การใช้เลเซอร์ในการผลิตแป้งพลังงานแสงอาทิตย์

ในเดือนพฤษภาคม 2565 CCTV รายงานว่าข้อมูลล่าสุดจากสำนักงานบริหารพลังงานแห่งชาติระบุว่า ณ ขณะนี้โครงการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างมีจำนวน 121 ล้านกิโลวัตต์ และคาดว่าการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ประจำปีจะเชื่อมต่อกับโครงข่ายใหม่ เพิ่มขึ้น 108 ล้านกิโลวัตต์ เพิ่มขึ้น 95.9% จากปีก่อนหน้า

กำลังการผลิตติดตั้ง PV ทั่วโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องได้เร่งการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อีกด้วยจากสถิติที่เกี่ยวข้อง ตลาดกำลังการผลิตติดตั้ง PV ใหม่ทั่วโลกสูงถึง 130GW ในปี 2020 ทำลายสถิติสูงสุดใหม่ในขณะที่กำลังการผลิตติดตั้ง PV ทั่วโลกสูงถึงระดับใหม่ ในฐานะประเทศที่มีการผลิตขนาดใหญ่ครบวงจร กำลังการผลิตติดตั้ง PV ของจีนยังคงมีแนวโน้มสูงขึ้นอยู่เสมอตั้งแต่ปี 2010 ผลผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศจีนเกิน 50% ของผลผลิตทั้งหมดทั่วโลก ซึ่งถือเป็นความรู้สึกที่แท้จริงอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์มากกว่าครึ่งหนึ่งของโลกผลิตและส่งออก

ในฐานะเครื่องมือทางอุตสาหกรรม เลเซอร์เป็นเทคโนโลยีสำคัญในอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เลเซอร์สามารถรวมพลังงานจำนวนมากลงในพื้นที่หน้าตัดเล็กๆ แล้วปล่อยออกมา ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างมาก จึงสามารถตัดวัสดุแข็งได้การผลิตแบตเตอรี่มีความสำคัญมากกว่าในการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เซลล์ซิลิคอนมีบทบาทสำคัญในการผลิตพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ไม่ว่าจะเป็นเซลล์ซิลิคอนแบบผลึกหรือเซลล์ซิลิคอนแบบฟิล์มบางในเซลล์ผลึกซิลิคอน ผลึกเดี่ยว/โพลีคริสตัลที่มีความบริสุทธิ์สูงจะถูกตัดเป็นเวเฟอร์ซิลิคอนสำหรับแบตเตอรี่ และใช้เลเซอร์เพื่อตัด สร้างรูปร่าง และอาลักษณ์ได้ดีขึ้น จากนั้นจึงร้อยเชือกเซลล์

01 การบำบัดทู่ขอบแบตเตอรี่

ปัจจัยสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์คือการลดการสูญเสียพลังงานให้เหลือน้อยที่สุดผ่านฉนวนไฟฟ้า โดยปกติโดยการกัดและทำลายขอบของชิปซิลิคอนกระบวนการแบบดั้งเดิมใช้พลาสมาเพื่อรักษาฉนวนที่ขอบ แต่สารเคมีที่ใช้ในการกัดมีราคาแพงและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเลเซอร์ที่มีพลังงานสูงและกำลังสูงสามารถทะลุผ่านขอบของเซลล์ได้อย่างรวดเร็วและป้องกันการสูญเสียพลังงานมากเกินไปด้วยร่องที่ขึ้นรูปด้วยเลเซอร์ การสูญเสียพลังงานที่เกิดจากกระแสรั่วไหลของเซลล์แสงอาทิตย์จะลดลงอย่างมาก จาก 10-15% ของการสูญเสียที่เกิดจากกระบวนการกัดกรดด้วยสารเคมีแบบดั้งเดิม เหลือ 2-3% ของการสูญเสียที่เกิดจากเทคโนโลยีเลเซอร์ .

02 จัดเรียงและเขียน

การจัดเรียงเวเฟอร์ซิลิคอนด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการออนไลน์ทั่วไปสำหรับการเชื่อมชุดเซลล์แสงอาทิตย์แบบอัตโนมัติการเชื่อมต่อเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยวิธีนี้จะช่วยลดต้นทุนการจัดเก็บ และทำให้สายแบตเตอรี่ของแต่ละโมดูลมีความเป็นระเบียบและกะทัดรัดมากขึ้น

03 การตัดและการเขียน

ปัจจุบันการใช้เลเซอร์เพื่อขูดและตัดแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนมีความก้าวหน้ามากขึ้นมีความแม่นยำในการใช้งานสูง ความแม่นยำในการทำซ้ำสูง การทำงานที่เสถียร ความเร็วที่รวดเร็ว ใช้งานง่าย และการบำรุงรักษาที่สะดวก

04 เครื่องหมายเวเฟอร์ซิลิคอนไอเอ็นจี

การใช้งานเลเซอร์ที่โดดเด่นในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนคือการทำเครื่องหมายซิลิคอนโดยไม่ส่งผลกระทบต่อการนำไฟฟ้าการติดฉลากแผ่นเวเฟอร์ช่วยให้ผู้ผลิตติดตามห่วงโซ่อุปทานพลังงานแสงอาทิตย์และรับประกันคุณภาพที่มั่นคง

05 การระเหยฟิล์ม

เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางอาศัยเทคโนโลยีการสะสมไอและการเขียนแบบเพื่อเลือกกำจัดชั้นบางชั้นเพื่อให้เกิดการแยกทางไฟฟ้าแต่ละชั้นของฟิล์มจะต้องถูกเคลือบอย่างรวดเร็วโดยไม่กระทบต่อชั้นอื่นๆ ของกระจกและซิลิกอนการระเหยทันทีจะทำให้วงจรเสียหายบนชั้นแก้วและซิลิคอน ซึ่งจะทำให้แบตเตอรี่เสียหาย

เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียร คุณภาพ และความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพการผลิตพลังงานระหว่างส่วนประกอบต่างๆ จะต้องปรับกำลังลำแสงเลเซอร์อย่างระมัดระวังสำหรับโรงงานการผลิตหากกำลังเลเซอร์ไม่ถึงระดับหนึ่ง กระบวนการเขียนจะไม่สามารถเสร็จสิ้นได้ในทำนองเดียวกัน ลำแสงจะต้องรักษากำลังให้อยู่ในช่วงแคบ และรับประกันสภาพการทำงาน 7 * 24 ชั่วโมงในสายการประกอบปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ทำให้เกิดข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับข้อกำหนดเฉพาะของเลเซอร์ และต้องใช้อุปกรณ์ตรวจสอบที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานสูงสุด

ผู้ผลิตใช้การวัดกำลังลำแสงเพื่อปรับแต่งเลเซอร์และปรับให้ตรงตามความต้องการในการใช้งานสำหรับเลเซอร์กำลังสูง มีเครื่องมือวัดกำลังที่แตกต่างกันมากมาย และเครื่องตรวจจับกำลังสูงสามารถทำลายขีดจำกัดของเลเซอร์ได้ภายใต้สถานการณ์พิเศษเลเซอร์ที่ใช้ในการตัดกระจกหรืองานทับถมอื่นๆ ต้องให้ความสนใจกับลักษณะพิเศษของลำแสง ไม่ใช่กำลัง

เมื่อใช้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางเพื่อกำจัดวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ ลักษณะของลำแสงมีความสำคัญมากกว่ากำลังดั้งเดิมขนาด รูปร่าง และความแข็งแรงมีบทบาทสำคัญในการป้องกันกระแสรั่วไหลของแบตเตอรี่โมดูลลำแสงเลเซอร์ที่จะกำจัดวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ที่สะสมอยู่บนแผ่นกระจกพื้นฐานยังต้องมีการปรับอย่างละเอียดอีกด้วยเนื่องจากเป็นจุดสัมผัสที่ดีสำหรับการผลิตวงจรแบตเตอรี่ ลำแสงจึงต้องเป็นไปตามมาตรฐานทั้งหมดเฉพาะลำแสงคุณภาพสูงที่มีความสามารถในการทำซ้ำสูงเท่านั้นที่สามารถยุบวงจรได้อย่างถูกต้องโดยไม่ทำให้กระจกด้านล่างเสียหายในกรณีนี้ โดยปกติแล้วจะต้องใช้เครื่องตรวจจับเทอร์โมอิเล็กทริกที่สามารถวัดพลังงานลำแสงเลเซอร์ซ้ำๆ ได้

ขนาดของศูนย์กลางลำแสงเลเซอร์จะส่งผลต่อโหมดและตำแหน่งของการทำลายความกลม (หรือรูปไข่) ของลำแสงจะส่งผลต่อเส้นอาลักษณ์ที่ฉายบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์หากการเขียนไม่เท่ากัน วงรีของลำแสงที่ไม่สอดคล้องกันจะทำให้เกิดข้อบกพร่องในแผงเซลล์แสงอาทิตย์รูปร่างของลำแสงทั้งหมดยังส่งผลต่อประสิทธิภาพของโครงสร้างที่เจือด้วยซิลิคอนอีกด้วยสำหรับนักวิจัย การเลือกเลเซอร์คุณภาพดีเป็นสิ่งสำคัญ โดยไม่คำนึงถึงความเร็วและต้นทุนในการประมวลผลอย่างไรก็ตาม สำหรับการผลิต เลเซอร์แบบล็อคโหมดมักจะใช้สำหรับพัลส์สั้นที่จำเป็นสำหรับการระเหยในการผลิตแบตเตอรี่

วัสดุใหม่ เช่น perovskite มีกระบวนการผลิตที่ถูกกว่าและแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากแบตเตอรี่ซิลิกอนแบบผลึกแบบดั้งเดิมข้อดีอย่างหนึ่งที่ยอดเยี่ยมของเพอร์รอฟสไกต์คือสามารถลดผลกระทบของการแปรรูปและการผลิตผลึกซิลิคอนต่อสิ่งแวดล้อมในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพไว้ได้ปัจจุบันการสะสมไอของวัสดุยังใช้เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์อีกด้วยดังนั้นในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ เทคโนโลยีเลเซอร์จึงถูกนำมาใช้มากขึ้นในกระบวนการเติมสารต้องห้ามเลเซอร์โฟโตโวลตาอิกใช้ในกระบวนการผลิตต่างๆในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกซิลิคอน เทคโนโลยีเลเซอร์ใช้ในการตัดชิปซิลิคอนและฉนวนที่ขอบการเติมขอบแบตเตอรี่เพื่อป้องกันการลัดวงจรของอิเล็กโทรดด้านหน้าและอิเล็กโทรดด้านหลังในการประยุกต์ใช้งานนี้ เทคโนโลยีเลเซอร์ได้เหนือกว่ากระบวนการแบบเดิมอื่นๆ โดยสิ้นเชิงเชื่อกันว่าในอนาคตจะมีการใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับเซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อยๆ