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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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