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能源环境新闻

薄膜太阳能激光解决方案

激光制造网通讯员 来源:镭射沃激光科技(深圳)2011-07-02 我要评论(0 )   

镭射沃隶属于Datalogic集团,从事激光光源的设计,开发和生产。镭射沃的激光光源在激光标记,焊接,熔接和微加工领域有广泛应用。成立于1993年,镭射沃很快便成为意大利...

       镭射沃隶属于Datalogic集团,从事激光光源的设计,开发和生产。镭射沃的激光光源在激光标记,焊接,熔接和微加工领域有广泛应用。成立于1993年,镭射沃很快便成为意大利重要的固体激光器的研发生产中心。

      基于在激光器稳定性,产品竞争力方面不懈的努力,镭射沃已经成为世界上重要的固体激光器厂家,其产品已经成为端泵激光的典范。镭射沃的客户遍布全球,销量超过1万台。镭射沃已经成为汽车,包装&设备和电子&太阳能行业激光光源的重要供应商。

     镭射沃为薄膜太阳能领域研制的激光器,与其他行业利于电子,汽车以及其他传统行业不同,这款激光器是专门针对薄膜太阳能电池板生产线设计,研发和生长的。

生产流程

      薄膜太阳能电池板的制造(特别是广泛应用的非晶硅薄膜太阳能)在不同规格的玻璃基材上面依次沉积不同材料的膜层,进行选择性的去除,以创建电池结构。

如图1所示,首先沉积厚度小于1μm 的TCO(Trans­parent Conductive Oxide),然后进行P1刻划工序。

       之后进行的是a-Si(构成电池的半导体材料)的沉积以及相应的P2刻划工序,即选择性刻划非晶硅a-Si层而不损伤下面的TCO膜层。最后沉积的是金属 导电层(背电极,最为典型的是Al)以及相应的P3刻划(同时去除a-Si和Al) 如图2所示,刻划过程分别有IR 1064nm红外激光(P1)和Green 532nm绿激光完成(P2和P3)。激光的使用要求选择性的去除膜层而不损伤其他膜层。

图1薄膜太阳能电极形成原理

图2薄膜太阳能激光刻蚀工序

      激光在薄膜太阳能领域的应用,是对于激光技术在工业领域的检验。产品质量和转换效率于激光刻划过程直接相关,当然,与沉积过程的质量也息息相关。

传统方式

      传统的薄膜太阳能电池板加工系统是利用自动化工作台承载电池板进行刻划的运动,激光光源以及复杂的光学系统进行激光光束的产生,分束,传输到不同的加工位 置,进行多光束的平行同时加工。每一束激光都需要相同的光学系统对光束进行整型以到达刻划所需的光斑形状以及能量分布的要求。

      用于激光光束分光已经以及整型的复杂光学系统其造价较高,且缺乏灵活性。在实际生产中,需要生产不同规格的电池板,而需要调整负责的光路,这给生产效率带来了严重的影响。

       如图3 所示,最终设备的使用者需要依靠对光路的集成和安装有深入理解的工作台制造商来完成整个系统。

  

图3 传统设备价值链

图4传统的激光传输方式

镭射沃的激光解决方案

       镭射沃的激光解决方案集成了传统的固体激光器技术和先进的光纤技术。这种方式,可以提供多光束激光加工,非常简单的安装和定位,也不需要复杂的光路调整过 程。优化的光斑,系统简洁的配置,可以满足客户在薄膜太阳能激光刻划工序中对于质量,产量和设备灵活性不同层次的要求。另外,简便的集成使得价值链发生了 变化,最终设备的使用者可以直接使用激光集成到现有的工作平台上。

 

图5 Laservall创新的光纤传输方式

      镭射沃激光解决方案是基于固体激光器基础上的光纤传输方案,不仅是激光的传输,而且包含光束的整型,从而在灵活移动的同时获得平顶光束的方形光斑。 

 

图6 光斑均匀性和Intra Gap概念

创新性的提出Intra Gap的概念,通过对于平顶光束能量的控制,避免其在刻划的过程中损伤TCO层。 

图7 平顶光斑的能量分布

                                     图8 方形光斑的能量分布

 

 

图9 方形光斑的刻蚀效果

新的价值链

       镭射沃提供的激光解决方案已经成功通过了在世界范围内的重要的太阳能生产商的测试,已经证实是一种有效的激光解决方案,为客户提供最高的产品质量(太阳能 电池板最高转换效率),最高的生产效率和相对于现有传统方式最简便的集成方式。随着镭射沃在太阳能领域成功的应用,其产品也并将成为该领域的典范。

图10 实际刻蚀效果对比

      优秀的加工质量,高产量,集成简单、灵活的激光解决方案:薄膜太阳能电池激光划线系统

图11 镭射沃IG Solar系列激光器

     镭射沃为薄膜太阳能电池领域提供了新型的激光光源,它集成了紧凑的固体激光器特点以及光纤传输的优势,非常容易的集成到客户现有的工作平台上完成对太阳能薄膜电池板不同膜层的选择性去除,形成电极结构。

      镭射沃在固体激光器和光纤领域拥有世界领先的激光技术和工艺水平,可以为您提供最优秀的激光光束质量和易于集成到连续生产线的激光设备。

图12 IG Solar 激光器光斑照片

加工质量

• 特殊的光斑形状为稳定的光斑重叠和高质量的刻划边缘成为可能。

•能量分布均匀的光斑使得膜层选择性去除成为可能

• 高的脉冲稳定性和功率稳定性

产能

•刻划速度可到2m/s

•方形光斑使得光斑重叠减小,刻划更加均匀

•多光束同时加工

 灵活性

•单个光源,多条光束

•即插即用不到2小时

•灵活的光纤传导方式

• 可以通过RS232,Ethernet,I/O进行控制

 应用

IG SOLAE 200 可以应用在各种薄膜太阳能电池

  •      a-Silicon 非晶硅
  •      Tandem  (a-Silicon + m-Silicon)微晶硅
  •      CIS (Copper + Indium + Diselenide) 铜铟硒
  •      CIGS (Copper + Indium +Gallium + Diselenide)铜铟镓硒
  •      CdTe (Cadmiun Tellurium)碲化镉

 

P1:TCO刻划

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P2:非晶硅等材料(a-Si, μc-Si, CdTe, CIS, CIGS)的刻划

P3:背电极刻划

P4:边缘隔离刻划(“扫边”)

分别由IR1064nm激光和Green532nm激光完成P1-P4

 

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