钙钛矿电池中激光技术的研究与应用

钙钛矿电池中激光技术的研究与应用

钙钛矿电池作为新一代光伏技术的热门方向，其制造工艺备受关注。激光技术在钙钛矿电池的生产中扮演着重要角色，特别是在激光划线等关键工序中。本文将详细介绍激光技术在钙钛矿电池中的应用及其对电池效率和良率的影响。

钙钛矿电池特点介绍

钙钛矿电池的单结结构一般包括导电透明薄膜(ITO)、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、金属电极。钙钛矿层通过光照射吸收光子后形成空穴-电子对，空穴通过空穴传输层到达金属电极，电子通过电子传输层到达导电薄膜，经过输运被两侧电极收集，与外电路连通即形成电流。

钙钛矿电池的转换效率上限为33%，较PERC、TOPCon、HJT电池理论效率都高。通过与晶硅电池叠层，钙钛矿电池能够进一步提升效率上限，当前钙钛矿叠层电池组件效率已经达到26.34%。多结钙钛矿叠层电池理论效率可达45%。

激光应用

超快激光加工：超快激光是属于一种冷加工方式，激光脉冲时间越短，热影响区越小，工作区定位越精准，对其他区域的破坏程度越轻。

激光划线：将整片电池分割成一定大小数量的子电池，并形成串联结构。

有效区域：可以吸收光能，产生电能的区域。

死区：电池划线（P1/P2/P3）区域，不能产生电能，形成电池串联结构的区域一般要求150um以内越小越好。

清边区域：边缘去除一定宽度膜层（一般8-15mm左右），用于后续的电池组件封装。

钙钛矿电池主要设备

1. P1与P2间距过小，两线容易交叉，造成产品不良增大P1与P2间距，确保产品良率，带来死区宽度增大，电池效率降低。

2. 通过追踪P1线的走向，P2和P3设备上的动态跟踪系统可在最大程度上降低电池线之间的间距(P1线与P2线，P2线与P3线之间)。在划P2或P3线的过程中，工作头上的传感器找到前一条电池线的位置，然后修正所有光束的刻划路线。光束之间的距离非常小，所以只要采用一个传感器就能保证所有的光束能够参照以前的电池线来进行精准刻划。

3. 优点:动态跟踪系统降低了模组激光划线所必需的安全距离，从而保证P1与P2、P2与P3之间间距最小，从而减小死区宽度来最大程度上提高了模组的转换效率。

激光加工工艺效果图

P1：

P2：

P3：

总结

1. 激光划线设备可实现12/24路机械分光，相较于其他的分光方式有着更高而可靠的稳定性；每束光的功率可以独立调控，灵活性更好又方便。

2. 实时焦点跟随功能，可以在稳定的激光划线速度下，保证激光焦点能够很好的落在加工面上，因此在不增加设备复杂性的情况下，即使在弯曲波动的玻璃基板或小窗口工艺中都能取得最优的刻划效果，使激光划线的宽度与深度保持一致性和稳定性，助力大尺寸钙钛矿电池的良率提升。

3. 实时视觉追踪和补偿功能，能够在激光划线的过程中，实现快速响应，保证钙钛矿电池的P1、P2、P3三条划线间距一致，减少死区的宽度，大大的提升了电池发电的转换效率，保证长行程下划线的深度和宽度的一致性提升整体的生产效率。

说明：本文作者是行业内一位资深激光工艺工程师，笔名：格物致知，本文仅作技术分享之用。

转自：光学与半导体综研

注：文章版权归原作者所有，本文内容、图片、视频来自网络，仅供交流学习之用，如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理。