Laser Femto giây công suất cao tăng cường hiệu quả việc tạo khuôn trên diện rộng tế bào BC để sản xuất hàng loạt chi phí thấp

Trong những năm gần đây, nghiên cứu và phát triển công nghệ pin là trọng tâm phát triển của ngành quang điện, để theo đuổi hiệu suất chuyển đổi pin cao hơn, công nghệ pin BC là ngành công nghiệp quang điện hiện nay, con đường công nghệ được quan tâm lớn, được coi là 3-5 năm tiếp theo của pin silicon tinh thể, các sản phẩm chủ đạo mới. Gần đây, hàng loạt các cuộc thảo luận và tranh luận sôi nổi trên thị trường, khái niệm pin BC tiếp tục nóng lên.

Điều đáng chú ý là mặc dù công nghệ pin BC có những ưu điểm vượt trội nhưng những khó khăn về kỹ thuật và chi phí thiết bị vẫn là thách thức hiện tại của chúng tôi. Pin BC yêu cầu 2-3 quy trình laser trên mỗi dây chuyền sản xuất GW và tổng giá trị thiết bị là 60-70 triệu RMB. Trong bối cảnh này, tầm quan trọng của quy trình cốt lõi của pin BC - xử lý đồ họa bằng laser là đặc biệt nổi bật. Nhờ hiệu suất tuyệt vời của nó, công nghệ laser sẽ tham gia vào các công nghệ hiện thực hóa cấu trúc khác nhau của pin BC. Sự tích hợp của laser femtosecond / picosecond và công nghệ tế bào BC sẽ trở thành một cơ hội phát triển thiết bị laser tế bào quang điện mới.
Ưu điểm của tế bào BC ở đỉnh kim tự tháp là gì?
Công nghệ BC ngay từ năm 1975, các nhà khoa học đã đưa ra khái niệm này và trong 48 năm, sự phát triển tương đối chậm, chủ yếu là do cấu trúc pin mặt trời của quá trình quang khắc được sử dụng trong chi phí rất cao, dẫn đến sự phổ biến của ứng dụng bị hạn chế. Cái gọi là pin BC, tức là pin Back Contact (tiếp xúc phía sau), là thuật ngữ chung hiện nay cho tất cả các loại cấu trúc tiếp xúc phía sau của pin mặt trời silicon tinh thể. Chủ yếu bao gồm IBC, HBC, TBC, ABC, HPBC, v.v.
hình ảnh.png
Nguồn: pixabay
Nguyên lý của tế bào BC là không có đường lưới trên bề mặt của nó và các điện cực dương và âm được chuẩn bị ở mặt sau của tế bào theo cách sắp xếp chéo, do đó làm giảm tổn thất bóng do đường lưới điện cực gây ra và tối đa hóa việc sử dụng ánh sáng mặt trời.
Ba ưu điểm của cấu trúc pin BC
01 Hiệu suất cao, không gian cải tiến lớn
Điểm nối PN và lưới điện cực ở mặt trước của ô được chuyển sang mặt sau của ô, giúp giảm 3-5% sự tắc nghẽn ánh sáng tới bởi lưới điện cực và vật liệu ở mặt trước có thể thực hiện tốt hơn hiệu suất hấp thụ và thụ động ánh sáng để cải thiện hiệu suất chuyển đổi quang điện tổng thể;
02 Vẻ ngoài thuần khiết, nâng cao tính thẩm mỹ
Không có đường lưới ở mặt trước của pin, vẻ ngoài thuần khiết, nâng cao tính thẩm mỹ, sự khác biệt của sản phẩm, áp dụng cho các kịch bản PV phân tán; Cải thiện hơn nữa cấu trúc của mặt sau để nâng cao tỷ lệ hai mặt cũng có thể áp dụng cho các nhà máy điện quy mô lớn chính thống, thị trường rộng lớn.
03 Tính linh hoạt tốt, nâng cao hiệu quả và giảm chi phí
Nền tảng công nghệ BC có tính linh hoạt tốt và có thể kết hợp với nhiều hệ thống vật liệu khác nhau (PERC, TOPCON, HJT, tế bào xếp chồng, v.v.) để liên tục nâng cao hiệu quả và giảm chi phí.
Với ba ưu điểm này, các thành phần BC gần đây đã chiếm lĩnh nền tảng so sánh hiệu suất thành phần chính của ngành - bảng xếp hạng hàng đầu của Taiyang News, với hiệu suất tối đa là 24%; Mô-đun pin BC trong nước được sản xuất hàng loạt từ năm 2022, có công suất sản xuất 40GW +, sắp bước vào thời kỳ tăng trưởng nhanh chóng. Với việc các nhà sản xuất hàng đầu thúc đẩy sản xuất hàng loạt, sự trưởng thành của chuỗi công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn ngày càng tăng, ngày càng có nhiều nhà sản xuất sức mạnh TOPCON và HJT sẽ được đưa vào R & D và chương trình thí điểm công nghệ BC, hướng gió của ngành rất rõ ràng.
Mặc dù pin BC đã và đang chiếm lĩnh đỉnh cao của kim tự tháp công nghệ, nhưng đồ họa lớn, phức tạp, có độ chính xác cao làm cốt lõi của ngưỡng quy trình và chi phí cao ở một mức độ nhất định đã hạn chế mức độ phổ biến của công nghệ này. Quy trình xử lý đồ họa bằng laser là phương pháp xử lý tiết kiệm nhất hiện nay, điều đó cũng có nghĩa là công nghệ xử lý bằng laser sẽ trở thành người hưởng lợi lớn nhất trên con đường hiện thực hóa quy trình sản xuất hàng loạt pin BC.
Yêu cầu và thách thức của công nghệ Laser đối với pin BC
Nguyên nhân chính khiến quy trình sản xuất pin BC chưa được phổ biến là do quy trình này phức tạp hơn, mấu chốt nằm ở mặt sau của pin doping cục bộ và các điện cực kim loại. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ laser cũng cho phép mọi người nhìn thấy tiềm năng của nó trong chế biến công nghiệp. Với những ưu điểm về độ chính xác, tốc độ, không tiếp xúc và hiệu quả kiểm soát nhiệt tốt, laser đã trở thành phương tiện xử lý chính của quy trình pin BC.
Hiện tại, hệ thống vật liệu TOPCON poly-Si ＼ HJT a-Si chính thống yêu cầu nhiều phương pháp xử lý khắc đồ họa của lớp màng nm đa lớp mặt sau trong quá trình chế tạo cấu trúc tế bào BC và do đó yêu cầu quy trình xử lý với độ chính xác khắc ở cấp độ nm và kiểm soát khuếch tán nhiệt, độ chính xác điều khiển đồ họa ở cấp độ um và thời gian xử lý chip đơn cấp hai (thời gian xử lý chủ yếu tỷ lệ nghịch với kích thước điểm, tần số laser).
Pin BC là cốt lõi của năm yêu cầu chính của thiết bị xử lý laser
01 Kích thước điểm lớn
Kích thước điểm lớn đòi hỏi năng lượng xung laser mạnh mẽ;
02 Tốc độ quét nhanh
Tốc độ quét nhanh, cần sử dụng tần số xung cao, tổng công suất của tia laser;
03 Độ đồng đều điểm tốt
Tính đồng nhất điểm tốt, cần cải thiện chất lượng của ánh sáng laser và đảm bảo hệ thống đường dẫn quang có độ chính xác cao;
04 Tác động và hư hỏng nhiệt thấp
Độ chính xác cao, sát thương thấp và tác động nhiệt thấp đòi hỏi xung laser cực ngắn và công suất cực đại cực cao;
05 Chi phí và nâng cấp
Chi phí thấp và tốc độ lặp nâng cao, đòi hỏi tỷ lệ nội địa hóa cao của laser.
Điểm 1 và 2 ở trên thể hiện công suất cao và năng suất cao, điểm 3 và 4 thể hiện độ chính xác cao và hiệu suất cao, còn điểm 5 đảm bảo sự phát triển và hiệu quả vận hành của toàn bộ công nghệ. Từ nguyên tắc đầu tiên, cốt lõi của thiết bị xử lý laser là laser, chỉ có nghiên cứu và phát triển độc lập, công nghệ và laser công suất cao có thể kiểm soát chi phí mới có thể đáp ứng được.
Laser cực nhanh trong màng mở khắc hiệu quả bằng pin BC
Laser cực nhanh dùng để chỉ loại laser có độ rộng xung đầu ra dưới 10-12 giây, bao gồm picosecond, femtosecond và attosecond. Các nhân viên quang điện ban đầu đã cố gắng sử dụng quy trình xử lý laser nano giây ({2}}), sử dụng sự tích tụ nhiệt năng lượng laser để làm nóng chảy vật liệu, thời gian phát xung dài, nhưng do tạo ra sự dẫn nhiệt tích tụ trong vật liệu, cạnh của vật liệu đã qua xử lý có tác động nhiệt lớn và dễ bị cặn, mảnh vụn, vết nứt nhỏ và các hư hỏng khác, không thể đáp ứng nhu cầu của quy trình sản xuất hàng loạt pin BC. Vì vậy quá trình này chưa được thúc đẩy ồ ạt. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của tác giả, có những công ty đã đề xuất các giải pháp mới và đạt được những kết quả nhất định và tin rằng trong thời gian tới, các chương trình này có thể được áp dụng rộng rãi.