激光器是生產(chan) 薄膜太陽能電池模塊的重要工具,特別是高性能超短脈衝(chong) 激光器,其能提供持續時間僅(jin) 幾個(ge) 皮秒的超短脈衝(chong) ,這不但能幫助製造商提高產(chan) 量,而且還能優(you) 化加工工藝。
在針對解決(jue) 未來能源問題的討論中,光伏能源作為(wei) 一種可再生能源扮演著重要角色。技術進步是實現電能平價(jia) 消費的一個(ge) 至關(guan) 重要的前提條件,比如通過技術進步將光伏發電的成本降低到接近傳(chuan) 統能源的成本。
目前,晶矽太陽能電池是光伏市場中的主導產(chan) 品,其轉換效率最高達20%。在晶矽太陽能電池的製造過程中,激光器主要用於(yu) 晶圓切割和邊緣絕緣。
在激光邊緣絕緣過程中,激光輔助摻雜(doping)工藝用於(yu) 防止電池正麵與(yu) 背麵之間的短路而引起的功率損失。越來越多的激光器被用於(yu) 激光輔助摻雜工藝中,以改善載流子的遷移率,特別是對於(yu) 電極的接觸指而言尤為(wei) 如此。在過去的幾年中,薄膜太陽能電池取得了巨大的發展,業(ye) 界專(zhuan) 家們(men) 更是希望其未來能在光伏市場中占據大約20%的市場份額。
薄膜太陽能電池中所采用的膜層隻有幾微米厚,因此其在生產(chan) 中便能節約大量材料。在薄膜太陽能電池的製造過程中,激光發揮著決(jue) 定性的作用。在整個(ge) 製造過程中,激光將電池結構化並連接成模塊,並對模塊進行相應的刻蝕處理,進而保證所需要的絕緣性能。
成熟的激光刻線工藝
在非晶矽或碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池模塊的生產(chan) 過程中,導電薄膜和光伏薄膜被沉積在大麵積玻璃基板上。每層薄膜被沉積後,均利用激光對膜層進行刻蝕,並使各個(ge) 電池之間自動串聯起來。這樣,就能夠根據電池寬度設定電池和模塊的電流。精確的選擇性非接觸式激光加工,能夠可靠地集成到薄膜太陽能電池模塊的生產(chan) 線中。人們(men) 通常所說的刻線就是單個(ge) 激光脈衝(chong) 刻蝕的一個(ge) 連貫過程,該脈衝(chong) 聚焦後光斑大小為(wei) 30~80μm,因此在P1層刻線中,要采用脈寬為(wei) 幾十納秒(10~80ns)的脈衝(chong) 光對玻璃基底進行刻蝕。
透明導電氧化物(TCO,如ZnO和SnO2)通常使用近紅外激光和相對較高的脈衝(chong) 重複頻率進行加工。通常需要的脈衝(chong) 重複頻率要超過100kHz。較高的脈衝(chong) 重複頻率能夠確保切口處的徹底清潔。
根據材料對激光的吸收係數的不同,需要為(wei) 特定的加工工藝選擇合適的激光波長。綠激光對於(yu) 矽的破壞閾值遠低於(yu) 其對TCO的破壞閾值,因此綠激光可以安全透過TCO膜層後,對吸收層進行刻線。P2層和P3層的刻線機理與(yu) P1層相同。
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