光伏是激光加工設備的一大應用領域,其在高效太陽能電池生產中,不僅可以提高生產流程中的工藝可靠性,同時還能降低生產成本。激光加工設備在晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池中均有應用。
精密激光加工設備由軟件和硬件兩部分組成,硬件部分主要包括光學系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)等,其中,光學部件在設備原材料占比中接近50%左右。光學部件主要包括激光器、數字相機、振鏡、透鏡、擴束鏡、反射鏡等,其中,激光器為激光加工設備的核心部件,用以產生激光束。
在太陽能電池的生產中,激光加工技術主要應用于消融、切割、刻邊、摻雜、打孔等工藝,目前,激光加工技術主要應用于PERC、SE、MWT等電池片工藝,以提高光電轉換效率。提升太陽能光電轉換效率的關鍵在于控制光學損失和電學損失,激光具有快速、準確、零接觸以及良好的熱效應等優(yōu)勢,可以極大避免太陽能電池制造過程中的損耗,從而提升光電轉換效率。目前,具備產業(yè)化基礎的提升太陽能電池光電轉換效率的方式包括PERC、SE、MWT等。根據中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,PERC工藝可將單晶電池光電轉換效率絕對值由20.3%提升至21.5%左右,SE可將光電轉換效率絕對值提升0.2%-0.3%左右,MWT可將光電轉換效率絕對值提升0.4%左右。
激光加工技術對光伏電池轉換效率提升的作用
技術工藝 | 效率提升效果 |
PERC | 單晶電池光電轉換效率絕對值由20.3%提升至21.5%左右 |
SE | 光電轉換效率絕對值提升0.2%-0.3%左右 |
MWT | 光電轉換效率絕對值提升0.4%左右 |
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相關報告:智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國激光加工設備行業(yè)市場競爭現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢研究報告》
PERC技術商業(yè)化應用起始于2015年,截至2015年底PERC裝機容量僅為約4.5GW。伴隨PERC經濟效率比較優(yōu)勢逐步體現(xiàn),PERC產能迅速增加。根據數據,2018年BSF電池仍占據60%的市場份額,PERC電池成為當前產能最大的高效電池,市場份額大幅增至33.5%左右,預計2019年PERC電池市場份額將反超BSF電池達到50.6%,并在2020-2021年保持年均約5%左右的提升幅度分別達到55.7%、60.8%。
根據數據,目前單晶PERC已確立市場主流地位,2018年行業(yè)擴產以單晶PERC為主,從而使得全球PERC總產能由2017年底的34.1GW增至2018年底的63.2GW。2019年PERC產能擴產幅度有望達40GW以上,且未來2-3年繼續(xù)保持擴張態(tài)勢。
同時,從PERC擴產進程來看,2017年PERC產線升級爆發(fā)后,2018年行業(yè)迎來PERC+SE電池產線升級需求的大幅增長。主要太陽能電池制造商PERC電池及PERC+SE電池產能數據統(tǒng)計,現(xiàn)有PERC產能中,超過60%的PERC電池產能引進了SE工藝。
2018-2023年不同電池技術市場占比變化趨勢
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預計2019年PERC擴產幅度望達40GW以上
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利用激光可以實現(xiàn)電池片半片或多片的自動切割、裂片。為了將切片前后電池性能損失降到最小,半片的切片工藝對于激光切割方向、深度、熱影響區(qū)、切割面形貌等有嚴格要求。疊瓦的加工難度更高,需在半片工藝的基礎上大幅提高對激光圖形重復和定位精度的要求。根據《中國光伏產業(yè)發(fā)展線路圖(2018年版)》預測,到2025年全片電池組件市占率將低于35%,半片和疊瓦組件市占率將超過65%,伴隨未來半片、疊瓦等新型組件市場應用擴張,相關激光加工設備市場規(guī)模有望快速增長。



