Las aplicaciones del láser en la industria fotovoltaica

En el desarrollo y la utilización de la energía fotovoltaica (PV), la tecnología láser, conocida por su alta precisión y eficiencia, desempeña un papel cada vez más vital.Este artículo explora las diversas aplicaciones de la tecnología láser en el sector fotovoltaico y ofrece una perspectiva de su potencial de desarrollo futuro.

Cortar con láser

La tecnología láser se utiliza ampliamente para cortar silicio cristalino. Al controlar con precisión los parámetros de corte láser, los fabricantes pueden lograr una rebanada de obleas eficiente y de baja pérdida,mejorando así la eficiencia y el rendimiento de los módulos fotovoltaicosEl corte por láser también se emplea durante la fabricación de células solares, donde el grabado por láser permite la creación de estructuras superficiales a micro y nanoescala,mejora la absorción de luz y aumenta la potencia de salida de la célula.

Como proceso de alta precisión, el corte por láser se utiliza para cortar células solares de silicio en los tamaños deseados.El material absorbe la energía del fotón.Cuando la energía del láser es suficientemente alta, la superficie del material se calienta hasta un punto que conduce a la fusión o a la fusión de metales.y por lo general la vaporización para los no metales como plásticos o madera.

Dopaje con láser

El dopaje láser es una técnica de procesamiento de materiales ampliamente utilizada en semiconductores, en particular en silicio, para alterar sus propiedades eléctricas. The core principle involves irradiating the semiconductor surface with a high-power laser to locally melt the substrate and incorporate dopant materials (commonly boron or phosphorus) into the silicon lattice.

Las principales ventajas incluyen:

1. Alta precisión: El dopaje con láser ofrece una excelente resolución espacial y control de dopaje.
2. Procesamiento sin contacto: Como método sin contacto, evita daños mecánicos o contaminación, por lo que es ideal para dispositivos de alto rendimiento.
3. Alto rendimiento: El proceso es rápido y adecuado para la producción a gran escala.
4. Compatibilidad general del material: Aplicable a varios semiconductores, incluidos el silicio, el arseniuro de galio y el arseniuro de indio.

Impresión por transferencia láser (impresión por transferencia de patrones, PTP)

La impresión por transferencia de patrones con láser es una técnica de impresión sin contacto emergente.Luego usando un haz láser de alta potencia para transferir selectiva y rápidamente la pasta del portador a la superficie de la célula para formar líneas de rejilla finas.

Los pasos clave del proceso incluyen:

1. Preparación del sustrato: El sustrato suele incluir una capa de óxido conductor transparente (TCO) para recoger y conducir electricidad.
2. Irradiación láser: Un haz láser es escaneado con precisión sobre el sustrato, sinterizándolo localmente o moldeándolo para formar la estructura del electrodo deseada.
3. Aplicación de capas: Las capas y electrodos activos pueden transferirse capa por capa mediante transferencia láser.
4. Encapsulación: La célula final se forma a través de la conformación y encapsulación.

Las ventajas incluyen:

1. Alta precisión: Capaz de lograr patrones sub-2 μm con una excelente uniformidad, ideal para células solares de alta eficiencia, compatible con pasta de plata a baja temperatura (utilizada en células HJT).
2. Procesamiento sin contacto: Previene el daño celular o la contaminación, apoyando tecnologías de obleas más delgadas.
3. Fabricación de alta velocidad: Permite una producción rápida y de alto rendimiento.
4. Adaptabilidad a varios materiales: Compatible con diversos materiales, incluidos los orgánicos y los sustratos a base de silicio.
5. Ahorro de costes: En comparación con la serigrafía, la transferencia láser permite líneas de cuadrícula más estrechas (hasta 18 μm), reduciendo el consumo de pasta de plata hasta en un 30%.Esto es particularmente ventajoso para las células TOPCon y HJT que utilizan costosas pastas de plata en ambos lados.

- ¿ Qué?

Perforación por láser

La perforación láser utiliza rayos láser de alta densidad de energía para calentar áreas localizadas de un material hasta el punto de fusión, vaporización o ablación, formando agujeros.tiempo de exposiciónLos diferentes láseres (CO2, Nd:YAG, femtosegundo, etc.) se seleccionan en función del tipo de material y de la aplicación.

En el sector fotovoltaico, la perforación láser tiene varias aplicaciones importantes:

1. Procesamiento de células solares: La perforación láser puede formar micro agujeros en las superficies de las células, mejorando la captura de luz y reduciendo las pérdidas de reflexión, mejorando así la eficiencia de conversión.células multicristalinas, y otros materiales fotovoltaicos.
2. Interconexión de células y módulos: La perforación láser se utiliza para crear a través de agujeros para conexiones eléctricas entre células, asegurando un flujo de corriente suave y minimizando la pérdida de energía.También admite la fabricación de agujeros estructurales para marcos y conectores de módulos.
3. Paneles fotovoltaicos de vidrio trasero: En los módulos fotovoltaicos de doble vidrio, tanto los paneles delantero como los traseros están hechos de vidrio.Haciendo de la perforación láser un proceso esencial en el procesamiento profundo del vidrio.

Conclusión

La perforación con láser y otros procesos láser desempeñan un papel fundamental en la mejora de la eficiencia de las células solares, la reducción de los costos de fabricación y la mejora de la calidad del producto.Estas tecnologías contribuyen significativamente al avance de la energía solar y a la adopción más amplia de fuentes de energía renovables.

Cabe señalar que las aplicaciones del láser en la energía fotovoltaica van más allá de los procesos mencionados anteriormente e incluyen también técnicas tales como:con ranuras de láser(por ejemplo, para las células XBC) yablación con láser(utilizado en la producción de células PERC), entre otros.

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