技术应用 | 激光在薄膜电池生产中的应用分析

近年来，我国薄膜电池产量虽有提升，但因成本、大尺寸光电转化效率和技术普及性等方面的限制，在整体的光伏电池组件产量中占比较低。在如今“双碳”和“能耗双控”的政策背景下，BIPV（光伏建筑一体化）是推行绿色建筑的有效途径。目前薄膜电池虽然在转化效率等方面不及晶硅电池，但其结构简单、透光性可调节、弱光性好、温度系数小等特点，使得薄膜电池在BIPV上比晶硅电池更具优势，薄膜电池能够与建筑材料更好地结合，有望在市场占据一席之地。尤其近两年钙钛矿电池的发展受到市场关注，目前已逐步开启量产化进程。

• 钙钛矿为人工合成材料，根据配方不同可调整带隙；
• 高转换效率和发电量的优势，叠层更具效率发展潜力；
• 制备工艺简单，流程短，生产效率高，材料成本低，无需高温生产，节能；
• 弱光性好且透光，外观形态可调节范围大，轻质和柔性特点使钙钛矿电池的应用场景更广。

在单结钙钛矿电池制备过程中，有4道激光工序，P1、P2、P3、P4，进行3次平行激光刻蚀（P1-P3）激光使材料汽化并形成槽线，将整面膜层分割成一个个相互串联的宽约4-12mm的子电池，从而形成阻断电流导通的单独模块，以实现增大电压和串联电池的效果。P4是将靠玻璃边缘约10mm宽度的膜层清除，形成绝缘区域，作为后段封装区域。

• 激光P1划线：激光刻蚀底部TCO膜层，形成相互独立的TCO衬底；
• 激光P2划线：激光刻蚀TCO以上其它膜层，提供相邻两节子电池的正负电极提供传输通道；
• 激光P3划线：沉积背电极后，激光刻蚀TCO以上其它膜层，将子电池之间分离开；
• 激光P4清边工艺：清除掉电池边缘的沉积膜，防止漏电，保证电池封装可靠性。

以反式结构p-i-n为例

近年来，深圳市杰普特与产业伙伴联合创新，针对不同产能需求和产品种类，积极投入、潜心钻研，成功开发出一系列用于薄膜电池高精度划线的激光智能装备。设备包括：实验室及小试线设备，百MW中试量产线设备等。得益于JPT在光学设计、运动控制、精密量测等领域的多年技术积累，激光划线设备可满足客户的高精度划线需求。

• 实验、小试线：

• 100MW量产中试线：

结构：

• 特殊缓冲，实现高速运行。整机防震设计、模块刚性设计、致力于光学隔振、系统稳定性；
• 飞行光路激光加工过程中产品静止；
• 各光路焦点、间距自动调节，精度±1μm。

• 采用机械分光方式实现8-12路分光，并行加工提高加工效率；
• 结构轻量化设计可满足GW线2.5m/s以上，3g加工速度负载要求；
• 光路功率独立可调，模块化光路设计实现膜面或玻璃面加工；
• 机械分光的光学设计各光路功率一致性小于3%，针对膜面加工各光路功率一致性高，能够更大程度改善膜面材料工艺窗口小，对功率一致性要求高的加工效果。

• 自研软件，界面简约清晰、功能完备、操作简单易上手；
• 具有高度跟踪、轨迹追踪、功率检测、死区监测等功能。