Från dess ursprungliga laboratorieapplikationer till dagens olika områden inom medicin, kommunikation, tillverkning, militär och vetenskaplig forskning, har lasrar blivit en integrerad del av modern teknik och vetenskap. Ursprunget till lasrar kan spåras tillbaka till mitten av-20th århundradet, till stor del driven av Arthur Schawlows och Charles Townes teoretiska arbete, tillsammans med Dexter R. Hanschs (Theodore Maiman) experimentella arbete. Följande är en mer detaljerad redogörelse för processen genom vilken lasern uppstod:
- Att lägga teoretiska grunder: I början av 1900-talet föreslog Albert Einstein fotonteorin att ljus existerar i form av diskreta partiklar (fotoner). Denna teori lade grunden till kvantoptik, som gav ett viktigt stöd för laserns teoretiska grund senare.
- Teorin om exciterad strålning: 1951 föreslog Charles Towns och Arthur Lambert oberoende teorin om exciterad strålning, som avslöjade att när atomer eller molekyler är i ett exciterat tillstånd kan de exciteras av en foton från en atom som redan har exciterats , vilket producerar fotoner med samma frekvens och fas som den exciterade fotonen. Den teoretiska grunden för denna process blev kärnan i hur lasrar fungerar.
- Teoretisk formulering av lasrar: Towns och Lamberts teoretiska arbete utlöste studiet av hur man realiserar exciterad strålning, och de utvecklade konceptet med ljusförstärkning med hjälp av exciterad strålning. Deras nyckelidé var att gradvis öka antalet fotoner genom att reflektera dem fram och tillbaka i en optisk kavitet med hög reflektivitet, och så småningom bilda en högfokuserad ljusstråle, lasern.
- Experimentell verifiering av laser 1: 1958 lyckades den amerikanske fysikern Dexter R. Hansch bygga den första fungerande lasern. Han använde ett syntetiskt excitationsmedium, vanligtvis en blandning av kväve och neon, för att uppnå exciterad strålning. Denna laser producerade en kontrollerad, mycket fokuserad ljusstråle, vilket markerade den officiella födelsen av laserteknik.
Det har gått 63 år sedan juli 1960, då världens första funktionsdugliga rubinlaser med en våglängd på 0,6943 mikron framgångsrikt tillverkades av Meyman vid Hughes Research Laboratories i USA. En rad egenskaper som laserns höga fokuseringsgrad, god monokromaticitet, hög energitäthet, långdistansutbredning, icke-kontakt och så vidare gör att den används i stor utsträckning. Laser kallas ofta för "morgondagens stjärna på 2000-talet", "en av 2000-talets viktiga teknologier", "den mest exakta linjalen, den snabbaste kniven". Denna typ av namn återspeglar också laserteknologins viktiga position och breda tillämpning i det samtida samhället och vetenskap och teknik. Laserteknik spelar en nyckelroll inom många områden som kommunikation, medicinsk behandling, tillverkning, vetenskaplig forskning, militär, miljöövervakning etc., och anses därför vara en av de mest lovande och inflytelserika teknikerna under 2000-talet. Särskilt inom solcellsindustrin skapar laserteknik en rad innovationer som gör tillverkningen av solceller effektivare, mer pålitlig och mer miljövänlig.
Låt oss idag fördjupa oss i de helt nya tillämpningarna av lasrar inom solcellsindustrin.
Laserskärning: Laserskrivare
Laserskärning är en extremt exakt process som används för att skära kiselsolcellsskivor till önskad storlek. Dess huvudprincip är att en fokuserad laserstråle riktas mot ytan av materialet som ska skäras. Fotonenergin absorberas av materialet, vilket resulterar i lokal uppvärmning av materialet. När laserstrålens energi är tillräckligt hög kan den värma upp materialets yta till en temperatur som är tillräcklig för att initiera smältning eller förångning. När det gäller metalliska material är detta vanligtvis smältning, medan det vid icke-metalliska material, såsom plast eller trä, vanligtvis är avdunstning. Solcellswafers är vanligtvis stora kiselwafers, och laserskärning gör att de kan skäras till mindre celler med hög precision för att möta storlekskraven för solpaneler. Detta förbättrar inte bara produktiviteten och cellkvaliteten, utan minskar också avsevärt materialspill och tillverkningskostnader. Den höga graden av fokusering och kontrollprecision hos laserstrålen gör skärprocessen mer känslig och producerar nästan noll mängd avfall. Dessutom har laserskärning också en mångfald av materialtillämpbarhet, inte bara för kiselsolcellsskivor, utan kan också användas för andra typer av solceller, såsom tunnfilmssolceller, såväl som andra materialskärning, så den har en hög grad av flexibilitet. Fördelen med att använda laserskärande solcellsark är användningen av beröringsfri bearbetning, ingen stress, så skäreggen är rak, kommer inte att skada strukturen på skivan, de elektriska parametrarna är bättre än den traditionella mekaniska skärmetoden, både För att förbättra utbytet och minska kostnaderna är slitsens bredd liten, hög precision, lasereffekten kan justeras, du kan kontrollera snittets tjocklek för att realisera uttunningen av solceller. Laserskärningsteknik kan appliceras på batteriark med stor yta för att rita och skära, exakt styra skärnoggrannheten och tjockleken, ytterligare minska skärskräp och förbättra batterianvändningen. Förutom tillämpningen av skärning på batteriplåten, finns det också i solcellsglaset kan också ritas, principen är densamma.
Laserdopning: laserdopningsutrustning
Laserdopning är en materialbearbetningsteknik som vanligtvis tillämpas på halvledarmaterial, särskilt kisel, för att ändra deras elektriska egenskaper. Principen för tekniken är att använda en högeffektlaser för att bestråla halvledarytan och införa ett externt dopningsmaterial (vanligtvis bor eller fosfor) i halvledargittret. Denna process innebär att laserns energi värmer upp halvledarmaterialet till en tillräckligt hög temperatur för att dopningsmaterialet ska kunna penetrera gittret och förskjuta vissa atomer i halvledarmaterialet och därigenom förändra materialets ledande egenskaper. Laserenergin används för att driva boratomer att diffundera inuti kiselskivan för att uppnå en selektiv emitter SE-struktur. Genom att kraftigt dopa metallgallerlinjen i kontaktområdet med kiselskivan och behålla lättdopning i andra områden på framsidan, kan den inte bara bilda en bra ohmsk kontakt mellan elektroden och emittern, utan också minska komplexbildningen av oligoner på emitterytan (TOPCon technology route), vilket kan erhålla högre kortslutningsström, öppen kretsspänning och fyllningsfaktor och förbättra solcellens fotoelektriska omvandlingseffektivitet. Dess fördelar ligger i 1, hög precision: laserdopning kan uppnå mycket hög dopningsnoggrannhet och rumslig upplösning, vilket möjliggör exakt kontroll av dopningsprocessen.2, icke-kontakt: beröringsfria bearbetningsmetoder introducerar inte mekanisk skada eller förorening, särskilt lämplig för tillverkning av högpresterande halvledarenheter.3, snabb bearbetning: laserdopning är en höghastighetsprocess, som gör att en stor mängd material kan bearbetas på kort tid.4, Bred tillämplighet: Denna teknik är tillämpbar på olika typer av halvledarmaterial, inklusive kisel, galliumgalliumarsenid, indiumarsenid, etc. Inom solcellsindustrin används laserdopningsteknik vanligen vid tillverkning av solceller för att förbättra cellprestanda. Några ledande solcellsföretag och teknikleverantörer inom utveckling och tillämpning av laserdopningsteknik.
Utländska företag inkluderar: Applied Materials, Amtech Systems, etc.
Inhemska företag inkluderar: Dier, Dazhou, Shengxiong, etc.
När det gäller materialmodifiering finns det förutom laserdopning laserinducerad reparationsteknik, laserinducerad glödgningsteknik, laserinducerad sintringsteknik är en ny teknik som släpptes av Dier Laser Technology den 14 augusti 20 23, vilket kan få 0,2 procent av batterieffektiviteten.
Laseröverföringsutskrift
Laser Pattern Transfer Printing (PTP) är en ny typ av beröringsfri tryckteknik, principen för denna teknik är att belägga den erforderliga pastan på ett specifikt flexibelt ljustransparent material, med hjälp av en högeffekts laserstråle med höghastighetsgrafik scanning överförs pastan från det flexibla ljustransparenta materialet till batteriets yta för att bilda en rutnätslinje. Genom beröringsfri laserutskriftsteknik (PTP) för att förbättra högeffektiva solcellers fina rutnätsutskriftsprocess, kan bryta igenom den traditionella screentryckslinjebreddsgränsen, enkelt realisera linjebredden på 25um eller mindre, i cellwafers tryckta på en större bildförhållande av ultrafina rutnätslinjer, för att hjälpa batteriet att uppnå ultrafina rutnätsceller, matchande selektiv emitterteknologi, för att samtidigt förbättra solcellens effektivitet, en betydande besparing av pastaförbrukningen 20 procent eller mer , och i slutändan minska kostnaderna för batteriproduktion och kraftgenerering. Principen för laseröverföringsteknik är baserad på laserns höga energitäthet och exakta kontroll. Dess huvudsakliga steg inkluderar: 1, förberedelse av bottenskiktet: i tillverkningsprocessen för solceller är bottenskiktet vanligtvis ett transparent ledande skikt, som används för att samla solenergi och överföring av elektrisk ström. 2, laserbestrålning: användning av laserstrålning på bottenskiktet, för att flytta laserfokus på ett exakt kontrollerat sätt. Laserns höga energitäthet sintrar eller repar selektivt det underliggande lagret för att bilda ett specifikt mönster för cellen.3. Lagerstapling: Olika celllager, såsom det aktiva lagret och elektroderna, kan staplas ovanpå det underliggande lagret lager-för-lager genom laseröverföring.4. Formning och inkapsling: Slutligen bearbetas cellmodulen genom gjutnings- och inkapslingssteg för att bilda den slutliga solcellen. Dess fördelar är: 1, hög precision: laseröverföringsteknik kan uppnå mycket hög precision och upplösning, hjälpa till att producera högeffektiva solceller, mycket konsekvent utskrift, utmärkt enhetlighet, fel i 2um, silverpasta med låg temperatur är också tillämplig (HJT) . 2, icke-kontakt: detta är en beröringsfri bearbetningsmetod, kommer inte att skada eller förorena batterikomponenterna, för att förbättra kvaliteten på cellen, och i framtiden är processen med tunn film verkligen skarp. 3, snabb produktion: laser överföring utskrift är en hög hastighet bearbetningsmetoder, kan förbättra produktionen effektiviteten av solceller. 4, multi-material anpassningsförmåga: denna teknik kan tillämpas på en mängd olika typer av batterimaterial, inklusive organiska material, kiselmaterial, etc. 5, kostnadskontroll: jämfört med screentryck, är laseröverföringsutskrift av nätet finare , kan göras under 18um Klistra in besparingar på 30 procent , TOPCONs dubbelsidiga silverpasta, HJT lågtemperatur silverpasta kommer att bero på laseröverföringsteknik för att minska förbrukningen av ett stort antal silverpasta har blivit en av de viktiga teknikerna för att minska kostnaderna och öka effektiviteten.
Laserperforering
Principen för laserperforering är att använda laserstrålens höga energitäthet för att värma det lokala området av materialet till en tillräckligt hög temperatur för att förånga, smälta eller förånga materialet för att bilda hål. Nyckeln till laserperforering är att kontrollera laserns energitäthet, exponeringstid och fokusposition för att säkerställa att materialet är exakt bearbetat i det önskade hålet. Denna precision och höga energitäthet gör laserborrning idealisk för många industriella applikationer, inklusive solcellstillverkning inom solcellsindustrin. Olika typer av lasrar (t.ex. CO2-lasrar, Nd:YAG-lasrar, femtosekundlasrar, etc.) kan användas för olika typer av material och applikationer, så lämpligt lasersystem måste väljas för det specifika behovet. Laserperforering har ett brett spektrum av tillämpningar inom solcellsindustrin, särskilt i tillverkningsprocessen för solceller. Följande är några av de viktigaste tillämpningarna för laserperforering inom solcellsindustrin:
- Cellbearbetning: Laserperforering används ofta vid bearbetning av solceller. Dessa små hål kan användas för att förbättra cellens ljusabsorptionseffektivitet och minska reflektionsförlusterna, vilket ökar den fotoelektriska omvandlingseffektiviteten (effekten av fångat ljus). Laserperforering möjliggör exakt och effektiv bearbetning av kiselskivor, polykiselskivor och andra solcellsmaterial.
- Cell- och modulanslutningar: I solcellsmonteringsprocessen behövs ledningar för att ansluta celler till varandra. Laserperforering kan användas för att skapa hål för anslutning av kablar mellan celler för att säkerställa smidig strömöverföring mellan celler och minska energiförluster. Laserperforering används också för att göra hål och anslutningspunkter för konsoler, ramar och andra komponenter i tillverkningsprocessen av solcellsmoduler.
- Fotovoltaisk glasbaksida: Eftersom konventionella solcellsmoduler endast använder solcellsglas för täckplattan, medan dubbelglasmoduler använder solcellsglas för både täckplattan och bakplattan, och bakplattans fotovoltaiska glas måste stansas på en specifik plats för att för att föra strömledningarna från solcellsmodulen till kopplingsdosan. Därför har perforeringen av PV-glasunderfolier blivit en viktig process i produktionen av ytterligare bearbetning.
Sammantaget används laserperforering i stor utsträckning inom solcellsindustrin för att förbättra effektiviteten hos solceller, minska tillverkningskostnaderna och förbättra produktkvaliteten. Dessa applikationer bidrar till att främja utvecklingen av solenergiteknik och främja användningen av förnybar energi. Det bör noteras att specifika applikationer kan variera beroende på tillverkningsprocessen och material, så den faktiska applikationen måste baseras på behovet av att välja lämplig laserteknik och parametrar.
Ovanstående är bara några av tillämpningarna av laserprocesser inom solcellsindustrin, som naturligtvis även inkluderar laserslitsning (XBC), laserablation (PERC) och så vidare.
Framtida prospekt:
När lasertekniken fortsätter att utvecklas kan vi förutse fler innovationer som ytterligare kommer att främja PV-industrin. Effektivare PV-material, smartare produktionsprocesser och fler applikationer som använder PV-energi kommer sannolikt att dyka upp i framtiden. Nya tillämpningar av laserteknik i PV-industrin har inte bara ökat produktiviteten, utan också förbättrat modulprestanda och hållbarhet. Fortsatt innovation inom denna teknik kommer att fortsätta att driva utvecklingen av solceller och bidra till en framtid för ren energi. Dessutom inom solcellstillverkning förbättrar lasertekniken inte bara produktiviteten utan minskar också avfallsgenereringen, vilket hjälper till att minimera belastningen på miljön. Dessutom kräver laserrengöringsteknik inga kemikalier, vilket sparar energi och resurser. Ren teknik för en ren industri – underbart.
Slutligen handlar laserteknikens djup om förståelse. Laserteknikens underverk kan inte skrivas tillräckligt.
