在上世紀中期，貝爾實驗室發明“貝爾太陽能電池”，但是其昂貴的成本限製了太陽能電池行業(ye) 的發展，即使此後經過55年，光伏太陽能電池的發電量在全球電網中也隻占大約0.04%。然而，形勢在近幾年發生了變化，從(cong) 平板顯示和半導體(ti) 行業(ye) 衍生出來的激光加工技術使太陽能行業(ye) 出現了爆發式的增長。

目前商業(ye) 化應用有三種常見的太陽能電池技術：多結電池，晶矽電池和薄膜電池。多結電池通過在單晶基片上應用化學氣相沉積技術而製備，擁有最高的電子轉換效率（一般28-29%，甚至可達40%）。由於(yu) 生產(chan) 成本非常昂貴，它們(men) 通常用於(yu) 不計成本或者有效麵積較小的應用，如衛星或太陽能集中器。晶矽電池的應用最為(wei) 廣泛，單晶或者多晶矽的效率大致是13%到22%範圍。薄膜電池是一種新技術，具有相對較低的效率（8-18%）和較低的生產(chan) 成本。

晶矽電池占據著大約93%的光伏市場。在2006年，太陽能應用超過半導體(ti) 行業(ye) ，成為(wei) 矽片最主要的應用方向(55%)，這使得矽片的需求大量增加，並造成了矽片價(jia) 格地飛速升高。因此人們(men) 開始尋找替代方案，例如薄膜電池。薄膜電池通常由多層不同材料附著在玻璃或者金屬基底上，常見的結構如下圖所示。大部分吸收材料使用的是非晶矽，碲化鎘(CdTe)，銅銦镓硒化物(CIGS)。電池的外電極通常由氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)等導電玻璃(TCO)，以及鋁、鉬等金屬組成。二極管泵浦激光器常用於(yu) 在不同的層次上的連接和絕緣部分劃線。

薄膜電池的刨麵圖， P1, P2和P3通過劃線來實現電路連接，TCO=Transparent Conductive Oxide

激光劃線
製造薄膜電池的第一步是在玻璃基底上鍍上電極，此鍍膜一般是ITO（Indium Tin Oxide，一種透光材料）。然後P1過程劃線電子線路，通常使用調Q激光器1064 nm波長和12-15 W平均功率。為(wei) 提高產(chan) 量，激光必須以100 KHz以上的高重頻進行快速掃描，脈寬應該很窄（15-40 ns）使得峰值功率高於(yu) 材料的消融閾值。

實現這種加工過程的理想激光器包括光譜物理（Spectra-Physics）的Navigator，Hippo或者Talon係列，目前全世界已經有數百套這種激光安裝到光伏劃線設備中。光斑質量和脈衝(chong) 穩定性也非常重要，它們(men) 是確保劃線品質、重複性和可靠性的關(guan) 鍵。一旦ITO層完成，電池板重新回到化學氣相沉積設備中，進行半導體(ti) 鍍膜（一層非晶矽）。

P1層激光劃線：玻璃基底上的ITO 

之後是P2激光加工過程，利用532 nm激光器從(cong) 玻璃的背麵進行劃線。同樣，高重頻和短脈衝(chong) 寬度（15-30 ns）是最理想的，而該過程對功率的要求並不高（通常小於(yu) 1W）。因此可以使用一台低功率綠光激光器，或者一台4-6 W的激光器分成多束同時進行多次加工。當P2過程完成後，電池板進行背電極鍍膜（一般是鋁），最後進行P3激光劃線過程，這也是從(cong) 背麵通過玻璃基底，並使用和P2過程一樣的激光器。好的光斑質量和脈衝(chong) 穩定性尤為(wei) 重要，避免傷(shang) 害其他層的材料。適用於(yu) P2和P3加工過程的激光器有光譜物理的Navigator, Hippo以及Talon綠光係列（532 nm）。

薄膜電池相對傳(chuan) 統矽電池最大的優(you) 點是可以全程自動在線生產(chan) ，平板顯示設備的鍍膜設備製造商Applied Materials, Oerlikon, Ulvac和Leybold已經認識到這個(ge) 機遇，開始研發全自動生產(chan) 線。它和平板顯示市場的原理一樣，通過增大加工麵積來減少成本。

激光係統是這種全自動在線生產(chan) 線的重要組成部分。就像在半導體(ti) 和平板顯示中的應用一樣，激光也能使太陽能電池市場大放異彩。