ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെൽ നിർമ്മാണത്തിൽ ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ നിർണായക പങ്ക്

ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് (പിവി) വ്യവസായം ഉയർന്ന പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമതയും കുറഞ്ഞ നിർമ്മാണ ചെലവും പിന്തുടരുന്നത് തുടരുന്നതിനാൽ, സെൽ പ്രകടനത്തിലും സ്കേലബിളിറ്റിയിലും പ്രോസസ്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഒരു നിർണായക ഘടകമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. PERC മുതൽ TOPCon, HJT വരെയും, പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ്, ടാൻഡം സോളാർ സെല്ലുകൾ വരെയും, സെൽ ആർക്കിടെക്ചറുകൾ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാവുകയാണ്, അതേസമയം പ്രോസസ്സ് വിൻഡോകൾ ഇടുങ്ങിയതായി മാറുന്നു. ഈ പരിണാമത്തിൽ, ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യ ഒരു പിന്തുണയ്ക്കുന്ന ഉപകരണത്തിൽ നിന്ന് ഒന്നിലധികം തലമുറകളിലെ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുള്ള പിവി സെല്ലുകൾക്ക് അടിവരയിടുന്ന ഒരു പ്രധാന നിർമ്മാണ ശേഷിയിലേക്ക് മാറിയിരിക്കുന്നു.

PERC ഉൽ‌പാദന ലൈനുകളിൽ, ലേസർ അബ്ലേഷൻ പാസിവേഷൻ പാളികളുടെ മൈക്രോൺ-ലെവൽ പാറ്റേണിംഗിനെ സ്ഥിരമായ പ്രാദേശിക കോൺ‌ടാക്റ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്താൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. TOPCon നിർമ്മാണത്തിൽ, 26% കവിയുന്ന സെൽ കാര്യക്ഷമതയിലേക്കുള്ള ഒരു പ്രധാന പാതയായി ലേസർ ബോറോൺ ഡോപ്പിംഗ് വ്യാപകമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. ഉയർന്നുവരുന്ന പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ്, ടാൻഡം സെല്ലുകളിൽ, വലിയ-വിസ്തീർണ്ണമുള്ള, ഉയർന്ന-യൂണിഫോമിറ്റി ഉൽ‌പാദനം കൈവരിക്കാനാകുമോ എന്ന് ലേസർ സ്‌ക്രൈബിംഗ് നേരിട്ട് നിർണ്ണയിക്കുന്നു. അതിന്റെ നോൺ-കോൺടാക്റ്റ് സ്വഭാവം, ഉയർന്ന കൃത്യത, കുറഞ്ഞ താപ-ബാധിത മേഖല എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച്, പിവി വ്യവസായത്തിലുടനീളം കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ഉൽ‌പാദന വിശ്വാസ്യതയ്ക്കും ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യ ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ഒരു പ്രാപ്തിയായി മാറിയിരിക്കുന്നു.

നൂതന പിവി നിർമ്മാണത്തിനുള്ള ഒരു പൊതു അടിത്തറയായി ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യ

സെൽ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, നിർമ്മാതാക്കൾ നിരവധി പങ്കിട്ട വെല്ലുവിളികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു: സൂക്ഷ്മമായ ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകൾ, കൂടുതൽ സെൻസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയലുകൾ, വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന കർശനമായ വിളവ് ആവശ്യകതകൾ. ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗ് ഈ വെല്ലുവിളികളെ സവിശേഷമായ കഴിവുകളുടെ സംയോജനത്തിലൂടെ അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നു:
* നോൺ-കോൺടാക്റ്റ് പ്രോസസ്സിംഗ്, മെക്കാനിക്കൽ സമ്മർദ്ദവും മൈക്രോ-ക്രാക്കുകളും ഒഴിവാക്കുന്നു
* മൈക്രോൺ-ലെവൽ സ്പേഷ്യൽ നിയന്ത്രണം, സൂക്ഷ്മവും സങ്കീർണ്ണവുമായ കോശ ഘടനകൾക്ക് അനുയോജ്യം.
* പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച, വളരെ ഹ്രസ്വമായ ഊർജ്ജ ഇൻപുട്ട്, താപ നാശനഷ്ടങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നു.
* ഓട്ടോമേഷൻ, ഡിജിറ്റൽ പ്രോസസ് കൺട്രോൾ എന്നിവയുമായുള്ള ഉയർന്ന അനുയോജ്യത
ഈ ഗുണങ്ങൾ ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യയെ വളരെ വൈവിധ്യമാർന്നതും നവീകരിക്കാവുന്നതുമായ ഒരു പ്രക്രിയ പ്ലാറ്റ്‌ഫോമാക്കി മാറ്റുന്നു, പരമ്പരാഗത ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ സെല്ലുകൾ മുതൽ അടുത്ത തലമുറ ടാൻഡം ആർക്കിടെക്ചറുകൾ വരെ ഇത് ബാധകമാണ്.

മുഖ്യധാരാ സെൽ സാങ്കേതികവിദ്യകളിലുടനീളമുള്ള പ്രധാന ലേസർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ
1. PERC സെല്ലുകൾ: ഒരു മുതിർന്ന ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗ് മോഡൽ
PERC (പാസിവേറ്റഡ് എമിറ്റർ ആൻഡ് റിയർ സെൽ) സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വ്യാവസായിക വിജയം വലിയ തോതിലുള്ള ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ലേസർ അബ്ലേഷൻ ഉപയോഗിച്ച്, പിൻവശത്തുള്ള അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് പാസിവേഷൻ പാളി തിരഞ്ഞെടുത്ത് തുറക്കുകയും, പാസിവേഷൻ പ്രകടനം നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ലോക്കൽ ബാക്ക്-സർഫേസ് കോൺടാക്റ്റുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
കൂടാതെ, ലേസർ സെലക്ടീവ് എമിറ്റർ (SE) ഡോപ്പിംഗ് ഫ്രണ്ട്-സൈഡ് കോൺടാക്റ്റുകൾക്ക് താഴെ പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച ഹെവി ഡോപ്പിംഗ് പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, ഇത് കോൺടാക്റ്റ് പ്രതിരോധം കുറയ്ക്കുകയും സാധാരണയായി സെൽ കാര്യക്ഷമത ഏകദേശം 0.3% മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ലേസർ പ്രക്രിയകളുടെ പക്വതയും സ്ഥിരതയും PERC സെല്ലുകളുടെ ദീർഘകാല വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തെയും വിപണി ആധിപത്യത്തെയും പിന്തുണച്ചിട്ടുണ്ട്.

2. TOPCon സെല്ലുകൾ: ഒരു വഴിത്തിരിവ് പ്രക്രിയയായി ലേസർ ബോറോൺ ഡോപ്പിംഗ്
TOPCon (ടണൽ ഓക്സൈഡ് പാസിവേറ്റഡ് കോൺടാക്റ്റ്) സെല്ലുകൾ N-ടൈപ്പ് സിലിക്കൺ വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് കാരിയർ സെലക്റ്റിവിറ്റിയിലും ഇലക്ട്രിക്കൽ പ്രകടനത്തിലും അന്തർലീനമായ ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, പരമ്പരാഗത ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഫർണസ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ബോറോൺ ഡിഫ്യൂഷൻ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം, മന്ദഗതിയിലുള്ള ത്രൂപുട്ട്, ടണൽ ഓക്സൈഡ് സമഗ്രതയ്ക്കുള്ള വർദ്ധിച്ച അപകടസാധ്യത എന്നിവ ഉൾപ്പെടെയുള്ള വെല്ലുവിളികൾ ഉയർത്തുന്നു.
ലേസർ ബോറോൺ ഡോപ്പിംഗ് പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ചതും വളരെ വേഗത്തിലുള്ളതുമായ ചൂടാക്കൽ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, ഇത് ബോറോൺ ആറ്റങ്ങളെ മുഴുവൻ വേഫറിനെയും ഉയർന്ന താപനിലയിലേക്ക് തുറന്നുകാട്ടാതെ നിയുക്ത പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക് തിരഞ്ഞെടുത്ത് വ്യാപിപ്പിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഈ സമീപനം പാസിവേഷൻ ഗുണനിലവാരം നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് സമ്പർക്ക പ്രതിരോധം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു, കൂടാതെ TOPCon കാര്യക്ഷമത 26% കവിയുന്നതിനുള്ള ഒരു നിർണായക പ്രക്രിയയായി ഇത് വ്യാപകമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

3. HJT സെല്ലുകൾ: ഇന്റർഫേസ് ഒപ്റ്റിമൈസേഷനായി ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് അനിയലിംഗ്
മികച്ച ഉപരിതല പാസിവേഷനായി HJT (ഹെറ്ററോജംഗ്ഷൻ) സെല്ലുകൾ അമോർഫസ് സിലിക്കൺ പാളികളെ ആശ്രയിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, തൂങ്ങിക്കിടക്കുന്ന ബോണ്ടുകൾ പോലുള്ള ഇന്റർഫേസ് വൈകല്യങ്ങൾ ഇപ്പോഴും കാരിയർ പുനഃസംയോജനത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.
ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് അനീലിംഗ് (LIA) അമോർഫസ്/ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ ഇന്റർഫേസിൽ ഹൈഡ്രജൻ മൈഗ്രേഷൻ സജീവമാക്കുന്നതിനും സ്ഥലത്തെ വൈകല്യങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനും നിയന്ത്രിത ലേസർ വികിരണം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ ഓപ്പൺ-സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജും (Voc) ഫിൽ ഫാക്ടറും (FF) മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതായി കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് HJT കാര്യക്ഷമത ഒപ്റ്റിമൈസേഷനുള്ള ഒരു പ്രായോഗിക രീതിയാക്കി മാറ്റുന്നു.

4. പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ്, ടാൻഡം സെല്ലുകൾ: സ്കേലബിൾ ഇന്റഗ്രേഷനുള്ള ലേസർ സ്‌ക്രൈബിംഗ്.
പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ്, പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ്/സിലിക്കൺ ടാൻഡം സെല്ലുകളിൽ, ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗ് ഒരു നിർമ്മാണ ഉപകരണം മാത്രമല്ല, ഒരു ഘടനാപരമായ പ്രാപ്തമാക്കൽ കൂടിയാണ്. സ്റ്റാൻഡേർഡ് P1, P2, P3 ലേസർ സ്‌ക്രൈബിംഗ് ഘട്ടങ്ങൾ ഇലക്ട്രോഡ് സെഗ്‌മെന്റേഷൻ, സബ്-സെൽ ഐസൊലേഷൻ, സീരീസ് ഇന്റർകണക്ഷൻ എന്നിവ നിർവചിക്കുന്നു.
പ്രവർത്തന പാളികളുടെ ദുർബലമായ സ്വഭാവവും വൈവിധ്യമാർന്ന താപ സ്ഥിരതയും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, വലിയ ഏരിയ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയും ഏകീകൃതതയും കൈവരിക്കുന്നതിന് ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗ് - അതിന്റെ നോൺ-കോൺടാക്റ്റ്, ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള സവിശേഷതകൾ - അത്യാവശ്യമാണ്. തൽഫലമായി, ടാൻഡം സെൽ വ്യവസായവൽക്കരണത്തിനുള്ള പ്രധാന പ്രക്രിയകളിൽ ഒന്നായി ലേസർ സ്‌ക്രൈബിംഗ് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും വിളവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുമുള്ള പൊതു-ഉദ്ദേശ്യ ലേസർ പ്രക്രിയകൾ
സെൽ-നിർദ്ദിഷ്ട ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കപ്പുറം, ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യ നിരവധി ക്രോസ്-പ്ലാറ്റ്ഫോം നിർമ്മാണ ഘട്ടങ്ങളെയും പിന്തുണയ്ക്കുന്നു:
* ലേസർ അധിഷ്ഠിത ഗ്രിഡ്‌ലൈൻ ട്രാൻസ്ഫർ: സ്‌ക്രീൻ പ്രിന്റിംഗുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ മികച്ച ഇലക്ട്രോഡുകളും മെച്ചപ്പെട്ട സ്ഥിരതയും പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, ഇത് സിൽവർ പേസ്റ്റ് ഉപഭോഗം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് HJT പോലുള്ള താഴ്ന്ന താപനില പ്രക്രിയകളിൽ.
* കേടുപാടുകൾ ഇല്ലാത്ത ലേസർ ഡൈസിംഗ്: കുറഞ്ഞ മൈക്രോ-ക്രാക്ക് അപകടസാധ്യതയോടെ കൃത്യമായ ഹാഫ്-സെൽ, മൾട്ടി-കട്ട് പ്രോസസ്സിംഗ് അനുവദിക്കുന്നു, മൊഡ്യൂൾ പവർ ഔട്ട്പുട്ട് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
* ലേസർ എഡ്ജ് ഐസൊലേഷനും പാസിവേഷനും: മുറിച്ചതിന് ശേഷമുള്ള എഡ്ജ് കേടുപാടുകൾ പരിഹരിക്കുന്നു, പുനഃസംയോജന നഷ്ടങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നു, മൊഡ്യൂൾ-ലെവൽ കാര്യക്ഷമത നേട്ടങ്ങൾക്ക് സംഭാവന നൽകുന്നു.
ഈ പൊതുവായ ലേസർ പ്രക്രിയകൾ വാട്ടിന്റെ പ്രതി വാട്ട് ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിലും മൊത്തത്തിലുള്ള ഉൽപ്പാദന വിളവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലും ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.

താപ മാനേജ്മെന്റ് : സ്ഥിരതയുള്ള ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗിന്റെ അടിത്തറ
പിവി നിർമ്മാണം ഉയർന്ന ത്രൂപുട്ടിലേക്കും ദീർഘകാല തുടർച്ചയായ പ്രവർത്തനത്തിലേക്കും നീങ്ങുമ്പോൾ, ലേസർ പ്രക്രിയ സ്ഥിരത കൃത്യമായ താപ നിയന്ത്രണത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ലേസർ ഔട്ട്പുട്ടിലെ ചെറിയ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ പോലും കോൺടാക്റ്റ് റെസിസ്റ്റൻസ്, വൈകല്യ സാന്ദ്രത അല്ലെങ്കിൽ ലൈൻ വീതി സ്ഥിരതയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കും.
ഉൽ‌പാദന പരിതസ്ഥിതികളിൽ, ലേസർ സ്രോതസ്സുകളും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകങ്ങളും സ്ഥിരമായ താപ ലോഡുകളുടെ കീഴിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. അതിനാൽ ലേസർ ഊർജ്ജ സ്ഥിരത നിലനിർത്തുന്നതിനും, പവർ ഡ്രിഫ്റ്റ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും, ആവർത്തിക്കാവുന്ന പ്രോസസ്സിംഗ് ഫലങ്ങൾ ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും വിശ്വസനീയമായ കൂളിംഗ്, താപനില നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങൾ അത്യാവശ്യമാണ്. ലേസർ സ്രോതസ്സുകൾ, പവർ മൊഡ്യൂളുകൾ, ഒപ്റ്റിക്കൽ അസംബ്ലികൾ എന്നിവയുടെ ഫലപ്രദമായ താപ മാനേജ്മെന്റ് ഉയർന്ന വിളവിനും പ്രക്രിയയുടെ കരുത്തിനും നേരിട്ട് സംഭാവന നൽകുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് TOPCon, HJT, ഇടുങ്ങിയ പ്രോസസ്സ് മാർജിനുകളുള്ള ടാൻഡം സെല്ലുകൾക്ക്.
ഉയർന്ന പവർ ലേസർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത വ്യാവസായിക താപനില നിയന്ത്രണ പരിഹാരങ്ങൾ കൂടുതൽ സ്ഥിരത, വേഗതയേറിയ പ്രതികരണം, ദീർഘകാല പ്രവർത്തന വിശ്വാസ്യത എന്നിവയിലേക്ക് പരിണമിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് നൂതന പിവി നിർമ്മാണത്തിന് ശക്തമായ അടിത്തറ നൽകുന്നു.

തീരുമാനം
PERC സെല്ലുകളുടെ വലിയ തോതിലുള്ള വാണിജ്യവൽക്കരണം മുതൽ TOPCon, HJT സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള സ്വീകാര്യത വരെയും തുടർന്ന് ടാൻഡം ആർക്കിടെക്ചറുകളുടെ പര്യവേക്ഷണം വരെയും, ലേസർ സാങ്കേതികവിദ്യ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് സെൽ നിർമ്മാണത്തിന്റെ ഏറ്റവും നിർണായക ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ സ്ഥിരമായി കടന്നുപോകുന്നു. സൈദ്ധാന്തിക കാര്യക്ഷമതാ പരിധി ഇത് നിർവചിക്കുന്നില്ലെങ്കിലും, ആ കാര്യക്ഷമത സ്ഥിരമായും, നിയന്ത്രിതമായും, സ്കെയിലിലും ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമോ എന്ന് അത് ശക്തമായി നിർണ്ണയിക്കുന്നു.
പിവി വ്യവസായം ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയിലേക്കും കൂടുതൽ നിർമ്മാണ വിശ്വാസ്യതയിലേക്കും മുന്നേറുമ്പോൾ, ലേസർ പ്രോസസ്സിംഗും അതിന്റെ സ്ഥിരത ഉറപ്പാക്കുന്ന സിസ്റ്റം-ലെവൽ പിന്തുണയും സാങ്കേതിക പുരോഗതിയുടെയും വ്യാവസായിക നവീകരണത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാന ചാലകമായി തുടരും.