鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是第三代高效薄膜電池的代表，憑借良好的吸光性、電荷傳輸速率、巨大的開發(fā)潛力，實現(xiàn)了高效率、高柔性、低成本，被譽為“光伏領(lǐng)域的新希望”。鈣鈦礦太陽能電池還可通過與晶硅電池疊層進(jìn)一步提升光電轉(zhuǎn)換效率，是未來產(chǎn)業(yè)化的重點發(fā)展方向。

與晶硅電池的產(chǎn)業(yè)化路徑相同，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將經(jīng)歷從0-1再從1-N過程，即從實驗室、中試線、100MW產(chǎn)線到GW量產(chǎn)線逐步實現(xiàn)大規(guī)模化。目前鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)仍處于從0-1階段，但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷提速。

鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線

鈣鈦礦電池吸光層制備工藝總體可參照硅基薄膜、銅銦鎵硒薄膜等薄膜光伏制備工藝，分為濕法工藝和干法工藝兩大類。其中，濕法工藝又包括狹縫涂布和絲網(wǎng)印刷。濕法工藝溶液涂布法具有原料利用率高，成本較低，生產(chǎn)速率快，設(shè)備兼容度較高，鈣鈦礦層配方變化對涂布設(shè)備無底層改動要求等優(yōu)勢；而干法工藝真空鍍膜法具有大面積厚度和均勻性更好控制，對基底平整度要求低等優(yōu)勢，理論上或適合晶硅疊層路線。目前大多數(shù)企業(yè)選用濕法工藝進(jìn)行大面積100MW中試產(chǎn)線，少數(shù)企業(yè)選擇干法或涂布加蒸鍍兩步法工藝。

涂布法鈣鈦礦電池整線工藝流程

鈣鈦礦電池制備中的激光工藝

鈣鈦礦電池生產(chǎn)過程中需要分別進(jìn)行4次激光加工，P1/P2/P3/P4，涉及到整個鈣鈦礦薄膜電池的制備流程，是整個生產(chǎn)流程中的必備環(huán)節(jié)。

其中進(jìn)行3次平行激光劃線（P1-P3），使材料氣化并形成槽線，將整面膜層分割成一個個相互串聯(lián)的寬約4-12mm的子電池，從而形成阻斷電流導(dǎo)通的單獨模塊，以實現(xiàn)增大電壓和串聯(lián)電池的效果。P4是將靠玻璃邊緣約10mm寬度的膜層清除，形成絕緣區(qū)域，作為后段封裝區(qū)域。

激光工藝關(guān)系到薄膜的損傷缺陷以及被切面的平整光滑程度，這類因素會共同影響電池的效率和壽命。

鈣鈦礦電池中的激光刻蝕

飛秒激光是鈣鈦礦劃線工序最佳解決方案

飛秒激光是指脈寬為fs（1 fs=10-15s）的脈沖激光。

相較于其他激光，飛秒激光加工精度更高。飛秒激光其脈寬很短，峰值功率極高（脈沖能量/脈寬），作用于材料時，能引起各種非線性效應(yīng)。

飛秒激光最大的優(yōu)點在于：能在極短時間內(nèi)聚集高脈沖能量，形成極高的峰值功率，因此，其加工方式是一種“冷加工”，不會產(chǎn)生熔化、開裂、汽化或者其它有害熱效應(yīng)，加工效果和質(zhì)量極佳，能夠在極微小的作用區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對金屬、玻璃、鉆石、陶瓷、電介質(zhì)、半導(dǎo)體、塑料、聚合物、樹脂等各種類型的柔性材料或硬脆性材料進(jìn)行穿孔、切割或表面蝕刻等精密微納尺寸加工，具有其它激光器無法比擬的優(yōu)勢。

飛秒激光在加工閾值附近有可確定性的光分解和損傷，以及可控的材料切除，在柔性鈣鈦礦薄膜加工制造上能滿足其跨尺度、高精度、高性能和多樣性的加工要求。

飛秒激光對鈣鈦礦電池加工的優(yōu)勢明顯：切線質(zhì)量高、一致性好、表面無殘留，且不對基板造成損傷。

不同脈寬激光在100 μm厚的不銹鋼薄片上打孔的效果

全球首臺飛秒鈣鈦礦薄膜太陽能加工裝備

青島自貿(mào)作為全國最早探索飛秒激光鈣鈦礦加工工藝的單位，其團(tuán)隊突破了德國壟斷的卡脖子技術(shù)，在基于自主研發(fā)的飛秒種子源鎖模技術(shù)上成功研發(fā)了世界首臺飛秒激光鈣鈦礦薄膜太陽能加工裝備，研制開發(fā)的大面積10 cmｘ10 cm玻璃基板鈣鈦礦太陽能電池組件，獲得了17.4%（2016年）的認(rèn)證效率。

世界首臺飛秒激光鈣鈦礦薄膜太陽能加工裝備

轉(zhuǎn)自：DT半導(dǎo)體

來源：自貿(mào)激光

注：文章版權(quán)歸原作者所有，本文僅供交流學(xué)習(xí)之用，如涉及版權(quán)等問題，請您告知，我們將及時處理。