準分子激光對凸刻蝕層進行刻圖
通過引入基於(yu) 準分子激光器的加工工藝，可以顯著提升太陽能電池總的光吸收效率。采用波長為(wei) 308nm或248nm的準分子激光器對SiNx凸刻蝕層進行大麵積掩膜投影加工，可以得到規則的孔形圖案。經準分子激光器燒蝕後的SiNx凸刻蝕層經刻蝕液處理後最終轉化為(wei) 如圖12所示的結構。
通過對SiNx凸刻蝕層（包含準分子激光燒蝕形成的精確的10祄直徑小孔）進行刻蝕，得到了點距為(wei) 20祄的規則圖案[5]。
經準分子激光工藝處理後獲得的規則表麵結構，可以將入射光轉向，以掠射角度射向玻璃-空氣界麵，從(cong) 而發生全內(nei) 反射，進而再將光反射回電池表麵。在封裝之後，總的光反射率由34%減小至11%，從(cong) 而使總的電池效率增長了0.4%。


 

圖12. 采用準分子激光器對SiNx凸刻蝕層進行刻圖，並隨即對多晶矽晶片刻蝕處理後，得到了規則的表麵結構。

圖13. 薄的HTS帶與(yu) 圖中所示數量的銅線可以傳(chuan) 送相等的電力。

目前先進的準分子激光器可以提供幾百瓦的輸出功率及幾百赫茲(zi) 的脈衝(chong) 重複頻率，在對SiNx凸刻蝕層進行大麵積紫外刻圖時，可以達到每個(ge) 太陽能電池（尺寸為(wei) 156mm×156mm）隻需幾秒鍾的處理速度。

使超導體(ti) 商品化
新興(xing) 的高溫超導體(ti) （HTS）產(chan) 業(ye) 推動了磁場能量存儲(chu) 以及工作電流密度高於(yu) 傳(chuan) 統銅纜係統100倍的電能傳(chuan) 輸網應用。與(yu) 傳(chuan) 統技術相比，采用基於(yu) HTS的係統（可由液氮冷卻），將會(hui) 帶來更高的效率，更高的電流、電場及電力，更高的功率密度，更輕的重量和更小的尺寸等技術優(you) 勢。這一點在圖13上得到了很好的闡釋，攜帶同樣電流所需的銅纜數量遠遠多於(yu) 扁小的HTS帶，後者僅(jin) 包含了1祄厚的超導YBCO層。未來HTS在節省成本及能耗上的巨大潛力，將使其成為(wei) 突破技術屏障的首選方案。而現階段對於(yu) 商業(ye) 化HTS而言，最關(guan) 鍵的是找到節省成本的高性能薄膜沉積技術[6]。

傳(chuan) 統HTS薄膜的金屬有機沉積
金屬有機沉積（MOD）是超導體(ti) 金屬氧化物薄膜沉積中最有前途的化學工藝。在傳(chuan) 統的MOD工藝中，包含有適當金屬原子（典型為(wei) Y、BA 和Cu）的有機前驅溶液被浸覆在襯底層上。隨後，在500℃和1000℃下進行重複的加熱和烘幹步驟，這分別用於(yu) 有機溶劑的移除及氧化。由於(yu) 基於(yu) 溶液的沉積本身是一個(ge) 很快的過程，所得到的YBCO層的晶體(ti) 結構以及電流密度性能都是不充分的。這個(ge) 問題甚至無法通過耗時的重複加熱和烘幹工藝來克服。

在準分子激光輔助下的有機金屬沉積
通過AIST和JSW的日本研究者的演示，我們(men) 可以看到準分子激光用於(yu) 加速整個(ge) 加工時間並提升薄膜性能方麵的巨大能力。當采用他們(men) 那種ELAMOD（Excimer Laser Assisted MOD，準分子激光輔助下的有機金屬沉積）方法時，傳(chuan) 統耗時的加熱及烘幹工藝被更快速的308nm大麵積準分子激光照麵工藝所取代，這將使加工速度提高5倍，並使超導薄膜的性能提升3倍。圖14中所示的顏色急劇變化，反映了由於(yu) YBCO層中化學鍵斷裂及重組（由準分子激光器誘發）引起的性能提升。


 

圖14. 通過ELAMOD方法獲得的YBCO超導體(ti) 薄層。黑色區域是經準分子激光掩膜形成的，表現出顯著的性能提升（由光化學愈合反應引起）。

圖15. 傳(chuan) 統的溶液沉積YBCO與(yu) 準分子激光照射處理的YBOC超導體(ti) 層的臨(lin) 界電流密度比較。

當用液氮冷卻由準分子激光照射處理的YBCO層時，測量得到了多於(yu) 六百萬(wan) Acm-2的臨(lin) 界電流密度（見圖15）。這使得ELAMOD方法（如脈衝(chong) 準分子激光沉積，PLD）成為(wei) 推進大規模超導體(ti) 商業(ye) 化進程的最有前途的方法。
事實上，ELAMOD方法取得了目前最大的電流密度，高於(yu) 通過化學溶液沉積工藝所得到的最大電流密度[7]。
在最後這個(ge) 關(guan) 於(yu) 潛在HTS市場的例子中，由於(yu) 采用準分子激光帶來的加工速度增長，將顯著降低生產(chan) 成本，並允許更經濟地大規模生產(chan) 高質量的半導體(ti) 薄膜設備（采用掩膜刻蝕方法）及HTS帶（采用卷-卷結構）[8]。
未來的應用還包括超導體(ti) 故障電流限製器（用於(yu) 穩定電網能量），圖案化的微波過濾器及天線結構，這將能在擁擠的市區為(wei) 手機提供更好的通信能力。

準分子激光的美好未來
準分子激光在精密和大麵積加工應用領域超越了任何其他激光和非激光技術。
在對突破材料限製需求越來越迫切的時代，準分子激光器再次站在了尖端工業(ye) 激光解決(jue) 方案的最前沿。
正如上麵所指出的，通過采用紫外準分子激光解決(jue) 方案，可以幫助各式各樣的成熟及新興(xing) 高科技產(chan) 品（如顯示，汽車製造，可再生能源工業(ye) ）越過其內(nei) 在的性能瓶頸（這僅(jin) 是表麵上的）。
微型化，尤其是薄膜技術的使用，是目前工業(ye) 製造領域的必然趨勢。推進薄膜技術，不僅(jin) 可以節省開銷，如在太陽能光電產(chan) 業(ye) 中，采用多晶矽可以節省50%的最終模塊成本；而且可以提升性能，如在顯示領域需要采用足夠薄的導電氧化層，從(cong) 而保證光學透明。在對這些薄的功能層（厚度僅(jin) 僅(jin) 為(wei) 50nm到2祄）進行大麵積選擇性刻圖，照明及退火處理方麵，憑借著無與(yu) 倫(lun) 比的紫外光子能量，準分子激光器將繼續保持其王者地位。