Il laser a femtosecondi ad alta potenza potenzia in modo efficiente la modellazione di ampie aree delle cellule BC per una produzione di massa a basso costo

Negli ultimi anni, la ricerca e lo sviluppo della tecnologia delle batterie sono stati al centro dello sviluppo dell'industria fotovoltaica, al fine di perseguire una maggiore efficienza di conversione della batteria, la tecnologia delle batterie BC poiché l'attuale industria fotovoltaica, il percorso tecnologico di grande preoccupazione, è considerata essere i prossimi 3-5 anni di batterie al silicio cristallino, i nuovi prodotti mainstream. Recentemente, una serie di accese discussioni e dibattiti sul mercato, il concetto di batteria BC continua a surriscaldarsi.

Vale la pena notare che, nonostante i vantaggi significativi della tecnologia delle batterie BC, le sue difficoltà tecniche e i costi delle apparecchiature rappresentano ancora le nostre sfide attuali. Le batterie BC richiedono 2-3 processi laser per linea di produzione GW e il valore totale delle apparecchiature è di 60-70 milioni di RMB. In questo contesto, l'importanza del processo principale della batteria BC: l'elaborazione grafica laser è particolarmente evidente. In virtù delle sue eccellenti prestazioni, la tecnologia laser sarà coinvolta in varie tecnologie di realizzazione della struttura della batteria BC. L'integrazione del laser a femtosecondi/picosecondi e della tecnologia delle celle BC diventerà un nuovo ciclo di opportunità di sviluppo di apparecchiature laser per celle fotovoltaiche.
Quali sono i vantaggi della cella BC all'estremità della piramide?
BC già nel 1975, gli scienziati hanno avanzato questo concetto e negli ultimi 48 anni lo sviluppo è stato relativamente lento, principalmente a causa della struttura della cella solare del processo di fotolitografia utilizzato, il cui costo è molto elevato, con conseguente divulgazione dell'applicazione è limitato. La cosiddetta batteria BC, cioè batteria Back Contact (contatto posteriore), è l'attuale termine generale per tutti i tipi di struttura di contatto posteriore delle celle solari in silicio cristallino. Include principalmente IBC, HBC, TBC, ABC, HPBC e così via.
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Fonte: pixabay
Il principio della cella BC è che non vi è alcuna linea di griglia sulla sua superficie e gli elettrodi positivo e negativo sono disposti sul retro della cella in modo incrociato, riducendo così la perdita di ombreggiatura causata dalla linea di griglia degli elettrodi e massimizzando l'uso della luce solare.
Tre vantaggi della struttura della batteria BC
01 Alta efficienza, ampio margine di miglioramento
La giunzione PN e le griglie di elettrodi sul lato anteriore della cella vengono trasferite sul lato posteriore della cella, il che riduce il 3-5% del blocco della luce incidente da parte delle griglie di elettrodi e il materiale del lato anteriore può eseguire meglio la prestazioni di assorbimento della luce e passivazione per migliorare l'efficienza complessiva della conversione fotoelettrica;
02 L'apparenza pura, migliora l'estetica
Nessuna linea di griglia sul lato anteriore della batteria, aspetto puro, migliora l'estetica, la differenziazione del prodotto, applicabile a scenari fotovoltaici distribuiti; migliorare ulteriormente la struttura della parte posteriore per migliorare il tasso bifacciale è applicabile anche alle principali centrali elettriche su larga scala, il mercato è ampio.
03 Buona versatilità, migliora l'efficienza e riduce i costi
La piattaforma tecnologica BC ha una buona versatilità e può essere combinata con vari sistemi di materiali (PERC, TOPCON, HJT, celle impilate, ecc.) per migliorare continuamente l'efficienza e ridurre i costi.
Con questi tre vantaggi, i componenti BC hanno recentemente occupato la principale piattaforma di confronto dell'efficienza dei componenti del settore: Taiyang News è ai primi posti, con un'efficienza massima del 24%; La produzione di massa di moduli batteria BC domestici a partire dal 2022, con una capacità produttiva di 40 GW +, sta per entrare in un periodo di rapida crescita. Con i principali produttori che promuovono la produzione di massa, la maturità della catena industriale a monte e a valle è in aumento, ci sono sempre più produttori di forza TOPCON e HJT che saranno inclusi nella ricerca e sviluppo e nel programma pilota della tecnologia BC, la direzione del vento nel settore è chiara.
Sebbene le batterie BC occupino la punta della piramide tecnologica, il suo retro, un grafico ampio e complesso ad alta precisione come nucleo della soglia del processo e gli alti costi, in una certa misura limitano la popolarità di questa tecnologia. Il processo di elaborazione grafica laser è oggi il metodo di elaborazione più economico, il che significa anche che la tecnologia di elaborazione laser diventerà il maggiore beneficiario nel processo di realizzazione del processo di produzione di massa delle batterie BC.
Requisiti e sfide della tecnologia laser per le batterie BC
Il motivo principale per cui il processo della batteria BC non è stato reso popolare è che il processo è più complesso, la chiave risiede nel drogaggio locale nella parte posteriore della batteria e negli elettrodi metallici. Con il rapido sviluppo della tecnologia laser, è possibile vederne il potenziale anche nella lavorazione industriale. Con i vantaggi di precisione, velocità, contatto zero e buon effetto di controllo termico, il laser è diventato il principale mezzo di processo del processo della batteria BC.
Allo stato attuale, il sistema di materiali TOPCON poly-Si ＼ HJT a-Si richiede molteplici trattamenti di incisione grafica dello strato di pellicola nm multistrato sul retro nella fabbricazione della struttura della cella BC, e quindi richiede un processo di lavorazione con precisione di incisione a livello di nm e controllo della diffusione termica, precisione del controllo grafico a livello um e tempo di elaborazione del chip singolo di secondo livello (il tempo di elaborazione è principalmente inversamente proporzionale alla dimensione del punto e alla frequenza del laser).
Batteria BC al centro dei cinque principali requisiti delle apparecchiature di elaborazione laser
01 Spot di grandi dimensioni
Lo spot di grandi dimensioni richiede una potente energia dell'impulso laser;
02 Velocità di scansione elevata
Velocità di scansione elevata, necessità di utilizzare un'elevata frequenza di impulsi, potenza totale del laser;
03 Buona uniformità dello spot
Buona uniformità dello spot, necessità di migliorare la qualità della luce laser e garantire che il sistema del percorso ottico sia estremamente accurato;
04 Basso impatto termico e danni ridotti
Alta precisione, basso danno e basso impatto termico richiedono impulsi laser ultracorti e potenza di picco ultraelevata;
05 Costo e aggiornamento
Basso costo e velocità di iterazione dell'aggiornamento, che richiedono un elevato tasso di localizzazione dei laser.
I punti 1 e 2 sopra indicano elevata potenza ed elevata produttività, i punti 3 e 4 indicano alta precisione e prestazioni elevate e il punto 5 garantisce lo sviluppo e l'efficienza operativa dell'intera tecnologia. Dal primo principio, il nucleo dell'apparecchiatura di processo laser è il laser, solo la ricerca e lo sviluppo indipendenti, la tecnologia e il laser ad alta potenza controllabile dai costi possono soddisfare.
Laser ultraveloce nella pellicola aperta per incisione efficiente della batteria BC
Il laser ultraveloce si riferisce al tipo di laser la cui larghezza dell'impulso di uscita è inferiore a 10-12 s, inclusi picosecondi, femtosecondi e attosecondi. I primi operatori del settore fotovoltaico hanno provato a utilizzare la lavorazione laser a nanosecondi (10-9s), l'uso dell'accumulo di calore dell'energia laser per sciogliere il materiale, la durata dell'impulso è lunga, ma a causa della generazione di conduzione dell'accumulo di calore nel materiale, il il bordo del materiale lavorato ha un grande impatto termico ed è soggetto a residui, detriti, microfessure e altri danni, che non sono in grado di soddisfare le esigenze del processo di produzione di massa della batteria BC. Pertanto questo processo non è stato promosso in modo massiccio. Tuttavia, secondo la ricerca dell'autore, ci sono aziende che hanno proposto nuove soluzioni e ottenuto determinati risultati, e si ritiene che nel prossimo futuro questi programmi potranno essere applicati universalmente.