تطبيقات الليزر في صناعة الطاقة الكهروضوئية

في تطوير واستخدام الطاقة الكهروضوئية (PV) ، تلعب تكنولوجيا الليزر التي تشتهر بدقة وكفاءتها العالية دورا حيويا بشكل متزايد.هذه المقالة تستكشف التطبيقات المختلفة لتكنولوجيا الليزر في قطاع الطاقة الشمسية وتقدم نظرة على إمكانات التنمية المستقبلية.

قطع بالليزر

تستخدم تكنولوجيا الليزر على نطاق واسع لقطع السيليكون البلورية. من خلال التحكم بدقة في معايير قطع الليزر ، يمكن للمصنعين تحقيق قطع رقائق فعالة منخفضة الخسارة ،وبالتالي تحسين كفاءة وعائد وحدات الطاقة الشمسيةيستخدم القطع بالليزر أيضاً أثناء تصنيع الخلايا الشمسية، حيث يسمح الحفر بالليزر بإنشاء هياكل سطحية على نطاق صغير ونانو،تحسين امتصاص الضوء وزيادة طاقة الخلية.

كعملية دقيقة للغاية، يستخدم قطع الليزر لقطع الخلايا الشمسية السيليكونية إلى الأحجام المطلوبة. ينطوي المبدأ الأساسي على تركيز شعاع الليزر على سطح المادة التي يتم قطعها.المادة تمتص طاقة الفوتونعندما تكون طاقة الليزر عالية بما فيه الكفاية، يتم تسخين سطح المادة إلى نقطة تؤدي إلى الذوبان أو التبخيروعادةً التبخير لغير المعادن مثل البلاستيك أو الخشب.

تعاطي المنشطات بالليزر

تعاطي الليزر هو تقنية معالجة المواد تستخدم على نطاق واسع في أشباه الموصلات، وخاصة السيليكون، لتغيير خصائصها الكهربائية. The core principle involves irradiating the semiconductor surface with a high-power laser to locally melt the substrate and incorporate dopant materials (commonly boron or phosphorus) into the silicon lattice.

المزايا الرئيسية تشمل:

1. دقة عالية: يقدم الليزر الدوبينج دقة فضائية ممتازة ومراقبة الدوبينج.
2. المعالجة بدون اتصال: باعتبارها طريقة غير اتصالية، فإنها تتجنب الأضرار الميكانيكية أو التلوث، مما يجعلها مثالية للأجهزة عالية الأداء.
3. سعة عالية: هذه العملية سريعة وملائمة للإنتاج على نطاق واسع.
4. التوافق على نطاق واسع: قابلة للتطبيق على أشباه الموصلات المختلفة، بما في ذلك السيليكون، وأرسينيد الغاليوم، وأرسينيد الإنديوم.

الطباعة بالليزر (طباعة نقل الأنماط، PTP)

طباعة نقل النمط بالليزر هي تقنية جديدة للطباعة بدون اتصال. ينطوي المبدأ على طلاء المعجون المطلوب على ناقل مرن وشفاف،ثم باستخدام شعاع ليزر عالي الطاقة لنقل البسترة بشكل انتقائي وسريع من الناقل إلى سطح الخلية لتشكيل خطوط شبكة دقيقة.

تتضمن الخطوات الرئيسية للعملية:

1. تحضير الركيزة: يحتوي الركيزة عادة على طبقة أكسيد موصل شفافة لجمع الكهرباء وتوصيلها.
2. الإشعاع بالليزر: يتم مسح شعاع ليزر بدقة فوق الركيزة ، وتخزينها محليا أو تشكيلها لتشكيل بنية الإلكترود المرغوبة.
3. الترتيب الطبقي: يمكن نقل الطبقات النشطة والإلكترودات طبقة بطبقة عن طريق نقل الليزر.
4. تغليف: تتشكل الخلية النهائية من خلال التشكيل والتغليف.

المزايا تشمل:

1. دقة عالية: قادرة على تحقيق نمط أقل من 2 ميكرومتر مع توحيد ممتاز مثالي للخلايا الشمسية عالية الكفاءة. متوافقة مع معجون الفضة منخفض درجة الحرارة (المستخدمة في خلايا HJT).
2. المعالجة بدون اتصال: يمنع تلف الخلايا أو تلوثها، مما يدعم تقنيات رقيقة من الصفائح.
3. التصنيع السريع: تمكن من إنتاج سريع وذو سعة عالية.
4. قابلية التكيف مع العديد من المواد: متوافق مع مواد مختلفة بما في ذلك المواد العضوية والروابط القائمة على السيليكون.
5. وفورات في التكاليف: بالمقارنة مع الطباعة الشبكية، يسمح نقل الليزر خطوط الشبكة الأضيقة (إلى 18 ميكرومتر) ، مما يقلل من استهلاك معجون الفضة بنسبة تصل إلى 30٪.هذا مفيد بشكل خاص للخلايا TOPCon و HJT باستخدام معجون الفضة باهظة الثمن على جانبي.

- نعم

الحفر بالليزر

يستخدم الحفر بالليزر أشعة ليزر عالية الكثافة للطاقة لتسخين المناطق المحلية للمادة إلى نقطة الذوبان أو التبخر أو الإزالة ، مما يشكل ثقوبًا.وقت التعرضيجب التحكم بدقة في موقع التركيز لضمان تشكيل الثقب بدقة. يتم اختيار الليزر المختلف (CO2 ، Nd: YAG ، femtosecond ، إلخ) بناءً على نوع المادة والتطبيق.

في قطاع الطاقة الكهروضوئية، الحفر بالليزر لديه العديد من التطبيقات الهامة:

1. معالجة الخلايا الشمسية: يمكن للثقب بالليزر أن يشكل ثقوبًا صغيرة على سطح الخلية ، مما يعزز احتجاز الضوء ويقلل من خسائر الانعكاس ، وبالتالي يحسن من كفاءة التحويل.الخلايا المتعددة البلوراتوالمواد الضوئية الأخرى.
2. الربط بين الخلايا والوحدات: يستخدم الحفر بالليزر لإنشاء ثقوب للاتصالات الكهربائية بين الخلايا ، مما يضمن تدفق التيار السلس وتقليل فقدان الطاقة.كما أنها تدعم تصنيع الثقوب الهيكلية لإطارات الوحدات والموصلات.
3. لوحات الزجاج الخلفية للطاقة الكهروضوئية: في وحدات الكهروضوئية مزدوجة الزجاج ، يتم تصنيع اللوحتين الأمامية والخلفية من الزجاج. تتطلب اللوحة الخلفية حفرة دقيقة لتوجيه الأسلاك الكهربائية إلى صناديق التوصيل ،جعل الحفر بالليزر عملية أساسية في المعالجة العميقة للزجاج.

الاستنتاج

تلعب الحفر بالليزر وغيرها من عمليات الليزر دورًا حاسمًا في تحسين كفاءة الخلية الشمسية وخفض تكاليف التصنيع وتعزيز جودة المنتج.هذه التقنيات تساهم بشكل كبير في التقدم في الطاقة الشمسية وتبني مصادر الطاقة المتجددة على نطاق أوسع.

تجدر الإشارة إلى أن تطبيقات الليزر في الطاقة الكهروضوئية تتجاوز العمليات المذكورة أعلاه وتشمل أيضًا تقنيات مثل:خروط الليزر(على سبيل المثال، لخلايا XBC) وإزالة الليزر(يستخدم في إنتاج خلايا PERC) ، من بين أمور أخرى.

منتجات ذات صلة