Od svojih originalnih laboratorijskih primjena do današnjih različitih područja medicine, komunikacija, proizvodnje, vojnih i naučnih istraživanja, laseri su postali sastavni dio moderne tehnologije i nauke. Poreklo lasera se može pratiti do sredine{0}} stoljeća, uglavnom vođeno teorijskim radom Arthura Schawlowa i Charlesa Townesa, zajedno sa eksperimentalnim radom Dextera R. Hansch-a (Theodore Maiman). Slijedi detaljniji prikaz procesa kojim je laser nastao:
- Postavljanje teorijskih osnova: Početkom 20. stoljeća Albert Ajnštajn je predložio fotonsku teoriju da svjetlost postoji u obliku diskretnih čestica (fotona). Ova teorija je postavila temelje kvantne optike, koja je kasnije pružila važnu potporu teorijskoj osnovi lasera.
- Teorija pobuđenog zračenja: 1951. godine Charles Towns i Arthur Lambert su nezavisno predložili teoriju pobuđenog zračenja, koja je otkrila da kada su atomi ili molekule u pobuđenom stanju, mogu biti pobuđeni fotonom iz atoma koji je već bio pobuđen. , čime se proizvode fotoni sa istom frekvencijom i fazom kao pobuđeni foton. Teorijska osnova ovog procesa postala je srž rada lasera.
- Teorijska formulacija lasera: Teorijski rad Townsa i Lamberta pokrenuo je proučavanje kako se realizuje pobuđeno zračenje i razvili su koncept pojačanja svjetlosti korištenjem pobuđenog zračenja. Njihova ključna ideja bila je da postepeno povećavaju broj fotona reflektujući ih napred-nazad u optičku šupljinu sa visokom refleksijom, formirajući na kraju visoko fokusirani snop svetlosti, laser.
- Eksperimentalna verifikacija lasera 1: 1958. godine američki fizičar Dexter R. Hansch uspio je izgraditi prvi radni laser. Koristio je sintetički medij za pobuđivanje, obično mješavinu dušika i neona, da bi postigao pobuđeno zračenje. Ovaj laser je proizveo kontrolirani, visoko fokusirani snop svjetlosti, koji je označio službeno rođenje laserske tehnologije.
Prošle su 63 godine od jula 1960, kada je Meyman u Hughes Research Laboratories u Sjedinjenim Državama uspješno napravio prvi operabilni rubin laser na svijetu s talasnom dužinom od 0,6943 mikrona. Niz karakteristika kao što su visok stepen fokusiranja lasera, dobra monohromatika, velika gustoća energije, širenje na velike udaljenosti, beskontaktnost i tako dalje čine ga širokom upotrebom. Laser se često naziva "zvijezda sutrašnjice u 21. vijeku", "jedna od važnih tehnologija 21. vijeka", "najprecizniji lenjir, najbrži nož". Ovakav naziv također odražava važnu poziciju i široku primjenu laserske tehnologije u savremenom društvu i nauci i tehnologiji. Laserska tehnologija igra ključnu ulogu u mnogim poljima kao što su komunikacija, medicinski tretman, proizvodnja, naučna istraživanja, vojska, praćenje životne sredine, itd., te se stoga smatra jednom od najperspektivnijih i najuticajnijih tehnologija u 21. veku. Posebno u fotonaponskoj industriji, laserska tehnologija stvara niz inovacija koje čine proizvodnju solarnih ćelija efikasnijom, pouzdanijom i ekološki prihvatljivijom.
Danas, hajde da se udubimo u potpuno nove primene lasera u fotonaponskoj industriji.
Lasersko rezanje: Laserski scriberi
Lasersko rezanje je izuzetno precizan proces koji se koristi za rezanje silikonskih pločica solarnih ćelija do željene veličine. Njegov glavni princip je da se fokusirani laserski snop usmjerava na površinu materijala koji se reže. Energija fotona se apsorbira od strane materijala, što rezultira lokaliziranim zagrijavanjem materijala. Kada je energija laserskog snopa dovoljno visoka, on može zagrijati površinu materijala do temperature dovoljne da započne topljenje ili isparavanje. U slučaju metalnih materijala, to je obično topljenje, dok je u slučaju nemetalnih materijala, kao što su plastika ili drvo, to obično isparavanje. Oblasti za solarne ćelije su obično velike silikonske pločice, a lasersko rezanje im omogućava da se režu u manje ćelije sa visokom preciznošću kako bi zadovoljile zahtjeve veličine solarnih panela. Ovo ne samo da poboljšava produktivnost i kvalitet ćelija, već i značajno smanjuje materijalni otpad i troškove proizvodnje. Visok stepen fokusiranja i preciznosti kontrole laserskog snopa čini proces rezanja delikatnijim i proizvodi skoro nultu količinu otpada. Osim toga, lasersko rezanje također ima raznovrsnu primjenu materijala, ne samo za silikonske pločice solarnih ćelija, već se može koristiti i za druge vrste solarnih ćelija, kao što su tankoslojne solarne ćelije, kao i za rezanje drugih materijala, tako da ima visok stepen fleksibilnosti. Prednost korištenja laserskog rezanja ploče solarnih ćelija je upotreba beskontaktne obrade, bez naprezanja, tako da je rezna ivica ravna, neće oštetiti strukturu pločice, električni parametri su bolji od tradicionalne mehaničke metode rezanja, oba za poboljšanje prinosa i smanjenje troškova, širina proreza je mala, visoka preciznost, snaga lasera se može podesiti, možete kontrolirati debljinu reza, kako biste ostvarili stanjivanje solarnih ćelija. Tehnologija laserskog rezanja može se primijeniti na listove baterija velike površine za urezivanje i rezanje, precizno kontrolirajući točnost i debljinu rezanja, dodatno smanjujući ostatke rezanja i poboljšavajući korištenje baterije. Osim primjene rezanja na bateriji, postoje i fotonaponsko staklo koje se također može upisivati, princip je isti.
Lasersko doping: oprema za lasersko doping
Lasersko dopiranje je tehnika obrade materijala koja se obično primjenjuje na poluvodičke materijale, posebno silicijum, kako bi se promijenila njihova električna svojstva. Princip tehnike je korištenje lasera velike snage za ozračivanje površine poluvodiča i uvođenje vanjskog dopirajućeg materijala (obično bora ili fosfora) u poluvodičku rešetku. Ovaj proces uključuje energiju lasera koji zagrijava poluvodički materijal na dovoljno visoku temperaturu da dopantni materijal može prodrijeti u rešetku i istisnuti određene atome poluvodičkog materijala, čime se mijenjaju vodljiva svojstva materijala. Laserska energija se koristi za pokretanje atoma bora da difundiraju unutar silikonske pločice kako bi se postigla selektivna struktura SE emitera. Jakim dopiranjem metalne linije mreže u području kontakta sa silikonskom pločicom i održavanjem laganog dopinga u drugim područjima na prednjoj strani, ne samo da može stvoriti dobar omski kontakt između elektrode i emitera, već i smanjiti kompleksiranje oligona na površini emitera (put tehnologije TOPCon), koji može postići veću struju kratkog spoja, napon otvorenog kruga i faktor punjenja, te poboljšati efikasnost fotoelektrične konverzije solarne ćelije. Njegove prednosti leže u 1, visokoj preciznosti: lasersko dopiranje može postići vrlo visoku preciznost dopinga i prostornu rezoluciju, omogućavajući preciznu kontrolu procesa dopinga.2, beskontaktno: beskontaktne metode obrade ne unose mehanička oštećenja ili kontaminaciju nečistoćama, posebno pogodan za proizvodnju poluprovodničkih uređaja visokih performansi.3, brza obrada: lasersko dopiranje je proces velike brzine, koji omogućava obradu velike količine materijala u kratkom vremenskom periodu.4, široka primjena: Ova tehnologija je primjenjiv na različite vrste poluvodičkih materijala, uključujući silicijum, galij-galijum-arsenid, indijum-arsenid, itd.. U fotonaponskoj industriji, laserska doping tehnologija se obično koristi u proizvodnji solarnih ćelija za poboljšanje performansi ćelija. Neke vodeće fotonaponske kompanije i dobavljači tehnologije u razvoju i primjeni laserske doping tehnologije.
Inozemne kompanije uključuju: Applied Materials, Amtech Systems, itd.
Domaće kompanije uključuju: Dier, Dazhou, Shengxiong, itd.
Što se tiče modifikacije materijala, pored laserskog dopinga, tu su i laserski indukovana tehnologija popravke, laserski indukovana tehnologija žarenja, laserski indukovana tehnologija sinterovanja je nova tehnologija koju je objavila Dier Laser Technology 14. avgusta 20 23, koji može dobiti 0,2 posto efikasnosti baterije.
Laserska transferna štampa
Lasersko štampanje sa transferom uzorka (PTP) je nova vrsta tehnologije beskontaktnog štampanja, princip ove tehnologije je premazivanje potrebne paste na određeni fleksibilni svetlo-transparentni materijal, korišćenjem laserskog zraka velike snage sa grafikom velike brzine. skeniranjem, pasta se prenosi sa fleksibilnog materijala koji je providan svetlosti na površinu baterije da bi se formirala linija mreže. Kroz tehnologiju beskontaktnog laserskog štampanja (PTP) za poboljšanje visokoefikasnog procesa finog mrežnog štampanja solarnih ćelija, može probiti tradicionalno ograničenje širine linije sito štampe, lako ostvariti širinu linije od 25 um ili manje, u ćelijskim pločicama štampanim na veći omjer stranica ultra finih linija mreže, kako bi se pomoglo bateriji da postigne ultra-fine rešetkaste ćelije, u skladu s tehnologijom selektivnog emitera, kako bi se poboljšala efikasnost solarne ćelije u isto vrijeme, značajna ušteda potrošnje paste od 20 posto ili više , i na kraju smanjiti troškove proizvodnje baterija i proizvodnje energije. Princip tehnologije laserskog transfera zasniva se na visokoj gustoći energije i preciznoj kontroli lasera. Njegovi glavni koraci uključuju: 1, pripremu donjeg sloja: u procesu proizvodnje solarnih ćelija, donji sloj je obično prozirni vodljivi sloj, koji se koristi za prikupljanje sunčeve energije i prijenos električne struje. 2, lasersko zračenje: korištenje zračenja laserskog zraka na donjem sloju, za pomicanje laserskog fokusa na precizno kontroliran način. Visoka gustina energije lasera selektivno sinteruje ili grebe sloj ispod da bi se formirao specifičan uzorak za ćeliju.3. Slaganje slojeva: Različiti slojevi ćelija, kao što su aktivni sloj i elektrode, mogu se naslagati na sloj ispod sloja sloj po sloj laserskim transferom.4. Oblikovanje i inkapsulacija: Konačno, modul ćelije se obrađuje kroz korake oblikovanja i inkapsulacije kako bi se formirala konačna solarna ćelija. Njegove prednosti su: 1, visoka preciznost: tehnologija laserskog prijenosa može postići vrlo visoku preciznost i rezoluciju, pomažući u proizvodnji visokoefikasnih solarnih ćelija, visoko konzistentno štampanje, odlična uniformnost, greška u 2um, primjenjiva je i niskotemperaturna srebrna pasta (HJT) . 2, beskontaktno: ovo je beskontaktna metoda obrade, neće oštetiti ili kontaminirati komponente baterije, kako bi se poboljšala kvaliteta ćelije, a budući proces tankog filma je svakako oštar. 3, brza proizvodnja: laserski transfer print je metoda obrade velike brzine, može poboljšati efikasnost proizvodnje solarnih ćelija. 4, prilagodljivost više materijala: ova tehnologija se može primijeniti na različite vrste materijala za baterije, uključujući organske materijale, silikonske materijale, itd. 5, kontrola troškova: u usporedbi sa sitotiskom, lasersko prijenosno štampanje mreže je finije , može se obaviti ispod 18um Ušteda paste od 30 posto , TOPCON-ova dvostrana srebrna pasta, HJT niskotemperaturna srebrna pasta će biti zahvaljujući tehnologiji laserskog transfera za smanjenje potrošnje velikog broja srebrne paste postala jedna od važnih tehnologija za smanjenje troškova i povećanje efikasnosti.
Laserska perforacija
Princip laserske perforacije je korištenje velike gustoće energije laserskog snopa za zagrijavanje lokalnog područja materijala na dovoljno visoku temperaturu da se materijal ispari, otopi ili ispari kako bi se stvorile rupe. Ključ za lasersku perforaciju je kontrola gustoće energije lasera, vremena ekspozicije i položaja fokusa kako bi se osiguralo da se materijal precizno obradi u željenu rupu. Ova preciznost i velika gustoća energije čine lasersko bušenje idealnim za mnoge industrijske primjene, uključujući proizvodnju solarnih ćelija u fotonaponskoj industriji. Različiti tipovi lasera (npr. CO2 laseri, Nd:YAG laseri, femtosekundni laseri, itd.) mogu se koristiti za različite vrste materijala i aplikacija, tako da je potrebno odabrati odgovarajući laserski sistem za specifične potrebe. Laserska perforacija ima širok spektar primjena u fotonaponskoj industriji, posebno u procesu proizvodnje solarnih ćelija. Sljedeće su neke od glavnih primjena laserske perforacije u fotonaponskoj industriji:
- Obrada ćelija: Laserska perforacija se obično koristi u obradi solarnih ćelija. Ove male rupe se mogu koristiti za poboljšanje efikasnosti apsorpcije svjetlosti ćelije i smanjenje gubitaka refleksije, čime se povećava efikasnost fotoelektrične konverzije (efekat zarobljene svjetlosti). Laserska perforacija omogućava preciznu i efikasnu obradu silikonskih pločica, polisilicijumskih pločica i drugih materijala solarnih ćelija.
- Veze ćelija i modula: U procesu sastavljanja solarnih ćelija potrebne su žice za povezivanje ćelija jedna s drugom. Laserska perforacija se može koristiti za stvaranje rupa za povezivanje žica između ćelija kako bi se osigurao nesmetan prijenos struje između ćelija i smanjio gubitak energije. Laserska perforacija se također koristi za izradu rupa i spojnih mjesta za konzole, okvire i druge komponente u procesu proizvodnje solarnih modula.
- Zadnja ploča od fotonaponskog stakla: Budući da konvencionalni fotonaponski moduli koriste samo fotonaponsko staklo za pokrovnu ploču, dok moduli sa dvostrukim staklom koriste fotonaponsko staklo i za pokrovnu i za stražnju ploču, a fotonaponsko staklo stražnje ploče mora biti probušeno na određenom mjestu kako bi za dovođenje strujnih vodova od fotonaponskog modula do razvodne kutije. Stoga je perforacija stražnjih ploča od PV stakla postala bitan proces u proizvodnji daljnje obrade.
Sve u svemu, laserska perforacija se široko koristi u fotonaponskoj industriji za poboljšanje efikasnosti solarnih ćelija, smanjenje troškova proizvodnje i poboljšanje kvaliteta proizvoda. Ove aplikacije pomažu u promicanju razvoja tehnologije solarne energije i promoviraju korištenje obnovljive energije. Treba napomenuti da se specifične primjene mogu razlikovati ovisno o proizvodnom procesu i materijalu, tako da stvarna primjena mora biti zasnovana na potrebi odabira odgovarajuće laserske tehnologije i parametara.
Gore navedeno su samo neke od primjena laserskih procesa u fotonaponskoj industriji, što naravno uključuje i lasersko urezivanje (XBC), lasersku ablaciju (PERC) i tako dalje.
Budući izgledi:
Kako laserska tehnologija nastavlja da napreduje, možemo predvidjeti još inovacija koje će dodatno unaprijediti fotonaponsku industriju. U budućnosti će se vjerovatno pojaviti efikasniji fotonaponski materijali, pametniji proizvodni procesi i više aplikacija koje koriste fotonaponsku energiju. Nove primjene laserske tehnologije u fotonaponskoj industriji nisu samo povećale produktivnost, već i poboljšale performanse modula i održivost. Kontinuirane inovacije u ovoj tehnologiji će nastaviti da pokreću razvoj solarnih ćelija i doprinose budućnosti čiste energije. Osim toga, u fotonaponskoj proizvodnji, laserska tehnologija ne samo da poboljšava produktivnost, već i smanjuje stvaranje otpada, što pomaže da se smanji opterećenje okoliša. Osim toga, tehnologija laserskog čišćenja ne zahtijeva kemikalije, štedeći energiju i resurse. Čista tehnologija za čistu industriju - divno.
Konačno, dubina laserske tehnologije svodi se na razumijevanje. Čuda laserske tehnologije ne mogu biti dovoljno napisana.
