Semasa penyediaan sel filem nipis chalcogenide, empat proses pemprosesan laser utama terlibat, iaitu tiga etsa lapisan filem terpilih, iaitu, proses scribing (dipanggil P1, P2 dan P3), dan satu penyingkiran lapisan filem penuh, iaitu, proses pembersihan tepi laser. (dipanggil P4). Keseluruhan sel dibahagikan kepada n sub-sel dalam struktur siri, bertujuan untuk mengurangkan kesan ke atas modul yang disebabkan oleh perbezaan prestasi di kawasan yang berbeza disebabkan oleh ketidakhomogenan bahan chalcogenide, dan pada masa yang sama, ia boleh meningkatkan output voltan modul, mengurangkan arus keluaran modul, dan mengurangkan rintangan siri antara sub-sel dan kehilangan haba rintangan litar luaran.
Pencatatan Laser P1: goresan laser pada lapisan filem TCO bawah untuk membentuk substrat TCO yang saling bebas;
Pencatatan Laser P2: goresan laser lapisan filem lain di atas TCO untuk menyediakan saluran penghantaran bagi elektrod positif dan negatif dua sub-sel jiran;
Pencatatan Laser P3: selepas meletakkan elektrod belakang, laser etsa lapisan filem lain di atas TCO, memisahkan sub-sel antara satu sama lain;
Proses pembersihan tepi Laser P4: laser mengeluarkan filem yang didepositkan dari pinggir sel untuk mengelakkan kebocoran dan memastikan kebolehpercayaan pakej bateri.
Rajah 1. Jarak antara garisan P1 dan P3 dipanggil "zon mati", zon mati tidak menyumbang kepada penjanaan kuasa sel, peranan laser adalah untuk meminimumkan lebar zon mati untuk meningkatkan kawasan berkesan.
Keperluan scribing laser untuk bateri calomel:
Tulisan mekanikal, sebagai salah satu sambungan sel tradisional, digunakan secara meluas dalam proses P2P3 sel CIGS, walaupun kecekapannya tinggi. Walau bagaimanapun, terdapat batasan yang jelas, termasuk keburukan yang mencoret mekanikal adalah jenis sentuhan, hujung jarum mekanikal tertakluk kepada haus dan lusuh berterusan, mempunyai jangka hayat yang singkat dan perlu diganti secara berkala, serpihan serpihan tepi yang serius, kedalaman yang tidak mencukupi ketepatan kawalan, konsistensi garis yang lemah, dan zon mati yang besar. Oleh itu, kaedah scribing ini sama sekali tidak sesuai untuk jumlah ketebalan kurang daripada 1 μm lapisan membran bateri filem nipis chalcogenide.
Sebaliknya, scribing laser mempunyai kelebihan sebagai tidak bersentuhan, mudah diselenggara, kurang pengaruh haba pada tepi, mudah mengawal kedalaman scribing, konsistensi garisan yang baik, dan zon mati yang lebih kecil, yang membolehkan lebih tepat, bersih, dan proses menulis yang lebih cekap, serta kawalan tepat penyingkiran lapisan filem, dan bahagian bawah dan tepi alur yang bersih dan licin.
Rajah 2. Perbandingan scribing mekanikal (kiri) dan scribing laser (kanan).
Untuk pilihan panjang nadi, kesan haba pemprosesan laser nanosaat adalah jelas, terdapat kekurangan seperti tepi kasar, serpihan permukaan, dan kelajuan pemprosesan perlahan; manakala penggunaan laser picosecond sebagai wakil nadi ultrashort boleh menunjukkan kelebihan kuasa puncak tinggi, kesan haba kecil, tepi licin, ketepatan dan sebagainya. Dalam proses etsa laser, laser picosecond boleh difokuskan ke kawasan ruang ultra-halus, cepat mengewapkan penyejatan bahan, mengelakkan bahan penyerapan linear laser, pemindahan tenaga, penukaran dan kewujudan haba dan penyebaran haba, boleh lakukan hampir tiada kesan haba, untuk mencapai pemprosesan laser "sejuk".
Rajah 3. Kesan pemprosesan laser picosecond
Berkenaan dengan pilihan panjang gelombang laser, bahan yang berbeza mempunyai kadar penyerapan yang berbeza untuk panjang gelombang cahaya laser yang berbeza, dan semakin tinggi kadar penyerapan, semakin kecil kesan haba yang dihasilkan.
Rajah 4. Ini adalah gambar rajah penyerapan spektrum bahan FTO, biasanya menggunakan panjang gelombang pendek cahaya ultraviolet apabila kadar penyerapan sangat tinggi, lebih sesuai. Walau bagaimanapun, kerana laser hijau 355nm secara amnya adalah laser inframerah 1064nm melalui penggandaan frekuensi kristal penggandaan frekuensi, dalam proses penukaran akan menghasilkan kira-kira 40 ~ 50% kehilangan kuasa, oleh itu, dari sudut pandangan pertimbangan kos efektif, scribing P1 proses akan memilih untuk menggunakan laser inframerah 1064nm, dan FTO mempunyai tahap penyerapan cahaya inframerah tertentu. Lapisan P2 harus digunakan dalam kes FTO tidak merosakkan laser 532nm, FTO tidak rosak. Lapisan P2 harus ditulis dengan lampu hijau 532nm tanpa merosakkan FTO, manakala proses P3 boleh memilih panjang gelombang sumber cahaya yang sesuai mengikut penyerapan dan ketebalan lapisan, dan panjang gelombang 532nm boleh digunakan untuk mengeluarkan lapisan.
Bagi pilihan arah mencoret, biasanya terdapat dua cara: mencoret terus pada permukaan filem dan mencoret melalui permukaan kaca. Yang pertama merujuk kepada pancaran laser yang difokuskan pada lapisan filem yang akan dikeluarkan di atas, bahan menyerap pengegasan tenaga laser untuk membentuk garis terukir, kaedah ini mempunyai kesan haba yang besar, mudah untuk membentuk "kawah", dan memerlukan kawalan yang tepat daripada proses tersebut. Menulis melalui kaca adalah untuk memfokuskan pancaran laser pada antara muka antara kaca dan lapisan filem yang akan dikeluarkan, antara muka menyerap tenaga dan mengewapkan lapisan filem, yang dengan cepat mengembang dalam jumlah untuk membentuk "gelombang kejutan letupan", dengan itu membentuk barisan juru tulis. Proses ini mempunyai kawasan yang terkena haba yang lebih kecil dan kurang berkemungkinan membentuk "kawah", tetapi memerlukan tenaga laser yang lebih kuat dan tingkap proses yang lebih tinggi.
Laser scribing dalam modul filem nipis untuk memastikan bahawa keseluruhan sel dibahagikan kepada lebih daripada n sub-sel dalam siri di bawah premis zon mati harus dimampatkan sebanyak mungkin, dan laser dalam peranan lapisan filem, boleh menghasilkan zon terjejas haba yang jelas, kawah, bahagian bawah burr serpihan, delaminasi filem dan kesan buruk proses lain.
Rajah 5. Kemungkinan kesan buruk proses pemprosesan laser lapisan filem bateri termasuk zon terjejas haba yang jelas (kiri atas), kawah (kanan atas), burr sanga bawah (kiri bawah), dan delaminasi filem (kanan bawah).
Oleh itu, kawalan zon mati dan satu siri faktor yang mempengaruhi keputusan pemprosesan, sebagai tambahan kepada lebar nadi laser yang disebutkan di atas (ns / ps / fs); panjang gelombang laser (355 / 532 / 1064 nm); mod pemprosesan (pemprosesan permukaan filem / pemprosesan permukaan kaca), tetapi juga meliputi parameter laser yang sepadan, termasuk pilihan kuasa, kualiti rasuk, saiz tempat fokus dan kadar pertindihan, dan hasil proses seterusnya. Sebagai tambahan kepada kaedah pemprosesan (sisi filem/sebelah kaca), ia juga meliputi parameter laser yang sepadan termasuk kuasa, kualiti rasuk, saiz titik fokus dan kadar pertindihan, serta kesan proses seterusnya seperti lebar scribing, kesan haba, kawah , konsistensi scribing garis P123, selari, dsb. Pertimbangan tambahan termasuk pembentukan rasuk dan pengendalian habuk semasa pemprosesan.
