快速成長(zhǎng)的光伏產(chǎn)業(yè)需要設(shè)備供應(yīng)商們提供許多解決方案，包括提高產(chǎn)出、成品率和降低擁有成本。激光的應(yīng)用在這些方面起著越來(lái)越重要的作用。

　　粗看太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的設(shè)備供應(yīng)與已成熟的微電子和顯示產(chǎn)業(yè)相似。然而，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的快速成長(zhǎng)和不斷動(dòng)態(tài)變化向所有企圖在太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)鏈中站穩(wěn)腳跟的設(shè)備供應(yīng)商們呈現(xiàn)出一系列新的挑戰(zhàn)。大量電池和面板制造商涌入這個(gè)行業(yè)，進(jìn)一步加劇了問(wèn)題的復(fù)雜性，已有的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商對(duì)這些新入行的制造商并不熟悉。

盡管許多太陽(yáng)能終端用戶使用激光工具已有一段時(shí)間，激光工具的有關(guān)工藝對(duì)于太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)是特定的，擁有一套非常不同的工藝參數(shù)。我們?cè)诒疚闹谢仡櫼延械暮托鲁霈F(xiàn)的激光應(yīng)用，并討論激光加工將怎樣以及為何在太陽(yáng)能技術(shù)路線中起到越來(lái)越重要的推動(dòng)作用。我們還特別研究那些目前從事或即將進(jìn)入設(shè)備供應(yīng)鏈的供應(yīng)商們所面臨的新挑戰(zhàn)。

　　由于多種太陽(yáng)能電池技術(shù)在相互爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，人們研究各種方案降低最終模塊對(duì)消費(fèi)者的每瓦特成本（$/W），因此取決于所研究的終端使用物的類(lèi)型不同（晶體硅或薄膜），設(shè)備供應(yīng)商們可能面臨著非常不同的需求。但是，我們可以泛泛地將這些產(chǎn)品分成一些普通種類(lèi)（圖1）。一般終端使用物專用的設(shè)備由這些類(lèi)別的子集來(lái)驅(qū)動(dòng)，受到特定的電池技術(shù)及其成本縮減技術(shù)藍(lán)圖的綜合作用。

　　高效概念

　　提高太陽(yáng)能電池和面板的效率幾乎是全球每位太陽(yáng)能廠商最急于實(shí)現(xiàn)的愿望。大多數(shù)已提出的技術(shù)藍(lán)圖清晰指出，5年后晶體硅（c-Si）太陽(yáng)能電池的效率將增長(zhǎng)3-5%，平均值將達(dá)到16-20%。對(duì)于薄膜太陽(yáng)能面板，總體效率較低，但也有望獲得相應(yīng)提高。比如，從單結(jié)非晶硅（a-Si）結(jié)構(gòu)向串聯(lián)結(jié)a-Si/mc-Si（微非晶）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，通過(guò)提高光譜吸收率可將電池效率約提升4%，面板總體效率將提升至10%1。

　　現(xiàn)在c-Si電池產(chǎn)商追求高效電池概念最積極，這是他們?cè)诂F(xiàn)有產(chǎn)品線及產(chǎn)能擴(kuò)張方案中需要反復(fù)提高的部分。激光技術(shù)將在新型上表面和背面加工階段起重要作用2。比如，在金屬環(huán)繞穿通（MWT）器件中，較薄的金屬接觸“手指”被移到背面。在發(fā)射極環(huán)繞穿通（EWT）器件中，傳遞功率的母線也被轉(zhuǎn)移至背面，使得上表面完全沒(méi)有金屬。通過(guò)鉆微型通孔，將上表面與下表面接觸連接起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。利用WMT，每塊硅片需要鉆約200個(gè)通孔。而EWT要求每塊硅片上有高達(dá)2萬(wàn)個(gè)這種通孔。激光鉆孔是唯一可能滿足商業(yè)規(guī)模速度的工藝。同時(shí)激光器還可用于形成新型結(jié)構(gòu)，如激光燒制接觸（LFC），這種結(jié)構(gòu)對(duì)于支持某些先進(jìn)的薄硅片產(chǎn)品是必須的。

　　為完全滿足這些不同工藝，設(shè)備供應(yīng)商們應(yīng)集成平均功率大（高達(dá)數(shù)十瓦特）的激光器，可選擇輸出紅外光（IR）、可見(jiàn)光或紫外（UV）光，擁有納秒或皮秒脈沖性質(zhì)以及優(yōu)異的光束性質(zhì)，M2參數(shù)約為1.1（M2約等于1.0代表理論上可完全聚焦的激光束）。

　　“綠色”設(shè)備

　　當(dāng)前太陽(yáng)能生產(chǎn)線的設(shè)備供應(yīng)包括各種各樣的競(jìng)爭(zhēng)方案，部分方案利用有毒化學(xué)物質(zhì)，制造有毒廢物。如現(xiàn)在工廠廣泛應(yīng)用絲網(wǎng)印刷和濕法刻蝕，它們利用現(xiàn)有適用于太陽(yáng)能生產(chǎn)的成套生產(chǎn)線設(shè)備。不過(guò)太陽(yáng)能是一種替代能源和“可再生”的能源類(lèi)型，碳排放量幾乎為零，因此只要可能，就有采用綠色生產(chǎn)設(shè)備的強(qiáng)烈動(dòng)力。

　　利用DPSS激光進(jìn)行邊緣隔離不僅更加環(huán)保，還提高了成品率和器件效率。特別由于晶體硅在這些較短的波長(zhǎng)處可以吸收更多光，電流產(chǎn)生系統(tǒng)現(xiàn)在更加依賴工作在可見(jiàn)光（532 nm）或紫外（355 nm）波段的DPSS激光器4。硅對(duì)355 nm光波的吸收量比對(duì)紅外（1064 nm）光波的吸收量大四到五個(gè)數(shù)量級(jí)，因此利用Q-轉(zhuǎn)換UV DPSS激光器（圖3）可以實(shí)現(xiàn)高度本地化的上表面刻蝕。除射入深度較淺外，紫外波長(zhǎng)還可以在較低的溫度下獲得較窄的溝槽，對(duì)外圍溫度損傷如微裂紋盡可能少，微裂紋可能會(huì)大大影響成品率。這就使溝槽能置于距離器件邊緣較近的地方，減少“死”區(qū)，從而使電池的效率最大化。

　　擁有成本

　　太陽(yáng)能電池和面板的制造成本是永恒的話題，因?yàn)樗鼘?duì)傳遞至最終的太陽(yáng)能裝置的成本$/W有很大影響。人們通常通過(guò)降低原材料成本或通過(guò)采用具有最低資本支出和運(yùn)行成本的生產(chǎn)線設(shè)備，來(lái)降低成本。

　　DPSS激光器提供了一種理想的解決方案，主要是由于這種激光器的運(yùn)行成本很低。此外，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)還可立即從已在半導(dǎo)體生產(chǎn)線中大規(guī)模采用的實(shí)業(yè)驗(yàn)證激光器設(shè)計(jì)上獲益。這些繼承應(yīng)用為正常運(yùn)行時(shí)間、備用部件的可得性和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)相應(yīng)樹(shù)立了目標(biāo)水平。比如，有種在紫外波段工作的高功率激光器擁有數(shù)十瓦的輸出，當(dāng)以全功率工作時(shí)，五年內(nèi)每周工作七天，每天24小時(shí)時(shí)，這種激光器的