问题:半片化导致"边缘损耗",影响高效电池性能发挥 近年来,TOPCon电池凭借高转换效率和成熟的产业链,成为主流技术路线之一;配套的半片组件因能降低电流、减少热斑风险、提升输出功率等优势被广泛应用。但电池从整片切割为半片后,切割边缘会产生大量缺陷和悬挂键,形成载流子复合中心,导致电流、电压和填充因子下降。对追求极限效率的TOPCon电池来说,这种"边缘电学损耗"在量产中更为明显,成为提升效率的主要瓶颈。 原因:切割边缘缺陷与PN结残留叠加,复合问题难以低成本解决 行业通常采用边缘钝化、介质覆盖或结构优化来降低复合,但这些传统方案需要在工艺复杂度、成本和量产稳定性之间权衡。部分高性能边缘钝化方案需要增加沉积和对位环节,不仅提高了设备和制造成本,与现有产线的兼容性也存在问题。更重要的是,半片切割后若边缘仍保留PN结和空间电荷区,载流子更容易向高缺陷边缘迁移并发生复合,仅靠表面钝化难以完全阻断损耗通道。 影响:提升组件功率需要新工艺支持 随着电池效率逐渐接近工艺极限,组件端的每瓦增益都能显著降低系统成本。研究表明,若能有效减少切割引起的边缘复合,电池的电性能改善将更直接地转化为组件功率提升,从而提高发电收益。对制造商来说,这种改进如果与现有产线兼容,比大幅调整主工艺更容易实现规模化,也更符合当前行业降本增效的需求。 对策:LAEI物理隔离策略,"先清除再隔离" 针对这些问题,中国科学院宁波材料所联合中科研和等机构在《Chemical Engineering Journal》发表研究成果,提出激光辅助边缘隔离(LAEI)技术。该技术通过"激光改性+湿法刻蚀"构建物理隔离结构,从根本上消除裂片边缘的PN结和高复合通道。 具体操作是:研究团队使用532nm皮秒激光沿预切割线处理,先定向去除和改性表面硼硅玻璃(BSG)层;然后进行湿法化学刻蚀,在预定位置形成深度超过6微米的隔离沟槽。这个沟槽相当于为后续切割预先设置隔离带,提前清除或阻断边缘区域的电学敏感结构。 在后续常规制程中,氧化铝/氮化硅(AlOx/SiNx)等介质钝化层会覆盖沟槽侧壁。当整片电池最终通过热激光分离(TLS)在沟槽中心完成分片时,切割边缘的空间电荷区已被致密介质层隔离,有效阻断了载流子向高缺陷边缘迁移的路径,将原本易产生复合的"损耗区"转化为"隔离区",实现稳定的边缘抑制效果。 数据验证:电池与组件同步受益 实验结果显示,经过工艺优化后,半片电池在切割边缘区域的赝填充因子平均提升0.68%,赝效率提升0.21%。在54片版型组件中应用后,平均输出功率增加3.1W,效率相对提升约0.70%。,该方案采用激光与湿法刻蚀组合,易于嵌入现有TOPCon量产流程,具有良好的产线兼容性,为"小工艺改动带来可量化功率增益"提供了范例。 目前该技术已在晶澳、天合等龙头企业应用,覆盖产能超100GW。这表明LAEI技术已从实验室验证进入规模化应用阶段,对提升组件功率和降低成本具有实际意义。 前景:可与多种技术结合,推动效率继续提升 未来,LAEI的价值不仅在于单点提效,还能与其他边缘钝化、结构优化及金属化降损方案结合。随着TOPCon向更高开路电压、更低复合损失发展,边缘区域的精细处理将成为提升量产效率的关键。行业预计在保证良率和节拍的前提下,通过优化激光参数、刻蚀均匀性和介质覆盖质量,LAEI仍有提升空间,并可能推广到更多半片、三分片及不同版型组件中。 此外,关于电池材料和金属化等关键技术交流也在增加。亚化咨询将分别于2026年3月19日在常州举办第十二届太阳电池浆料与金属化技术论坛,2026年4月15-16日举办第八届钙钛矿、叠层与太空光伏技术论坛。随着高银价、低银耗金属化与高效电池路线共同推进,围绕"提效、降本、可制造"的工艺创新将持续涌现,推动产业加速迭代。
光伏产业竞争正从单纯追求效率转向兼顾效率提升、成本控制和量产稳定性的系统工程;LAEI技术以更贴近产线的方式解决半片边缘复合问题,说明了通过创新释放技术红利的思路。未来只有让关键工艺在规模化生产中验证良率和可靠性,并通过产业协同形成可复制的最佳实践,光伏制造的降本增效才能持续深入。