专业精密激光切割厂家
24小时咨询热线:18565508110
当前位置:首页 > 新闻中心
PERC太阳能电池激光划线技术介绍

PERC太阳能电池激光划线技术介绍

激光加工原理

激光又称激光,其全称是辐射受刺激的辐射放大。(Lightamplificationbystiondemission)。加工原理是激光束具有较高的能量密度工业材料表面,吸收激光能量,提高温度,产生熔化、烧蚀和蒸发,达到去除表面的目的。

 

激光划线

激光标记是利用激光在硅片背面打孔或标记,穿透部分AL2O3和Sinx膜层,露出硅基体,背电场通过膜上的孔或槽与硅基体接触。

 

激光加工工艺

1.)导带电子通过热刺激或光刺激产生;

2.)导带电子通过雪崩电离和焦耳加热吸收能量形成等离子体;

3.)等离子体通过电子声子耦合将能量传递给材料特性;

4.)加热材料熔化升华;

5.)材料的热扩散和冲击波会导致周围材料的变化。

激光分层划线

激光划线系统介绍

1)在激光消融设备中,532nm激光从激光器输出后,通过两个全镜反射,然后通过扩展输入激光扫描镜、聚焦镜,最后输出聚焦激光。

2)激光通过1号反射镜改变其传输方向90°;然后通过2号反射镜改变其传输方向90°。

3)1号反射镜和2号反射镜的角度对激光传输方向非常重要,也会影响激光传输的效率。在调整两者的角度时,应特别注意激光是否达到90°反射。(90°反射可以最大限度地减少激光传输过程中的功率损失。)2号反射器后的激光通过扩光器中心输出,直到扫描振光器输入端中心。

4)设备运行一段时间后,需打开防护盖板,确认反射镜、扩束镜、光阑固定螺钉是否松动。

 

光路校正步骤

1)佩戴激光防护眼镜,532nm倍频片(用于观察光斑);

2)将激光功率调整到适当的尺寸,约10%的激光功率;

3)调整1号反射镜的角度,使激光达到90°反射到2号反射镜;

4)调整2号反射镜的角度,使激光达到90°反射到扩光镜;

5)用倍频片观察扩光镜的输出端,检查激光是否通过扩光镜的中心输出。如果激光偏离中心输出,返回调整2号反射镜和1号反射镜。直到激光调整到中心输出;

6)调整扩光镜的倍数,直到光束调整到工艺要求合适的工作焦距;

7)调整激光从手动光阑中心输出,调整光阑孔径,直到激光功率调整到工艺要求;

8)调整激光从扫描振动镜输入端中心输入。

清洁和维护光路

功能:确保光路上每个镜头(片)的清洁度,并决定其是否能充分发挥其光学性能:如透光率、反射率等。光路系统的维护主要是指每个光学镜头(片)的除尘和擦拭。光路系统部分的维护主要包括以下部分:光路封闭机构是否密封;激光头输出窗口是否有灰尘;反射镜和扩光镜是否有灰尘;扫描振动镜头X/Y反射镜头是否有灰尘;检查F-▽场镜的输出表面是否每两周至少有灰尘和其他污染物。镜子必须清洁无污染物。

 

光路清洁维护操作

在准备擦拭和除尘这些光学镜头之前,它们不能移动各自的位置。具体操作如下:

1)光路维修人员应先戴口罩和手套。

2)准备擦拭除尘工具:包括镜头清洁剂(镜头清洁剂由酒精和乙醚混合而成,酒精和乙醚为100%,纯分析,避免杂质对镜头造成伤害。酒精和乙醚的比例可以是1:1。南部沿海地区气候潮湿,可以多加乙醚,比例可以是1:2)。光学长绒无尘棉签棒、光学擦拭纸、吹风球等。

3)松开内六角扳手,拆下每个光学镜头上覆盖的封闭盖板和套筒。拆卸操作时,动作必须温和,不得调动光学镜头(片)的当前位置,包括旋钮螺钉,也不得调动这些装置。

4)拆下封闭盖板和套筒后,观察光学镜片(头)内是否有污染物或灰尘。

5)用吹风球吹一次镜头。操作前吹几次,然后吹镜头。握住吹风球就像握住棍子一样。出风口向下。吹风时,四个指向手掌,快速挤压吹风球。这种方法基本上可以保证吹风口的稳定方向。小心吹风机触摸镜头。

6)用棉签棒擦洗相对明显的赃物或痕迹:

将棉签棒的前端接触到擦拭液的液体表面,直到棉签头刚刚充满擦拭液。不要将所有的棉签棒浸入擦拭液中。擦拭时,也从镜头中间划到边缘。棉签的擦拭面只能擦拭一次。禁止将使用过的棉签再次放入镜头清洁剂中。棉签棒不能重复使用。

7)用光学擦镜纸擦拭:

对于小镜头(片),准备好的擦镜纸可以折叠在1/3,另一个方向可以折叠在1/3,最后两个折叠角可以折叠,从而获得45度的尖角。

用少许清洁剂粘在尖角上,避免滴水,然后从镜头中间划圈擦拭边缘。再次擦拭后,不能再使用此位置。或者在另一个位置折叠一个尖角,以返回清洁。

当没有地方折叠时,应更换一张纸,不得重复使用;对于大镜头(片),先将擦拭纸折叠在1/3处,然后将食指放入折叠布中,然后沿着指尖卷出尖角。

 

激光参数对电性能的影响

实验样品

实验选择的样品采用成熟的PERC技术。激光处理前,每组样品的工艺完全相同,背面的Sixny颜色相似(Sixny颜色随厚度周期变化),以确保实验样品的一致性和实验数据的准确性。

 

实验研究内容

激光设备参数对电池性能的影响主要包括:

1)不同激光功率对电池性能的影响。根据激光固定参数设置不同的输出功率,研究不同功率条件下电池的性能。

2)不同输出频率对电池性能的影响。通过调整激光输出频率,探讨不同频率条件下的平滑度和电池性能。

3)不同划线形状对电池性能的影响。通过改变激光划线的宽度和类型,探讨了不同划线形状下电池的性能。

 

实验过程

1)原硅片采用成熟的常规工艺制绒、扩散、蚀刻、氧化;在硅片背面生长一层厚度约5~8nm的Al2o3;

2)本实验采用原子层积累(ALD)生长AL2O3;在AL2O3表面涂上约150nmsixny保护层后,采用PECVD技术在硅片正面涂抹约80nmsixny减反膜;

3)最后,利用激光技术在硅片背面划线,打开铝背面与硅片的基本连接通道,使铝背面在印刷烧结后与硅片有效接触;

4)硅片印刷烧结后,在同一机器中测试对比分析电池片的性能,确保实验数据的准确性。

 

结果分析

1)比较不同功率。

本实验采用相同批次的片源进行多组比较。在保证前期工艺与激光设备其他参数完全一致的情况下,调整激光输出功率,比较不同功率条件下成品电池的电气性能差异。

从实验数据可以看出,在激光设备功率调节范围内,当实验功率增加时,电池效率波动不明显,无线变化趋势表明激光设备功率对电池性能影响不大。

 

2)比较不同频率。

在控制其他变量的情况下,研究了不同激光频率对电池性能的影响。在原实验过程的基础上,调整了激光设备的输出频率,设置了激光频率梯度,研究了1.0.1.5.2.0.2.5.3.3.5mHz频率条件下电池的性能差比较了高频和低频工艺条件下的电池结构,测试和比较了同一机器的电气性能,以验证激光频率对电池性能的影响。

从3D显微镜测试结果来看,低频工艺条件下激光标记深度较浅,疑似Sixny残留物,标记临界面呈锯齿状结构;在高频工艺条件下,激光标记深度相对较深,标记临界面非常平整。这可能是因为在一定的频率范围内,当激光脉冲作用于电池表面时,激光能量释放的频率越高,因此标记效果相对较好。根据电气性能数据,2.0MHz工艺条件下的电池板性能优于1.0MHz工艺。

随着激光输出频率的逐渐增加,电池效率呈先升后降的趋势。当激光频率低于2.5mHz时,电池性能随频率的增加而上升;当激光频率高于2.5mHz时,电池性能随频率的增加而下降。

与实验数据相比,不难看出,当频率超过2.5mHz时,电池填充因子FF也呈下降趋势,进一步影响电池效率。这可能是因为当激光能量被Sixny/Al2O3钝化介质膜吸收时,少量溢出的能量也会被硅衬底吸收;

事实上,大多数激光能量被Sixny/Al2O3钝化介质膜吸收,以减少对原硅片的损坏。随着激光频率和激光脉冲能量的增加,标记效果相对较好;当激光频率超过2.5mHz时,激光能量会在穿透Sixny/Al2O3钝化介质膜的基础上损坏硅片表面,从而影响电池的性能。

 

比较不同形状

实验选择相同批次的片源进行多组比较。在确保其他工艺条件完全一致的情况下,研究了不同划线形状(线宽、线型)对电池性能的影响。两组实验选择相同的片源,通过3D显微镜测试比较不同划线宽度下电池性能的差异;然后选择A组实验样品采用连续划线工艺,B组实验样品采用间歇线(0.8mm,0.2mm)划线工艺,比较不同划线条件下电池的性能。

从线宽可以看出,在控制其他变量的情况下,当线宽逐渐增加时,电池板的性能也会提高,这可能是因为相对较大的线面积提高了电池板表面载流子的运输性能,从而提高了电池板的性能。

从线性类型可以看出,间歇线划线工艺生产的电池效率比连续线划线工艺高0.10%。其他实验发现,当烧结炉温和的铝浆相同时,连续线划线工艺生产的电池在印刷烧结后更容易产生铝珠和铝刺,而间歇线划线工艺生产的电池很少,这也证实了间歇线划线工艺的优势。

 

实验结论

本实验采用控制变量法,研究了PERC电池激光标记时的激光频率、标记形状和设备功率对电池性能的影响。实验表明:

1)激光输出功率在14~17W范围内,设备功率对电池性能无直接影响。

2)激光频率在1.0~3.5mHz范围内。当输出频率低于2.5mHz时,随着激光输出频率的增加,电池性能呈上升趋势;当激光输出频率高于2.5mHz时,设备输出频率的增加会影响FF,从而降低电池性能,这可能与激光标记深度有关。

3)当标记类型相同时,当标记宽度在33~38μm范围内时,电池板的性能会随着标记宽度的增加而提高。这可能是由于铝背面与硅片的有效接触增加,从而提高了电池性能;就标记类型而言,间歇标记工艺优于连续标记工艺。

激光工艺注意事项。

 

生产注意事项

1)工艺卫生:台面.吸盘。每班生产前擦拭皮带;

2)生产前确认激光工艺。激光状态,激光功率:目标值±0.3W;

3)生产过程中每50个激光图形无异常;

4)异常硅片。所有手接触片均已返工;

5)激光斑点控制范围:34±4μm;

6.激光后不打印硅片的产品时间不得超过2小时。

 

激光调试注意事项

1)生产前确认激光状态和激光功率是否开启;

2)生产前确认硅片类型,并根据情况更改激光图形;

3)连续生产前,检查外观、激光图形等,确认后交付生产;整个表面光斑均匀性差。

 

检查和维护设备

1)日常生产任务完成后,设备需要清洗,主要包括台面、白色均匀光板、吸盘、装载箱、输送带、主机内大理石表面和除尘口区域,可用蘸酒精的无尘布清洗;

2)设备运行10天后,用吸尘器彻底清洗设备内部,避免机构堵塞、电气短路等。;

3)相机光源设备每周运行一次,定期检查相机光源是否有污染。


在线客服
联系方式

热线电话

18565508110

二维码
线