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光伏行業(yè)中激光刻蝕技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2018-07-19 來源:元祿光電

激光作為工業(yè)化工具在光伏行業(yè)是一種關(guān)鍵的技術(shù)。它能確保低成本的制造工藝,生產(chǎn)出高效的太陽能電池。激光刻蝕劃線技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的理想選擇,并且比起其它的工藝它更高效,因?yàn)樗环矫嫣岣吡松a(chǎn)流程中的工藝可靠性,另一方面降低了生產(chǎn)成本。這些優(yōu)勢(shì)在生產(chǎn)晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池中得到了充分的體現(xiàn)。

 

大規(guī)模生產(chǎn)的趨勢(shì)正推動(dòng)著激光技術(shù)的發(fā)展。這是因?yàn)樵诩す饧夹g(shù)上的投資能快速得到回報(bào),特別是當(dāng)今已經(jīng)安裝的那些每年產(chǎn)能在60-100MW的生產(chǎn)線。通常來說,激光刻蝕劃線技術(shù)能發(fā)揮其潛在優(yōu)勢(shì)。

 

激光作為工具被使用,因?yàn)樵诠夥袠I(yè)中針對(duì)不同材料(硅,金屬,電介質(zhì))的吸收可以選擇正確波長。

 

短波或脈沖激光能保證較低的光熱效度。

 

對(duì)于易碎材料的加工,通過非接觸式的方法減小機(jī)械沖擊是建立可靠的工藝生產(chǎn)線的基礎(chǔ)。

 

在更換工具后昂貴的工藝調(diào)整過程就不必要了,因此減少了生產(chǎn)過程中的停機(jī)時(shí)間。

 

在晶硅太陽能電池生產(chǎn)中,激光技術(shù)被用于切割硅片和邊緣絕緣。電池邊緣的摻雜是為了防止前電極和背電極的短路。在這一應(yīng)用上,激光已完勝其它傳統(tǒng)的工藝。例如等離子刻蝕未能滿足自動(dòng)化要求,破損率很高。

 

激光技術(shù)越來越多地用于摻雜工藝,因?yàn)樗茉谔柲茈姵厣咸岣呔植繐诫s濃度得分布從而改善載流子的移動(dòng)性,特別是接觸柵極。至少六個(gè)不同的工藝在市場(chǎng)上互相競(jìng)爭,幾乎所有的工藝都是基于激光技術(shù)。例如,經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的激光裝量可以毫無損傷在磷硅玻璃把磷擴(kuò)散到硅片的表面,從而提高晶圓和接觸電極之間的導(dǎo)電率。

 

激光技術(shù)的另一個(gè)應(yīng)用包括在晶硅太陽能電池上選擇性燒蝕鈍化層。超短脈沖和高脈沖能量的激光器特別合適,因?yàn)樗鼈兙哂薪^佳的光束質(zhì)量,這些條件都只能通過碟片激光技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。由于激光輸出功率的可擴(kuò)展性,從而達(dá)到更高的生產(chǎn)能力,超短脈沖中的高光束質(zhì)量顯著提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。這樣就可以大大減少太陽能電池每瓦特的成本。

 

根據(jù)不同的膜層,激光刻蝕有碲化鎘或非晶硅薄膜制成的導(dǎo)電和光敏涂層。通過這種工藝,涂在玻璃基板上的涂層被分割成互相串聯(lián)的電池。這樣,電池的寬度決定了電池和模塊的電壓。準(zhǔn)確的,有選擇地和非接觸的激光加工工藝可以可靠地集成到生產(chǎn)線上。所謂的激光刻線是將30-80μm大小的單個(gè)光脈沖串聯(lián)起來,而在P1中采用幾十納秒脈寬(1080ns)的脈沖來刻蝕。當(dāng)加工到膜層的邊緣時(shí),材料的一部分被升華,蒸汽壓力可以吹走被刻蝕的材料。因此,加工的能量小了,底部材料的熱影響也會(huì)減少。

 

Cu(In,Ga)(S,Se)2組成的薄膜電池也被稱為CI(G)S對(duì)激光加工提出了特別大的挑戰(zhàn)。其所使用的材料是最大的挑戰(zhàn)。如果基板是玻璃,那么鉬薄膜在一開始刻線的階段就要加工。然而鉬沸點(diǎn)高,導(dǎo)熱性好,熱容量高。如果熱被應(yīng)用到鉬層上,就會(huì)導(dǎo)致裂縫和剝落。用納秒激光脈沖加工不可避免這些缺點(diǎn),從而導(dǎo)致質(zhì)量的降低。光敏材料也會(huì)對(duì)導(dǎo)入的高熱易受影響的。硒比其他材料例如銅、銦、鎵的沸點(diǎn)低,因此在低溫時(shí)可以從混合物中脫離。通過激光脈沖加工會(huì)導(dǎo)致邊緣區(qū)短路因?yàn)闆]有硒的半導(dǎo)體會(huì)轉(zhuǎn)換成合金。

 

為了保護(hù)薄膜太陽能電池免于不利環(huán)境的影響,特別是防潮,在電池模塊的四周需要清除大約1厘米寬度的膜層,然而通過層壓保護(hù)。這能保護(hù)太陽能電池免于腐蝕以及長期防止短路。噴砂法目前被廣泛使用。盡管噴砂設(shè)備投資成本低,但在加工過程中會(huì)由于磨損、清除沙子以及相關(guān)檢測(cè)而產(chǎn)生的高昂后需費(fèi)用。因此,激光技術(shù)是再適合不過的了。

 

推薦設(shè)備:導(dǎo)電玻璃激光刻蝕機(jī)

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