Applicazione del laser nella produzione di batterie solari

Nel maggio 2022, CCTV ha riferito che gli ultimi dati dell'Amministrazione nazionale dell'energia mostrano che ad oggi i progetti di generazione di energia fotovoltaica in costruzione ammontano a 121 milioni di kilowatt e si prevede che la produzione annuale di energia fotovoltaica sarà nuovamente collegata alla rete di 108 milioni di kilowatt, con un incremento del 95,9% rispetto all'anno precedente.

Il continuo aumento della capacità fotovoltaica installata globale ha accelerato l’applicazione della tecnologia di lavorazione laser nel settore fotovoltaico.Il continuo miglioramento della tecnologia di lavorazione laser ha anche migliorato l’efficienza di utilizzo dell’energia fotovoltaica.Secondo le statistiche pertinenti, il mercato globale della nuova capacità installata nel fotovoltaico ha raggiunto i 130 GW nel 2020, superando un nuovo massimo storico.Mentre la capacità installata fotovoltaica globale ha raggiunto un nuovo massimo, essendo un grande paese produttore a tutto tondo, la capacità installata fotovoltaica della Cina ha sempre mantenuto una tendenza al rialzo.Dal 2010, la produzione di celle fotovoltaiche in Cina ha superato il 50% della produzione totale mondiale, il che è un vero senso.Più della metà dell'industria fotovoltaica mondiale viene prodotta ed esportata.

In quanto strumento industriale, il laser è una tecnologia chiave nel settore fotovoltaico.Il laser può concentrare una grande quantità di energia in una piccola area di sezione trasversale e rilasciarla, migliorando notevolmente l'efficienza dell'utilizzo dell'energia, in modo che possa tagliare materiali duri.La produzione di batterie è più importante nella produzione fotovoltaica.Le celle di silicio svolgono un ruolo importante nella generazione di energia fotovoltaica, siano esse celle di silicio cristallino o celle di silicio a film sottile.Nelle celle di silicio cristallino, il singolo cristallo/policristallo di elevata purezza viene tagliato in wafer di silicio per le batterie e il laser viene utilizzato per tagliare, modellare e incidere meglio, quindi unire le celle.

01 Trattamento di passivazione bordo batteria

Il fattore chiave per migliorare l'efficienza delle celle solari è ridurre al minimo la perdita di energia attraverso l'isolamento elettrico, solitamente mediante attacco e passivazione dei bordi dei chip di silicio.Il processo tradizionale utilizza il plasma per trattare l'isolamento dei bordi, ma i prodotti chimici utilizzati per l'incisione sono costosi e dannosi per l'ambiente.Il laser ad alta energia e potenza può passivare rapidamente il bordo della cella e prevenire un'eccessiva perdita di potenza.Con la scanalatura formata al laser, la perdita di energia causata dalla corrente di dispersione della cella solare è notevolmente ridotta, dal 10-15% della perdita causata dal tradizionale processo di incisione chimica al 2-3% della perdita causata dalla tecnologia laser .

02 Organizzare e scrivere

La disposizione dei wafer di silicio tramite laser è un processo online comune per la saldatura in serie automatica di celle solari.Il collegamento delle celle solari in questo modo riduce i costi di stoccaggio e rende le stringhe di batterie di ciascun modulo più ordinate e compatte.

03 Taglio e incisione

Al momento, è più avanzato utilizzare il laser per graffiare e tagliare i wafer di silicio.Ha un'elevata precisione d'uso, un'elevata precisione di ripetizione, un funzionamento stabile, una velocità elevata, un funzionamento semplice e una manutenzione conveniente.

04 Marchio del wafer di silicioing

La straordinaria applicazione del laser nell'industria fotovoltaica del silicio è quella di marcare il silicio senza alterarne la conduttività.L'etichettatura dei wafer aiuta i produttori a seguire la loro catena di fornitura solare e a garantire una qualità stabile.

05 Ablazione della pellicola

Le celle solari a film sottile si basano sulla deposizione di vapore e sulla tecnologia di incisione per eliminare selettivamente determinati strati e ottenere l'isolamento elettrico.Ciascuno strato della pellicola deve essere depositato rapidamente senza intaccare gli altri strati del substrato in vetro e silicio.L'ablazione istantanea causerà danni al circuito sugli strati di vetro e silicio, con conseguente guasto della batteria.

Per garantire la stabilità, la qualità e l'uniformità delle prestazioni di generazione di energia tra i componenti, la potenza del raggio laser deve essere attentamente regolata per l'officina di produzione.Se la potenza del laser non riesce a raggiungere un certo livello, il processo di tracciatura non può essere completato.Allo stesso modo, la trave deve mantenere la potenza entro un intervallo ristretto e garantire condizioni di lavoro 7 ore su 24 nella catena di montaggio.Tutti questi fattori impongono requisiti molto severi per le specifiche del laser e devono essere utilizzati dispositivi di monitoraggio complessi per garantire il massimo funzionamento.

I produttori utilizzano la misurazione della potenza del raggio per personalizzare il laser e regolarlo per soddisfare i requisiti dell'applicazione.Per i laser ad alta potenza, esistono molti strumenti diversi di misurazione della potenza e i rilevatori ad alta potenza possono superare il limite dei laser in circostanze speciali;I laser utilizzati nel taglio del vetro o in altre applicazioni di deposizione richiedono attenzione alle caratteristiche del raggio, non alla potenza.

Quando il fotovoltaico a film sottile viene utilizzato per l'ablazione di materiali elettronici, le caratteristiche del raggio sono più importanti della potenza originale.Dimensioni, forma e resistenza svolgono un ruolo importante nel prevenire la corrente di dispersione della batteria del modulo.Anche il raggio laser che asporta il materiale fotovoltaico depositato sulla lastra di vetro di base necessita di una regolazione fine.Essendo un buon punto di contatto per la produzione di circuiti di batterie, la trave deve soddisfare tutti gli standard.Solo raggi di alta qualità con elevata ripetibilità possono ablare correttamente il circuito senza danneggiare il vetro sottostante.In questo caso, di solito è necessario un rilevatore termoelettrico in grado di misurare ripetutamente l'energia del raggio laser.

La dimensione del centro del raggio laser influenzerà la modalità e la posizione di ablazione.La rotondità (o ovalità) del raggio influenzerà la linea di tracciatura proiettata sul modulo solare.Se la tracciatura non è uniforme, l'ellitticità del raggio incoerente causerà difetti nel modulo solare.Anche la forma dell'intero fascio influenza l'efficacia della struttura drogata al silicio.Per i ricercatori è importante selezionare un laser di buona qualità, indipendentemente dalla velocità di lavorazione e dai costi.Tuttavia, per la produzione, i laser con modalità bloccata vengono solitamente utilizzati per brevi impulsi necessari per l'evaporazione nella produzione di batterie.

Nuovi materiali come la perovskite forniscono un processo di produzione più economico e completamente diverso rispetto alle tradizionali batterie al silicio cristallino.Uno dei grandi vantaggi della perovskite è che può ridurre l’impatto della lavorazione e della produzione del silicio cristallino sull’ambiente mantenendone l’efficienza.Attualmente, la deposizione tramite vapore dei suoi materiali utilizza anche la tecnologia di lavorazione laser.Pertanto, nel settore fotovoltaico, la tecnologia laser viene sempre più utilizzata nel processo di drogaggio.I laser fotovoltaici vengono utilizzati in diversi processi produttivi.Nella produzione di celle solari in silicio cristallino, la tecnologia laser viene utilizzata per tagliare i chip di silicio e l'isolamento dei bordi.Il drogaggio del bordo della batteria serve a prevenire il cortocircuito dell'elettrodo anteriore e dell'elettrodo posteriore.In questa applicazione la tecnologia laser ha completamente superato le altre lavorazioni tradizionali.Si ritiene che in futuro ci saranno sempre più applicazioni della tecnologia laser nell'intero settore legato al fotovoltaico.