Peralatan menulis laser dan aplikasinya dalam pengeluaran sel solar perovskite

Prinsip Kerja:

Peralatan menulis laser beroperasi dengan menggunakan ketumpatan tenaga tinggi rasuk laser untuk melakukan scribing pada permukaan bahan.

Khususnya, peralatan scribing laser biasanya terdiri daripada sumber laser, sistem optik, sistem kawalan dan meja kerja. Sumber laser menghasilkan pancaran laser tenaga tinggi, yang difokuskan pada permukaan bahan melalui sistem optik. Sistem kawalan mengawal selia laluan dan parameter pengimbasan pancaran laser dengan tepat, seperti kuasa laser, kelajuan pengimbasan dan jarak scribing. Meja kerja digunakan untuk memegang dan menggerakkan bahan, membolehkan pencontengan merentasi seluruh permukaan.

Semasa proses menulis, ketumpatan tenaga yang tinggi dari rasuk laser menyebabkan pemanasan setempat permukaan bahan, yang membawa kepada penyejatan atau lebur dan membentuk garis penulis yang jelas. Dengan mengawal laluan pengimbasan dan parameter pengimbasan laser, pelbagai bentuk dan saiz corak menulis dapat dicapai.

Pengenalan Peralatan Laser Perovskite:

Peralatan ini mempunyai perisian kawalan yang dibangunkan secara bebas dan menyokong import data CAD langsung, bersama -sama dengan kedudukan kamera CCD untuk menulis laser automatik, menjadikan operasi mudah dan cekap. Melalui pelarasan perisian masa nyata galvanometer, motor linear, dan meja kerja mengangkat elektrik, digabungkan dengan reka bentuk dulang penjerapan vakum, ia dengan berkesan memastikan kestabilan semasa proses menulis laser.

Mesin Tulis Laser Bateri Perovskite Solar

Mengintegrasikan teknologi CNC, teknologi laser, dan teknologi perisian, peralatan ini merangkumi ciri -ciri pembuatan lanjutan seperti fleksibiliti, ketepatan, dan kelajuan yang tinggi. Ia mampu melaksanakan pelbagai corak dan saiz berkelajuan tinggi yang berkelajuan tinggi, sambil mengekalkan kapasiti pengeluaran yang tinggi. Produk ini boleh dipercayai, stabil, dan menawarkan nisbah prestasi-ke-harga yang sangat baik.

Fungsi utama peralatan laser dalam penyediaan perovskite adalah untuk membahagikan sel solar kawasan besar ke dalam pelbagai sub-sel saiz yang sama dan membolehkan sambungan siri antara sub-sel ini. Di samping itu, peralatan laser dapat mengukir maklumat yang dapat dikesan seperti aksara, kod QR, dan logo syarikat ke substrat.

Oleh kerana batasan laser panjang gelombang dalam pemprosesan bahan, kami telah memilih laser yang berbeza untuk menulis setiap lapisan sel solar perovskite untuk memastikan hasil dan kualiti pemprosesan yang optimum. Laser ini khusus disesuaikan untuk lapisan P1, P2, P3, dan P4.

1. Mencorak Elektrod dan Lapisan Kefungsian

P1 menulis (bahagian elektrod depan):

Dalam penyediaan sel solar perovskite, elektrod hadapan mesti terlebih dahulu menjalani corak. Peralatan scribing laser boleh melakukan scribing P1 dengan tepat pada lapisan elektrod hadapan (cth, elektrod oksida konduktif lutsinar), membahagikan elektrod hadapan kawasan besar kepada berbilang sub-elektrod bebas. Langkah ini adalah penting untuk menyambung berbilang sub-sel seterusnya secara bersiri untuk membentuk modul dengan output voltan yang lebih tinggi. Contohnya, dengan mengawal tenaga laser dan laluan pengimbasan dengan tepat, elektrod hadapan boleh dibahagikan kepada kawasan sub-elektrod dengan lebar seragam, biasanya dalam julat beberapa milimeter. Bahagian halus ini membantu meningkatkan prestasi elektrik modul bateri.

Tulisan P2 (Pemprosesan Lapisan Perantaraan):

Pencatatan laser P2 terutamanya beroperasi pada lapisan perantaraan sel. Ia boleh mengalih keluar atau mengubah suai kawasan setempat pada lapisan perantaraan dengan tepat tanpa merosakkan elektrod hadapan bawah atau lapisan berfungsi di atasnya. Ini membantu mengurangkan potensi masalah litar pintas antara lapisan perantaraan dan lapisan lain, sambil mengoptimumkan laluan pengangkutan cas antara lapisan perantaraan dan elektrod hadapan/belakang, dengan itu meningkatkan kecekapan penukaran fotoelektrik sel.

P3 menulis (bahagian elektrod belakang):

P3 scribing juga diperlukan pada lapisan elektrod belakang. Peralatan mencoret laser boleh mengalihkan kawasan tertentu lapisan elektrod belakang dengan berkesan, membahagikannya kepada unit sel bebas sambil memastikan sambungan elektrik yang baik antara elektrod belakang, lapisan perantaraan dan elektrod hadapan. Ini membolehkan setiap sub-sel berfungsi dengan betul dan mencapai sambungan siri, meningkatkan output voltan keseluruhan modul bateri.

2. Meningkatkan integrasi modul bateri

Sambungan Siri Sel Bateri:

Melalui pelbagai proses menulis (p 1- p3) yang dilakukan oleh peralatan menulis laser, pelbagai unit sel solar perovskite dapat dihubungkan dengan berkesan dalam siri. Sambungan siri ini meningkatkan voltan output modul bateri, yang membolehkan sel suria perovskite untuk memenuhi keperluan voltan aplikasi praktikal. Sebagai contoh, dalam aplikasi seperti fotovoltaik bersepadu bangunan (BIPV), modul bateri perlu memberikan voltan yang lebih tinggi untuk memadankan sistem elektrik bangunan. Struktur siri yang dicapai oleh Laser Scribing dapat memenuhi permintaan ini dengan berkesan.

Mengoptimumkan Susun Atur Bateri:

Tulisan laser juga boleh digunakan untuk mengoptimumkan susun atur sel bateri dalam modul. Berdasarkan keperluan aplikasi tertentu, seperti bentuk, saiz dan permintaan kuasa yang berbeza, peralatan scribing laser membolehkan pelarasan fleksibel saiz dan susunan sel. Ini membantu menyepadukan lebih banyak sel bateri dalam ruang yang terhad, meningkatkan ketumpatan kuasa modul dan membolehkan output tenaga yang lebih besar dari kawasan yang sama.

3. Meningkatkan Prestasi dan Kestabilan Bateri

Mengurangkan Penggabungan Semula Pembawa:

Tulisan laser yang tepat mengoptimumkan antara muka antara lapisan bateri. Dengan mengawal tenaga laser dan ketepatan scribing semasa proses, sentuhan antara lapisan boleh dibuat lebih ketat dan bersih, mengurangkan kecacatan dan kekotoran pada antara muka. Ini membantu meminimumkan penggabungan semula pembawa pada antara muka, membolehkan lebih banyak pembawa janaan foto memindahkan dengan cekap ke elektrod, dengan itu meningkatkan kecekapan penukaran arus litar pintas dan fotoelektrik bateri.

Rawatan Penebat Tepi (Pengasingan Tepi P4):

Dalam penyediaan sel solar perovskite, peralatan menulis laser juga digunakan untuk pengasingan tepi P4. Proses ini menghilangkan lapisan filem kira -kira 10mm lebar berhampiran tepi kaca untuk mewujudkan rantau penebat. Operasi ini berkesan menghalang arus kebocoran di tepi bateri, meningkatkan kestabilan dan keselamatan bateri. Terutama untuk kegunaan luaran jangka panjang, ia mengelakkan kemusnahan prestasi dan risiko keselamatan yang disebabkan oleh kebocoran kelebihan.

Spesifikasi Teknikal Utama

1. Ketepatan menulis:

Ketepatan lebar garis:Keupayaan untuk mengawal lebar garisan yang ditulis dengan tepat adalah penting, dengan sisihan minimum dalam lebar garisan. Secara amnya, ketepatan lebar garisan harus mencapai tahap mikrometer, seperti sekitar 10 mikrometer atau ketepatan yang lebih tinggi. Ini memastikan pembahagian tepat lapisan berfungsi dalam sel solar perovskit dan prestasi optimum sub-sel. Ketepatan lebar talian yang tidak mencukupi boleh menyebabkan litar pintas dalaman atau litar terbuka, menjejaskan kecekapan dan kestabilan bateri.

Ketepatan kedudukan:Memastikan kedudukan yang tepat bagi garis-garis yang ditulis adalah kritikal untuk sambungan siri sub-sel dan konduksi semasa dalam sel solar perovskite. Ketepatan kedudukan biasanya juga perlu mencapai tahap mikrometer, dengan kebolehulangan dikawal dalam ± 10 mikrometer. Ini memastikan bahawa kedudukan setiap baris ditulis sangat konsisten dengan keperluan reka bentuk.

2. Kelajuan menulis:

Kelajuan menulis yang tinggi dapat meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan kos pembuatan. Untuk barisan pengeluaran sel solar perovskite berskala besar, kelajuan menulis peralatan laser adalah metrik kritikal. Umumnya, kelajuan menulis harus mencapai beberapa meter sesaat atau lebih tinggi. Sebagai contoh, beberapa peralatan boleh mencapai pemprosesan berkelajuan tinggi pada 2.5 meter sesaat.

3. Lebar Zon Mati:

Dalam sel solar perovskite, zon mati merujuk kepada kawasan yang tidak menjana kuasa dari pinggir paling luar garis P1 ke tepi paling luar garis P3 selepas menulis laser. Lebar zon mati yang lebih kecil meningkatkan kawasan penjanaan kuasa yang berkesan bateri, meningkatkan kecekapan keseluruhan modul bateri. Oleh itu, lebar zon mati adalah penunjuk prestasi penting untuk peralatan menulis laser. Biasanya, lebar zon mati perlu dikawal dalam julat yang paling kecil, seperti menstabilkannya di bawah 150 mikrometer.

4. Zon Terjejas Haba (HAZ):

Oleh kerana bahan perovskite sensitif terhadap suhu, haba yang dihasilkan semasa menulis laser boleh menjejaskan prestasi lapisan perovskite. Oleh itu, adalah penting untuk meminimumkan zon yang terjejas haba (HAZ) semasa menulis laser. Secara amnya, HAZ harus dikawal dalam 2 mikrometer, dan beberapa peralatan lanjutan juga dapat mengurangkannya ke bawah 1 mikrometer, memastikan prestasi bateri perovskite tetap tidak terjejas oleh proses menulis.

5. Prestasi laser:

Kuasa laser:Kuasa laser mestilah diselaraskan dengan tepat berdasarkan sifat -sifat bahan bateri perovskite dan keperluan menulis. Kuasa yang berlebihan boleh merosakkan bahan bateri, sementara kuasa yang tidak mencukupi mungkin gagal mencapai penulisan yang berkesan. Sebagai contoh, untuk filem perovskite ketebalan yang berbeza, kuasa laser yang sesuai mesti dipilih untuk memastikan kualiti dan kedalaman menulis.

Lebar nadi laser:Lebar nadi laser juga mempengaruhi hasil scribing. Lebar nadi yang lebih pendek mengurangkan kesan haba pada bahan, meningkatkan ketepatan dan kualiti scribing. Lebar nadi laser biasa termasuk nanosaat, picosaat dan femtosaat. Dalam peralatan scribing laser sel solar perovskite, lebar nadi yang sesuai dipilih berdasarkan keperluan khusus.

6. Kestabilan peralatan dan kebolehpercayaan:

Dalam pengeluaran berskala besar, peralatan scribing laser mesti beroperasi secara stabil dalam tempoh yang lama, menjadikan kestabilan dan kebolehpercayaan penting. Ini termasuk kestabilan struktur mekanikal, sistem optik, dan sistem kawalan. Peralatan harus mengekalkan ketepatan dan kelajuan penulisan yang konsisten semasa operasi yang berpanjangan, dengan kadar kegagalan yang rendah dan hayat perkhidmatan yang panjang.

7. Kawasan Pemprosesan:

Untuk memenuhi keperluan pengeluaran sel suria perovskite, peralatan scribing laser mesti mempunyai kawasan pemprosesan yang cukup besar untuk menampung komponen bateri dengan saiz yang berbeza. Sebagai contoh, sesetengah peralatan boleh memproses komponen sel solar perovskit ultra-besar berukuran 1.2 meter × 2.4 meter.

Kes pengoptimuman parameter tertentu

1. Kawalan Ketepatan Menulis:

Keperluan ketepatan peringkat mikron: Sel solar perovskite mempunyai struktur halus yang menuntut ketepatan yang sangat tinggi, biasanya pada tahap mikron. Sebagai contoh, ketepatan lebar garis mesti dikawal dalam beberapa mikrometer atau lebih tinggi untuk memastikan pemisahan lapisan fungsional yang tepat dan prestasi yang baik sub-sel. Sekiranya lebar garis menyimpang terlalu banyak, ia boleh menyebabkan litar pintas atau litar terbuka di dalam sel, yang mempengaruhi kecekapan dan kestabilan penukaran fotovoltaik.

Cabaran Ketepatan Kedudukan: Memastikan kedudukan menulis yang tepat pada modul sel perovskite kawasan besar juga merupakan satu cabaran. Kedudukan setiap garisan scribe (seperti garisan P1, P2, dan P3) perlu mematuhi keperluan reka bentuk dengan ketat; jika tidak, ia akan menjejaskan sambungan siri sub-sel dan prestasi keseluruhan modul sel. Selain itu, mengekalkan kestabilan ketepatan kedudukan semasa scribing berkelajuan tinggi adalah satu lagi cabaran penting.

2. Kawalan Kesan Terma:

Kerosakan Terma Bahan: Bahan perovskite sensitif kepada suhu, dan haba yang dihasilkan semasa scribing laser boleh merosakkan prestasi lapisan perovskite. Suhu yang berlebihan boleh menyebabkan penguraian, perubahan fasa, atau kecacatan pada bahan perovskit, dengan itu mengurangkan kecekapan penukaran fotovoltaik. Oleh itu, adalah perlu untuk mengawal tenaga laser dan masa pendedahan dengan tepat untuk meminimumkan tahap dan julat zon terjejas haba.

Isu Tekanan Terma: Suhu tinggi setempat yang dihasilkan semasa menulis laser boleh menghasilkan tekanan terma dalam filem perovskite, yang membawa kepada isu -isu seperti retak atau ubah bentuk, yang mempengaruhi integriti struktur dan prestasi sel. Secara berkesan melepaskan tekanan haba semasa proses menulis adalah cabaran teknikal yang perlu ditangani.

3. Meminimumkan zon mati:

Definisi Zon Mati: Zon mati merujuk kepada kawasan bukan penjanaan kuasa dari bahagian paling luar talian P1 ke bahagian paling luar garisan P3 selepas scribing laser. Lebih besar lebar zon mati, lebih tinggi bahagian kawasan bukan penjanaan kuasa dalam sel, dan lebih rendah kecekapan sub-sel. Dalam pengeluaran perovskit, adalah perlu untuk meminimumkan lebar zon mati untuk meningkatkan kawasan penjanaan kuasa yang berkesan dan kecekapan keseluruhan sel. Ini memerlukan peralatan scribing laser dengan keupayaan kawalan ketepatan tinggi dan prestasi pemprosesan yang stabil, serta reka bentuk sel yang dioptimumkan dan proses scribing.

4. Pemprosesan Modul Berskala Besar:

Keseragaman Kawasan Besar: Dengan perkembangan teknologi sel solar perovskite, permintaan untuk modul berskala besar semakin meningkat. Memastikan keseragaman dan konsistensi dalam menulis laser pada modul besar kawasan sangat mencabar. Sebagai contoh, pada modul di peringkat meter persegi, faktor-faktor seperti pengedaran tenaga laser dan keseragaman kelajuan pengimbasan boleh menjejaskan kualiti menulis. Teknologi pengimbasan laser lanjutan dan tenaga kawalan perlu dibangunkan.

Meningkatkan kesukaran memberi tumpuan: Kebosanan permukaan modul berskala besar sering rendah, menjadikan laser memberi tumpuan lebih sukar. Kestabilan dan ketepatan tumpuan laser adalah penting untuk menulis kualiti. Sistem kawalan fokus ketepatan tinggi diperlukan untuk menyesuaikan diri dengan keperluan pemprosesan modul berskala besar, memastikan laser tetap memberi tumpuan kepada kedudukan yang betul sepanjang keseluruhan proses.

5. Kestabilan dan Kebolehpercayaan Peralatan:

Operasi berterusan jangka panjang: Pengeluaran sel suria perovskite biasanya merupakan proses berskala besar, berterusan, yang memerlukan peralatan menulis laser untuk beroperasi dengan stabil dalam jangka masa yang panjang. Ini menempatkan permintaan yang tinggi terhadap kestabilan dan kebolehpercayaan pelbagai komponen, termasuk struktur mekanikal, sistem optik, dan sistem kawalan. Sebagai contoh, jangka hayat laser, rintangan haus komponen optik, dan keupayaan anti-interferensi sistem kawalan semua perlu menjalani ujian dan pengesahan yang ketat.

Keserasian proses: Peralatan menulis laser mestilah serasi dengan proses pembuatan sel perovskite lain, seperti salutan dan pembungkusan, untuk memastikan aliran pengeluaran yang lancar. Tetapan reka bentuk dan parameter peralatan perlu sesuai dengan keperluan proses hulu dan hiliran untuk mengelakkan masalah kecekapan pengeluaran atau kualiti yang dikurangkan kerana proses ketidakcocokan.

6. Pengoptimuman Parameter Laser:

Pemilihan kuasa laser: Pilihan kuasa laser perlu dilaraskan dengan tepat mengikut ciri-ciri bahan perovskite, ketebalan filem, dan kelajuan scribing. Kuasa yang berlebihan boleh menyebabkan kerosakan material yang berlebihan, manakala kuasa yang tidak mencukupi akan gagal mencapai penulisan yang berkesan. Oleh itu, adalah perlu untuk mewujudkan model perhubungan yang tepat antara kuasa laser dan kesan pemprosesan bahan untuk memilih parameter kuasa laser yang sesuai dengan cepat dan tepat.

Lebar dan Kekerapan Nadi: Lebar nadi dan kekerapan laser juga mempengaruhi kualiti dan keberkesanan scribing. Bahan dan struktur perovskit yang berbeza mungkin memerlukan lebar nadi dan parameter frekuensi yang berbeza untuk mencapai hasil scribing yang terbaik. Oleh itu, penyelidikan mendalam dan pengoptimuman parameter nadi laser diperlukan untuk memenuhi keperluan pengeluaran perovskit.