無損激光劃裂技術(shù)：加速光伏“平價時代”到來

大尺寸硅片、平價上網(wǎng)、高效組件等是光伏行業(yè)的關(guān)注熱點。

目前硅片尺寸由158.75向166全速推進，各廠商開發(fā)熱點聚焦于下一代182和210尺寸，出現(xiàn)了182聯(lián)盟和210聯(lián)盟兩大陣營。大尺寸硅片的系統(tǒng)降本成效顯著，成為光伏平價上網(wǎng)的有力保障。

表一 大尺寸硅片發(fā)展趨勢

組件效率的提升也是實現(xiàn)光伏平價上網(wǎng)的有效手段之一。近年來，大多數(shù)廠商引入疊焊及小片間距焊接等高密度焊接技術(shù)，以提升組件效率。該技術(shù)可將電池片的間距由2mm縮減為0.5mm，甚至可實現(xiàn)-0.2mm間距，減少了電池片的冗余面積，從而提高組件效率，讓組件的間隙都具備發(fā)電能力，降低度電成本。

組件小間距焊機和疊焊示意圖

大尺寸硅片和高密度焊接新技術(shù)的導(dǎo)入雖然能起到光伏系統(tǒng)降本作用，但制程破片率升高，產(chǎn)品良率下降。因此，下游廠商對激光劃裂技術(shù)提出更嚴苛的要求，主要體現(xiàn)在增強電池片機械強度上。常規(guī)激光劃裂存在兩個弊端：

● 激光熱燒蝕工藝會在切割面留下大量熱損傷，降低電池片的機械強度。

● 機械掰片工藝不適用于大尺寸硅片，容易破片。

在這關(guān)鍵的技術(shù)迭代時刻，大族光伏裝備憑借多年的技術(shù)沉淀，根據(jù)市場需求，研制出創(chuàng)新的無損激光劃裂技術(shù)。該技術(shù)已實現(xiàn)產(chǎn)品化，通過嚴苛的大尺寸、高密度封裝工藝驗證，成功打入市場，贏得一線廠家的一致好評。設(shè)備出貨量目前>50臺，后續(xù)機臺持續(xù)交貨中，量產(chǎn)現(xiàn)場表現(xiàn)良好，破片率<0.03%，新增切割隱裂率減少，切割電池片的機械性能增強，組件返修率大幅度下降(最好情況<5%)。

大族光伏裝備的無損激光劃裂設(shè)備適用于156mm×156mm-230mm×230mm電池片。該加工技術(shù)采用應(yīng)力切割原理，不存在激光熱燒蝕和機械裂片過程，可使電池片應(yīng)力斷面干凈、整潔，沒有任何損傷點，極大地提高了電池片的機械強度，保證了組件加工的良率和可靠性，見圖二、圖三。

圖二 無損激光劃裂硅片切割面圖

圖三 電池的抗彎曲性能測試

無損激光劃裂核心原理是激光熱應(yīng)力控制斷裂技術(shù)。首先利用激光對材料進行局部快速加熱，隨后配套冷卻技術(shù)產(chǎn)生一個不均勻的溫度場，不均勻的溫度場會在材料表面產(chǎn)生溫度梯度，從而誘發(fā)熱應(yīng)力的產(chǎn)生。其中激光光斑中處于壓應(yīng)力狀態(tài)，而激光光斑前后處于拉應(yīng)力狀態(tài)，由于脆性材料抗壓剛度遠大于抗拉強度，當拉應(yīng)力達到材料的斷裂強度時，就會使材料從電池片邊緣開的超小槽口開始斷裂，進而隨著激光及后續(xù)冷卻的移動軌道穩(wěn)定擴展，見圖四、圖五。

大族光伏裝備無損激光劃裂設(shè)備

設(shè)備亮點

兼容單、雙面PERC電池、N型Top-con電池、N型HJT電池等;

產(chǎn)能(劃二)：單側(cè)產(chǎn)能≥3600P/H(整片)，雙側(cè)產(chǎn)能≥7200P/H(整片);

劃二—劃六，可模塊化快速靈活切換;

切割效果：開槽長度<1.5um，深度可調(diào)整，定位精度：≤±0.05mm;來料檢測 + NG 自動剔除;

選配：成品檢測 + NG 自動剔除(電池片翻面/PL檢測功能可選)，可直接與串焊機對接;

碎片率：≤0.03%;

隨著光伏發(fā)電全面“平價”時代的臨近，光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術(shù)創(chuàng)新活躍，產(chǎn)品技術(shù)迭代更新加快。大族光伏裝備時刻關(guān)注市場變化，積極研發(fā)新型自動化生產(chǎn)裝備，配合下游生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品創(chuàng)新，迎接“平價”時代的全面到來。