激光技术在BC电池中的应用探讨

会议要点 1.激光技术在新能源应用 英诺激光在光伏行业的技术领先位置，尤其是超短脉冲激光器的研究成果，对工业发展具有推进作用。激光技术在DC（直流）电池中的应用情况，对投资者提供深度解析。 诺贝尔物理学奖再次颁发给激光领域的技术，表明激光技术的研究与应用正在获得重要认可。 会议要点 1.激光技术在新能源应用 英诺激光在光伏行业的技术领先位置，尤其是超短脉冲激光器的研究成果，对工业发展具有推进作用。激光技术在DC（直流）电池中的应用情况，对投资者提供深度解析。 诺贝尔物理学奖再次颁发给激光领域的技术，表明激光技术的研究与应用正在获得重要认可。 2.激光技术在BC电池中应用 激光技术的特点：超短脉冲激光器可在纳秒至皮秒量级，减小材料的热影响区，减少材料损伤。 BC电池激光加工：利用激光器可进行图形化处理，提升BC电池pn结构的加工精度。 公司优势：公司为A股唯一固体激光器及应用解决方案上市公司，产品覆盖广泛波长和脉冲宽度，批量交付能力强。 3.激光技术在BC电池应用 激光蚀刻技术：纳秒、皮秒、飞秒激光蚀刻各有优劣，脉宽减少带来理想的加工效果，但成本增高，激光蚀刻用于BC电池时，可根据需求选择波长、脉宽和能量调制以实现成本与效果的平衡。激光技术在BC电池的应用：激光成像曝光与激光辅助化学腐蚀适用于不同的精确加工需求。尽管激光成像曝光成本较高，直接激光蚀刻降本潜力大，激光蚀刻适用于BC电池的图形化加工和低温工艺需求。 激光增材应用：BC电池的同面不同PNG特性，使得激光增材具备可选择性加工的优势，有助于实现灵活的电池图形化生产，且热影响区可控，为柔性生产提供支撑。 4.BC电池激光技术应用探索 激光技术在BC电池中提高环保性：激光技术能量利用效率高，几乎全量直接作用于加工结构，降低传统炉子能耗。探索多种激光应用：三种有潜力的应用分别是脉冲激光沉积、激光诱导热氧化和激光诱导相变， 涉及BC电池材料加工、氧化层制备和相变调控，技术突破将带来加工效率和质量提升。 激光诱发的耗材较少，能实现多种电学、磁学、光学和力学性质上的变化，对BC电池制作工序简化、性能提升具有促进作用。 5.激光技术助力电池制造创新 公司已将激光工艺与电池制造技术相结合，推出三款量产设备：激光SE设备、冲击强化设备和激光开模设备，开启量产并投入市场。光伏领域应用光谱技术可有效区分缺陷和污染，例如指纹和隐裂，改善了传统识别方法的局限。 公司将医学成像技术光声显微镜运用于工业探伤，带来无损检测和高分辨率成像的优势，尤其适用于非金属薄膜和不透明膜层的探测。 6.激光技术BC电池革新 BC电池的激光应用前景广阔，可颠覆现有制造工艺，显著降低工序和成本。 激光技术中，结合图形化、金属化及辅助化学刻蚀和增材方法，可有效提高电池生产效率。公司自制激光器具有成本优势和高零部件本土化率，有助于降低成本和提升电池生产效率。 7.BC激光电池的创新与前景 BC电池已通过量产验证但仍沿用传统技术，激光器优势未实现颠覆性进展。彦博公司计划明年推出有竞争力的BC产品，虽面临研发挑战，重点瞄准更大进展。 对于BC技术的未来发展积极，激光技术在BC电池制作中能支撑电池技术多样性发展，预计提高市场机会，且提效空间较大，激光器参与的提效潜力大于其他电池。 公司产品本土化程度高，主要在激光器和光学方面的自主研发上，积累显著。关键部件的国产化程度较高，卡脖子问题趋缓，激光器结构创新领域有发展潜力。 8.激光技术与BC电池创新 设备单价下降是由于市场需求增大和生产难度不大导致，但未来价值仍在于电池技术创新。激光技术有望在未来降低BC电池成本同时提高转换效率，增加高端设备的生存空间。 公司目前已有产品交付，测试反馈良好，预期光伏设备领域未来订单将增加。 会议实录 1.激光技术在新能源应用 尊敬的各位投资者，大家晚上好。我是申万研究所机械团队的王珂。今天，我们机械和光伏两大团队合作，邀请了在光伏领域领先的英诺激光公司的代表，尤其是在新光伏技术研究上一直遥遥领先的晏博士，来与我们进行分享。今天我们邀请到的嘉宾有副总董秘张总，以及英诺激光光伏事业部总经理晏博士。接下来，我将把时间交给我们的嘉宾和同事李蕾，同时，我们也非常欢迎张总和晏博士的精彩分享。 大家好，我是机械分析师李蕾。在线的还有电信团队的刘宏达老师和李冲老师，我们一起主持今天的会议。 今天的会议将分为两个环节。第一个环节，我们首先请晏博士就”激光在BC电池中的应用”做一个PPT分享，请大家保持在线，因为今天的会议绝对是干货满满。第二个环节，我们将预留大约20分钟时间，供投资者提问，相信大家会有问题想请教晏博士。说完这些闲话，我们先交给晏博士，请您上麦发言，谢谢。 各位晚上好，我是晏博士。今天很高兴通过这种形式与大家在线分享我的报告，希望我的声音清晰。好的，我现在开始正式分享。首先非常感谢。刚刚过去的十一黄金周，对我们研究激光的人来说，是非常震撼和自豪的时刻。今年的诺贝尔物理学奖又颁给了激光领域，即阿秒激光器，这是一个让很多人好奇的概念。阿秒激光器是所谓的超短脉冲激光器，它代表了目前人类能够制造的最短脉冲的量级。我报告PPT右边的这张表列举了常见的超快激光器的概念，从上到下，毫秒约等于10的-3次方秒，而最下面的阿秒，等于10的-18次方秒，这展现了非常短的时间尺度。 在工业上，我们通常使用的超短脉冲激光器的范围是从纳秒到飞秒，也就是从10的-9次方秒到10的-15次方秒这样的量级。现在我们来探讨，为什么需要使用超快激光器，以及这类激光器是如何推动工业发展的。 2.激光技术在BC电池中应用 首先，我们介绍一个基本概念，即一般情况下，导热性越好的材料，其热效应越难以控制。在加工中，当激光热输入时，若材料导热性强，则热量会迅速向周围扩散。热传导是通过微观粒子的振动来实现的，例如金属，金格间的相互震动导致热量从一个金格传递到另一个金格。这种微观粒子的传导时间通常在纳秒到皮秒量级。 超快激光器的脉冲宽度时间非常短，可以在热传播发生之前完成加工。比如图a展示的是连续激光器模式，可以看到输出的平均功率随时间变化保持不变。而通过提高峰值功率并缩短能量持续时间，可以在不增加平均功率的情况下，得到亮度 非常高的短脉冲激光，类似于拍照时使用的闪光灯。 超短脉冲激光器在材料加工中的好处是，随着脉冲宽度的缩短，激光与材料相互作用导致的热影响区会越小，对材料的损伤也就越小。左图是长脉冲激光系统（毫秒量级以上）导致的不期望的破坏现象。右图展示的是超短脉冲激光器（可达飞秒量级），可以实现微小、准确的加工效果。典型的几个特征包括：加工区域几乎没有残留物；且周围表面影响最小，基本上没有或很少有重铸层形成。 当然，激光作用在材料上时，会在表面产生剧烈的反应，通常表现为等离子体爆破。这里需要注意的是，等离子体虽有助于移除不需要的材料，但也可能造成污染的扩散。超短脉冲激光器可以更好地控制等离子体的产生。 在BC(背接触)电池的生产中，激光加工技术目前主要采用直接剪裁法，即直接用激光雕刻构造半导体结构。由于BC电池的PN节主要集中在表 面，背光面结构更接近传统半导体芯片，因此相对复杂。激光蚀刻法可以自由地进行图形化加工，通过光斑形貌和波长的调制，达到灵活的选择性加工。 我们公司擅长激光技术，并是A股唯一一家提供固体激光器及应用解决方案的上市公司。我们的激光覆盖了红外、绿光、紫外到深紫外光谱，以及飞秒、皮秒、纳秒的脉冲宽度，全面支持选择性激光雕刻等多样化应用。 具体应用包括在硅片上用皮秒紫外激光打孔，目的是开发金属化孔或欧姆接触。同时，我们还能在BC电池的p区或n区进行图形化，用532纳米绿光激光器实现大面积薄膜去除。另外，1064纳米近红外飞秒激光器能够去除硅基板上的银膜，而不破坏下层材料。 3.激光技术在BC电池应用 这三个是我们使用激光蚀刻技术实现各种图案化处理的展示实验。对比从纳秒、皮秒到飞秒，我们发现它们各有优缺点。通过这三张图，我们可 以看到首先对于光伏应用中通常所需的蚀刻深度，无论是纳秒、皮秒还是飞秒脉宽的激光，都能够满足要求。最显著的差异在于，使用皮秒和飞秒激光时，如右图所示，可以得到远优于纳秒激光的底面平滑度。皮秒脉宽介于两者之间，靠近飞秒，但明显优于纳秒。 主要区别在于，脉宽的缩短能够带来更加理想的加工效果。当然，成本也更高。因此，我们通常会根据特殊需求选择合适的波长、脉宽和能量调制方式，以实现理想的性价比。 除了上述直接激光蚀刻方法，还有一些间接的激光加工方法。例如，在早期的BC电池和半导体领域中使用较多的激光成像曝光技术。这个方法可以使用数字掩模，也可使用传统的光学掩模。虽然使用数字掩模分辨率稍低，但适合光伏等大批量、精度要求不极高的加工。 激光成像曝光的基本原理是，在硅电池表面施加一层光刻胶，然后使用激光固化光刻胶，接着洗去未固化部分。固化的部分形成了保护层。这个 过程可以与半导体行业的光刻技术相比较。然而，在光伏电池生产中，这种方法的总成本较直接激光刻蚀法高，因其工序更多、耗材更大，且未来的成本降低空间也小于直接激光刻蚀法。尽管如此，对于需要高精度结构的领域，激光成像曝光技术仍有其优势。 另一种方法是激光辅助化学腐蚀。在这个过程中，激光对表面进行部分损伤而非完全蚀去材料。结合化学腐蚀方法，我们可以控制腐蚀速率，使其在激光照射过的区域与未照射区域有显著差异。目前这种方法不仅在光伏制造中应用，也可能适用于芯片领域的低精度加工，其实际上可替代传统加工方法的一部分。 在传统光伏制造中，我们知道有CVD、PVD等增材法。但BC电池的特点是同一面有不同的N型和P型极性结构，这就要求有选择性的加工。在这种情况下，激光技术的优势在于可以自由地进行图形化加工，并且热影响区是可控的，适合于某些电池生产过程中要求的低温工艺。此外，激光 技术还具有柔性生产的优势，能够适应各种不同的电池生产线。 4.BC电池激光技术应用探索 一个非常重要的点在于环保，例如它的能耗问题。传统的退火炉、烧结炉等各种炉子，在加工环节中大量能量并未有效利用，而是浪费了。相比之下，激光的能量几乎全部直接作用于所需加工的结构上，接近100%的能量转化效率。 目前有几种希望应用于BC电池的激光技术。第一种是脉冲激光沉积，它通过激光轰击靶材，使靶材表面的物质附着于电极片上形成所需结构。其优势是材料灵活性高，既可以制作导电材料，也可以制作氧化物材料，应用范围较广。 第二种是激光诱导热氧化，相对于目前的氧化炉，激光技术具有图形化加工的优势。传统激光器在氧化过程中难以精确控制氧化层厚度，但随着超短脉冲激光和短波长激光技术的发展，现在可以做到几十纳米量级的精准氧化，未来可能不 仅限于光伏领域，也有潜力应用于广泛的半导领域。 最后是激光诱导相变技术，与传统的单晶变多晶过程相比，激光可以局部诱发相变，并且其调控性能强。这种技术能够减少材料消耗，因为相变可以改变电学、磁学、光学和力学性质。例如，在制造过程中，能够一步实现传统需要后续处理的玻璃层的去除或减薄。 有了激光技术，可以探索更多技术路线，减少BC电池生产过程中的工序。金属化过程是激光在电池制作中的另一个重要应用，它可以实现导线与电池之间的良好欧姆接触。 我们实际上已在Top上使用了一种叫激光冲击强化的技术，它可以加强导线表面，同时产生载流子，影响电池背面，有助于形成更好的欧姆接触。还有激光蚀刻与电镀技术，它的优势在于避免使用传统的银浆，直接通过电镀得到导电路径。 最后是激光直接烧结。当脉冲能量控制得精准且结合了LSP技术时，激光有潜力取代传统的烧结炉，完成金属化过程。激光技术由于BC电池结构日益复杂化，带来了更多应用可能性。同时，在提高BC电池的能效方面也显示出巨大的潜力。 此外，我们的COS激光调控技术，不仅仅关注于调节单一波长和平均功率等传统参数，还考量了更多波长的参与。在实际材料加工中，激