Källa: spectra-physics.com
Förmåga att rengöra hårda eller spröda material
Beröringsfri process med låga driftskostnader
Minskad flisning, mikrosprickning och avlamination
Smala klippbredder möjliggör fler delar per skiva
Bredare procestolerans innebär mer robust, pålitlig tillverkning till lägre kostnad
Solar PV PERC laserskrivning
Det finns flera viktiga steg för tillverkning av PERC-solceller. Först är cellens baksida belagd med ett speciellt dielektriskt skikt, typiskt SiO2, Al2O3, SiNx eller någon kombination därav. Den applicerade dielektriska beläggningen är kontinuerlig och det är därför nödvändigt att skapa öppningar i ett efterföljande processteg för ohmsk kontakt. Det bästa sättet att göra detta är att använda en laser för att ta bort den dielektriska filmen och exponera det underliggande kislet i önskat mönster - vanligtvis smala linjära ränder. Aluminiummetalliseringen appliceras sedan ovanpå det dielektriska skiktet. Aluminiumpasta siktas ut på denna yta och en efterföljande termisk glödgningsprocess legerar aluminiumet med det laserexponerade kislet för att bilda en god ohmsk kontakt.
Medan PERC-skrivgeometrier är varierade, kommer en 6 ”-cell typiskt att ha mellan 75 och 300 laserskrivna linjer som är ~ 155 mm långa, 30-80 µm breda och jämnt fördelade med 0,5-2 mm. För linjeavskiljning på 1 mm är den sammanlagda längden på PERC-skrivarna på en enda skiva ungefär 25 meter. Målbehandlingshastigheter som efterfrågas av industrin kan vara så höga som 3600 WPH (skivor per timme), vilket motsvarar en erfordrad skrivhastighet på 25 m / s. Snabba 2-axliga galvo-skannrar samt snurrande polygonscannrar kan uppnå sådana hastigheter.
LED-skrivning
Laserskrivande LED-skivor är en utmaning eftersom materialet är relativt transparent genom den synliga delen av det elektromagnetiska spektrumet. GaN är transparent under 365 nm och safir är halvtransparent över 177 nm. Således frekvens tredubblats (355 nm) och frekvens fyrdubblas (266 nm) diodpumpade solid state (DPSS) Q-switchade lasrar är det bästa valet för LED-skrivning. Även om excimerlasrar också finns i detta våglängdsområde har DPSS-lasrar mycket mindre fotavtryck och kan uppnå mycket smalare skärbredder och kräver mycket mindre underhåll.
Genom att minska mikro-sprickbildning och sprickutbredning gör laserskrivning att LED-enheterna kan placeras mycket närmare, vilket förbättrar både utbyte och genomströmning. Eftersom det vanligtvis kan finnas mer än 20 000 diskreta LED-enheter på en enda 2-tums skiva, påverkar klippbredden kritiskt utbytet. Minskning av mikro-krackning under formseparationsprocessen har också visat sig förbättra den långsiktiga tillförlitligheten hos LED-enheter. Utbytet förbättras med laserskrivning genom att reducera skivbrott. Hastigheten för laserskrivaren och brytprocessen är också mycket snabbare än traditionell mekanisk skärning. Den bredare procestoleransen för lasrar och eliminering av bladförslitning och brott översätter till en mer robust, mycket tillförlitlig tillverkningsprocess till lägre kostnad.
Tunnfilm av silikonceller
Diodpumpade solid state-lasrar (DPSS) har visat sig vara värdefullt vid tillverkning av a-Si tunnfilmsanordningar. Q-switchade lasrar används för de tre principiella skrivprocesserna - kända som P1-, P2- och P3-skrivare - som separerar den stora plana enheten i en serie seriekopplade solceller. Scribe-processerna involverar avlägsnande av olika tunna filmmaterial (0,2 - 3,0 mikrometer typiska) med minimala skador på glassubstratet eller andra filmer.
För P1-skrivning avlägsnas en tunn film av TCO-material (transparent ledande oxid) - typiskt SnO2 - från glassubstratet och uppnås vanligtvis med 1064 nm Q-switchade lasrar. Denna process kräver relativt höga laserfluenser på grund av TCO-filmens optiska transparens och mekaniska hårdhet. Med Spectra-Physics HIPPO ™ 1064-27 uppnås 50 μm breda P1-skrivare med branschledande hastigheter. Laserns korta pulsbredd och exceptionella puls-till-puls-energistabilitet möjliggör bearbetning vid 200 kHz PRF (pulsrepetitionsfrekvens), vilket översätts till skrivhastigheter på 8 m / sek.
P2- och P3-skrivare använder vanligtvis 532 nm-lasrar, främst för att ljuset absorberas starkt av kisel-solabsorberingsskiktet. P2-skrivaren tar endast bort kiselskiktet, medan P3-skrivaren också tar bort de ytterligare bakre kontaktmetall- / TCO-filmerna. En kort pulsbredd är viktigt för att uppnå bästa effektivitetsskrivresultat. I kombination med utmärkt pulsenergistabilitet vid hög PRF uppnås skrivhastigheter på 12 m / sek med lasersystemet Spectra-Physics HIPPO 532-15 som arbetar med 160 kHz PRF.
Lasrar för Scribing
Applikationsanmärkningar
LED-skrivning
Amorf silikontunnande tunnfilm av solceller
Keramisk skrivning
Keramiska material används i stor utsträckning inom mikroelektronik-, halvledar- och LED-belysningsindustrin på grund av deras elektriskt isolerande och värmeledande egenskaper, liksom för deras höga temperaturtjänstfunktioner. Deras sprödhet gör laserbearbetning attraktiv jämfört med konventionell bearbetning, särskilt för att producera de alltmer små och invecklade funktioner som krävs för avancerad mikroelektronikförpackning. SeCeramic ScribingUsing Talon®Pulserade UV- och gröna lasrar för ytterligare information.
Silicon Wafer Scribing
För att visa fördelen med TimeShift-teknikens pulsdelningsförmåga genererade vi laserskribenter med samma skrivhastighet och PRF för olika fluensnivåer. Två uppsättningar data samlades in; en med en pulsutgång på en enda 25 ns puls, och en med en skur av fem 5 ns subpulser åtskilda av 10 ns. Scribdjupdata visar den tydliga fördelen med att använda pulssplittande burst-mikromaskiner än enkelpulsbearbetning. En ökning av ablationsdjupet mellan 52% och 77% observerades beroende på fluensnivån. Vi observerade också en förbättring av kvaliteten på delad pulsskrivare. Se Glasskapning och Silicon ScribingExcel med Quasar®TimeShift ™ -teknik för ytterligare information.
