Вырашальная роля лазерных тэхналогій у вытворчасці фотаэлектрычных элементаў

Паколькі фотаэлектрычная (ФЭ) прамысловасць працягвае імкнуцца да павышэння эфектыўнасці пераўтварэння і зніжэння вытворчых выдаткаў, тэхналагічныя працэсы сталі вырашальным фактарам прадукцыйнасці і маштабаванасці сонечных элементаў. Ад PERC да TOPCon і HJT, і далей да пероўскітных і тандэмных сонечных элементаў, архітэктуры элементаў становяцца ўсё больш складанымі, а тэхналагічныя вокны звужаюцца. У рамках гэтай эвалюцыі лазерная тэхналогія ператварылася з дапаможнага інструмента ў асноўную вытворчую магутнасць, якая ляжыць у аснове некалькіх пакаленняў высокаэфектыўных ФЭ элементаў.

У вытворчых лініях PERC лазерная абляцыя дазваляе ствараць мікраннае патэрн пасівацыйных слаёў для ўтварэння стабільных лакальных кантактаў. У вытворчасці TOPCon лазернае легіраванне борам шырока лічыцца ключавым шляхам да павышэння эфектыўнасці элементаў, якая перавышае 26%. У новых пероўскітных і тандэмных элементах лазернае грабіраванне непасрэдна вызначае, ці магчыма вытворчасць вялікай плошчы з высокай аднастайнасцю. Дзякуючы бескантактаваму характару, высокай дакладнасці і мінімальнай зоне цеплавога ўздзеяння, лазерная тэхналогія стала незаменным фактарам павышэння эфектыўнасці і надзейнасці вытворчасці ва ўсёй фотаэлектрычнай прамысловасці.

Лазерная тэхналогія як агульная аснова для перадавой вытворчасці фотаэлектрычных элементаў

Па меры развіцця клетачных тэхналогій вытворцы сутыкаюцца з некалькімі агульнымі праблемамі: больш тонкія структурныя асаблівасці, больш адчувальныя матэрыялы і ўсё больш строгія патрабаванні да прыбытку. Лазерная апрацоўка вырашае гэтыя праблемы дзякуючы ўнікальнаму спалучэнню магчымасцей:
* Бескантактавая апрацоўка, якая пазбягае механічных нагрузак і мікратрэшчынаў
* Прасторавы кантроль на мікранным узроўні, падыходзіць для тонкіх і складаных клеткавых структур
* Лакалізаваны, ультракароткі ўваход энергіі, які мінімізуе цеплавое пашкоджанне
* Высокая сумяшчальнасць з аўтаматызацыяй і лічбавым кіраваннем працэсамі
Дзякуючы гэтым атрыбутам лазерная тэхналогія з'яўляецца вельмі універсальнай і мадэрнізаванай тэхналагічнай платформай, якая прымяняецца ад звычайных крышталічных крэмніевых элементаў да тандэмных архітэктур наступнага пакалення.

Асноўныя сферы прымянення лазераў у асноўных клеткавых тэхналогіях
1. PERC-элементы: развітая мадэль лазернай апрацоўкі
Прамысловы поспех тэхналогіі PERC (пасіваваны эмітар і задняя ячэйка) цесна звязаны з маштабнай лазернай апрацоўкай. Лазерная абляцыя выкарыстоўваецца для выбарачнага адкрыцця пасівацыйнага пласта аксіду алюмінію на заднім баку, фарміруючы лакальныя кантакты на задняй паверхні, захоўваючы пры гэтым характарыстыкі пасівацыі.
Акрамя таго, легіраванне лазерным селектыўным эмітэрам (SE) дазваляе лакалізаваць моцнае легіраванне пад кантактамі на пярэднім баку, зніжаючы супраціўленне кантактаў і звычайна павышаючы эфектыўнасць ячэйкі прыкладна на 0,3%. Сталасць і стабільнасць гэтых лазерных працэсаў спрыялі доўгатэрміновай масавай вытворчасці і дамінаванню на рынку ячэек PERC.

2. TOPCon Cells: лазернае легіраванне борам як прарыўны працэс
У элементах TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) выкарыстоўваюцца крэмніевыя пласціны N-тыпу, што забяспечвае перавагі ў селектыўнасці носьбітаў і электрычных характарыстыках. Аднак традыцыйная дыфузія бору ў высокатэмпературнай печы мае праблемы, у тым ліку высокае спажыванне энергіі, меншую прапускную здольнасць і павышаную рызыку для цэласнасці тунэльнага аксіду.
Лазернае легіраванне борам дазваляе лакалізаваны, звышхуткі нагрэў, што дазваляе атамам бору выбарачна дыфундаваць у пэўныя вобласці, не падвяргаючы ўсю пласціну ўздзеянню высокіх тэмператур. Гэты падыход значна зніжае кантактнае супраціўленне, захоўваючы пры гэтым якасць пасівацыі, і шырока лічыцца крытычна важным працэсам для павышэння эфектыўнасці TOPCon больш чым 26%.

3. Элементы HJT: лазерна-індукаваны адпал для аптымізацыі інтэрфейсу
Гетэрапераходныя элементы (HJT) абапіраюцца на аморфныя крэмніевыя пласты для выдатнай пасівацыі паверхні. Аднак дэфекты на мяжы падзелу, такія як абапіраныя сувязі, усё яшчэ могуць прыводзіць да рэкамбінацыі носьбітаў зараду.
Лазерна-індукаваны адпал (LIA) выкарыстоўвае кантраляванае лазернае выпраменьванне для актывацыі міграцыі вадароду на мяжы аморфнага/крышталічнага крэмнію, рамантуючы дэфекты in situ. Было паказана, што гэты працэс паляпшае напружанне халастога ходу (Voc) і каэфіцыент запаўнення (FF), што робіць яго практычным метадам аптымізацыі эфектыўнасці высокатрывалага транзістара (HJT).

4. Пероўскітныя і тандэмныя ячэйкі: лазерны скрайбірынг для маштабаванай інтэграцыі
У пероўскітных і пероўскітна-крэмніевых тандэмных ячэйках лазерная апрацоўка з'яўляецца не толькі вытворчым інструментам, але і структурным фактарам. Стандартныя этапы лазернага гравіравання P1, P2 і P3 вызначаюць сегментацыю электродаў, ізаляцыю падячэек і паслядоўнае злучэнне.
Улічваючы далікатную прыроду і разнастайную тэрмічную стабільнасць функцыянальных слаёў, лазерная апрацоўка — з яе бескантактавымі і высокадакладнымі характарыстыкамі — мае важнае значэнне для дасягнення высокай эфектыўнасці і аднастайнасці ў прыладах вялікай плошчы. У выніку лазернае грабіраванне лічыцца адным з асноўных працэсаў індустрыялізацыі тандэмных ячэек.

Універсальныя лазерныя працэсы для зніжэння выдаткаў і павышэння прыбытковасці
Акрамя спецыфічных для клетак прымяненняў, лазерная тэхналогія таксама падтрымлівае некалькі кросплатформенных этапаў вытворчасці:
* Лазерны перанос ліній сеткі: дазваляе выкарыстоўваць больш тонкія электроды і паляпшае кансістэнцыю ў параўнанні з трафарэтным друкам, што значна зніжае расход сярэбранай пасты, асабліва ў нізкатэмпературных працэсах, такіх як высокая тэмпература.
* Лазерная нарэзка без пашкоджанняў: дазваляе дакладна апрацоўваць паўэлементы і шматразовыя элементы са зніжанай рызыкай мікратрэшчыны, паляпшаючы выходную магутнасць модуля.
* Лазерная ізаляцыя і пасівацыя краёў: аднаўляе пашкоджанні краёў пасля рэзкі, памяншаючы страты на рэкамбінацыю і спрыяючы павышэнню эфектыўнасці на ўзроўні модуля.
Гэтыя агульныя лазерныя працэсы адыгрываюць важную ролю ў зніжэнні выдаткаў на ват, адначасова паляпшаючы агульны вытворчы прыбытак.

Тэрмаўпарадкаванне : аснова стабільнай лазернай апрацоўкі
Па меры таго, як вытворчасць фотаэлектрычных элементаў рухаецца ў бок павышэння прадукцыйнасці і працяглай бесперапыннай працы, стабільнасць лазернага працэсу ўсё больш залежыць ад дакладнага кантролю тэмпературы. Нават нязначныя ваганні лазернай магутнасці могуць непасрэдна паўплываць на супраціўленне кантактаў, шчыльнасць дэфектаў або кансістэнцыю шырыні лініі.
У вытворчых умовах лазерныя крыніцы і аптычныя кампаненты працуюць пад пастаяннымі цеплавымі нагрузкамі. Таму надзейныя сістэмы астуджэння і кантролю тэмпературы маюць важнае значэнне для падтрымання стабільнасці лазернай энергіі, мінімізацыі дрэйфу магутнасці і забеспячэння паўтаральнасці вынікаў апрацоўкі. Эфектыўнае кіраванне тэмпературай лазерных крыніц, сілавых модуляў і аптычных вузлоў непасрэдна спрыяе павышэнню выхаду і надзейнасці працэсу, асабліва для TOPCon, HJT і тандэмных ячэек з меншымі тэхналагічнымі межамі.
Прамысловыя рашэнні для кантролю тэмпературы, распрацаваныя для магутных лазераў, працягваюць развівацца ў напрамку большай стабільнасці, больш хуткага рэагавання і доўгатэрміновай эксплуатацыйнай надзейнасці, забяспечваючы трывалую аснову для перадавой вытворчасці фотаэлектрычных элементаў.

Выснова
Ад маштабнай камерцыялізацыі PERC-элементаў да хуткага ўкаранення тэхналогій TOPCon і HJT, і далей да даследавання тандэмных архітэктур, лазерная тэхналогія паслядоўна праходзіць праз найбольш важныя этапы вытворчасці фотаэлектрычных элементаў. Хоць яна і не вызначае тэарэтычную мяжу эфектыўнасці, яна надзейна вызначае, ці можна дасягнуць гэтай эфектыўнасці паслядоўна, кантралявана і ў маштабе.
Па меры таго, як фотаэлектрычная прамысловасць развіваецца ў бок павышэння эфектыўнасці і надзейнасці вытворчасці, лазерная апрацоўка разам з падтрымкай на сістэмным узроўні, якая забяспечвае яе стабільнасць, будзе заставацца фундаментальным рухавіком тэхналагічнага прагрэсу і мадэрнізацыі прамысловасці.