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激光切割技术在太阳能电池制造中具有哪些应用

激光切割技术在太阳能电池制造中具有哪些应用

作者:
天弘激光
来源:
天弘激光
发布时间:
2021/01/22
【摘要】:
随着全球一次性能源紧缺的趋势越来越严峻,开发和利用清洁能源已经成为全球各行业亟待解决的问题。太阳能电池是一种可以将光能转化为电能的装置,以硅基太阳能电池为主,可有效降低环境污染以及能源消耗的危机。
1、激光切割技术VS太阳能电池
随着全球一次性能源紧缺的趋势越来越严峻,开发和利用清洁能源已经成为全球各行业亟待解决的问题。太阳能电池是一种可以将光能转化为电能的装置,以硅基太阳能电池为主,可有效降低环境污染以及能源消耗的危机。
 
太阳能电池根据制作材料的不同分为化合物太阳能电池、硅太阳能电池、有机薄膜太阳能电池以及染料敏化太阳能电池等种类,其中硅太阳能电池被应用的范围非常广泛,因此又被细化分为多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池以及非晶硅太阳能电池。
 
作为工业领域重要的应用技术之一,激光切割技术在太阳能电池领域发挥了非常重要的作用,相比其它的加工工艺,激光切割技术更为高效,一方面提高了工艺可靠性,另一方面降低了生产成本。这些优势在生产晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池制造中得到了充分的体现。
 
2、该技术在太阳能电池行业的应用及优势
作为清洁、无污染及可再生的能源之一,太阳能电池推动了光伏行业的快速发展,在光伏行业发展中起到了非常重要的作用。太阳能电池种类有很多,按材料来分,有硅基太阳能电池(单晶、多晶、非晶)等,目前,晶硅太阳能电池是光伏市场中的主导产品,其转换率最高达20%。在晶硅太阳能电池的制造过程中,激光切割技术主要用于切割晶圆切割及划片切割等。
 
与传统方法相比,激光切割技术具有独特的优势,主要表现为以下几点
1、切割精度高、切缝窄、质量好、热影响区较小,且切割端面平整光滑;
2、切割速度快,加工效率高;
3、它是一种非接触加工,没有机械加工力,不会产生形变,也不存在加工屑、油污、噪声等污染问题,是一种绿色环保加工;
4、切割能力强,几乎可以切割任何材料。
 
激光切割在太阳能电池上的主流应用
切割划片:
用激光来划片切割硅片是目前较为先进的技术方式,其原理是用激光作为切割划片工具,也是利用材料气化的原理。通过一束经过聚焦的激光束照射被加工的材料,然后移动工件,由于材料因气化而被去除,故工件沿移动方向被激光切割划片。
 
激光切割划片的特点
1)激光能聚焦成很小的光斑,能划很细的线条。 
2)切割深度大2~3倍,可控制,大大提高了切割的合格率。 
3)非接触式加工,硅片作用时间和作用范围小,热影响区小,不会受机械应力而产生裂纹。     
4)划片速度快,大大提高了生产率,适于自控联机,降低了生产成本。
5)能对镀有保护层的半导体板进行划线。  
 
硅片切割
硅片切割是生产单晶硅电池的较为关键的一道工序。工业制作的硅电池所用的单晶硅材料一般都是单晶硅棒,原始形状为圆柱形,需要将其切割成方形硅片,通常采用线切割来进行切片。
 
传统线切割,相比激光切割有哪些不足之处呢?
一般来说,采用线切割,硅片切割厚度大,切割平整度差。并且,由于硅是脆性材料,接触式加工极易使边缘产生破裂。此外,在硅表面会有弹性应变区、位错网络区和碎晶区组成的机械损伤层。成品率低,原材料损耗大,甚至可能造成隐性裂纹,影响电性参数等危害。
 
采用激光精密切割技术替代线切割,由于其非接触加工,无应力,因此切边平直蒸汽,无损坏,不会损伤晶片结构,电性参数要优于机械切割方式,这样提高了成品率,降低了成本。同时,切缝宽度小,精度高,激光功率可调等特点,也使得应用激光精密切割技术可以控制切割厚度,从而可能实现太阳能电池的减薄。
 
激光精密切割技术在太阳能电池上的其他应用前景
太阳能电池的功率和面积成正比,根据所需的电压和功率即可计算出所需电池片的面积和片数,由于太阳能电池片尺寸一定,当面积不能满足需要时,要对太阳能电池片进行划线切片。而划线切割又是一种无法恢复的不可逆的过程。一旦出现问题整个太阳能电池片就可能部分或全部报废。此外,划线宽度对太阳能电池性能具有重要影响,线宽低时可能短路,线宽高时遮光损失大。激光精密切割技术可应用于大面积电池片进行划线切割,可以精确控制切割精度及厚度,进一步减少切割碎屑,提高电池利用率。目前,激光精密切割技术在太阳能电池领域得到了广泛应用。
 
天弘激光凭借多年积累的激光应用经验和系统集成经验,能够提供太阳能光伏行业包括硅片、非晶硅薄膜电池增透划线、非晶硅薄膜清边、非晶硅薄膜刻线等在内的全套光伏行业解决方案。
 
太阳能行业单晶硅、多晶硅、非晶硅电池片和硅片的划片(切割划片)和刻槽,电子行业硅、锗、砷化镓等半导体衬底材料的划片和切割。

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