证券研究报告2023年9月18日作者：光大环保电新殷中枢、黄帅斌激光辅助烧结：原理、影响、机会分析——光伏新技术系列（二）请务必参阅正文之后的重要声明目录激光辅助烧结简介激光辅助烧结的实证效果与微观机理激光辅助烧结对浆料的影响1投资建议风险分析请务必参阅正文之后的重要声明2Laser-enhancedcontactoptimization(LECO)Laser-enhancedcontactoptimization(LECO)，即激光增强接触优化，2016年由CellEngineeringGmbH申请专利，用于修复欠烧结的PERC电池。工艺方法：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。处理时间：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。图1：LECO技术适用于多种电池类型图2：LECO工作原理示意图•激光扫描电池片激发电荷载流子•自由载流子被迫通过金属-半导体形成的触点•高电流流过局部非常小的导电点•金属和半导体之间的接触电阻降低•钝化不会受到损害图3：LECO影响区域的太阳能电池示意图资料来源：CellEngineering资料来源：CellEngineering资料来源：CellEngineering请务必参阅正文之后的重要声明3Laser-enhancedcontactoptimization(LECO)LECO改进了现有的电池概念（AlBSF、PERC、选择性发射极）——允许更大的烧结温度窗口——允许在超低掺杂发射极上实现正确接触——允许更高的太阳能电池VocLECO是新电池概念（钝化接触，n型）的关键——允许接触较薄的半导体层——允许使用烧穿性较小的银浆——可实现低电阻接触，同时不会损坏钝化层使用LECO工艺的三个集成级别：1.窄化效率分布+提高产量2.适应电池生产工艺+受益于更大的工艺窗口3.调整电池生产工艺+使用LECO浆料+通过Voc增益（+6mV）提高效率增益请务必参阅正文之后的重要声明4CellEngineering推出激光设备图5：LECOINTEGRATION-UNIT图4：LECOLabtool单机系统规格——带有电池片输送带的LECO自动化工艺——吞吐量500件/小时——符合IEC标准的1类激光产品集成系统规格——可用于集成的各种接口选项——LECO处理时间可小于1s——符合IEC标准的4级激光系统——占地面积约0.4m2资料来源：CellEngineering资料来源：CellEngineering请务必参阅正文之后的重要声明目录激光辅助烧结简介激光辅助烧结的实证效果与微观机理激光辅助烧结对浆料的影响5投资建议风险分析请务必参阅正文之后的重要声明6LECO技术在P-PERC电池上的效果在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%。图6：LECO技术在P-PERC电池上的效果资料来源：EveKrassowski《Investigationofmonocrystallinep-typePERCcellsfeaturingthelaserenhancedcontactoptimizationprocessandnewLECOpaste》请务必参阅正文之后的重要声明7LECO技术在N-TOPCon电池上的效果分别制备poly硅厚度为80、170nm的TOPCon电池，正背面分别使用市售银铝浆、银浆，细栅宽度24μm。结果表明，LECO可以实现在TOPCon电池上23.8%的转换效率（背面poly硅厚度80nm)和24.1%的转换效率（背面poly硅厚度130nm)。与LECO处理前相比，效率增益0.6%。最佳峰值烧结温度下降20-40℃。在较低温度下烧结的TOPCon电池在LECO之后，在两侧显示出更低的接触电阻率，且方差减小。最佳烧结条件，LECO将硼发射极侧的ρc从2.9±1.21降低到1.8±0.58mΩcm2，在TOPCon侧更为明显，从14.1±7.47降低到2.9±0.57mΩcm2。图7：LECO技术在N-TOPCon电池上的效果资料来源：TobiasFellmeth《Laser-enhancedcontactoptimizationoniTOPConsolarcells》请务必参阅正文之后的重要声明8LECO的微观机理实验设备：LECOLabtoolLECO所形成的接触点多位于金字塔顶峰附近。兴趣区1（roi1）：硅内发现丝状明亮材料对比区，表明银渗入了硅中。兴趣区2（roi2）：银栅线内出现了偏暗的区域，说明掺入了硅。图7：LECO处理前后电池表面变化资料来源：StephanGroßer《MicroscaleContactFormationbyLaserEnhancedContactOptimization》请务必参阅正文之后的重要声明9LECO的微观机理进一步的表征说明，兴趣区1中银含量小于20%，可以验证LECO诱导硅和银的相互扩散，形成局部亚微米大小的点接触。图8：LECO处理前后电池表面变化资料来源：StephanGroßer《MicroscaleContactFormationbyLaserEnhancedContactOptimization》请务必参阅正文之后的重要声明10LECO的反应模型第一步：由局部激光束形成感应载流子，结合偏置电压，形成局部电流；局部电流的优先路径是低电阻路径，该路径必须已经存在于栅线下方的发射极与Ag之间，并导致高电流密度。这些路径可以在金字塔的顶部或顶部附近找到；第二步：高电流密度导致发热点，对应处发生烧结，引发银与硅的互相扩散；第三步：冷却过程。电流引起的加热时间在微秒-毫秒之间，主要取决于载流子寿命。熔融点附近的温度将迅速降低。根据《MicroscaleContactFormationbyLaserEnhancedContactOptimization》分析，roi1区丝状明亮材料来自在快速冷却步骤期间AgxSiy相中过量Ag的偏析。电流传输是基于通过玻璃层的电子隧穿，这是由于玻璃中的Ag沉淀物和溶解的Ag以及硅表面生长的Ag晶粒。此外，在硼发射极中电流注入烧制银浆可以在玻璃层中产生额外的银枝晶。因此，《MicroscaleContactFormationbyLaserEnhancedContactOptimization》一文中，作者建议将CFC(thecurrentfiredcontacts)作为总电流传输中的额外电流路径。图9：LECO的反应模型资料来源：StephanGroßer《MicroscaleContactFormationbyLaserEnhancedContactOptimization》请务必参阅正文之后的重要声明目录激光辅助烧结简介激光辅助烧结的实证效果与微观机理激光辅助烧结对浆料的影响11投资建议风险分析请务必参阅正文之后的重要声明12LECO对浆料的影响2019年贺利氏推出LECO专用浆料SOL8100，主要用于均匀发射极电池。配合LECO设备，提效水平约在0.15%。图10：LECO处理前后电池表面变化图11：LECO处理前后电池表面变化图12：LECO处理前后电池表面变化资料来源：HERAEUS资料来源：HERAEUS资料来源：HERAEUSPtype-FullBSFCzPtype-PERCCzPtype-PERC+SECzN-Type-PERT(Rearside)N-Type-Poly-Si(Frontside)N-Type-Poly-Si(Rearside)N-Type-Poly-Si(Polysides)StandradPasteLECOPasteStandradPasteLECOPasteStandradPasteLECOPasteStandradPasteLECOPasteStandradPasteLECOPasteStandradPasteLECOPasteStandradPasteLECOPasteFSJ0met(fA/cm2)10001501000150100015014001501400150RSJ0met(fA/cm2)1000150200100200100Area-weightedFSJ0met(fA/cm2)375.5375.533.353535353.753535353.8Area-weightedRSJ0met(fA/cm2)40040019191919375.618.818.818.83.718.85.6AllOtherJ0(fA/cm2)127127141.5141.5135135106.7106.744.344.344.344.344.344.3Voc(mV,calculated)645.8647.3674678.5675.3679.6675.6680.6691.1701.0691.1695.4691.2706.8VocDeltavsControl(mV)1.54.54.359.94.315.7Efficiency(%,calculated)20.5320.5721.8421.9821.9922.1322.3022.4622.8123.1422.8122.9522.8123.33EfficiencyDeltavsControl(%)0.040.140.140.160.330.140.52请务必参阅正文之后的重要声明13LECO对浆料的影响贺利氏光伏推出了贺利氏SOL8200系列产品。该系列通过控制浆料的侵蚀性，并将其与激光后处理工艺相结合，成功将银电极烧结过程中的钝化层侵蚀和接触形成这两个关键步骤分开，在尽可能高地保持开路电压的同时，降低接触电阻。贺利氏SOL8200系列在常规烧结过程中成功减少了钝化层的侵蚀；虽然几乎不能接触，EL测试显示大面积黑片，但经由激光优化处理产生的有效导电通路，能成功增强接触，并通过设备参数优化达到极佳效率。从机理角度来看，贺利氏SOL8200系列的配方设计调整减少了烧穿区域，通过增强作用，打通了一些之前烧结过程中未通的的电子传输通道，从而显著提升了接触效果。在不同电池结构上，贺利氏SOL8200系列配合激光优化技术，可实现0.1%-0.2%的效率提升。图一：常规烧结钝化层面积破坏过大造成开压低；图二：贺利氏SOL8200系列浆料烧结后，栅线下大面积钝化层得以保留，再通过激光优化打通导电通路图13：LECO处理前后电池表面变化图14：LECO处理前后电池表面变化资料来源：贺利氏光伏微信公众号资料来源：贺利氏光伏微信公众号请务必参阅正文之后的重要声明目录激光辅助烧结简介激光辅助烧结的实证效果与微观机理激光辅助烧结对浆料的影响14投资建议风险分析请务必参阅正文之后的重要声明15要点总结•LECOonPERC/TOPCon•效率增益：+0.14-0.37%/+0.14-0.52%•主要驱动力：Voc提升(+6-7mV)•特色•峰值烧结温度降低•可以适配极低掺杂发射极•使用LECO银浆可获得额外的Voc增益•使激光烧结相对标准烧结更具竞争力•作用机理和长期稳定性•LECO引发电流烧结接触•在电池和组件层面都具有长期稳定的效率增益请务必参阅正文之后的重要声明16国内厂商推出相关产品图15：TOPCon电池效率提升路线图资料来源：拉普拉斯《高温钝化接触电池技术路线分析及设备发展方向》请务必参阅正文之后的重要声明17帝尔激光——LIF2023年8月14日，帝尔激光发布消息，联合业内客户开发的激光诱导烧结技术（LaserInducedFiring，简称“LIF”）在TOPCon电池上完成工艺验证。结果显示，LIF技术可以有效提升电池片的光电转换效率，增益在0.2%以上。2023年9月13日，帝尔激光发布消息，收到来自多个头部客户的激光诱导烧结（LIF）设备量产订单和中标确认，累计产能已经突破100GW。图16：帝尔激光激光诱导烧结技术（LIF）设备资料来源：帝尔激光微信公众号请务必参阅正文之后的重要声明18英诺激光——LSP2023年9月13日，英诺激光发布消息，自主开发的电池栅线激光冲击强化技术（激光冲击强化，LaserShockPeening，简称“LSP”）在客户端TOPCon电池工艺验证取得重大突破，提效达0.2%以上。LSP技术利用高强度激光脉冲在太阳能电池的正面进行冲击，修复部分缺陷，提高金属电极的部分机械性能，从而显着降低半导体和金属电极之间的接触电阻率。经过客户端的大量验证，LSP技术不仅仅可以改善TOPCon电池正面的Ag-Si接触，提升TOPCon电池的开路电压和填充因子，而且还可以提高电池正面栅线的致密度和机械强度，整体提升TOPCon电池的性能。图17：英诺激光激光冲击强化技术（LSP）设备资料来源：英诺激光微信公众号请务必参阅正文之后的重要声明19海目星——LAS2023年9月14日，海目星激光发布消息，公司技术团队通过不断优化材料和工艺，推出激光辅助快速烧结技术（LaserAssistedRapidSinteringTechnology，简称LAS），在TOPCon电池再次取得新进展。根据验证结果显示，LAS技术可以提高电池转换效率，增益在0.2%以上。该技术通过激光辅助快速烧结对硅片正面的金属浆料进行处理，使硅片正面的浆料和硅片形成较好的欧姆接触。同时，利用荷电效应来优化栅线电极、改善接触电阻并实现高效率太阳能光伏电池的输出，从而显著提升TOPCon电池光电效率。图18：海目星激光激光辅助快速烧结技术（LAS）设备资料来源：海目星激光微信公众号请务必参阅正文之后的重要声明20大族光伏——LOCLOC(LaserOptimizeContact)激光优化接触工艺，是大族光伏自主开发的针对TOPCon电池的提效工艺，使用特定高密度激光光斑对TOPCon电池表面进行加工，通过对栅极的特定处理，优化了电池的钝化性能及接触性能，提升了TOPCon电池的开路电压及填充因子。经验证，激光优化接触工艺可使TOPCon电池光电转换效率提升达0.2%及以上。图19：大族光伏激光优化接触工艺（LOC）设备资料来源：大族光伏微信公众号请务必参阅正文之后的重要声明21捷泰科技——J-SE+2023年9月14日，捷泰科技举办2023TOPCon电池金属化革命性技术线上发布会，发布J-SE+新技术。通过控制浆料的侵蚀性，在保证接触的同时成功将电极烧结过程中的spike尺寸减小，钝化膜保留的更多，金属区的复合降低了60%，与实验室实现的最低硼发射极区金属区复合持平。图20：捷泰科技J-SE+与非J-SE+技术对比资料来源：JT捷泰科技微信公众号请务必参阅正文之后的重要声明22投资建议激光辅助烧结，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。从原理上来看，激光形成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；而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。激光辅助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，激光辅助烧结的提效潜力比PERC电池更高。值得一提的是，由于激光辅助烧结可以精准控制烧结过程，使得TOPCon电池的背面薄poly化难度降低，从减少寄生吸收的角度打开了另一层提效空间。在材料配套方面，使用激光辅助烧结专用银浆可以获得额外的效率增益。随着激光辅助烧结技术的推广，率先推出量产型激光辅助烧结银浆的厂商有望取得更高市占率。从当前进度来看，头部激光设备厂家正在加速推出相关产品，但作用点多集中于电池正面。随着技术及经验的进一步积累，激光辅助烧结对TOPCon电池背面接触、poly硅厚度减薄的贡献仍有待挖掘。我们认为，激光辅助烧结充分发挥了激光的能量集中和可控优势，相比传统烧结具备明显优势，提效效果显著，是一项具备发展潜力的技术方向。建议关注相关激光设备厂家帝尔激光、英诺激光、海目星，国产银浆厂商帝科股份、聚和材料，TOPCon头部厂家钧达股份、晶科能源。请务必参阅正文之后的重要声明目录激光辅助烧结简介激光辅助烧结的实证效果与微观机理激光辅助烧结对浆料的影响23投资建议风险分析请务必参阅正文之后的重要声明24风险分析（1）政策风险：“双碳”政策节奏发生变化，新能源上网电价政策发生变化；（2）技术风险：TOPCon、HJT、IBC设备国产化、材料降本低于预期、效率提升进度低于预期；（3）市场风险：投资过剩，产能过剩，导致格局恶化，新技术难以获得超额收益。电新环保研究团队殷中枢（首席分析师）执业证书编号：S0930518040004电话：010-58452071邮件：yinzs@ebscn.com郝骞执业证书编号：S0930520050001电话：021-52523827邮件：haoqian@ebscn.com黄帅斌执业证书编号：S0930520080005电话：0755-23915357邮件：huangshuaibin@ebscn.com吕昊（联系人）电话：021-52523817邮件：lvhao@ebscn.com和霖执业证书编号：S0930523070006电话：021-52523853邮件：helin@ebscn.com陈无忌执业证书编号：S0930522070001电话：021-52523693邮件：chenwuji@ebscn.com请务必参阅正文之后的重要声明26