Фотоэлектрлік ұяшықтар өндірісіндегі лазерлік технологияның маңызды рөлі

Фотоэлектрлік (ФЭ) өнеркәсібі конверсия тиімділігін арттыруға және өндіріс шығындарын төмендетуге ұмтылған сайын, технологиялық процесс жасуша өнімділігі мен масштабталуында шешуші факторға айналды. PERC-тен TOPCon және HJT-ге дейін, әрі қарай перовскит және тандемдік күн батареяларына қарай жасуша архитектуралары барған сайын күрделене түсуде, ал технологиялық терезелер тарыла түседі. Осы эволюция аясында лазерлік технология тірек құралынан жоғары тиімді ФЭ жасушаларының бірнеше буынын қолдайтын негізгі өндірістік мүмкіндікке ауысты.

PERC өндіріс желілерінде лазерлік абляция пассивация қабаттарының микрон деңгейінде өрнектеліп, тұрақты жергілікті байланыстар түзілуіне мүмкіндік береді. TOPCon өндірісінде лазерлік бор қоспасы 26%-дан асатын жасуша тиімділігіне жетудің негізгі жолы ретінде кеңінен қарастырылады. Жаңадан пайда болған перовскит және тандем жасушаларында лазерлік скриптинг үлкен аумақты, жоғары біркелкі өндіріске қол жеткізуге болатынын тікелей анықтайды. Байланыссыз сипаты, жоғары дәлдігі және минималды жылу әсер ететін аймағымен лазерлік технология фотоэлектрлік өнеркәсібінде тиімділікті арттыру мен өндіріс сенімділігінің ажырамас мүмкіндігіне айналды.

Лазерлік технология озық фотоэлектрлік өндірістің ортақ негізі ретінде

Ұяшық технологиялары дамыған сайын өндірушілер бірнеше ортақ қиындықтарға тап болады: құрылымдық ерекшеліктерінің нәзіктігі, сезімтал материалдар және шығымдылық талаптарының күшеюі. Лазерлік өңдеу бұл қиындықтарды мүмкіндіктердің бірегей үйлесімі арқылы шешеді:
* Механикалық кернеу мен микрожарықтарды болдырмайтын байланыссыз өңдеу
* Микрон деңгейіндегі кеңістіктік бақылау, жұқа және күрделі жасуша құрылымдарына жарамды
* Жергілікті, өте қысқа энергия кірісі, жылулық зақымды азайтады
* Автоматтандыру және сандық процестерді басқарумен жоғары үйлесімділік
Бұл қасиеттер лазерлік технологияны кәдімгі кристалды кремний ұяшықтарынан бастап келесі буын тандем архитектураларына дейін қолданылатын өте әмбебап және жаңартылатын процесс платформасына айналдырады.

Негізгі ұялы байланыс технологиялары бойынша лазерлік қолданбалардың негізгі түрлері
1. PERC жасушалары: жетілген лазерлік өңдеу моделі
PERC (Passiv Emitter and Rear Cell) технологиясының өнеркәсіптік табысы кең көлемді лазерлік өңдеумен тығыз байланысты. Лазерлік абляция артқы жағындағы алюминий оксидінің пассивация қабатын таңдамалы түрде ашу үшін қолданылады, бұл пассивация өнімділігін сақтай отырып, жергілікті артқы беттік байланыстарды қалыптастырады.
Сонымен қатар, лазерлік селективті эмиттер (SE) легирлеуі алдыңғы жақ түйіспелерінің астына локализацияланған ауыр легирлеуді қамтамасыз етеді, бұл түйіспеге төзімділікті төмендетеді және әдетте жасуша тиімділігін шамамен 0,3%-ға жақсартады. Бұл лазерлік процестердің жетілуі мен тұрақтылығы PERC жасушаларының ұзақ мерзімді жаппай өндірісін және нарықта үстемдігін қолдады.

2. TOPCon жасушалары: лазерлік бор легирлеуі серпінді процесс ретінде
TOPCon (Туннель оксидінің пассивтелген контактісі) ұяшықтары N-типті кремний пластиналарын пайдаланады, бұл тасымалдаушылардың селективтілігі мен электрлік өнімділігінде ішкі артықшылықтарды ұсынады. Дегенмен, дәстүрлі жоғары температуралы пеш негізіндегі бор диффузиясы жоғары энергия тұтыну, баяу өткізу қабілеті және туннель оксидінің тұтастығына қауіп төндіретін қиындықтарды тудырады.
Лазерлік бор қоспасы жергілікті, өте жылдам қыздыруға мүмкіндік береді, бұл бор атомдарының бүкіл пластинаны жоғары температураға ұшыратпай, белгіленген аймақтарға селективті түрде диффузиялануына мүмкіндік береді. Бұл тәсіл пассивация сапасын сақтай отырып, жанасу кедергісін айтарлықтай төмендетеді және TOPCon тиімділігін 26%-дан асырған кезде маңызды процесс болып саналады.

3. HJT жасушалары: интерфейсті оңтайландыру үшін лазермен индукцияланған күйдіру
HJT (гетероөткізгіш) жасушалары беттік пассивацияның тамаша болуы үшін аморфты кремний қабаттарына сүйенеді. Дегенмен, салбыраған байланыстар сияқты интерфейс ақаулары тасымалдаушылардың рекомбинациясына әкелуі мүмкін.
Лазермен индукцияланған күйдіру (LIA) аморфты/кристалды кремний интерфейсінде сутегінің миграциясын белсендіру үшін бақыланатын лазерлік сәулелендіруді пайдаланады, ақауларды орнында жөндейді. Бұл процесс ашық тізбек кернеуін (Voc) және толтыру коэффициентін (FF) жақсартатыны дәлелденді, бұл оны HJT тиімділігін оңтайландырудың практикалық әдісіне айналдырады.

4. Перовскит және тандем ұяшықтары: масштабталатын интеграция үшін лазерлік сызбалау
Перовскит және перовскит/кремний тандем жасушаларында лазерлік өңдеу тек өндіріс құралы ғана емес, сонымен қатар құрылымдық мүмкіндік береді. Стандартты P1, P2 және P3 лазерлік сызу қадамдары электрод сегментациясын, қосалқы жасушаларды оқшаулауды және тізбектей өзара байланысты анықтайды.
Функционалдық қабаттардың нәзік табиғаты мен әртүрлі термиялық тұрақтылығын ескере отырып, лазерлік өңдеу – жанаспайтын және жоғары дәлдіктегі сипаттамаларымен – үлкен аумақты құрылғыларда жоғары тиімділік пен біркелкілікке қол жеткізу үшін өте маңызды. Нәтижесінде, лазерлік скриптинг тандемді жасушаларды индустрияландырудың негізгі процестерінің бірі болып саналады.

Шығындарды азайту және өнімділікті арттыру үшін жалпы мақсаттағы лазерлік процестер
Жасушаға тән қолданбалардан басқа, лазерлік технология бірнеше платформааралық өндіріс қадамдарын да қолдайды:
* Лазерлік тор сызықтарын беру: экранды басып шығарумен салыстырғанда жұқа электродтар мен жақсартылған консистенцияны қамтамасыз етеді, әсіресе HJT сияқты төмен температуралы процестерде күміс пастасының тұтынылуын айтарлықтай азайтады.
* Зақым келтірмейтін лазерлік кесу: микрожарылу қаупін азайта отырып, дәл жартылай ұяшықты және көп кесімді өңдеуге мүмкіндік береді, модульдің қуат шығысын жақсартады.
* Лазерлік жиекті оқшаулау және пассивтеу: кесуден кейінгі жиек зақымдарын қалпына келтіреді, рекомбинация шығындарын азайтады және модуль деңгейіндегі тиімділікті арттыруға ықпал етеді.
Бұл жалпы лазерлік процестер жалпы өндіріс өнімділігін жақсартумен қатар, ваттқа шаққандағы шығынды төмендетуде маңызды рөл атқарады.

Термиялық басқару : Тұрақты лазерлік өңдеудің негізі
Фотоэлектрлік өндіріс жоғары өнімділікке және ұзақ мерзімді үздіксіз жұмысқа көшкен сайын, лазерлік процестің тұрақтылығы дәл термиялық бақылауға тәуелді бола бастайды. Лазерлік шығыстағы тіпті шамалы ауытқулар жанасу кедергісіне, ақау тығыздығына немесе сызық енінің консистенциясына тікелей әсер етуі мүмкін.
Өндірістік ортада лазерлік көздер мен оптикалық компоненттер тұрақты жылулық жүктемелер астында жұмыс істейді. Сондықтан сенімді салқындату және температураны бақылау жүйелері лазерлік энергияның тұрақтылығын сақтау, қуат дрейфін азайту және қайталанатын өңдеу нәтижелерін қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Лазерлік көздердің, қуат модульдерінің және оптикалық жинақтардың тиімді жылулық басқаруы, әсіресе тар процесс шекаралары бар TOPCon, HJT және тандемдік ұяшықтар үшін жоғары өнімділік пен процестің беріктігіне тікелей ықпал етеді.
Жоғары қуатты лазерлік қолданбалар үшін жасалған өнеркәсіптік температураны бақылау шешімдері тұрақтылықты арттыру, жылдам жауап беру және ұзақ мерзімді пайдалану сенімділігін арттыру бағытында дамып келеді, бұл озық фотоэлектрлік өндіріс үшін берік негіз болып табылады.

Қорытынды
PERC ұяшықтарын кең көлемде коммерцияландырудан бастап TOPCon және HJT технологияларын тез енгізуге және тандем архитектураларын зерттеуге дейін лазерлік технология фотоэлектрлік ұяшықтарды өндірудің ең маңызды кезеңдерінен үнемі өтеді. Ол теориялық тиімділік шегін анықтамаса да, сол тиімділікті үнемі, бақыланатын және ауқымды түрде өндіруге болатынын нақты анықтайды.
Фотоэлектрлік өнеркәсібінің тиімділігі жоғары және өндіріс сенімділігі жоғарылаған сайын, лазерлік өңдеу, оның тұрақтылығын қамтамасыз ететін жүйелік деңгейдегі қолдаумен бірге, технологиялық прогресс пен өнеркәсіпті жаңғыртудың негізгі қозғаушы күші болып қала береді.