Критична улога ласерске технологије у производњи фотонапонских ћелија

Како фотонапонска (ПВ) индустрија наставља да тежи већој ефикасности конверзије и нижим трошковима производње, процесна технологија је постала одлучујући фактор у перформансама и скалабилности ћелија. Од PERC-а до TOPCon-а и HJT-а, па даље ка перовскитним и тандемским соларним ћелијама, ћелијске архитектуре постају све сложеније, док се процесни прозори сужавају. У оквиру ове еволуције, ласерска технологија се померила од помоћног алата до основне производне могућности која подржава више генерација високоефикасних ПВ ћелија.

У PERC производним линијама, ласерска аблација омогућава обликовање пасивационих слојева на микронском нивоу како би се формирали стабилни локални контакти. У TOPCon производњи, ласерско допирање бором се широко сматра кључним путем ка ефикасности ћелија која прелази 26%. У новим перовскитним и тандем ћелијама, ласерско скарбовање директно одређује да ли је могуће постићи производњу велике површине са високом униформношћу. Са својом бесконтактном природом, високом прецизношћу и минималном зоном утицаја топлоте, ласерска технологија је постала неопходан фактор за побољшање ефикасности и поузданости производње у целој PV индустрији.

Ласерска технологија као заједничка основа за напредну производњу фотонапонских система

Како ћелијске технологије напредују, произвођачи се суочавају са неколико заједничких изазова: финијим структурним карактеристикама, осетљивијим материјалима и све строжим захтевима за принос. Ласерска обрада решава ове изазове јединственом комбинацијом могућности:
* Бесконтактна обрада, избегавајући механичко напрезање и микропукотине
* Просторна контрола на микронском нивоу, погодна за фине и сложене ћелијске структуре
* Локализовани, ултракратки унос енергије, минимизирајући термичка оштећења
* Висока компатибилност са аутоматизацијом и дигиталним управљањем процесима
Ови атрибути чине ласерску технологију веома свестраном и надоградивом процесном платформом, применљивом од конвенционалних кристалних силицијумских ћелија до тандемских архитектура следеће генерације.

Кључне примене ласера ​​у главним ћелијским технологијама
1. PERC ћелије: Зрео модел ласерске обраде
Индустријски успех PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) технологије је уско повезан са ласерском обрадом великих размера. Ласерска аблација се користи за селективно отварање слоја пасивације алуминијум оксида на задњој страни, формирајући локалне контакте на задњој површини уз очување перформанси пасивације.
Поред тога, допирање ласерским селективним емитером (СЕ) омогућава локализовано тешко допирање испод контаката на предњој страни, смањујући отпор контакта и обично побољшавајући ефикасност ћелија за око 0,3%. Зрелост и стабилност ових ласерских процеса подржали су дугорочну масовну производњу и доминацију PERC ћелија на тржишту.

2. TOPCon ћелије: Ласерско допирање бором као револуционарни процес
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) ћелије користе силицијумске плочице N-типа, нудећи инхерентне предности у селективности носача и електричним перформансама. Међутим, конвенционална дифузија бора на бази високотемпературне пећи представља изазове, укључујући високу потрошњу енергије, спорији проток и повећан ризик по интегритет тунелског оксида.
Ласерско допирање бором омогућава локализовано, ултрабрзо загревање, дозвољавајући атомима бора да селективно дифундују у одређене регионе без излагања целе плочице високим температурама. Овај приступ значајно смањује контактни отпор уз одржавање квалитета пасивације и сматра се кључним процесом за повећање ефикасности TOPCon-а преко 26%.

3. HJT ћелије: Ласерски индуковано жарење за оптимизацију интерфејса
HJT (хетероспојне) ћелије се ослањају на слојеве аморфног силицијума за одличну површинску пасивацију. Међутим, дефекти на површини, као што су висеће везе, и даље могу довести до рекомбинације носилаца.
Ласерски индуковано жарење (LIA) користи контролисано ласерско зрачење за активирање миграције водоника на граници аморфног/кристалног силицијума, поправљајући дефекте in situ. Показало се да овај процес побољшава напон отвореног кола (Voc) и фактор попуњавања (FF), што га чини практичном методом за оптимизацију ефикасности високотемпературног транзистора (HJT).

4. Перовскитне и тандем ћелије: Ласерско скриптовање за скалабилну интеграцију
У перовскитним и перовскит/силицијум тандем ћелијама, ласерска обрада није само производни алат већ и структурни омогућавач. Стандардни кораци ласерског писања P1, P2 и P3 дефинишу сегментацију електрода, изолацију подћелија и серијско међусобно повезивање.
С обзиром на крхку природу и различиту термичку стабилност функционалних слојева, ласерска обрада – са својим бесконтактним и високопрецизним карактеристикама – је неопходна за постизање високе ефикасности и униформности у уређајима велике површине. Као резултат тога, ласерско скарбовање се сматра једним од основних процеса за индустријализацију тандемских ћелија.

Општи ласерски процеси за смањење трошкова и побољшање приноса
Поред примена специфичних за ћелије, ласерска технологија такође подржава неколико корака производње на више платформи:
* Пренос мреже помоћу ласера: Омогућава финије електроде и побољшану конзистенцију у поређењу са сито штампом, значајно смањујући потрошњу сребрне пасте, посебно у процесима на ниским температурама као што је HJT.
* Ласерско сечење без оштећења: Омогућава прецизну обраду полућелијских и вишеструких сечења са смањеним ризиком од микропукотина, побољшавајући излазну снагу модула.
* Изолација и пасивација ласерских ивица: Поправља оштећења ивица након сечења, смањујући губитке рекомбинације и доприносећи повећању ефикасности на нивоу модула.
Ови општи ласерски процеси играју важну улогу у смањењу трошкова по вату, уз истовремено побољшање укупног приноса производње.

Термално управљање : Основа стабилне ласерске обраде
Како се производња фотонапонских система креће ка већем протоку и дуготрајном континуираном раду, стабилност ласерског процеса постаје све више зависна од прецизне термичке контроле. Чак и мање флуктуације у ласерском излазу могу директно утицати на отпор контакта, густину дефеката или конзистентност ширине линије.
У производним окружењима, ласерски извори и оптичке компоненте раде под сталним термичким оптерећењима. Поуздани системи за хлађење и контролу температуре су стога неопходни за одржавање стабилности ласерске енергије, минимизирање померања снаге и обезбеђивање поновљивих резултата обраде. Ефикасно термичко управљање ласерским изворима, модулима напајања и оптичким склоповима директно доприноси већем приносу и робусности процеса, посебно за TOPCon, HJT и тандем ћелије са ужим процесним маргинама.
Индустријска решења за контролу температуре развијена за примене ласера ​​велике снаге настављају да се развијају ка већој стабилности, бржем одзиву и дугорочној оперативној поузданости, пружајући чврсту основу за напредну производњу фотонапонских система.

Закључак
Од комерцијализације PERC ћелија великих размера до брзог усвајања TOPCon и HJT технологија, па све до истраживања тандемских архитектура, ласерска технологија доследно пролази кроз најкритичније кораке производње фотонапонских ћелија. Иако не дефинише теоријску границу ефикасности, она снажно одређује да ли се та ефикасност може производити доследно, контролисано и у великим размерама.
Како фотонапонска индустрија напредује ка већој ефикасности и већој поузданости производње, ласерска обрада, заједно са подршком на нивоу система која обезбеђује њену стабилност, остаће основни покретач технолошког напретка и индустријске надоградње.