光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)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(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，‌被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池中。‌在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備過(guò)程中，‌清邊是一個(gè)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(yīng)對(duì)電池性能的影響。‌通過(guò)精確控制清邊工藝，‌可以優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)，‌減少非輻射復(fù)合，‌從而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和長(zhǎng)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(shí)際應(yīng)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(yīng)用解決方案，以期為客戶在實(shí)際工藝應(yīng)用方面提供參考。

01 激光鈣鈦礦清邊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

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

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

2.低成本：通過(guò)對(duì)流水線的速度和激光清洗的相關(guān)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(yīng)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(shè)備。‌激光清邊技術(shù)能夠適應(yīng)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(jī)械作用可能導(dǎo)致的基板應(yīng)力和裂縫，從而保持電池的結(jié)構(gòu)完整性。

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

6.綠色環(huán)保：無(wú)需使用化學(xué)刻蝕劑，對(duì)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(yīng)用分析

本案例主要采用銳科旗幟P1000H激光器進(jìn)行鈣鈦礦清邊的應(yīng)用。我們對(duì)鈣鈦礦清邊的兩種激光方案進(jìn)行了測(cè)試對(duì)比，并采用相對(duì)更優(yōu)的方式進(jìn)行效果測(cè)驗(yàn)。

（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(shù)特性：（1）自研自產(chǎn)大模場(chǎng)增益光纖實(shí)現(xiàn)1kW平均功率，實(shí)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(qiáng)的抗高反能力，可垂直出光清洗高反材料；（4）最小脈寬可達(dá)20ns，用于對(duì)熱效應(yīng)有要求的領(lǐng)域；（5）BPP小于25mm*mrad@400微米。

可廣泛用于光伏領(lǐng)域鈣鈦礦清邊、模具清洗，船舶、飛機(jī)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(dòng)力電池藍(lán)膜、藍(lán)漆清洗等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)。而進(jìn)行光伏領(lǐng)域鈣鈦礦清邊應(yīng)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(guò)玻璃進(jìn)行激光清洗的方式效果更佳

在對(duì)鈣鈦礦進(jìn)行清邊處理時(shí)，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(huì)由于功率過(guò)小導(dǎo)致清洗后有殘留，也不會(huì)使清洗激光功率過(guò)大損傷基材，測(cè)試結(jié)果如下圖2所示，膜厚度約為13μm。

圖2 鈣鈦礦膜厚度

在對(duì)鈣鈦礦進(jìn)行清邊處理時(shí)，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(guò)玻璃進(jìn)行清洗兩種方案，具體對(duì)比測(cè)試如下：

圖3 兩種鈣鈦礦膜清洗方案對(duì)比

用相同的參數(shù)對(duì)鈣鈦礦正反表面進(jìn)行清洗效果測(cè)試，從圖3中可見(jiàn)，兩種清洗方案均能保證處理完后，基材表面鈣鈦礦無(wú)殘留，且對(duì)玻璃基材沒(méi)有損傷，但采用激光直接對(duì)鈣鈦礦膜進(jìn)行清洗時(shí)，產(chǎn)生的煙塵會(huì)對(duì)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(guò)玻璃對(duì)鈣鈦礦薄膜進(jìn)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(dá)成客戶要求

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，玻璃表面鈣鈦礦導(dǎo)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(dòng)需要清邊的鈣鈦礦樣品快速移動(dòng)，將激光器掃描速度和平臺(tái)移動(dòng)速度相匹配，即可將線拓展成面，快速完成對(duì)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(chǎng)鏡，平臺(tái)移動(dòng)速度可達(dá)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(méi)有鈣鈦礦鍍層殘留且較為光亮，基材未受損，經(jīng)過(guò)萬(wàn)用表測(cè)試，可證明其在經(jīng)過(guò)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(cè)試

通過(guò)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(méi)有損傷，表面整體比較美觀。各項(xiàng)工藝結(jié)果均高效達(dá)成客戶要求。

圖7 經(jīng)過(guò)激光處理后的樣品表面微觀照片

03 總結(jié)

隨著各行各業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，激光因其顯著優(yōu)勢(shì)在光伏領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。激光設(shè)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(jìn)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(lái)，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(chǎng)需求，持續(xù)創(chuàng)新，不斷改進(jìn)激光清洗工藝技術(shù)，進(jìn)一步完善和拓展銳科激光器在光伏行業(yè)的應(yīng)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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