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低M2激光在太阳能电池加工中的优势

星之球科技 来源:Newport理波2016-05-10 我要评论(0 )   

当前的激光加工领域有众多的参数标准,而其中光束质量因子M2的影响往往被忽略。但是需要指出的是,在大多数激光加工过程中,低M2的光束可以使加工精度、过程可靠性和整...

 当前的激光加工领域有众多的参数标准,而其中光束质量因子——M2的影响往往被忽略。但是需要指出的是,在大多数激光加工过程中,低M2的光束可以使加工精度、过程可靠性和整体表现得到提升。
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使用激光进行材料加工时,低M2值意味着可以把光束汇聚到更小的点,以产生更精细的结构;同理,如果指定焦点处的光斑尺寸相同,低M2光束则对应更大的瑞利长度(见下图橙色椭圆),可以有效降低离焦(De-focus)带来的影响。
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系统的离焦由多种因素产生,包括材料高度的变化、机械震动和形变、以及热膨胀/收缩。如果使用低质量、高M2的激光器,试图搭建一个能抵消上述所有因素的系统,会额外增加很多设备的成本。要求较高的情况下,甚至需要一个自动对焦的组件。如果光路扫描速度达到米/秒量级,搭建这种系统的方案将过于昂贵。其他方案包括使用造价高昂、有严格平面度公差的高品质材料,或降低生产效率,但这些都不适用于大批量生产运营。
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制作薄膜太阳能电池时,需要用激光划线的方法移除基底或其他膜层上的各种薄膜材料,通常是对导体薄膜进行电绝缘的“P1”划线。从生产角度考虑,确定划线过程对系统离焦的敏感度至关重要。如上图所示,如果您选用高质量、低M2值(1.2)的光谱物理HIPPOTM激光器,即使离焦达到2毫米也可正常进行绝缘划线(红色曲线);如果光束的质量较低,M2值较高(1.8),离焦超过0.5毫米便会使电绝缘失效(蓝色曲线)。
 
使用低质量、高M2值的激光,造成划线质量的恶化会非常明显。下图是由光学显微镜拍摄的一系列照片,分别对应不同的离焦量(ΔZ)。当离焦达2毫米时,高质量激光光束仍可进行绝缘划线,而低质量光束仅仅能少许改变表面形状;离焦3毫米时,低质量光束已不能产生任何肉眼可见的改变。由此,低M2值激光光束对薄膜太阳能电池划线的改善一目了然。
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随着太阳能电池板尺寸的不断增大,降低成本的可行方案只能是适当牺牲基底的质量和平滑度。而要保持高效高产出,光束质量便会越发重要。光谱物理高质量、低M2值的全固态半导体Q调谐激光器,是您实现低成本、高效率、大批量生产的最佳选择。
 
太阳能电池的制作与其他高精密激光加工一样,光路稳定性和精密运动控制同样重要。Newport集团面向市场的高端光学调整架以及各种精密电动位移台,也能为您的生产提供帮助。

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