光伏LECO全梳理

原标题：光伏LECO全梳理

核心观点：

1.使用LECO技术的TOPCon太阳能电池效率提升可以在0.2%到0.5%，有望降低电池成本1分/W，使用EVA胶膜和减少SE设备有望降低组件成本0.6分/W。

主要是因为激光能够精确地加热银浆，局部破坏钝化层，使银可以直接与硅形成接触，在不损害硅片的前提下，促使银浆局部熔融并扩散进入硅片表面，形成微小的银硅合金结，这种合金结具有很低的接触电阻，并且对电子的传输效率非常高。

2.LECO对辅材的影响：

①TOPcon 正面银铝浆改为LECO专用银浆，加工费有望提升400元/kg左右，对银浆企业单吨净利润有较大提升。LECO可以使银直接与硅形成接触，因此不再需要依赖铝来降低接触电阻。

②不使用银铝浆后，电池片封装可以使用双面eva 胶膜。纯POE胶膜比EVA胶膜贵20%-30%，EPE胶膜比EVA胶膜贵10%-20%，使用双面EVA胶膜将降低组件成本0.5分钱。

③可以减少激光SE步骤，激光SE设备价格约为2500万元/GW，减少激光SE可以使得折旧成本降低0.1分/W。

相关标的：1）银浆：帝科股份（TOPCon浆料龙头，24Q1 TOPCon浆料出货占比80%以上，23年12月底开始导入LECO浆料，预计LECO浆料单吨净利润可以提升30+万元/吨，23/24年公司净利润4+/8-10亿元，对应估值仅18.5x/9x），聚和材料；2）胶膜：福斯特、海优新材、赛伍技术；3）激光设备：帝尔激光

一、LECO（激光辅助烧结）可以提高0.2-0.5%的效率

1.1 LECO可以降低接触电阻，提高电池片效率

激光辅助烧结技术又名激光增强接触优化（Laser-enhanced contact optimization(LECO)），2016年由Cell Engineering GmbH申请专利用于修复欠烧结的PERC电池。LECO是一种先进的激光烧结技术，用于改善太阳能电池中金属电极与硅片之间的接触。

在LECO处理中，激光用于非破坏性载波注入，而处理的驱动力是由LECO过程诱导的电流。这个过程发生在丝网印刷太阳能电池的快速燃烧过程之后。经过LECO处理后，太阳能电池的接触电阻明显降低，即使在低掺杂的发射体上，也能形成接触。用于LECO工艺的新浆料也显示出提高了开路电压以及短路电流的小幅度增加。

在光伏电池的制造过程中，特别是对于TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）太阳能电池，LECO技术能够精确地破坏硅片表面的钝化层，并在此过程中形成一个优化的金属/硅接触点。

对于TOPCon电池，其结构设计要求在表面钝化层和金属接触之间寻找一个平衡点，以便减少电子-空穴对的复合同时保持良好的电流收集。而LECO技术允许在不损害钝化层特性的情况下实现高质量的金属接触点，它能够以非常精确的方式局部破坏钝化层，并促进金属和硅之间的电子传输。

使用LECO技术的TOPCon太阳能电池能够提升其转换效率，通常效率提升可以在0.2%到0.5%。80和170um的iTOPCon电池，对于这两种多晶体厚度，LECO处理后的最佳组平均效率增加了0.6%，这主要是由于FF和Voc值较高所致。

此外，LECO使最大效率提高，在LECO之前达到ηmax=22.3%，在LECO之后达到ηmax=22.8%。

进行LECO处理后，FF的稳定几乎不受厚度的影响。因此，每个多晶硅厚度的最佳烧结温度降低20-40℃，这使得Voc电位更高，而FF没有下降，这缓解了Voc和FF之间的平衡。此外，LECO允许使用更薄的多晶硅层，这特别受益于在燃烧期间减少的热预算。

当Tp-set=800℃时，Voc已经开始下降，这在80纳米多晶硅厚度的电池中比在170纳米厚度的电池中更加明显。此外，由于沉积时间缩短，多晶硅厚度的降低有望降低成本。

在P-PERC电池上，分别使用标准浆料/LECO专用浆料，细栅宽度40μm，主栅数量4道。LECO批次的平均开路电压高出6.9mV，而填充因子处于同一水平，略提升0.42%，短路电流增加0.08mA/cm2，总体来看，电池片转换效率提升0.38%。

1.2 LECO的工艺流程

LECO的工艺方法为对电池片照射高强度激光，同时施加10V或以上的偏转电压，由此产生的数安培的局部电流会显著降低金属与半导体之间的接触电阻。实验条件下每片硅片处理时间1.6秒，可以很容易地降低至1秒以下。

具体工艺流程如下：

a)准备工作：首先，硅电池片通过常规工艺步骤完成钝化层的沉积，以形成高质量的钝化层以减少表面复合。

b)银浆印刷：使用丝网印刷或其他印刷技术将银浆涂覆在硅片的前表面上，形成预定的电极图案。银浆内含有银颗粒以及有机溶剂和粘合剂。

c)预干燥：在激光处理之前，先对涂有银浆的硅片进行预干燥以去除大部分有机溶剂，避免激光加热时产生的气体泡影响接触质量。

d)激光烧结：通过精确控制激光的能量和照射时间，激光照射在银浆上，局部加热银浆以进行烧结。激光的热效应引发银浆中银粒子的熔融和连接。

在这一过程中，银浆与电池片之间的微观变化如下：

a)钝化层局部破坏：激光加热造成的热点会局部破坏硅片上的钝化层，这是一个精确控制的物理过程。破坏钝化层是为了使银能够与硅片形成直接接触，建立有效的电子传输路径。

b)银硅合金形成：在高温的作用下，银粒子开始与硅反应，局部形成银硅合金。这个过程涉及到银原子扩散进入硅片表面，并在接触区域形成良好的欧姆接触。

c)冷却与固化：经过激光处理后，烧结区域开始冷却。银粒子之间的金属连接固化，形成牢固的电极。

d)清洁与检验：最后，对处理过的硅片进行清洁以去除任何残留的有机物，并进行检验以确保接触质量和电池功能。

在整个LECO工艺中，微观层面上的变化对太阳能电池的性能至关重要。银浆与硅片表面的互相作用需要精确控制，以确保接触电阻最小化，同时避免对硅片造成不必要的结构损伤。正确的激光烧结参数对于实现高效率的金属接触至关重要，而LECO技术通过优化这些参数，提供了制造高性能太阳能电池的一种可靠方法。

1.3 LECO优缺点与难点

LECO技术的优点包括提高电池效率、能够精确控制、降低电池片损耗、提升产能和可靠性与降低制造成本。

首先，LECO可以通过优化金属接触和减少接触电阻，从而可以在同样的线宽下获得更高的电流，或在同样的电流下获得更细的线路，来提高太阳能电池的转换效率；

其次，激光工艺可以非常精确地控制热影响区域，使得可以在不损害电池活性区域的前提下，破坏钝化层并形成金属接触；

第三，传统的热烧结过程可能会造成整片硅损伤，LECO作为一种非接触式技术，风险较低，对硅片的热应力和损伤减少；第四，LECO工艺的自动化程度高，可以集成到高速生产线中，有助于提升电池生产的一致性和可靠性；

最后，由于激光处理可以非常精确，因此可以减少金属使用量，降低制造成本。此外，LECO适用集成级别丰富、适用电池类型广泛。

LECO技术的缺点则有成本增加、技术复杂、维护与操作要求高和激光安全性问题。LECO设备需要初始投资。

此外，专用银浆料也比传统银浆成本更高；第二，激光烧结是一个复杂的过程，需要精确的激光参数控制和工艺管理；第三，高精度的激光设备需要专业的维护和操作，这可能会增加人力成本和设备维护成本；第四，激光设备操作需要严格遵守安全规程，以防止对操作人员或环境造成伤害。

LECO技术的难点在于工艺优化和材料相容性。首先在工艺优化方面，找到最佳的激光参数（如功率、持续时间和聚焦大小）以最大化效率提升同时最小化硅片损伤是一个挑战。

其次，开发和选择与激光工艺相容的银浆材料，以确保在烧结过程中具有良好的接触形成和稳定性也是一个难点。

二、LECO对于银浆、胶膜的改变

2.1 TOPcon 正面银铝浆改为纯银浆

在传统的TOPCon太阳能电池中，正面通常使用银铝浆来形成导电的前电极。这种银铝浆的使用是为了形成背场、降低接触电阻。

铝在传统电池制造中常用于形成背面场（Back Surface Field, BSF），这有助于收集和导向电子，减少电荷在背面的复合，从而提升电池效率。虽然这通常在背电极中实现，但在某些设计中，银铝浆也可以有助于形成局部背场。

接触电阻降低方面，铝可以在烧结过程中帮助减少金属与硅之间的接触电阻，因为铝能够与硅形成欧姆接触，从而提高电流的收集效率。

然而，银铝浆的使用也存在一些问题，例如铝可能导致电池效率下降，因为它可以在硅表面形成一层难以控制的氧化铝层，影响电子的流动。同时，银铝浆在烧结过程中可能会对硅片表面的钝化层造成损害，降低电池的整体性能。

在LECO的作用下，激光能够精确地加热银浆，局部破坏钝化层，使银可以直接与硅形成接触，在不损害硅片的前提下，促使银浆局部熔融并扩散进入硅片表面，形成微小的银硅合金结，这种合金结具有很低的接触电阻，并且对电子的传输效率非常高。因此，不再需要依赖铝来降低接触电阻或形成局部背场效应，纯银浆就足以提供良好的导电性能，也避免了银铝浆带来的问题，可以实现保护电池性能和提高生产效率的双重效果。

2.2 不使用银铝浆后，电池片封装可以使用双面eva 胶膜

在太阳能电池片的封装过程中，封装材料的选择对电池组件的耐久性和长期性能有着至关重要的影响。传统上，使用银铝浆作为导电粘合剂时，铝的存在可能加速封装材料的腐蚀。

因为铝在潮湿或含氧的环境中可能发生氧化，导致电池片的功效下降。为防止这种氧化作用，通常会使用一种耐腐蚀性更好的封装材料，如聚烯烃弹性体（POE）胶膜，来保护电池片免受水分和氧气的侵袭。

使用纯银浆后，铝引起的腐蚀问题不复存在，因此封装时可以选择成本更低且加工更容易的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）胶膜。EVA胶膜在光伏行业中被广泛使用，它具有良好的粘接性能、耐久性和抗紫外线能力，但在与铝接触时可能会受到腐蚀影响。由于LECO工艺的采用，TOPCon电池不再需要担心这种腐蚀，因此可以安全地使用EVA胶膜进行封装。

2.3 不用激光SE

在传统的光伏电池制造中，激光选择性发射区（Laser Selective Emitter, LSE）技术被用来提升晶体硅电池的效率。这一过程通过激光局部掺杂来形成具有不同掺杂水平的区域，从而优化电池前表面的电荷载流子收集和电流的输送。

高掺杂区域具有低的接触电阻，而低掺杂区域则有更低的载流子复合率。然而，这一技术在操作上较为复杂，且增加了制造成本。

LECO技术通过激光辅助烧结银浆的过程，可以在不损害硅片钝化层的情况下，直接形成低电阻的金属与硅之间的欧姆接触，从而降低整体的接触电阻而无需额外的掺杂步骤，因此不再需要激光选择性发射区。

使用LECO技术可以避免LSE技术的复杂掺杂过程和激光设备的使用，生产线更简单、更快速，同时降低了制造成本，也减少了潜在的制造误差来源。而且因为制造步骤的减少，可以缩短生产周期，增加生产线的吞吐量和产量。

另外LSE过程中激光掺杂可能会对硅片造成不必要的热损伤或缺陷，这可能会影响电池的长期稳定性和性能。LECO则通过精细控制热影响区域，减少了对硅片的热应力和潜在损伤。

来源：调研纪要

公众号《全球光伏》，近3000篇原创！ 为方便读者能更好地了解本号，了解过去10年来“全球光伏”行业和《全球光伏》公众号的重磅新闻及精彩原创，本站特推出公众号《全球光伏精选》，每天发布 8 篇公众号《全球光伏》的历史原创或最有价值、最有时代烙印、最值得回味的文章。更多精彩合集，欢迎点击：

免责声明：《全球光伏》公众号原创或转载文章仅代表作者本人观点，公众号平台对文中观点不持态度。如内容有不实或者侵权，请留言与本站联系。

2465x1134mm组件，无懈可击！

超400GW!2023年度全球新增光伏预期

在中国干光伏，连老天爷都眷顾！

2023年度澳大利亚最具价值组件

符合光伏制造行业规范条件企业名单

华为，来了!

冲破中国光伏卡脖子难题！

逆势招人，放马过来！返回搜狐，查看更多

责任编辑：