Критичната улога на ласерската технологија во производството на фотоволтаични ќелии

Бидејќи фотоволтаичната (PV) индустрија продолжува да се стреми кон поголема ефикасност на конверзија и пониски трошоци за производство, технологијата на процеси стана одлучувачки фактор во перформансите и скалабилноста на ќелиите. Од PERC до TOPCon и HJT, а понатаму кон перовскитните и тандемските соларни ќелии, архитектурите на ќелиите стануваат сè посложени, додека прозорците на процесите стануваат сè потесни. Во рамките на оваа еволуција, ласерската технологија се префрли од помошна алатка во основна производствена способност што ги поткрепува повеќе генерации високоефикасни фотоволтаични ќелии.

Во производствените линии на PERC, ласерската аблација овозможува микронско моделирање на слоевите за пасивација за да се формираат стабилни локални контакти. Во производството на TOPCon, ласерското допирање со бор е широко сметано за клучен пат кон ефикасност на ќелиите што надминува 26%. Кај новите перовскитни и тандем ќелии, ласерското шкриптирање директно одредува дали е можно производство на голема површина и висока униформност. Со својата бесконтактна природа, висока прецизност и минимална зона погодена од топлина, ласерската технологија стана неопходен овозможувач за подобрување на ефикасноста и сигурноста на производството во целата фотоволтаична индустрија.

Ласерската технологија како заедничка основа за напредно производство на фотоволтаични панели

Како што напредуваат технологиите за ќелии, производителите се соочуваат со неколку заеднички предизвици: пофини структурни карактеристики, почувствителни материјали и сè построги барања за принос. Ласерската обработка ги решава овие предизвици преку единствена комбинација на можности:
* Бесконтактна обработка, избегнувајќи механички стрес и микропукнатини
* Просторна контрола на микронско ниво, погодна за фини и сложени клеточни структури
* Локализиран, ултра краток влез на енергија, минимизирање на термичко оштетување
* Висока компатибилност со автоматизација и дигитална контрола на процесите
Овие атрибути ја прават ласерската технологија многу разновидна и надградлива процесна платформа, применлива од конвенционални кристални силиконски ќелии до тандем архитектури од следната генерација.

Клучни ласерски апликации низ главните технологии за мобилни уреди
1. PERC клетки: Зрел модел на ласерска обработка
Индустрискиот успех на технологијата PERC (пасивиран емитер и задна ќелија) е тесно поврзан со ласерската обработка на големи размери. Ласерската аблација се користи за селективно отворање на слојот за пасивација на алуминиум оксид на задната страна, формирајќи локални контакти на задната површина, а воедно зачувувајќи ги перформансите на пасивација.
Дополнително, допирањето со ласерски селективен емитер (SE) овозможува локализирано силно допирање под предните контакти, намалувајќи го отпорот на контактот и обично подобрувајќи ја ефикасноста на ќелиите за околу 0,3%. Зрелоста и стабилноста на овие ласерски процеси ја поддржаа долгорочната масовна продукција и доминацијата на пазарот на PERC ќелии.

2. TOPCon клетки: Ласерско допирање со бор како револуционерен процес
TOPCon (контакт со пасивиран оксид во тунел) ќелиите користат силициумски плочки од N-тип, нудејќи вродени предности во селективноста на носачите и електричните перформанси. Сепак, конвенционалната дифузија на бор базирана на висока температура во печка претставува предизвици, вклучувајќи висока потрошувачка на енергија, побавен проток и зголемен ризик за интегритетот на оксидот во тунелот.
Ласерското допирање со бор овозможува локализирано, ултра брзо загревање, дозволувајќи им на атомите на бор селективно да дифундираат во одредени региони без да го изложат целиот плофл на високи температури. Овој пристап значително го намалува отпорот на контакт, а воедно го одржува квалитетот на пасивација и се смета за критичен процес за зголемување на ефикасноста на TOPCon над 26%.

3. HJT клетки: Ласерски индуцирано жарење за оптимизација на интерфејсот
HJT (хетероспојнички) ќелии се потпираат на аморфни силициумски слоеви за одлична површинска пасивација. Сепак, дефектите на интерфејсот, како што се висечките врски, сè уште можат да доведат до рекомбинација на носителите.
Ласерски индуцираното жарење (LIA) користи контролирано ласерско зрачење за да ја активира миграцијата на водород на интерфејсот од аморфен/кристален силициум, поправајќи ги дефектите на самото место. Докажано е дека овој процес го подобрува напонот на отворено коло (Voc) и факторот на полнење (FF), што го прави практичен метод за оптимизација на ефикасноста на HJT.

4. Перовскитни и тандем клетки: Ласерско стружење за скалабилна интеграција
Кај перовскитните и перовскит/силиконските тандем ќелии, ласерската обработка не е само производствена алатка, туку и структурен овозможувач. Стандардните чекори за ласерско цртање P1, P2 и P3 ја дефинираат сегментацијата на електродите, изолацијата на подќелиите и сериската меѓусебна поврзаност.
Со оглед на кршливата природа и разновидната термичка стабилност на функционалните слоеви, ласерската обработка - со своите бесконтактни и високопрецизни карактеристики - е од суштинско значење за постигнување висока ефикасност и униформност кај уредите со голема површина. Како резултат на тоа, ласерското пишување се смета за еден од основните процеси за индустријализација на тандем ќелии.

Ласерски процеси за општа намена за намалување на трошоците и подобрување на приносот
Освен специфичните апликации за ќелиите, ласерската технологија поддржува и неколку крос-платформски чекори во производството:
* Ласерски базиран пренос на мрежести линии: Овозможува пофини електроди и подобрена конзистентност во споредба со ситопечатот, значително намалувајќи ја потрошувачката на сребрена паста, особено во процеси на ниски температури како што е HJT.
* Ласерско сечење без оштетување: Овозможува прецизна обработка на полуќелии и повеќекратни сечења со намален ризик од микропукнатини, подобрувајќи ја излезната моќност на модулот.
* Ласерска изолација и пасивација на рабовите: Ги поправа оштетувањата на рабовите по сечењето, намалувајќи ги загубите од рекомбинација и придонесувајќи за зголемување на ефикасноста на ниво на модул.
Овие општи ласерски процеси играат важна улога во намалувањето на цената по ват, а воедно го подобруваат целокупниот принос на производството.

Термичко управување : Основа на стабилна ласерска обработка
Како што производството на фотоволтаични панели се движи кон поголем проток и долготрајна континуирана работа, стабилноста на ласерскиот процес станува сè повеќе зависна од прецизната термичка контрола. Дури и малите флуктуации во излезот на ласерот можат директно да влијаат на отпорноста на контакт, густината на дефектите или конзистентноста на ширината на линијата.
Во производствените средини, ласерските извори и оптичките компоненти работат под постојани термички оптоварувања. Затоа, сигурните системи за ладење и контрола на температурата се неопходни за одржување на стабилноста на енергијата на ласерот, минимизирање на отстапувањето на моќноста и обезбедување повторувачки резултати од обработката. Ефикасното термичко управување со ласерските извори, модулите за напојување и оптичките склопови директно придонесува за поголем принос и робусност на процесот, особено за TOPCon, HJT и тандем ќелии со потесни маржи на процесот.
Индустриските решенија за контрола на температурата развиени за апликации со ласер со висока моќност продолжуваат да се развиваат кон поголема стабилност, побрз одговор и долгорочна оперативна сигурност, обезбедувајќи солидна основа за напредно производство на фотоволтаични панели.

Заклучок
Од комерцијализацијата на PERC ќелиите во голем обем до брзото усвојување на технологиите TOPCon и HJT, па сè до истражувањето на тандем архитектури, ласерската технологија постојано поминува низ најкритичните чекори во производството на фотоволтаични ќелии. Иако не ја дефинира теоретската граница на ефикасност, таа силно одредува дали таа ефикасност може да се произведува конзистентно, контролирано и на големо.
Како што фотоволтаичната индустрија напредува кон поголема ефикасност и поголема сигурност во производството, ласерската обработка, заедно со поддршката на системско ниво што ја обезбедува нејзината стабилност, ќе остане фундаментален двигател на технолошкиот напредок и индустриската надградба.