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平顶光束整形器案例,衍射光学如何实现能源向绿色能源的转变

作者: 时间:2022-04-15

激光工艺经常被用于太阳能电池板的生产。其中平顶光束整形器被用来提高太阳能电池板生产中使用的各种激光烧蚀和激光划线工艺的质量、产量和效率。


平顶激光束整形器在能源转换中的作用

在过去的十年中,我们都更加意识到需要绿色能源,如太阳能和风能,以取代化石燃料和煤炭等污染性能源。这种转变的巨大希望之一是利用太阳的辐射来生产电力,也就是太阳能,可以通过带有光伏电池的太阳能板将太阳能进行能源转换。平顶光束整形器使我们在生产太阳能电池板和优化太阳能收集过程的效率方面实现了一场革命。


什么是平顶光束整形器?

平顶激光束是一种激光束,其能量强度分布平坦且均匀,边缘锐利。平顶光束形状可以是正方形、长方形、直线、圆或任何其他形状。我们可以通过使用平顶激光束整形器将非平顶激光束转变为平顶光束轮廓,平顶激光束整形器是一种衍射光学元件(DOE),旨在将高斯单模激光束塑造为平顶激光束轮廓。


在太阳能电池板生产线上使用平顶激光束整形器

在太阳能电池板的生产过程中,平顶光束轮廓一般用于两个主要阶段。

顶层玻璃表面的激光划线。太阳能电池板的顶层通常是某种形式的玻璃。这些材料通常具有很强的反射性,阻碍了太阳光渗透到光伏电池的基板上并转化为电能。为了避免这些反射,使用平顶激光束对顶层表面使用太阳能电池整形镜片进行激光划线,使其具有扩散性和高度非反射性,同时保持高透射率和非吸收性。

激光形成凹槽,将金属触点插入光伏基片中。太阳能电池板依靠的理念是:太阳的电磁辐射以光子(太阳光)的形式与半导体基底相互作用,通过光电效应释放电子,然后通过导电材料传递这些电子。常见的埋藏式电极设计将这些物质一层一层地放在另一层上面,并划线镶嵌,以产生层与层之间的结点和传输通道。当使用高斯光束轮廓划线时,产生的通道壁是倾斜的,减少了轮廓宽度的均匀性,并在激光烧蚀阈值以下浪费了能量。由于平顶激光束轮廓强度的尖锐边缘,这些通道现在可以用非常光滑和均匀的壁来划线,确保一致的电极宽度和有效利用激光能量,从而提高产量。

减少热影响区(HAZ)。当试图在材料中进行任何激光加工时(如太阳能电池板的激光划线),有一个阈值能量,在此过程中,任何低于它的能量,虽然不足以进行加工,但会在加工区域附近的基材中诱发不需要的过程,如燃烧、烧焦、变色、膨胀等。受这些侧面过程影响的区域被称为热影响区。这些热影响区既降低了加工速度,也降低了太阳能电池板的效率,因为受损区域无法将光转化为电能,因此是不需要的。当使用高斯光束或任何其他非平顶激光束分布时,激光束的某些区域为材料提供低于阈值水平的能量,并产生HAZs。但是平顶激光束分布提供了一个均匀的强度分布,热影响区(HAZ)被减少到最低限度,效率明显提高。


平顶激光束在太阳能电池板加工领域的一些常见问题

什么是平顶激光束?

平顶光束是一种激光束,其强度形状是平坦和均匀的,边缘尖锐,光斑面积以外能量为零。


为什么在太阳能电池板的规划和制造中,平顶光束的轮廓比高斯光束轮廓更好?

由于其平坦的顶部强度和明确的边界,平顶激光束轮廓能够以极高的精度完成高度精细的制造。这使我们能够为现代太阳能电池板设计出更好、更有效的设计,并减少危险区。


为什么太阳能电池板的玻璃顶面需要平顶激光束轮廓?

太阳能电池板的玻璃顶面通常具有很强的反射性,不能让大部分的太阳光被光伏电池吸收产生电能。平顶激光束产生太阳能电池平顶光束,使人们能够在玻璃表面产生激光结构,以使其具有扩散性和非反射性。


平顶激光束整形器如何改善埋入式太阳能电池的生产?

通过对用于埋入式接触的沟槽进行更好、更锋利的激光烧蚀,在光伏基板和导体之间实现更多的表面结点,同时减少活性光伏体的损失。

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