Lasertechnologie der zukünftige Treiber für Kostensenkung und Effizienz in der Photovoltaikindustrie - Branchennachrichten

Von seinen ursprünglichen Laboranwendungen bis hin zu den heutigen vielfältigen Bereichen der Medizin, Kommunikation, Fertigung, militärischen und wissenschaftlichen Forschung sind Laser zu einem integralen Bestandteil moderner Technologie und Wissenschaft geworden. Die Ursprünge von Lasern lassen sich bis in die Mitte des Jahrhunderts zurückverfolgen, was größtenteils auf die theoretischen Arbeiten von Arthur Schawlow und Charles Townes sowie auf die experimentellen Arbeiten von Dexter R. Hansch (Theodore Maiman) zurückzuführen ist. Im Folgenden wird der Prozess, durch den der Laser entstand, detaillierter beschrieben:

Schaffung theoretischer Grundlagen: Zu Beginn des 20. Jahrhunderts schlug Albert Einstein die Photonentheorie vor, dass Licht in Form diskreter Teilchen (Photonen) existiert. Diese Theorie legte den Grundstein für die Quantenoptik, die später wichtige Stützen für die theoretischen Grundlagen des Lasers lieferte.
Die Theorie der angeregten Strahlung: Im Jahr 1951 schlugen Charles Towns und Arthur Lambert unabhängig voneinander die Theorie der angeregten Strahlung vor, die zeigte, dass Atome oder Moleküle, wenn sie sich in einem angeregten Zustand befinden, durch ein Photon eines bereits angeregten Atoms angeregt werden können , wodurch Photonen mit der gleichen Frequenz und Phase wie das angeregte Photon erzeugt werden. Die theoretische Grundlage dieses Prozesses wurde zum Kern der Funktionsweise von Lasern.
Theoretische Formulierung von Lasern: Die theoretischen Arbeiten von Towns und Lambert lösten die Untersuchung der Realisierung angeregter Strahlung aus und sie entwickelten das Konzept der Lichtverstärkung mithilfe angeregter Strahlung. Ihre Schlüsselidee bestand darin, die Anzahl der Photonen schrittweise zu erhöhen, indem sie in einem optischen Hohlraum mit hohem Reflexionsvermögen hin und her reflektiert wurden, um schließlich einen stark fokussierten Lichtstrahl, den Laser, zu bilden.
Experimentelle Verifizierung von Lasern 1: 1958 gelang es dem amerikanischen Physiker Dexter R. Hansch, den ersten funktionierenden Laser zu bauen. Um angeregte Strahlung zu erzielen, verwendete er ein synthetisches Anregungsmedium, meist eine Mischung aus Stickstoff und Neon. Dieser Laser erzeugte einen kontrollierten, stark fokussierten Lichtstrahl, was die offizielle Geburtsstunde der Lasertechnologie markierte.

Es sind 63 Jahre vergangen, seit im Juli 1960 der weltweit erste funktionsfähige Rubinlaser mit einer Wellenlänge von 0,6943 Mikrometern von Meyman in den Hughes Research Laboratories in den Vereinigten Staaten erfolgreich hergestellt wurde. Eine Reihe von Eigenschaften wie der hohe Fokussierungsgrad des Lasers, die gute Monochromatizität, die hohe Energiedichte, die Ausbreitung über große Entfernungen, die Berührungslosigkeit usw. machen ihn weit verbreitet. Der Laser wird oft als „der Star von morgen im 21. Jahrhundert“, „eine der wichtigsten Technologien des 21. Jahrhunderts“, „das genaueste Lineal, das schnellste Messer“ bezeichnet. Diese Art von Namen spiegelt auch die wichtige Stellung und breite Anwendung der Lasertechnologie in der heutigen Gesellschaft sowie in Wissenschaft und Technologie wider. Die Lasertechnologie spielt in vielen Bereichen wie Kommunikation, medizinische Behandlung, Fertigung, wissenschaftliche Forschung, Militär, Umweltüberwachung usw. eine Schlüsselrolle und gilt daher als eine der vielversprechendsten und einflussreichsten Technologien des 21. Jahrhunderts. Insbesondere in der Photovoltaikindustrie bringt die Lasertechnologie eine Reihe von Innovationen hervor, die die Herstellung von Solarzellen effizienter, zuverlässiger und umweltfreundlicher machen.
Lassen Sie uns heute in die brandneuen Anwendungen von Lasern in der Photovoltaikindustrie eintauchen.
Laserschneiden: Laser Scribers
Beim Laserschneiden handelt es sich um ein äußerst präzises Verfahren, mit dem Silizium-Solarzellenwafer auf die gewünschte Größe zugeschnitten werden. Sein Hauptprinzip besteht darin, dass ein fokussierter Laserstrahl auf die Oberfläche des zu schneidenden Materials gerichtet wird. Die Photonenenergie wird vom Material absorbiert, was zu einer lokalen Erwärmung des Materials führt. Wenn die Energie des Laserstrahls hoch genug ist, kann er die Oberfläche des Materials auf eine Temperatur erhitzen, die ausreicht, um das Schmelzen oder Verdampfen einzuleiten. Bei metallischen Werkstoffen handelt es sich dabei meist um Schmelzen, bei nichtmetallischen Werkstoffen wie Kunststoffen oder Holz meist um Verdampfen. Bei Solarzellenwafern handelt es sich in der Regel um große Siliziumwafer. Durch Laserschneiden können sie mit hoher Präzision in kleinere Zellen geschnitten werden, um den Größenanforderungen von Solarmodulen gerecht zu werden. Dies verbessert nicht nur die Produktivität und Zellqualität, sondern reduziert auch Materialverschwendung und Herstellungskosten erheblich. Die hohe Fokussierung und Steuerungspräzision des Laserstrahls macht den Schneidprozess anspruchsvoller und erzeugt nahezu keinen Abfall. Darüber hinaus bietet das Laserschneiden auch vielfältige Materialanwendbarkeiten, nicht nur für Silizium-Solarzellenwafer, sondern kann auch für andere Arten von Solarzellen, wie z. B. Dünnschichtsolarzellen, sowie zum Schneiden anderer Materialien verwendet werden hohes Maß an Flexibilität. Der Vorteil des Laserschneidens von Solarzellenplatten besteht in der berührungslosen Bearbeitung, es entsteht keine Spannung, sodass die Schnittkante gerade ist, die Struktur des Wafers nicht beschädigt wird und die elektrischen Parameter besser sind als bei der herkömmlichen mechanischen Schneidmethode Um die Ausbeute zu verbessern und die Kosten zu senken, ist die Breite des Schlitzes klein und hochpräzise, die Laserleistung kann angepasst werden, Sie können die Dicke des Schnitts steuern, um die Ausdünnung von Solarzellen zu realisieren. Die Laserschneidtechnologie kann auf großflächige Batteriebleche zum Ritzen und Schneiden angewendet werden, wodurch die Schnittgenauigkeit und -dicke präzise gesteuert wird, wodurch Schnittrückstände weiter reduziert und die Batterieausnutzung verbessert werden. Zusätzlich zur Anwendung des Schneidens auf dem Batterieblatt gibt es auch im Photovoltaikglas die Möglichkeit, es zu ritzen, das Prinzip ist das gleiche.

Laserdotierung: Laserdotierungsausrüstung
Laserdotierung ist eine Materialbearbeitungstechnik, die üblicherweise auf Halbleitermaterialien, insbesondere Silizium, angewendet wird, um deren elektrische Eigenschaften zu verändern. Das Prinzip der Technik besteht darin, mit einem Hochleistungslaser die Halbleiteroberfläche zu bestrahlen und ein externes Dotierungsmaterial (meist Bor oder Phosphor) in das Halbleitergitter einzubringen. Bei diesem Prozess wird das Halbleitermaterial durch die Energie des Lasers auf eine Temperatur erhitzt, die so hoch ist, dass das Dotiermaterial in das Gitter eindringen und bestimmte Atome des Halbleitermaterials verdrängen kann, wodurch sich die Leitfähigkeitseigenschaften des Materials verändern. Die Laserenergie wird genutzt, um Boratome zur Diffusion innerhalb des Siliziumwafers anzutreiben und so eine selektive Emitter-SE-Struktur zu erreichen. Durch eine starke Dotierung der Metallgitterlinie im Kontaktbereich mit dem Siliziumwafer und die Beibehaltung einer leichten Dotierung in anderen Bereichen auf der Vorderseite kann nicht nur ein guter ohmscher Kontakt zwischen der Elektrode und dem Emitter hergestellt werden, sondern auch die Komplexierung von Oligonen reduziert werden auf der Emitteroberfläche (TOPCon-Technologieroute), wodurch ein höherer Kurzschlussstrom, eine höhere Leerlaufspannung und ein höherer Füllfaktor erzielt und die photoelektrische Umwandlungseffizienz der Solarzelle verbessert werden können. Seine Vorteile liegen in 1, hoher Präzision: Durch Laserdotierung kann eine sehr hohe Dotierungsgenauigkeit und räumliche Auflösung erreicht werden, was eine präzise Steuerung des Dotierungsprozesses ermöglicht.2, berührungslos: Insbesondere führen berührungslose Verarbeitungsmethoden nicht zu mechanischen Schäden oder Verunreinigungen geeignet für die Herstellung von Hochleistungshalbleiterbauelementen.3, schnelle Verarbeitung: Laserdotierung ist ein Hochgeschwindigkeitsprozess, der die Verarbeitung einer großen Materialmenge in kurzer Zeit ermöglicht.4, breite Anwendbarkeit: Diese Technologie ist Anwendbar auf verschiedene Arten von Halbleitermaterialien, einschließlich Silizium, Gallium-Gallium-Arsenid, Indium-Arsenid usw. In der Photovoltaikindustrie wird die Laserdotierungstechnologie häufig bei der Herstellung von Solarzellen eingesetzt, um die Zellleistung zu verbessern. Einige führende Photovoltaikunternehmen und Technologieanbieter in der Entwicklung und Anwendung der Laserdotierungstechnologie.
Zu den ausländischen Unternehmen gehören: Applied Materials, Amtech Systems usw.
Zu den inländischen Unternehmen gehören: Dier, Dazhou, Shengxiong usw.
In Bezug auf die Materialmodifikation gibt es neben der Laserdotierung auch die laserinduzierte Reparaturtechnologie, die laserinduzierte Glühtechnologie und die laserinduzierte Sintertechnologie. Dies ist eine neue Technologie, die von Dier Laser Technology am 14. August 2 veröffentlicht wurde0 23, wodurch die Batterieeffizienz um 0,2 Prozent gesteigert werden kann.

Lasertransferdruck
Laser Pattern Transfer Printing (PTP) ist eine neue Art der berührungslosen Drucktechnologie. Das Prinzip dieser Technologie besteht darin, die erforderliche Paste mithilfe eines Hochleistungslaserstrahls mit Hochgeschwindigkeitsgrafik auf ein bestimmtes flexibles, lichtdurchlässiges Material aufzutragen Beim Scannen wird die Paste vom flexiblen, lichtdurchlässigen Material auf die Oberfläche der Batterie übertragen, um eine Gitterlinie zu bilden. Durch die berührungslose Laserdrucktechnologie (PTP) zur Verbesserung des Feingitterdruckverfahrens für hocheffiziente Solarzellen kann die herkömmliche Siebdruck-Linienbreitenbeschränkung durchbrochen und problemlos eine Linienbreite von 25 µm oder weniger in den auf einem Zellwafer gedruckten Zellen realisiert werden Größeres Seitenverhältnis von ultrafeinen Gitterlinien, um der Batterie zu helfen, ultrafeine Gitterzellen zu erreichen, passend zur selektiven Emitter-Technologie, um gleichzeitig die Effizienz der Solarzelle zu verbessern, eine erhebliche Einsparung des Pastenverbrauchs von 20 Prozent oder mehr und letztendlich die Kosten für die Batterieproduktion und Stromerzeugung senken. Das Prinzip der Laserübertragungstechnologie basiert auf der hohen Energiedichte und der präzisen Steuerung des Lasers. Seine Hauptschritte umfassen: 1, die Vorbereitung der unteren Schicht: Im Herstellungsprozess von Solarzellen ist die untere Schicht normalerweise eine transparente leitfähige Schicht, die zum Sammeln von Sonnenenergie und zur Übertragung von elektrischem Strom verwendet wird. 2, Laserbestrahlung: Die Verwendung von Laserstrahlbestrahlung auf der unteren Schicht, um den Laserfokus auf präzise kontrollierte Weise zu bewegen. Durch die hohe Energiedichte des Lasers wird die darunter liegende Schicht selektiv gesintert oder zerkratzt, um ein spezifisches Muster für die Zelle zu bilden.3. Schichtstapelung: Verschiedene Zellschichten, wie die aktive Schicht und die Elektroden, können durch Laserübertragung Schicht für Schicht auf die darunter liegende Schicht gestapelt werden.4. Formen und Einkapseln: Abschließend wird das Zellmodul durch Form- und Einkapselungsschritte verarbeitet, um die endgültige Solarzelle zu bilden. Seine Vorteile sind: 1, hohe Präzision: Die Laserübertragungstechnologie kann eine sehr hohe Präzision und Auflösung erreichen, was zur Herstellung hocheffizienter Solarzellen beiträgt, ein sehr gleichmäßiges Drucken, eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit, Fehler in 2 um, Silberpaste bei niedriger Temperatur ist ebenfalls anwendbar (HJT). . 2, berührungslos: Dies ist eine berührungslose Verarbeitungsmethode, die die Batteriekomponenten nicht beschädigt oder verunreinigt, um die Qualität der Zelle zu verbessern, und in Zukunft ist der Dünnschichtprozess sicherlich scharf. 3, schnelle Produktion: Lasertransferdruck ist eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitungsmethode, die die Produktionseffizienz von Solarzellen verbessern kann. 4, Anpassungsfähigkeit an mehrere Materialien: Diese Technologie kann auf eine Vielzahl verschiedener Arten von Batteriematerialien angewendet werden, einschließlich organischer Materialien, Siliziummaterialien usw. 5, Kostenkontrolle: Im Vergleich zum Siebdruck ist der Lasertransferdruck des Gitters feiner , kann unter 18 um durchgeführt werden Paste-Einsparungen von 30 Prozent, TOPCONs doppelseitige Silberpaste, HJT Niedertemperatur-Silberpaste wird aufgrund der Lasertransfertechnologie den Verbrauch einer großen Anzahl von Silberpasten reduzieren und ist zu einer der wichtigen Technologien geworden um Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern.

Laserperforation
Das Prinzip der Laserperforation besteht darin, die hohe Energiedichte des Laserstrahls zu nutzen, um den lokalen Bereich des Materials auf eine Temperatur zu erhitzen, die hoch genug ist, um das Material zu verdampfen, zu schmelzen oder zu verdampfen und Löcher zu bilden. Der Schlüssel zur Laserperforation liegt in der Steuerung der Energiedichte, der Belichtungszeit und der Fokusposition des Lasers, um sicherzustellen, dass das Material präzise in das gewünschte Loch eingearbeitet wird. Diese Präzision und hohe Energiedichte machen das Laserbohren ideal für viele industrielle Anwendungen, einschließlich der Solarzellenherstellung in der Photovoltaikindustrie. Für unterschiedliche Materialarten und Anwendungen können unterschiedliche Lasertypen (z. B. CO2-Laser, Nd:YAG-Laser, Femtosekundenlaser usw.) eingesetzt werden, sodass für den jeweiligen Bedarf das passende Lasersystem ausgewählt werden muss. Die Laserperforation hat ein breites Anwendungsspektrum in der Photovoltaikindustrie, insbesondere im Herstellungsprozess von Solarzellen. Im Folgenden sind einige der Hauptanwendungen der Laserperforation in der Photovoltaikindustrie aufgeführt:

Zellbearbeitung: Die Laserperforation wird häufig bei der Bearbeitung von Solarzellen eingesetzt. Diese kleinen Löcher können verwendet werden, um die Lichtabsorptionseffizienz der Zelle zu verbessern und Reflexionsverluste zu reduzieren, wodurch die photoelektrische Umwandlungseffizienz (der Effekt des eingefangenen Lichts) erhöht wird. Die Laserperforation ermöglicht eine präzise und effiziente Bearbeitung von Siliziumwafern, Polysiliziumwafern und anderen Solarzellenmaterialien.
Zell- und Modulverbindungen: Bei der Montage von Solarzellen werden Drähte benötigt, um die Zellen miteinander zu verbinden. Durch Laserperforation können Löcher für Verbindungsdrähte zwischen Zellen erzeugt werden, um eine reibungslose Stromübertragung zwischen den Zellen zu gewährleisten und Energieverluste zu reduzieren. Im Herstellungsprozess von Solarmodulen wird die Laserperforation auch zur Herstellung von Löchern und Verbindungspunkten für Halterungen, Rahmen und andere Komponenten eingesetzt.
Rückseitenfolie aus Photovoltaikglas: Da herkömmliche Photovoltaikmodule nur Photovoltaikglas für die Deckplatte verwenden, während Doppelglasmodule Photovoltaikglas sowohl für die Deckplatte als auch für die Rückplatte verwenden, muss das Photovoltaikglas der Rückplatte in der richtigen Reihenfolge an einer bestimmten Stelle gestanzt werden um die Stromleitungen vom Photovoltaikmodul zur Anschlussdose zu führen. Daher ist die Perforation von PV-Glasrückseitenfolien zu einem wesentlichen Prozess in der Produktion und Weiterverarbeitung geworden.

Insgesamt wird die Laserperforation in der Photovoltaikindustrie häufig eingesetzt, um die Effizienz von Solarzellen zu verbessern, die Herstellungskosten zu senken und die Produktqualität zu verbessern. Diese Anwendungen tragen dazu bei, die Entwicklung der Solarenergietechnologie voranzutreiben und die Nutzung erneuerbarer Energien zu fördern. Es ist zu beachten, dass bestimmte Anwendungen je nach Herstellungsprozess und Material variieren können. Die tatsächliche Anwendung muss daher auf der Notwendigkeit basieren, die geeignete Lasertechnologie und die entsprechenden Parameter auszuwählen.

Dies sind nur einige der Anwendungen von Laserprozessen in der Photovoltaikindustrie, zu denen natürlich auch Laserschlitzen (XBC), Laserablation (PERC) usw. gehören.

Zukunftsaussichten:
Da die Lasertechnologie weiter voranschreitet, können wir weitere Innovationen vorhersehen, die die PV-Industrie weiter voranbringen werden. In Zukunft werden wahrscheinlich effizientere PV-Materialien, intelligentere Produktionsprozesse und mehr Anwendungen entstehen, die PV-Energie nutzen. Neue Anwendungen der Lasertechnologie in der PV-Industrie haben nicht nur die Produktivität gesteigert, sondern auch die Modulleistung und Nachhaltigkeit verbessert. Kontinuierliche Innovationen in dieser Technologie werden die Entwicklung von Solarzellen weiter vorantreiben und zu einer sauberen Energiezukunft beitragen. Darüber hinaus verbessert die Lasertechnologie in der Photovoltaikfertigung nicht nur die Produktivität, sondern reduziert auch die Abfallerzeugung, was dazu beiträgt, die Belastung der Umwelt zu minimieren. Darüber hinaus kommt die Laserreinigungstechnologie ohne Chemikalien aus, wodurch Energie und Ressourcen gespart werden. Saubere Technologie für eine saubere Industrie – wunderbar.
Schließlich kommt es bei der Tiefe der Lasertechnologie vor allem auf das Verständnis an. Über die Wunder der Lasertechnologie kann nicht genug geschrieben werden.