Применение лазеров в фотоэлектрической промышленности

В разработке и использовании фотоэлектрической (PV) энергии лазерные технологии, известные своей высокой точностью и эффективностью, играют все более важную роль. В этой статье рассматриваются различные применения лазерных технологий в PV-секторе и дается прогноз относительно потенциала их будущего развития.

Лазерная резка

Лазерные технологии широко используются для резки кристаллического кремния. Точно контролируя параметры лазерной резки, производители могут добиться эффективной резки пластин с низкими потерями, тем самым повышая эффективность и выход PV-модулей. Лазерная резка также используется при изготовлении солнечных элементов, где лазерное травление позволяет создавать микро- и наноразмерные поверхностные структуры, улучшая поглощение света и увеличивая выходную мощность элементов.

Как высокоточный процесс, лазерная резка используется для нарезки кремниевых солнечных элементов на нужные размеры. Основной принцип заключается в фокусировке лазерного луча на поверхности разрезаемого материала. Материал поглощает энергию фотонов, вызывая локальный нагрев. Когда энергия лазера достаточно высока, поверхность материала нагревается до точки, приводящей к плавлению или испарению — плавлению для металлов и, как правило, испарению для неметаллов, таких как пластмассы или дерево.

Лазерное легирование

Лазерное легирование — это технология обработки материалов, широко используемая в полупроводниках, особенно в кремнии, для изменения их электрических свойств. Основной принцип заключается в облучении поверхности полупроводника мощным лазером для локального расплавления подложки и включения легирующих материалов (обычно бора или фосфора) в кристаллическую решетку кремния.

Основные преимущества включают:

1. Высокая точность: Лазерное легирование обеспечивает превосходное пространственное разрешение и контроль легирования.
2. Бесконтактная обработка: Являясь бесконтактным методом, он позволяет избежать механических повреждений или загрязнения, что делает его идеальным для высокопроизводительных устройств.
3. Высокая производительность: Процесс быстрый и подходит для крупномасштабного производства.
4. Широкая совместимость материалов: Применимо к различным полупроводникам, включая кремний, арсенид галлия и арсенид индия.

Лазерная трансферная печать (Pattern Transfer Printing, PTP)

Лазерная трансферная печать — это новая бесконтактная технология печати. Принцип заключается в нанесении желаемой пасты на гибкий прозрачный носитель, а затем использовании мощного лазерного луча для выборочной и быстрой переноски пасты с носителя на поверхность элемента для формирования тонких линий сетки.

Основные этапы процесса включают:

1. Подготовка подложки: Подложка обычно включает слой прозрачного проводящего оксида (TCO) для сбора и проведения электричества.
2. Лазерное облучение: Лазерный луч точно сканируется по подложке, локально спекая или структурируя ее для формирования желаемой структуры электрода.
3. Послойное наложение: Активные слои и электроды могут переноситься слой за слоем с помощью лазерной передачи.
4. Герметизация: Окончательный элемент формируется путем формования и герметизации.

Преимущества включают:

1. Высокая точность: Способность достигать структурирования менее 2 мкм с превосходной однородностью — идеально подходит для высокоэффективных солнечных элементов. Совместимость с низкотемпературной серебряной пастой (используется в HJT-элементах).
2. Бесконтактная обработка: Предотвращает повреждение или загрязнение элементов, поддерживая технологии более тонких пластин.
3. Высокая скорость производства: Обеспечивает быстрое, высокопроизводительное производство.
4. Многоматериальная адаптируемость: Совместимость с различными материалами, включая органические и кремниевые подложки.
5. Экономия затрат: По сравнению с трафаретной печатью, лазерная передача позволяет получать более узкие линии сетки (до 18 мкм), снижая потребление серебряной пасты до 30%. Это особенно выгодно для TOPCon и HJT-элементов, использующих дорогую серебряную пасту с обеих сторон.

Лазерное сверление

Лазерное сверление использует лазерные лучи с высокой плотностью энергии для нагрева локальных областей материала до точки плавления, испарения или абляции, образуя отверстия. Ключевые параметры, такие как плотность энергии, время воздействия и положение фокуса, должны точно контролироваться для обеспечения точного формирования отверстий. Различные лазеры (CO₂, Nd:YAG, фемтосекундные и т. д.) выбираются в зависимости от типа материала и области применения.

В фотоэлектрическом секторе лазерное сверление имеет несколько важных применений:

Обработка солнечных элементов

1. : Лазерное сверление может формировать микроотверстия на поверхности элементов, улучшая улавливание света и уменьшая потери на отражение, тем самым повышая эффективность преобразования. Подходит для кремниевых пластин, мультикристаллических элементов и других фотоэлектрических материалов.Соединение элементов и модулей
2. : Лазерное сверление используется для создания переходных отверстий для электрических соединений между элементами, обеспечивая плавный поток тока и минимизируя потери энергии. Он также поддерживает изготовление структурных отверстий для рам модулей и разъемов.Задние панели из фотоэлектрического стекла
3. : В двухстекольных PV-модулях и передняя, и задняя панели изготавливаются из стекла. Задняя панель требует точного сверления отверстий для прокладки электрических проводов к распределительным коробкам, что делает лазерное сверление важным процессом глубокой обработки стекла.Заключение

Лазерное сверление и другие лазерные процессы играют решающую роль в повышении эффективности солнечных элементов, снижении производственных затрат и повышении качества продукции. Эти технологии вносят значительный вклад в развитие солнечной энергетики и более широкое внедрение возобновляемых источников энергии.

Стоит отметить, что применение лазеров в фотоэлектрике выходит за рамки вышеупомянутых процессов и также включает такие методы, как

лазерное профилирование (например, для XBC-элементов) и лазерная абляция (используется при производстве PERC-элементов), среди прочих.Сопутствующие товары