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标题: 光伏行业激光应用的新星—IR50 [打印本页]

作者: salespsci    时间: 2011-3-17 09:15
标题: 光伏行业激光应用的新星—IR50
本帖最后由 salespsci 于 2011-3-17 09:37 编辑

伏行业激光应用的新星—IR50
作者:顶尖科仪(中国)股份有限公司  

                                                         发布日期:2011-3-15
JENOPTIK公司的IR50激光器是长脉冲薄片激光器,且频率,脉宽和功能能分别控制。其主要参数如下表所示:

波长  1030nm
输出功率  > 39 W @ 30 kHz
偏振态         线偏振
光束质量         M² ≤ 1.2
单脉冲能量   > 4.3 mJ @ 8 kHz
调制频率        8~100 kHz
脉冲宽度        200~1000 ns(单独可调)


同时,IR50通过监控反馈使其性能稳定,主要优势和应用是金属及太阳能电池打孔。激光应用在光伏行业还是一个比较新兴而热门的话题,其原因有二:第一是因为光伏产业,特别是中国的光伏产业本来就起步较晚;第二,光伏行业对加工工艺的要求较高,能够满足其应用的高品质激光器本来就不多,而IR50则是其中的佼佼者。在光伏产业中,IR50主要应用于MWT,EWT和LFC三个方面。

①MWT(Metal Wrap Through) :金属穿孔卷绕技术,通过激光或者其他方法在原硅片上实现穿孔的工艺,达到将原电极引到同一面上的目的,通过减少BUSBAR遮光面积增加电池的转化效率。

②EWT(Emitter Wrap Through):发射极穿孔卷绕,是一种提高电池光电转化效率的一种方法,通过激光或者其他工艺在硅片上钻孔,将电极引到另一面的工艺。

③LFC(Laser Fired contact):激光烧制接触,用激光烧蚀沉积在氧化硅或者氮化硅上面的薄膜铝金属,实现低串联电阻的欧姆接触。降低金属复合率,提高电池的转换效率。

我们先来看看MWT和EWT技术,此两种技术原理大体是一样的,都是通过将电池正面与背面贯通联接,从而降低表面遮挡率,实现两面收集载流子。在金属穿孔卷绕(MWT)器件中,较薄的金属接触“手指”被移到背面。在发射极穿孔卷绕(EWT)器件中,传递功率的母线也被转移至背面,使得上表面完全没有金属。电池正面收集的能量穿过电池再转移至电池背面,这种方法可以使每块电池的输出率提高2%,再经过处理后与太阳电池组件链接,所得输出效率甚至可提高9%。

一般MWT电池每块硅片需要钻约200个通孔,它需要激光钻微型通孔,将上表面与下表面完全联接起来,为此在此项技术中激光技术显得尤为重要,而激光钻孔和化槽隔绝的对准及重复性、孔的大小及形状控制、激光对硅衬底的损伤及孔内金属的填充等都成为工艺难点。

同样,激光钻孔技术也被广泛应用在EWT电池的制造工艺中,与MWT电池不同的是,EWT电池每块硅片上约需要2万个通孔,其钻孔速度对于商业应用是个大问题,至少每秒得钻几千个孔,因此这就使得激光钻孔技术成为唯一可满足其商业规模速度的工艺,而IR50则成为最佳选择,他它能够在3ms以内完成单孔加工。


典型的EWT/MWT电池结构


目前最高效的多晶体电池制作工艺,结合电池封装工艺,可以实现非常小的能量损失。难点要关注起激光的选择,激光打孔工艺的优化及金属浆料的选择。
而IR50的优势在于:
①巨脉冲使其在电池贯通过程中,就已经使上表面和下表面很好的联结起来了;
②优异的光束质量使其能实现微孔贯通;
③高频率则可以获得更高的加工效率;
④参数可单独设置的功能,使用户更容易摸索最佳工艺参数(该特点是普通激光器所没有的)。


IR50的参数设置灵活的特点,使其应用更广泛。在光伏领域,除了MWT和EWT以外,LFC也是一个比较热门的话题。LFC结构对于某些先进的薄硅片产品是必须的。
激光烧结技术(LFC)由于背面电池采用了点接触的结构,金属复合大幅度减少,背面电池的钝化性能大幅度增加。该技术解决了传统电池背面复合高的缺陷。

ISE典型的LFC电池结构


该项技术由Fraunhofer ISE开发,用激光烧结电池背面的铝层,并贯通绝缘层后连接到硅层上,形成微小的接触点,IR50的高光束质量和高重复频率的特点,完全能够满足LFC结构的应用,在铝工业规模化的成本效益提高,其对材料、所有厚度晶片的功能及掺杂水平都没有太大影响。相比传统的照相平板和化学刻蚀的方法,LFC的效率更高,效果更好。利用这种技术在P型衬底上,可获得19%的转换效率。
用IR50进行LFC,在2×2cm2的电池元上获得了21%的转换效率。15×15cm2的电池只需要1-2秒即可完成加工。

除了优异的参数,IR50在性能方面也做了一些特殊的设计,以便更好的应用于材料加工,下面我们来具体看看它具有哪些特点。
①组脉冲工作模式:使脉冲能以组群方式依次发射,每组的间隔,周期,脉冲强度及数量均保持一致。



该工作方式很实用,且解决了首脉冲问题,且可单脉冲控制,组群脉冲数量由用户决定。
②指向稳定:指向角度变化RMS±5μrad


该参数对于太阳能电池微孔加工这种精细加工方面尤其重要。
③功率稳定:不稳定度<1%

功率不稳定,会造成钻孔效果不均匀,对于太阳能电池贯通这种对效果要求很高的行业,该性能是非常重要的。

上图是3ms的MWT钻孔图,实验资料证明,IR50在太阳能在MWT,EWT和LFC的应用效果和效率都非常优异,是目前激光光伏行业的一颗新星。如果您有需要或者感兴趣,可随时和Jenoptik的中国区独家代理顶尖公司联系。

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作者: salespsci    时间: 2011-3-17 09:37





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