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355nm紫外激光器用于太阳电池边缘绝缘化处理

2022-09-01 10:23 作者:纳飞晓峰  | 我要投稿

太阳能是可再生能源,绿色又环保。太阳电池能够将光能转化为电能,这在“双碳”战略下对促进我国能源结构优化转型意义重大,正是在这样的环境驱动下,太阳电池需求高增,上下游产业链一同沐光而行。

激光加工在太阳电池生产过程中的应用十分普遍,激光工艺的加入,成为提高太阳电池效率的重要手段,如钙钛矿太阳电池生产中采用激光刻蚀对P1/P2/P3制程进行划刻,达到阻断导通的目的,保证电池间的绝缘性,使之形成单独的模块。激光刻蚀精度高,且不伤及衬底材料、基片玻璃等,从而有效减少非活动区域的面积,并提高模块效率;晶体硅太阳电池采用激光摻杂工艺,不仅可以降低扩散层少子复合效率,提高电池的短波响应和开路电压,还可以降低电池串联电阻,改善电池短路电流和填充因子,从而提高转换效率。此外,非接触式加工能够使得薄、脆的电池材料免于机械应力,如激光切割晶体硅太阳电池板,边缘齐整、崩边小,成品良率高。

用355nm紫外激光对晶体硅太阳电池进行边缘绝缘化处理是激光加工太阳电池的又一典型应用。研究人员发现,c-Si电池制造过程中N型离子掺杂/扩散到P型硅基体形成微米级的N型掺杂膜层,这个膜层包围了整个晶圆片,从而造成了电池前后两面电极的分流,此举容易由于漏电流而造成能量损失。

为了避免分流就必须对电池边缘进行绝缘化处理。传统工艺使用等离子处理边缘绝缘,但用到的蚀刻化学品昂贵且对环境有害。激光边缘绝缘化处理则更加环保且节能,它是通过在尽可能靠近太阳能电池外缘的周围进行刻划沟槽来实现。为了获得最佳的绝缘效果,沟槽的深度必须大于离子扩散层。纳飞光电研发设计的355nm紫外纳秒激光器波长短,脉宽窄(25ns左右),光束质量高(M2<1.2),高峰值功率和高重复频率(单脉冲-500kHz)能够带来高精度、均匀光滑的绝缘划线。有了激光成型的凹槽,太阳能电池漏电流造成的能量损失大大降低。


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