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中国光伏产业经过几十年发展，已形成完整齐备的产业链，在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均居全球前列。目前，中国各环节产能产量全球占比均达80%以上，占据全球主导地位。

光伏产业涵盖上游硅料、硅片，中游电池片、组件，以及下游电站建设运营等多个环节。技术进步和规模化效应推动光伏成本持续下降，过去十年间，光伏发电成本下降了超过80%，使太阳能成为许多地区最经济的电力选择之一。新型电池片时代来临，TOPCon、HJT、XBC、钙钛矿太阳能电池等效率潜力更大的新型电池新技术纷纷涌现。激光是光伏电池实现降本增效的有效技术，在刻蚀、开槽、掺杂、修复以及金属化等领域均体现出相较于传统技术的明显优势，激光技术在各类电池技术中都有广阔的发展空间。

BC电池刻蚀

BC电池，即BackContact，全称为背接触电池，是当前各类背接触结构晶硅太阳能电池的统称，主要包括IBC/HBC/PBC/ABC/HPBC等，其基型是IBC电池（交叉指式背接触电池）。

BC电池结构（图源：网络）

BC电池制造过程中需要进行精密的激光图形化加工，包括P1、P2、P3等多道关键激光工序。

· 第一道激光的目的是去除部分一次掺杂后的膜层，划分 N/P 区域；

· 第二道激光在制作另一掺杂类型膜层以后，去除 N 型掺杂与 P 型掺杂区的接触部分，实现 P/N 隔离，在电池背面建立独立的电子/空穴传输通道；

· 第三次激光去除部分 SiNx，以保证金属浆料与硅形成直接接触，顺利导出载流子。

在BC电池的生产工艺流程中，有多道激光工序用来去除部分材料，在这个激光工艺中，终端客户要求极高的速率和高匀化效果。

BC电池刻蚀方案

为达成这个目的，LBTEK推出了BC电池刻蚀方案，可解决图形化或金属化过程中的一些重要问题。

关键事项	重要问题	解决措施
除去掺杂膜层	隧穿层只有1-2 nm，如果隧穿层出现破坏，会导致钝化效果变差，选择吸收高波长	将单模高斯光斑整形成大尺寸方形匀化光斑（~200 μm），相比高斯光斑，极大提高了加工效率，匀化光斑尺寸可定制，匀化程度高，边缘锐利度高，加工效果好。
P/N结分区	将P型多晶硅和N型多晶硅分隔开，如果分隔不彻底，底部出现短路，会导致复合损失
膜层开槽	N/P 区开口需要对准相应的扩散区，且 BC 电池钝化层相对较厚，优质的开口深度和位置才能保证金属浆料的有效接触，线宽越宽，电流越大

LBTEK提供变倍扩束镜、五轴扩束镜安装调整架、匀化DOE、六轴光学调整架、长焦距大幅面石英场镜、激光线反射镜、激光线反射镜安装架等BC电池刻蚀方案的核心器件，也可以提供从原理到落地的全流程服务支持。

TOPCon电池激光选区减薄

当前，TOPCon电池是光伏行业的主流高效技术路线，其量产效率已达约25.3%。然而，要进一步逼近26%乃至更高的理论极限，我们必须直面其核心效率损失。TOPCon电池目前最大的效率缺口来自前表面。与传统背面的优异钝化接触结构不同，电池前表面仍存在金属与硅基体的直接接触，导致严重的载流子复合。同时，前表面的多晶硅层会产生强烈的寄生光学吸收，损失大量光生电流。

TOPCon电池

终极方案：在电池前表面也制备局部的SiO₂+Poly层钝化接触结构，即双面Poly或选择性发射极技术。这能从根本上减少前表面复合和电阻损失。现有的单面Poly-Si TOPCon电池结构中（如下图），上表面金属电极与硅基体依然会有直接接触，依然会产生载流子复合，而双面Poly-Si TOPCon电池结构中，金属电极则不会和硅基体发生直接接触，会明显的减少复合，电池效率也会得到提升。

技术难点：全域覆盖Poly层会带来严重的光学损失，因此必须在电极下方进行局部、选择性的Poly层制备。这对工艺的精确性和可行性提出了极高要求。

单面和双面TOPCon电池结构（图源：网络）

针对上述行业痛点，提出了激光选区氧化减薄的创新解决方案。这是一个三步走的图形化工艺。

· 激光氧化：使用我们精心优化的355 nm纳秒紫外激光系统，在TOPCon电池的Poly-Si层上，沿着栅线电极的正下方进行精确扫描。通过精确控制激光功率（如3 W）与扫描速度（如400 mm/s），在扫描区域诱导生长出一层极薄（1-4 nm）的氧化硅掩模层。

· 化学蚀刻：将硅片浸入KOH等蚀刻液中。被激光氧化的区域受到保护，而未被氧化的Poly-Si区域被完全蚀刻去除。

· 形成结构：最终，仅在金属栅线下方保留了指状的Poly-Si结构，实现了 “该有的地方有，不该有的地方没有” 的理想状态，我们称之为 “选区减薄”。

TOPCon电池激光选取减薄方案

关键事项	重要问题	解决措施
扫描区域	激光作用区域为栅线之间空白区域，为狭长矩形。	● 高斯光斑减薄存在问题：无法匀化减薄局部区域，容易击穿Poly层，减薄速度慢。 ● LBTEK匀化光斑减薄方案优势：能匀化减薄Poly层局部区域，光斑尺寸大，减薄速度快。
激光波长与能量	氧化硅1-2 nm&Poly硅1-200 nm很薄，同时不能完全去除。激光能量控制需要非常谨慎，紫外脉冲能量高，加工效果控制难，红外吸收较低，需要功率太高。
加工效率	栅线包围方格间切换时需要振镜跳转，加工效率低。

LBTEK提供变倍扩束镜、五轴扩束镜安装调整架、匀化DOE、六轴光学调整架、长焦距大幅面石英场镜、激光线反射镜、激光线反射镜安装架等TOPCon电池激光选区减薄的核心器件，也可以提供从原理到落地的全流程服务支持。

钙钛矿电池激光设备划线

钙钛矿电池产业痛点为稳定性差导致寿命短、大面积制备效率低。目前为解决大面积制备效率低的问题，采用激光加工实现大面积电池分片串联。钙钛矿电池通常需要四道激光工序，对精度要求高。激光工序涉及整个钙钛矿电池的制备过程，主要用于划线（P1-P3）和清边（P4）。在 P1-P3 的划线环节，激光主要起到切割作用，可以使材料表面快速加热到汽化形成槽线，阻断电路导通，实现电池分片串联。相互串联的子电池的结构一方面可以增加组件的输出电压，减小组件的输出电流，减小子电池之间的串联电阻和外电路电阻的热损耗；另一方面，组件中由于钙钛矿材料的不均匀性而引起的不同区域性能差异，通过子电池串联，可以减小这总差异对组件带来的性能影响。清边主要实现电池边缘的绝缘处理。对多层结构的太阳能薄膜刻线要求激光对材料的烧蚀具有很强的选择性，对任何非目标层材料不能带来任何影响。高斯光聚焦后光斑能量分布并不均匀，在中心范围包含了86.5%的能量，而在其余位置进包含总能量的13.5%。方形的平顶光斑则可以解决这个局限，而且光束功率也足够让通过简单的接触完成非常光滑的刻线。为解决针对钙钛矿薄膜电池激光加工工艺，提升加工效率，采用并行划线技术多光路同步划线。

激光工序涉及整个钙钛矿电池的制备过程，主要用于划线（P1-P3）和清边（P4）。P1线到P3线最外侧区域不能发电，俗称死区（形成串联结构的区域）。死区宽度越大，电池中发电无效区占比越大，子电池的效率也就越低，因此，钙钛矿光伏电池激光划线工序，其中一个核心技术指标就是将死区做到最小。

钙钛矿电池结构（图源：网络）

除死区控制之外，激光工艺效果在很大程度上也影响着电池的光电性能，激光刻蚀深度要求严格，在膜层清除干净的基础上做到无火山口和热影响，线条均匀性好。

激光工艺效果（图源：网络）

LBTEK的偏振光栅分光和PBS分光方案，都可以提高划线效率，都可以配合匀化DOE将高斯光斑整形成平顶光，减小划线边缘的热损伤。

钙钛矿电池PBS分光方案

钙钛矿电池偏振光栅分光方案

关键事项	重要问题	解决措施
大尺寸电池加工产能突破	单点划线效率低	通过112或124分光等扩展至多达数个通道的并行加工，由此获得重大的成本节约及效率提升，实现加工的产能突破。
提升发光效率	钙钛矿电池在P1外侧到P3外侧存在发电死区，其死区面积和线宽直接相关。降低死区面积，增大有效吸光区域可使发光效率提升。	通过控制聚焦镜焦距及入射光斑尺寸来减小衍射极限，进而减小划线线宽。
加工热损伤问题	高斯光聚焦后光斑能量分布并不均匀，在中心范围包含了86.5%的能量，而在其余位置进包含总能量的13.5%.加工造成火山口及热影响。	采用光束整形技术，将高斯光斑整形成平顶光斑，一方面减小划线边缘的热损伤，另一方面，更好的保证划线底部的平整性。

LBTEK提供反射镜、反射镜架、扩束镜、扩束镜架、DOE、光学元件安装架、真零级半波片、PBS、聚焦镜等钙钛矿电池分光方案的核心器件，也可以提供从原理到落地的全流程服务支持。

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