光电汇|如鱼得水！超快激光在锂电和太阳能电池领域的应用( 三 )
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图4（a）薄膜太阳能电池叠层结构；（b）激光加工工序图
超快激光微纳制造可以达到调控电子状态实现“冷加工”的目的 ， 具有阈值效应明显、热影响区极小、可控性高等优势 ， 可以将其应用于薄膜太阳能电池电极加工工序中以达到选择性去除的作用 。 具体的加工工序如图4(b)所示 。
2010年 ， 立陶宛物理科学技术中心应用研究实验室的Gecys等利用355nm的皮秒激光器 ， 通过控制加工频率以及单脉冲能量对薄膜太阳能电池ITO/CIGS/Mo/PI构型进行P1工序加工 ， 实验结果表明在选择性去除铟锡氧化物（ITO）和CIGS时 ， 皮秒激光加工不会产生明显的损伤痕迹 ， 且可以应用于P3工序加工中 。
2012年 ， 德国慕尼黑的Heise等人使用High-Q公司生产的皮秒激光器对300mm×300mm大面积的太阳能薄膜电池依次进行P1、P2、P3工序的加工 ， 最终实验证明样品的电池效率达到了14.7% ， 其结果如图5所示 。
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图5皮秒激光器加工太阳能薄膜电池形貌图
国内 ， 天虹激光已开发出薄膜太阳能电池的全套加工设备 ， 包括P1、P2、P3薄膜电池激光划线机和P4薄膜电池激光清边机 ， 如图6所示 。
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图6P1、P2、P3薄膜电池激光划线机和P4薄膜电池激光清边机
其中划线机设备可以完成对微晶硅薄膜太阳能电池引入后所涉及的P2、P3（第二道和第三道）激光划线进行加工 ， 能够为高效率非晶硅/微晶硅叠层薄膜太阳能电池组件的获得提供良好的数据基础 ， 而清边机设备可根据需要操纵平台纵向移动和光学箱横向移动 ， 使激光头在电池片指定区域下方 ， 通过振镜快速扫描 ， 去除电池片指定区域膜层 ， 且去除过程中集尘口跟随激光光斑运动 ， 以保证清边的同时进行集尘操作 。
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其他太阳能电池
2016年 ， 江苏大学的花银群等人利用飞秒激光 ， 在不同的环境介质中 ， 辐照GaAs电池表面 ， 通过选择相应的激光单脉冲能量 ， 在GaAs电池表面得到了不同的微纳米减反结构 ， 从而降低了GaAs电池表面的反射率 ， 提高了GaAs电池的光电转换效率 。
同年 ， 渤海大学的邵珠峰等人利用线偏振飞秒激光脉冲将对非晶硅薄膜太阳能电池n型非晶硅膜表面上进行绒化处理 ， 如图7所示 ， 得到高效的p?i?n结构非晶硅薄膜太阳能电池 ， 其光电转换效率达到14.9％ ， 是未经处理非晶硅薄膜太阳能电池转换效率的2倍 。
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图7飞秒激光表面绒化非晶硅薄膜太阳能电池结构示意图：
（a）pin型a-SiTFSC结构；（b）刻蚀后电池表面微结构形貌图
2017年 ， 北京工业大学的窦菲等人 ， 利用特定强度的飞秒激光照射有机太阳能电池材料溶液一段时间 ， 使有机材料分子间的作用进行调制 ， 进而使得其在红光光谱范围波段的吸收增强 ， 该方法具有易实现 ， 工艺简单 ， 可重复性好等优点 ， 可以实现大批量的吸收增强的有机材料的制备 。
2018年 ， 武汉理工大学的程一兵等人通过飞秒激光低温切割 ， 将大面积柔性钙钛矿太阳能电池分成小电池条 ， 并将其串联起来 ， 保证其能量转换效率 ， 为实现大面积柔性钙钛矿太阳能电池的生产提供了可能 。
目前 ， 帝尔激光设计开发了一种大产能激光消融设备 ， 如图8所示 ， 该设备可采用皮秒激光光源对晶体硅太阳能电池背面的钝化层介质膜进行激光开孔 ， 可以将铝沉积在Al2O3/SiN介质层 ， 然后进行激光选择开孔 ， 最后印刷铝丝网 ， 并烧结形成穿过孔洞的局部背场（BSF）接触 ， 可以最大程度减少背面金属接触面积和横向电阻、降低金属与半导体的高速复合区域 ， 进而达到提高短路电流和开路电压的效果 。
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