Fotovoltaik hujayralar ishlab chiqarishda lazer texnologiyasining muhim roli

Fotovoltaik (PV) sanoati yuqori konversiya samaradorligi va ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirishga intilishda davom etar ekan, jarayon texnologiyasi batareya ishlashi va miqyoslanishida hal qiluvchi omilga aylandi. PERC dan TOPCon va HJT gacha, shuningdek, perovskit va tandem quyosh batareyalariga qarab, batareya arxitekturasi tobora murakkablashib bormoqda, jarayon oynalari esa torayib bormoqda. Ushbu evolyutsiya doirasida lazer texnologiyasi qo'llab-quvvatlovchi vositadan yuqori samarali PV batareyalarining bir necha avlodini qo'llab-quvvatlaydigan asosiy ishlab chiqarish qobiliyatiga o'tdi.

PERC ishlab chiqarish liniyalarida lazer ablasyonu passivatsiya qatlamlarini mikron darajasida naqshlash imkonini beradi va barqaror mahalliy kontaktlarni hosil qiladi. TOPCon ishlab chiqarishda lazerli bor qo'shilishi hujayra samaradorligini 26% dan oshirishning asosiy yo'li sifatida keng tarqalgan deb hisoblanadi. Yangi paydo bo'layotgan perovskit va tandem hujayralarida lazer scribingi katta maydonli, yuqori bir xillikdagi ishlab chiqarishga erishish mumkinligini bevosita belgilaydi. Kontaktsiz tabiati, yuqori aniqligi va minimal issiqlik ta'sir zonasi bilan lazer texnologiyasi PV sanoatida samaradorlikni oshirish va ishlab chiqarish ishonchliligini ta'minlashning ajralmas vositasiga aylandi.

Lazer texnologiyasi ilg'or fotovoltaik ishlab chiqarish uchun umumiy asos sifatida

Hujayra texnologiyalari rivojlanib borishi bilan ishlab chiqaruvchilar bir nechta umumiy muammolarga duch kelishadi: nozikroq strukturaviy xususiyatlar, sezgirroq materiallar va tobora qattiqroq rentabellik talablari. Lazerli ishlov berish ushbu muammolarni noyob imkoniyatlar kombinatsiyasi orqali hal qiladi:
* Kontaktsiz ishlov berish, mexanik stress va mikro yoriqlardan qochish
* Mikron darajasidagi fazoviy boshqaruv, nozik va murakkab hujayra tuzilmalari uchun mos
* Mahalliylashtirilgan, ultra qisqa energiya kiritish, termal shikastlanishni minimallashtirish
* Avtomatlashtirish va raqamli jarayonlarni boshqarish bilan yuqori darajada moslik
Bu xususiyatlar lazer texnologiyasini an'anaviy kristalli kremniy hujayralaridan tortib, keyingi avlod tandem arxitekturalarigacha qo'llaniladigan juda ko'p qirrali va yangilanadigan jarayon platformasiga aylantiradi.

Asosiy hujayra texnologiyalari bo'yicha asosiy lazer qo'llanmalari
1. PERC hujayralari: Yetuk lazerli ishlov berish modeli
PERC (Passivatsiyalangan Emitter va Orqa Hujayra) texnologiyasining sanoatdagi muvaffaqiyati keng ko'lamli lazer ishlov berish bilan chambarchas bog'liq. Lazer ablasyonu, passivatsiya samaradorligini saqlab qolish bilan birga, orqa tomonda alyuminiy oksidi passivatsiya qatlamini tanlab ochish uchun ishlatiladi.
Bundan tashqari, lazer selektiv emitter (SE) bilan qo'shilish old tomon kontaktlari ostida lokal ravishda og'ir qo'shilish imkonini beradi, bu kontakt qarshiligini kamaytiradi va odatda hujayra samaradorligini taxminan 0,3% ga yaxshilaydi. Ushbu lazer jarayonlarining etukligi va barqarorligi PERC hujayralarining uzoq muddatli ommaviy ishlab chiqarilishini va bozorda ustunlik qilishini qo'llab-quvvatladi.

2. TOPCon hujayralari: Lazerli Bor Dopingi yutuqli jarayon sifatida
TOPCon (Tunnel Oksid Passivatsiyalangan Kontakt) xujayralari N-turdagi kremniy plitalaridan foydalanadi, bu esa tashuvchilarning selektivligi va elektr ishlashida o'ziga xos afzalliklarni taqdim etadi. Biroq, an'anaviy yuqori haroratli pechga asoslangan bor diffuziyasi yuqori energiya sarfi, sekinroq o'tkazuvchanlik va tunnel oksidi yaxlitligiga xavf tug'dirishi kabi muammolarni keltirib chiqaradi.
Lazerli bor qo'shilishi mahalliy, ultra tez isitish imkonini beradi, bu esa bor atomlarining butun plastinkani yuqori haroratga duchor qilmasdan belgilangan hududlarga tanlab tarqalishiga imkon beradi. Ushbu yondashuv passivatsiya sifatini saqlab qolish bilan birga kontakt qarshiligini sezilarli darajada kamaytiradi va TOPCon samaradorligini 26% dan oshirish uchun keng tarqalgan muhim jarayon hisoblanadi.

3. HJT hujayralari: interfeysni optimallashtirish uchun lazer bilan induktsiyalangan yumshatish
HJT (Geterojunction) hujayralari amorf kremniy qatlamlariga tayanib, sirt passivatsiyasini mukammal darajada ta'minlaydi. Biroq, osilib turgan bog'lanishlar kabi interfeys nuqsonlari hali ham tashuvchilarning rekombinatsiyasiga olib kelishi mumkin.
Lazer bilan induktsiyalangan yumshatish (LIA) amorf/kristalli kremniy interfeysida vodorod migratsiyasini faollashtirish uchun boshqariladigan lazer nurlanishidan foydalanadi va nuqsonlarni joyida tuzatadi. Bu jarayon ochiq zanjir kuchlanishini (Voc) va to'ldirish koeffitsientini (FF) yaxshilaydi, bu esa uni HJT samaradorligini optimallashtirishning amaliy usuliga aylantiradi.

4. Perovskit va tandem hujayralari: masshtablanadigan integratsiya uchun lazerli yozuv
Perovskit va perovskit/kremniy tandem hujayralarida lazer bilan ishlov berish nafaqat ishlab chiqarish vositasi, balki strukturaviy imkoniyat hamdir. Standart P1, P2 va P3 lazerli skripka bosqichlari elektrod segmentatsiyasini, subhujayra izolyatsiyasini va ketma-ket o'zaro bog'liqlikni belgilaydi.
Funktsional qatlamlarning mo'rt tabiati va turli xil termal barqarorligini hisobga olgan holda, kontaktsiz va yuqori aniqlikdagi xususiyatlari bilan lazer bilan ishlov berish katta maydonli qurilmalarda yuqori samaradorlik va bir xillikka erishish uchun juda muhimdir. Natijada, lazer bilan skribing tandem hujayralarini sanoatlashtirishning asosiy jarayonlaridan biri hisoblanadi.

Xarajatlarni kamaytirish va hosildorlikni oshirish uchun umumiy maqsadli lazer jarayonlari
Hujayralarga xos qo'llanmalardan tashqari, lazer texnologiyasi bir nechta platformalararo ishlab chiqarish bosqichlarini ham qo'llab-quvvatlaydi:
* Lazer asosidagi panjara chizig'ini uzatish: Ekranli bosib chiqarishga nisbatan nozikroq elektrodlar va yaxshilangan mustahkamlikni ta'minlaydi, ayniqsa HJT kabi past haroratli jarayonlarda kumush pastasini iste'mol qilishni sezilarli darajada kamaytiradi.
* Zararsiz lazer bilan maydalash: Mikro yoriqlar xavfini kamaytirgan holda aniq yarim hujayrali va ko'p kesimli ishlov berish imkonini beradi, bu esa modul quvvatini yaxshilaydi.
* Lazer chekkasini izolyatsiya qilish va passivatsiya qilish: Kesishdan keyin chekka shikastlanishini tiklaydi, rekombinatsiya yo'qotishlarini kamaytiradi va modul darajasidagi samaradorlikni oshirishga hissa qo'shadi.
Ushbu umumiy lazer jarayonlari umumiy ishlab chiqarish rentabelligini oshirish bilan birga vatt uchun narxni pasaytirishda muhim rol o'ynaydi.

Termal boshqaruv : Barqaror lazer ishlov berish asoslari
Fotovoltaik ishlab chiqarish yuqori o'tkazuvchanlik va uzoq muddatli uzluksiz ishlashga o'tishi bilan lazer jarayonining barqarorligi tobora aniq termal nazoratga bog'liq bo'lib bormoqda. Lazer chiqishidagi kichik tebranishlar ham kontakt qarshiligiga, nuqson zichligiga yoki chiziq kengligining izchilligiga bevosita ta'sir qilishi mumkin.
Ishlab chiqarish muhitida lazer manbalari va optik komponentlar barqaror issiqlik yuklari ostida ishlaydi. Shuning uchun ishonchli sovutish va haroratni boshqarish tizimlari lazer energiyasining barqarorligini saqlash, quvvat o'zgarishini minimallashtirish va takrorlanadigan ishlov berish natijalarini ta'minlash uchun juda muhimdir. Lazer manbalari, quvvat modullari va optik yig'ilishlarning samarali issiqlik boshqaruvi, ayniqsa, torroq jarayon chegaralariga ega TOPCon, HJT va tandem hujayralari uchun yuqori hosildorlik va jarayonning mustahkamligiga bevosita hissa qo'shadi.
Yuqori quvvatli lazer ilovalari uchun ishlab chiqilgan sanoat haroratini boshqarish yechimlari yuqori barqarorlik, tezroq javob berish va uzoq muddatli operatsion ishonchlilik sari rivojlanishda davom etmoqda, bu esa ilg'or fotovoltaik ishlab chiqarish uchun mustahkam poydevor yaratadi.

Xulosa
PERC batareyalarini keng ko'lamli tijoratlashtirishdan tortib, TOPCon va HJT texnologiyalarini tezkor ravishda joriy etishgacha va tandem arxitekturalarini o'rganishgacha, lazer texnologiyasi fotovoltaik batareyalar ishlab chiqarishning eng muhim bosqichlaridan o'tadi. Nazariy samaradorlik chegarasini aniqlamasa ham, bu samaradorlikni doimiy ravishda, nazorat ostida va keng miqyosda ishlab chiqarish mumkinligini aniq belgilaydi.
Fotovoltaik sanoati yuqori samaradorlik va yuqori ishlab chiqarish ishonchliligiga qarab rivojlanib borar ekan, lazerli ishlov berish, uning barqarorligini ta'minlaydigan tizim darajasidagi qo'llab-quvvatlash bilan birgalikda, texnologik taraqqiyot va sanoatni modernizatsiya qilishning asosiy omili bo'lib qoladi.