Peranan Kritikal Teknologi Laser dalam Pembuatan Sel Fotovoltaik

Ketika industri fotovoltaik (PV) terus mengejar kecekapan penukaran yang lebih tinggi dan kos pembuatan yang lebih rendah, teknologi proses telah menjadi faktor penentu dalam prestasi dan kebolehskalaan sel. Dari PERC ke TOPCon dan HJT, dan lebih jauh ke arah sel solar perovskit dan tandem, seni bina sel menjadi semakin kompleks sementara tetingkap proses menjadi lebih sempit. Dalam evolusi ini, teknologi laser telah beralih daripada alat sokongan kepada keupayaan pembuatan teras yang menyokong pelbagai generasi sel PV berkecekapan tinggi.

Dalam barisan pengeluaran PERC, ablasi laser membolehkan corak lapisan pasifasi peringkat mikron untuk membentuk sentuhan setempat yang stabil. Dalam pembuatan TOPCon, doping boron laser secara meluas dianggap sebagai laluan utama ke arah kecekapan sel melebihi 26%. Dalam sel perovskit dan tandem yang baru muncul, penggambaran laser secara langsung menentukan sama ada pengeluaran kawasan besar dan keseragaman tinggi boleh dicapai. Dengan sifatnya yang tidak bersentuhan, ketepatan tinggi dan zon terjejas haba yang minimum, teknologi laser telah menjadi pemboleh yang sangat diperlukan untuk peningkatan kecekapan dan kebolehpercayaan pembuatan merentasi industri PV.

Teknologi Laser sebagai Asas Bersama untuk Pembuatan PV Termaju

Seiring dengan kemajuan teknologi sel, pengeluar menghadapi beberapa cabaran bersama: ciri struktur yang lebih halus, bahan yang lebih sensitif dan keperluan hasil yang semakin ketat. Pemprosesan laser menangani cabaran ini melalui gabungan keupayaan yang unik:
* Pemprosesan tanpa sentuhan, mengelakkan tekanan mekanikal dan mikro-retakan
* Kawalan ruang peringkat mikron, sesuai untuk struktur sel halus dan kompleks
* Input tenaga setempat dan ultra-pendek, meminimumkan kerosakan haba
* Keserasian tinggi dengan automasi dan kawalan proses digital
Atribut-atribut ini menjadikan teknologi laser platform proses yang sangat versatil dan boleh dinaik taraf, boleh digunakan daripada sel silikon kristal konvensional kepada seni bina tandem generasi akan datang.

Aplikasi Laser Utama Merentasi Teknologi Sel Arus Perdana
1. Sel PERC: Model Pemprosesan Laser Matang
Kejayaan industri teknologi PERC (Pasivated Emitter and Rear Cell) berkait rapat dengan pemprosesan laser berskala besar. Ablasi laser digunakan untuk membuka lapisan pasifasi aluminium oksida secara selektif di bahagian belakang, membentuk sentuhan permukaan belakang setempat sambil mengekalkan prestasi pasifasi.
Selain itu, pendopan pemancar terpilih laser (SE) membolehkan pendopan berat setempat di bawah sentuhan bahagian hadapan, mengurangkan rintangan sentuhan dan biasanya meningkatkan kecekapan sel sebanyak sekitar 0.3%. Kematangan dan kestabilan proses laser ini telah menyokong pengeluaran besar-besaran jangka panjang dan dominasi pasaran sel PERC.

2. Sel TOPCon: Doping Boron Laser sebagai Proses Terobosan
Sel TOPCon (Terowong Oksida Pasif Sentuhan) menggunakan wafer silikon jenis-N, yang menawarkan kelebihan semula jadi dalam selektiviti pembawa dan prestasi elektrik. Walau bagaimanapun, resapan boron berasaskan relau suhu tinggi konvensional memberikan cabaran, termasuk penggunaan tenaga yang tinggi, daya pemprosesan yang lebih perlahan dan peningkatan risiko kepada integriti oksida terowong.
Doping boron laser membolehkan pemanasan setempat dan ultra pantas, membolehkan atom boron meresap secara selektif ke kawasan yang ditetapkan tanpa mendedahkan keseluruhan wafer kepada suhu tinggi. Pendekatan ini mengurangkan rintangan sentuhan dengan ketara sambil mengekalkan kualiti pasifasi dan secara meluas dianggap sebagai proses kritikal untuk meningkatkan kecekapan TOPCon melebihi 26%.

3. Sel HJT: Penyepuhlindapan Teraruh Laser untuk Pengoptimuman Antara Muka
Sel HJT (Heterojunction) bergantung pada lapisan silikon amorfus untuk pasifasi permukaan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, kecacatan antara muka seperti ikatan tergantung masih boleh menyebabkan penggabungan semula pembawa.
Penyepuhlindapan teraruh laser (LIA) menggunakan penyinaran laser terkawal untuk mengaktifkan penghijrahan hidrogen pada antara muka silikon amorfus/kristal, membaiki kecacatan in situ. Proses ini telah terbukti dapat meningkatkan voltan litar terbuka (Voc) dan faktor pengisi (FF), menjadikannya kaedah praktikal untuk pengoptimuman kecekapan HJT.

4. Sel Perovskit dan Tandem: Pencoretan Laser untuk Integrasi Boleh Skala
Dalam sel tandem perovskit dan perovskit/silikon, pemprosesan laser bukan sahaja merupakan alat pembuatan tetapi juga pemboleh struktur. Langkah-langkah pengisaran laser P1, P2 dan P3 standard mentakrifkan segmentasi elektrod, pengasingan sub-sel dan sambungan siri.
Memandangkan sifat rapuh dan kestabilan terma lapisan berfungsi yang pelbagai, pemprosesan laser—dengan ciri-ciri tanpa sentuhan dan ketepatan tinggi—adalah penting untuk mencapai kecekapan dan keseragaman yang tinggi dalam peranti kawasan besar. Hasilnya, pencatatan laser dianggap sebagai salah satu proses teras untuk perindustrian sel tandem.

Proses Laser Tujuan Umum untuk Pengurangan Kos dan Peningkatan Hasil
Selain aplikasi khusus sel, teknologi laser juga menyokong beberapa langkah pembuatan merentas platform:
* Pemindahan garisan grid berasaskan laser: Membolehkan elektrod yang lebih halus dan konsistensi yang lebih baik berbanding percetakan skrin, sekali gus mengurangkan penggunaan pes perak dengan ketara, terutamanya dalam proses suhu rendah seperti HJT.
* Pemotongan dadu laser bebas kerosakan: Membolehkan pemprosesan separuh sel dan berbilang potongan yang tepat dengan risiko mikro-retak yang berkurangan, sekali gus meningkatkan output kuasa modul.
* Pengasingan dan pempasifan tepi laser: Membaiki kerosakan tepi selepas pemotongan, mengurangkan kehilangan penggabungan semula dan menyumbang kepada peningkatan kecekapan peringkat modul.
Proses laser umum ini memainkan peranan penting dalam menurunkan kos setiap watt sambil meningkatkan hasil pembuatan keseluruhan.

Pengurusan Terma : Asas Pemprosesan Laser yang Stabil
Apabila pembuatan PV bergerak ke arah daya pemprosesan yang lebih tinggi dan operasi berterusan jangka panjang, kestabilan proses laser menjadi semakin bergantung pada kawalan terma yang tepat. Malah turun naik kecil dalam output laser boleh menjejaskan rintangan sentuhan, ketumpatan kecacatan atau ketekalan lebar garisan secara langsung.
Dalam persekitaran pengeluaran, sumber laser dan komponen optik beroperasi di bawah beban haba yang berterusan. Oleh itu, sistem penyejukan dan kawalan suhu yang andal adalah penting untuk mengekalkan kestabilan tenaga laser, meminimumkan hanyutan kuasa dan memastikan hasil pemprosesan yang boleh diulang. Pengurusan haba sumber laser, modul kuasa dan pemasangan optik yang berkesan menyumbang secara langsung kepada hasil yang lebih tinggi dan keteguhan proses, terutamanya untuk sel TOPCon, HJT dan sel tandem dengan margin proses yang lebih sempit.
Penyelesaian kawalan suhu perindustrian yang dibangunkan untuk aplikasi laser berkuasa tinggi terus berkembang ke arah kestabilan yang lebih tinggi, tindak balas yang lebih pantas dan kebolehpercayaan operasi jangka panjang, sekali gus menyediakan asas yang kukuh untuk pembuatan PV termaju.

Kesimpulan
Daripada pengkomersialan sel PERC berskala besar kepada penggunaan teknologi TOPCon dan HJT yang pesat, dan seterusnya kepada penerokaan seni bina tandem, teknologi laser secara konsisten melalui langkah paling kritikal dalam pembuatan sel fotovoltaik. Walaupun ia tidak menentukan had kecekapan teori, ia sangat menentukan sama ada kecekapan itu boleh dihasilkan secara konsisten, terkawal dan pada skala yang besar.
Ketika industri PV maju ke arah kecekapan yang lebih tinggi dan kebolehpercayaan pembuatan yang lebih tinggi, pemprosesan laser, bersama-sama dengan sokongan peringkat sistem yang memastikan kestabilannya, akan kekal sebagai pemacu asas kemajuan teknologi dan penaiktarafan perindustrian.