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助力光伏检测,新能源激光技术领导者再次升级

2024-01-05 18:00
来源: 杰普特

2023年即将结束,这一年国内激光产业呈现出开始复苏的迹象,虽然整体市场压力还非常大。以动力电池、光伏为代表的新能源应用成为最大的亮点,各大厂商都在密集布局该赛道。在节能减排、碳达峰的大趋势下,新能源领域将成为未来激光企业角力的重要方向。

光伏产业一路狂飙

国产激光企业加速国产替代

我们都知道,从1954年诞生第一个硅基太阳能电池后的50年内,激光与光伏并无太多交集,直到PERC电池的诞生,激光技术助力PERC电池实现产业化,光伏产业也为激光设备敞开了更多应用的大门。随着光伏技术和工艺的不断迭代,激光设备在光伏工艺中扮演的角色也越来越多。在晶硅光伏电池的生产中,激光加工技术目前主要应用于打孔、消融、掺杂、修复和切割等工艺;在薄膜光伏电池的生产中,激光加工技术主要应用于打码、划线和清边等工艺。

2021年被不少投资人视为光伏行业的“巅峰时刻”。这一年,杰普特也开始布局新能源领域,是国内第一批进入该领域的激光器厂商。在降本增效及产能快速扩张的背景下,近几年间国产激光器及设备已经进入新能源供应链,逐步实现国外产品的国产替代。以杰普特为例,从组件往电池片激光加工方面拓展,在PERC、TOPCon、钙钛矿电池等领域均有突破,并成功获得头部客户认证和批量采购。

2021年8月,杰普特为大正微纳定制的全球首套柔性钙钛矿膜切设备通过验收并投入使用。2022年10月,杰普特实现TOPCon SE激光一次硼扩的激光光源研发并完成交付。2023年12月,杰普特钙钛矿激光膜切设备助力协鑫光电钙钛矿叠层组件光电转换效率达到26.34%,获中国计量科学研究院进行权威认证并出具正式测试报告,再次打破世界纪录。除此之外,杰普特M8系列激光器也可应用于不同厚度光伏玻璃方形孔、槽型孔等不同形状的玻璃钻孔。围绕着新能源行业痛点,经过几年发展,杰普特已经成为新能源领域激光技术领导者。

据相关统计,在PERC时代,激光设备主要应用在电池生产的前道环节,单GW价值量在1000多万元,而在高效电池时代,激光设备不仅在电池生产前道环节价值量升至2000万元/GW以上,并且在电池生产的后道金属化环节也会有一定比例的渗透率。据测算,2022-2025年光伏用激光设备(不含组件环节及钙钛矿技术)市场总规模约200亿元。

PL VS EL

一字光斑半导体激光器助力光伏检测

在光伏电池板的生产过程中,可能出现隐裂、扩散不均、虚印等问题,这些缺陷的存在可能会影响光伏电池的光电转换效率,降低电池使用寿命,影响光伏系统稳定性。为此,需要在生产流程中第一时间发现这些缺陷,如何高效检测就显得至关重要。

初期发展阶段,EL(电致发光)检测方案被广泛应用于光伏硅片检测,通过正向偏压并观察硅片的自发光情况来检测缺陷。由于这种方案需要将探针到硅片表面逐片进行接触式检测,一方面增加了二次隐裂风险,另一方面检测速度较慢,限制了生产效率的提高。

杰普特一字光斑半导体激光器

为了解决这一行业痛点,杰普特面向光伏硅片检测推出了基于一字光斑半导体激光器的PL(光致发光)方案。PL(光致发光)检测利用特定波长的激光对样品进行光学激发,通过高灵敏的相机感光和成像,实现非接触式检测。相比EL检测,PL检测具有诸多优势,如消除了二次隐裂风险、提高了检测效率,并能准确判断硅片内部缺陷情况,且运用场景更广,可以完全覆盖光伏片整个工艺流程,从而提高生产合格率降低制造成本,成为EL方案的最佳替代方案。

作为PL(光致发光)检测的核心模块之一,杰普特一字光斑半导体激光器输出功率最大230W,通过电路板控制电流(电流输出精度为0.01A)输出来驱动半导体激光器,功率调节精度为0.5W,采用水冷的散热方式,实时监控半导体激光器温度,有过温保护等功能,可设置输出频率,占空比,输出功率等相关参数,输出头是配合线形镜头实现均匀一字光斑输出,同时利用水冷散热来确保透镜安全可靠运行,可用于光伏电池片的各类缺陷检测如脏污、划痕、黑斑、断栅、同心圆、隐裂等,大幅度提升用户产线检测效率及硅片出货质量,成为光伏检测应用首选方案。

解决行业痛点难题

进一步推动新能源产业发展

据中国光伏行业协会理事长、阳光电源董事长曹仁贤介绍,预计到2023年年底,我国光伏累计装机容量将达到5.6亿千瓦,占总装机容量的近20%。出口方面,尽管受到出口价格下降的影响,出口金额有小幅的下滑,但出口量仍然保持高速增长,1-10月我国硅片、电池、组件出口量分别增长90%、73%和34%。

市场向好,行业向“卷”,是从业者对于2023年中国光伏产业的普遍印象,这也与国内激光产业的态势一样。随着新能源汽车、光伏等产业的持续大火,吸引了资本市场及产业链配套厂商争先进入。仅在2023年,就有多家国内厂商通过成立子公司、建立技术实验室等方式加大新能源赛道布局,新能源赛道变得愈发拥挤。

在经历了几年飞速狂奔之后,光伏行业即将迎来产能过剩阶段,但是技术革新的脚步从未停止。一直以来,光伏行业的主旋律就是降本增效。随着P型PERC电池接近效率极限,拥有更高光电转换效率的N型电池技术被称为下一代光伏电池技术。具体来看,N型电池技术主要分为TOPCon、HJT和BC等,这些对于先进激光技术的需求也不会停止。

为此,杰普特凭借在脉冲、连续、固体、超快激光器技术与核心自动化技术等领域的深厚技术积累,可面向用户实际需求进行技术方案组合,推出定制化的产品方案,比如此次发布的一字光斑半导体激光器,从源头光源技术解决行业痛点难题,从加工质量和效率方面提升客户效率,为新能源产业发展提供助力!

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