作者：郭sy 时间：2025-10-15
激光已被广泛应用于生产传统太阳能电池，如PERC型光伏电池。在称为LCO（激光接触开孔）的工艺中，激光用于在电池背面打开氧化层，该工艺通常采用平顶光束整形器，以获得宽度固定的均匀烧蚀轮廓。近年来，PERC太阳能电池正逐渐被更高效率的替代技术所取代，例如IBC和TOPCon光伏电池。本文将展示这些新技术如何从使用精确成形光斑的激光加工中受益。
IBC和TOPCon光伏电池生产中使用的激光工艺
IBC太阳能电池采用叉指背接触设计，从而避免正面金属化，提高效率。与PERC相比，这种设计需要更高的金属接触点放置精度，因为正负电极以指状图案交错排列。因此，IBC的LCO工艺必须使用具有优异均匀性和光斑尺寸稳定性好的精确激光光斑形状来完成。
TOPCon光伏电池在背面采用一层薄钝化层，其上是覆盖着氮化硅的多晶硅薄层。在此结构中，金属接触点必须穿透覆盖层（氮化硅）和多晶硅层，并达到钝化层内的精确深度，以实现最佳的隧穿行为——即最小的电荷载流子复合与最大的电流提取。这需要一个高精度的激光烧蚀工艺，要求烧蚀通道上的平顶激光光斑具有极佳的均匀性，以防止接触区域内钝化层厚度不均。
平顶光束整形器——是什么？如何工作？
Holoor平顶光束整形器是单一的、被动的光学元件，光束整形镜片可以将激光光斑的形状改变为任意所需形状的、能量分布均匀的平顶光斑。光束整形镜片通常安装在扫描振镜和F-theta透镜系统之前，Holoor光束整形DOE在F-theta透镜焦点处产生均匀的平顶光斑。通常，用于光伏应用的光束整形DOE是衍射式的，利用数字化相位结构来实现尺寸在数十至数百微米级的非常精确的光斑形状。
为何平顶光束整形器在IBC/TOPCon的LCO工艺中至关重要
平顶光束轮廓通常用于太阳能电池板制造的两个主要阶段：
1. LCO（激光接触开孔）：用于烧蚀的平顶光斑中的激光能量必须均匀，以防止损坏光伏结构中的下一层，并实现一致的接触宽度。
2. 激光选择性掺杂，例如硼掺杂：激光熔化接触点附近的硅，使来自某种源（如硼硅盐酸玻璃）的硼离子扩散进去。这降低了接触电阻和复合损失。
在IBC光伏电池中使用的其他工艺还包括激光接触烧结，即加热和熔化金属接触点，以改善其与硅的欧姆接触，降低电阻。上述所有光伏激光工艺都受益于平顶光束整形器产生的精确平顶激光光斑。
用于光伏生产的单元件平顶光束整形器的优势
-易于集成：可轻松集成到扫描振镜+F-theta透镜的系统中。
-锐利的整形能力：平顶光斑可小至1.5倍衍射极限。
-非对称离焦特性：可设计成在平顶光斑平面之后扩散，以避免损坏光伏电池的下一层。
-高稳定性且无热透镜效应：通常由薄熔融石英窗口制成。
总结
Holoor平顶光束整形器，尤其是衍射式光束整形镜片，一直是PERC光伏太阳能电池生产中的关键组件。随着向更新型光伏结构的转变，除了众所周知的LCO工艺外，采用平顶光束整形器的新型激光工艺正在被引入。光束整形DOE提供了精确性、可控的离焦行为以及光斑形状的易定制性，这些都是光伏激光基生产工艺的主要优势。
新型光伏太阳能电池有哪些？
目前逐渐成为主流的新型光伏电池包括叉指背接触电池（IBC）和隧道氧化层钝化接触电池（TOPCon）。
激光如何用于光伏生产？
激光用于激光接触开口、激光选择性掺杂和IBC接触烧结，以及边缘隔离和晶圆切割等其他应用。
什么是平顶光束整形器？
平顶光束整形镜片是无源光学元件，将光斑整形为具有预定义尺寸的平顶形状。在光伏制造中，矩形光斑更受青睐。
在光伏生产中使用平顶光束整形器的优点是什么？
光束整形DOE实现更精准的沟槽烧蚀，边缘锐度提升、沟槽宽度稳定性增强，以及对下层损坏的可能性更小，从而改善了LCO。对于接触掺杂，均匀的照明可确保接触区域上的均匀掺杂。
