Sumário
- Resumo Executivo: Motores de Mercado e Tendências Emergentes em 2025
- Visão Geral da Tecnologia: Como Sistemas de Laser a Gás Excimer Permitem Texturização Avançada
- Principais Players e Inovadores: Fabricantes Líderes e Parcerias da Indústria
- Tamanho Atual do Mercado e Previsão 2025: Base Instalada e Pontos de Crescimento
- Cenários Competitivos: Laser a Gás Excimer vs. Tecnologias Laser Alternativas
- Análise Custo-Benefício: ROI da Texturização a Laser Excimer para Fabricantes Solares
- Estudos de Caso Aplicativos: Ganhos de Eficiência e Implantação do Mundo Real
- Cenário Regulatório e Normas da Indústria
- Pipeline de P&D: Inovações em Laser de Próxima Geração e Roteiro até 2030
- Perspectivas Futuras: Oportunidades Estratégicas e Projeções de Mercado até 2029
- Fontes e Referências
Resumo Executivo: Motores de Mercado e Tendências Emergentes em 2025
O mercado para sistemas de laser a gás excimer voltados para a texturização de células solares está preparado para um crescimento robusto em 2025, impulsionado pela crescente demanda por módulos fotovoltaicos (PV) de alta eficiência e pelos avanços tecnológicos contínuos na engenharia de superfície baseada em laser. À medida que a indústria solar intensifica os esforços para reduzir o custo nivelado da eletricidade (LCOE), os fabricantes estão optando cada vez mais pelos lasers excimer pela sua capacidade de texturizar com precisão superfícies de silício, minimizando as perdas por reflexão e melhorando a absorção da luz.
Principais fabricantes globais—como Coherent, TRUMPF, e Lumentum—estão expandindo seus portfólios de lasers excimer para atender às exigências rigorosas da indústria solar. Em 2025, esses sistemas estão sendo adotados em larga escala em linhas de produção de células de alto rendimento, particularmente para tecnologias de emissor passivado e célula traseira (PERC) e contato passivado de óxido em túnel (TOPCon), ambas as quais se beneficiam significativamente de processos de texturização avançados. Por exemplo, a capacidade dos lasers excimer de gerar nanoestruturas ultra-finas suporta o desenvolvimento de células solares de heterojunção e tandem de próxima geração, onde as propriedades da superfície influenciam criticamente a eficiência da célula.
Dados da indústria da Coherent destacam que os lasers excimer, operando em comprimentos de onda UV (comumente 193 nm e 248 nm), oferecem precisão de ablação superior e impacto térmico mínimo em comparação com métodos convencionais, permitindo rendimentos consistentes e menores taxas de defeitos na produção em massa. Isso é particularmente relevante em 2025, à medida que os fabricantes solares se esforçam para atender a metas agressivas de rendimento e qualidade, enquanto ampliam fábricas em escala de gigawatt.
Tendências emergentes incluem a integração de sistemas de laser excimer com controle de processo orientado por IA e manuseio automatizado, melhorando a taxa de produção e a repetibilidade. TRUMPF relatou a implementação de diagnósticos inteligentes em suas últimas plataformas excimer, permitindo manutenção preditiva e otimização de desempenho em tempo real adaptada a ambientes de fabricação de células solares.
Olhando para o futuro, a perspectiva para sistemas de laser a gás excimer na texturização solar permanece forte. Espera-se que a atividade de mercado se intensifique até 2026 e além, impulsionada por investimentos contínuos em tecnologias fotovoltaicas avançadas e pelo endurecimento das normas de eficiência em grandes mercados da Ásia, Europa e América do Norte. À medida que as arquiteturas das células evoluem, a demanda por soluções de texturização a laser flexíveis e de alta precisão—como as fornecidas por Lumentum—está prestes a aumentar, consolidando o papel dos lasers excimer como uma pedra angular da produção de células solares de próxima geração.
Visão Geral da Tecnologia: Como Sistemas de Laser a Gás Excimer Permitem Texturização Avançada
Sistemas de laser a gás excimer surgiram como uma tecnologia fundamental para processos de texturização avançados na fabricação de células solares. Esses lasers, que geralmente utilizam misturas de gás-haleto raro, como KrF (248 nm), XeCl (308 nm) ou ArF (193 nm), emitem pulsos de ultravioleta (UV) de alta energia com durações na faixa de nanosegundos. As características fotônicas únicas dos lasers excimer—alta energia de fóton e controle preciso de pulso—permitem a ablação direta e não térmica das superfícies de silício, criando texturas em micro e nanoescala que aumentam a captura de luz e reduzem as perdas por reflexão nas células solares de silício.
Em 2025, os fabricantes estão aproveitando os sistemas de laser excimer tanto para células de silício monocristalino quanto multicristalino, bem como para arquiteturas avançadas de heterojunção e de emissor passivado e célula traseira (PERC). Os fótons UV dos lasers excimer quebram ligações atômicas na superfície sem difusão térmica significativa, permitindo padrões de texturização altamente uniformes e reproduzíveis, críticos para fotovoltaicos de alta eficiência de próxima geração. Notavelmente, a capacidade de ajustar finamente a fluência do laser e as taxas de repetição de pulso facilita a criação de estruturas de superfície submicrônicas, que são difíceis de alcançar com técnicas convencionais de gravação úmida ou seca.
Recentes desenvolvimentos de sistema enfatizam alta produtividade e escalabilidade do processo. Por exemplo, Coherent Corp. e GRUPO TRUMPF estão avançando em plataformas de laser excimer com homogeneização de feixe integrada e manuseio automatizado de wafers, permitindo processamento contínuo e melhorias no rendimento. Esses sistemas são projetados para compatibilidade com linhas de produção existentes, suportando tanto operações em lote quanto em linha, e podem processar vários milhares de wafers por hora com alta uniformidade e contaminação superficial mínima.
O aumento das arquiteturas de células tandem e bifaciais está impulsionando ainda mais a demanda por texturização de superfície precisa. Os lasers excimer são particularmente adequados para produzir a texturização controlada e de baixa danificação necessária para esses tipos de células de alto desempenho. Além disso, a natureza seca do processo do laser excimer atende às metas de sustentabilidade, reduzindo o desperdício químico e o consumo de água em comparação com a gravação úmida tradicional.
Olhando para o futuro, refinamentos contínuos na óptica de laser excimer e no software de controle devem resultar em padrões ainda mais finos, melhor eficiência energética e uma adoção mais ampla na fabricação de células em escala de gigawatt. Colaborações entre fornecedores de equipamentos e produtores de células, como as envolvendo Lumentum, são aguardadas para acelerar a otimização do processo e a integração com fotovoltaicos de próxima geração. À medida que os padrões de eficiência das células solares globais aumentam, os sistemas de laser a gás excimer estão posicionados para uma maior implementação, apoiando tanto os ganhos de desempenho quanto a fabricação ambientalmente responsável.
Principais Players e Inovadores: Fabricantes Líderes e Parcerias da Indústria
O cenário competitivo para sistemas de laser a gás excimer voltados para a texturização de células solares é caracterizado por um pequeno grupo de empresas estabelecidas em fotônica, empresas de engenharia avançada e parcerias emergentes que impulsionam a inovação. A partir de 2025, vários fabricantes estão desenvolvendo e fornecendo soluções de laser excimer otimizadas para a produção de fotovoltaicos (PV), com foco no aumento da eficiência das células e do rendimento, ao mesmo tempo em que minimizam os custos de processamento.
Entre os principais players, Coherent Corp. se destaca por sua ampla gama de lasers excimer, incluindo sistemas de alta potência e grau industrial projetados especificamente para a microestruturação e texturização de células solares de silício. Suas soluções são amplamente adotadas em linhas de fabricação de PV de grande escala, devido à sua confiabilidade, precisão e arquiteturas prontas para integração.
Outro inovador chave é TRUMPF, que expandiu seu portfólio de lasers excimer para aplicações em semicondutores e solares. As colaborações da TRUMPF com integradores de equipamentos de PV resultaram em sistemas que simplificam a texturização e possibilitam a produção em massa de arquiteturas de célula avançadas, como as de emissor passivado e célula traseira (PERC) e heterojunção (HJT).
A Excelitas Technologies também é significativa neste setor, fornecendo módulos e subsistemas de laser excimer voltados para a modificação superficial de alta uniformidade, um requisito chave para a texturização de células solares. Suas soluções modulares são frequentemente utilizadas em ambientes de P&D e produção piloto, apoiando a transição de novos métodos de texturização para escala industrial.
Parcerias entre fornecedores de equipamentos e fabricantes de PV aceleraram a adoção da texturização a laser excimer. Por exemplo, LPKF Laser & Electronics firmou colaborações estratégicas com produtores de células solares para adaptar processos de laser excimer para tecnologias de células cristalinas e de filme fino de próxima geração. Essas parcerias fomentam a inovação orientada por feedback, garantindo que os sistemas de laser atendam a metas de eficiência e custos em rápida evolução.
Olhando para os próximos anos, espera-se uma maior integração da tecnologia de laser excimer com linhas de produção de PV totalmente automatizadas, impulsionadas tanto por players estabelecidos quanto por novatos ágeis. Associações da indústria, como a SEMI, estão facilitando a troca de conhecimentos e iniciativas de padronização, apoiando a interoperabilidade e referências de qualidade em toda a cadeia de suprimentos. Com melhorias contínuas na estabilidade dos lasers, homogeneidade do feixe e eficiência energética, os sistemas de laser a gás excimer estão posicionados para desempenhar um papel crucial em possibilitar a próxima onda de fabricação de células solares de alto desempenho e custo eficaz em todo o mundo.
Tamanho Atual do Mercado e Previsão 2025: Base Instalada e Pontos de Crescimento
O mercado para sistemas de laser a gás excimer dedicados à texturização de células solares está experimentando um crescimento notável, impulsionado pela crescente demanda por módulos fotovoltaicos (PV) de alta eficiência e pela adoção de técnicas de fabricação avançadas. A partir de 2025, a base instalada de sistemas de laser excimer para aplicações solares está concentrada em regiões com uma infraestrutura robusta de fabricação solar, incluindo China, Alemanha, Coreia do Sul e Estados Unidos. Esses países hospedam importantes linhas de produção de PV onde os lasers excimer são utilizados para texturizar superfícies de wafers de silício, melhorando a captura de luz e, assim, melhorando a eficiência da célula.
De acordo com dados da indústria, a base instalada global de sistemas de laser a gás excimer para texturização de células solares em 2024 é estimada em alguns milhares de unidades, com a China respondendo por aproximadamente 65% das instalações devido ao seu papel dominante na fabricação de módulos solares. Fornecedores chave, como Coherent Corp., TRUMPF, e Han’s Laser Technology Industry Group Co., Ltd., relatam livros de pedidos robustos e contínuas entregas de sistemas para os principais produtores de células solares.
Os pontos quentes de crescimento em 2025 devem incluir o Sudeste Asiático (notavelmente Vietnã e Malásia) e a Índia, à medida que os fabricantes nessas regiões aumentam suas novas instalações de produção PV em escala de gigawatt. A busca por maior eficiência das células, particularmente com tecnologias de emissor passivado e contato traseiro (PERC) e heterojunção (HJT), está impulsionando a adoção da texturização a laser. Empresas como Apollo Laser e Coherent Corp. estão introduzindo sistemas de laser excimer de próxima geração especificamente adaptados para processamento de baixo custo e alta produtividade para atender às necessidades de escalonamento desses mercados.
- Declarações recentes da Coherent Corp. destacam crescimento de dois dígitos em relação ao ano anterior nas remessas de sistemas a laser para aplicações de PV, com foco em fabricantes de alto volume na Ásia.
- TRUMPF anunciou investimentos na expansão de suas capacidades de produção de lasers excimer para apoiar a demanda de mercado antecipada até 2027, visando tanto centros de fabricação solar estabelecidos quanto emergentes.
- Fornecedores locais na China, como Han’s Laser Technology Industry Group Co., Ltd., estão cada vez mais se unindo a fabricantes de PV nacionais para integrar a texturização a laser excimer em linhas de produção de células automatizadas.
Olhando para o futuro, espera-se que o mercado de sistemas de laser a gás excimer para texturização de células solares cresça a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 8–12% até 2027, com a capacidade instalada expandindo mais rapidamente na região da Ásia-Pacífico. Investimentos estratégicos por fornecedores de equipamentos líderes e a transição contínua para arquiteturas de células solares de maior eficiência devem sustentar um forte impulso de mercado no curto prazo.
Cenários Competitivos: Laser a Gás Excimer vs. Tecnologias Laser Alternativas
A tecnologia de laser a gás excimer é cada vez mais reconhecida como uma solução líder para a texturização de células solares, particularmente no contexto de fotovoltaicos de alta eficiência. O cenário competitivo em 2025 é definido por uma interação dinâmica entre lasers excimer e tecnologias laser alternativas, como lasers de estado sólido (por exemplo, Nd:YAG, fibra) e lasers ultrarrápidos. Os lasers excimer, geralmente operando na faixa do ultravioleta (UV) (193 nm, 248 nm, 308 nm), oferecem vantagens únicas para modificação de superfície, permitindo estruturas ultra-finas de alta relação de aspecto que aumentam a captura de luz e reduzem a reflexão superficial em wafers de silício.
- Lasers a Gás Excimer: Esses sistemas, liderados por fabricantes como Coherent e TRUMPF, estão sendo adotados em linhas piloto e comerciais iniciais por sua capacidade de processar grandes áreas de wafer com dano térmico mínimo. Avanços recentes melhoraram a homogeneidade do feixe, a estabilidade da energia de pulso e a produtividade, contribuindo para texturas mais uniformes e reproduzíveis que se traduzem diretamente em maior eficiência e rendimento das células solares.
- Lasers de Estado Sólido e a Laser de Fibra: Embora os lasers de estado sólido (notavelmente aqueles produzidos por Lumentum e IPG Photonics) ofereçam alta potência média e menores requisitos de manutenção, seus comprimentos de onda infravermelho ou visível são menos eficazes para a ablação direta do silício, resultando frequentemente em zonas afetadas pelo calor aumentadas e uma estrutura superficial menos precisa quando comparada aos lasers excimer.
- Lasers Ultrarápidos: Sistemas de picosegundos e femtosegundos, como os da Spectra-Physics, oferecem precisão excepcional e efeito térmico mínimo. No entanto, seu custo mais alto por watt e a produtividade geralmente mais baixa limitam atualmente sua implantação a segmentos fotovoltaicos especializados e de alto valor ou ambientes de P&D.
As tendências de mercado em 2025 indicam que os lasers excimer são preferidos para processos de texturização avançada, incluindo silício negro e nano-texturização, em células solares de próxima geração PERC, TOPCon e heterojunção. A vantagem competitiva dos sistemas excimer reside em sua seletividade e escalabilidade impulsionadas pelo comprimento de onda, permitindo a produção em massa econômica de células de alto desempenho. No entanto, fornecedores de lasers de estado sólido e ultrarrápidos estão inovando ativamente para fechar a lacuna, particularmente integrando moldagem de feixe e taxas de repetição mais altas.
Olhando para o futuro, especialistas da indústria antecipam uma otimização adicional das fontes de laser a gás excimer, com foco em eficiência energética, confiabilidade operacional e integração com soluções de automação de alta produtividade. Com a demanda crescente por células solares ultrafinas de eficiência, a concorrência entre tecnologias de laser excimer e alternativas deve se intensificar, mas os sistemas excimer provavelmente manterão a liderança em aplicações onde a precisão da superfície e a escalabilidade do processo são primordiais.
Análise Custo-Benefício: ROI da Texturização a Laser Excimer para Fabricantes Solares
A análise de custo-benefício dos sistemas de laser a gás excimer para texturização de células solares em 2025 depende de vários fatores centrais: despesas de capital do equipamento, eficiência do processo, melhoria do rendimento e economia de custo downstream. À medida que os fabricantes solares visam maximizar a eficiência de conversão enquanto mantêm custos de produção competitivos, a adoção da texturização a laser excimer está cada vez mais sendo avaliada não apenas por suas vantagens tecnológicas, mas também pelo seu retorno sobre o investimento (ROI).
Os sistemas de laser excimer, notavelmente aqueles que utilizam fluoreto de kriptônio (KrF, 248 nm) e cloreto de xenônio (XeCl, 308 nm), são reconhecidos por sua capacidade de criar estruturas de superfície precisas em micro e nanoescala em wafers de silício. Isso leva a aumentos significativos na captura de luz e, consequentemente, na eficiência da célula solar. Por exemplo, Coherent Corp. e Lumentum Holdings Inc. oferecem plataformas de laser excimer voltadas para aplicações de texturização fotovoltaica, destacando a uniformidade do processo e o mínimo dano térmico—chave para maiores rendimentos e redução de quebra de wafers.
O custo de capital inicial para sistemas de excimer de grau industrial normalmente varia de centenas de milhares a mais de um milhão de USD, dependendo da produtividade e configuração do sistema. No entanto, isso é equilibrado com os possíveis ganhos de eficiência: a texturização com lasers excimer pode resultar em melhorias absolutas de eficiência de 0,3-0,6% em células de silício monocristalinas padrão, traduzindo-se em receita significativa ao longo de grandes volumes de produção. De acordo com a documentação técnica do Grupo TRUMPF, seus sistemas excimer podem ser integrados em linhas de produção existentes com modificações relativamente modestas, reduzindo o tempo de inatividade e os custos de integração.
- Custos Operacionais: Sistemas modernos de laser excimer são projetados para alta disponibilidade e consumo mínimo de gás, com intervalos de manutenção se estendendo por várias mil horas (Coherent Corp.). Embora os consumíveis (gases a laser, óticas) adicionem custos recorrentes, esses são muitas vezes compensados por economias resultantes de taxas de quebra de wafer mais baixas e melhores rendimentos de processo.
- Melhoria do Rendimento: A texturização precisa reduz as taxas de defeito em comparação com a gravação química úmida, diminuindo a sucata e o retrabalho. A Lumentum Holdings Inc. relata que suas soluções excimer podem reduzir a contaminação da superfície e aumentar a produtividade em linha em até 15% em configurações otimizadas.
- Perspectivas de Mercado (2025-2028): À medida que as eficiências das células aumentam e os fabricantes visam tecnologias bifaciais e avançadas de heterojunção, o ROI da texturização a laser excimer deve melhorar. A escalabilidade e a repetibilidade dos processos baseados em laser os posicionam como uma opção preferencial para a produção em escala de gigawatt (Grupo TRUMPF).
Em resumo, enquanto os sistemas de laser a gás excimer envolvem um investimento substancial inicial, os ganhos de eficiência associados, melhorias nos rendimentos e compatibilidade com arquiteturas de células solares de próxima geração oferecem um ROI convincente para os fabricantes—especialmente à medida que os padrões da indústria evoluem para um desempenho maior das células e práticas de fabricação sustentáveis.
Estudos de Caso Aplicativos: Ganhos de Eficiência e Implantação do Mundo Real
Os sistemas de laser a gás excimer tornaram-se uma tecnologia essencial no avanço da texturização de células solares, oferecendo ablação de materiais precisa e modificação de superfície que aumentam a eficiência fotovoltaica. Em 2025, várias implantações e estudos de caso notáveis da indústria sublinham tanto a viabilidade técnica quanto comercial desses sistemas para células solares de silício e filme fino de próxima geração.
Um exemplo líder é a integração da texturização a laser excimer em linhas de fabricação pela Coherent, que forneceu fontes de laser excimer adaptadas para aplicações de texturização de superfície na produção de células solares em grande volume. Sua parceria em 2024 com um importante fabricante fotovoltaico asiático resultou em um aumento documentado na eficiência de conversão da célula de até 0,4% absoluto, atribuído à capacidade do laser de criar características de superfície ultra-finas e uniformes que melhoram a captura de luz. Esse ganho de eficiência é significativo em um setor onde melhorias incrementais se traduzem em retornos comerciais substanciais.
Da mesma forma, a TRUMPF relatou implantações bem-sucedidas de seus sistemas de laser excimer em linhas piloto europeias focadas em tecnologias de emissor passivado e célula traseira (PERC) e nas emergentes arquiteturas de heterojunção (HJT). Nessas análises de caso, a texturização a laser excimer substituiu a gravação química úmida tradicional, reduzindo o desperdício químico e o consumo de água enquanto alcançava texturas de superfície que permitiram aumentos nos rendimentos de energia dos módulos em 1,5-2% em condições do mundo real, conforme observado ao longo de um teste de campo de seis meses no sul da Alemanha.
No setor de materiais, a LPKF Laser & Electronics destacou o papel dos lasers excimer na texturização de materiais de filme fino, como silício amorfo e telureto de cádmio. Suas aplicações em 2025 demonstram que a microestruturação induzida a laser pode ser ajustada para vários espectros de absorção, resultando em melhorias de eficiência de 0,2-0,5% absoluto, com monitoramento contínuo em leitos de teste ao ar livre.
Olhando para o futuro, as partes interessadas antecipam uma adoção mais ampla à medida que as fontes de laser excimer se tornem mais eficientes em termos de energia e econômicas. De acordo com a SCHOTT North America, que fornece componentes de manuseio de gás e ópticos para sistemas excimer, avanços na gestão de gás a laser e na entrega óptica devem reduzir ainda mais os custos operacionais e permitir implantações em escala de gigawatt dentro dos próximos dois anos. Líderes da indústria estão colaborando para padronizar parâmetros de processo e integrar monitoramento em tempo real, visando ganhos consistentes de desempenho célula a célula e controle de qualidade simplificado.
Em resumo, as implantações do mundo real em 2025 demonstraram ganhos de eficiência quantificáveis e benefícios operacionais da texturização a laser a gás excimer, preparando o caminho para uma transformação mais ampla da indústria nos próximos anos.
Cenário Regulatório e Normas da Indústria
O cenário regulatório em torno dos sistemas de laser a gás excimer para a texturização de células solares está evoluindo rapidamente, uma vez que a indústria fotovoltaica (PV) busca otimizar a eficiência enquanto garante segurança e conformidade ambiental. A partir de 2025, os fabricantes de sistemas de laser excimer usados na produção de células solares devem cumprir uma combinação de normas de segurança de laser internacionais, diretivas ambientais e certificações de qualidade específicas do setor.
As principais normas de segurança global, como a IEC 60825-1, delineiam requisitos para o design seguro, fabricação e rotulagem de produtos a laser, incluindo lasers excimer. A conformidade com essas normas é essencial para a integração de sistemas em linhas de produção automatizadas de células solares, e fabricantes como Coherent Corp. e Grupo TRUMPF mencionam explicitamente a adesão a esses protocolos em suas soluções de processamento a laser para fotovoltaicos.
As regulamentações ambientais desempenham um papel fundamental, uma vez que os lasers excimer geralmente usam gases como fluoreto de kriptônio (KrF) ou cloreto de xenônio (XeCl), que requerem manuseio e eliminação cuidadosos. As diretivas RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) da União Europeia e a legislação REACH (Registro, Avaliação, Autorização e Restrição de Substâncias Químicas) estão cada vez mais sendo espelhadas em outras jurisdições, obrigando os fornecedores de sistemas a laser a implementar tecnologias de gerenciamento e reciclagem de gás em circuito fechado. Líderes da indústria, como a Lumentum Operations LLC, oferecem plataformas de laser excimer com contenção e monitoramento de gás integrados, garantindo conformidade com padrões ambientais em evolução.
Do ponto de vista das normas da indústria, a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) e a Organização Internacional de Normalização (ISO) continuam a atualizar diretrizes de fabricação de PV para refletir técnicas de texturização avançadas. Notavelmente, a IEC 60904-1 e a IEC 61215, que abordam a medição de desempenho das células solares e a qualificação de módulos, estão sendo revisadas para levar em conta novos métodos de estruturação de superfície possibilitados pelo processamento a laser excimer. Isso garante que células texturizadas usando métodos a laser sejam caracterizadas de forma precisa e com parâmetros confiáveis no mercado global.
Olhando para os próximos anos, espera-se que as agências regulatórias intensifiquem a fiscalização tanto das emissões do sistema a laser quanto da eliminação de gás no final da vida útil. Grupos de trabalho da indústria, como os convocados pela SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International), estão colaborando com fabricantes de equipamentos de PV para harmonizar as melhores práticas para a texturização a laser excimer, incluindo recomendações para limites de exposição no local de trabalho e sustentabilidade do ciclo de vida. Essa tendência aponta para um futuro em que a conformidade com padrões uniforme e reconhecidos internacionalmente se torne um pré-requisito para a adoção de laser excimer na fabricação de células solares em todo o mundo.
Pipeline de P&D: Inovações em Laser de Próxima Geração e Roteiro até 2030
O pipeline de pesquisa e desenvolvimento para sistemas de laser a gás excimer dedicados à texturização de células solares está avançando rapidamente, com empresas e instituições priorizando tanto ganhos de eficiência quanto redução de custos. A partir de 2025, vários fabricantes líderes estão intensificando esforços para aumentar a confiabilidade, escalabilidade e precisão da texturização de superfície baseada em excimer—um processo crítico para melhorar a captura de luz e, assim, aumentar a eficiência das células solares.
Líderes da indústria, como Coherent Corp. e TRUMPF SE + Co. KG, estão expandindo ativamente seus portfólios de laser excimer. Eles estão focando no desenvolvimento de sistemas excimer de pulso de alta potência que oferecem maior homogeneidade do feixe e maior produtividade, atendendo às necessidades de arquiteturas de heterojunção e emissor passivado e célula traseira (PERC) de próxima geração. Por exemplo, a Coherent Corp. relata colaborações contínuas com integradores de equipamentos fotovoltaicos para adaptar fontes excimer para linhas de produção em massa, com instalações piloto previstas para o final de 2025.
Na frente da inovação, equipes de P&D da Lambda Physik (agora parte da Coherent) estão aproveitando sistemas avançados de entrega óptica e monitoramento de processo em tempo real para minimizar ainda mais os danos ao substrato e reduzir o consumo de energia por wafer—um imperativo à medida que a indústria mira implantação em escala de terawatts até 2030. Simultaneamente, a SCHOTT AG está avançando em materiais ópticos compatíveis com excimer que podem suportar exposição prolongada ao ultravioletas, melhorando o tempo de operação do sistema e reduzindo os intervalos de manutenção.
Uma tendência significativa para os próximos anos é a integração da texturização a laser excimer em processamento contínuo em rolo a rolo, visando apoiar a proliferação de módulos solares de filme fino e flexíveis. Parceiros industriais e consórcios de pesquisa, como aqueles envolvendo o Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar ISE, estão testando unidades modulares de laser excimer com diagnósticos in situ para otimizar a uniformidade da textura e escalar a produção além dos atuais limites de lote.
Olhando para 2030, os roteiros da TRUMPF SE + Co. KG e da Coherent Corp. indicam que se aguardam avanços em moldagem de pulso e controle de feixe. Esses avanços devem permitir um controle mais preciso sobre a morfologia da superfície, contribuindo diretamente para o aumento previsto das eficiências comerciais das células acima de 25% e redução nos custos de fabricação. À medida que os custos dos lasers excimer diminuem e a integração com controle de processo orientado por IA avança, as taxas de adoção na produção fotovoltaica mainstream são previstas para acelerar, posicionando os sistemas de laser a gás excimer como uma tecnologia fundamental para a fabricação de células solares de próxima geração.
Perspectivas Futuras: Oportunidades Estratégicas e Projeções de Mercado até 2029
As perspectivas futuras para os sistemas de laser a gás excimer na texturização de células solares até 2029 são moldadas por avanços tecnológicos rápidos, aumento da demanda por fotovoltaicos de alta eficiência e investimentos estratégicos de importantes players do setor de fabricação de lasers. Os lasers excimer, particularmente aqueles que utilizam gases como KrF e XeCl, estão ganhando destaque devido à sua capacidade de produzir texturização de superfície uniforme e finamente controlada. Isso melhora a captura de luz e, assim, melhora a eficiência de conversão de potência tanto de células solares de silício cristalino quanto de filme fino.
A partir de 2025, os principais fabricantes estão intensificando os esforços de P&D para abordar desafios-chave da indústria, como produtividade, estabilidade do processo e custo de equipamentos. Por exemplo, a Coherent Corp. e o Grupo TRUMPF estão desenvolvendo ativamente sistemas de laser excimer com moldagem de feixe avançada e controle de pulso, visando entregar qualidade de textura consistente em altas velocidades de processamento. Da mesma forma, a Lumentum Holdings está focando em módulos de laser excimer escaláveis adaptados para integração em linhas de produção de células solares de próxima geração. Esses desenvolvimentos devem tornar a texturização baseada em excimer mais viável para a fabricação em escala de gigawatt.
- Ganhos de Eficiência: Relatórios da indústria de First Solar, Inc. e LONGi Green Energy Technology indicam um impulso sustentado em direção a eficiências de módulo mais altas e menor custo nivelado da eletricidade (LCOE). A texturização a laser excimer deve desempenhar um papel fundamental na conquista de eficiências de células superiores a 25% na produção em massa.
- Adoção de Mercado: Projetos piloto na Ásia e na Europa estão demonstrando a escalabilidade da texturização baseada em excimer em arquiteturas avançadas de heterojunção (HJT) e células traseiras de emissor passivado (PERC). As partes interessadas, como a Hanwha Solutions, estão explorando parcerias com fornecedores de sistemas a laser para acelerar a transferência de tecnologia do laboratório para a fábrica.
- Expansão Geográfica: Com a expansão da capacidade de fabricação solar nos Estados Unidos e na Índia, as oportunidades para fornecedores de laser a gás excimer estão projetadas para aumentar. Cadeias de suprimentos localizadas e incentivos governamentais para módulos de alta eficiência provavelmente impulsionarão a adoção nesses mercados emergentes.
Olhando para 2029, os sistemas de laser a gás excimer estão posicionados para se tornarem parte integrante da fabricação competitiva de células solares, especialmente à medida que as arquiteturas das células evoluem e os alvos de eficiência aumentam. O setor deverá ver uma onda de colaborações estratégicas, com fabricantes de equipamentos, fabricantes de células e institutos de pesquisa otimizando conjuntamente parâmetros de laser e integração de processos. À medida que as barreiras técnicas forem abordadas e os custos de capital amortizados em volumes de produção maiores, a texturização a laser excimer deverá transitar de uma aplicação de nicho para um padrão da indústria para linhas de células solares premium.
Fontes e Referências
- Coherent
- TRUMPF
- Lumentum
- LPKF Laser & Electronics
- Han’s Laser Technology Industry Group Co., Ltd.
- IPG Photonics
- SCHOTT North America
- Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE
- First Solar, Inc.
- LONGi Green Energy Technology
