Dari aplikasi aslinya di laboratorium hingga beragam bidang kedokteran, komunikasi, manufaktur, militer, dan penelitian ilmiah saat ini, laser telah menjadi bagian integral dari teknologi dan sains modern. Asal usul laser dapat ditelusuri hingga pertengahan-20abad ke-20, sebagian besar didorong oleh karya teoretis Arthur Schawlow dan Charles Townes, serta karya eksperimental Dexter R. Hansch (Theodore Maiman). Berikut ini penjelasan lebih rinci mengenai proses asal usul laser:
- Peletakan landasan teori: Pada awal abad ke-20, Albert Einstein mengajukan teori foton bahwa cahaya ada dalam bentuk partikel diskrit (foton). Teori ini meletakkan dasar optik kuantum, yang kemudian memberikan dukungan penting bagi landasan teori laser.
- Teori radiasi tereksitasi: Pada tahun 1951, Charles Towns dan Arthur Lambert secara independen mengajukan teori radiasi tereksitasi, yang mengungkapkan bahwa ketika atom atau molekul berada dalam keadaan tereksitasi, mereka dapat tereksitasi oleh foton dari atom yang telah tereksitasi. , sehingga menghasilkan foton dengan frekuensi dan fase yang sama dengan foton tereksitasi. Landasan teori proses ini menjadi inti cara kerja laser.
- Rumusan teoritis laser: Karya teoritis Towns dan Lambert memicu studi tentang bagaimana mewujudkan radiasi tereksitasi, dan mereka mengembangkan konsep amplifikasi cahaya menggunakan radiasi tereksitasi. Ide utama mereka adalah meningkatkan jumlah foton secara bertahap dengan memantulkannya bolak-balik dalam rongga optik dengan reflektifitas tinggi, yang pada akhirnya membentuk berkas cahaya yang sangat terfokus, yang disebut laser.
- Verifikasi Eksperimental Laser 1: Pada tahun 1958, fisikawan Amerika Dexter R. Hansch berhasil membuat laser pertama yang berfungsi. Dia menggunakan media eksitasi sintetis, biasanya campuran nitrogen dan neon, untuk mencapai radiasi tereksitasi. Laser ini menghasilkan berkas cahaya yang terkontrol dan sangat terfokus, yang menandai lahirnya teknologi laser secara resmi.
Sudah 63 tahun sejak Juli 1960, ketika laser rubi pertama yang dapat dioperasikan di dunia dengan panjang gelombang 0,6943 mikron berhasil dibuat oleh Meyman di Hughes Research Laboratories di Amerika Serikat. Serangkaian karakteristik seperti tingkat pemfokusan laser yang tinggi, monokromatisitas yang baik, kepadatan energi yang tinggi, propagasi jarak jauh, non-kontak dan sebagainya membuatnya banyak digunakan. Laser sering disebut sebagai "bintang masa depan di abad ke-21", "salah satu teknologi penting abad ke-21", "penggaris paling akurat, pisau tercepat". Nama seperti ini juga mencerminkan posisi penting dan penerapan luas teknologi laser dalam masyarakat kontemporer serta ilmu pengetahuan dan teknologi. Teknologi laser memainkan peran penting dalam banyak bidang seperti komunikasi, perawatan medis, manufaktur, penelitian ilmiah, militer, pemantauan lingkungan, dll., dan oleh karena itu dianggap sebagai salah satu teknologi paling menjanjikan dan berpengaruh di abad ke-21. Khususnya dalam industri fotovoltaik, teknologi laser melahirkan serangkaian inovasi yang menjadikan pembuatan sel surya lebih efisien, lebih andal, dan lebih ramah lingkungan.
Hari ini, mari kita selidiki penerapan laser terbaru dalam industri fotovoltaik.
Pemotongan Laser: Penulis Laser
Pemotongan laser adalah proses yang sangat presisi yang digunakan untuk memotong wafer sel surya silikon sesuai ukuran yang diinginkan. Prinsip utamanya adalah sinar laser terfokus diarahkan ke permukaan material yang akan dipotong. Energi foton diserap oleh material, menghasilkan pemanasan lokal pada material. Ketika energi sinar laser cukup tinggi, ia dapat memanaskan permukaan material hingga suhu yang cukup untuk memulai peleburan atau penguapan. Pada bahan logam biasanya terjadi peleburan, sedangkan pada bahan nonlogam seperti plastik atau kayu biasanya terjadi penguapan. Wafer sel surya biasanya berupa wafer silikon berukuran besar, dan pemotongan laser memungkinkan wafer tersebut dipotong menjadi sel yang lebih kecil dengan presisi tinggi untuk memenuhi persyaratan ukuran panel surya. Hal ini tidak hanya meningkatkan produktivitas dan kualitas sel, namun juga sangat mengurangi limbah material dan biaya produksi. Tingkat pemfokusan dan presisi kontrol yang tinggi dari sinar laser menjadikan proses pemotongan lebih rumit dan menghasilkan jumlah limbah yang hampir nol. Selain itu pemotongan laser juga mempunyai penerapan material yang beragam, tidak hanya untuk wafer sel surya silikon saja, namun juga dapat digunakan untuk sel surya jenis lain, seperti sel surya film tipis, serta pemotongan material lainnya, sehingga memiliki keunggulan. fleksibilitas tingkat tinggi. Keuntungan menggunakan pemotongan laser lembaran sel surya adalah penggunaan pemrosesan non-kontak, tidak ada tekanan, sehingga ujung tombaknya lurus, tidak akan merusak struktur wafer, parameter kelistrikannya lebih baik daripada metode pemotongan mekanis tradisional, keduanya untuk meningkatkan hasil dan mengurangi biaya, lebar celah kecil, presisi tinggi, daya laser dapat disesuaikan, Anda dapat mengontrol ketebalan potongan, sehingga mewujudkan penipisan sel surya. Teknologi pemotongan laser dapat diterapkan pada lembaran baterai area luas untuk mencoret dan memotong, mengontrol akurasi dan ketebalan pemotongan secara tepat, sehingga semakin mengurangi serpihan pemotongan dan meningkatkan pemanfaatan baterai. Selain penerapan pemotongan pada lembaran baterai, ada juga pada kaca fotovoltaik yang juga bisa digores, prinsipnya sama.
Doping laser: peralatan doping laser
Doping laser merupakan teknik pemrosesan material yang biasanya diterapkan pada material semikonduktor, khususnya silikon, untuk mengubah sifat listriknya. Prinsip teknik ini adalah menggunakan laser berkekuatan tinggi untuk menyinari permukaan semikonduktor dan memasukkan bahan doping eksternal (biasanya boron atau fosfor) ke dalam kisi semikonduktor. Proses ini melibatkan energi laser yang memanaskan bahan semikonduktor hingga suhu yang cukup tinggi sehingga bahan dopan mampu menembus kisi dan menggantikan atom tertentu dari bahan semikonduktor, sehingga mengubah sifat konduktif bahan tersebut. Energi laser digunakan untuk menggerakkan atom boron agar berdifusi dalam wafer silikon untuk mencapai struktur SE emitor selektif. Dengan banyak melakukan doping pada garis kisi logam di area kontak dengan wafer silikon dan menjaga doping ringan di area lain di sisi depan, hal ini tidak hanya dapat membentuk kontak ohmik yang baik antara elektroda dan emitor, tetapi juga mengurangi kompleksasi oligon. pada permukaan emitor (rute teknologi TOPCon), yang dapat memperoleh arus hubung singkat, tegangan rangkaian terbuka, dan faktor pengisian yang lebih tinggi, serta meningkatkan efisiensi konversi fotolistrik sel surya. Keuntungannya terletak pada 1, presisi tinggi: doping laser dapat mencapai akurasi doping dan resolusi spasial yang sangat tinggi, memungkinkan kontrol proses doping yang tepat.2, non-kontak: metode pemrosesan non-kontak tidak menyebabkan kerusakan mekanis atau kontaminasi pengotor, terutama cocok untuk pembuatan perangkat semikonduktor berkinerja tinggi.3, pemrosesan cepat: doping laser adalah proses berkecepatan tinggi, yang memungkinkan sejumlah besar material diproses dalam waktu singkat.4, Penerapan luas: Teknologi ini berlaku untuk berbagai jenis bahan semikonduktor, termasuk silikon, galium galium arsenida, indium arsenida, dll. Dalam industri fotovoltaik, teknologi doping laser biasanya digunakan dalam pembuatan sel surya untuk meningkatkan kinerja sel. Beberapa perusahaan fotovoltaik dan penyedia teknologi terkemuka dalam pengembangan dan penerapan teknologi doping laser.
Perusahaan luar negeri meliputi: Bahan Terapan, Sistem Amtech, dll.
Perusahaan domestik meliputi: Dier, Dazhou, Shengxiong, dll.
Dalam hal modifikasi material, selain doping laser, terdapat teknologi perbaikan yang diinduksi laser, teknologi anil yang diinduksi laser, teknologi sintering yang diinduksi laser adalah teknologi baru yang dirilis oleh Dier Laser Technology pada tanggal 14 Agustus 20 23, yang dapat memperoleh 0,2 persen efisiensi baterai.
Pencetakan transfer laser
Laser Pattern Transfer Printing (PTP) adalah teknologi pencetakan non-kontak jenis baru, prinsip dari teknologi ini adalah melapisi pasta yang diperlukan pada bahan transparan cahaya fleksibel tertentu, menggunakan sinar laser berdaya tinggi dengan grafik berkecepatan tinggi. pemindaian, pasta ditransfer dari bahan transparan cahaya yang fleksibel ke permukaan baterai untuk membentuk garis kisi. Melalui teknologi pencetakan laser non-kontak (PTP) untuk meningkatkan proses pencetakan kotak halus sel surya dengan efisiensi tinggi, dapat menembus batas lebar garis sablon tradisional, dengan mudah mewujudkan lebar garis 25um atau kurang, dalam wafer sel yang dicetak pada a rasio aspek yang lebih besar dari garis jaringan ultra-halus, untuk membantu baterai mencapai sel jaringan ultra-halus, mencocokkan teknologi emitor selektif, untuk meningkatkan efisiensi sel surya pada saat yang sama, penghematan besar dalam konsumsi pasta sebesar 20 persen atau lebih , dan pada akhirnya mengurangi biaya produksi baterai dan pembangkit listrik. Prinsip teknologi transfer laser didasarkan pada kepadatan energi yang tinggi dan kontrol laser yang tepat. Langkah-langkah utamanya meliputi: 1, persiapan lapisan bawah: dalam proses pembuatan sel surya, lapisan bawah biasanya merupakan lapisan konduktif transparan, digunakan untuk mengumpulkan energi matahari dan transmisi arus listrik. 2, iradiasi laser: penggunaan iradiasi sinar laser pada lapisan bawah, untuk menggerakkan fokus laser dengan cara yang dikontrol secara tepat. Kepadatan energi yang tinggi dari laser secara selektif menyinter atau menggores lapisan di bawahnya untuk membentuk pola tertentu pada sel.3. Penumpukan Lapisan: Lapisan sel yang berbeda, seperti lapisan aktif dan elektroda, dapat ditumpuk di atas lapisan di bawahnya lapis demi lapis dengan transfer laser.4. Pencetakan dan Enkapsulasi: Terakhir, modul sel diproses melalui langkah pencetakan dan enkapsulasi untuk membentuk sel surya akhir. Keunggulannya adalah: 1, presisi tinggi: teknologi transfer laser dapat mencapai presisi dan resolusi sangat tinggi, membantu menghasilkan sel surya efisiensi tinggi, pencetakan sangat konsisten, keseragaman luar biasa, kesalahan dalam 2um, pasta perak suhu rendah juga berlaku (HJT) . 2, non-kontak: ini adalah metode pemrosesan non-kontak, tidak akan merusak atau mencemari komponen baterai, untuk membantu meningkatkan kualitas sel, dan di masa depan proses film tipis tentunya tajam. 3, produksi cepat: pencetakan transfer laser adalah metode pemrosesan berkecepatan tinggi, dapat meningkatkan efisiensi produksi sel surya. 4, kemampuan beradaptasi multi-bahan: teknologi ini dapat diterapkan pada berbagai jenis bahan baterai, termasuk bahan organik, bahan silikon, dll. 5, pengendalian biaya: dibandingkan dengan sablon, pencetakan transfer laser pada jaringan lebih halus , dapat dilakukan di bawah 18um Penghematan pasta sebesar 30 persen, pasta perak dua sisi TOPCON, pasta perak suhu rendah HJT akan disebabkan oleh teknologi transfer laser untuk mengurangi konsumsi pasta perak dalam jumlah besar telah menjadi salah satu teknologi penting untuk mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi.
Perforasi laser
Prinsip perforasi laser adalah menggunakan kepadatan energi tinggi dari sinar laser untuk memanaskan area lokal material hingga suhu yang cukup tinggi untuk menguap, melelehkan, atau menguapkan material hingga membentuk lubang. Kunci dari perforasi laser adalah mengendalikan kepadatan energi laser, waktu pemaparan, dan posisi fokus untuk memastikan bahwa material dimasukkan secara tepat ke dalam lubang yang diinginkan. Presisi dan kepadatan energi yang tinggi menjadikan pengeboran laser ideal untuk banyak aplikasi industri, termasuk manufaktur sel surya di industri fotovoltaik. Berbagai jenis laser (misalnya, laser CO2, laser Nd:YAG, laser femtosecond, dll.) dapat digunakan untuk berbagai jenis bahan dan aplikasi, sehingga sistem laser yang sesuai perlu dipilih untuk kebutuhan spesifik. Perforasi laser memiliki beragam aplikasi dalam industri fotovoltaik, terutama dalam proses pembuatan sel surya. Berikut ini adalah beberapa aplikasi utama perforasi laser dalam industri fotovoltaik:
- Pemrosesan sel: Perforasi laser biasanya digunakan dalam pemrosesan sel surya. Lubang kecil ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi penyerapan cahaya sel dan mengurangi kehilangan pantulan, sehingga meningkatkan efisiensi konversi fotolistrik (efek cahaya yang terperangkap). Perforasi laser memungkinkan pemrosesan wafer silikon, wafer polisilikon, dan bahan sel surya lainnya secara tepat dan efisien.
- Koneksi Sel dan Modul: Dalam proses perakitan sel surya, diperlukan kabel untuk menghubungkan sel satu sama lain. Perforasi laser dapat digunakan untuk membuat lubang untuk menghubungkan kabel antar sel guna memastikan kelancaran transfer arus antar sel dan mengurangi kehilangan energi. Perforasi laser juga digunakan untuk membuat lubang dan titik sambungan braket, rangka dan komponen lainnya dalam proses pembuatan modul surya.
- Lembar belakang kaca fotovoltaik: Karena modul fotovoltaik konvensional hanya menggunakan kaca fotovoltaik untuk pelat penutup, sedangkan modul kaca ganda menggunakan kaca fotovoltaik untuk pelat penutup dan pelat belakang, dan kaca fotovoltaik pelat belakang harus dilubangi di lokasi tertentu agar untuk membawa kabel arus dari modul fotovoltaik ke kotak sambungan. Oleh karena itu, perforasi lembaran belakang kaca PV telah menjadi proses penting dalam produksi untuk pemrosesan lebih lanjut.
Secara keseluruhan, perforasi laser banyak digunakan dalam industri fotovoltaik untuk meningkatkan efisiensi sel surya, mengurangi biaya produksi, dan meningkatkan kualitas produk. Aplikasi ini membantu mendorong pengembangan teknologi energi surya dan mendorong penggunaan energi terbarukan. Perlu dicatat bahwa aplikasi spesifik dapat bervariasi tergantung pada proses pembuatan dan bahan, sehingga aplikasi sebenarnya harus didasarkan pada kebutuhan untuk memilih teknologi dan parameter laser yang sesuai.
Hal-hal di atas hanyalah beberapa penerapan proses laser pada industri fotovoltaik, yang tentunya juga mencakup laser slotting (XBC), laser ablation (PERC) dan lain sebagainya.
Prospek masa depan:
Seiring dengan kemajuan teknologi laser, kita dapat memperkirakan lebih banyak inovasi yang akan semakin memajukan industri PV. Material PV yang lebih efisien, proses produksi yang lebih cerdas, dan lebih banyak aplikasi yang memanfaatkan energi PV kemungkinan besar akan muncul di masa depan. Penerapan baru teknologi laser di industri PV tidak hanya meningkatkan produktivitas, namun juga meningkatkan kinerja dan keberlanjutan modul. Inovasi berkelanjutan dalam teknologi ini akan terus mendorong pengembangan sel surya dan berkontribusi terhadap masa depan energi bersih. Selain itu dalam manufaktur fotovoltaik, teknologi laser tidak hanya meningkatkan produktivitas, namun juga mengurangi timbulan limbah, sehingga membantu meminimalkan beban terhadap lingkungan. Selain itu, teknologi pembersihan laser tidak memerlukan bahan kimia, sehingga menghemat energi dan sumber daya. Teknologi bersih untuk industri bersih sungguh luar biasa.
Terakhir, kedalaman teknologi laser adalah tentang pemahaman. Keajaiban teknologi laser tidak bisa cukup untuk dituliskan.
