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光伏鈣鈦礦電池行業如何選擇激光刻蝕、劃線機

發布時間:2020-04-09 來源:元祿光電

植物通過光合作用獲取太陽能源從而生機勃勃,人類通過進食獲取生存能源。伴隨著人類對科學世界觀的認知,人類的精神、物質生活越來越豐富,對附加產品的需求越來越高,而根據能量守恒定律,人類消耗的能源都是在地球資源中獲取,尤其是對天然氣、煤炭、原油的不可再生資源需求高,而這三種資源屬于不可再生資源,資源告急,成為制約人類發展的瓶頸,因此發展一種可再生的清潔能源成為熱點話題,光伏太陽能的技術發展也成為重點突破口,光伏太陽能電池正是在這樣的檔口中應運而生。

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太陽能電池板

顧名思義光伏太陽能電池是利用太陽光能,通過光電效應或光化學反應的方式,將光能轉換成電能,并加以存儲利用的技術。其原理是太陽光照在半導體p-n結上,形成新的空穴-電子對,在p-n結內建電場的作用下,光生空穴流向p區,光生電子流向n區,接通電路后就產生電流。

 

光伏太陽能電池經過一個多世紀的發展逐漸從原理技術走向商業應用,經歷了諸多階段,截至今日,光伏太陽能電池按照材料劃分已經有硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池、塑料太陽能電池等,其中硅太陽能電池是發展最成熟的,在應用中居主導地位。

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單晶硅太陽能電池片

而隨著人類對地球環境以及資源提取的認知越來越深,傳統的光伏太陽能電池存在環境污染、資源消耗過重等問題,有一些材料如碲化鎘材料還含有劇毒,需要開發新一代的高效太陽能光伏電池,需要具備條件是對環境污染小、消耗資源比例小、無毒性,并且從商用價值角度出發,需求成本低廉、工藝流程簡單,光電轉換效率高、壽命長等特性,對科研人員提出了更高的要求,也是人類自身拯救自己的一種唯一方式,除非人類掌握的暗物質能量。

 

在這樣的技術和商業背景下,新型鈣鈦礦電池從科研人員的研究領域進入到普通人的視野中,并在商業中初步小范圍生產使用。這種鈣鈦礦電池滿足上述中的所有技術及商業的基本需求,但從目前的商用及實驗室階段來看,與傳統的硅晶太陽能電池相比在使用壽命以及穩定性能、光電轉換上仍有待提升,但這并不妨礙鈣鈦礦太陽能電池成為新一代的寵兒,其科研價值、商業價值值得我們期盼,并且這種期盼正在一步步從實驗室走出來,正在商業化的路上,而有些企業如杭州遷納光電、湖北萬度光能已成功實現商業化,開始小規模生產商用。正是在這種實驗室與初步商用階段中,武漢元祿光電早早的就進入到鈣鈦礦電池激光刻蝕機項目運用到當中,并跟隨鈣鈦礦電池行業同步開發,逐步優化產品,并成功運用到實驗室以及商用階段當中。

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鈣鈦礦太陽能電池片

鈣鈦礦電池目前分為玻璃基底和柔性PET柔性基底兩種類型,激光刻蝕、劃線、清洗設備主要應用在p1、p2、p3激光劃線以及p4激光清邊,我將分別對其進行介紹激光刻蝕機的應用,介紹激光劃線的用途和選型。

 

激光刻蝕機在鈣鈦礦電池中的主要用途為p1p2p3劃線,其目的是為了分割電池區域,形成串聯電池,增大電壓,其中需要特別注意的是控制激光劃線的線寬,從而減少死區面積,增大電池有效使用面積,并在對下一層激光刻蝕的同時保證不傷及上一層級,這是由于通過激光劃線方式使P1和P3層串聯起來,如果在做P2層激光劃線過程中傷及P1層會影響其導電性及光電轉換效率。P1層通常為透明導電氧化物如氧化鎳、ITO、FTO等材料,P2層為鈣鈦礦層,P3層通常為金屬電極,如金、銀、鋁、銅等材料,詳細的劃分一般為FTO導電玻璃、TiO2 致密層、TiO2 介孔層、鈣鈦礦層、HTM層、金屬電極。P4激光清邊的意義是在制作鈣鈦礦電池過程中印刷或生長方式涂布的各個層級存在誤差,尤其在邊緣區域的控制難以把控,需要利用激光刻蝕技術,在邊緣清理出1-10mm的區域,保證電池各個層級的一致性。

 

目前適用于鈣鈦礦電池激光劃線的激光刻蝕設備波段分布廣泛,而根據不同材料的特性脈沖寬度也有較大差異性,某些實驗室單位從成本角度考慮采用納秒紅外或納秒綠光波段制作工藝,而一些實驗性商業用途則采用超快激光刻蝕機,如飛秒紅外激光或飛秒綠光激光刻蝕機等,不一而同,具體的工藝模式,仍需以工藝試樣和預算為準。

 

目前鈣鈦礦電池的最大問題是穩定性問題,需要從材料、理論研究等方向持續努力,我們知道總有一天鈣鈦礦電池的大規模商用能夠實現,但我希望來的這一天越早越好!

 

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推薦設備:鈣鈦礦電池激光刻蝕機

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