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  • 利用激光技術(shù)提高薄膜太陽能電池制造效率

    作者:佚名 來源:本站整理 時間:2011-12-20 23:49 閱讀:2655 [投稿]
    激光器是生產(chǎn)薄膜太陽能電池模塊的重要工具,特別是高性能超短脈沖激光器,其能提供持續(xù)時間僅幾個皮秒的超短脈沖,這不但能幫助制造商提高產(chǎn)量,而且還能優(yōu)化加工工藝。 目前,在針對解決未來能源問題的討論中 ..
    清除保護(hù) 
    為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,用于接下來整個電池模塊的封裝。目前多使用噴砂的方法來清除這個邊緣。盡管噴砂方法的投資成本較低,但是這個過程卻會帶來磨損、砂的清除以及防塵污染方面的成本。薄膜太陽能電池模塊的生產(chǎn)需要潔凈的、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案,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(zhì)量。激光加工可以實(shí)現(xiàn)大約50cm2/s的去除速度,甚至在30s之內(nèi)就能加工完成一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸的太陽能電池模塊。 
    事實(shí)上,用同一個脈沖就可以清除所有的邊緣薄膜層,并且清除速率的提高與激光的平均功率密切相關(guān)。具有高平均功率和高脈沖能量的激光,可以一次性清除特定的區(qū)域。最適用這種加工應(yīng)用的是采用光纖傳輸?shù)募す馄飨到y(tǒng),其輸出方形或矩形光斑。激光經(jīng)過光纖傳輸后能量分布更加均勻,從而實(shí)現(xiàn)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統(tǒng)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沖重復(fù)頻率。另外,還可以與掃描振鏡結(jié)合適用,以減少加工過程中的非生產(chǎn)周期。當(dāng)然,激光器也應(yīng)提供相應(yīng)的分時輸出選擇,來減少非生產(chǎn)時間。此外,可以采用幾個不同的工作站共享同一臺激光器的加工方案,這樣就可以做到產(chǎn)品的上下料時間并不影響激光器的生產(chǎn)效率。 
    未來的激光工藝 
    CI(G)S太陽能電池模塊制造中 特殊材料的使用,對激光加工技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)。如果適用的基底材料為玻璃,那么鉬材料就被沉積到玻璃上。但是由于鉬具有熔點(diǎn)高、熱傳導(dǎo)性好以及高熱容等特性,導(dǎo)致加熱時會出現(xiàn)裂紋和脫落現(xiàn)象。由于這些缺點(diǎn)在用納秒激光進(jìn)行加工時是無法避免的,因此激光器的使用與所獲得的加工質(zhì)量密不可分。同樣,吸收層材料對熱也具有相當(dāng)?shù)拿舾行,?Se)相對于銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)等金屬材料的熔點(diǎn)要低,它會在低溫時就能從粘合的地方分離。這種一來,沒有了硒層的半導(dǎo)體就變成了合金層,導(dǎo)致通過長脈沖激光產(chǎn)生的熱量使邊緣短路。 
    皮秒激光器將為上述問題提供理想的解決方案。用超短脈沖激光去除薄膜材料,不會產(chǎn)生嚴(yán)重的邊緣熱影響區(qū)。波長為1030nm、515nm和343nm的高性能皮秒激光器,可應(yīng)用于CI(G)S薄膜太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)化。超短脈沖激光器將會取代機(jī)械刻劃工藝,進(jìn)一步提高加工質(zhì)量和加工效率。 
    激光應(yīng)用前景 
    未來激光技術(shù)有望在光伏制造過程中獲得更多應(yīng)用空間,如晶硅太陽能電池鈍化層的選擇性燒蝕,具有高光束質(zhì)量的超短脈沖和高脈沖能量的激光特別適合這類應(yīng)用。目前,市場上只有碟片式激光技術(shù)能夠滿足這個標(biāo)準(zhǔn)。碟片激光器的輸出功率可調(diào),能實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)量,而且其輸出的超短脈沖所擁有的卓越的光束質(zhì)量,能顯著提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。 
    激光技術(shù)已經(jīng)在太陽能電池生產(chǎn)中贏得了一席天地,并且其選擇性、非接觸式的加工工藝也已經(jīng)超越了其他工藝。隨著太陽能電池生產(chǎn)所面臨的成本壓力日趨增大,將會促使高功率、高性能激光器在大規(guī)模生產(chǎn)中被廣泛采用。而且,具有超短脈沖的新激光技術(shù)也將帶來新的生產(chǎn)工藝。未來,激光技術(shù)的進(jìn)步與廣泛采用,必將大幅太陽能電池生產(chǎn)的每瓦成本。
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