一种激光诱导烧结装置、方法及N型电池与流程

本申请涉及光伏电池片制备，更具体地说，涉及一种激光诱导烧结装置、方法及n型电池。

背景技术：

1、激光诱导烧结的机理为通过激光激发电池载流子，并在外电场反向电压的作用下定向流动并形成回路，激光照射硅片后，经过光生伏特效应，产生的电流沿着低接触电阻路径传输，引发银硅互扩散，从而降低接触电阻。整个烧结过程的持续时间与载流子寿命匹配，激光过后迅速停止，从而实现原有钝化层的最大限度保留，避免金属-硅基体直接接触引发的载流子复合，本质上是利用激光的高度能量集中和可控特性，将高温烧结过程中钝化层侵蚀和接触形成这两个关键步骤分开，从而达到对烧结过程的进一步精准调控。

2、激光诱导烧结适用于所有高温型烧穿银浆的烧结过程，因此对perc、topcon，甚至xbc电池均有应用潜力。对于topcon电池来说，由于正背面均使用了烧穿型浆料，激光诱导烧结的提效潜力比perc电池更高。

3、激光诱导烧结的关键是激发更多的自由电子以便银离子还原，尤其是在topcon上。因为perc电池正面本身有很多自由电子，想精确控制不存在银结晶、只存在银胶体，反而是很困难的。而在topcon上由于正面本身是空穴导电，天然就保证不会形成银结晶。所以在增加反向电压激发大量自由电子，自由电子遇到纳米胶体银的玻璃层时，阻值很大而产生瞬时热量高温，大于840度，甚至更高温度，使得银和硅形成共熔扩散，形成银硅合金结。该银硅合金结接触质量高于激光处理之前的(单纯烧结后的)银结晶。

4、故根据以上激光诱导烧结的机理，作用在电池片表面各处对反向偏压的分压均匀性效果、激光能量大小，决定着光生伏特效应下的峰值电流值大小，成为激光诱导烧结效果的核心卡控点。

5、经检索，专利号zl202322179648.7，授权公告日为2024年3月19日，发明创造名称为：一种激光诱导烧结的加工设备；该申请案至少具有两个加工工位，加工设备包括承载装置，至少两个加工工位均设置激光模组与电输入模组；承载装置包括至少一个承载单元以及驱动承载单元依次移动至第一加工工位与第二加工工位的第一驱动机构；两个电输入模组分别均包括导电模组以及与导电模组连接的第二驱动机构，导电模组包括第一电极与第二电极，第一电极与第二电极分别用于与电池片的上表面与下表面电接触，第一电极可以只有一个电极接触电池片上的一根主栅线或者多个并排设置的电极同时接触电池片上的多根主栅线。该加工设备可解决导电模组遮挡激光导致接触电阻率均匀性较差的问题。但该申请案一来设置固定位置的单个激光器，即使使用并排设置的电极，仍无法规避激光打在电极附近时产生的阴影问题；二来该申请案需对完整的硅片进行半片分开加工，需要加工2次，增加机械搬运时间，对产能不利，同时分开两次加工，压和另外半片的主栅进行通电压、形成回路电流，是通过细栅传导到未压合探针排的半边位置，存在固有的电流衰减，导致激光诱导烧结效果不是最佳状态。

6、专利申请号202310217621.4，申请公布日2023年10月10日，发明创造名称为：一种双激光器太阳能电池烧结设备，该申请案利用激光烧结装置代替链式烧结炉，对电池片上的电极图形进行热熔、固化、烧结，一方面减少了设备的占用空间；另一方面减少了电池片受高温的面积，避免了高温产生的电池片内部缺陷被放大；该申请案虽然用到了双激光器，但仍是对硅片加工两次，相当于两个激光分别完全的对电池片加工2次，激光光斑能量不能叠加作用，对单个激光器的使用和选型要求仍偏高。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、鉴于上述现有技术中存在的问题，本申请提供了一种激光诱导烧结装置、方法及n型电池；本申请在对成品电池进行激光诱导烧结工序中，设计了更加合理的探针压合方式，以及更加合理的激光打样方式，能更好的实现分压效果和激光作用效果。

3、2.技术方案

4、本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

5、为达到上述目的，本申请提供的技术方案为：

6、作为本申请的第一方面，本申请提供了一种激光诱导烧结装置，包括电输入组件和n个激光器，n≥2；所述电输入组件作用于电池片，为电池片施加反向电压；所述n个激光器发出的激光汇聚后共同作用于电池片表面。

7、进一步的，所述电输入组件包括电源和探针排，探针排设置与电源连接的输电电极，以及与电池片电接触的探针；所述探针设置多个，多个探针呈条形或矩阵排布。

8、进一步的，所述的探针排设置一框架，该框架由多根横、纵向排布的连接筋组成，所述探针设置于连接筋上，所述输电电极与连接筋电性连接。

9、进一步的，所述的连接筋宽度小于电池片的主栅宽度，连接筋采用贵金属材料或者超导材料制备。

10、进一步的，所述的探针在框架上的设置位置及设置个数，与电池片主栅上设置的pad点的位置及个数相对应。

11、进一步的，所述的激光器发出的激光汇聚于电池片表面形成的光斑形貌包括线形光斑、长方形光斑、方形光斑或者圆形光斑。

12、进一步的，所述的激光器上设置校准装置，该校准装置确保激光器之间保持平行且等距离。

13、进一步的，所述的校准装置包括激光发射装置、反光镜和激光接收装置；激光发射装置和激光接收装置安装于同一激光器上，反光镜安装于另一激光器上，激光发射装置发射的激光经反光镜平行反射回激光接收装置中；两激光器之间至少设置2组该校准装置。

14、进一步的，所述的激光器设置2个，2个激光器设置于电池片上方，并沿着电池片平分线对称设置。

15、作为本申请的第二方面，本申请提供了一种激光诱导烧结方法，将探针压合到对应电池片主栅pad点位置，通入反向偏压；通反向电压的同时，激光器发出的激光汇聚后共同作用于电池片表面，对电池片进行全方位扫描，实现激光诱导烧结。

16、作为本申请的第三方面，本申请提供了一种n型电池，采用本申请的第二方面所述方法进行激光诱导烧结。

17、3.有益效果

18、采用本申请提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

19、目前激光诱导烧结的弊端在于：通反向电压时，受探针排的遮挡，只能一次打半片激光，故对于一个完整电池片，需要对两边各打一次激光，才能实现全部的工艺效果；按照本申请的结构设计和相关参数调整，可实现一次性探针排压合后，对全片电池片作用激光，不仅可以实现降低激光器的元器件损耗，又能明显减少硅片的搬运动作产生的时间，提高产能，还能明显的减少激光对硅片的表面损伤，提高激光诱导烧结的效果，提高电池片的转化效率。

技术特征：

1.一种激光诱导烧结装置，其特征在于：包括电输入组件和n个激光器，n≥2；所述电输入组件作用于电池片，为电池片施加反向电压；所述n个激光器发出的激光汇聚后共同作用于电池片表面。

2.根据权利要求1所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述电输入组件包括电源和探针排，探针排设置与电源连接的输电电极(6)，以及与电池片电接触的探针(5)；所述探针(5)设置多个，多个探针(5)呈条形或矩阵排布。

3.根据权利要求2所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述的探针排设置一框架(4)，该框架(4)由多根横、纵向排布的连接筋组成，所述探针(5)设置于连接筋上，所述输电电极(6)与连接筋电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述的连接筋宽度小于电池片的主栅(1)宽度，连接筋采用贵金属材料或者超导材料制备。

5.根据权利要求4所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述的探针(5)在框架(4)上的设置位置及设置个数，与电池片主栅(1)上设置的pad点(3)的位置及个数相对应。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述的激光器发出的激光汇聚于电池片表面形成的光斑形貌包括线形光斑、长方形光斑、方形光斑或者圆形光斑。

7.根据权利要求6所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述的激光器上设置校准装置，该校准装置确保激光器之间保持平行且等距离。

8.根据权利要求7所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述的校准装置包括激光发射装置、反光镜和激光接收装置；激光发射装置和激光接收装置安装于同一激光器上，反光镜安装于另一激光器上，激光发射装置发射的激光经反光镜平行反射回激光接收装置中；两激光器之间至少设置2组该校准装置。

9.根据权利要求8所述的一种激光诱导烧结装置，其特征在于：所述的激光器设置2个，2个激光器设置于电池片上方，并沿着电池片平分线对称设置。

10.利用权利要求1-9任一项所述装置进行激光诱导烧结的方法，其特征在于：将探针(5)压合到对应电池片主栅pad点(3)位置，通入反向偏压；通反向电压的同时，激光器发出的激光汇聚后共同作用于电池片表面，对电池片进行全方位扫描，实现激光诱导烧结。

11.一种n型电池，其特征在于：采用如权利要求10所述方法进行激光诱导烧结。

技术总结
本申请公开了一种激光诱导烧结装置、方法及N型电池，属于光伏电池片制备技术领域。本申请的激光诱导烧结装置包括电输入组件和至少2个激光器；所述电输入组件作用于电池片，为电池片施加反向电压；至少2个激光器发出的激光汇聚后共同作用于电池片表面。按照本申请的结构设计和相关参数调整，可实现一次性探针排压合后，对全片电池片作用激光，不仅可以实现降低激光器的元器件损耗，又能明显减少硅片的搬运动作产生的时间，提高产能，还能明显的减少激光对硅片的表面损伤，提高激光诱导烧结的效果，提高电池片的转化效率。

技术研发人员：郭世成,葛宏豪,王方圆,丁田力,金淑雅,刘南宁,潘丹丹
受保护的技术使用者：淮安捷泰新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/27