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技术应用

硅晶电池分片激光划片切割工艺研究

发布时间:2022-12-02 15:14:16
一、硅片大尺寸与薄片化的趋势


降本增效是光伏行业永远追逐的核心,大尺寸硅片不仅可以减少切片次数,降低切片成本和硅片的单瓦成本,还能加快硅片到组件的生产速度,从而降低生产运营成本。随着光伏成本的降低,根据 CPIA 预测,2024 年我国新增光伏装机容量将首次突破 100GW,未来十年光伏行业确定性的需求量增速或将超过降价速度,进入持续稳定的扩张阶段。

 

表1 不同型号硅片尺寸规格


不同规格硅片出货量占比预测


二、大尺寸电池片分片的现状

 

电池片的电流和硅片面积成正比,大尺寸电池片必然伴随大电流,电池片串联封装成组件后,功率损失和电流的平方成正比。为了减小由电流引起的功率损耗,可以将制备完成的大尺寸电池片分割为两个分片或者三片甚至五片,然后封装成半片或三分之一片组件,甚至五分之一片的叠瓦组件。

 

目前常用激光对电池整片进行划片切割。传统的激光划片机利用脉冲激光在电池片的背面用振镜加工出一条贯穿表面的切缝,再采用机械法将电池片沿着切割道裂开,此方式存在两个弊端:一是激光热烧蚀工艺会在切割面留下大量热损伤(80-120μm),降低电池片的机械强度;二是对于大尺寸硅片,非常容易破片,此方法基本无法适用大尺寸硅片。


脉冲激光常规划片效果


在大片化、薄片化、高效化的电池组件技术发展中,激光无损切割作为一种新型光伏电池切割技术,具有尺寸兼容、无机械损伤、高效率、污染少等优势,是目前电池片主要的分片方式。


无损划片效果


前期用70W MOPA 配合300W连续单模用于硅晶电池片无损切割得到很好的效果,表面基本无热影响,断面光滑白亮,无损伤点。但是,有部分客户对于分片要求不高,期望有低成本的大尺寸电池片分片解决方案。

 

三、大尺寸硅片分片新解决方案


结合硅晶电池片分片常规方式和无损切割方式的优劣势,光至科技从激光器的特点出发,深入工艺研究,开发出一套结构简单、设备成本较低的电池片分片方案。此方案采用切割头的方式配合辅助气体,以600mm/s的速度一次性切透硅片从而获得分片。

 

相比传统的振镜分片方式,此方法分片热影响较小(<30μm),断面整齐,效率高,各种尺寸硅晶电池片都能适用;相比无损切割此方案结构简单,成本较低,但是效果会稍差一些。采用300W连续单模激光器加切割头分片的方式,效果优于传统的振镜分片差于无损切割,成本可控,符合光伏行业“降本增效”的核心需求。

 

三分片                                 端 面

正面                                 背 面


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