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。

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1：LECO技术适用于多种电池类型

图2：LECO工作原理示意图

图3：LECO影响区域的太阳能电池示意图

Laser-enhanced contact optimization(LECO)

激光增强接触优化（LECO）

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

LECO改进了现有的电池概念（Al BSF、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Voc

LECO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

Cell Engineering推出激光设备

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

LECO技术在P-PERC电池上的效果

图6：LECO 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7：LECO 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±0.58 mΩcm2，在TOPCon侧更为明显，从14.1±7.47降低到2.9±0.57 mΩcm2。

LECO的微观机理

图7：LECO 处理前后电池表面变化

实验设备：LECO Labtool

LECO所形成的接触点多位于金字塔顶峰附近。

兴趣区1（roi 1）：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（roi 2）：银栅线内出现了偏暗的区域，说明掺入了硅。

图8：LECO 处理前后电池表面变化

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。

LECO的反应模型

图9：LECO 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《Microscale Contact Formation by Laser Enhanced ContacOptimization》分析，roi 1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，《Microscale Contact Formation by Laser Enhanced ContactOptimization》一文中，作者建议将CFC(the currentfired contacts)作为总电流传输中的额外电流路径。

LECO对浆料的影响

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

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12：LECO 处理前后电池表面变化

LECO对浆料的影响

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

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

•LECO on PERC / TOPCon

•效率增益：+0.14-0.37% /+0.14-0.52%

•主要驱动力：Voc 提升 (+6-7mV)

•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

•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

国内厂商推出相关产品

图15：TOPCon电池效率提升路线图

帝尔激光——LIF

2023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（Laser Induced Firing，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。

英诺激光——LSP

2023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，Laser ShockPeening，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。

海目星——LAS

图18：海目星激光激光辅助快速烧结技术（LAS）设备

2023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（Laser Assisted Rapid Sintering Technology，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。

大族光伏——LOC

LOC( Laser Optimize Contact)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。

捷泰科技——J-SE+

图20：捷泰科技J-SE+与非J-SE+技术对比

2023年9月14日，捷泰科技举办2023 TOPCon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。

奥特维——LEM设备提效显著

在光伏电池领域，栅线金属化处理是关系电池转换效率的一个重要议题。栅线金属化的常规做法主要是通过烧结和光注入退火工艺来实现丝网印刷栅线的金属化。奥特维科技股份有限公司成功实现了基于激光辅助烧结的金属化处理方法，可在现有烧结和光注入退火基础上实现再提效最高0.3%以上。

应用上述方法的奥特维激光增强金属化设备LEM（Laser Enhanced Metalization Machine）通过多个龙头客户在TOPCon工艺电池端的提效验证，该设备已经获得TOPCon头部企业量产的批量订单，该设备将于10月份开始全面交付，将有助于全面提升该头部企业量产TOPCon的电池效率。

奥特维激光增强金属化设备可显著降低栅线和硅基体之间的接触电阻，提升开压和短路电流，从而显著提高电池光电转化效率和填充因子，实现电池片的效率升级。奥特维技术团队通过1年的时间反复测试和优化，目前最新验证结果确认提效最高可达0.3%以上，大幅度提升了基于TOPCon电池的组件发电效率，光伏发电的性价比和电站投资收益也将得以进一步提升。

奥特维激光增强金属化设备传承了公司其他光伏端设备高精度、高产能、高稼动率等特点，产能最高可达9600片/小时以上，可兼容PERC、TOPCon的SMBB、0BB工艺、BC电池工艺。同时，设备可根据客户的需求进行定制化设计，即既适用于老产线改造，也适用于新产线布局。

激光增强金属化技术潜力巨大，有可能缩减前道部分工艺环节，从而显著降低产线建设成本和维护成本。目前，奥特维的激光增强金属化设备在头部客户现场通过了量产验证，提效显著且稳定，并在为多个客户打样中均实现了电池转换效率的显著提升。通过该设备的工艺验证，并基于光注入退火炉和激光增强金属化设备对于TOPCon技术路线的工艺提升叠加能力，同时结合公司丝印整线的半片高产能设计，将进一步提升奥特维未来基于N型电池的丝印线的竞争力，并有望获得更多客户的认可与合作，协助客户产线提效升级，助力光伏行业的降本增效。

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。

特此声明：本文仅用于传递更多光伏行业的相关信息，只为行业内的相关人员提供相关的技术方面的参考，部分内容来自网络，通过收集整理进行传递相关知识。无商业模式，如有侵权，请联系作者进行删除，谢谢。

本文内容来源于：超锂氢伏，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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