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太阳能工艺

激光技术在太阳能电池制造中的应用(中)

星之球激光 来源:光行天下2012-03-19 我要评论(0 )   

单脉冲刻线机理本身的特征对脉冲重复频率提出了一定的限制。为了防止接触面 半导体 层的脱落,加工过程中需要的典型脉冲重复频率为35~45kHz。常用的刻蚀阈值约为2J/cm2...

   单脉冲刻线机理本身的特征对脉冲重复频率提出了一定的限制。为了防止接触面半导体层的脱落,加工过程中需要的典型脉冲重复频率为35~45kHz。常用的刻蚀阈值约为2J/cm2,也就是能将25μJ的激光能量聚焦到直径为40μm的面积上,其平均功率非常低。由于绿光激光器的平均功率均为数瓦量级,因此能够将光束分光后进行多光束并行加工,从而进一步提高工作效率。
 
  对于P1、P2和P3层的刻线应用而言,用于微加工应用的、输出波长为1064nm和532nm的结构小巧紧凑的二极管泵浦激光器,无疑是无疑是一种理想的选择,并且这种激光器能够提供极高的脉冲稳定性。这类激光器的脉冲持续时间为8~ 40ns,脉冲重复频率为1~100kHz。

  清除保护

  为了防止太阳能电池模块被腐蚀或短路,必须要在其边缘留出大约1cm宽边缘,用于接下来整个电池模块的封装。目前多使用喷砂的方法来清除这个边缘。尽管喷砂方法的投资成本较低,但是这个过程却会带来磨损、砂的清除以及防尘污染方面的成本。薄膜太阳能电池模块的生产需要洁净的、经济实惠的解决方案,激光加工方案无疑是最佳选择。通过提高激光的平均功率,能够获得卓越的加工质量。激光加工可以实现大约50cm2/s的去除速度,甚至在30s之内就能加工完成一块标准尺寸的太阳能电池模块。

  事实上,用同一个脉冲就可以清除所有的边缘薄膜层,并且清除速率的提高与激光的平均功率密切相关。具有高平均功率和高脉冲能量的激光,可以一次性清除特定的区域。最适用这种加工应用的是采用光纤传输的激光器系统,其输出方形或矩形光斑。激光经过光纤传输后能量分布更加均匀,从而实现清除效果的高度一致性。利用光斑的平行组合,加工效率能比采用传统光纤提高50%以上,同时还在保证加工安全的前提下降低了脉冲重复频率。另外,还可以与扫描振镜结合适用,以减少加工过程中的非生产周期。当然,激光器也应提供相应的分时输出选择,来减少非生产时间。此外,可以采用几个不同的工作站共享同一台激光器的加工方案,这样就可以做到产品的上下料时间并不影响激光器的生产效率。
 
  未来的激光工艺

  CI(G)S太阳能电池模块制造中 特殊材料的使用,对激光加工技术提出了巨大的挑战。如果适用的基底材料为玻璃,那么钼材料就被沉积到玻璃上。但是由于钼具有熔点高、热传导性好以及高热容等特性,导致加热时会出现裂纹和脱落现象。由于这些缺点在用纳秒激光进行加工时是无法避免的,因此激光器的使用与所获得的加工质量密不可分。同样,吸收层材料对热也具有相当的敏感性,硒(Se)相对于铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)等金属材料的熔点要低,它会在低温时就能从粘合的地方分离。这种一来,没有了硒层的半导体就变成了合金层,导致通过长脉冲激光产生的热量使边缘短路。
 
  皮秒激光器将为上述问题提供理想的解决方案。用超短脉冲激光去除薄膜材料,不会产生严重的边缘热影响区。波长为1030nm、515nm和343nm的高性能皮秒激光器,可应用于CI(G)S薄膜太阳能电池模块的结构化。超短脉冲激光器将会取代机械刻划工艺,进一步提高加工质量和加工效率。

 

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