半导体激光器在太阳能电池领域的应用故障指示器
半导体激光器在太阳能电池领域的应用
半导体激光器在太阳能电池领域的应用 2011年12月12日 来源: Wolfgang Horn毕业于德国达姆施达特应用技术大学物理系。1995年进入德国曼海姆大学的焊接研究院(SLV)深造。1997-2002年,Wolfgang Horn在曼海姆大学的焊接研究院的制程部负责研发工作。2002年正式加入DILAS Diodenlaser GmbH,负责德国DILAS的工业激光系统产品。现今,激光器已经普遍应用于太阳能电池生产领域,如脉冲Nd:YAG激光器或Nd:YVO4激光器用于太阳能电池的边缘隔离。在太阳能电池生产中,通过对硅片进行激光钻孔、激光切割、激光划线来实现背部电连接,这些方法同样被认为是可行的激光处理方法。若要实现此法,则需使用具有较高峰值功率和良好光束质量的脉冲激光器。虽然高功率半导体激光器不能达到这些参量,但当使用具有毫米级焦点的紧凑型连续光源时,高功率半导体激光器仍具有其优势。下面将着重描述激光器在太阳能电池生产领域的应用,介绍它是如何实现焊接、再结晶或烘干功能的。所有这些应用都有其共同点——在几平方毫米的区域范围内可达到目标热值。半导体激光器——激光焊接在光伏组件的生产中,单个太阳能电池通过焊接连接带互相电连接。焊接时,焊料必须与其同时达到一定程度的良好导电性能。因其不确定的热输入和应用期间产生的机械应力,业界很少采用Kolben焊,而是更偏向使用感应钎焊、热空气焊或微型火焰钎焊等焊接方法。因太阳能电池越来越薄 (90%。
再结晶在薄膜太阳能电池的生产过程中硅层会沉积在玻璃基板上。为获取大面积、无缺陷的再结晶硅层,须严格符合规定的晶粒尺寸(对于硅层的进一步增长是很重要的),这与光强均匀的半导体激光有关。例如,400W光功率的线状光斑(见图5和图6)和约12mm x 400μm尺寸的硅层扫描图。
图5:线聚焦的半导体激光模块
小结半导体激光器在超脉冲状态下没有足够的能量,因其本身不理想的光束质量及特性,对于许多消融方面的应用并不适合,但从经济角度来看,在太阳能电池的焊接和烘干以及薄膜硅的制作方面,半导体激光器将是一个不错的选择。半导体激光器通过与如高温计或者Galvo扫描仪等附件的结合来获得一个使用较灵活、同时可调控的热源,这还使得太阳能电池的薄化处理得以实现,从而提高了太阳能电池的灵敏度。此外,还可以利用半导体激光模块的光强均一性,实现太阳能电池的均匀热处理以及其他更多应用。(end)
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