Orijinal laboratuvar uygulamalarından günümüzün çeşitli tıp, iletişim, üretim, askeri ve bilimsel araştırma alanlarına kadar lazerler, modern teknoloji ve bilimin ayrılmaz bir parçası haline gelmiştir. Lazerlerin kökenleri, büyük ölçüde Arthur Schawlow ve Charles Townes'ın teorik çalışmalarının yanı sıra Dexter R. Hansch'in (Theodore Maiman) deneysel çalışmalarından yola çıkarak{0}. yüzyılın ortalarına kadar izlenebilir. Aşağıda lazerin ortaya çıktığı sürecin daha ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır:
- Teorik temellerin atılması: 20. yüzyılın başlarında Albert Einstein, ışığın ayrı parçacıklar (fotonlar) biçiminde var olduğunu öne süren foton teorisini önerdi. Bu teori, daha sonra lazerin teorik temeline önemli destek sağlayacak olan kuantum optiğinin temelini attı.
- Uyarılmış radyasyon teorisi: 1951'de Charles Towns ve Arthur Lambert bağımsız olarak uyarılmış radyasyon teorisini önerdiler; bu teori, atomların veya moleküllerin uyarılmış bir durumda olduklarında, daha önce uyarılmış bir atomdan gelen bir foton tarafından uyarılabileceklerini ortaya çıkardı. Böylece uyarılmış fotonla aynı frekans ve fazda fotonlar üretilir. Bu sürecin teorik temeli, lazerlerin nasıl çalıştığının temelini oluşturdu.
- Lazerlerin teorik formülasyonu: Towns ve Lambert'in teorik çalışması, uyarılmış radyasyonun nasıl gerçekleştirileceği konusundaki çalışmayı tetikledi ve uyarılmış radyasyonu kullanarak ışık amplifikasyonu kavramını geliştirdiler. Temel fikirleri, fotonların sayısını, yüksek yansıtıcılığa sahip bir optik boşlukta ileri geri yansıtarak, sonunda yüksek derecede odaklanmış bir ışık huzmesi olan lazeri oluşturarak kademeli olarak artırmaktı.
- Lazerlerin Deneysel Doğrulaması 1: 1958'de Amerikalı fizikçi Dexter R. Hansch, çalışan ilk lazeri yapmayı başardı. Uyarılmış radyasyon elde etmek için genellikle nitrojen ve neon karışımı olan sentetik bir uyarma ortamı kullandı. Bu lazer, lazer teknolojisinin resmi doğuşuna işaret eden, kontrollü, yüksek düzeyde odaklanmış bir ışık huzmesi üretti.
0,6943 mikron dalga boyuna sahip dünyanın ilk çalıştırılabilir yakut lazerinin Meyman tarafından Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Hughes Araştırma Laboratuvarlarında başarıyla yapıldığı Temmuz 1960'nın üzerinden 63 yıl geçti. Lazerin yüksek derecede odaklanması, iyi monokromatikliği, yüksek enerji yoğunluğu, uzun mesafe yayılımı, temassızlığı vb. gibi bir dizi özelliği, lazerin yaygın olarak kullanılmasını sağlar. Lazer sıklıkla "21. yüzyılda yarının yıldızı", "21. yüzyılın önemli teknolojilerinden biri", "en doğru cetvel, en hızlı bıçak" olarak anılır. Bu tür bir isim aynı zamanda lazer teknolojisinin çağdaş toplum, bilim ve teknolojideki önemli konumunu ve geniş uygulamasını da yansıtmaktadır. Lazer teknolojisi iletişim, tıbbi tedavi, üretim, bilimsel araştırma, askeri, çevresel izleme vb. birçok alanda önemli bir rol oynamaktadır ve bu nedenle 21. yüzyılın en umut verici ve etkili teknolojilerinden biri olarak kabul edilmektedir. Özellikle fotovoltaik endüstrisinde lazer teknolojisi, güneş pillerinin üretimini daha verimli, daha güvenilir ve daha çevre dostu hale getiren bir dizi yeniliğin ortaya çıkmasına neden oluyor.
Bugün lazerlerin fotovoltaik endüstrisindeki yepyeni uygulamalarına bakalım.
Lazer Kesim: Lazer Çiziciler
Lazer kesim, silikon güneş pili plakalarını istenilen boyuta kesmek için kullanılan son derece hassas bir işlemdir. Ana prensibi, odaklanmış bir lazer ışınının kesilecek malzemenin yüzeyine yönlendirilmesidir. Foton enerjisi malzeme tarafından emilir, bu da malzemenin lokal olarak ısınmasına neden olur. Lazer ışınının enerjisi yeterince yüksek olduğunda, malzemenin yüzeyini erimeyi veya buharlaşmayı başlatmak için yeterli bir sıcaklığa ısıtabilir. Metalik malzemeler söz konusu olduğunda bu genellikle erimedir, plastik veya ahşap gibi metalik olmayan malzemeler söz konusu olduğunda ise bu genellikle buharlaşmadır. Güneş pili levhaları genellikle büyük silikon levhalardır ve lazerle kesme, güneş panellerinin boyut gereksinimlerini karşılamak için yüksek hassasiyetle daha küçük hücrelere kesilmelerine olanak tanır. Bu yalnızca üretkenliği ve hücre kalitesini artırmakla kalmaz, aynı zamanda malzeme israfını ve üretim maliyetlerini de büyük ölçüde azaltır. Lazer ışınının yüksek derecede odaklanma ve kontrol hassasiyeti, kesme işlemini daha hassas hale getirir ve neredeyse sıfır miktarda atık üretir. Ek olarak lazer kesim, yalnızca silikon güneş pili plakaları için değil, aynı zamanda ince film güneş pilleri gibi diğer güneş pili türleri ve ayrıca diğer malzemelerin kesilmesi için de kullanılabilen çeşitli malzeme uygulanabilirliğine sahiptir. yüksek derecede esneklik. Lazerle kesilmiş güneş pili levhasının kullanılmasının avantajı temassız işleme kullanılmasıdır, stres yoktur, bu nedenle kesme kenarı düzdür, levhanın yapısına zarar vermez, elektriksel parametreler geleneksel mekanik kesme yönteminden daha iyidir, her ikisi de Verimi artırmak ve maliyetleri azaltmak için, yarığın genişliği küçüktür, yüksek hassasiyetlidir, lazer gücü ayarlanabilir, güneş pillerinin incelmesini gerçekleştirmek için kesimin kalınlığını kontrol edebilirsiniz. Lazer kesim teknolojisi, kazıma ve kesme için geniş alanlı pil tabakalarına uygulanabilir, kesme doğruluğunu ve kalınlığını hassas bir şekilde kontrol edebilir, kesme kalıntılarını daha da azaltabilir ve pil kullanımını iyileştirebilir. Pil levhası üzerinde kesme uygulamasına ek olarak, fotovoltaik camda da çizilebilir, prensip aynıdır.
Lazer doping: lazer doping ekipmanı
Lazer katkılama, elektriksel özelliklerini değiştirmek için genellikle yarı iletken malzemelere, özellikle silikona uygulanan bir malzeme işleme tekniğidir. Tekniğin prensibi, yarı iletken yüzeyi ışınlamak için yüksek güçlü bir lazer kullanmak ve yarı iletken kafes içine harici bir katkı maddesi (genellikle bor veya fosfor) eklemektir. Bu işlem, lazer enerjisinin yarı iletken malzemeyi, katkı malzemesinin kafese nüfuz edebileceği ve yarı iletken malzemenin belirli atomlarını değiştirebileceği, böylece malzemenin iletken özelliklerini değiştirebileceği kadar yüksek bir sıcaklığa ısıtmasını içerir. Lazer enerjisi, seçici bir yayıcı SE yapısı elde etmek amacıyla bor atomlarının silikon levha içinde yayılmasını sağlamak için kullanılır. Silikon levha ile temas alanındaki metal ızgara hattına yoğun katkılama yaparak ve diğer alanlardaki ışık katkısını ön tarafta tutarak, yalnızca elektrot ile emitör arasında iyi bir omik temas oluşturmakla kalmaz, aynı zamanda oligonların kompleksleşmesini de azaltır. Daha yüksek kısa devre akımı, açık devre voltajı ve doldurma faktörü elde edebilen ve güneş pilinin fotoelektrik dönüşüm verimliliğini artırabilen yayıcı yüzeyinde (TOPCon teknoloji yolu). Avantajları 1, yüksek hassasiyette yatmaktadır: Lazer doping, çok yüksek doping doğruluğu ve uzamsal çözünürlük elde ederek doping sürecinin hassas kontrolünü sağlar. 2, temassız: temassız işleme yöntemleri, özellikle mekanik hasara veya yabancı madde kontaminasyonuna neden olmaz. yüksek performanslı yarı iletken cihazların üretimi için uygundur.3, hızlı işlem: lazer katkılama, büyük miktarda malzemenin kısa sürede işlenmesine olanak tanıyan yüksek hızlı bir işlemdir.4, Geniş uygulanabilirlik: Bu teknoloji silikon, galyum galyum arsenit, indiyum arsenit vb. dahil olmak üzere farklı yarı iletken malzeme türlerine uygulanabilir. Fotovoltaik endüstrisinde, hücre performansını artırmak için güneş pillerinin üretiminde lazer katkılama teknolojisi yaygın olarak kullanılır. Lazer doping teknolojisinin geliştirilmesi ve uygulanmasında önde gelen bazı fotovoltaik şirketleri ve teknoloji sağlayıcıları.
Yurtdışı şirketler şunları içerir: Uygulamalı Malzemeler, Amtech Systems, vb.
Yerli şirketler şunları içerir: Dier, Dazhou, Shengxiong, vb.
Malzeme modifikasyonu açısından, lazer katkılamanın yanı sıra lazer kaynaklı onarım teknolojisi, lazer kaynaklı tavlama teknolojisi, lazer kaynaklı sinterleme teknolojisi de Dier Laser Technology tarafından 14 Ağustos 20'de piyasaya sürülen yeni bir teknolojidir. 23, pil verimliliğinden yüzde 0,2 kazanabiliyor.
Lazer transfer baskı
Lazer Desenli Transfer Baskı (PTP), yeni bir tür temassız baskı teknolojisidir; bu teknolojinin prensibi, yüksek hızlı grafikli yüksek güçlü bir lazer ışını kullanarak gerekli macunu belirli bir esnek, ışık geçirgen malzeme üzerine kaplamaktır. tarama, macun esnek ışık geçirgen malzemeden pilin yüzeyine aktarılarak bir ızgara çizgisi oluşturulur. Yüksek verimli güneş pilleri ince ızgara baskı işlemini geliştirmek için temassız lazer baskı teknolojisi (PTP) sayesinde, geleneksel serigrafi çizgi genişliği sınırını aşabilir, üzerine basılan hücre levhalarında 25um veya daha az çizgi genişliğini kolayca gerçekleştirebilir. Pilin ultra ince ızgara hücreleri elde etmesine yardımcı olmak için ultra ince ızgara çizgilerinin daha büyük en boy oranı, seçici emitör teknolojisiyle uyumlu, aynı zamanda güneş pilinin verimliliğini artırmak, macun tüketiminde önemli bir tasarruf yüzde 20 veya daha fazla ve sonuç olarak pil üretimi ve enerji üretiminin maliyetini azaltır. Lazer transfer teknolojisinin prensibi, lazerin yüksek enerji yoğunluğuna ve hassas kontrolüne dayanmaktadır. Ana adımları şunları içerir: 1, alt katmanın hazırlanması: güneş pillerinin üretim sürecinde alt katman genellikle güneş enerjisini toplamak ve elektrik akımının iletilmesi için kullanılan şeffaf iletken bir katmandır. 2, lazer ışınlaması: Lazer odağını hassas bir şekilde kontrollü bir şekilde hareket ettirmek için alt katmanda lazer ışını ışınımının kullanılması. Lazerin yüksek enerji yoğunluğu, hücre için spesifik bir model oluşturmak üzere alttaki katmanı seçici olarak sinterler veya çizer.3. Katman İstifleme: Aktif katman ve elektrotlar gibi farklı hücre katmanları, lazer aktarımıyla alttaki katmanın üzerine katman katman istiflenebilir.4. Kalıplama ve Kapsülleme: Son olarak hücre modülü, son güneş pilini oluşturmak için kalıplama ve kapsülleme adımlarından geçerek işlenir. Avantajları şunlardır: 1, yüksek hassasiyet: lazer transfer teknolojisi çok yüksek hassasiyet ve çözünürlük elde edebilir, yüksek verimli güneş pilleri üretmeye yardımcı olur, son derece tutarlı baskı, mükemmel tekdüzelik, 2um'da hata, düşük sıcaklıkta gümüş macunu da uygulanabilir (HJT) . 2, temassız: bu temassız bir işleme yöntemidir, pil bileşenlerine zarar vermez veya kirletmez, hücrenin kalitesini artırmaya yardımcı olur ve gelecekte ince film süreci kesinlikle keskindir. 3, hızlı üretim: lazer transfer baskı, yüksek hızlı bir işleme yöntemidir, güneş pillerinin üretim verimliliğini artırabilir. 4, çoklu malzeme uyarlanabilirliği: bu teknoloji, organik malzemeler, silikon malzemeler vb. dahil olmak üzere çeşitli farklı türdeki pil malzemelerine uygulanabilir. 5, maliyet kontrolü: serigrafi baskıyla karşılaştırıldığında, ızgaranın lazer transfer baskısı daha incedir , 18um altında yapılabilen macun tasarrufu yüzde 30 oranında, TOPCON'un çift taraflı gümüş pastası, HJT düşük sıcaklıktaki gümüş pastası lazer transfer teknolojisi sayesinde çok sayıda gümüş pasta tüketimini azaltacak önemli teknolojilerden biri haline gelmiştir. maliyetleri azaltmak ve verimliliği artırmak.
Lazer perforasyonu
Lazerle delme prensibi, malzemenin yerel alanını, malzemeyi buharlaştıracak, eritecek veya buharlaştırarak delikler oluşturacak kadar yüksek bir sıcaklığa ısıtmak için lazer ışınının yüksek enerji yoğunluğunu kullanmaktır. Lazerle delmenin anahtarı, malzemenin istenen deliğe hassas bir şekilde işlenmesini sağlamak için lazerin enerji yoğunluğunu, pozlama süresini ve odak konumunu kontrol etmektir. Bu hassasiyet ve yüksek enerji yoğunluğu, lazerle delmeyi fotovoltaik endüstrisindeki güneş pili üretimi de dahil olmak üzere birçok endüstriyel uygulama için ideal hale getirir. Farklı malzeme ve uygulamalar için farklı tipte lazerler (örneğin, CO2 lazerler, Nd:YAG lazerler, femtosaniye lazerler, vb.) kullanılabilir, dolayısıyla özel ihtiyaç için uygun lazer sisteminin seçilmesi gerekir. Lazer perforasyonun fotovoltaik endüstrisinde, özellikle güneş pili üretim sürecinde geniş bir uygulama alanı vardır. Fotovoltaik endüstrisinde lazerle delmenin ana uygulamalarından bazıları şunlardır:
- Hücre işleme: Lazerle delme, güneş pillerinin işlenmesinde yaygın olarak kullanılır. Bu küçük delikler, hücrenin ışık emme verimliliğini artırmak ve yansıma kayıplarını azaltmak, böylece fotoelektrik dönüşüm verimliliğini (tutsak ışık etkisi) artırmak için kullanılabilir. Lazerle delme, silikon plakaların, polisilikon plakaların ve diğer güneş pili malzemelerinin hassas ve verimli şekilde işlenmesine olanak tanır.
- Hücre ve Modül Bağlantıları: Güneş pili montaj işleminde, hücreleri birbirine bağlamak için kablolara ihtiyaç vardır. Lazer perforasyon, hücreler arasında düzgün akım aktarımı sağlamak ve enerji kaybını azaltmak amacıyla hücreler arasındaki kabloları bağlamak için delikler oluşturmak amacıyla kullanılabilir. Lazer perforasyon ayrıca güneş modüllerinin üretim sürecinde braketler, çerçeveler ve diğer bileşenler için delikler ve bağlantı noktaları oluşturmak için de kullanılır.
- Fotovoltaik cam arka tabaka: Geleneksel fotovoltaik modüller kapak plakası için yalnızca fotovoltaik cam kullandığından çift camlı modüller hem kapak plakası hem de arka plaka için fotovoltaik cam kullanır ve arka plaka fotovoltaik camının sırayla belirli bir konuma delinmesi gerekir. Akım kablolarını fotovoltaik modülden bağlantı kutusuna getirmek için. Bu nedenle, PV cam arka tabakalarının delinmesi, ileri işlemlerin üretiminde önemli bir süreç haline gelmiştir.
Genel olarak lazer perforasyonu, güneş pillerinin verimliliğini artırmak, üretim maliyetlerini azaltmak ve ürün kalitesini artırmak için fotovoltaik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamalar güneş enerjisi teknolojisinin geliştirilmesine ve yenilenebilir enerji kullanımının teşvik edilmesine yardımcı olmaktadır. Spesifik uygulamaların üretim sürecine ve malzemeye bağlı olarak değişebileceği dikkate alınmalıdır; bu nedenle gerçek uygulamanın, uygun lazer teknolojisi ve parametrelerinin seçilmesi ihtiyacına dayanması gerekmektedir.
Yukarıdakiler, fotovoltaik endüstrisindeki lazer işlemlerinin uygulamalarından sadece birkaçıdır; bunlar arasında elbette lazer kanal açma (XBC), lazer ablasyon (PERC) ve benzerleri de yer alır.
Gelecek görünüşü:
Lazer teknolojisi ilerlemeye devam ettikçe, PV endüstrisini daha da ileriye taşıyacak daha fazla yenilik öngörebiliriz. Gelecekte daha verimli PV malzemeleri, daha akıllı üretim süreçleri ve PV enerjisini kullanan daha fazla uygulamanın ortaya çıkması muhtemeldir. PV endüstrisindeki yeni lazer teknolojisi uygulamaları yalnızca verimliliği artırmakla kalmamış, aynı zamanda modül performansını ve sürdürülebilirliğini de geliştirmiştir. Bu teknolojide devam eden yenilikler, güneş pillerinin gelişimini desteklemeye ve temiz enerji geleceğine katkıda bulunmaya devam edecektir. Ayrıca fotovoltaik üretimde lazer teknolojisi yalnızca üretkenliği artırmakla kalmaz, aynı zamanda atık oluşumunu da azaltarak çevre üzerindeki yükün en aza indirilmesine yardımcı olur. Ayrıca lazer temizleme teknolojisi kimyasal madde gerektirmediğinden enerji ve kaynak tasarrufu sağlar. Temiz bir endüstri için temiz teknoloji - harika.
Son olarak, lazer teknolojisinin derinliği tamamen anlayışla ilgilidir. Lazer teknolojisinin harikaları yeterince yazılamaz.
