A lézerek az eredeti laboratóriumi alkalmazásaitól kezdve az orvostudomány, a kommunikáció, a gyártás, a katonai és a tudományos kutatás mai változatos területeiig a modern technológia és tudomány szerves részévé váltak. A lézerek eredete a{0}}század közepére vezethető vissza, nagyrészt Arthur Schawlow és Charles Townes elméleti munkája, valamint Dexter R. Hansch (Theodore Maiman) kísérleti munkája nyomán. Az alábbiakban részletesebben bemutatjuk a lézer keletkezésének folyamatát:
- Az elméleti alapok lerakása: A 20. század elején Albert Einstein javasolta azt a fotonelméletet, amely szerint a fény diszkrét részecskék (fotonok) formájában létezik. Ez az elmélet alapozta meg a kvantumoptikát, amely később fontos alátámasztást nyújtott a lézer elméleti alapjaihoz.
- A gerjesztett sugárzás elmélete: 1951-ben Charles Towns és Arthur Lambert egymástól függetlenül javasolta a gerjesztett sugárzás elméletét, amely feltárta, hogy amikor az atomok vagy molekulák gerjesztett állapotban vannak, akkor egy már gerjesztett atomból származó fotonnal gerjeszthetők. , így a gerjesztett fotonnal azonos frekvenciájú és fázisú fotonokat állítanak elő. Ennek a folyamatnak az elméleti alapja lett a lézerek működésének magja.
- A lézerek elméleti megfogalmazása: Towns és Lambert elméleti munkája elindította a gerjesztett sugárzás megvalósításának tanulmányozását, és kidolgozták a gerjesztett sugárzással történő fényerősítés koncepcióját. Legfontosabb ötletük az volt, hogy fokozatosan növeljék a fotonok számát oly módon, hogy oda-vissza visszaverik őket egy nagy reflexiós optikai üregben, végül egy erősen fókuszált fénysugarat, a lézert alkotva.
- Lézerek kísérleti ellenőrzése 1: 1958-ban Dexter R. Hansch amerikai fizikusnak sikerült megépítenie az első működő lézert. Szintetikus gerjesztő közeget, általában nitrogén és neon keverékét használt a gerjesztett sugárzás eléréséhez. Ez a lézer irányított, erősen fókuszált fénysugarat állított elő, ami a lézertechnológia hivatalos születését jelentette.
196 júliusa óta 63 év telt el{2}}, amikor a világ első működőképes, 0,6943 mikron hullámhosszú rubinlézerét sikeresen elkészítette Meyman az egyesült államokbeli Hughes Research Laboratories-ban. Egy sor jellemző, mint például a lézer nagyfokú fókuszálása, jó monokromatikussága, nagy energiasűrűsége, nagy távolságú terjedése, érintésmentessége és így tovább széles körben használják. A lézert gyakran úgy emlegetik, mint "a holnap sztárja a 21. században", "a 21. század egyik fontos technológiája", "a legpontosabb vonalzó, a leggyorsabb kés". Ez a fajta név a lézertechnológia fontos pozícióját és széleskörű alkalmazását is tükrözi a kortárs társadalomban, valamint a tudományban és a technológiában. A lézertechnológia számos területen kulcsszerepet játszik, mint például a kommunikáció, az orvosi kezelés, a gyártás, a tudományos kutatás, a katonai, a környezeti megfigyelés stb., ezért a 21. század egyik legígéretesebb és legbefolyásosabb technológiájaként tartják számon. A lézertechnológia különösen a fotovoltaikus iparban számos olyan innovációt szül, amelyek hatékonyabbá, megbízhatóbbá és környezetbarátabbá teszik a napelemek gyártását.
Ma ássuk be a lézerek vadonatúj alkalmazásait a fotovoltaikus iparban.
Lézeres vágás: Laser Scribers
A lézeres vágás egy rendkívül precíz eljárás, amellyel a szilícium napelem lapkákat a kívánt méretre vágják. Fő elve, hogy fókuszált lézersugarat irányítanak a vágandó anyag felületére. A fotonenergiát az anyag elnyeli, ami az anyag helyi felmelegedését eredményezi. Ha a lézersugár energiája elég magas, fel tudja melegíteni az anyag felületét olyan hőmérsékletre, amely elegendő az olvadás vagy a párolgás megindításához. A fémes anyagok esetében ez általában az olvadás, míg a nem fémes anyagok, például a műanyagok vagy a fa esetében ez általában a párolgás. A napelem lapkák általában nagy szilícium lapkák, és a lézervágás lehetővé teszi, hogy nagy pontossággal kisebb cellákra vágják őket, hogy megfeleljenek a napelemek méretigényének. Ez nemcsak a termelékenységet és a cellaminőséget javítja, hanem nagymértékben csökkenti az anyagpazarlást és a gyártási költségeket is. A lézersugár nagyfokú fókuszálása és vezérlési pontossága kényesebbé teszi a vágási folyamatot, és szinte nulla mennyiségű hulladékot termel. Emellett a lézervágás is sokféle anyagfelhasználással rendelkezik, nem csak szilícium napelem lapkákhoz, hanem más típusú napelemekhez is használható, mint például vékonyfilmes napelemek, valamint egyéb anyagok vágásához, így nagyfokú rugalmasság. A lézeres vágási napelemlemez használatának előnye az érintésmentes feldolgozás használata, nincs feszültség, így a vágóél egyenes, nem károsítja az ostya szerkezetét, az elektromos paraméterek jobbak, mint a hagyományos mechanikus vágási módszer a hozam javítása és a költségek csökkentése érdekében a rés szélessége kicsi, nagy pontosságú, a lézerteljesítmény állítható, szabályozhatja a vágás vastagságát, hogy megvalósítsa a napelemek elvékonyodását. A lézeres vágási technológia alkalmazható nagy felületű akkumulátorlapokon a vágás és a vágás során, precízen szabályozva a vágási pontosságot és vastagságot, tovább csökkentve a vágási törmeléket és javítva az akkumulátor kihasználtságát. Az akkumulátorlapon történő vágás mellett a fotovoltaikus üvegbe is ráírható, az elv ugyanaz.
Lézerdopping: lézeres doppingberendezés
A lézeres adalékolás egy anyagfeldolgozási technika, amelyet általában félvezető anyagokra, különösen a szilíciumra alkalmaznak, elektromos tulajdonságaik megváltoztatására. A technika elve az, hogy nagy teljesítményű lézerrel besugározzák a félvezető felületét, és külső adalékanyagot (általában bórt vagy foszfort) visznek be a félvezető rácsába. Ez a folyamat magában foglalja a lézer energiáját, amely elég magas hőmérsékletre melegíti fel a félvezető anyagot ahhoz, hogy az adalékanyag át tudjon hatolni a rácson, és kiszorítsa a félvezető anyag bizonyos atomjait, ezáltal megváltoztassa az anyag vezetőképességét. A lézerenergiát arra használják fel, hogy a bóratomokat a szilícium lapkán belüli diffundálásra hajtsák, és így szelektív emitter SE szerkezetet érjenek el. Azáltal, hogy a fémrácsvonalat erősen adalékolja a szilícium lapka érintkezési területén, és az elülső oldalon a könnyű adalékolást megtartja, nem csak jó ohmos érintkezést tud kialakítani az elektróda és az emitter között, hanem csökkenti az oligonok komplexképződését is. az emitter felületén (TOPCon technológiai útvonal), amely nagyobb zárlati áramot, szakadási feszültséget és kitöltési tényezőt tud elérni, és javítja a napelem fotoelektromos átalakítási hatásfokát. Előnyei az 1, nagy pontosságban rejlenek: lézeres doppingolással nagyon nagy adalékolási pontosság és térbeli felbontás érhető el, ami lehetővé teszi az adalékolási folyamat precíz vezérlését.2, érintésmentes: az érintésmentes feldolgozási módszerek nem okoznak mechanikai sérülést vagy szennyeződés szennyeződést, különösen alkalmas nagyteljesítményű félvezető eszközök gyártására.3, gyors feldolgozás: a lézeres adalékolás nagy sebességű eljárás, amely lehetővé teszi nagy mennyiségű anyag rövid időn belüli feldolgozását.4, Széleskörű alkalmazhatóság: Ez a technológia a különböző típusú félvezető anyagokhoz alkalmazható, beleértve a szilíciumot, gallium-gallium-arzenidet, indium-arzenidet stb. A fotovoltaikus iparban a lézeres doppingtechnológiát általában a napelemek gyártásában használják a cella teljesítményének javítására. Néhány vezető fotovoltaikus cég és technológiai szolgáltató a lézeres dopping technológia fejlesztésében és alkalmazásában.
A tengerentúli cégek közé tartozik: Applied Materials, Amtech Systems stb.
A hazai cégek közé tartozik: Dier, Dazhou, Shengxiong stb.
Ami az anyagmódosítást illeti, a lézeres dopping mellett létezik lézerrel indukált javítási technológia, lézerrel indukált hőkezelési technológia, a lézerrel indukált szinterezési technológia a Dier Laser Technology által augusztus 14-én, 2-án kiadott új technológia0 23, ami az akkumulátor hatékonyságának 0,2 százalékát érheti el.
Lézeres transzfer nyomtatás
A Laser Pattern Transfer Printing (PTP) egy új típusú érintésmentes nyomtatási technológia, ennek a technológiának az az alapelve, hogy a szükséges pasztát egy adott rugalmas, fényáteresztő anyagra vonják be, nagy teljesítményű lézersugár segítségével, nagy sebességű grafikával. szkenneléskor a paszta a rugalmas fényáteresztő anyagból az akkumulátor felületére kerül, és rácsvonalat alkot. Az érintésmentes lézernyomtatási technológia (PTP) révén a nagy hatékonyságú napelemek finom rácsos nyomtatási folyamatának javítása érdekében áttörheti a hagyományos szitanyomtatási vonalszélesség-korlátot, könnyen megvalósítható a 25 um vagy annál kisebb vonalszélesség a cellalapokra nyomtatva Az ultrafinom rácsvonalak nagyobb képaránya, hogy segítse az akkumulátort ultrafinom rácscellák elérésében, a megfelelő szelektív emitteres technológiával, hogy egyidejűleg növelje a napelem hatékonyságát, jelentős megtakarítást jelent a paszta fogyasztásában 20 százalék vagy több , és végső soron csökkenti az akkumulátorgyártás és az energiatermelés költségeit. A lézertranszfer technológia elve a lézer nagy energiasűrűségén és precíz vezérlésén alapul. Főbb lépései a következők: 1, az alsó réteg előkészítése: a napelemek gyártási folyamatában az alsó réteg általában egy átlátszó vezetőréteg, amelyet a napenergia összegyűjtésére és az elektromos áram továbbítására használnak. 2, lézeres besugárzás: lézersugaras besugárzás alkalmazása az alsó rétegen, a lézerfókusz precízen szabályozott mozgatására. A lézer nagy energiasűrűsége szelektíven szintereli vagy megkarcolja az alatta lévő réteget, hogy sajátos mintázatot képezzen a sejt számára.3. Réteghalmozás: A különböző sejtrétegek, mint például az aktív réteg és az elektródák, lézeres transzferrel rétegről rétegre rakhatók az alatta lévő réteg tetejére.4. Formázás és tokozás: Végül a cellamodult formázási és kapszulázási lépéseken keresztül dolgozzák fel a végső napelem létrehozásához. Előnyei: 1, nagy pontosság: a lézeres átviteli technológia nagyon nagy pontosságot és felbontást érhet el, elősegítve a nagy hatékonyságú napelemek előállítását, a nyomtatás rendkívül egyenletes, kiváló egyenletesség, hiba 2um-ban, alacsony hőmérsékletű ezüstpaszta is alkalmazható (HJT) . 2, érintésmentes: ez egy érintésmentes feldolgozási módszer, amely nem károsítja vagy szennyezi az akkumulátor-alkatrészeket, segít javítani a cella minőségét, és a vékonyréteg jövőbeli folyamata minden bizonnyal éles. 3, gyors gyártás: a lézeres transzfer nyomtatás nagy sebességű feldolgozási módszer, javíthatja a napelemek termelési hatékonyságát. 4, több anyaghoz való alkalmazkodóképesség: ez a technológia különféle típusú akkumulátor-anyagokhoz alkalmazható, beleértve a szerves anyagokat, szilícium anyagokat stb. 5, költségkontroll: a szitanyomáshoz képest a rács lézeres transzfernyomtatása finomabb , 18um alatt is elvégezhető Paszta megtakarítás 30 százalék , a TOPCON kétoldalas ezüstpasztája, a HJT alacsony hőmérsékletű ezüstpasztája a lézeres átviteli technológiának köszönhető a nagyszámú ezüstpaszta fogyasztásának csökkentése érdekében az egyik fontos technológia lett a költségek csökkentése és a hatékonyság növelése érdekében.
Lézeres perforáció
A lézerperforáció elve a lézersugár nagy energiasűrűségének felhasználása az anyag helyi területének elég magas hőmérsékletre való felmelegítésére ahhoz, hogy az anyag elpárologjon, megolvadjon vagy elpárologjon, hogy lyukakat képezzenek. A lézeres perforáció kulcsa a lézer energiasűrűségének, expozíciós idejének és fókuszpozíciójának szabályozása annak érdekében, hogy az anyag pontosan a kívánt furatba kerüljön. Ez a pontosság és nagy energiasűrűség teszi a lézerfúrást ideálissá számos ipari alkalmazáshoz, beleértve a napelemgyártást a fotovoltaikus iparban. Különböző típusú lézerek (pl. CO2 lézerek, Nd:YAG lézerek, femtoszekundumos lézerek stb.) különböző típusú anyagokhoz és alkalmazásokhoz használhatók, ezért az adott igénynek megfelelő lézerrendszert kell kiválasztani. A lézerperforáció széles körben alkalmazható a fotovoltaikus iparban, különösen a napelemek gyártási folyamatában. Az alábbiakban bemutatjuk a lézerperforáció néhány fő alkalmazását a fotovoltaikus iparban:
- Cellák feldolgozása: A lézeres perforációt általában a napelemek feldolgozásánál használják. Ezekkel a kis lyukakkal javítható a cella fényelnyelési hatékonysága és csökkenthető a visszaverődési veszteség, így növelhető a fotoelektromos konverziós hatásfok (a csapdába esett fényhatás). A lézeres perforáció lehetővé teszi a szilícium lapkák, poliszilícium lapkák és egyéb napelemes anyagok pontos és hatékony feldolgozását.
- Cellák és modulok csatlakoztatása: A napelem összeszerelési folyamatban vezetékekre van szükség a cellák egymáshoz való csatlakoztatásához. A lézeres perforáció segítségével lyukakat lehet létrehozni a vezetékek összekötéséhez a cellák között, így biztosítva a zökkenőmentes áramátvitelt a cellák között és csökkentve az energiaveszteséget. A lézeres perforációt nyílások és csatlakozási pontok készítésére is használják a konzolokhoz, keretekhez és egyéb alkatrészekhez a napelem modulok gyártási folyamatában.
- Fotovoltaikus üveg hátlap: Mivel a hagyományos fotovoltaikus modulok csak fotovoltaikus üveget használnak a fedőlemezhez, míg a kettős üvegű modulok fotovoltaikus üveget használnak mind a fedőlemezhez, mind a hátlaphoz, és a hátlap fotovoltaikus üvegét egy meghatározott helyen kell lyukasztani annak érdekében. hogy az áramvezetékeket a fotovoltaikus modulból a csatlakozódobozba vezesse. Ezért a PV üveg hátlapok perforálása elengedhetetlen folyamattá vált a további feldolgozás során.
Összességében a lézerperforációt széles körben használják a fotovoltaikus iparban a napelemek hatékonyságának javítására, a gyártási költségek csökkentésére és a termékminőség javítására. Ezek az alkalmazások elősegítik a napenergia-technológia fejlődését és elősegítik a megújuló energia felhasználását. Megjegyzendő, hogy a konkrét alkalmazások a gyártási folyamattól és az anyagtól függően változhatnak, ezért a tényleges alkalmazást a megfelelő lézertechnológia és -paraméterek kiválasztásának szükségessége alapján kell elvégezni.
A fentiek csak néhány a lézeres eljárások fotovoltaikus iparban történő alkalmazásai közül, amelyek természetesen magukban foglalják a lézeres hornyolást (XBC), a lézeres ablációt (PERC) stb.
Kilátások a jövőre:
Ahogy a lézertechnológia folyamatosan fejlődik, több olyan innovációt is előre láthatunk, amelyek tovább fejlesztik a PV-ipart. A jövőben valószínűleg hatékonyabb PV-anyagok, intelligensebb gyártási folyamatok és több napelem-energiát hasznosító alkalmazás jelenik meg. A lézertechnológia új alkalmazásai a fotovoltaikus iparban nemcsak a termelékenységet növelték, hanem a modulok teljesítményét és fenntarthatóságát is. A technológia folyamatos innovációja továbbra is ösztönzi a napelemek fejlesztését, és hozzájárul a tiszta energia jövőjéhez. Emellett a fotovoltaikus gyártásban a lézertechnológia nemcsak a termelékenységet javítja, hanem csökkenti a hulladékképződést is, ami segít minimalizálni a környezetterhelést. Ezenkívül a lézeres tisztítási technológia nem igényel vegyszereket, így energiát és erőforrásokat takarít meg. Tiszta technológia a tiszta iparágért – csodálatos.
Végül, a lézeres technológia mélysége a megértésről szól. A lézertechnika csodáit nem lehet elégszer leírni.
