Fra dets originale laboratorieapplikationer til nutidens forskellige områder inden for medicin, kommunikation, fremstilling, militær og videnskabelig forskning, er lasere blevet en integreret del af moderne teknologi og videnskab. Oprindelsen af lasere kan spores tilbage til midten af-20 århundrede, hovedsageligt drevet af Arthur Schawlows og Charles Townes' teoretiske arbejde sammen med Dexter R. Hanschs (Theodore Maiman) eksperimentelle arbejde. Det følgende er en mere detaljeret beskrivelse af den proces, hvorved laseren opstod:
- Lægning af teoretiske fundamenter: I begyndelsen af det 20. århundrede foreslog Albert Einstein fotonteorien om, at lys eksisterer i form af diskrete partikler (fotoner). Denne teori lagde grundlaget for kvanteoptikken, som gav vigtig støtte til laserens teoretiske grundlag senere.
- Teorien om exciteret stråling: I 1951 foreslog Charles Towns og Arthur Lambert uafhængigt teorien om exciteret stråling, som afslørede, at når atomer eller molekyler er i en exciteret tilstand, kan de exciteres af en foton fra et atom, der allerede er blevet exciteret. , hvilket producerer fotoner med samme frekvens og fase som den exciterede foton. Det teoretiske grundlag for denne proces blev kernen i, hvordan lasere virker.
- Teoretisk formulering af lasere: Towns og Lamberts teoretiske arbejde udløste undersøgelsen af, hvordan man kan realisere exciteret stråling, og de udviklede konceptet med lysforstærkning ved hjælp af exciteret stråling. Deres nøgleidé var gradvist at øge antallet af fotoner ved at reflektere dem frem og tilbage i et optisk hulrum med høj reflektivitet og til sidst danne en meget fokuseret lysstråle, laseren.
- Eksperimentel verifikation af lasere 1: I 1958 lykkedes det den amerikanske fysiker Dexter R. Hansch at bygge den første fungerende laser. Han brugte et syntetisk excitationsmedium, normalt en blanding af nitrogen og neon, for at opnå exciteret stråling. Denne laser producerede en kontrolleret, meget fokuseret lysstråle, som markerede den officielle fødsel af laserteknologi.
Der er gået 63 år siden juli 1960, hvor verdens første operative rubinlaser med en bølgelængde på 0,6943 mikron med succes blev fremstillet af Meyman ved Hughes Research Laboratories i USA. En række egenskaber såsom laserens høje grad af fokusering, god monokromaticitet, høj energitæthed, langdistanceudbredelse, ikke-kontakt og så videre gør det meget udbredt. Laser omtales ofte som "morgendagens stjerne i det 21. århundrede", "en af de vigtige teknologier i det 21. århundrede", "den mest nøjagtige lineal, den hurtigste kniv". Denne form for navn afspejler også den vigtige position og brede anvendelse af laserteknologi i det moderne samfund og videnskab og teknologi. Laserteknologi spiller en nøglerolle på mange områder såsom kommunikation, medicinsk behandling, fremstilling, videnskabelig forskning, militær, miljøovervågning osv., og anses derfor for at være en af de mest lovende og indflydelsesrige teknologier i det 21. århundrede. Især i solcelleindustrien afføder laserteknologi en række innovationer, der gør fremstillingen af solceller mere effektiv, mere pålidelig og mere miljøvenlig.
Lad os i dag dykke ned i de helt nye anvendelser af lasere i solcelleindustrien.
Laserskæring: Laserskrivere
Laserskæring er en ekstremt præcis proces, der bruges til at skære silicium solcelle wafers til den ønskede størrelse. Dens hovedprincip er, at en fokuseret laserstråle rettes mod overfladen af det materiale, der skal skæres. Fotonenergien absorberes af materialet, hvilket resulterer i lokaliseret opvarmning af materialet. Når laserstrålens energi er høj nok, kan den opvarme materialets overflade til en temperatur, der er tilstrækkelig til at starte smeltning eller fordampning. I tilfælde af metalliske materialer er dette normalt smeltning, mens det ved ikke-metalliske materialer, såsom plast eller træ, normalt er fordampning. Solcelle wafers er normalt store silicium wafers, og laserskæring gør det muligt at skære dem i mindre celler med høj præcision for at opfylde størrelseskravene til solpaneler. Dette forbedrer ikke kun produktiviteten og cellekvaliteten, men reducerer også i høj grad materialespild og produktionsomkostninger. Den høje grad af fokusering og kontrolpræcision af laserstrålen gør skæreprocessen mere delikat og producerer næsten ingen mængde affald. Derudover har laserskæring også en mangfoldighed af materialeanvendeligheder, ikke kun til siliciumsolcelleskiver, men kan også bruges til andre typer solceller, såsom tyndfilmsolceller, såvel som andre materialerskæring, så den har en høj grad af fleksibilitet. Fordelen ved at bruge laserskærende solcelleplade er brugen af berøringsfri behandling, ingen stress, så skærkanten er lige, vil ikke beskadige waferens struktur, de elektriske parametre er bedre end den traditionelle mekaniske skæremetode, både For at forbedre udbyttet og reducere omkostningerne er spaltens bredde lille, høj præcision, lasereffekten kan justeres, du kan kontrollere tykkelsen af snittet for at realisere udtynding af solceller. Laserskæringsteknologi kan anvendes på batteriplader med stort område til indridsning og skæring, præcis styring af skærenøjagtigheden og tykkelsen, yderligere reducere skæreaffald og forbedre batteriudnyttelsen. Ud over anvendelsen af skæring på batteripladen, er der også i solcelleglas kan også skrives, princippet er det samme.
Laserdoping: laserdopingudstyr
Laserdoping er en materialebehandlingsteknik, der normalt anvendes på halvledermaterialer, især silicium, for at ændre deres elektriske egenskaber. Princippet i teknikken er at bruge en højeffektlaser til at bestråle halvlederoverfladen og indføre et eksternt dopingmateriale (normalt bor eller fosfor) i halvledergitteret. Denne proces indebærer, at laserens energi opvarmer halvledermaterialet til en høj nok temperatur til, at doteringsmaterialet er i stand til at trænge ind i gitteret og forskyde visse atomer i halvledermaterialet og derved ændre materialets ledende egenskaber. Laserenergien bruges til at drive boratomer til at diffundere i siliciumwaferen for at opnå en selektiv emitter SE-struktur. Ved kraftigt at dope metalgitterlinjen i kontaktområdet med siliciumwaferen og holde let doping i andre områder på forsiden, kan den ikke kun danne en god ohmsk kontakt mellem elektroden og emitteren, men også reducere kompleksdannelsen af oligoner på emitteroverfladen (TOPCon teknologi rute), som kan opnå højere kortslutningsstrøm, åben kredsløbsspænding og fyldningsfaktor og forbedre solcellens fotoelektriske konverteringseffektivitet. Dens fordele ligger i 1, høj præcision: laserdoping kan opnå meget høj dopingnøjagtighed og rumlig opløsning, hvilket muliggør præcis kontrol af dopingprocessen.2, berøringsfri: berøringsfri behandlingsmetoder introducerer ikke mekanisk skade eller urenhedsforurening, især velegnet til fremstilling af højtydende halvlederenheder.3, hurtig behandling: laserdoping er en højhastighedsproces, som gør det muligt at behandle en stor mængde materiale på kort tid.4, Bred anvendelighed: Denne teknologi er anvendelig til forskellige typer af halvledermaterialer, herunder silicium, gallium gallium arsenid, indium arsenid osv.. I solcelleindustrien er laserdopingteknologi almindeligvis brugt til fremstilling af solceller for at forbedre celleydelsen. Nogle førende solcellevirksomheder og teknologiudbydere inden for udvikling og anvendelse af laserdopingteknologi.
Oversøiske virksomheder omfatter: Applied Materials, Amtech Systems osv.
Indenlandske virksomheder omfatter: Dier, Dazhou, Shengxiong osv.
Med hensyn til materialemodifikation er der ud over laserdoping laserinduceret reparationsteknologi, laserinduceret annealing-teknologi, laser-induceret sintringsteknologi er en ny teknologi udgivet af Dier Laser Technology den 14. august 20 23, hvilket kan få 0,2 procent af batterieffektiviteten.
Laser transfer print
Laser Pattern Transfer Printing (PTP) er en ny type berøringsfri printteknologi, princippet i denne teknologi er at belægge den nødvendige pasta på et specifikt fleksibelt lysgennemsigtigt materiale ved hjælp af en højeffekt laserstråle med højhastighedsgrafik scanning overføres pastaen fra det fleksible lysgennemsigtige materiale til batteriets overflade for at danne en gitterlinje. Gennem non-contact laser printing teknologi (PTP) for at forbedre højeffektive solceller fine grid print proces, kan bryde gennem den traditionelle screen print linje bredde grænse, nemt realisere linje bredden på 25um eller mindre, i celle wafere trykt på en større billedformat af ultrafine gitterlinjer, for at hjælpe batteriet med at opnå ultrafine gitterceller, matchende selektiv emitterteknologi, for at øge effektiviteten af solcellen på samme tid, en væsentlig besparelse af pastaforbrug på 20 procent eller mere , og i sidste ende reducere omkostningerne ved batteriproduktion og strømproduktion. Princippet om laseroverførselsteknologi er baseret på laserens høje energitæthed og præcise kontrol. Dets vigtigste trin omfatter: 1, forberedelse af bundlaget: i fremstillingsprocessen af solceller er bundlaget normalt et gennemsigtigt ledende lag, der bruges til at indsamle solenergi og transmission af elektrisk strøm. 2, laserbestråling: brugen af laserstrålebestråling på det nederste lag, for at flytte laserfokus på en præcis kontrolleret måde. Laserens høje energitæthed sinter eller ridser selektivt det underliggende lag for at danne et specifikt mønster for cellen.3. Lagstabling: Forskellige cellelag, såsom det aktive lag og elektroderne, kan stables oven på det underliggende lag lag for lag ved laseroverførsel.4. Støbning og indkapsling: Til sidst behandles cellemodulet gennem støbnings- og indkapslingstrin for at danne den endelige solcelle. Dens fordele er: 1, høj præcision: laseroverførselsteknologi kan opnå meget høj præcision og opløsning, hjælper med at producere højeffektive solceller, udskrivning meget konsistent, fremragende ensartethed, fejl i 2um, lavtemperatur sølvpasta er også anvendelig (HJT) . 2, ikke-kontakt: dette er en berøringsfri behandlingsmetode, vil ikke beskadige eller forurene batterikomponenterne, for at hjælpe med at forbedre kvaliteten af cellen, og i fremtiden er tyndfilmprocessen bestemt skarp. 3, hurtig produktion: laser overførsel udskrivning er en højhastigheds-behandling metoder, kan forbedre produktionen effektiviteten af solceller. 4, multi-materiale tilpasningsevne: denne teknologi kan anvendes til en række forskellige typer af batteri materialer, herunder organiske materialer, silicium materialer osv. 5, omkostningskontrol: sammenlignet med serigrafi, laser overførsel udskrivning af gitteret er finere , kan gøres under 18um Paste besparelse på 30 procent , TOPCONs dobbeltsidede sølvpasta, HJT lavtemperatur sølvpasta vil være på grund af laseroverførselsteknologi for at reducere forbruget af et stort antal sølvpasta er blevet en af de vigtige teknologier at reducere omkostningerne og øge effektiviteten.
Laserperforering
Princippet for laserperforering er at bruge laserstrålens høje energitæthed til at opvarme det lokale område af materialet til en høj nok temperatur til at fordampe, smelte eller fordampe materialet til at danne huller. Nøglen til laserperforering er at kontrollere laserens energitæthed, eksponeringstid og fokusposition for at sikre, at materialet er præcist bearbejdet i det ønskede hul. Denne præcision og høje energitæthed gør laserboring ideel til mange industrielle applikationer, herunder solcellefremstilling i solcelleindustrien. Forskellige typer lasere (f.eks. CO2-lasere, Nd:YAG-lasere, femtosekundlasere osv.) kan bruges til forskellige typer materialer og anvendelser, så det passende lasersystem skal vælges til det specifikke behov. Laserperforering har en bred vifte af anvendelser i solcelleindustrien, især i solcellefremstillingsprocessen. Følgende er nogle af de vigtigste anvendelser af laserperforering i den fotovoltaiske industri:
- Cellebehandling: Laserperforering er almindeligt anvendt i behandlingen af solceller. Disse små huller kan bruges til at forbedre lysabsorptionseffektiviteten af cellen og reducere refleksionstab og dermed øge den fotoelektriske konverteringseffektivitet (den fangede lyseffekt). Laserperforering muliggør præcis og effektiv behandling af siliciumwafers, polysiliciumwafers og andre solcellematerialer.
- Celle- og modulforbindelser: I solcellesamlingsprocessen er der behov for ledninger for at forbinde celler med hinanden. Laserperforering kan bruges til at skabe huller til at forbinde ledninger mellem celler for at sikre jævn strømoverførsel mellem celler og reducere energitab. Laserperforering bruges også til at lave huller og forbindelsespunkter til beslag, rammer og andre komponenter i fremstillingsprocessen af solcellemoduler.
- Fotovoltaisk glasbagside: Fordi konventionelle solcellemoduler kun bruger fotovoltaisk glas til dækpladen, mens dobbeltglasmoduler bruger fotovoltaisk glas til både dækpladen og bagpladen, og bagpladens fotovoltaiske glas skal udstanses et bestemt sted for at at bringe strømledningerne fra solcellemodulet til samledåsen. Derfor er perforeringen af PV-glasbagplader blevet en væsentlig proces i produktionen af yderligere forarbejdning.
Generelt er laserperforering meget udbredt i solcelleindustrien for at forbedre effektiviteten af solceller, reducere produktionsomkostninger og forbedre produktkvaliteten. Disse applikationer er med til at fremme udviklingen af solenergiteknologi og fremme brugen af vedvarende energi. Det skal bemærkes, at specifikke applikationer kan variere afhængigt af fremstillingsprocessen og materialet, så den faktiske applikation skal være baseret på behovet for at vælge den passende laserteknologi og parametre.
Ovenstående er blot nogle af anvendelserne af laserprocesser i solcelleindustrien, som naturligvis også omfatter laser slotting (XBC), laserablation (PERC) og så videre.
Fremtidsudsigter:
Efterhånden som laserteknologien fortsætter med at udvikle sig, kan vi forudse flere innovationer, der vil fremme PV-industrien yderligere. Mere effektive PV-materialer, smartere produktionsprocesser og flere applikationer, der udnytter PV-energi, vil sandsynligvis dukke op i fremtiden. Nye anvendelser af laserteknologi i PV-industrien har ikke kun øget produktiviteten, men også forbedret modulets ydeevne og bæredygtighed. Fortsat innovation inden for denne teknologi vil fortsætte med at drive udviklingen af solceller og bidrage til en fremtid med ren energi. Derudover forbedrer laserteknologien inden for solcelleproduktion ikke kun produktiviteten, men reducerer også affaldsdannelsen, hvilket hjælper med at minimere belastningen på miljøet. Derudover kræver laserrensningsteknologi ikke kemikalier, hvilket sparer energi og ressourcer. Ren teknologi til en ren industri - vidunderligt.
Endelig handler dybden af laserteknologi om forståelse. Laserteknologiens vidundere kan ikke skrives nok.
