激光作为工业化工具在光伏行业是一种关键的技术。它能保证低成本的生产工艺,生产出有高效的太阳能电池。激光器就是构建此目标的理想自由选择,并且相比其它的工艺它更加高效,因为它一方面提升了生产流程中的工艺可靠性,另一方面减少了生产成本。
这些优势在生产晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池中获得了充份的反映。 大规模生产的趋势于是以推展着激光技术的发展。这是因为在激光技术上的投资能较慢获得报酬,尤其是当今早已加装的那些每年生产能力在60-100MW的生产线。
一般来说来说,激光器能充分发挥其潜在优势。 激光作为工具被用于,因为在光伏行业中针对有所不同材料(硅,金属,电介质)的吸取可以自由选择准确波长。 短波或脉冲激光能确保较低的光热效度。 对于坚硬材料的加工,通过非接触式的方法增大机械冲击是创建可信的工艺生产线的基础。
在替换工具后便宜的工艺调整过程就不必要了,因此增加了生产过程中的停机时间。 在晶硅太阳能电池生产中,激光器被用作切割成硅片和边缘绝缘。
电池边缘的掺入是为了避免前电极和背电极的短路。在这一应用于上,激光已战胜其它传统的工艺。例如等离子光刻没能符合自动化拒绝,损坏亲率很高。 激光器更加多地用作掺入工艺,因为它能在太阳能电池上提升局部掺入浓度得产于从而提高载流子的移动性,尤其是认识栅极。
最少六个有所不同的工艺在市场上相互竞争,完全所有的工艺都是基于激光技术。例如,经过类似设计的激光装量可以没什么受损在磷硅玻璃把磷蔓延到硅片的表面,从而提升晶圆和认识电极之间的导电亲率 激光器并未的另一个应用于还包括在晶硅太阳能电池上选择性激光腐蚀层。非同脉冲和低脉冲能量的激光器尤其适合,因为它们具备绝佳的光束质量,这些条件都不能通过碟片激光技术才能构建。
由于激光输出功率的可扩展性,从而超过更高的生产能力,非同脉冲中的高光束质量明显提升太阳能电池的切换效率。这样就可以大大减少太阳能电池每瓦特的成本。 根据有所不同的膜层,激光刻划由碲化镉或非晶硅薄膜做成的导电和光敏涂层。
通过这种工艺,涂抹在玻璃基板上的涂层被拆分成相互串联的电池。这样,电池的宽度要求了电池和模块的电压。
精确的,有选择地和非认识的激光加工工艺可以可信地构建到生产线上。所谓的刻线是将30-80m大小的单个光脉冲串联一起,而在P1中使用几十纳秒脉长(10到80ns)的脉冲来光刻。
当加工到膜层的边缘时,材料的一部分被升华,蒸汽压力可以刮起回头被光刻的材料。因此,加工的能量小了,底部材料的热影响也不会增加。 由Cu(In,Ga)(S,Se)2构成的薄膜电池也被称作CI(G)S对激光加工明确提出了尤其大的挑战。
其所用于的材料是仅次于的挑战。如果基板是玻璃,那么钼薄膜在一开始刻线的阶段就要加工。然而钼沸点低,导热性好,热容量低。如果冷被应用于到钼层上,就不会造成裂缝和破损。
用纳秒激光脉冲加工不可避免这些缺点,从而造成质量的减少。光敏材料也不会对引入的高温易受影响的。硒比其他材料例如铜、铟、镓的沸点较低,因此在低温时可以从混合物中瓦解。
通过宽激光脉冲加工不会造成边缘区短路因为没硒的半导体不会转换成合金。 为了维护薄膜太阳能电池免遭有利环境的影响,尤其是防潮,在电池模块的四周必须清理约1厘米宽度的膜层,然而通过层压维护。这能维护太阳能电池免遭生锈以及长年避免短路。
喷砂法目前被普遍用于。尽管喷砂设备投资成本低,但在加工过程中不会由于磨损、清理沙子以及涉及检测而产生的高昂后须要费用。因此,激光器是再行合适不过的了。
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