Fotovoltaik Hüceyrə İstehsalında Lazer Texnologiyasının Kritik Rolü

Fotovoltaik (PV) sənayesi daha yüksək konversiya səmərəliliyi və daha aşağı istehsal xərclərini davam etdirdikcə, proses texnologiyası elementlərin performansında və miqyaslılığında həlledici amilə çevrilmişdir. PERC-dən TOPCon və HJT-yə, daha da irəliləyərək perovskit və tandem günəş batareyalarına doğru, element arxitekturası getdikcə daha mürəkkəbləşir, proses pəncərələri isə daralır. Bu təkamül çərçivəsində lazer texnologiyası dəstəkləyici alətdən bir neçə nəsil yüksək səmərəli PV elementlərinin əsasını təşkil edən əsas istehsal qabiliyyətinə keçib.

PERC istehsal xətlərində lazer ablasiyası passivasiya təbəqələrinin mikron səviyyəsində nümunələnməsinə imkan verir ki, bu da sabit yerli təmaslar əmələ gətirsin. TOPCon istehsalında lazer bor aşqarlanması hüceyrə səmərəliliyinin 26%-dən çox olmasına aparan əsas yol kimi geniş şəkildə qəbul edilir. Yeni yaranan perovskit və tandem hüceyrələrində lazer skribinqi geniş sahəli, yüksək vahid istehsalın əldə edilə biləcəyini birbaşa müəyyən edir. Təmassız təbiəti, yüksək dəqiqliyi və minimal istilik təsir zonası ilə lazer texnologiyası fotovoltaik sənayesində səmərəliliyin artırılması və istehsal etibarlılığı üçün əvəzolunmaz imkana çevrilib.

Lazer Texnologiyası Qabaqcıl PV İstehsalı üçün Ümumi Təməl Kimi

Hüceyrə texnologiyaları inkişaf etdikcə istehsalçılar bir neçə ortaq çətinliklə üzləşirlər: daha incə struktur xüsusiyyətləri, daha həssas materiallar və getdikcə daha sərt məhsuldarlıq tələbləri. Lazer emalı bu çətinlikləri unikal imkanlar kombinasiyası vasitəsilə həll edir:
* Təmassız emal, mexaniki gərginlik və mikro çatların qarşısını alır
* Mikron səviyyəli məkan nəzarəti, incə və mürəkkəb hüceyrə strukturları üçün uyğundur
* Lokallaşdırılmış, ultra qısa enerji girişi, istilik zədələnməsini minimuma endirir
* Avtomatlaşdırma və rəqəmsal proses nəzarəti ilə yüksək uyğunluq
Bu xüsusiyyətlər lazer texnologiyasını ənənəvi kristal silikon hüceyrələrindən tutmuş yeni nəsil tandem arxitekturalarına qədər tətbiq oluna bilən çox yönlü və təkmilləşdirilə bilən bir proses platformasına çevirir.

Əsas Hüceyrə Texnologiyalarında Əsas Lazer Tətbiqləri
1. PERC Hüceyrələri: Yetkin Lazer Emalı Modeli
PERC (Passivləşdirilmiş Emitter və Arxa Hüceyrə) texnologiyasının sənaye uğuru genişmiqyaslı lazer emalı ilə sıx bağlıdır. Lazer ablasiyası, passivləşdirmə performansını qoruyarkən lokal arxa səth təmasları yaratmaqla arxa tərəfdəki alüminium oksid passivasiya təbəqəsini selektiv şəkildə açmaq üçün istifadə olunur.
Bundan əlavə, lazer selektiv emitter (SE) dopinqi ön tərəfdəki kontaktların altında lokal ağır dopinqin tətbiqinə imkan verir, kontakt müqavimətini azaldır və adətən hüceyrə səmərəliliyini təxminən 0,3% artırır. Bu lazer proseslərinin yetkinliyi və sabitliyi PERC hüceyrələrinin uzunmüddətli kütləvi istehsalını və bazar dominantlığını dəstəkləmişdir.

2. TOPCon Hüceyrələri: Lazer Bor Dopinqi Bir İrəliləyiş Prosesi Kimi
TOPCon (Tunel Oksid Passivləşdirilmiş Kontakt) elementləri daşıyıcı seçiciliyi və elektrik performansında daxili üstünlüklər təklif edən N-tipli silikon lövhələrdən istifadə edir. Bununla belə, ənənəvi yüksək temperaturlu soba əsaslı bor diffuziyası yüksək enerji istehlakı, yavaş ötürmə qabiliyyəti və tunel oksid bütövlüyünə artan risk kimi çətinliklər yaradır.
Lazer bor aşqarlanması lokal, ultra sürətli isitməni təmin edir və bor atomlarının bütün lövhəni yüksək temperaturlara məruz qoymadan təyin olunmuş bölgələrə selektiv şəkildə yayılmasına imkan verir. Bu yanaşma passivləşmə keyfiyyətini qoruyarkən təmas müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və TOPCon səmərəliliyini 26%-dən yuxarı qaldırmaq üçün geniş şəkildə vacib bir proses hesab olunur.

3. HJT Hüceyrələri: İnterfeys Optimallaşdırılması üçün Lazerlə İnduksiya Edilmiş Tavlama
HJT (Heterokeçid) hüceyrələri əla səth passivasiyası üçün amorf silikon təbəqələrinə əsaslanır. Bununla belə, sallanan rabitələr kimi interfeys qüsurları hələ də daşıyıcı rekombinasiyasına səbəb ola bilər.
Lazerlə induksiya edilmiş tavlama (LIA), amorf/kristal silikon interfeysində hidrogen miqrasiyasını aktivləşdirmək və qüsurları yerində düzəltmək üçün idarə olunan lazer şüalanmasından istifadə edir. Bu prosesin açıq dövrə gərginliyini (Voc) və doldurma faktorunu (FF) yaxşılaşdırdığı və HJT səmərəliliyinin optimallaşdırılması üçün praktik bir üsula çevrildiyi göstərilmişdir.

4. Perovskit və Tandem Hüceyrələri: Ölçülən İnteqrasiya üçün Lazerlə Yazı
Perovskit və perovskit/silikon tandem hüceyrələrində lazer emalı təkcə istehsal vasitəsi deyil, həm də struktur imkan verən amildir. Standart P1, P2 və P3 lazer təsvir addımları elektrod seqmentasiyasını, alt hüceyrə izolyasiyasını və seriyalı qarşılıqlı əlaqəni müəyyən edir.
Funksional təbəqələrin kövrək təbiəti və müxtəlif istilik stabilliyi nəzərə alınmaqla, təmassız və yüksək dəqiqlik xüsusiyyətləri ilə lazer emalı geniş sahəli cihazlarda yüksək səmərəlilik və vahidliyə nail olmaq üçün vacibdir. Nəticədə, lazerlə yazma tandem hüceyrə sənayeləşməsinin əsas proseslərindən biri hesab olunur.

Xərclərin Azaldılması və Məhsuldarlığın Artırılması üçün Ümumi Məqsədli Lazer Prosesləri
Hüceyrəyə xas tətbiqlərdən əlavə, lazer texnologiyası bir neçə platformalararası istehsal mərhələsini də dəstəkləyir:
* Lazer əsaslı şəbəkə xətti ötürülməsi: Ekran çapı ilə müqayisədə daha incə elektrodlar və təkmilləşdirilmiş tutarlılıq təmin edir, xüsusən də HJT kimi aşağı temperaturlu proseslərdə gümüş pasta istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
* Zərərsiz lazerlə kəsmə: Mikro çatlama riskini azaltmaqla dəqiq yarım hüceyrəli və çoxkəsikli emal etməyə imkan verir və modul güc çıxışını artırır.
* Lazer kənar izolyasiyası və passivasiyası: Kəsmədən sonra kənar zədələrini bərpa edir, rekombinasiya itkilərini azaldır və modul səviyyəsində səmərəliliyin artmasına töhfə verir.
Bu ümumi lazer prosesləri ümumi istehsal məhsuldarlığını artırarkən vatt başına maya dəyərinin azaldılmasında mühüm rol oynayır.

Termal İdarəetmə : Sabit Lazer Emalının Təməli
Fotovoltaik istehsalı daha yüksək məhsuldarlığa və uzunmüddətli fasiləsiz işləməyə doğru irəlilədikcə, lazer prosesinin sabitliyi getdikcə dəqiq istilik nəzarətindən asılı olur. Lazer çıxışındakı kiçik dalğalanmalar belə birbaşa təmas müqavimətinə, qüsur sıxlığına və ya xətt eninin tutarlılığına təsir göstərə bilər.
İstehsal mühitlərində lazer mənbələri və optik komponentlər davamlı istilik yükləri altında işləyir. Buna görə də etibarlı soyutma və temperatur nəzarət sistemləri lazer enerjisinin sabitliyini qorumaq, güc sürüşməsini minimuma endirmək və təkrarlana bilən emal nəticələrini təmin etmək üçün vacibdir. Lazer mənbələrinin, enerji modullarının və optik qurğuların effektiv istilik idarə edilməsi, xüsusən də daha dar proses sərhədlərinə malik TOPCon, HJT və tandem elementləri üçün daha yüksək məhsuldarlığa və proses möhkəmliyinə birbaşa töhfə verir.
Yüksək güclü lazer tətbiqləri üçün hazırlanmış sənaye temperatur nəzarət həlləri daha yüksək sabitlik, daha sürətli cavab və uzunmüddətli əməliyyat etibarlılığı istiqamətində inkişaf etməyə davam edir və bu da qabaqcıl fotovoltaik istehsalı üçün möhkəm təməl yaradır.

Nəticə
PERC elementlərinin genişmiqyaslı kommersiyalaşdırılmasından TOPCon və HJT texnologiyalarının sürətli tətbiqinə və tandem arxitekturalarının araşdırılmasına qədər lazer texnologiyası fotovoltaik element istehsalının ən vacib mərhələlərindən ardıcıl olaraq keçir. Nəzəri səmərəlilik həddini müəyyən etməsə də, bu səmərəliliyin ardıcıl, nəzarətli və miqyaslı şəkildə istehsal oluna biləcəyini güclü şəkildə müəyyən edir.
Fotoelektrik sənayesi daha yüksək səmərəliliyə və daha yüksək istehsal etibarlılığına doğru irəlilədikcə, lazer emalı, onun sabitliyini təmin edən sistem səviyyəli dəstək ilə birlikdə texnoloji tərəqqinin və sənayenin modernləşdirilməsinin əsas hərəkətverici qüvvəsi olaraq qalacaq.