ફોટોવોલ્ટેઇક સેલ ઉત્પાદનમાં લેસર ટેકનોલોજીની મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા

જેમ જેમ ફોટોવોલ્ટેઇક (PV) ઉદ્યોગ ઉચ્ચ રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અને ઓછા ઉત્પાદન ખર્ચને અનુસરવાનું ચાલુ રાખે છે, તેમ તેમ પ્રક્રિયા ટેકનોલોજી સેલ કામગીરી અને સ્કેલેબિલિટીમાં નિર્ણાયક પરિબળ બની ગઈ છે. PERC થી TOPCon અને HJT સુધી, અને પેરોવસ્કાઇટ અને ટેન્ડમ સોલાર કોષો તરફ આગળ વધતા, સેલ આર્કિટેક્ચર વધુને વધુ જટિલ બની રહ્યા છે જ્યારે પ્રોસેસ વિન્ડો સાંકડી થતી જાય છે. આ ઉત્ક્રાંતિમાં, લેસર ટેકનોલોજી સહાયક સાધનથી મુખ્ય ઉત્પાદન ક્ષમતા તરફ સ્થળાંતરિત થઈ છે જે ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા PV કોષોની બહુવિધ પેઢીઓને આધાર આપે છે.

PERC ઉત્પાદન લાઇનમાં, લેસર એબ્લેશન સ્થિર સ્થાનિક સંપર્કો બનાવવા માટે પેસિવેશન સ્તરોના માઇક્રોન-સ્તરના પેટર્નિંગને સક્ષમ કરે છે. TOPCon ઉત્પાદનમાં, લેસર બોરોન ડોપિંગને 26% થી વધુ કોષ કાર્યક્ષમતા તરફનો મુખ્ય માર્ગ માનવામાં આવે છે. ઉભરતા પેરોવસ્કાઇટ અને ટેન્ડમ કોષોમાં, લેસર સ્ક્રિબિંગ સીધા નક્કી કરે છે કે મોટા-ક્ષેત્ર, ઉચ્ચ-એકરૂપતા ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કરી શકાય છે કે નહીં. તેની બિન-સંપર્ક પ્રકૃતિ, ઉચ્ચ ચોકસાઇ અને ન્યૂનતમ ગરમી-અસરગ્રસ્ત ઝોન સાથે, લેસર ટેકનોલોજી સમગ્ર PV ઉદ્યોગમાં કાર્યક્ષમતા સુધારણા અને ઉત્પાદન વિશ્વસનીયતા માટે અનિવાર્ય સક્ષમકર્તા બની ગઈ છે.

અદ્યતન પીવી ઉત્પાદન માટે એક સામાન્ય પાયા તરીકે લેસર ટેકનોલોજી

જેમ જેમ સેલ ટેકનોલોજી આગળ વધે છે, ઉત્પાદકોને અનેક સામાન્ય પડકારોનો સામનો કરવો પડે છે: ઝીણા માળખાકીય લક્ષણો, વધુ સંવેદનશીલ સામગ્રી અને વધુને વધુ કડક ઉપજ આવશ્યકતાઓ. લેસર પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાઓના અનન્ય સંયોજન દ્વારા આ પડકારોનો સામનો કરે છે:
* સંપર્ક વિનાની પ્રક્રિયા, યાંત્રિક તાણ અને સૂક્ષ્મ તિરાડો ટાળવી
* માઇક્રોન-સ્તરનું અવકાશી નિયંત્રણ, સૂક્ષ્મ અને જટિલ કોષ રચનાઓ માટે યોગ્ય
* સ્થાનિક, અતિ-શોર્ટ ઉર્જા ઇનપુટ, થર્મલ નુકસાનને ઓછું કરે છે
* ઓટોમેશન અને ડિજિટલ પ્રક્રિયા નિયંત્રણ સાથે ઉચ્ચ સુસંગતતા
આ વિશેષતાઓ લેસર ટેકનોલોજીને ખૂબ જ બહુમુખી અને અપગ્રેડેબલ પ્રક્રિયા પ્લેટફોર્મ બનાવે છે, જે પરંપરાગત સ્ફટિકીય સિલિકોન કોષોથી લઈને આગામી પેઢીના ટેન્ડમ આર્કિટેક્ચર સુધી લાગુ પડે છે.

મુખ્ય પ્રવાહની સેલ ટેકનોલોજીમાં મુખ્ય લેસર એપ્લિકેશનો
1. PERC કોષો: એક પરિપક્વ લેસર પ્રોસેસિંગ મોડેલ
PERC (પેસિવેટેડ એમિટર અને રીઅર સેલ) ટેકનોલોજીની ઔદ્યોગિક સફળતા મોટા પાયે લેસર પ્રોસેસિંગ સાથે ગાઢ રીતે જોડાયેલી છે. લેસર એબ્લેશનનો ઉપયોગ પાછળની બાજુએ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ પેસિવેશન સ્તરને પસંદગીયુક્ત રીતે ખોલવા માટે થાય છે, જે પેસિવેશન કામગીરીને જાળવી રાખીને સ્થાનિક બેક-સપાટી સંપર્કો બનાવે છે.
વધુમાં, લેસર સિલેક્ટિવ એમીટર (SE) ડોપિંગ ફ્રન્ટ-સાઇડ કોન્ટેક્ટ્સ નીચે સ્થાનિક ભારે ડોપિંગને સક્ષમ કરે છે, સંપર્ક પ્રતિકાર ઘટાડે છે અને સામાન્ય રીતે સેલ કાર્યક્ષમતામાં લગભગ 0.3% સુધારો કરે છે. આ લેસર પ્રક્રિયાઓની પરિપક્વતા અને સ્થિરતાએ PERC કોષોના લાંબા ગાળાના મોટા પાયે ઉત્પાદન અને બજાર પ્રભુત્વને ટેકો આપ્યો છે.

2. ટોપકોન કોષો: લેસર બોરોન ડોપિંગ એક પ્રગતિશીલ પ્રક્રિયા તરીકે
TOPCon (ટનલ ઓક્સાઇડ પેસિવેટેડ કોન્ટેક્ટ) કોષો N-ટાઇપ સિલિકોન વેફર્સનો ઉપયોગ કરે છે, જે વાહક પસંદગી અને વિદ્યુત કામગીરીમાં સહજ ફાયદા પ્રદાન કરે છે. જો કે, પરંપરાગત ઉચ્ચ-તાપમાન ભઠ્ઠી-આધારિત બોરોન પ્રસરણ પડકારો રજૂ કરે છે, જેમાં ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ, ધીમી થ્રુપુટ અને ટનલ ઓક્સાઇડ અખંડિતતા માટે વધેલા જોખમનો સમાવેશ થાય છે.
લેસર બોરોન ડોપિંગ સ્થાનિક, અતિ-ઝડપી ગરમીને સક્ષમ બનાવે છે, જેનાથી બોરોન પરમાણુઓ સમગ્ર વેફરને ઊંચા તાપમાને ખુલ્લા પાડ્યા વિના પસંદગીયુક્ત રીતે નિયુક્ત પ્રદેશોમાં ફેલાવી શકે છે. આ અભિગમ નિષ્ક્રિયતા ગુણવત્તા જાળવી રાખીને સંપર્ક પ્રતિકારને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે અને TOPCon કાર્યક્ષમતાને 26% થી વધુ આગળ વધારવા માટે વ્યાપકપણે એક મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા માનવામાં આવે છે.

3. HJT કોષો: ઇન્ટરફેસ ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે લેસર-પ્રેરિત એનિલિંગ
HJT (હેટેરોજંક્શન) કોષો ઉત્તમ સપાટી નિષ્ક્રિયતા માટે આકારહીન સિલિકોન સ્તરો પર આધાર રાખે છે. જો કે, લટકતા બંધનો જેવા ઇન્ટરફેસ ખામીઓ હજુ પણ વાહક પુનઃસંયોજન તરફ દોરી શકે છે.
લેસર-પ્રેરિત એનિલિંગ (LIA) એ આકારહીન/સ્ફટિકીય સિલિકોન ઇન્ટરફેસ પર હાઇડ્રોજન સ્થળાંતરને સક્રિય કરવા માટે નિયંત્રિત લેસર ઇરેડિયેશનનો ઉપયોગ કરે છે, જે સ્થિતિમાં ખામીઓનું સમારકામ કરે છે. આ પ્રક્રિયા ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ (Voc) અને ફિલ ફેક્ટર (FF) ને સુધારવા માટે દર્શાવવામાં આવી છે, જે તેને HJT કાર્યક્ષમતા ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે એક વ્યવહારુ પદ્ધતિ બનાવે છે.

૪. પેરોવસ્કાઇટ અને ટેન્ડમ કોષો: સ્કેલેબલ ઇન્ટિગ્રેશન માટે લેસર સ્ક્રિબિંગ
પેરોવસ્કાઇટ અને પેરોવસ્કાઇટ/સિલિકોન ટેન્ડમ કોષોમાં, લેસર પ્રોસેસિંગ માત્ર એક ઉત્પાદન સાધન જ નહીં પણ એક માળખાકીય સક્ષમકર્તા પણ છે. માનક P1, P2, અને P3 લેસર સ્ક્રિબિંગ પગલાં ઇલેક્ટ્રોડ સેગ્મેન્ટેશન, સબ-સેલ આઇસોલેશન અને શ્રેણી ઇન્ટરકનેક્શનને વ્યાખ્યાયિત કરે છે.
કાર્યાત્મક સ્તરોની નાજુક પ્રકૃતિ અને વૈવિધ્યસભર થર્મલ સ્થિરતાને ધ્યાનમાં રાખીને, લેસર પ્રોસેસિંગ - તેની બિન-સંપર્ક અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇ લાક્ષણિકતાઓ સાથે - મોટા-ક્ષેત્રના ઉપકરણોમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને એકરૂપતા પ્રાપ્ત કરવા માટે આવશ્યક છે. પરિણામે, લેસર સ્ક્રિબિંગને ટેન્ડમ સેલ ઔદ્યોગિકીકરણ માટેની મુખ્ય પ્રક્રિયાઓમાંની એક માનવામાં આવે છે.

ખર્ચ ઘટાડવા અને ઉપજ સુધારણા માટે સામાન્ય હેતુવાળી લેસર પ્રક્રિયાઓ
સેલ-વિશિષ્ટ એપ્લિકેશનો ઉપરાંત, લેસર ટેકનોલોજી ઘણા ક્રોસ-પ્લેટફોર્મ ઉત્પાદન પગલાંઓને પણ સમર્થન આપે છે:
* લેસર-આધારિત ગ્રીડલાઇન ટ્રાન્સફર: સ્ક્રીન પ્રિન્ટિંગની તુલનામાં ઝીણા ઇલેક્ટ્રોડ અને સુધારેલી સુસંગતતાને સક્ષમ કરે છે, જે ચાંદીની પેસ્ટનો વપરાશ નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે, ખાસ કરીને HJT જેવી નીચા-તાપમાન પ્રક્રિયાઓમાં.
* નુકસાન-મુક્ત લેસર ડાયસિંગ: માઇક્રો-ક્રેક જોખમ ઘટાડીને ચોક્કસ હાફ-સેલ અને મલ્ટિ-કટ પ્રોસેસિંગની મંજૂરી આપે છે, જેનાથી મોડ્યુલ પાવર આઉટપુટમાં સુધારો થાય છે.
* લેસર એજ આઇસોલેશન અને પેસિવેશન: કાપ્યા પછી એજ ડેમેજનું સમારકામ કરે છે, રિકોમ્બિનેશન નુકસાન ઘટાડે છે અને મોડ્યુલ-સ્તરની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
આ સામાન્ય લેસર પ્રક્રિયાઓ પ્રતિ વોટ ખર્ચ ઘટાડવામાં અને એકંદર ઉત્પાદન ઉપજમાં સુધારો કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

થર્મલ મેનેજમેન્ટ : સ્થિર લેસર પ્રોસેસિંગનો પાયો
જેમ જેમ પીવી ઉત્પાદન ઉચ્ચ થ્રુપુટ અને લાંબા ગાળાના સતત સંચાલન તરફ આગળ વધે છે, તેમ લેસર પ્રક્રિયા સ્થિરતા ચોક્કસ થર્મલ નિયંત્રણ પર વધુને વધુ નિર્ભર બને છે. લેસર આઉટપુટમાં નાના વધઘટ પણ સંપર્ક પ્રતિકાર, ખામી ઘનતા અથવા રેખા પહોળાઈ સુસંગતતાને સીધી અસર કરી શકે છે.
ઉત્પાદન વાતાવરણમાં, લેસર સ્ત્રોતો અને ઓપ્ટિકલ ઘટકો સતત થર્મલ લોડ હેઠળ કાર્ય કરે છે. તેથી, લેસર ઊર્જા સ્થિરતા જાળવવા, પાવર ડ્રિફ્ટ ઘટાડવા અને પુનરાવર્તિત પ્રક્રિયા પરિણામો સુનિશ્ચિત કરવા માટે વિશ્વસનીય ઠંડક અને તાપમાન નિયંત્રણ પ્રણાલીઓ આવશ્યક છે. લેસર સ્ત્રોતો, પાવર મોડ્યુલ્સ અને ઓપ્ટિકલ એસેમ્બલીઓનું અસરકારક થર્મલ મેનેજમેન્ટ ઉચ્ચ ઉપજ અને પ્રક્રિયા મજબૂતાઈમાં સીધું યોગદાન આપે છે, ખાસ કરીને TOPCon, HJT અને સાંકડા પ્રક્રિયા માર્જિનવાળા ટેન્ડમ કોષો માટે.
હાઇ-પાવર લેસર એપ્લિકેશન્સ માટે વિકસાવવામાં આવેલા ઔદ્યોગિક તાપમાન નિયંત્રણ ઉકેલો વધુ સ્થિરતા, ઝડપી પ્રતિભાવ અને લાંબા ગાળાની કાર્યકારી વિશ્વસનીયતા તરફ વિકસિત થવાનું ચાલુ રાખે છે, જે અદ્યતન પીવી ઉત્પાદન માટે મજબૂત પાયો પૂરો પાડે છે.

નિષ્કર્ષ
PERC કોષોના મોટા પાયે વ્યાપારીકરણથી લઈને TOPCon અને HJT તકનીકોના ઝડપી અપનાવવા સુધી, અને આગળ ટેન્ડમ આર્કિટેક્ચરના સંશોધન સુધી, લેસર તકનીક સતત ફોટોવોલ્ટેઇક સેલ ઉત્પાદનના સૌથી મહત્વપૂર્ણ તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે. જ્યારે તે સૈદ્ધાંતિક કાર્યક્ષમતા મર્યાદાને વ્યાખ્યાયિત કરતું નથી, તે મજબૂત રીતે નક્કી કરે છે કે શું તે કાર્યક્ષમતા સતત, નિયંત્રિત અને પાયે ઉત્પન્ન કરી શકાય છે.
જેમ જેમ પીવી ઉદ્યોગ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને વધુ ઉત્પાદન વિશ્વસનીયતા તરફ આગળ વધી રહ્યો છે, તેમ લેસર પ્રોસેસિંગ, તેની સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરતી સિસ્ટમ-સ્તરીય સપોર્ટ સાથે, તકનીકી પ્રગતિ અને ઔદ્યોગિક અપગ્રેડિંગનું મૂળભૂત ચાલક રહેશે.