Приложение на лазера в производството на слънчеви батерии

През май 2022 г. CCTV съобщи, че последните данни от Националната енергийна администрация показват, че към момента проектите за фотоволтаично производство на електроенергия в процес на изграждане са 121 милиона киловата и се очаква годишното производство на фотоволтаична електроенергия да бъде ново свързано към мрежата със 108 млн. киловата, което е ръст от 95,9% спрямо предходната година.

Непрекъснатото увеличаване на глобалния фотоволтаичен инсталиран капацитет ускори прилагането на технологията за лазерна обработка във фотоволтаичната индустрия.Непрекъснатото подобряване на технологията за лазерна обработка също подобри ефективността на използване на фотоволтаичната енергия.Според съответната статистика глобалният фотоволтаичен пазар на нови инсталирани мощности е достигнал 130 GW през 2020 г., счупвайки нов исторически връх.Докато глобалният фотоволтаичен инсталиран капацитет достигна нов връх, като голяма всестранна производствена страна, инсталираният фотоволтаичен капацитет на Китай винаги е поддържал възходяща тенденция.От 2010 г. производството на фотоволтаични клетки в Китай е надхвърлило 50% от глобалното общо производство, което е реален смисъл.Повече от половината от световната фотоволтаична индустрия се произвежда и изнася.

Като индустриален инструмент, лазерът е ключова технология във фотоволтаичната индустрия.Лазерът може да концентрира голямо количество енергия в малка площ на напречното сечение и да я освободи, подобрявайки значително ефективността на използването на енергия, така че да може да реже твърди материали.Производството на батерии е по-важно при производството на фотоволтаици.Силиконовите клетки играят важна роля във фотоволтаичното производство на енергия, независимо дали са кристални силициеви клетки или тънкослойни силициеви клетки.В кристалните силициеви клетки монокристалът/поликристалът с висока чистота се нарязва на силициеви пластини за батерии, а лазерът се използва за по-добро изрязване, оформяне и писане, след което клетките се нанизват.

01 Пасивиране на ръба на батерията

Ключовият фактор за подобряване на ефективността на слънчевите клетки е да се сведе до минимум загубата на енергия чрез електрическа изолация, обикновено чрез ецване и пасивиране на ръбовете на силициевите чипове.Традиционният процес използва плазма за обработка на изолацията на ръба, но използваните химикали за ецване са скъпи и вредни за околната среда.Лазер с висока енергия и висока мощност може бързо да пасивира ръба на клетката и да предотврати прекомерна загуба на мощност.С лазерно оформения жлеб загубата на енергия, причинена от тока на утечка на слънчевата клетка, е значително намалена, от 10-15% от загубата, причинена от традиционния процес на химическо ецване, до 2-3% от загубата, причинена от лазерната технология .

02 Подреждане и писане

Подреждането на силициеви пластини чрез лазер е обичаен онлайн процес за автоматично серийно заваряване на слънчеви клетки.Свързването на слънчевите клетки по този начин намалява разходите за съхранение и прави батерийните низове на всеки модул по-подредени и компактни.

03 Рязане и надписване

Понастоящем е по-напреднало използването на лазер за надраскване и рязане на силициеви пластини.Има висока точност на използване, висока точност на повторение, стабилна работа, бърза скорост, проста работа и удобна поддръжка.

04 Знак за силиконова пластинаинж

Забележителното приложение на лазера в силициевата фотоволтаична индустрия е за маркиране на силиций, без да се засяга неговата проводимост.Етикетирането на вафли помага на производителите да следват своята соларна верига за доставки и да гарантират стабилно качество.

05 Аблация на филм

Тънкослойните слънчеви клетки разчитат на отлагане на пари и технология за писане за селективно отстраняване на определени слоеве за постигане на електрическа изолация.Всеки слой от филма трябва да се отложи бързо, без да се засягат други слоеве от стъклото и силикона на субстрата.Моменталната аблация ще доведе до повреда на веригата на стъклените и силициевите слоеве, което ще доведе до повреда на батерията.

За да се гарантира стабилността, качеството и еднаквостта на генерирането на електроенергия между компонентите, мощността на лазерния лъч трябва да бъде внимателно регулирана за производствения цех.Ако мощността на лазера не може да достигне определено ниво, процесът на писане не може да бъде завършен.По същия начин, лъчът трябва да поддържа мощността в тесен диапазон и да осигурява 7 * 24 часа работа в поточната линия.Всички тези фактори поставят много строги изисквания за лазерните спецификации и трябва да се използват сложни устройства за наблюдение, за да се осигури пикова работа.

Производителите използват измерване на мощността на лъча, за да персонализират лазера и да го регулират, за да отговаря на изискванията на приложението.За високомощните лазери има много различни инструменти за измерване на мощността, а мощните детектори могат да нарушат границата на лазерите при специални обстоятелства;Лазерите, използвани при рязане на стъкло или други приложения за отлагане, изискват внимание към фините характеристики на лъча, а не към мощността.

Когато тънкослойните фотоволтаици се използват за отстраняване на електронни материали, характеристиките на лъча са по-важни от първоначалната мощност.Размерът, формата и здравината играят важна роля за предотвратяване на изтичане на ток на батерията на модула.Лазерният лъч, който аблира отложения фотоволтаичен материал върху основната стъклена плоча, също се нуждае от фина настройка.Като добра контактна точка за производство на вериги на батерии, лъчът трябва да отговаря на всички стандарти.Само висококачествени лъчи с висока повторяемост могат правилно да премахнат веригата, без да повредят стъклото отдолу.В този случай обикновено е необходим термоелектрически детектор, способен многократно да измерва енергията на лазерния лъч.

Размерът на центъра на лазерния лъч ще повлияе на неговия режим на аблация и местоположение.Закръглеността (или овалността) на лъча ще повлияе на линията на писане, проектирана върху соларния модул.Ако скрайбирането е неравномерно, непостоянната елиптичност на лъча ще причини дефекти в соларния модул.Формата на целия лъч също влияе върху ефективността на легираната със силиций структура.За изследователите е важно да изберат лазер с добро качество, независимо от скоростта на обработка и цената.За производството обаче лазерите със заключен режим обикновено се използват за кратки импулси, необходими за изпаряване при производството на батерии.

Нови материали като перовскит осигуряват по-евтин и напълно различен производствен процес от традиционните кристални силициеви батерии.Едно от големите предимства на перовскита е, че той може да намали въздействието на обработката и производството на кристален силиций върху околната среда, като същевременно поддържа ефективност.Понастоящем отлагането на пари на неговите материали също използва технология за лазерна обработка.Поради това във фотоволтаичната индустрия лазерната технология се използва все повече в процеса на допинг.Фотоволтаичните лазери се използват в различни производствени процеси.При производството на слънчеви клетки от кристален силиций се използва лазерна технология за рязане на силициеви чипове и изолация на ръбовете.Допингът на ръба на батерията е за предотвратяване на късо съединение на предния електрод и задния електрод.В това приложение лазерната технология напълно надмина други традиционни процеси.Смята се, че в бъдеще ще има все повече приложения на лазерната технология в цялата фотоволтаична индустрия.