激光刻蚀技术在SE电池上的应用

太阳能电池片激光刻蚀工艺
太阳能电池片激光刻蚀工艺是一种利用激光技术对太阳能电池片表面进行刻蚀的方法，主要用于改善太阳能电池的光电转换效率。

激光刻蚀可以在太阳能电池片表面形成微米级的纳米结构，从而增加太阳能电池的光吸收能力，提高光电转换效率。

具体工艺过程如下：
1. 调整激光参数：选择适当的激光参数，包括激光功率、激光频率、激光波长等，以控制刻蚀效果和去除的材料厚度。

2. 清洁表面：在刻蚀之前，需要对太阳能电池片表面进行清洁，以确保刻蚀效果的均匀性和一致性。

3. 激光刻蚀：将激光束聚焦到太阳能电池片表面的特定位置，通过控制激光的辐射能量和长度，使表面的材料被蒸发或溶解，形成纳米级的结构。

4. 清除残留物：刻蚀结束后，需要及时清除残留的刻蚀物，以防止对太阳能电池的影响。

太阳能电池片激光刻蚀工艺可以提高太阳能电池的光电转换效率，使其更好地吸收太阳光照射，从而提高太阳能发电效果。

此外，激光刻蚀工艺还可以实现对太阳能电池片的精确控制和定制化加工，使其适应不同的应用需求。

激光刻蚀技术在微电子器件制造中的应用与可行性研究摘要：微电子器件制造是现代科技发展的基石，随着技术的不断进步和需求的增长，对器件的精度和性能提出了更高的要求。

然而，传统的制造方法在满足这些要求方面面临一系列挑战。

激光刻蚀技术作为一种高精度、非接触的加工方法，具有潜在的优势，可以应用于微电子器件制造中。

通过对激光刻蚀技术的概述、微电子器件制造的挑战、激光刻蚀技术的应用案例以及技术可行性的研究，可以为进一步推动微电子器件制造领域的发展提供理论和实践依据。

关键词：激光刻蚀技术、微电子器件制造、挑战、应用案例、可行性研究随着微电子器件制造领域的快速发展和需求的增加，寻求高精度、高效率的制造技术成为重要的研究方向。

传统的制造方法面临着一系列挑战，如分辨率限制、复杂结构加工等。

因此，本研究关注激光刻蚀技术在微电子器件制造中的应用与可行性，该技术具有高精度、非接触的特点，有望为解决制造挑战提供有效解决方案[1]。

1.激光刻蚀技术概述1.1激光刻蚀技术的定义和原理激光刻蚀技术利用激光光束的高能量和高定向性，对材料进行精确的刻蚀和加工。

它的工作原理基于光与物质的相互作用。

当激光光束照射到材料表面时，光能被材料吸收并转化为热能，使局部区域的温度升高。

当温度超过材料的熔点或汽化温度时，材料发生熔化或汽化，从而形成刻蚀效果。

激光刻蚀的刻蚀效果受多种因素影响，包括激光功率、脉冲宽度、扫描速度、材料的光学特性等。

通过调整这些参数，可以控制刻蚀的深度、形状和精度。

1.2激光刻蚀设备及工艺流程激光刻蚀设备主要由激光源、光学系统、工作台和控制系统等组成。

激光源产生高能量的激光光束，光学系统通过调整光束的形状和聚焦效果，将光束准确地聚焦到待加工材料的表面。

工作台用于固定和移动待加工的材料，确保加工过程的精确性和稳定性。

控制系统负责调整和监控整个刻蚀过程中的参数和操作，包括激光功率、脉冲宽度、扫描速度等。

激光刻蚀的工艺流程包括准备工作、材料表面准备、设定刻蚀参数、刻蚀加工以及检验和质量控制。

激光技术制作SE电池方案杨正刚日期二零一一年七月目录1前言 (3)1.1SE电池原理 (3)1.2激光技术制作SE电池的优势 (3)2激光SE电池原理与设备 (4)2.1原理 (4)2.2设备 (5)3激光技术制作SE电池工艺流程 (5)4激光技术制作SE电池的工艺参数设计 (6)4.1配套扩散工艺参数 (6)4.2激光二次扩散工艺参数 (6)5激光技术制作SE电池的工艺关键点 (6)5.1扩散控制 (6)5.2激光二次扩散控制 (7)5.3激光二次扩散区域与三道印刷对准（正面银电极对准） (7)6结论 (7)1前言1.1SE电池原理SE电池是选择性扩散电池(selective emitter)。

由中电光伏（CSUN）的赵建华博士发明。

SE电池的主要特点是金属化区域磷高浓度掺杂，光照区域磷低浓度掺杂。

金属化区域浓扩散区结深大，烧结过程中金属等杂质不易进入耗尽区形成深能级，反向漏电小，并联电阻高；光照区域掺杂浓度低，短波响应好，短路电流高；横向扩散高低结前场作用明显，利于光生载流子收集等优点。

SE电池的效率比常规电池的效率要高，因此国内一些企业研究采用不同的技术制作SE电池。

1.2激光技术制作SE电池的优势在普通的电池生产线上，扩散工序后增加激光设备，即可制作SE电池。

激光技术制作SE电池在工序上比常规SE电池工序要简单，可实现低成本投入制造高效率电池。

目前使用该技术的厂家有Suntech、Manz、南玻和云南天达等公司。

J.R.Kohler在2009年Hamburg报告的研究结果，他利用激光技术，实现了SE 电池的制作。

实验对比结果显示SE电池比普通电池有0.5%效率的提升。

如表1所示：表1普通电池与SE电池电性能对比新南威尔士大学开发的激光SE电池，多晶电池效率可以达到17.5%，单晶效率达到19%。

单晶SE电池如图1所示：图1单晶SE电池2激光SE电池原理与设备2.1原理单晶硅片和多晶硅片制绒后进行浅结热扩散，利用激光根据金属化图形将硅片扩散后形成的PSG层作为杂质源进行掺杂处理，驱入实现局部重扩散，最后的工艺步骤与标准工艺相同。

激光在太阳能光伏电池上的应用新型电池片时代来临，TOPCon、HJT、XBC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。

一、激光技术的应用在光伏元件制造过程中，需要使用激光对硅片进行打薄、切割、塑形等工序。

激光可以将自身所蕴含的大量能量集中到横截面积很小的范围内释放，极大程度上提高了能量的利用效率，使其可以对较为坚硬的物质进行加工。

同时，激光的高能特性使之具有超高的温度，这可以在工作人员的精密控制下对硅片及附着物质进行灼烧，形成电池边缘掺杂或是对光伏元件表面进行镀膜，提高光伏电池的发电能力与太阳能利用能力，使用激光源作为主要光源，降低发电成本，从根本上提升光伏发电的效率。

激光技术在PERC电池端的应用主要包括激光掺杂（SE）、激光消融、激光划片等，激光消融和激光掺杂已经成为标配性技术。

此外，激光在光伏电池端还有部分小众型应用，如激光MWT打孔、LID/R修复等，具体来看：一是激光掺杂设备：SE为选择性发射极，在前道扩散工序产生的磷硅玻璃层的基础上，利用激光的可选择性加热特性，在电极栅线与硅片接触部位进行高浓度磷掺杂，形成n++重掺杂区。

激光掺杂可提高电极接触区域的掺杂浓度，降低接触电阻。

二是激光消融设备：利用激光对钝化膜精密刻蚀，实现微纳级高精度的局部接触。

该工艺为PERC技术增强钝化的核心工艺之一，同时要求激光加工具有精确的能量分布、作用时间控制以及脉冲稳定性。

PERC技术可使单晶电池光电的转换效率从20.3%提升至21.5%。

三是其他设备：①MWT打孔设备：应用金属穿孔卷绕技术进行激光打孔，将电池正面电极搜集的电流通过孔洞中的银浆引导背面，而消除正面电极的主栅线，从而减少正面栅线的遮光。

由于MWT电池较为小众，该设备仅在日托光伏等企业有少量应用。

太阳能电池片激光刻蚀工艺随着能源危机的加剧和环境污染的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到人们的关注。

而太阳能电池作为太阳能利用的关键设备，其效率和性能的提升对太阳能发电的发展至关重要。

而在太阳能电池的制造过程中，激光刻蚀工艺被广泛应用，可以提高电池片的光电转换效率。

太阳能电池片通常由硅材料制成，硅材料的光电转换效率取决于其表面的纹理和反射率。

而传统的刻蚀工艺采用酸蚀或碱蚀的方法，存在刻蚀不均匀、污染环境等问题。

相比之下，激光刻蚀工艺具有刻蚀速度快、刻蚀深度可控、无污染等优势，因此被广泛应用于太阳能电池片的制造中。

激光刻蚀工艺的基本原理是利用激光的高能量密度和聚焦性，通过光与物质的相互作用，将物质表面的部分材料蒸发或熔化，从而形成所需的微细结构。

在太阳能电池片的制造过程中，激光刻蚀被用于制造前表面纹理和背表面反射镀膜。

首先是制造前表面纹理。

太阳能电池片的前表面需要具有一定的纹理结构，以增加光的入射角度，提高光的吸收率。

激光刻蚀工艺可以通过调整激光的功率、脉冲宽度和扫描速度等参数，控制刻蚀深度和纹理形貌。

通常采用的是纳秒级激光脉冲，可以在较短的时间内实现高能量的刻蚀，形成均匀且规则的微细结构。

这种表面纹理结构可以提高光的散射效果，增加光与硅材料的相互作用，从而提高光电转换效率。

其次是背表面反射镀膜。

在太阳能电池片的制造过程中，为了提高光的吸收率，背表面需要进行反射镀膜。

激光刻蚀工艺可以实现在背表面形成微孔阵列，提高反射率。

通过调整激光的参数，可以控制微孔的形貌和分布，从而实现更高的反射率。

此外，激光刻蚀还可以在背表面形成一定的结构，以增加光的散射效果，提高光的吸收率。

除了在太阳能电池片制造中的应用，激光刻蚀工艺还可以应用于太阳能电池的后处理过程中。

例如，在电池片的反射镀膜过程中，激光刻蚀可以用于去除不均匀的镀膜层，提高反射率；在电池片的背面场银焊接过程中，激光刻蚀可以用于去除不良的焊接点，提高焊接质量和效率。

激光技术在动力电池中的应用
激光技术在动力电池中有许多应用。

1. 激光打光焊接与切割：激光可以用于焊接和切割动力电池中的金属零部件。

激光焊接可以快速、精确地将电池单体连接在一起，提高电池组的稳定性和安全性。

激光切割可以用于制作电池的隔膜和电极材料，提高电池性能和效率。

2. 激光清洗与表面处理：激光可以用于清洗动力电池表面的污垢和杂质，提高电池的效率和寿命。

激光还可以用于处理电极和隔膜的表面，增加其表面积和反应活性，提高电池的能量密度和循环稳定性。

3. 激光标记和标识：激光可以用于在动力电池上进行标记和标识，帮助管理和追踪电池的生产和使用过程。

激光标记可以在电池上刻印唯一的标识码和生产信息，方便电池的溯源和质量控制。

4. 激光探测与监测：激光可以用于检测和监测动力电池中的各种参数和性能。

例如，激光可以通过测量电池的光学属性来判断电池的充放电状态和健康状况。

激光还可以用于非接触式的温度测量和电池内部结构的成像，提供更精确和可靠的电池监测和故障诊断。

总的来说，激光技术在动力电池中的应用可以提高电池的制造质量和性能稳定性，提高电池的能量密度和充放电效率，减少
电池的能量损耗和故障概率，进一步推动电动汽车和储能系统的发展和应用。

北京富尔邦科技发展有限责任公司【专业铸造信任服务赢得合作】飞秒激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法在Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池定量分析中的应用研究结果表明，利用飞秒激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱法可以对太阳电池薄膜的成分进行高精度的定量分析。

结果表明，在飞秒激光束（λ = 1030 nm, τ = 450 fs）扫描CIGS表面时，采样条件对扫描结果有较大的影响。

在最佳采样条件下测得的fs-LA-ICP-MS信号，通常与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量的参考浓度呈一条校准直线。

fs-LA-ICP-MS预测的铜、铟、镓、硒元素的浓度比准确度较高，达到ICP-OES测定值的95% - 97%。

1.引言Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)太阳能电池具有电池效率高(N20%)、长期稳定性好([1])、制造成本低([3])等诸多吸引人的特性，因此人们对CIGS太阳能电池的性能进行了大量的研究。

影响CIGS薄膜太阳能电池性能的因素有：通过正面接触的光传输、缓冲层的材料和厚度、吸收层的组成、薄膜的生长过程、反接触材料等。

在薄膜生长方面，为了提高CIGS的质量和降低生产成本，尝试了多种方法，例如蒸发和溅射混合工艺、CIGS纳米涂层、真空电沉积等。

对不同工艺生产的CIGS的结构和表面形态的信息也很有兴趣。

除了制造工艺外，CIGS薄膜的主要组成元素(Cu、In、Ga和Se)的组成也被认为是决定CIGS太阳能电池电学和光学性能的重要因素。

因此，近年来对CIGS薄膜元素组成分析的研究越来越多。

利用俄歇电子能谱、x射线光电子能谱、能量色散x射线光谱、电感耦合等离子体发射光谱、二次离子质谱等多种分析技术对CIGS薄膜的化学成分进行了分析。

然而，根据所采用的分析方法，该技术的准确性、测量时间、空间分辨率和可用性存在显著差异。

原则上，一种快速、准确、可靠、易于在器件开发或制造过程中用于CIGS太阳能电池评估的技术是太阳能电池研究人员和工业界最渴望的。

激光在太阳能电池中的应用
激光在太阳能电池中的应用主要包括以下几个方面：
1. 清洗表面：太阳能电池板的表面容易积聚尘埃和污物，影响电池的光吸收效率。

激光可以用来清洗表面，去除污物和杂质，提高太阳能电池的效率。

2. 制造过程中的辅助工具：激光可以用来辅助太阳能电池的制造过程，如切割、打孔、刻蚀等。

激光加工可以实现精确而高效的加工，提高生产效率和产品质量。

3. 引导光线：激光可以用来引导光线进入太阳能电池中。

通过激光的聚焦和定向，可以将光线准确地引导入电池中，提高光吸收效率。

4. 激活材料：有些太阳能电池需要特定的材料进行光电转换。

激光可以用来激活这些材料，使其具有更高的光电转换效率。

总的来说，激光在太阳能电池中的应用可以提高电池的效率、加速制造过程、提高产品质量，从而推动太阳能电池的发展和应用。

电池极片表面激光处理
首先，激光清洗是一种常见的电池极片表面激光处理方法，通
过激光照射可以去除表面的杂质和污染物，提高电池极片的清洁度
和表面质量，有利于提高电池的工作效率和寿命。

其次，激光刻蚀可以用于在电池极片表面进行微细结构的加工，例如在阳极表面形成微纳米结构，可以增加阳极表面积，提高电池
的充放电速率和循环寿命，从而提高电池的性能。

此外，激光合金化也是一种常见的电池极片表面激光处理方法，通过激光照射可以在极片表面形成合金层，改善极片的导电性能和
耐腐蚀性能，从而提高电池的整体性能和稳定性。

总的来说，电池极片表面激光处理可以通过激光清洗、激光刻蚀、激光合金化等方式对电池极片表面进行加工处理，从而改善电
池的性能和稳定性。

这些方法可以针对不同类型的电池和不同的应
用场景进行定制化的处理，是提高电池性能的重要手段之一。

激光掺杂选择性发射极在PERC电池中的应用发布时间：2021-05-10T03:47:59.137Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：张尧[导读] 受到了越来越多的关注。

逐渐成为形成选择性发射极的主流方法。

黄河水电西宁太阳能电力有限公司青海西宁 810000摘要：激光掺杂采用激光熔融沉积杂质掺杂法进行掺杂。

其主要原理是使用低能脉冲激光作用在硅片表面，其作用后区域温度邻近硅的熔点（1414 ℃），这一温度远低于硅的气化阈值（3265 ℃）[1]。

由于激光能量被硅吸收，硅的温度开始升高，最终在1414℃时被熔化。

结果正面物质开始很快地熔化进硅衬底，直到所有的热能完全消散，硅开始再结晶。

激光掺杂运用于产线后对各个工序有着不同的影响，本文主要从以下几方面进行阐述。

关键词：方块电阻；激光掺杂；正电极印刷1引言随着激光技术的不断发展，在光伏产业中的应用越来越多。

激光PSG（磷硅玻璃）掺杂是目前形成选择性发射极的一种重要方法。

激光掺杂的原理是激光脉冲熔融硅片表层，覆盖在发射极顶部PSG层中的磷原子进入硅片表层，由于在熔融的硅中磷原子的扩散系数比在固态中要高数个数量级，掺杂原子可以快速扩散到整个熔融深度，降温固化后掺杂原子取代硅原子的位置，形成重掺杂[2]。

在工艺流程上只增加了激光掺杂一个步骤，工艺简单，与产线兼容性高，单条激光的宽度可根据需要进行调整，便于激光重掺杂区图形的优化，受到了越来越多的关注。

逐渐成为形成选择性发射极的主流方法。

2扩散工艺对激光掺杂选择性发射极的影响激光掺杂选择性发射极扩散轻掺杂的方块电阻一般在110～140Ω/□之间。

因此需要通过工艺优化提高方块电阻。

首先降低扩散温度，测试方块电阻及片内不均匀度，由于降低扩散温度，方阻提高了，但影响了硅片表面二氧化硅氧化层的生长，使硅片表面氧化层变薄，减弱了氧化层对磷的阻碍作用，增强了磷扩散的速度，使方阻内均匀性变差。

只能通过缩短扩散工艺时间的方法调整方块电阻，通过挑片测试，方块电阻可达到120Ω/□，片内不均匀度也在6.08%，均匀性较好，说明缩短扩散通源时间，提高方阻，对工艺气体流量、温度场等均没有较大影响，可最大程度地保持片内方块电阻的均匀性。