光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。‌鈣鈦礦材料是一種具有特殊晶體結構的半導體材料，‌被廣泛應用于太陽能電池中。‌在鈣鈦礦太陽能電池的制備過程中，‌清邊是一個重要的步驟，‌它有助于去除電池邊緣多余的鈣鈦礦材料，‌避免邊緣效應對電池性能的影響。‌通過精確控制清邊工藝，‌可以優(yōu)化電池的結構，‌減少非輻射復合，‌從而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和長期穩(wěn)定性。‌此外，‌清邊還有助于提高電池的外觀質(zhì)量和整體性能，‌使其在實際應用中更加可靠和高效。本文主要提供了銳科旗幟P1000H激光器在鈣鈦礦清邊的應用解決方案，以期為客戶在實際工藝應用方面提供參考。

01 激光鈣鈦礦清邊技術的優(yōu)點

傳統(tǒng)鈣鈦礦電池的清邊方式通常采用化學濕刻的方法，但存在刻蝕劑可能對電池的其他部分造成損害、清潔復雜等諸多問題，相比之下，激光清邊具有諸多顯著優(yōu)勢，是替代傳統(tǒng)方式的理想選擇。激光清邊主要優(yōu)勢如下：

1.高效率、高精度：鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化難點之一為小面積電池到大面積組件的效率損失，對加工的熱控制、精度要求苛刻。而‌激光清邊技術能夠精確控制清邊的寬度和深度，‌較好地解決上述難點。

2.低成本：通過對流水線的速度和激光清洗的相關參數(shù)的匹配，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積、‌快速、‌均勻的處理，有效‌降低了生產(chǎn)成本。‌

3.柔性應用：‌鈣鈦礦材料具有良好的柔性和可彎曲性，‌適用于制作柔性光電設備。‌激光清邊技術能夠適應不同形狀和尺寸的基底，‌為柔性光電產(chǎn)品的制造提供了便利。

4.非接觸性：可有效避免因機械作用可能導致的基板應力和裂縫，從而保持電池的結構完整性。

5.適應性強：激光劃線技術可應用于不同尺寸和形狀的電池片，適應性強，且可以高度自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

6.綠色環(huán)保：無需使用化學刻蝕劑，對環(huán)境影響較小，更加符合綠色制造的要求。

02 銳科旗幟P1000H鈣鈦礦清邊的應用分析

本案例主要采用銳科旗幟P1000H激光器進行鈣鈦礦清邊的應用。我們對鈣鈦礦清邊的兩種激光方案進行了測試對比，并采用相對更優(yōu)的方式進行效果測驗。

（1）銳科旗幟P000H激光器產(chǎn)品特性

圖1 旗幟版P1000H-P激光器

高能量單模塊1000W清洗脈沖激光器支持方型/圓形光斑定制，具有5大技術特性：（1）自研自產(chǎn)大模場增益光纖實現(xiàn)1kW平均功率，實現(xiàn)單模塊1000W脈沖激光輸出；（2）最大單脈沖能量提升至100mJ；（3）具有很強的抗高反能力，可垂直出光清洗高反材料；（4）最小脈寬可達20ns，用于對熱效應有要求的領域；（5）BPP小于25mm*mrad@400微米。

可廣泛用于光伏領域鈣鈦礦清邊、模具清洗，船舶、飛機等大型裝備除漆，除銹；精密部件精確除漆；表面粗糙化、毛化等；尤其是在新能源動力電池藍膜、藍漆清洗等領域具有明顯優(yōu)勢。而進行光伏領域鈣鈦礦清邊應用一般采用方型光斑，工藝效果更好。

（2）相較直接照射鈣鈦礦膜的方案，采用透過玻璃進行激光清洗的方式效果更佳

在對鈣鈦礦進行清邊處理時，首先要確定基材表面鈣鈦礦膜的厚度，為后續(xù)的清洗參數(shù)確定提供參考，確保不會由于功率過小導致清洗后有殘留，也不會使清洗激光功率過大損傷基材，測試結果如下圖2所示，膜厚度約為13μm。

圖2 鈣鈦礦膜厚度

在對鈣鈦礦進行清邊處理時，需要確定激光的最佳照射方向，包括直接照射鈣鈦礦膜和透過玻璃進行清洗兩種方案，具體對比測試如下：

圖3 兩種鈣鈦礦膜清洗方案對比

用相同的參數(shù)對鈣鈦礦正反表面進行清洗效果測試，從圖3中可見，兩種清洗方案均能保證處理完后，基材表面鈣鈦礦無殘留，且對玻璃基材沒有損傷，但采用激光直接對鈣鈦礦膜進行清洗時，產(chǎn)生的煙塵會對激光產(chǎn)生遮擋，甚至把基材玻璃熏黃。因此，相較而言采用透過玻璃對鈣鈦礦薄膜進行激光清洗的方式更為合理且效果更佳。

（3）銳科旗幟P1000H方型光斑激光器鈣鈦礦清邊工藝效果良好，達成客戶要求

在實際生產(chǎn)過程中，玻璃表面鈣鈦礦導電膜的清邊方式如下圖4所示，其中激光器保持一條線連續(xù)出光，且位置不變，下方的傳送帶帶動需要清邊的鈣鈦礦樣品快速移動，將激光器掃描速度和平臺移動速度相匹配，即可將線拓展成面，快速完成對鈣鈦礦的清邊處理。

圖4 鈣鈦礦激光清邊原理圖

我們采用銳科旗幟P1000H方形光斑激光器，配置F170場鏡，平臺移動速度可達到115mm/s，具體清洗效果如下圖5所示，激光清洗后的玻璃表面沒有鈣鈦礦鍍層殘留且較為光亮，基材未受損，經(jīng)過萬用表測試，可證明其在經(jīng)過清洗后表面是絕緣的（圖6）。

圖5 激光清邊宏觀外觀                                圖6 絕緣度測試

通過顯微鏡觀察樣品如圖7所示，在微觀下，方形光斑邊緣明顯內(nèi)部均勻，光斑搭接狀態(tài)良好且基材沒有損傷，表面整體比較美觀。各項工藝結果均高效達成客戶要求。

圖7 經(jīng)過激光處理后的樣品表面微觀照片

03 總結

隨著各行各業(yè)轉(zhuǎn)型升級，激光因其顯著優(yōu)勢在光伏領域應用日益廣泛。激光設備在鈣鈦礦制備主要用于P1、P2、P3激光劃線及P4激光清邊。其中P1、P2、P3激光劃線一般采用紅外皮秒或綠光皮秒等一系列超快激光器進行刻蝕劃線，銳科旗幟系列P1000H脈沖激光器主要用于P4鈣鈦礦清邊。未來，銳科將繼續(xù)秉持“核心光源，銳科智造”的企業(yè)使命，深挖光伏市場需求，持續(xù)創(chuàng)新，不斷改進激光清洗工藝技術，進一步完善和拓展銳科激光器在光伏行業(yè)的應用，助力光伏行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

圖8 鈣鈦礦激光工藝P1-P4圖解  

轉(zhuǎn)自：銳科激光

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