Lazeriai tapo neatsiejama šiuolaikinių technologijų ir mokslo dalimi, pradedant nuo originalių laboratorinių pritaikymų iki įvairių šiuolaikinių medicinos, ryšių, gamybos, karinių ir mokslinių tyrimų sričių. Lazerių ištakos siekia -20amžiaus vidurį, daugiausia dėl Arthuro Schawlow ir Charleso Towneso teorinių darbų bei eksperimentinių Dexterio R. Hanscho (Theodore'o Maimano) darbų. Toliau pateikiamas išsamesnis lazerio atsiradimo proceso aprašymas:
- Teorinių pagrindų klojimas: XX amžiaus pradžioje Albertas Einšteinas pasiūlė fotonų teoriją, kad šviesa egzistuoja atskirų dalelių (fotonų) pavidalu. Ši teorija padėjo pagrindus kvantinei optikai, kuri vėliau suteikė svarbią atramą lazerio teoriniam pagrindui.
- Sužadintos spinduliuotės teorija: 1951 m. Charlesas Townsas ir Arthuras Lambertas nepriklausomai pasiūlė sužadintos spinduliuotės teoriją, kuri atskleidė, kad kai atomai ar molekulės yra sužadintos, juos gali sužadinti fotonas iš jau sužadinto atomo. , tokiu būdu gaminant fotonus, kurių dažnis ir fazė yra tokie patys kaip ir sužadintas fotonas. Teorinis šio proceso pagrindas tapo lazerių veikimo pagrindu.
- Teorinė lazerių formuluotė: Taunso ir Lamberto teorinis darbas paskatino tyrimą, kaip realizuoti sužadintą spinduliuotę, ir jie sukūrė šviesos stiprinimo naudojant sužadintą spinduliuotę koncepciją. Pagrindinė jų idėja buvo palaipsniui didinti fotonų skaičių, atspindint juos pirmyn ir atgal didelio atspindžio optinėje ertmėje, galiausiai suformuojant labai sufokusuotą šviesos spindulį, lazerį.
- Eksperimentinis lazerių patikrinimas 1: 1958 m. amerikiečių fizikui Dexteriui R. Hanschui pavyko sukurti pirmąjį veikiantį lazerį. Sužadintai spinduliuotei pasiekti jis naudojo sintetinę žadinimo terpę, dažniausiai azoto ir neono mišinį. Šis lazeris sukūrė valdomą, labai fokusuotą šviesos spindulį, o tai pažymėjo oficialų lazerinės technologijos gimimą.
Praėjo 63 metai nuo 196 m. liepos mėn Dėl daugybės savybių, tokių kaip aukštas lazerio fokusavimo laipsnis, geras monochromatiškumas, didelis energijos tankis, sklidimas dideliais atstumais, bekontaktis ir kt., Jis plačiai naudojamas. Lazeris dažnai vadinamas „XXI amžiaus rytojaus žvaigžde“, „viena iš svarbių XXI amžiaus technologijų“, „tiksliausia liniuote, greičiausiu peiliu“. Toks pavadinimas taip pat atspindi svarbią lazerinių technologijų padėtį ir platų taikymą šiuolaikinėje visuomenėje ir moksle bei technologijose. Lazerinės technologijos vaidina pagrindinį vaidmenį daugelyje sričių, pavyzdžiui, komunikacijos, gydymo, gamybos, mokslinių tyrimų, kariuomenės, aplinkos stebėjimo ir kt., todėl yra laikomos viena perspektyviausių ir įtakingiausių technologijų XXI amžiuje. Ypač fotovoltinės pramonės srityje lazerinė technologija sukuria daugybę naujovių, kurios daro saulės elementų gamybą efektyvesnę, patikimesnę ir ekologiškesnę.
Šiandien pasigilinkime į visiškai naujus lazerių pritaikymus fotovoltinės energijos pramonėje.
Pjovimas lazeriu: Lazeriniai rašikliai
Pjovimas lazeriu – tai itin tikslus procesas, kuris naudojamas silicio saulės elementų plokštelėms supjaustyti iki norimo dydžio. Jo pagrindinis principas – fokusuotas lazerio spindulys nukreipiamas į pjaunamos medžiagos paviršių. Medžiaga sugeria fotono energiją, todėl medžiaga lokaliai įkaista. Kai lazerio spindulio energija yra pakankamai didelė, jis gali įkaitinti medžiagos paviršių iki temperatūros, kurios pakanka, kad būtų pradėtas lydymasis arba garavimas. Metalinių medžiagų atveju tai dažniausiai būna lydymasis, o nemetalinių medžiagų, tokių kaip plastikas ar mediena, atveju tai dažniausiai yra išgaravimas. Saulės elementų plokštelės dažniausiai yra didelės silicio plokštelės, o pjovimas lazeriu leidžia jas labai tiksliai supjaustyti į mažesnius elementus, kad atitiktų saulės kolektorių dydžio reikalavimus. Tai ne tik pagerina produktyvumą ir ląstelių kokybę, bet ir labai sumažina medžiagų atliekas bei gamybos sąnaudas. Dėl didelio fokusavimo ir lazerio spindulio valdymo tikslumo pjovimo procesas tampa subtilesnis ir susidaro beveik nulis atliekų. Be to, pjovimas lazeriu taip pat gali būti pritaikytas įvairioms medžiagoms ne tik silicio saulės elementų plokštelėms, bet ir gali būti naudojamas kitų tipų saulės elementams, pavyzdžiui, plonasluoksniams saulės elementams, taip pat kitų medžiagų pjovimui, todėl jis turi didelis lankstumo laipsnis. Pjovimo lazeriu saulės elementų lakšto pranašumas yra bekontaktis apdorojimas, be įtempių, todėl pjovimo briauna yra tiesi, nepažeis plokštelės struktūros, elektriniai parametrai yra geresni nei tradicinis mechaninis pjovimo būdas, tiek Siekiant pagerinti derlių ir sumažinti išlaidas, plyšio plotis yra mažas, didelis tikslumas, lazerio galią galima reguliuoti, galite valdyti pjūvio storį, kad būtų galima sumažinti saulės elementų retinimą. Pjovimo lazeriu technologiją galima pritaikyti didelio ploto baterijų lakštams, kad būtų galima rašyti ir pjauti, tiksliai kontroliuojant pjovimo tikslumą ir storį, toliau mažinant pjovimo šiukšles ir gerinant akumuliatoriaus panaudojimą. Be pjovimo ant baterijos lakšto taikymo, taip pat fotovoltinis stiklas taip pat gali būti užrašytas, principas yra tas pats.
Lazerinis dopingas: lazerio dopingo įranga
Lazerinis dopingas yra medžiagų apdorojimo būdas, paprastai taikomas puslaidininkinėms medžiagoms, ypač siliciui, siekiant pakeisti jų elektrines savybes. Technikos principas yra naudoti didelės galios lazerį puslaidininkio paviršiui apšvitinti ir į puslaidininkių gardelę įvesti išorinę legiruojančią medžiagą (dažniausiai borą arba fosforą). Šis procesas apima lazerio energiją, kaitinant puslaidininkinę medžiagą iki pakankamai aukštos temperatūros, kad legiravimo medžiaga galėtų prasiskverbti pro gardelę ir išstumti tam tikrus puslaidininkinės medžiagos atomus, taip pakeisdama medžiagos laidžiąsias savybes. Lazerio energija naudojama boro atomams išsklaidyti silicio plokštelėje, kad būtų sukurta selektyvaus emiterio SE struktūra. Stipriai sumaišius metalinę tinklelio liniją sąlyčio su silicio plokštele srityje ir išlaikant lengvą legiravimą kitose priekinės pusės vietose, jis gali ne tik sukurti gerą ominį kontaktą tarp elektrodo ir emiterio, bet ir sumažinti oligonų kompleksavimą. ant emiterio paviršiaus (TOPCon technologijos maršrutas), kuris gali gauti didesnę trumpojo jungimo srovę, atvirosios grandinės įtampą ir užpildymo koeficientą bei pagerinti saulės elemento fotoelektrinės konversijos efektyvumą. Jo pranašumai yra 1, didelis tikslumas: lazeriu galima pasiekti labai didelį dopingo tikslumą ir erdvinę skiriamąją gebą, leidžiančią tiksliai kontroliuoti dopingo procesą.2, nekontaktinis: bekontakčio apdorojimo metodai nesukelia mechaninių pažeidimų ar užteršimo priemaišomis, ypač tinka didelio našumo puslaidininkiniams įtaisams gaminti.3, greitas apdorojimas: lazerinis dopingas yra greitas procesas, leidžiantis per trumpą laiką apdoroti didelį kiekį medžiagos.4, Platus pritaikymas: Ši technologija yra taikoma įvairių tipų puslaidininkinėms medžiagoms, įskaitant silicį, galio arsenidą, indžio arsenidą ir tt. Fotoelektros pramonėje lazerinio dopingo technologija dažniausiai naudojama saulės elementų gamyboje, siekiant pagerinti elementų veikimą. Kai kurios pirmaujančios fotovoltinės įmonės ir technologijų tiekėjai kuriant ir taikant lazerinio dopingo technologiją.
Užjūrio įmonės apima: taikomąsias medžiagas, „Amtech Systems“ ir kt.
Vidaus įmonės yra: Dier, Dazhou, Shengxiong ir kt.
Kalbant apie medžiagų modifikavimą, be lazerinio dopingo, yra lazeriu sukeltos taisymo technologijos, lazeriu sukeltos atkaitinimo technologijos, lazeriu sukelta sukepinimo technologija yra nauja technologija, kurią Dier Laser Technology išleido rugpjūčio 14 d. 2 d.0 23, kuris gali padidinti akumuliatoriaus efektyvumą 0,2 proc.
Spausdinimas lazeriu
Lazerinis raštų perkeliamasis spausdinimas (PTP) – tai naujo tipo bekontakčio spausdinimo technologija, kurios principas yra padengti reikiama pasta ant konkrečios lanksčios šviesai skaidrios medžiagos, naudojant didelės galios lazerio spindulį su greita grafika. nuskaitymo metu pasta perkeliama iš lanksčios šviesai skaidrios medžiagos ant akumuliatoriaus paviršiaus, kad susidarytų tinklelio linija. Naudojant bekontakčio lazerinio spausdinimo technologiją (PTP), siekiant pagerinti didelio efektyvumo saulės elementų smulkiojo tinklelio spausdinimo procesą, galima peržengti tradicinį šilkografijos linijos pločio ribą, lengvai realizuoti 25 um ar mažesnį linijos plotį, atspausdintus ant elementų plokštelių. didesnis itin smulkių tinklelio linijų kraštinių santykis, padedantis akumuliatoriui pasiekti itin smulkius tinklelio elementus, atitinkančius selektyvaus spinduliavimo technologiją, tuo pačiu padidinti saulės elemento efektyvumą, žymiai sutaupyti 20 procentų ar daugiau pastos. ir galiausiai sumažinti baterijų gamybos ir energijos gamybos sąnaudas. Lazerio perdavimo technologijos principas pagrįstas dideliu energijos tankiu ir tiksliu lazerio valdymu. Pagrindiniai jo žingsniai: 1, apatinio sluoksnio paruošimas: saulės elementų gamybos procese apatinis sluoksnis dažniausiai yra skaidrus laidus sluoksnis, naudojamas saulės energijai surinkti ir elektros srovei perduoti. 2, lazerio švitinimas: lazerio spindulio apšvitinimas apatiniame sluoksnyje, kad lazerio židinys būtų perkeltas tiksliai kontroliuojamu būdu. Didelis lazerio energijos tankis selektyviai sukepina arba subraižo apatinį sluoksnį, kad susidarytų specifinis ląstelės raštas.3. Sluoksnių sudėjimas: skirtingi ląstelių sluoksniai, pvz., aktyvusis sluoksnis ir elektrodai, gali būti sukrauti ant apatinio sluoksnio sluoksnio sluoksnis po sluoksnio pernešant lazeriu.4. Formavimas ir inkapsuliavimas: Galiausiai elemento modulis apdorojamas formavimo ir kapsuliavimo etapais, kad būtų suformuotas galutinis saulės elementas. Jo pranašumai yra šie: 1, didelis tikslumas: lazerio perdavimo technologija gali pasiekti labai didelį tikslumą ir skiriamąją gebą, padedanti gaminti didelio efektyvumo saulės elementus, spausdinti labai nuosekliai, puikų vienodumą, 2 um paklaida, taip pat taikoma žemos temperatūros sidabro pasta (HJT) . 2, nekontaktinis: tai yra bekontakčio apdorojimo metodas, kuris nepažeis ir neužterš akumuliatoriaus komponentų, padės pagerinti elemento kokybę, o ateityje plonos plėvelės procesas tikrai bus aštrus. 3, greita gamyba: lazerinis pernešimo spausdinimas yra greitas apdorojimo metodas, galintis pagerinti saulės elementų gamybos efektyvumą. 4, daugelio medžiagų pritaikomumas: šią technologiją galima pritaikyti įvairių tipų baterijų medžiagoms, įskaitant organines medžiagas, silicio medžiagas ir kt. 5, išlaidų kontrolė: palyginti su šilkografija, tinklelio spausdinimas lazeriu yra geresnis. , galima padaryti iki 18 um. Įklija sutaupoma 30 procentų, TOPCON dvipusė sidabro pasta, HJT žemos temperatūros sidabro pasta bus dėl lazerio perdavimo technologijos, siekiant sumažinti daugelio sidabro pastos sunaudojimą, tapo viena iš svarbių technologijų. sumažinti išlaidas ir padidinti efektyvumą.
Lazerinė perforacija
Lazerinio perforavimo principas yra naudoti didelį lazerio spindulio energijos tankį, kad būtų galima įkaitinti vietos medžiagos plotą iki pakankamai aukštos temperatūros, kad medžiaga išgaruotų, išsilydytų ar išgaruotų, kad susidarytų skylės. Lazerinio perforavimo pagrindas yra lazerio energijos tankio, ekspozicijos laiko ir fokusavimo padėties valdymas, siekiant užtikrinti, kad medžiaga būtų tiksliai apdirbta norimoje skylėje. Dėl šio tikslumo ir didelio energijos tankio lazerinis gręžimas idealiai tinka daugeliui pramonės sričių, įskaitant saulės elementų gamybą fotovoltinės energijos pramonėje. Įvairių tipų medžiagoms ir pritaikymui gali būti naudojami skirtingų tipų lazeriai (pvz., CO2 lazeriai, Nd:YAG lazeriai, femtosekundiniai lazeriai ir kt.), todėl reikia parinkti atitinkamą lazerinę sistemą pagal konkrečius poreikius. Lazerinis perforavimas turi platų pritaikymo spektrą fotovoltinės energijos pramonėje, ypač saulės elementų gamybos procese. Toliau pateikiami keli pagrindiniai lazerinio perforavimo pritaikymai fotoelektros pramonėje:
- Ląstelių apdorojimas: Saulės elementų apdorojimui dažniausiai naudojamas lazerinis perforavimas. Šios mažos skylės gali būti naudojamos pagerinti elemento šviesos sugerties efektyvumą ir sumažinti atspindžio nuostolius, taip padidinant fotoelektrinės konversijos efektyvumą (įstrigusios šviesos efektą). Lazerinis perforavimas leidžia tiksliai ir efektyviai apdoroti silicio plokšteles, polisilicio plokšteles ir kitas saulės elementų medžiagas.
- Elementų ir modulių jungtys: Saulės elementų surinkimo procese reikalingi laidai elementams sujungti vienas su kitu. Lazerinė perforacija gali būti naudojama norint sukurti skylutes laidams tarp elementų sujungti, kad būtų užtikrintas sklandus srovės perdavimas tarp elementų ir sumažintas energijos nuostolis. Lazerinė perforacija taip pat naudojama gaminant saulės modulių gamybos procese kronšteinų, rėmų ir kitų komponentų skyles ir sujungimo taškus.
- Fotovoltinio stiklo užpakalinis lakštas: kadangi įprastuose fotovoltiniuose moduliuose fotovoltinis stiklas naudojamas tik dengiančiajai plokštei, o dvigubo stiklo moduliuose fotovoltinis stiklas naudojamas ir dengiančiajai plokštei, ir galinei plokštei, o galinės plokštės fotovoltinis stiklas turi būti perforuotas tam tikroje vietoje. atvesti srovės laidus iš fotovoltinio modulio į jungiamąją dėžę. Todėl PV stiklo galinių sluoksnių perforavimas tapo esminiu tolesnio perdirbimo gamybos procesu.
Apskritai, lazerio perforacija yra plačiai naudojama fotoelektros pramonėje, siekiant pagerinti saulės elementų efektyvumą, sumažinti gamybos sąnaudas ir pagerinti produktų kokybę. Šios programos padeda skatinti saulės energijos technologijų plėtrą ir skatina atsinaujinančios energijos naudojimą. Reikėtų pažymėti, kad konkretus pritaikymas gali skirtis priklausomai nuo gamybos proceso ir medžiagos, todėl faktinis pritaikymas turi būti pagrįstas poreikiu pasirinkti tinkamą lazerio technologiją ir parametrus.
Aukščiau yra tik keletas lazerinių procesų pritaikymų fotovoltinės energijos pramonėje, kuris, žinoma, taip pat apima lazerinį įpjovimą (XBC), lazerinį abliaciją (PERC) ir pan.
Ateities perspektyvos:
Lazerinėms technologijoms ir toliau tobulėjant, galime numatyti daugiau naujovių, kurios dar labiau pažengs PV pramonei. Tikėtina, kad ateityje atsiras veiksmingesnės fotovoltinės medžiagos, pažangesni gamybos procesai ir daugiau PV energiją naudojančių programų. Nauji lazerių technologijos pritaikymai PV pramonėje ne tik padidino našumą, bet ir pagerino modulio veikimą bei tvarumą. Nuolatinės šios technologijos naujovės ir toliau skatins saulės elementų plėtrą ir prisidės prie švarios energijos ateities. Be to, fotoelektros gamyboje lazerių technologija ne tik pagerina našumą, bet ir sumažina atliekų susidarymą, o tai padeda sumažinti naštą aplinkai. Be to, lazerinio valymo technologija nereikalauja cheminių medžiagų, taupant energiją ir išteklius. Švari technologija švariai pramonei – nuostabu.
Galiausiai lazerinės technologijos gylis yra susijęs su supratimu. Lazerinių technologijų stebuklai negali būti pakankamai parašyti.
