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激光技术在太阳能电池制造中前景分析

2012-07-20 05:02
Timeless落尘
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  根据材料对激光吸收系数的不同,需要为特定的加工工艺选择合适的激光波长。绿激光对硅的破坏阈值远低于其对TCO的破坏阈值,因此绿激光可以安全透过TCO膜层后,对吸收层进行刻线。P2层和P3层的刻线机理与P1层相同。

  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2J/cm2,即能将25μJ激光能量聚焦到直径40μm面积上,其平均功率非常低。由于绿光激光器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加工,从而进一步提高工作效率。

  对于P1层、P2层和P3层的刻线应用而言,1064nm和532nm输出波长的结构小巧紧凑的二极管泵浦激光器,无疑是一种理想的选择,并且这种激光器具有很高的脉冲稳定性。这类激光器的脉冲持续时间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边缘,用于整个电池模块的封装。目前大多使用喷砂方法来清除这个边缘。尽管喷砂方法的投资成本较低,但是整个过程却会带来磨损、砂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、经济实惠的解决方案,因此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,采用同一个脉冲就可以清除所有边缘的薄膜层,并且清除的速率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。最适合这种加工应用的是光纤耦合传输的激光器系统,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,加工效率能提高50%以上,同时在保证加工安全的前提下降低了脉冲重复频率。另外,可以与扫描振镜结合使用,以减少加工过程中的非生产周期。当然,激光器应具有相应的分时输出选择,以减少非生产时间。此外,几个不同的工作站可以共享同一套激光器加工系统,从而做到在产品的上下料时间不影响激光器的使用效率。

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