激光在太阳能电池产业中的应用现状

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思茅师范高等专科学校学报

极窄又深，这是激光开槽技术的第一个显著优点。激光开槽所加工的硅片被固定在载物台上。该台移动的图形（即电池栅极图形）受微机中所涉及的程序及步进机的精密控制。这种技术在大面积、多品种太阳能电池的研究或生产中，显得十分方便、灵活。这也是激光开槽技术的第二个优点。

１９８８年Ｍ．Ａ．Ｇｒｅｅｎ又在文献Ｂ１中报道运用激光开槽埋栅技术研制成功在１２ｃｍ２的单个电池，并且电池效率达到２０．６％。同年ＣｈｅｅＭｕｎＣｈｏｎｇＨ’等人发表了运用同样的技术制作的１２ｅｒａ。的电池效率为１９．８％。２００５年Ｊｉｕｎ—ＨｕａＧｕｏＨｌ等人也运用开槽埋栅技术在磷掺杂的衬底上制作了叉指背面接触太阳能电池，电池片的效率为１９．２％。

２．２激光划刻（１ａｓｅｒｓｃｒｉｂｉｎｇ）薄膜电池

在薄膜太阳能组件生产中，激光设备在“划刻”过程中发挥两大作用”】：第一，它把连续的膜层细分为单个电池，工艺过程如下图１；第二，在单个电池之间建立串联连接结构，如下图２。在激光划线工艺中，通过调整划刻的线条数，将电池串联起来形成最佳的电压和电流。

图１．薄膜太阳能电池的沉积和划刻过程：１）制作衬底（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）；２）沉积透明氧化导电层（ＴＣＯ）；３）制图与激光划刻ＴＣＯ层（Ｐ１）；４）沉积吸收层；５）激光划刻吸收层；６）ＴＣＯ沉积层；７）Ｐ３激光划刻ＴＣＯ层。

头方向。

１９９４年Ｋｅｉｔｏｋｕ【６０等人运用Ｎｄ：ＹＡＧ激光器（波长１．０６ｖＬｍ）刻蚀方法制作了ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜太阳能电池，得到开路电压为Ｖｏｃ＝０．６Ｖ，短路电流Ｉｓｃ＝１３ｍＡ／ｃｌｎ２，填充因子ＦＦ＝０．４，效率为

ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ＝３％。

２０００年Ａ．Ｄ．ＣｏｍｐａａｎＥ７】等人深入的研究了不同类型激光器“划刻”多种薄膜用太阳能电池材料（ＣｄＲ，ＣｕＩｎＧａＳｅ２（ＣＩＧＳ），ＺｎＯ，Ｓｎ０２，Ｍｏ，Ａｌ，和Ａｕ）。激光器包括Ｎｄ：ＹＡＧ（１０６４ａｎｄ５３２ｎｍ）、ＸｅＣｌ准分子激光器（３０８ｎｍ）、铜蒸汽激光器（５１１／５７８ｎｍ）、ＫｒＦ准分子激光器（２４８ｎｍ）、最后发现两种波长的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器除了透明导电ＺｎＯ外，其他材料都取得了很好的效果。并在文章中仔细考察了激光“划刻”过程与激光的波长、激光脉冲持续时间、脉冲能量密度之间的变化关系。

２．３激光打孔（ＬａｓｅｒＤｒｉｌｌｉｎｇ）制作背接触式太阳能电池（Ｂａｃｋ—ｃｏｎｔａｃｔｓｏｌａｒｃｅｌｌ）

激光打孔是制作背接触太阳能电池的关键技术，通常生产的太阳能电池都是在正面印刷电极栅线，这将在电池表面形成５％一７％的遮光。为了克服这样的缺点发展了许多新的技术。其中，２００５年ＥｍｍａｎｕｅｌＶａｎＫｅｒｓｃｈａｖｅｒ¨１在文章中分别介绍了两种背接触式太阳能电池：镀金属穿孔卷绕（Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｗｒａｐ—ｔｈｒｏｕｇｈ，ＭＷＴ）设计的背接触太阳能电池和发射极穿孔卷绕（Ｅｍｉｔｔｅｒｗｒａｐ—ｔｈｒｏｕｇｈ，ＥＷＴ）太阳能电池。

ＭＷＴ太阳能电池是用激光在电池的正面用激光打孔，经由数目有限的小孔将正面主栅线金属从前表面卷绕至后表面从而可以减少正面主栅线对阳光的遮蔽，提高太阳能电池的有效受光面积。结构如下图３。从图中我们也可以看到在电池片的受光面仍然存在着遮光的栅线。

ＥＷＴ太阳能电池通过激光钻孔将ｎ＋发射极从前表面卷绕至后表面以形成导电通路，所有的电极接触都在后表面，这种方式就在电池正面完全避免了金属栅线的遮光效应，而且，由于在前后两个表面上均存在一个ｎ型发射极，因此该电池结构还具备双面集电的特征。结构如图４所示。

图２．薄膜电池串联（小范围截取图）。厚度为微米量级，吸收材料沉积在接触电极之间，先沉积再激光划刻形成不同的层，电流方向如图中箭

图３．镀金属穿孔卷绕太阳能电池示意图

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杨贵荣：激光在太阳能电池产业中的应用现状

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激光在太阳能电池产业中的应用现状

作者：杨贵荣， YANG Gui-rong

作者单位：思茅师范高等专科学校计算机科学系,云南,普洱,665000

刊名：

思茅师范高等专科学校学报

英文刊名：JOURNAL OF SIMAO TEACHERS' COLLEGE

年，卷(期)：2010,26(6)

1.Emmanuel Van Kerschaver;Guy Beaucarne Back-contact Solar Cells:A Review 2006

2.M.A.Green Improvements in silicon solar cell efficiency 1985

paan;I.Matulionis;S.Nakade Laser scribing of polycrystalline thin films 2000

4.M.A.Green.C.M.Chong20% efficient laser grooved,buried contact silicon solar cells 1988

5.Keitoku S;Ezumi H Preparation of CdS/CdTe solar cell by laser ablation[外文期刊] 1994

6.Chee Mun Chong.Stuart R.Wenham High-efficiency,laser grooved,buried contact silicon solar cells 1988

7.A.Ostendorf;A.Schoonderbeek Lasers in energy device manufacturing 2008

8.Jiun-Hua Guo.Tjahjono,B.S.Cotter,J.E19.2% efficiency n-type laser-grooved silicon solar cells 2005

9.Jiun-Hua Guo;Tjahjono,B.S;Cotter,J.E19.2% efficiency n-type laser-grooved silicon solar cells 2005

10.A.Ostendorf.A.Schoonderbeek Lasers in energy device manufacturing 2008

11.Chee Mun Chong;Stuart R.Wenham High-efficiency,laser grooved,buried contact silicon solar cells [外文期刊] 1988

12.Keitoku S.Ezumi H Preparation of CdS/CdTe solar cell by laser ablation 1994

13.M.A.Green;C.M.Chong20% efficient laser grooved,buried contact silicon solar cells 1988

paan.I.Matulionis.S.Nakade Laser scribing of polycrystalline thin films 2000

15.M.A.Green Improvements in silicon solar cell efficiency 1985

16.Emmanuel Van Kerschaver.Guy Beaucarne Back-contact Solar Cells:A Review 2006

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