激光技术在太阳能电池制造中的应用(上)

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发布时间:2012.03.27 新闻来源:宁波激光打标|宁波激光雕刻|宁波激光加工|宁波laser加工|宁波激光刻字 浏览次数: 20

  激光器是生产薄膜太阳能电池模块的重要工具,特别是高性能超短脉冲激光器,其能提供持续时间仅几个皮秒的超短脉冲,这不但能帮助制造商提高产量,而且还能优化加工工艺。

  在针对解决未来能源问题的讨论中,光伏能源作为一种可再生能源扮演着重要角色。技术进步是实现电能平价消费的一个至关重要的前提条件,比如通过技术进步将光伏发电的成本降低到接近传统能源的成本。

  目前,晶硅太阳能电池是光伏市场中的主导产品,其转换效率最高达20%。在晶硅太阳能电池的制造过程中,激光器主要用于晶圆切割和边缘绝缘。

  在激光边缘绝缘过程中,激光辅助掺杂(doping)工艺用于防止电池正面与背面之间的短路而引起的功率损失。越来越多的激光器被用于激光辅助掺杂工艺中,以改善载流子的迁移率,特别是对于电极的接触指而言尤为如此。在过去的几年中,薄膜太阳能电池取得了巨大的发展,业界专家们更是希望其未来能在光伏市场中占据大约20%的市场份额。

  薄膜太阳能电池中所采用的膜层只有几微米厚,因此其在生产中便能节约大量材料。在薄膜太阳能电池的制造过程中,激光发挥着决定性的作用。在整个制造过程中,激光将电池结构化并连接成模块,并对模块进行相应的刻蚀处理,进而保证所需要的绝缘性能。

  成熟的激光刻线工艺

  在非晶硅或碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池模块的生产过程中,导电薄膜和光伏薄膜被沉积在大面积玻璃基板上。每层薄膜被沉积后,均利用激光对膜层进行刻蚀,并使各个电池之间自动串联起来。这样,就能够根据电池宽度设定电池和模块的电流。精确的选择性非接触式激光加工,能够可靠地集成到薄膜太阳能电池模块的生产线中。人们通常所说的刻线就是单个激光脉冲刻蚀的一个连贯过程,该脉冲聚焦后光斑大小为30~80μm,因此在P1层刻线中,要采用脉宽为几十纳秒(10~80ns)的脉冲光对玻璃基底进行刻蚀。

  透明导电氧化物(TCO,如ZnO和SnO2)通常使用近红外激光和相对较高的脉冲重复频率进行加工。通常需要的脉冲重复频率要超过100kHz。较高的脉冲重复频率能够确保切口处的彻底清洁。

  根据材料对激光的吸收系数的不同,需要为特定的加工工艺选择合适的激光波长。绿激光对于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。

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