制绒是提高晶硅电池光电转化效率的重要手段之一,目前普遍采用化学腐蚀制绒工艺,其反射率在10%以上,进一步降低反射率成为当前的技术前沿和研究热点。激光制绒减反效果良好,亟待深入优化其工艺方案、进一步提升制绒效率。本文针对进一步提升制绒效率的瓶颈问题,提出了皮秒激光阵列孔绒面分区域并行制备方法,进行基于激光制绒工艺的全流程效率优化,并进行装备研发。具体研究内容如下:基于时域有限差分法对绒面微结构参数进行仿真优化,为制备高效抗反射绒面提供理论依据。建立了基于后道工序的减反理论模型,采用时域有限差分法模拟入射光与阵列孔相互作用的电场分布,研究阵列孔几何参数对反射率的影响规律。研究表明:孔深不变,孔距、孔径等于光斑直径时,阵列孔绒面具有较低的反射率。优化激光制绒工艺参数,开展皮秒激光阵列孔绒面制备实验研究。基于皮秒激光的单点刻蚀实验,研究激光工艺参数对激光制绒深度的影响机制,提升制绒质量和效率。开展皮秒激光阵列孔绒面制备实验,研究阵列孔距对绒面反射率以及晶硅电池的光电转化效率的作用机理,最终制备出反射率为5.17%的均匀绒面,其相应电池光电转换效率为18.45%。针对激光制绒协同效率低的瓶颈问题,优化全流程制绒工艺,提出了分区域的并行加工方法,研发了加工装备,实现了大面积制绒加工。针对激光制绒工艺流程效率低的问题,优化了全流程的制绒工艺,减少了制绒流程的插片、散片等环节,缩短了酸洗腐蚀时间;针对激光制绒单片加工效率低、难以实现大面积加工的问题,提出了分区域多光束并行制绒和分区域振镜并行加工方法,并研发了并行加工装备。显著提高激光效率。针对分区域多光束并行加工方案中的关键技术进行分析,研发并行光路系统和自动化硅片输送系统。针对分区域多光束并行加工装备方案,进行了并行光路系统研发,实现了激光的分区域加工和并行光束加工,显著提高了激光制绒效率。研发自动化硅片输送系统,实现了硅片的自动上料、在线酸洗、自动检测插片的生产过程,促进激光制绒的产业化应用。