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太阳能电池势头再起,将带动激光设备新需求
太阳能电池势头再起,将带动激光设备新需求
时间:2023-03-27 14:23   作者:楚天澳门新莆京4117   来源:楚天澳门新莆京4117   点击:


近日在太阳能电池行业传出好消息,美国逐渐放开从中国进口的太阳能电池板,这对于国内太阳能企业是一大利好,美国和欧洲是我国太阳能产品最重要的出口市场。欧美国家曾经的太阳能企业在与中国企业竞争中落败,现在中国产品已经占据了欧美太阳能电池市场的最大份额。

在太阳能电池行业,中国控制着超过80%的供应链,主导着太阳能电池板和其他重要设备的生产。其中在精密切割、电池划片、开槽等逐渐采用了精密激光设备,也成为行业标配。

一、全球减排共推新能源大发展

过去几年人们谈及新能源,更多想到的是风头甚劲的新能源汽车,其实从火车电气化,到两轮车再到四轮车的电气化,这只是终端应用工具的能源方式使用的转变,新能源一个重要部分是在上游能源产生的转变。电是清洁能源,但是如何产生电则非常重要,目前电力来源主要包括火电、水电、太阳能发电、风电、核电等。

全球碳减排是个长久的发展目标,关系到人类的生存。在这一大趋势下各国都在积极推动清洁能源的替换。我国也向世界承诺实现“碳达峰”“碳中和”的目标,也在努力实现能源的多元化,并且取得了伟大的成就,三峡、白鹤滩水电站世界瞩目。而过去十年里,则以太阳能发电发展最为迅速。

进入21世纪,我国已经大力推动太阳能电池产业发展,在2010年后国内产品大举进军欧美市场,随即受到这些国家本土主义阻挠,并发出反倾销调查和加关税。在出口受挫后,政府支持太阳能产品大幅转国内消化,提倡“屋顶发电”与并网补贴。经历几年低潮时期后,自2017年开始外国反倾销限制逐步取消,出口和内销均呈现火热,太阳能电池产业回到成长轨道。

2022年全球太阳能发电量增长约27%,达到1224千兆瓦,中国占总发电量的三分之一以上。预计2023年全球太阳能新增装机需求将达到320-360GW,同比增长33.3%,亚太、欧洲、美国是主要增量市场。目前研究显示,明年太阳能光伏发电量将超过水电发电量。三年后,它将超过燃气发电。太阳光可以说是无尽的能源,分布面积广,可以就地发电就地使用,无需燃料长途运输或者电力长途输送。未来在新能源中将可能占据最重要份额。

二、太阳能电池激光加工

当前太阳能电池主要包括PERC、TOPcon、HJT和IBC等技术类型。在2015年之前,BSF电池占据90%市场;2016年之后,PERC电池异军突起,到2020年,PERC电池在全球市场中的占比已经超过85%,且目前以双面PERC为主,PERC采用了背面钝化技术,制作过程中一个重要工艺是“背面激光开槽”,涉及到专用激光设备,国内的帝尔激光就是凭借这个细分市场在短短几年内快速崛起。

最近两年TOPcon太阳能电池快速发展,制作中需要硼扩散发射极(SE),采用到激光掺杂设备,目前国内有帝尔激光、大族激光、海目星等少数企业布局。TOPCon一次激光掺杂SE设备,无需化学清洗工艺,经济效益优势明显。利用激光能量推动硼原子在硅片内扩散,实现选择性发射极SE结构,从而获得更高的短路电流、开路电压和填充因子,提高太阳能电池的光电转化效率。2022年4月16日,海目星公告中标晶科能源10.67亿订单,可见TOPcon电池激光设备需求潜力较大。

IBC电池采用到背面激光开槽技术,而其中的P-IBC电池技术又采用到2项激光加工:

1)则背面激光刻蚀:利用纳秒级或皮秒激光对背面进行图案化处理;

2)背面激光开膜:利用纳秒级或皮秒级激光对背面减反射层和钝化膜叠层进行开膜处理。

激光设备在此方法下得到比较好的应用。设备环节省去了比较昂贵离子注入和光刻掩膜设备,金属化环节采用高温银浆与铝浆,金属化成本同步降低,增加设备仅为激光设备与部分清洗设备,初步估计改良后P 型IBC设备与PERC/TOPcon设备成本较为接近,极大降低了成本,可实现规模化设备应用。

三、太阳能电池新技术带动激光新需求

激光在薄膜电池的制造过程中,发挥着决定性的作用,由于薄膜层厚通常只有微米级别,甚至纳米级别,因此具有高光束质量的超短脉冲和高脉冲能量的激光特别适合这类应用。太阳能电池涉及到的激光工艺有薄膜电池的激光划线,晶硅电池的开膜、掺杂、激光切割、激光打孔、激光刻边等。以其精确的图案化局部加工和快速切割能力,激光加工成为提升光伏产品转换效率的重要方式。

在太阳能电池技术上虽然中国已经独占鳌头,但仍然处于发展阶段,新技术依然层出不穷。钙钛矿电池技术是最近热门,它的材料更便宜而且完全不同于传统晶硅电池的制造工艺。最大的优点是在保持较好的光电转化效率基础上,减少了晶硅加工带来的污染物。

钙钛矿光伏技术目前正从基础研究阶段过渡到工业化前阶段。激光技术既可实现高活性表面积模块,也可实现对关键层的气相沉积、处理,将在钛矿太阳能组件的工业化过程中发挥重要作用。

当前太阳能电池市场以PERC电池占据主导,TOPCon、HJT电池片技术路线逐渐成熟,开始进入大规模产业化阶段,而IBC、钙钛矿电池等技术类型将成为下一代电池的代表。

太阳能激光设备在2022年带来的采购需求超过25亿元,预估在2025年将超过50亿元,实现翻倍增长。

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