Roli kritik i teknologjisë lazer në prodhimin e qelizave fotovoltaike

Ndërsa industria fotovoltaike (PV) vazhdon të synojë efikasitet më të lartë të konvertimit dhe kosto më të ulëta prodhimi, teknologjia e procesit është bërë një faktor vendimtar në performancën dhe shkallëzueshmërinë e qelizave. Nga PERC në TOPCon dhe HJT, dhe më tej drejt qelizave diellore perovskite dhe tandem, arkitekturat e qelizave po bëhen gjithnjë e më komplekse, ndërsa dritaret e procesit ngushtohen. Brenda këtij evolucioni, teknologjia lazer është zhvendosur nga një mjet mbështetës në një aftësi thelbësore prodhimi që mbështet breza të shumtë të qelizave fotovoltaike me efikasitet të lartë.

Në linjat e prodhimit PERC, ablacioni me lazer mundëson modelimin në nivel mikroni të shtresave të pasivizimit për të formuar kontakte lokale të qëndrueshme. Në prodhimin TOPCon, dopimi me bor lazer konsiderohet gjerësisht si një rrugë kyçe drejt efikasitetit të qelizave që tejkalon 26%. Në qelizat perovskite dhe tandem në zhvillim, gdhendja me lazer përcakton drejtpërdrejt nëse prodhimi me sipërfaqe të madhe dhe uniformitet të lartë është i arritshëm. Me natyrën e saj pa kontakt, saktësinë e lartë dhe zonën minimale të prekur nga nxehtësia, teknologjia lazer është bërë një mundësues i domosdoshëm i përmirësimit të efikasitetit dhe besueshmërisë së prodhimit në të gjithë industrinë fotovoltaike.

Teknologjia e lazerit si një bazë e përbashkët për prodhimin e avancuar të fotovoltaikëve

Ndërsa teknologjitë e qelizave përparojnë, prodhuesit përballen me disa sfida të përbashkëta: karakteristika më të imëta strukturore, materiale më të ndjeshme dhe kërkesa gjithnjë e më të rrepta për rendimentin. Përpunimi me lazer i adreson këto sfida përmes një kombinimi unik të aftësive:
* Përpunim pa kontakt, duke shmangur stresin mekanik dhe mikro-çarjet
* Kontroll hapësinor në nivel mikroni, i përshtatshëm për struktura qelizore të imëta dhe komplekse
* Futje energjie e lokalizuar, ultra e shkurtër, duke minimizuar dëmtimin termik
* Përputhshmëri e lartë me automatizimin dhe kontrollin dixhital të procesit
Këto atribute e bëjnë teknologjinë lazer një platformë procesi shumë të gjithanshme dhe të përditësueshme, e zbatueshme nga qelizat konvencionale të silikonit kristalor deri te arkitekturat tandem të gjeneratës së ardhshme.

Aplikimet kryesore të lazerit në të gjitha teknologjitë kryesore të qelizave
1. Qelizat PERC: Një model i pjekur i përpunimit me lazer
Suksesi industrial i teknologjisë PERC (Emitter i Pasivuar dhe Qelizë e Pasme) është i lidhur ngushtë me përpunimin me lazer në shkallë të gjerë. Ablacioni me lazer përdoret për të hapur në mënyrë selektive shtresën e pasivizimit të oksidit të aluminit në anën e pasme, duke formuar kontakte lokale në sipërfaqen e pasme, ndërkohë që ruan performancën e pasivizimit.
Për më tepër, dopingu me emetues selektiv lazeri (SE) mundëson doping të lokalizuar të rëndë nën kontaktet e përparme, duke zvogëluar rezistencën e kontaktit dhe zakonisht duke përmirësuar efikasitetin e qelizave me rreth 0.3%. Pjekuria dhe stabiliteti i këtyre proceseve me lazer kanë mbështetur prodhimin masiv afatgjatë dhe dominimin në treg të qelizave PERC.

2. Qelizat TOPCon: Dopingu me borë lazer si një proces i përparuar
Qelizat TOPCon (Kontakt i Pasivuar me Oksid Tuneli) përdorin pllaka silikoni të tipit N, duke ofruar avantazhe të natyrshme në selektivitetin e bartësve dhe performancën elektrike. Megjithatë, difuzioni konvencional i borit me bazë furre me temperaturë të lartë paraqet sfida, duke përfshirë konsumin e lartë të energjisë, rendimentin më të ngadaltë dhe rrezikun në rritje për integritetin e oksidit të tunelit.
Dopimi me borë me lazer mundëson ngrohje të lokalizuar dhe ultra të shpejtë, duke lejuar që atomet e borit të shpërndahen në mënyrë selektive në rajone të caktuara pa e ekspozuar të gjithë pllakëzën ndaj temperaturave të larta. Kjo qasje zvogëlon ndjeshëm rezistencën e kontaktit duke ruajtur cilësinë e pasivizimit dhe konsiderohet gjerësisht si një proces kritik për të çuar efikasitetin e TOPCon përtej 26%.

3. Qelizat HJT: Pjekja e Induktuar nga Lazeri për Optimizimin e Ndërfaqes
Qelizat HJT (Heterojunction) mbështeten në shtresa silikoni amorf për pasivizim të shkëlqyer të sipërfaqes. Megjithatë, defektet e ndërfaqes, siç janë lidhjet varëse, mund të çojnë ende në rekombinim të bartësve.
Pjekja e induktuar me lazer (LIA) përdor rrezatim të kontrolluar me lazer për të aktivizuar migrimin e hidrogjenit në ndërfaqen e silikonit amorf/kristalin, duke riparuar defektet në vend. Ky proces është treguar se përmirëson tensionin e qarkut të hapur (Voc) dhe faktorin e mbushjes (FF), duke e bërë atë një metodë praktike për optimizimin e efikasitetit të HJT.

4. Perovskiti dhe qelizat tandem: Gërvishtje me lazer për integrim të shkallëzueshëm
Në qelizat perovskite dhe ato në tandem perovskite/silikon, përpunimi me lazer nuk është vetëm një mjet prodhimi, por edhe një mundësues strukturor. Hapat standardë të gdhendjes me lazer P1, P2 dhe P3 përcaktojnë segmentimin e elektrodave, izolimin e nënqelizave dhe ndërlidhjen në seri.
Duke pasur parasysh natyrën e brishtë dhe stabilitetin e ndryshueshëm termik të shtresave funksionale, përpunimi me lazer - me karakteristikat e tij pa kontakt dhe me precizion të lartë - është thelbësor për arritjen e efikasitetit dhe uniformitetit të lartë në pajisjet me sipërfaqe të madhe. Si rezultat, gdhendja me lazer konsiderohet si një nga proceset kryesore për industrializimin e qelizave në tandem.

Proceset me lazer për qëllime të përgjithshme për uljen e kostos dhe përmirësimin e rendimentit
Përtej aplikimeve specifike për qelizat, teknologjia lazer mbështet gjithashtu disa hapa prodhimi ndërplatformash:
* Transferimi i vijës së rrjetit me bazë lazeri: Mundëson elektroda më të imëta dhe qëndrueshmëri të përmirësuar krahasuar me shtypjen me serigrafi, duke ulur ndjeshëm konsumin e pastës së argjendit, veçanërisht në proceset me temperaturë të ulët siç është HJT.
* Prerja me lazer pa dëmtime: Lejon përpunim të saktë të gjysmëqelizave dhe prerjeve të shumëfishta me rrezik të reduktuar të mikroçarjeve, duke përmirësuar prodhimin e fuqisë së modulit.
* Izolimi dhe pasivizimi i skajeve me lazer: Riparon dëmtimet e skajeve pas prerjes, duke zvogëluar humbjet e rikombinimit dhe duke kontribuar në fitimet e efikasitetit në nivel moduli.
Këto procese të përgjithshme lazer luajnë një rol të rëndësishëm në uljen e kostos për vat, duke përmirësuar njëkohësisht rendimentin e përgjithshëm të prodhimit.

Menaxhimi Termik : Themeli i Përpunimit të Qëndrueshëm me Lazer
Ndërsa prodhimi i paneleve fotovoltaike lëviz drejt një rendimenti më të lartë dhe funksionimit të vazhdueshëm afatgjatë, stabiliteti i procesit me lazer bëhet gjithnjë e më i varur nga kontrolli i saktë termik. Edhe luhatjet e vogla në prodhimin e lazerit mund të ndikojnë drejtpërdrejt në rezistencën e kontaktit, dendësinë e defekteve ose qëndrueshmërinë e gjerësisë së vijës.
Në mjediset e prodhimit, burimet lazerike dhe komponentët optikë funksionojnë nën ngarkesa termike të qëndrueshme. Prandaj, sistemet e besueshme të ftohjes dhe kontrollit të temperaturës janë thelbësore për të ruajtur stabilitetin e energjisë së lazerit, minimizimin e devijimit të fuqisë dhe sigurimin e rezultateve të përsëritshme të përpunimit. Menaxhimi efektiv termik i burimeve lazerike, moduleve të fuqisë dhe kuvendeve optike kontribuon drejtpërdrejt në një rendiment më të lartë dhe qëndrueshmëri të procesit, veçanërisht për qelizat TOPCon, HJT dhe ato tandem me kufij më të ngushtë procesi.
Zgjidhjet industriale të kontrollit të temperaturës të zhvilluara për aplikime lazer me fuqi të lartë vazhdojnë të evoluojnë drejt një stabiliteti më të madh, reagimi më të shpejtë dhe besueshmërie operacionale afatgjatë, duke siguruar një themel të fortë për prodhimin e përparuar fotovoltaik.

Përfundim
Nga komercializimi në shkallë të gjerë i qelizave PERC deri te miratimi i shpejtë i teknologjive TOPCon dhe HJT, e më tej deri te eksplorimi i arkitekturave tandem, teknologjia lazer kalon vazhdimisht nëpër hapat më kritikë të prodhimit të qelizave fotovoltaike. Ndërsa nuk përcakton kufirin teorik të efikasitetit, ajo përcakton fuqimisht nëse ky efikasitet mund të prodhohet në mënyrë të vazhdueshme, të kontrollueshme dhe në shkallë të gjerë.
Ndërsa industria fotovoltaike përparon drejt efikasitetit më të lartë dhe besueshmërisë më të madhe të prodhimit, përpunimi me lazer, së bashku me mbështetjen në nivel sistemi që siguron stabilitetin e tij, do të mbetet një nxitës themelor i progresit teknologjik dhe përmirësimit industrial.