Van de oorspronkelijke laboratoriumtoepassingen tot de hedendaagse uiteenlopende gebieden van de geneeskunde, communicatie, productie, militair en wetenschappelijk onderzoek: lasers zijn een integraal onderdeel geworden van de moderne technologie en wetenschap. De oorsprong van lasers gaat terug tot het midden-20e eeuw, grotendeels gedreven door het theoretische werk van Arthur Schawlow en Charles Townes, samen met het experimentele werk van Dexter R. Hansch (Theodore Maiman). Het volgende is een meer gedetailleerd verslag van het proces waardoor de laser is ontstaan:
- Het leggen van theoretische fundamenten: In het begin van de 20e eeuw stelde Albert Einstein de fotonentheorie voor, die stelt dat licht bestaat in de vorm van afzonderlijke deeltjes (fotonen). Deze theorie legde de basis voor de kwantumoptica, die later een belangrijke ondersteuning bood voor de theoretische basis van de laser.
- De theorie van aangeslagen straling: In 1951 stelden Charles Towns en Arthur Lambert onafhankelijk van elkaar de theorie van aangeslagen straling voor, waaruit bleek dat wanneer atomen of moleculen zich in een aangeslagen toestand bevinden, ze kunnen worden aangeslagen door een foton van een atoom dat al aangeslagen is. , waardoor fotonen worden geproduceerd met dezelfde frequentie en fase als het aangeslagen foton. De theoretische basis van dit proces werd de kern van hoe lasers werken.
- Theoretische formulering van lasers: Het theoretische werk van Towns en Lambert leidde tot de studie van hoe aangeslagen straling gerealiseerd kon worden, en zij ontwikkelden het concept van lichtversterking met behulp van aangeslagen straling. Hun belangrijkste idee was om het aantal fotonen geleidelijk te vergroten door ze heen en weer te reflecteren in een optische holte met een hoge reflectiviteit, en uiteindelijk een zeer gerichte lichtbundel te vormen, de laser.
- Experimentele verificatie van lasers 1: In 1958 slaagde de Amerikaanse natuurkundige Dexter R. Hansch erin de eerste werkende laser te bouwen. Hij gebruikte een synthetisch excitatiemedium, meestal een mengsel van stikstof en neon, om aangeslagen straling te bereiken. Deze laser produceerde een gecontroleerde, zeer gerichte lichtstraal, die de officiële geboorte van de lasertechnologie markeerde.
Het is 63 jaar geleden sinds juli 1960, toen 's werelds eerste werkende robijnlaser met een golflengte van 0,6943 micron met succes werd gemaakt door Meyman bij Hughes Research Laboratories in de Verenigde Staten. Een reeks kenmerken, zoals de hoge mate van scherpstelling van de laser, goede monochromaticiteit, hoge energiedichtheid, voortplanting over lange afstanden, contactloos enzovoort, zorgen ervoor dat het op grote schaal wordt gebruikt. Laser wordt vaak "de ster van morgen in de 21e eeuw", "een van de belangrijke technologieën van de 21e eeuw", "de meest nauwkeurige liniaal, het snelste mes" genoemd. Dit soort naam weerspiegelt ook de belangrijke positie en brede toepassing van lasertechnologie in de hedendaagse samenleving, wetenschap en technologie. Lasertechnologie speelt een sleutelrol op veel gebieden, zoals communicatie, medische behandeling, productie, wetenschappelijk onderzoek, leger, milieumonitoring, enz., en wordt daarom beschouwd als een van de meest veelbelovende en invloedrijke technologieën in de 21e eeuw. Vooral in de fotovoltaïsche industrie brengt lasertechnologie een reeks innovaties voort die de productie van zonnecellen efficiënter, betrouwbaarder en milieuvriendelijker maken.
Laten we ons vandaag verdiepen in de gloednieuwe toepassingen van lasers in de fotovoltaïsche industrie.
Lasersnijden: laserschrijvers
Lasersnijden is een uiterst nauwkeurig proces waarmee siliciumzonnecelwafels op de gewenste maat worden gesneden. Het belangrijkste principe is dat een gefocusseerde laserstraal op het oppervlak van het te snijden materiaal wordt gericht. De fotonenenergie wordt geabsorbeerd door het materiaal, wat resulteert in plaatselijke verwarming van het materiaal. Wanneer de energie van de laserstraal hoog genoeg is, kan deze het oppervlak van het materiaal verwarmen tot een temperatuur die voldoende is om het smelten of verdampen te initiëren. Bij metalen materialen is dit meestal smelten, terwijl bij niet-metalen materialen, zoals kunststoffen of hout, meestal sprake is van verdamping. Zonnecelwafels zijn meestal grote siliciumwafels en door lasersnijden kunnen ze met hoge precisie in kleinere cellen worden gesneden om aan de maatvereisten van zonnepanelen te voldoen. Dit verbetert niet alleen de productiviteit en celkwaliteit, maar vermindert ook aanzienlijk de materiaalverspilling en productiekosten. De hoge mate van scherpstelling en regelprecisie van de laserstraal maakt het snijproces delicater en produceert vrijwel geen afval. Bovendien heeft lasersnijden ook een diversiteit aan materiaaltoepasbaarheid, niet alleen voor siliciumzonnecelwafels, maar kan het ook worden gebruikt voor andere soorten zonnecellen, zoals dunne-filmzonnecellen, en voor het snijden van andere materialen, dus het heeft een hoge mate van flexibiliteit. Het voordeel van het gebruik van lasersnijdende zonnecelplaten is het gebruik van contactloze verwerking, geen spanning, dus de snijkant is recht, zal de structuur van de wafel niet beschadigen, de elektrische parameters zijn beter dan de traditionele mechanische snijmethode, beide Om de opbrengst te verbeteren en de kosten te verlagen, is de breedte van de spleet klein, hoge precisie, kan het laservermogen worden aangepast, kunt u de dikte van de snede regelen, om het dunner worden van zonnecellen te realiseren. Lasersnijtechnologie kan worden toegepast op accuplaten met een groot oppervlak voor krassen en snijden, waarbij de snijnauwkeurigheid en -dikte nauwkeurig wordt geregeld, waardoor snijresten verder worden verminderd en het batterijgebruik wordt verbeterd. Naast de toepassing van het snijden op de accuplaat, kan er ook in het fotovoltaïsche glas worden gekrast, het principe is hetzelfde.
Laserdoping: laserdopingapparatuur
Laserdoping is een materiaalverwerkingstechniek die gewoonlijk wordt toegepast op halfgeleidermaterialen, vooral silicium, om hun elektrische eigenschappen te veranderen. Het principe van de techniek is het gebruik van een laser met hoog vermogen om het halfgeleideroppervlak te bestralen en een extern doteringsmateriaal (meestal boor of fosfor) in het halfgeleiderrooster te introduceren. Bij dit proces wordt de energie van de laser gebruikt om het halfgeleidermateriaal te verwarmen tot een temperatuur die zo hoog is dat het doteermateriaal in staat is het rooster te penetreren en bepaalde atomen van het halfgeleidermateriaal te verplaatsen, waardoor de geleidende eigenschappen van het materiaal veranderen. De laserenergie wordt gebruikt om booratomen aan te drijven om binnen de siliciumwafel te diffunderen om een selectieve emitter-SE-structuur te verkrijgen. Door de metalen roosterlijn in het contactgebied met de siliciumwafel zwaar te doteren en lichte doping in andere gebieden aan de voorzijde te behouden, kan deze niet alleen een goed ohms contact vormen tussen de elektrode en de emitter, maar ook de complexering van oligonen verminderen. op het emitteroppervlak (TOPCon-technologieroute), die een hogere kortsluitstroom, nullastspanning en vulfactor kan verkrijgen en de foto-elektrische conversie-efficiëntie van de zonnecel kan verbeteren. De voordelen liggen in 1, hoge precisie: laserdoping kan een zeer hoge dopingnauwkeurigheid en ruimtelijke resolutie bereiken, waardoor nauwkeurige controle van het dopingproces mogelijk is.2, contactloos: contactloze verwerkingsmethoden introduceren geen mechanische schade of onzuiverheidsverontreiniging, vooral geschikt voor de vervaardiging van hoogwaardige halfgeleiderapparaten.3, snelle verwerking: laserdoping is een proces met hoge snelheid, waardoor in korte tijd een grote hoeveelheid materiaal kan worden verwerkt.4, Brede toepasbaarheid: deze technologie is toepasbaar op verschillende soorten halfgeleidermaterialen, waaronder silicium, gallium-galliumarsenide, indiumarsenide, enz.. In de fotovoltaïsche industrie wordt laserdopingtechnologie vaak gebruikt bij de vervaardiging van zonnecellen om de celprestaties te verbeteren. Enkele toonaangevende fotovoltaïsche bedrijven en technologieleveranciers op het gebied van de ontwikkeling en toepassing van laserdopingtechnologie.
Overzeese bedrijven zijn onder meer: Applied Materials, Amtech Systems, enz.
Binnenlandse bedrijven zijn onder meer: Dier, Dazhou, Shengxiong, enz.
Wat materiaalmodificatie betreft, bestaat er naast laserdoping ook lasergeïnduceerde reparatietechnologie, lasergeïnduceerde gloeitechnologie, lasergeïnduceerde sintertechnologie is een nieuwe technologie die op 14 augustus 2 is uitgebracht door Dier Laser Technology0 23, wat 0,2 procent van de batterijefficiëntie kan opleveren.
Lasertransfer printen
Laser Pattern Transfer Printing (PTP) is een nieuw type contactloze printtechnologie. Het principe van deze technologie is om de vereiste pasta op een specifiek flexibel lichttransparant materiaal aan te brengen, met behulp van een krachtige laserstraal met snelle grafische weergave. Bij scannen wordt de pasta overgebracht van het flexibele lichttransparante materiaal naar het oppervlak van de batterij om een rasterlijn te vormen. Door contactloze laserprinttechnologie (PTP) om het zeer efficiënte printproces van zonnecellen te verbeteren, kan het de traditionele zeefdruklijnbreedtelimiet doorbreken, gemakkelijk de lijnbreedte van 25um of minder realiseren, in de celwafels gedrukt op een grotere aspectverhouding van ultrafijne rasterlijnen, om de batterij te helpen ultrafijne rastercellen te bereiken, passend bij de selectieve emittertechnologie, om tegelijkertijd de efficiëntie van de zonnecel te verbeteren, een aanzienlijke besparing op het pastaverbruik van 20 procent of meer en uiteindelijk de kosten van de productie van batterijen en energieopwekking verlagen. Het principe van laseroverdrachtstechnologie is gebaseerd op de hoge energiedichtheid en nauwkeurige controle van de laser. De belangrijkste stappen zijn onder meer: 1, voorbereiding van de onderste laag: bij het productieproces van zonnecellen is de onderste laag meestal een transparante geleidende laag, die wordt gebruikt om zonne-energie te verzamelen en elektrische stroom over te brengen. 2, laserbestraling: het gebruik van laserstraalbestraling op de onderste laag, om de laserfocus op een nauwkeurig gecontroleerde manier te verplaatsen. De hoge energiedichtheid van de laser sintert of krast selectief de onderliggende laag om een specifiek patroon voor de cel te vormen.3. Laagstapeling: Verschillende cellagen, zoals de actieve laag en de elektroden, kunnen door middel van laseroverdracht laag voor laag op de onderliggende laag worden gestapeld.4. Vormen en inkapselen: Ten slotte wordt de celmodule via vorm- en inkapselingsstappen verwerkt om de uiteindelijke zonnecel te vormen. De voordelen zijn: 1, hoge precisie: laseroverdrachtstechnologie kan een zeer hoge precisie en resolutie bereiken, waardoor zeer efficiënte zonnecellen worden geproduceerd, zeer consistent wordt afgedrukt, uitstekende uniformiteit, fout in 2um, zilverpasta op lage temperatuur is ook van toepassing (HJT) . 2, contactloos: dit is een contactloze verwerkingsmethode, die de batterijcomponenten niet beschadigt of vervuilt, om de kwaliteit van de cel te helpen verbeteren, en in het toekomstige proces van dunne film is zeker scherp. 3, snelle productie: lasertransferprinten is een snelle verwerkingsmethode die de productie-efficiëntie van zonnecellen kan verbeteren. 4, aanpassingsvermogen aan meerdere materialen: deze technologie kan worden toegepast op een verscheidenheid aan verschillende soorten batterijmaterialen, waaronder organische materialen, siliciummaterialen, enz. 5, kostenbeheersing: vergeleken met zeefdruk is lasertransferprinten van het raster fijner , kan worden gedaan onder de 18um Plakbesparingen van 30 procent, TOPCON's dubbelzijdige zilverpasta, HJT zilverpasta op lage temperatuur zal te danken zijn aan laseroverdrachtstechnologie om het verbruik van een groot aantal zilverpasta te verminderen, is een van de belangrijke technologieën geworden om de kosten te verlagen en de efficiëntie te verhogen.
Laserperforatie
Het principe van laserperforatie is om de hoge energiedichtheid van de laserstraal te gebruiken om het lokale gebied van het materiaal te verwarmen tot een temperatuur die hoog genoeg is om het materiaal te verdampen, smelten of verdampen om gaten te vormen. De sleutel tot laserperforatie is het controleren van de energiedichtheid, de belichtingstijd en de focuspositie van de laser om ervoor te zorgen dat het materiaal nauwkeurig in het gewenste gat wordt bewerkt. Deze precisie en hoge energiedichtheid maken laserboren ideaal voor veel industriële toepassingen, waaronder de productie van zonnecellen in de fotovoltaïsche industrie. Verschillende soorten lasers (bijv. CO2-lasers, Nd:YAG-lasers, femtoseconde-lasers, enz.) kunnen worden gebruikt voor verschillende soorten materialen en toepassingen, dus het juiste lasersysteem moet worden geselecteerd voor de specifieke behoefte. Laserperforatie heeft een breed scala aan toepassingen in de fotovoltaïsche industrie, vooral in het productieproces van zonnecellen. Hieronder volgen enkele van de belangrijkste toepassingen van laserperforatie in de fotovoltaïsche industrie:
- Celverwerking: Laserperforatie wordt veel gebruikt bij de verwerking van zonnecellen. Deze kleine gaatjes kunnen worden gebruikt om de lichtabsorptie-efficiëntie van de cel te verbeteren en reflectieverliezen te verminderen, waardoor de foto-elektrische conversie-efficiëntie (het gevangen lichteffect) wordt vergroot. Laserperforatie maakt een nauwkeurige en efficiënte verwerking van siliciumwafels, polysiliciumwafels en andere zonnecelmaterialen mogelijk.
- Cel- en moduleverbindingen: Bij het assemblageproces van zonnecellen zijn draden nodig om cellen met elkaar te verbinden. Laserperforatie kan worden gebruikt om gaten te maken voor het verbinden van draden tussen cellen om een soepele stroomoverdracht tussen cellen te garanderen en energieverlies te verminderen. Laserperforatie wordt ook gebruikt om gaten en verbindingspunten te maken voor beugels, frames en andere componenten in het productieproces van zonnepanelen.
- Achterplaat van fotovoltaïsch glas: Omdat conventionele fotovoltaïsche modules alleen fotovoltaïsch glas gebruiken voor de afdekplaat, terwijl modules met dubbel glas fotovoltaïsch glas gebruiken voor zowel de afdekplaat als de achterplaat, en het fotovoltaïsche glas van de achterplaat op een specifieke locatie moet worden geponst om de stroomdraden van de fotovoltaïsche module naar de aansluitdoos te brengen. Daarom is de perforatie van achterplaten van PV-glas een essentieel proces geworden bij de productie en verdere verwerking.
Over het algemeen wordt laserperforatie veel gebruikt in de fotovoltaïsche industrie om de efficiëntie van zonnecellen te verbeteren, de productiekosten te verlagen en de productkwaliteit te verbeteren. Deze toepassingen helpen de ontwikkeling van zonne-energietechnologie te bevorderen en het gebruik van hernieuwbare energie te bevorderen. Opgemerkt moet worden dat specifieke toepassingen kunnen variëren afhankelijk van het productieproces en het materiaal, dus de daadwerkelijke toepassing moet gebaseerd zijn op de noodzaak om de juiste lasertechnologie en parameters te selecteren.
Bovenstaande zijn slechts enkele van de toepassingen van laserprocessen in de fotovoltaïsche industrie, waartoe uiteraard ook laserslotting (XBC), laserablatie (PERC) enzovoort behoren.
Toekomstperspectieven:
Naarmate de lasertechnologie zich blijft ontwikkelen, kunnen we meer innovaties voorzien die de PV-industrie verder zullen vooruitbrengen. Efficiëntere PV-materialen, slimmere productieprocessen en meer toepassingen die gebruik maken van PV-energie zullen in de toekomst waarschijnlijk ontstaan. Nieuwe toepassingen van lasertechnologie in de PV-industrie hebben niet alleen de productiviteit verhoogd, maar ook de moduleprestaties en duurzaamheid verbeterd. Voortdurende innovatie in deze technologie zal de ontwikkeling van zonnecellen blijven stimuleren en bijdragen aan een schone energietoekomst. Bovendien verbetert lasertechnologie bij de fotovoltaïsche productie niet alleen de productiviteit, maar vermindert ook de afvalproductie, waardoor de belasting van het milieu tot een minimum wordt beperkt. Bovendien zijn voor de laserreinigingstechnologie geen chemicaliën nodig, waardoor energie en hulpbronnen worden bespaard. Schone technologie voor een schone industrie: prachtig.
Ten slotte draait de diepgang van lasertechnologie om begrip. De wonderen van lasertechnologie kunnen niet genoeg worden beschreven.
