Processo di produzione delle celle solari in perovskite
Il processo di produzione delle celle solari a perovskite prevede molteplici fasi precise, in cui la tecnologia laser gioca un ruolo fondamentale nel migliorarne l'efficienza e la stabilità. Le fasi principali includono:
Preparazione del substrato: Pulizia e pretrattamento del substrato (ad esempio vetro o polimeri flessibili) per garantire un'adesione e una conduttività ottimali.
Deposizione di elettrodi: Deposito di ossidi conduttivi trasparenti (ad esempio ITO o FTO) come elettrodi inferiori.
Incisione laser (P1): Utilizzo della tecnologia laser per modellare l'elettrodo inferiore, isolando le singole sottocelle per creare connessioni in serie.
Rivestimento funzionale: Deposizione sequenziale dello strato di trasporto degli elettroni (ETL), dello strato di assorbimento della perovskite e dello strato di trasporto delle lacune (HTL).
Incisione laser (P2): Rimozione della pila ETL/perovskite/HTL per esporre l'elettrodo inferiore per l'interconnessione delle sottocelle.
Deposizione dell'elettrodo superiore: Deposito dell'elettrodo superiore (ad esempio, metallo o ossido conduttivo).
Incisione laser (P3): Modellazione dell'elettrodo superiore per completare la connessione in serie tra le sottocelle.
Eliminazione dei bordi (P4): Utilizzo dell'ablazione laser per rimuovere le pellicole periferiche (in genere larghe 8–15 mm) per garantire la compatibilità dell'incapsulamento.
Incapsulamento: Sigillare il dispositivo per proteggerlo dal degrado ambientale.
Applicazioni laser
1.Elaborazione laser ultraveloce
I laser ultraveloci (ad esempio, laser a femtosecondi o picosecondi) consentonoablazione a freddo, riducendo al minimo i danni termici ai materiali circostanti.
Brevi durate degli impulsi(ad esempio, 300 fs) riducono la zona termicamente alterata (HAZ), garantendo una modellazione precisa senza compromettere gli strati adiacenti.
2.Incisione laser
Scrittura P1, P2 e P3dividere la cella in sottocelle interconnesse, formando connessioni in serie per ottenere una tensione di uscita più elevata.
Zona morta: La regione di incisione non attiva (ad esempio, linee P1/P2/P3) dovrebbe essere ridotta al minimo (<150 μm) per ridurre le perdite di efficienza.
Eliminazione dei bordi: La rimozione delle pellicole periferiche (8–15 mm) previene i cortocircuiti e garantisce l'affidabilità dell'incapsulamento.
3.Tecniche laser avanzate
Sagomatura del fascio: Utilizzo di sistemi di lenti asferiche per trasformare i fasci gaussiani intravi a sommità piatta, garantendo una distribuzione uniforme dell'energia e riducendo i danni ai bordi.
Sistemi di tracciamento dinamico: Gli algoritmi di tracciamento visivo e compensazione in tempo reale regolano i percorsi di incisione in base alla posizione della linea P1, riducendo al minimo il disallineamento e la larghezza della zona morta.
Elaborazione multi-raggio: I sistemi su scala GW (ad esempio, laser a 24 raggi) consentono la tracciatura ad alta produttività per moduli di grandi dimensioni (ad esempio, 1200 × 2400 mm) con tempi di ciclo pari a soli 30 secondi.
Attrezzatura chiave per celle solari in perovskite
Sistemi di incisione laser:
Laser ultraveloci: Laser a femtosecondi/picosecondi con lunghezze d'onda di 532 nm o 355 nm per una tracciatura precisa.
Ottica multi-raggio: Sistemi con 12–24 fasci controllati indipendentemente per l'elaborazione parallela.
Monitoraggio in tempo reale: Imaging CCD integrato e microscopia confocale per misurare la profondità, la larghezza e i difetti dell'incisione.
Tracciamento dinamico e compensazione:
I sensori rilevano la posizione della linea P1 e regolano automaticamente i percorsi P2/P3 per mantenere una spaziatura costante (ad esempio, precisione di 10 μm).
Benefici: Riduce la larghezza della zona morta, migliora l'efficienza e aumenta la resa produttiva.
Attrezzature per l'elaborazione di grandi aree:
Le macchine per incisione laser su scala GW (ad esempio il sistema Qinghong Laser) supportano moduli fino a 2,88 m², raggiungendo velocità di incisione di 2000–6000 mm/s.
Effetti dell'elaborazione laser
P1 Scribing
Obiettivo: Rimuovere completamente l'elettrodo inferiore (ad esempio ITO) senza danneggiare il substrato.
Parametri ottimizzati:
Laser: Laser femtosecondo da 532 nm, potenza 1,8–2,4 W, velocità 2000 mm/s, frequenza 1000 kHz.
Risultato: Larghezza di incisione <10 μm, nessun danno al substrato e HAZ minima (<1 μm).
Scrittura P2
Obiettivo: Rimuovere la pila ETL/perovskite/HTL per esporre l'elettrodo inferiore senza danneggiarlo.
Parametri ottimizzati:
Laser: Laser femtosecondo da 532 nm, potenza 0,46 W, velocità 4000 mm/s.
Risultato: Profondità di incisione di ~858 nm, rimozione precisa senza danni all'elettrodo.
Scrittura P3
Obiettivo: Modellare l'elettrodo superiore (ad esempio, Au) per isolare le sottocelle adiacenti.
Parametri ottimizzati:
Laser: Laser femtosecondo da 532 nm, potenza 0,2 W, velocità 6000 mm/s.
Risultato: Profondità di incisione di ~534 nm, nessun danno allo strato sottostante.
Riepilogo dei vantaggi
Elaborazione multi-raggio: I sistemi laser a 12/24 raggi offrono maggiore stabilità e controllo indipendente della potenza per ciascun raggio, migliorando flessibilità e affidabilità.
Monitoraggio della messa a fuoco in tempo reale: Mantiene punti focali uniformi anche su substrati curvi o fluttuanti, garantendo una profondità e una larghezza di incisione uniformi.
Monitoraggio visivo e compensazione: Regola dinamicamente la spaziatura P1/P2/P3 per ridurre al minimo le zone morte (<150 μm), migliorando l'efficienza di conversione e la resa produttiva.
Scalabilità: Le apparecchiature su scala GW consentono la produzione di moduli di grandi dimensioni (ad esempio 2,88 m²) con elevata produttività (tempi di ciclo di 30 secondi).
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Perovskite incapsulata con delezione del bordo laser
Questa panoramica evidenzia il ruolo cruciale della tecnologia laser nel migliorare l'efficienza, la scalabilità e la commercializzazione delle celle solari a perovskite. Per dettagli tecnici specifici o raccomandazioni sulle apparecchiature, consultare produttori specializzati come Qinghong Laser o Yuanlu Photonics.
