फोटोव्होल्टेइक सेल उत्पादनात लेसर तंत्रज्ञानाची महत्त्वपूर्ण भूमिका

फोटोव्होल्टेइक (PV) उद्योग उच्च रूपांतरण कार्यक्षमता आणि कमी उत्पादन खर्चाचा पाठलाग करत असताना, प्रक्रिया तंत्रज्ञान हे सेल कामगिरी आणि स्केलेबिलिटीमध्ये एक निर्णायक घटक बनले आहे. PERC पासून TOPCon आणि HJT पर्यंत, आणि पुढे पेरोव्स्काईट आणि टँडम सोलर सेल्सकडे, सेल आर्किटेक्चर अधिकाधिक जटिल होत आहेत तर प्रक्रिया खिडक्या अरुंद होत आहेत. या उत्क्रांतीमध्ये, लेसर तंत्रज्ञान एका सहाय्यक साधनापासून एका मुख्य उत्पादन क्षमतेकडे वळले आहे जे उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या PV पेशींच्या अनेक पिढ्यांना आधार देते.

PERC उत्पादन लाईन्समध्ये, लेसर अ‍ॅब्लेशनमुळे पॅसिव्हेशन लेयर्सचे मायक्रोन-लेव्हल पॅटर्निंग स्थिर स्थानिक संपर्क तयार करण्यास सक्षम होते. TOPCon उत्पादनात, लेसर बोरॉन डोपिंगला २६% पेक्षा जास्त सेल कार्यक्षमतेकडे नेणारा एक महत्त्वाचा मार्ग मानला जातो. उदयोन्मुख पेरोव्स्काईट आणि टँडम पेशींमध्ये, लेसर स्क्राइबिंग थेट ठरवते की मोठ्या-क्षेत्राचे, उच्च-एकसमान उत्पादन साध्य करता येते की नाही. त्याच्या संपर्क नसलेल्या स्वरूपासह, उच्च अचूकता आणि किमान उष्णता-प्रभावित झोनसह, लेसर तंत्रज्ञान संपूर्ण PV उद्योगात कार्यक्षमता सुधारणा आणि उत्पादन विश्वासार्हतेसाठी एक अपरिहार्य सक्षमकर्ता बनले आहे.

प्रगत पीव्ही उत्पादनासाठी एक सामान्य पाया म्हणून लेसर तंत्रज्ञान

सेल तंत्रज्ञान जसजसे पुढे जात आहे तसतसे उत्पादकांना अनेक सामायिक आव्हानांना तोंड द्यावे लागते: बारीक संरचनात्मक वैशिष्ट्ये, अधिक संवेदनशील साहित्य आणि वाढत्या प्रमाणात कठोर उत्पन्न आवश्यकता. लेसर प्रक्रिया क्षमतांच्या अद्वितीय संयोजनाद्वारे या आव्हानांना तोंड देते:
* संपर्करहित प्रक्रिया, यांत्रिक ताण आणि सूक्ष्म-क्रॅक टाळणे
* सूक्ष्म आणि जटिल पेशी संरचनांसाठी योग्य, मायक्रोन-स्तरीय अवकाशीय नियंत्रण
* स्थानिकीकृत, अल्ट्रा-शॉर्ट एनर्जी इनपुट, थर्मल नुकसान कमीत कमी
* ऑटोमेशन आणि डिजिटल प्रक्रिया नियंत्रणासह उच्च सुसंगतता.
या गुणधर्मांमुळे लेसर तंत्रज्ञान एक अत्यंत बहुमुखी आणि अपग्रेड करण्यायोग्य प्रक्रिया प्लॅटफॉर्म बनते, जे पारंपारिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन पेशींपासून ते पुढील पिढीच्या टँडम आर्किटेक्चरपर्यंत लागू होते.

मुख्य प्रवाहातील सेल तंत्रज्ञानामध्ये प्रमुख लेसर अनुप्रयोग
१. PERC पेशी: एक परिपक्व लेसर प्रक्रिया मॉडेल
PERC (पॅसिव्हेटेड एमिटर अँड रीअर सेल) तंत्रज्ञानाचे औद्योगिक यश मोठ्या प्रमाणात लेसर प्रक्रियेशी जवळून जोडलेले आहे. लेसर अ‍ॅब्लेशनचा वापर मागील बाजूस असलेल्या अॅल्युमिनियम ऑक्साईड पॅसिव्हेशन थराला निवडकपणे उघडण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे स्थानिक बॅक-सर्फेस संपर्क तयार होतात आणि पॅसिव्हेशन कार्यक्षमता टिकवून ठेवली जाते.
याव्यतिरिक्त, लेसर सिलेक्टिव्ह एमिटर (SE) डोपिंग फ्रंट-साइड कॉन्टॅक्ट्सच्या खाली स्थानिकीकृत हेवी डोपिंग सक्षम करते, ज्यामुळे कॉन्टॅक्ट रेझिस्टन्स कमी होतो आणि सामान्यतः सेल कार्यक्षमता सुमारे 0.3% ने सुधारते. या लेसर प्रक्रियांची परिपक्वता आणि स्थिरता दीर्घकालीन मोठ्या प्रमाणात उत्पादन आणि PERC पेशींच्या बाजारपेठेतील वर्चस्वाला समर्थन देते.

२. टॉपकॉन सेल्स: लेसर बोरॉन डोपिंग एक यशस्वी प्रक्रिया म्हणून
टॉपकॉन (टनेल ऑक्साईड पॅसिव्हेटेड कॉन्टॅक्ट) पेशी एन-टाइप सिलिकॉन वेफर्सचा वापर करतात, ज्यामुळे वाहक निवडकता आणि विद्युत कामगिरीमध्ये अंतर्निहित फायदे मिळतात. तथापि, पारंपारिक उच्च-तापमान भट्टी-आधारित बोरॉन प्रसार आव्हाने सादर करतो, ज्यामध्ये उच्च ऊर्जा वापर, मंद थ्रूपुट आणि टनेल ऑक्साईड अखंडतेला वाढता धोका यांचा समावेश आहे.
लेसर बोरॉन डोपिंग स्थानिकीकृत, अति-जलद गरम करण्यास सक्षम करते, ज्यामुळे बोरॉन अणू संपूर्ण वेफरला उच्च तापमानात न आणता निवडकपणे नियुक्त केलेल्या प्रदेशांमध्ये पसरू शकतात. हा दृष्टिकोन निष्क्रियता गुणवत्ता राखताना संपर्क प्रतिकार लक्षणीयरीत्या कमी करतो आणि TOPCon कार्यक्षमता 26% पेक्षा जास्त वाढवण्यासाठी ही एक महत्त्वाची प्रक्रिया मानली जाते.

३. एचजेटी पेशी: इंटरफेस ऑप्टिमायझेशनसाठी लेसर-प्रेरित एनीलिंग
एचजेटी (हेटेरोजंक्शन) पेशी उत्कृष्ट पृष्ठभागाच्या निष्क्रियतेसाठी अनाकार सिलिकॉन थरांवर अवलंबून असतात. तथापि, लटकणाऱ्या बंधांसारखे इंटरफेस दोष अजूनही वाहक पुनर्संयोजनास कारणीभूत ठरू शकतात.
लेसर-प्रेरित अ‍ॅनिलिंग (LIA) नियंत्रित लेसर विकिरण वापरून अनाकार/स्फटिकासारखे सिलिकॉन इंटरफेसवर हायड्रोजन स्थलांतर सक्रिय करते, ज्यामुळे स्थितीत दोष दुरुस्त होतात. ही प्रक्रिया ओपन-सर्किट व्होल्टेज (Voc) आणि फिल फॅक्टर (FF) सुधारते असे दिसून आले आहे, ज्यामुळे ती HJT कार्यक्षमता ऑप्टिमायझेशनसाठी एक व्यावहारिक पद्धत बनते.

४. पेरोव्स्काईट आणि टँडम सेल्स: स्केलेबल इंटिग्रेशनसाठी लेसर स्क्रिबिंग
पेरोव्स्काईट आणि पेरोव्स्काईट/सिलिकॉन टँडम पेशींमध्ये, लेसर प्रक्रिया केवळ एक उत्पादन साधन नाही तर एक संरचनात्मक सक्षमकर्ता देखील आहे. मानक P1, P2, आणि P3 लेसर स्क्राइबिंग चरण इलेक्ट्रोड सेगमेंटेशन, सब-सेल आयसोलेशन आणि सिरीज इंटरकनेक्शन परिभाषित करतात.
कार्यात्मक थरांच्या नाजूक स्वरूपामुळे आणि विविध थर्मल स्थिरतेमुळे, मोठ्या-क्षेत्रीय उपकरणांमध्ये उच्च कार्यक्षमता आणि एकरूपता प्राप्त करण्यासाठी लेसर प्रक्रिया - त्याच्या संपर्क नसलेल्या आणि उच्च-परिशुद्धता वैशिष्ट्यांसह - आवश्यक आहे. परिणामी, लेसर स्क्राइबिंग हे टँडम सेल औद्योगिकीकरणासाठी मुख्य प्रक्रियांपैकी एक मानले जाते.

खर्च कमी करण्यासाठी आणि उत्पन्न सुधारण्यासाठी सामान्य-उद्देशीय लेसर प्रक्रिया
सेल-विशिष्ट अनुप्रयोगांव्यतिरिक्त, लेसर तंत्रज्ञान अनेक क्रॉस-प्लॅटफॉर्म उत्पादन चरणांना देखील समर्थन देते:
* लेसर-आधारित ग्रिडलाइन ट्रान्सफर: स्क्रीन प्रिंटिंगच्या तुलनेत बारीक इलेक्ट्रोड आणि सुधारित सुसंगतता सक्षम करते, ज्यामुळे चांदीच्या पेस्टचा वापर लक्षणीयरीत्या कमी होतो, विशेषतः HJT सारख्या कमी-तापमानाच्या प्रक्रियांमध्ये.
* नुकसानमुक्त लेसर डायसिंग: सूक्ष्म-क्रॅक जोखीम कमी करून अचूक अर्ध-सेल आणि मल्टी-कट प्रक्रिया करण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे मॉड्यूल पॉवर आउटपुट सुधारतो.
* लेसर एज आयसोलेशन आणि पॅसिव्हेशन: कटिंगनंतर एजचे नुकसान दुरुस्त करते, पुनर्संयोजन नुकसान कमी करते आणि मॉड्यूल-स्तरीय कार्यक्षमता वाढीस हातभार लावते.
या सामान्य लेसर प्रक्रिया प्रति वॅट खर्च कमी करण्यात आणि एकूण उत्पादन उत्पन्न सुधारण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात.

थर्मल व्यवस्थापन : स्थिर लेसर प्रक्रियेचा पाया
पीव्ही उत्पादन उच्च थ्रूपुट आणि दीर्घ-कालावधीच्या सतत ऑपरेशनकडे जात असताना, लेसर प्रक्रिया स्थिरता अचूक थर्मल नियंत्रणावर अधिकाधिक अवलंबून होते. लेसर आउटपुटमध्ये किरकोळ चढउतार देखील संपर्क प्रतिकार, दोष घनता किंवा रेषेच्या रुंदीच्या सुसंगततेवर थेट परिणाम करू शकतात.
उत्पादन वातावरणात, लेसर स्रोत आणि ऑप्टिकल घटक सतत थर्मल भाराखाली काम करतात. म्हणूनच लेसर ऊर्जा स्थिरता राखण्यासाठी, पॉवर ड्रिफ्ट कमी करण्यासाठी आणि पुनरावृत्ती करण्यायोग्य प्रक्रिया परिणाम सुनिश्चित करण्यासाठी विश्वसनीय शीतकरण आणि तापमान नियंत्रण प्रणाली आवश्यक आहेत. लेसर स्रोत, पॉवर मॉड्यूल आणि ऑप्टिकल असेंब्लीचे प्रभावी थर्मल व्यवस्थापन थेट उच्च उत्पादन आणि प्रक्रिया मजबूतीमध्ये योगदान देते, विशेषतः TOPCon, HJT आणि अरुंद प्रक्रिया मार्जिन असलेल्या टँडम सेलसाठी.
उच्च-शक्तीच्या लेसर अनुप्रयोगांसाठी विकसित केलेले औद्योगिक तापमान नियंत्रण उपाय अधिक स्थिरता, जलद प्रतिसाद आणि दीर्घकालीन ऑपरेशनल विश्वासार्हतेकडे विकसित होत आहेत, जे प्रगत पीव्ही उत्पादनासाठी एक मजबूत पाया प्रदान करतात.

निष्कर्ष
PERC पेशींच्या मोठ्या प्रमाणात व्यापारीकरणापासून ते TOPCon आणि HJT तंत्रज्ञानाचा जलद अवलंब करण्यापर्यंत आणि पुढे टँडम आर्किटेक्चरच्या शोधापर्यंत, लेसर तंत्रज्ञान फोटोव्होल्टेइक सेल उत्पादनाच्या सर्वात महत्त्वाच्या टप्प्यांमधून सातत्याने जात आहे. जरी ते सैद्धांतिक कार्यक्षमता मर्यादा परिभाषित करत नसले तरी, ती कार्यक्षमता सातत्याने, नियंत्रितपणे आणि मोठ्या प्रमाणात निर्माण करता येईल की नाही हे ते ठामपणे ठरवते.
पीव्ही उद्योग उच्च कार्यक्षमता आणि अधिक उत्पादन विश्वासार्हतेकडे प्रगती करत असताना, लेसर प्रक्रिया, त्याची स्थिरता सुनिश्चित करणारा सिस्टम-स्तरीय आधार, तांत्रिक प्रगती आणि औद्योगिक अपग्रेडिंगचा मूलभूत चालक राहील.