皮秒激光在柔性太阳能薄膜电池中的应用

一是太阳能电池的发展现状。传统的晶体硅太阳能电池主要由硅组成。电池的主要部分易碎，容易出现隐形裂纹。它们中的大多数具有一层钢化玻璃作为保护层，导致重量重，携带不便和抗震性差。另外，由于硅材料的纯化和生产中的能耗，发电成本比其他能源形式高得多。非晶硅薄膜电池性能稳定，抗辐射能力强，光电转换效率高，接近晶体硅太阳能电池的转换效率，但成本仅为其三分之一，具有广泛的应用前景。市场前景。在所有太阳能薄膜电池材料中，CIGS（铜铟镓硒）电池对可见光的吸收系数以及原材料的消耗均远低于传统的晶体硅太阳能电池。与高效率，高成本的晶体硅太阳能电池和低效率，低成本的非晶硅太阳能电池相比，CIGS太阳能电池具有高效率，低成本和长寿命的多重优势。它们是降低光伏发电成本的最有效方法。薄膜太阳能电池可以充分利用中国丰富的铟资源，是一种符合中国国情并真正符合令人鼓舞的国家法规规定的可再生能源技术，具有广阔的发展前景。根据不同的基板材料，太阳能薄膜电池可分为两类：硬质基板和柔性基板。柔性太阳能薄膜电池是指在柔性材料（如不锈钢，聚酰亚胺等）上制成的薄膜太阳能电池。与坚硬的基板（例如玻璃）薄膜太阳能电池相比，柔性薄膜太阳能电池具有柔性且不易碎。 ，重量轻等优点，得到了广泛的应用。本文重点介绍以聚酰亚胺（PI）为基材的柔性太阳能薄膜电池的研制。 2.柔性太阳能薄膜电池制造工艺简介CIGS太阳能薄膜电池在制造过程中需要覆盖一层Mo。通常，DC磁控溅射用于沉积Mo-Mo作为支撑层。对于CIGS膜的生长，使用三步共蒸发。然后，通过水浴法沉积CdS薄膜，随后溅射双层ZnO薄膜，然后使用电子束蒸发来制备Ni / Al电极。最后，施加抗反射涂层MgF2。其简要结构如图2.1所示：图2.1 CIGS的结构如图1所示。在沉积每一层膜之后，有必要用激光蚀刻膜层以串联连接电池，这通常是称为P1 / P2 / P3处理，以便可以根据电池宽度设置电池和模块电流。同时，通过激光或其他方法在指定位置上进行刀刃绝缘操作。切割边缘要求光滑且具有一定的宽度，以确保电池之间的绝缘。工艺原理图如图2.2所示。图2.2 P1，P2，P3切割效果和电流趋势。每个过程的简要说明如下：P1：在衬底上制备背面电极Mo（通常使用磁控溅射）后，在衬底上划线（即，在衬底上划线）Mo电极分开，并且需要Mo层可以将其蚀刻掉，但不会损坏基板PI，因此将来可以用作子电池，方便串联。 P2：在制备吸收层CIGS和缓冲层CdS之后，划刻薄膜的一部分。需要完全蚀刻掉非晶硅膜层（即CIGS吸收层），但不会损坏背面电极Mo和基板，这很方便。实现后续的串联。 P3：准备前电极和窗口层，并划膜。需要完全去除前电极层和吸收层而不损坏后电极Mo和基板以实现电池分离。 PI柔性基材可用于滚动材料ls（卷到卷的生产过程），可以将材料折叠成卷，从而可以大规模生产轻便灵活的电池。与传统的刚性基板（玻璃等）相比，薄膜电池可以大大提高生产效率。装配线的生产过程如图2.3所示：图2.3绕组技术装配线III简介。多通道皮秒激光器在柔性太阳能薄膜电池中的应用皮秒激光器的脉冲宽度非常短，只有几皮秒，它具有很高的峰值功率。当它与材料相互作用时，蚀刻部分的热效应非常小，从而产生“冷”的加工效果，避免了不必要的热效应，没有热影响区，并且没有光滑的边缘，因此可以执行高精度加工皮秒激光器。皮秒激光的波长范围从红外线到紫外线，它可以处理各种材料，适用于许多场合的处理应用。在薄膜太阳能电池的加工中，最早的方法是机械刻划。操作复杂，边缘粗糙，死区（DeadArea）宽度过大，约300μm。如果使用皮秒激光刻蚀，则死区的宽度仅为140μm，边缘光滑，边界明显，操作简单。目前，在太阳能薄膜电池的加工中，大多数纳米脉冲激光被用于激光蚀刻。与皮秒激光器相比，这些纳秒激光器的脉冲宽度大约宽1000倍。在加工过程中，热效应明显，边缘粗糙且表面破碎。切屑，加工速度慢等缺点。 pic皮秒激光器由于其优异的加工能力而在太阳能薄膜加工领域具有很高的市场前景。然而，单个皮秒激光器是昂贵的，并且在薄膜太阳能电池的生产过程中，不同的过程需要不同的光源参数，并且需要多个皮秒激光器来完成整个生产过程，从而使生产设备的成本太高。制造商很难接受。针对这种情况，Lazer Optoelectronics推出了该国第一台四通道皮秒固态激光器（如图3.1所示），其波长为1064nm和532nm（一个1064nm和三个532nm），脉冲宽度<><><3％。四个激光器的参数可以单独控制，完美解决了生产成本过高的问题。通过使用相关的光学器件，可以将不同的光束引导到不同的位置。在cigs缠绕过程中，可以同时执行激光在线工作。图3.1多通道皮秒级固态激光器iv实际案例实验数据：p1工艺，波长532nm，激光能量50mu，j，重复频率50khz，振镜扫描速度20mm s，聚焦透镜焦距250mm，p2工艺，波长532nm，激光能量5mu，j，重复频率500khz，振镜的扫描速度为250mm="" s，聚焦透镜的焦距为250mm，p3处理，波长为532nm，激光能量为1mu，j，重复频率为50khz，扫描速度为500mm="" s，聚焦透镜的焦距为250mm。最终处理效果如图4.1所示。切削过程使用1064nm激光，50khz的工作频率，大于30mu，j的脉冲能量和20mm="" s的扫描速度来获得完全绝缘的边缘隔离。图4.1实际加工效果v.结论在加工pi薄膜太阳能薄膜电池时，lazer="" optoelectronics发射的四通道皮秒固态激光器具有出色的激光参数和稳定的性能。可以同时独立控制四个激光器。一台激光器代替传统的多台激光器，不仅加工效果极佳，而且节省了生产成本。通过柔性薄膜电池卷绕加工技术的在线加工，可以大大提高产品质量和生产效率，受到合作单位的好评。="">