快速成長的光伏產(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越重要的作用。

　　粗看太陽能產(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，太陽能產(chǎn)業(yè)的快速成長和不斷動態(tài)變化向所有企圖在太陽能產(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行業(yè)，進一步加劇了問題的復(fù)雜性，已有的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商對這些新入行的制造商并不熟悉。

盡管許多太陽能終端用戶使用激光工具已有一段時間，激光工具的有關(guān)工藝對于太陽能產(chǎn)業(yè)是特定的，擁有一套非常不同的工藝參數(shù)。我們在本文中回顧已有的和新出現(xiàn)的激光應(yīng)用，并討論激光加工將怎樣以及為何在太陽能技術(shù)路線中起到越來越重要的推動作用。我們還特別研究那些目前從事或即將進入設(shè)備供應(yīng)鏈的供應(yīng)商們所面臨的新挑戰(zhàn)。

　　由于多種太陽能電池技術(shù)在相互爭奪市場份額，人們研究各種方案降低最終模塊對消費者的每瓦特成本（$/W），因此取決于所研究的終端使用物的類型不同（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（圖1）。一般終端使用物專用的設(shè)備由這些類別的子集來驅(qū)動，受到特定的電池技術(shù)及其成本縮減技術(shù)藍圖的綜合作用。

　　高效概念

　　提高太陽能電池和面板的效率幾乎是全球每位太陽能廠商最急于實現(xiàn)的愿望。大多數(shù)已提出的技術(shù)藍圖清晰指出，5年后晶體硅（c-Si）太陽能電池的效率將增長3-5%，平均值將達到16-20%。對于薄膜太陽能面板，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，這是他們在現(xiàn)有產(chǎn)品線及產(chǎn)能擴張方案中需要反復(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，使得上表面完全沒有金屬。通過鉆微型通孔，將上表面與下表面接觸連接起來，就可以實現(xiàn)這一點。利用WMT，每塊硅片需要鉆約200個通孔。而EWT要求每塊硅片上有高達2萬個這種通孔。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)對于支持某些先進的薄硅片產(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（高達數(shù)十瓦特）的激光器，可選擇輸出紅外光（IR）、可見光或紫外（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

　　當前太陽能生產(chǎn)線的設(shè)備供應(yīng)包括各種各樣的競爭方案，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)有適用于太陽能生產(chǎn)的成套生產(chǎn)線設(shè)備。不過太陽能是一種替代能源和“可再生”的能源類型，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)備的強烈動力。

　　利用DPSS激光進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光（532 nm）或紫外（355 nm）波段的DPSS激光器4。硅對355 nm光波的吸收量比對紅外（1064 nm）光波的吸收量大四到五個數(shù)量級，因此利用Q-轉(zhuǎn)換UV DPSS激光器（圖3）可以實現(xiàn)高度本地化的上表面刻蝕。除射入深度較淺外，紫外波長還可以在較低的溫度下獲得較窄的溝槽，對外圍溫度損傷如微裂紋盡可能少，微裂紋可能會大大影響成品率。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

　　太陽能電池和面板的制造成本是永恒的話題，因為它對傳遞至最終的太陽能裝置的成本$/W有很大影響。人們通常通過降低原材料成本或通過采用具有最低資本支出和運行成本的生產(chǎn)線設(shè)備，來降低成本。

　　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行成本很低。此外，太陽能產(chǎn)業(yè)還可立即從已在半導(dǎo)體生產(chǎn)線中大規(guī)模采用的實業(yè)驗證激光器設(shè)計上獲益。這些繼承應(yīng)用為正常運行時間、備用部件的可得性和現(xiàn)場服務(wù)相應(yīng)樹立了目標水平。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，當以全功率工作時，五年內(nèi)每周工作七天，每天24小時時，這種激光器的