利用激光技术提高薄膜太阳能电池制造效率

清除保护 
为了防止太阳能电池模块被腐蚀或短路，必须要在其边缘留出大约1cm宽边缘，用于接下来整个电池模块的封装。目前多使用喷砂的方法来清除这个边缘。尽管喷砂方法的投资成本较低，但是这个过程却会带来磨损、砂的清除以及防尘污染方面的成本。薄膜太阳能电池模块的生产需要洁净的、经济实惠的解决方案，激光加工方案无疑是最佳选择。通过提高激光的平均功率，能够获得卓越的加工质量。激光加工可以实现大约50cm2/s的去除速度，甚至在30s之内就能加工完成一块标准尺寸的太阳能电池模块。 
事实上，用同一个脉冲就可以清除所有的边缘薄膜层，并且清除速率的提高与激光的平均功率密切相关。具有高平均功率和高脉冲能量的激光，可以一次性清除特定的区域。最适用这种加工应用的是采用光纤传输的激光器系统，其输出方形或矩形光斑。激光经过光纤传输后能量分布更加均匀，从而实现清除效果的高度一致性。利用光斑的平行组合，加工效率能比采用传统光纤提高50%以上，同时还在保证加工安全的前提下降低了脉冲重复频率。另外，还可以与扫描振镜结合适用，以减少加工过程中的非生产周期。当然，激光器也应提供相应的分时输出选择，来减少非生产时间。此外，可以采用几个不同的工作站共享同一台激光器的加工方案，这样就可以做到产品的上下料时间并不影响激光器的生产效率。 
未来的激光工艺 
CI(G)S太阳能电池模块制造中 特殊材料的使用，对激光加工技术提出了巨大的挑战。如果适用的基底材料为玻璃，那么钼材料就被沉积到玻璃上。但是由于钼具有熔点高、热传导性好以及高热容等特性，导致加热时会出现裂纹和脱落现象。由于这些缺点在用纳秒激光进行加工时是无法避免的，因此激光器的使用与所获得的加工质量密不可分。同样，吸收层材料对热也具有相当的敏感性，硒(Se)相对于铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)等金属材料的熔点要低，它会在低温时就能从粘合的地方分离。这种一来，没有了硒层的半导体就变成了合金层，导致通过长脉冲激光产生的热量使边缘短路。 
皮秒激光器将为上述问题提供理想的解决方案。用超短脉冲激光去除薄膜材料，不会产生严重的边缘热影响区。波长为1030nm、515nm和343nm的高性能皮秒激光器，可应用于CI(G)S薄膜太阳能电池模块的结构化。超短脉冲激光器将会取代机械刻划工艺，进一步提高加工质量和加工效率。 
激光应用前景 
未来激光技术有望在光伏制造过程中获得更多应用空间，如晶硅太阳能电池钝化层的选择性烧蚀，具有高光束质量的超短脉冲和高脉冲能量的激光特别适合这类应用。目前，市场上只有碟片式激光技术能够满足这个标准。碟片激光器的输出功率可调，能实现更高的生产量，而且其输出的超短脉冲所拥有的卓越的光束质量，能显著提高太阳能电池的转换效率。 
激光技术已经在太阳能电池生产中赢得了一席天地，并且其选择性、非接触式的加工工艺也已经超越了其他工艺。随着太阳能电池生产所面临的成本压力日趋增大，将会促使高功率、高性能激光器在大规模生产中被广泛采用。而且，具有超短脉冲的新激光技术也将带来新的生产工艺。未来，激光技术的进步与广泛采用，必将大幅太阳能电池生产的每瓦成本。