Matul il-preparazzjoni ta 'ċelluli ta' film irqiq chalcogenide, erba 'proċessi ewlenin ta' pproċessar bil-lejżer huma involuti, jiġifieri tliet inċiżjoni selettiva ta 'saff ta' film, jiġifieri, proċessi ta 'skrining (imsejħa P1, P2 u P3), u tneħħija ta' saff ta 'film sħiħ wieħed, jiġifieri, proċess ta' kklerjar tat-tarf tal-laser. (imsejħa P4). Iċ-ċellula kollha hija maqsuma f'n sub-ċelluli fl-istruttura tas-serje, bil-għan li jnaqqas l-impatt fuq il-modulu ikkawżat mid-differenza fil-prestazzjoni f'żoni differenti minħabba n-nuqqas ta 'omoġeneità tal-materjal chalcogenide, u fl-istess ħin, tista' żżid l-output vultaġġ tal-modulu, tnaqqas il-kurrent tal-ħruġ tal-modulu, u tnaqqas ir-reżistenza tas-serje bejn is-sottoċelluli u t-telf termali tar-reżistenza taċ-ċirkwit estern.
Laser P1 scribing: inċiżjoni bil-lejżer tas-saff tal-film TCO tal-qiegħ biex jiffurmaw sottostrati TCO indipendenti reċiprokament;
Lejżer P2 scribing: inċiżjoni bil-lejżer ta 'saffi ta' film oħra 'l fuq minn TCO biex jipprovdu kanali ta' trażmissjoni għall-elettrodi pożittivi u negattivi ta 'żewġ sub-ċelluli ġirien;
Laser P3 scribing: wara d-depożitu tal-elettrodu ta 'wara, inċiżjoni bil-lejżer saffi oħra tal-film 'il fuq minn TCO, jissepara s-sottoċelluli minn xulxin;
Proċess tal-ikklerjar tat-tarf tal-Laser P4: il-laser ineħħi l-film depożitat mit-tarf taċ-ċellula biex jipprevjeni t-tnixxija u jiżgura l-affidabbiltà tal-pakkett tal-batterija.
Figura 1. Id-distanza bejn il-linji P1 u P3 tissejjaħ "żona mejta", iż-żona mejta ma tikkontribwixxix għall-ġenerazzjoni tal-enerġija taċ-ċellula, ir-rwol tal-laser huwa li jimminimizza l-wisa 'taż-żona mejta sabiex iżżid iż-żona effettiva.
Il-ħtieġa tal-lejżer skrining għall-batterija tal-kalomel:
L-iskrizzjoni mekkanika, bħala waħda mill-interkonnessjonijiet taċ-ċelluli tradizzjonali, tintuża ħafna fil-proċess P2P3 taċ-ċelloli CIGS, minkejja l-effiċjenza għolja tagħha. Madankollu, hemm limitazzjonijiet ovvji, li jinkludu l-iżvantaġġi li l-iskrib mekkaniku huwa tip ta 'kuntatt, il-ponta tal-labra mekkanika hija soġġetta għal xedd kontinwu, għandha ħajja qasira u teħtieġ li tiġi sostitwita perjodikament, tixlif serju ta' debris tat-tarf, fond insuffiċjenti kontroll eżattezza, konsistenza fqira tal-linja, u żoni mejta kbar. Għalhekk, dan il-metodu ta 'skrining huwa kompletament mhux adattat għall-ħxuna totali ta' inqas minn 1 μm tas-saff tal-membrana tal-batterija tal-film irqiq chalcogenide.
B'kuntrast, l-iskrib bil-lejżer għandu l-vantaġġi li ma jkunx f'kuntatt, faċli biex jinżamm, inqas influwenza termali fuq it-tarf, faċli biex tikkontrolla l-fond tal-iskrizzjoni, konsistenza tajba tal-linja, u żoni mejta iżgħar, li tippermetti aktar preċiża, aktar nadifa, u proċess ta 'skrining aktar effiċjenti, kif ukoll kontroll preċiż tat-tneħħija tas-saff tal-film, u qiegħ nadif u lixx u truf tal-kanal.
Figura 2. Tqabbil tal-iskrib mekkaniku (xellug) u l-iskrib bil-lejżer (lemin).
Għall-għażla tat-tul tal-polz, l-effett termali tal-ipproċessar tal-lejżer nanosekondi huwa ovvju, hemm nuqqasijiet bħal truf mhux maħduma, debris tal-wiċċ, u veloċità tal-ipproċessar bil-mod; filwaqt li l-użu tal-lejżer picosecond bħala rappreżentant tal-polz ultrashort jista 'juri l-vantaġġi ta' qawwa għolja għolja, effett termali żgħir, truf lixxi, preċiżjoni u l-bqija. Fil-proċess ta 'inċiżjoni bil-lejżer, il-lejżer picosecond jista' jiġi ffukat lejn iż-żona spazjali ultra-fina, malajr jevaporizza l-evaporazzjoni tal-materjal, jevita l-materjal tal-assorbiment lineari tal-laser, trasferiment tal-enerġija, konverżjoni u l-eżistenza ta 'sħana u diffużjoni termali, tista' tagħmel kważi l-ebda impatt termali, biex jinkiseb l-ipproċessar tal-laser "kiesaħ".
Figura 3. Effett tal-ipproċessar tal-lejżer Picosecond
Fir-rigward tal-għażla tal-wavelength tal-lejżer, materjali differenti għandhom rati ta 'assorbiment differenti għal wavelengths differenti ta' dawl tal-lejżer, u iktar ma tkun għolja r-rata ta 'assorbiment, iżgħar ikun l-effett termali prodott.
Figura 4. Din hija d-dijagramma ta 'assorbiment spettrali ta' materjali FTO, ġeneralment bl-użu ta 'wavelength qasir ta' dawl ultravjola meta r-rata ta 'assorbiment hija għolja ħafna, aktar xierqa. Madankollu, minħabba li l-lejżer aħdar 355nm huwa ġeneralment laser infra-aħmar 1064nm permezz tal-irduppjar tal-frekwenza tal-kristall li jirdoppja l-frekwenza, fil-proċess ta 'konverżjoni se jipproduċi madwar 40 ~ 50% telf ta' enerġija, għalhekk, mil-lat ta 'konsiderazzjonijiet kost-effettivi, il-P1 scribing proċess se jagħżel li juża l-lejżer infra-aħmar 1064nm, u l-FTO għandu ċertu grad ta 'assorbiment ta' dawl infra-aħmar. Is-saff P2 għandu jintuża fil-każ tal-FTO biex ma ssirx ħsara lill-laser 532nm, l-FTO ma ssirx ħsara. Is-saff P2 għandu jkun iskritt b'dawl aħdar ta '532nm mingħajr ma jagħmel ħsara lill-FTO, filwaqt li l-proċess P3 jista' jagħżel il-wavelength xieraq tas-sors tad-dawl skont l-assorbiment u l-ħxuna tas-saff, u l-wavelength ta '532nm jista' jintuża biex jitneħħa s-saff.
Fir-rigward tal-għażla tad-direzzjoni tal-iskrizzjoni, ġeneralment hemm żewġ modi: skrining dirett fuq il-wiċċ tal-film u skrining permezz tal-wiċċ tal-ħġieġ. L-ewwel tirreferi għar-raġġ tal-lejżer iffukat fuq is-saff tal-film li għandu jitneħħa hawn fuq, il-materjal jassorbi l-gassifikazzjoni tal-enerġija tal-lejżer biex jifforma linja mnaqqxa, dan il-metodu għandu effett termali kbir, faċli biex tifforma "crater", u teħtieġ kontroll preċiż tal-proċess. Scribing permezz tal-ħġieġ huwa li tiffoka r-raġġ tal-lejżer fuq l-interface bejn il-ħġieġ u s-saff tal-film li għandu jitneħħa, l-interface jassorbi l-enerġija u jevaporizza s-saff tal-film, li jespandi malajr fil-volum biex jifforma "xokk splussiv", u b'hekk jifforma l- linja scribe. Dan il-proċess għandu żona iżgħar affettwata mis-sħana u huwa inqas probabbli li jifforma "crater", iżda jeħtieġ enerġija tal-laser aktar b'saħħitha u tieqa tal-proċess ogħla.
L-iskrizzjoni tal-lejżer fil-modulu tal-film irqiq biex tiżgura li ċ-ċellula kollha tinqasam f'aktar minn n sub-ċelluli f'serje taħt il-premessa taż-żona mejta għandha tkun kompressata kemm jista 'jkun, u l-laser fir-rwol tas-saff tal-film, jista 'jipproduċi żona ovvja affettwata mis-sħana, kraters, il-qiegħ tal-burrs tad-debris, delamination tal-film u effetti avversi oħra tal-proċess.
Figura 5. Effetti negattivi possibbli tal-proċess tal-ipproċessar bil-lejżer tas-saffi tal-film tal-batterija jinkludu żoni ovvji affettwati mis-sħana (fuq ix-xellug), kraters (fuq il-lemin), burrs tal-gagazza tal-qiegħ (ta' isfel fuq ix-xellug), u delaminazzjoni tal-film (ta' isfel fuq il-lemin).
Għalhekk, il-kontroll taż-żona mejta u serje ta 'fatturi li jaffettwaw ir-riżultati tal-ipproċessar, minbarra l-wisa' tal-polz tal-laser imsemmija hawn fuq (ns / ps / fs); tul ta 'mewġ tal-lejżer (355 / 532 / 1064 nm); Mod ta 'proċessar (ipproċessar tal-wiċċ tal-film / ipproċessar tal-wiċċ tal-ħġieġ), iżda jkopri wkoll il-parametri tal-lejżer korrispondenti, inklużi l-għażla tal-qawwa, il-kwalità tar-raġġ, id-daqs tal-post iffokat u r-rata ta' sovrapożizzjoni, u r-riżultati tal-proċess sussegwenti. Minbarra l-metodu tal-ipproċessar (ġenb tal-film/ġenb tal-ħġieġ), ikopri wkoll il-parametri tal-lejżer korrispondenti inklużi l-qawwa, il-kwalità tar-raġġ, id-daqs tal-post iffukat u r-rata ta 'koinċidenza, kif ukoll l-effetti tal-proċess sussegwenti bħal wisa' ta 'skrining, effetti tas-sħana, kraters , konsistenza tal-iskrizzjoni tal-linja ta 'P123, paralleliżmu, eċċ Konsiderazzjonijiet addizzjonali jinkludu l-iffurmar tar-raġġ u l-immaniġġjar tat-trab waqt l-ipproċessar.
