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太陽能工藝

新型脈寬可調(diào)激光器滿足太陽能電子制造工藝

激光制造網(wǎng)通訊員 來源:頂尖科儀2011-06-10 我要評論(0 )   

光伏 產(chǎn)業(yè)正面臨著許多挑戰(zhàn),其中一個(gè)重要任務(wù)是降低 太陽能電池 或組件的成本,另一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何提高 太陽能電池組件 的效率。薄膜技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)最低的每瓦價(jià)格,...

 光伏產(chǎn)業(yè)正面臨著許多挑戰(zhàn),其中一個(gè)重要任務(wù)是降低太陽能電池或組件的成本,另一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何提高太陽能電池組件的效率。薄膜技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)最低的每瓦價(jià)格,似乎在降低成本方面占據(jù)優(yōu)勢;而硅晶(基于晶片)太陽能電池則在提高效率方面略勝一籌。目前,商用單晶硅電池的效率能達(dá)到12%-19%,當(dāng)然距離35%的理論目標(biāo)值依然相差甚遠(yuǎn)。太陽能電池的損耗主要是由光反射、載流子復(fù)合、歐姆損耗、正面接觸造成的陰影效應(yīng)等原因造成的。新型太陽能電池采用了一些降低上訴損耗的解決方案。

   以典型的太陽能電池為例,正面前接觸布線占去多大10%的總面積,在光活性區(qū)形成陰影,導(dǎo)致電池輸出降低。如果能在太陽能電池背面布線,就可以減小這種 陰影效應(yīng),而“金屬穿孔卷繞”(MWT)技術(shù)和“發(fā)射極穿透”(EWT)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)。這兩種技術(shù)都需要在160-200μm厚的硅片上鉆出50-100μm大小的通孔。背接觸可以從背面和正面雙面集電(見圖1)。這不但有利于電池的電氣連接,而且由于背面接觸不再受陰影效應(yīng)的限制,從而降低了電阻(歐姆)損耗。

 

  圖1: MWT(金屬穿孔卷繞)電池將發(fā)射極從正面“卷繞”至背面。完全背面布線是一個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn),卷繞的正面接觸能占用更大面積。

  MWT技術(shù)通常需要在1-2秒鐘內(nèi)鉆出約100個(gè)孔;而對于EWT技術(shù),孔的尺寸要小些,但是要以同樣的速度鉆出約1萬個(gè)孔。目前的激光技術(shù)能夠滿足這兩種技術(shù)的要求,但市面上能夠看到的MWT太陽能電池的數(shù)量還很少。商用MWT電池的效率比傳統(tǒng)電池的效率大約高1%。

   要獲得較高的生產(chǎn)能力,一個(gè)關(guān)鍵因素是要在全部激光參數(shù)和聚焦條件,以及激光觸發(fā)與光束偏轉(zhuǎn)的同步之間確定最佳組合。眾所周知,脈寬約100ns時(shí),激 光在硅中能夠達(dá)到最佳燒蝕速度,從而具有最快的鉆孔速度。應(yīng)用工程師強(qiáng)烈渴望在工藝中有這樣一個(gè)激光源,能夠獨(dú)立于重復(fù)頻率和脈沖能量之外來調(diào)節(jié)脈寬。面 對這樣需求,Jenoptik公司推出了一款名為JenLas disk IR50的激光器

  IR50激光器采用新型的脈沖調(diào)節(jié)技術(shù),其可調(diào)范圍見圖2。此激光器的重復(fù)頻率在8-100kHz范圍內(nèi)可調(diào),能量大于4.3mJ,脈沖寬度在200-1000ns范圍內(nèi)可調(diào)。

 

  圖2:IR50激光器的調(diào)節(jié)范圍

  圖3為用于打孔的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。激光器(1)通過擴(kuò)束鏡(3)后進(jìn)入Galvoscanner(4)。 Galvoscanner和不同焦距的透鏡組合使用,樣品(6)固定在基座(7)上。Galvo控制器用來同步激光器和Galvoscanner。

  

圖3:系統(tǒng)示意圖

  

圖4:測試結(jié)果

  圖4為在不同脈寬、重復(fù)頻率和單脈沖能量下在厚度為200μm的硅片上打孔的測試結(jié)果。我們可以通過優(yōu)化脈寬、重復(fù)頻率和單脈沖能量來實(shí)現(xiàn)最佳的打孔效果。

 

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