Anwendung von Laser bei der Herstellung von Solarbatterien

Im Mai 2022 berichtete CCTV, dass die neuesten Daten der National Energy Administration zeigen, dass die im Bau befindlichen Photovoltaik-Stromerzeugungsprojekte derzeit 121 Millionen Kilowatt betragen und dass die jährliche Photovoltaik-Stromerzeugung voraussichtlich neu ans Netz angeschlossen wird um 108 Millionen Kilowatt, eine Steigerung von 95,9 % gegenüber dem Vorjahr.

Der kontinuierliche Anstieg der weltweit installierten PV-Kapazität hat den Einsatz der Laserbearbeitungstechnologie in der Photovoltaikindustrie beschleunigt.Die kontinuierliche Verbesserung der Laserbearbeitungstechnologie hat auch die Nutzungseffizienz der Photovoltaikenergie verbessert.Relevanten Statistiken zufolge hat der weltweite Markt für neu installierte PV-Kapazität im Jahr 2020 130 GW erreicht und damit einen neuen historischen Höchststand erreicht.Während die weltweit installierte PV-Kapazität einen neuen Höchststand erreicht hat, verzeichnet China als großes Allround-Produktionsland stets einen Aufwärtstrend bei der installierten PV-Kapazität.Seit 2010 übersteigt die Produktion von Photovoltaikzellen in China 50 % der weltweiten Gesamtproduktion, was durchaus sinnvoll ist.Mehr als die Hälfte der weltweiten Photovoltaikindustrie wird produziert und exportiert.

Als industrielles Werkzeug ist der Laser eine Schlüsseltechnologie in der Photovoltaikindustrie.Der Laser kann eine große Energiemenge auf einen kleinen Querschnittsbereich konzentrieren und freisetzen, wodurch die Effizienz der Energienutzung erheblich verbessert wird, sodass er harte Materialien schneiden kann.In der Photovoltaikproduktion kommt der Batterieherstellung eine größere Bedeutung zu.Siliziumzellen spielen eine wichtige Rolle bei der photovoltaischen Stromerzeugung, unabhängig davon, ob es sich um kristalline Siliziumzellen oder Dünnschicht-Siliziumzellen handelt.In kristallinen Siliziumzellen werden hochreine Einkristalle/Polykristalle in Siliziumwafer für Batterien geschnitten, und ein Laser wird verwendet, um die Zellen besser zu schneiden, zu formen, zu ritzen und dann aufzureihen.

01 Passivierungsbehandlung der Batteriekanten

Der Schlüsselfaktor zur Verbesserung der Effizienz von Solarzellen ist die Minimierung des Energieverlusts durch elektrische Isolierung, üblicherweise durch Ätzen und Passivieren der Kanten von Siliziumchips.Das traditionelle Verfahren verwendet Plasma zur Behandlung der Kantenisolierung, die verwendeten Ätzchemikalien sind jedoch teuer und umweltschädlich.Laser mit hoher Energie und hoher Leistung können den Rand der Zelle schnell passivieren und übermäßigen Leistungsverlust verhindern.Mit der lasergeformten Rille wird der durch den Leckstrom der Solarzelle verursachte Energieverlust erheblich reduziert, von 10–15 % des Verlusts, der durch den herkömmlichen chemischen Ätzprozess verursacht wird, auf 2–3 % des Verlusts, der durch die Lasertechnologie verursacht wird .

02 Ordnen und Schreiben

Das Anordnen von Siliziumwafern per Laser ist ein gängiger Online-Prozess zum automatischen Serienschweißen von Solarzellen.Die Verbindung der Solarzellen auf diese Weise reduziert die Lagerkosten und macht die Batteriestränge jedes Moduls geordneter und kompakter.

03 Schneiden und Anreißen

Derzeit ist es fortgeschrittener, Laser zum Kratzen und Schneiden von Siliziumwafern zu verwenden.Es verfügt über eine hohe Anwendungsgenauigkeit, hohe Wiederholgenauigkeit, stabilen Betrieb, hohe Geschwindigkeit, einfache Bedienung und bequeme Wartung.

04 Silizium-Wafer-Markierunging

Die bemerkenswerte Anwendung von Lasern in der Silizium-Photovoltaik-Industrie besteht darin, Silizium zu markieren, ohne seine Leitfähigkeit zu beeinträchtigen.Die Waferkennzeichnung hilft Herstellern, ihre Solarlieferkette zu verfolgen und eine stabile Qualität sicherzustellen.

05 Filmablation

Dünnschichtsolarzellen basieren auf der Aufdampf- und Ritztechnologie, um bestimmte Schichten selektiv abzutragen und so eine elektrische Isolierung zu erreichen.Jede Schicht des Films muss schnell abgeschieden werden, ohne andere Schichten des Substratglases und des Siliziums zu beeinträchtigen.Eine sofortige Ablation führt zu Schaltkreisschäden an den Glas- und Siliziumschichten, was zum Ausfall der Batterie führen kann.

Um die Stabilität, Qualität und Gleichmäßigkeit der Stromerzeugungsleistung zwischen den Komponenten sicherzustellen, muss die Laserstrahlleistung sorgfältig an die Fertigungswerkstatt angepasst werden.Wenn die Laserleistung ein bestimmtes Niveau nicht erreichen kann, kann der Ritzvorgang nicht abgeschlossen werden.Ebenso muss der Strahl die Leistung in einem engen Bereich halten und einen 7*24-Stunden-Betrieb in der Montagelinie gewährleisten.All diese Faktoren stellen sehr strenge Anforderungen an die Laserspezifikationen und es müssen komplexe Überwachungsgeräte eingesetzt werden, um einen Spitzenbetrieb sicherzustellen.

Mithilfe der Strahlleistungsmessung können Hersteller den Laser individuell anpassen und an die Anwendungsanforderungen anpassen.Für Hochleistungslaser gibt es viele verschiedene Leistungsmessgeräte, und Hochleistungsdetektoren können unter besonderen Umständen die Grenzen von Lasern überschreiten;Bei Lasern, die beim Glasschneiden oder anderen Beschichtungsanwendungen eingesetzt werden, muss auf die feinen Eigenschaften des Strahls geachtet werden, nicht auf die Leistung.

Wenn Dünnschicht-Photovoltaik zum Abtragen elektronischer Materialien verwendet wird, sind die Strahleigenschaften wichtiger als die ursprüngliche Leistung.Größe, Form und Stärke spielen eine wichtige Rolle bei der Vermeidung von Leckströmen der Modulbatterie.Auch der Laserstrahl, der das abgeschiedene Photovoltaikmaterial auf die Grundglasplatte abträgt, bedarf einer Feinjustierung.Als gute Kontaktstelle für die Herstellung von Batteriekreisen muss der Balken alle Normen erfüllen.Nur hochwertige Strahlen mit hoher Wiederholgenauigkeit können den Schaltkreis korrekt abtragen, ohne das darunter liegende Glas zu beschädigen.In diesem Fall ist normalerweise ein thermoelektrischer Detektor erforderlich, der die Laserstrahlenergie wiederholt messen kann.

Die Größe des Laserstrahlzentrums beeinflusst seinen Ablationsmodus und seine Position.Die Rundheit (oder Ovalität) des Strahls beeinflusst die auf das Solarmodul projizierte Ritzlinie.Wenn die Markierung ungleichmäßig ist, führt die inkonsistente Strahlelliptizität zu Defekten im Solarmodul.Die Form des gesamten Strahls beeinflusst auch die Wirksamkeit der mit Silizium dotierten Struktur.Für Forscher ist es wichtig, unabhängig von der Verarbeitungsgeschwindigkeit und den Kosten einen Laser mit guter Qualität auszuwählen.Für die Produktion werden jedoch meist modengekoppelte Laser für kurze Pulse eingesetzt, die für die Verdampfung in der Batterieherstellung benötigt werden.

Neue Materialien wie Perowskit bieten einen günstigeren und völlig anderen Herstellungsprozess als herkömmliche kristalline Siliziumbatterien.Einer der großen Vorteile von Perowskit besteht darin, dass es die Auswirkungen der Verarbeitung und Herstellung von kristallinem Silizium auf die Umwelt reduzieren und gleichzeitig die Effizienz aufrechterhalten kann.Derzeit wird beim Aufdampfen seiner Materialien auch die Laserbearbeitungstechnologie eingesetzt.Daher wird in der Photovoltaikindustrie zunehmend die Lasertechnologie im Dotierungsprozess eingesetzt.Photovoltaik-Laser werden in verschiedenen Produktionsprozessen eingesetzt.Bei der Herstellung von kristallinen Silizium-Solarzellen wird Lasertechnologie zum Schneiden von Siliziumchips und Kantenisolierungen eingesetzt.Die Dotierung des Batterierandes soll einen Kurzschluss von Vorder- und Rückelektrode verhindern.In dieser Anwendung hat die Lasertechnologie andere traditionelle Verfahren völlig übertroffen.Man geht davon aus, dass es in Zukunft immer mehr Anwendungen der Lasertechnologie in der gesamten Photovoltaikbranche geben wird.