鈣鈦礦太陽(yáng)電池是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽(yáng)能電池,其主要材料通過(guò)人工材料合成,具有合適的能帶結(jié)構(gòu),與太陽(yáng)光譜匹配從而具有良好的光吸收性能,很薄的厚度能夠吸收幾乎全部的可見(jiàn)光,光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)25%,這一數(shù)值接近單晶硅電池的最高值。
鈣鈦礦太陽(yáng)電池主要特點(diǎn)有:轉(zhuǎn)換效率高,弱光響應(yīng)好;材料成本低;安全性高;制備過(guò)程更加環(huán)保;柔性輕便,透明美觀。憑借優(yōu)異的光電子性能,鈣鈦礦太陽(yáng)電池受到全球研究者的關(guān)注,其也被稱之為“新概念太陽(yáng)電池”、“光伏行業(yè)新一代革命者”。
鈣鈦礦太陽(yáng)電池的基本構(gòu)造通常為襯底材料/FTO導(dǎo)電玻璃(鍍有氧化物層的基片玻璃)/電子傳輸層(二氧化鈦)/鈣鈦礦吸收層(空穴傳輸層)/金屬陰極,因此鈣鈦礦太陽(yáng)電池可視為一種新型的薄膜太陽(yáng)電池,因而通常情況下可以理解為P1對(duì)應(yīng)FTO導(dǎo)電玻璃,P2對(duì)應(yīng)鈣鈦礦吸收層,P3對(duì)應(yīng)金屬陰極。
鈣鈦礦太陽(yáng)電池的生產(chǎn)制造中,在每層材料被沉積后,可以采用激光刻蝕對(duì)P1/P2/P3進(jìn)行劃刻,阻斷導(dǎo)通,保證電池間的絕緣性,形成單獨(dú)的模塊。
同薄膜太陽(yáng)電池的激光刻蝕工藝,鈣鈦礦太陽(yáng)電池在刻蝕過(guò)程中對(duì)刻蝕的線寬和槽距有著高精度的要求,并且不能傷及襯底材料、基片玻璃等,從而有效減少非活動(dòng)區(qū)域的面積,并提高模塊效率。
實(shí)際上,采用窄脈寬納秒脈沖激光進(jìn)行刻蝕足以滿足大多數(shù)工藝需求,但隨著技術(shù)突破帶來(lái)的各膜層厚度不斷減小以及膜層組合材料種類的增加,對(duì)激光刻蝕質(zhì)量提出了新的挑戰(zhàn),此外新材料出現(xiàn)開(kāi)始替代原有的玻璃基底材料,因此要在基底上實(shí)現(xiàn)非熱燒蝕,并獲得整齊、干凈、高效的刻蝕效果,采用皮秒脈沖是非常必要的。
納飛光電研發(fā)設(shè)計(jì)的皮秒激光器,其優(yōu)異的加工能力,使其在鈣鈦礦太陽(yáng)電池加工另一種具有極高的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
它輸出波長(zhǎng)為1064nm,脈沖寬度<10ps,超短脈寬使得加工過(guò)程熱影響區(qū)微乎其微;重復(fù)頻率從100KHz到2MHZ,更高的重復(fù)頻率和更寬泛的重復(fù)頻率區(qū)間可以有效提高加工效率。
功率穩(wěn)定性和脈沖能量穩(wěn)定性(RMS)<1%,激光參數(shù)優(yōu)異,加工效果可靠穩(wěn)定;優(yōu)異的光束質(zhì)量(M2<1.3),經(jīng)過(guò)聚焦鏡聚焦后的光斑直徑僅為微米級(jí),對(duì)于刻蝕線槽的寬度和深度有極大要求的鈣鈦礦太陽(yáng)電池加工來(lái)說(shuō),顯得尤為重要,從而大大提高產(chǎn)品的品相、品質(zhì)和生產(chǎn)效率,助力企業(yè)降本增效。
當(dāng)下,雖然每年光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能的九成以上來(lái)自晶硅電池,但由于鈣鈦礦太陽(yáng)電池的優(yōu)良特性眾多,其廣闊市場(chǎng)逐漸呈現(xiàn)在人們面前。憑借優(yōu)異的性能,納飛光電皮秒激光器有望為推動(dòng)光伏領(lǐng)域的高質(zhì)量智能制造提供必要硬件。
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