Високомощен фемтосекунден лазер ефективно усилва формирането на големи площи на BC клетки за евтино масово производство

През последните години изследванията и развитието на технологиите за батерии бяха в центъра на развитието на фотоволтаичната индустрия, за да се преследва по-висока ефективност на преобразуване на батериите, технологията на батериите BC, тъй като настоящата фотоволтаична индустрия, технологичният път, пораждащ голямо безпокойство, се счита за следващите 3-5 години на батерии от кристален силиций, новите масови продукти. Напоследък серия от горещи дискусии и дебати на пазара, концепцията за батерии BC продължава да се разгаря.

Струва си да се отбележи, че въпреки значителните предимства на технологията за батерии BC, нейните технически трудности и разходите за оборудване все още са настоящите предизвикателства. BC батериите изискват 2-3 лазерни процеси на GW производствена линия, а общата стойност на оборудването е 60-70 милиона RMB. В този контекст значението на основния процес на BC батерия - лазерната графична обработка е особено важно. Благодарение на отличното си представяне, лазерната технология ще бъде включена в различни технологии за реализация на структурата на BC батерия. Интегрирането на фемтосекунден / пикосекунден лазер и BC клетъчна технология ще се превърне в нов кръг от възможности за разработване на лазерно оборудване за фотоволтаични клетки.
Какви са предимствата на BC клетката на върха на пирамидата?
Технологията пр. н. е. още през 1975 г. учените представиха тази концепция и през 48-те години развитието беше сравнително бавно, главно поради структурата на слънчевите клетки на фотолитографския процес, използван в цената, която е много висока, което води до популяризиране на приложението е ограничено. Така наречената BC батерия, тоест батерия с обратен контакт (заден контакт), е текущият общ термин за всички видове структура със заден контакт на кристални силициеви слънчеви клетки. Основно включва IBC, HBC, TBC, ABC, HPBC и т.н.
изображение.png
Източник: pixabay
Принципът на BC клетката е, че няма решетъчна линия на нейната повърхност, а положителните и отрицателните електроди са подготвени на гърба на клетката по кръстосано подреждане, като по този начин се намалява загубата на засенчване, причинена от линията на електродната решетка и се максимизира използването на слънчева светлина.
Три предимства на структурата на батерията BC
01 Висока ефективност, голямо място за подобрение
PN преходът и електродните решетки от предната страна на клетката се прехвърлят към задната страна на клетката, което намалява 3-5% от блокирането на падащата светлина от електродните решетки, а материалът от предната страна може да изпълнява по-добре абсорбция на светлина и ефективност на пасивация за подобряване на цялостната ефективност на фотоелектрическо преобразуване;
02 Чист външен вид, подобряване на естетиката
Без решетъчни линии от предната страна на батерията, чист външен вид, подобряване на естетиката, продуктова диференциация, приложима за разпределени PV сценарии; по-нататъшно подобряване на структурата на задната страна, за да се подобри двустранната скорост, е приложимо и за основните големи електроцентрали, пазарът е широк.
03 Добра гъвкавост, подобряване на ефективността и намаляване на разходите
Технологичната платформа BC има добра гъвкавост и може да се комбинира с различни материални системи (PERC, TOPCON, HJT, подредени клетки и др.) за непрекъснато подобряване на ефективността и намаляване на разходите.
С тези три предимства компонентите на BC наскоро окупираха основната платформа за сравнение на ефективността на компонентите в индустрията - класацията на Taiyang News на върха, с максимална ефективност от 24%; домашно масово производство на BC батериен модул от 2022 г., има 40GW + производствен капацитет, е на път да навлезе в период на бърз растеж. С водещите производители за насърчаване на масовото производство, зрелостта на индустриалната верига нагоре и надолу по веригата се увеличава, има все повече и повече производители на сила на TOPCON и HJT, които ще бъдат включени в научноизследователската и развойната програма и пилотната програма BC технология, посоката на вятъра в индустрията е ясна.
Въпреки че батериите BC заемат върха на технологичната пирамида, но задната й голяма сложна високопрецизна графика като ядрото на прага на процеса и високата цена до известна степен ограничават популярността на тази технология. Процесът на лазерна графична обработка е най-икономичният метод за обработка в днешно време, което също означава, че технологията за лазерна обработка ще стане най-големият бенефициент по пътя към реализиране на процеса на масово производство на BC батерии.
Изисквания и предизвикателства на лазерната технология за BC батерии
Основната причина, поради която процесът на BC батерията не е популяризиран, е, че процесът е по-сложен, ключът се крие в задната част на батерията локално допинг и метални електроди. С бързото развитие на лазерната технология също позволява на хората да видят нейния потенциал в промишлената обработка. С предимствата на прецизност, скорост, нулев контакт и добър ефект на термичен контрол, лазерът се превърна в основното средство за процес на BC батерийния процес.
Понастоящем масовата поли-Si ＼ HJT a-Si материална система TOPCON изисква множество обработки с графично ецване на задния многослоен nm филмов слой при производството на структурата на клетката BC и по този начин изисква процес на обработка с точност на ецване на ниво nm и контрол на термичната дифузия, точност на графичния контрол на ниво um и време за обработка на единичен чип от второ ниво (времето за обработка е главно обратно пропорционално на размера на петното, лазерната честота).
BC батерия в основата на петте основни изисквания към оборудването за лазерна обработка
01 Голям размер на петна
Големият размер на петна изисква мощна лазерна импулсна енергия;
02 Бърза скорост на сканиране
Бърза скорост на сканиране, необходимост от използване на висока честота на импулса, обща мощност на лазера;
03 Добра равномерност на петна
Добра еднородност на петна, необходимост от подобряване на качеството на лазерната светлина и осигуряване на висока точност на оптичната система;
04 Ниско термично въздействие и щети
Високата прецизност, ниските щети и ниското топлинно въздействие изискват ултра-къси лазерни импулси и ултра-висока пикова мощност;
05 Цена и надграждане
Ниска цена и скорост на итерация на надграждане, изискваща висока скорост на локализиране на лазерите.
Точки 1 и 2 по-горе сочат висока мощност и висока производителност, точки 3 и 4 сочат висока прецизност и висока производителност, а точка 5 гарантира развитието и ефективността на работа на цялата технология. От първия принцип, ядрото на оборудването за лазерен процес е лазерът, само независимо изследване и развитие, технология и контролирани разходи лазер с висока мощност могат да се срещнат.
Изключително бърз лазер в BC батерия, ефективно ецване на отворен филм
Свръхбързият лазер се отнася до типа лазер, чиято ширина на изходния импулс е под 10-12s, включително пикосекунда, фемтосекунда и атосекунда. Ранният фотоволтаичен персонал се опита да използва наносекундна (10-9s) лазерна обработка, използването на лазерна енергия за натрупване на топлина за разтопяване на материала, продължителността на импулса е дълга, но поради генерирането на натрупване на топлина в материала, ръбът на обработения материал има голямо термично въздействие и е склонен към остатъци, отломки, микропукнатини и други щети, което не е в състояние да отговори на нуждите на процеса на масово производство на BC батерия. Следователно този процес не е масово насърчаван. Въпреки това, според изследването на автора, има компании, които са предложили нови решения и са постигнали определени резултати и се смята, че в близко бъдеще тези програми могат да бъдат универсално приложени.