Le laser femtoseconde haute puissance stimule efficacement la structuration de grandes surfaces de cellules BC pour une production de masse à faible coût

Ces dernières années, la recherche et le développement de la technologie des batteries ont été au centre du développement de l'industrie photovoltaïque, afin de rechercher une efficacité de conversion des batteries plus élevée, la technologie des batteries BC en tant qu'industrie photovoltaïque actuelle, la voie technologique très préoccupante, est considérée comme étant les 3-5 prochaines années de batteries au silicium cristallin, les nouveaux produits grand public. Récemment, une série de discussions et de débats brûlants sur le marché, le concept de batterie BC continue de s'échauffer.

Il convient de noter que malgré les avantages significatifs de la technologie des batteries BC, ses difficultés techniques et les coûts d'équipement restent nos défis actuels. Les batteries BC nécessitent 2-3 processus laser par ligne de production GW, et la valeur totale de l'équipement est de 60-70 millions de RMB. Dans ce contexte, l’importance du processus central de la batterie BC – le traitement graphique laser – est particulièrement importante. En raison de ses excellentes performances, la technologie laser sera impliquée dans diverses technologies de réalisation de structures de batterie BC. L'intégration du laser femtoseconde/picoseconde et de la technologie des cellules BC deviendra une nouvelle série d'opportunités de développement d'équipements laser à cellules photovoltaïques.
Quels sont les avantages de la BC cell au sommet de la pyramide ?
Technologie BC dès 1975, les scientifiques ont avancé ce concept, et au cours des 48 années, le développement a été relativement lent, principalement en raison de la structure des cellules solaires du processus de photolithographie utilisé dans le coût très élevé, ce qui a entraîné la vulgarisation de l'application est limitée. La batterie dite BC, c'est-à-dire batterie Back Contact (contact arrière), est le terme général actuel désignant tous les types de structure de contact arrière des cellules solaires en silicium cristallin. Comprend principalement IBC, HBC, TBC, ABC, HPBC, etc.
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Source : Pixabay
Le principe de la cellule BC est qu'il n'y a pas de ligne de grille sur sa surface et que les électrodes positives et négatives sont préparées à l'arrière de la cellule de manière croisée, réduisant ainsi la perte d'ombrage causée par la ligne de grille d'électrodes et maximisant l'utilisation de la lumière du soleil.
Trois avantages de la structure de la batterie BC
01 Haute efficacité, grande marge d'amélioration
La jonction PN et les grilles d'électrodes sur la face avant de la cellule sont transférées vers la face arrière de la cellule, ce qui réduit 3-5 % du blocage de la lumière incidente par les grilles d'électrodes, et le matériau de la face avant peut mieux effectuer le performances d'absorption de la lumière et de passivation pour améliorer l'efficacité globale de la conversion photoélectrique ;
02 Apparence pure, améliore l'esthétique
Aucune ligne de grille sur la face avant de la batterie, apparence pure, améliore l'esthétique, différenciation des produits, applicable aux scénarios photovoltaïques distribués ; améliorer encore la structure de la face arrière pour améliorer le taux bifacial est également applicable aux centrales électriques à grande échelle, le marché est vaste.
03 Bonne polyvalence, améliore l'efficacité et réduit les coûts
La plate-forme technologique BC a une bonne polyvalence et peut être combinée avec divers systèmes de matériaux (PERC, TOPCON, HJT, cellules empilées, etc.) pour améliorer continuellement l'efficacité et réduire les coûts.
Grâce à ces trois avantages, les composants BC ont récemment occupé la principale plate-forme de comparaison de l'efficacité des composants de l'industrie : le classement Taiyang News se classe en tête, avec une efficacité maximale de 24 % ; La production nationale de masse de modules de batterie BC à partir de 2022, avec une capacité de production de 40 GW +, est sur le point d'entrer dans une période de croissance rapide. Avec les principaux fabricants promouvant la production de masse, la maturité de la chaîne industrielle en amont et en aval augmente, il y a de plus en plus de fabricants de résistance TOPCON et HJT qui seront inclus dans la R&D et le programme pilote BC Technology, la direction du vent de l'industrie est claire.
Bien que les batteries BC occupent la pointe de la pyramide technologique, leur grand graphique complexe de haute précision en tant que noyau du seuil de processus et leur coût élevé limitent dans une certaine mesure la popularité de cette technologie. Le processus de traitement graphique au laser est aujourd'hui la méthode de traitement la plus économique, ce qui signifie également que la technologie de traitement au laser deviendra le plus grand bénéficiaire dans la réalisation du processus de production de masse des batteries BC.
Exigences et défis de la technologie laser pour les batteries BC
La principale raison pour laquelle le processus de batterie BC n'a pas été popularisé est que le processus est plus complexe, la clé réside dans le dopage local à l'arrière de la batterie et les électrodes métalliques. Avec le développement rapide de la technologie laser, les gens peuvent également voir son potentiel dans le traitement industriel. Avec les avantages de précision, de vitesse, de contact zéro et d'un bon effet de contrôle thermique, le laser est devenu le principal moyen de traitement du processus de batterie BC.
À l'heure actuelle, le système de matériaux TOPCON poly-Si ＼ HJT a-Si nécessite plusieurs traitements de gravure graphique de la couche de film multicouche nm arrière dans la fabrication de la structure cellulaire BC, et nécessite donc un processus de traitement avec une précision de gravure au niveau nm et contrôle de diffusion thermique, précision de contrôle graphique de niveau um et temps de traitement de puce unique de deuxième niveau (le temps de traitement est principalement inversement proportionnel à la taille du spot et à la fréquence du laser).
Batterie BC au cœur des cinq exigences majeures des équipements de traitement laser
01 Grande taille de spot
Une grande taille de spot nécessite une puissante énergie d'impulsion laser ;
02 Vitesse de numérisation rapide
Vitesse de balayage rapide, nécessité d'utiliser une fréquence d'impulsion élevée, puissance totale du laser ;
03 Bonne uniformité des taches
Bonne uniformité du spot, nécessité d'améliorer la qualité de la lumière laser et de garantir que le système de chemin optique est très précis ;
04 Faible impact thermique et dommages
Une haute précision, de faibles dommages et un faible impact thermique nécessitent des impulsions laser ultra-courtes et une puissance de crête ultra-élevée ;
05 Coût et mise à niveau
Faible coût et vitesse d’itération améliorée, nécessitant un taux de localisation élevé des lasers.
Les points 1 et 2 ci-dessus indiquent une puissance élevée et une productivité élevée, les points 3 et 4 indiquent une haute précision et des performances élevées, et le point 5 garantit l'efficacité du développement et de l'exploitation de l'ensemble de la technologie. Du premier principe, le cœur de l'équipement de traitement laser est le laser, que seuls la recherche et le développement indépendants, la technologie et le laser haute puissance à coût contrôlable peuvent rencontrer.
Laser ultra-rapide dans le film ouvert de gravure efficace de la batterie BC
Le laser ultra-rapide fait référence au type de laser dont la largeur d'impulsion de sortie est inférieure à 10-12 s, y compris la picoseconde, la femtoseconde et l'attoseconde. Les premiers personnels photovoltaïques ont essayé d'utiliser le traitement laser en nanosecondes (10-9 s), l'utilisation de l'accumulation de chaleur de l'énergie laser pour faire fondre le matériau, la durée de l'impulsion est longue, mais en raison de la génération de conduction d'accumulation de chaleur dans le matériau, le Le bord du matériau traité a un impact thermique important et est sujet aux résidus, débris, microfissures et autres dommages, ce qui n'est pas en mesure de répondre aux besoins du processus de production de masse de la batterie BC. Ce processus n’a donc pas été massivement promu. Cependant, selon les recherches de l'auteur, certaines entreprises ont proposé de nouvelles solutions et obtenu certains résultats, et on pense que dans un avenir proche, ces programmes pourront être appliqués universellement.