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。

       目前，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。

       單脈衝(chong) 刻線機理本身的特征對脈衝(chong) 重複頻率提出了一定的限製。為(wei) 了防止接觸麵半導體(ti) 層的脫落，加工過程中需要的典型脈衝(chong) 重複頻率為(wei) 35~45kHz。常用的刻蝕閾值約為(wei) 2J/cm2，也就是能將25μJ的激光能量聚焦到直徑為(wei) 40μm的麵積上，其平均功率非常低。由於(yu) 綠光激光器的平均功率均為(wei) 數瓦量級，因此能夠將光束分光後進行多光束並行加工，從(cong) 而進一步提高工作效率。

       對於(yu) P1、P2和P3層的刻線應用而言，用於(yu) 微加工應用的、輸出波長為(wei) 1064nm和532nm的結構小巧緊湊的二極管泵浦激光器，無疑是無疑是一種理想的選擇，並且這種激光器能夠提供極高的脈衝(chong) 穩定性。這類激光器的脈衝(chong) 持續時間為(wei) 8~ 40ns，脈衝(chong) 重複頻率為(wei) 1~100kHz。

清除保護
      為(wei) 了防止太陽能電池模塊被腐蝕或短路，必須要在其邊緣留出大約1cm寬邊緣，用於(yu) 接下來整個(ge) 電池模塊的封裝。目前多使用噴砂的方法來清除這個(ge) 邊緣。盡管噴砂方法的投資成本較低，但是這個(ge) 過程卻會(hui) 帶來磨損、砂的清除以及防塵汙染方麵的成本。薄膜太陽能電池模塊的生產(chan) 需要潔淨的、經濟實惠的解決(jue) 方案，激光加工方案無疑是最佳選擇。通過提高激光的平均功率，能夠獲得卓越的加工質量。激光加工可以實現大約50cm2/s的去除速度，甚至在30s之內(nei) 就能加工完成一塊標準尺寸的太陽能電池模塊。

       事實上，用同一個(ge) 脈衝(chong) 就可以清除所有的邊緣薄膜層，並且清除速率的提高與(yu) 激光的平均功率密切相關(guan) 。具有高平均功率和高脈衝(chong) 能量的激光，可以一次性清除特定的區域。最適用這種加工應用的是采用光纖傳(chuan) 輸的激光器係統，其輸出方形或矩形光斑。激光經過光纖傳(chuan) 輸後能量分布更加均勻，從(cong) 而實現清除效果的高度一致性。利用光斑的平行組合，加工效率能比采用傳(chuan) 統光纖提高50%以上，同時還在保證加工安全的前提下降低了脈衝(chong) 重複頻率。另外，還可以與(yu) 掃描振鏡結合適用，以減少加工過程中的非生產(chan) 周期。當然，激光器也應提供相應的分時輸出選擇，來減少非生產(chan) 時間。此外，可以采用幾個(ge) 不同的工作站共享同一台激光器的加工方案，這樣就可以做到產(chan) 品的上下料時間並不影響激光器的生產(chan) 效率。