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如何提高晶体硅电池的转换效率一直是太阳能光伏领域的研究热点,而晶硅电池的边缘旁漏通路严重影响电池的输出性能。激光隔离晶硅电池工艺将晶硅电池的边缘旁漏通路切断,减少电池效率的损失,在工业生产中逐渐替代传统隔离工艺而成为标准工艺。但国内对该工艺的研究尚处于探索阶段,并没有进行系统研究实验,对选用何种波长的激光器、采用哪组激光参数、各组工艺参数对隔离效果的影响并没有一个定论,企业引入该工艺存在技术困难,产业化进程慢。为解决以上问题,采用红外1064nm、绿光532nm和紫外355nm三种不同波长的激光器对晶硅电池隔离工艺进行系统的实验研究。 首先对三种波长激光器的输出特性进行测量,对比分析三款激光器的输出功率和脉宽,同时测量晶硅电池对不同波长光的吸收率。得出工业晶硅电池对355nm、532nm、1064nm波长光的吸收率分别为75.8%、96.2%、88.0%,而三种波长的激光器的最大输出功率分别达到30W、20W、7W。晶硅电池对光的吸收率和激光器的输出功率影响激光边缘隔离的加工速度,刻蚀同样深度的刻槽,激光输出功率高的红外激光和吸收率高的绿激光的刻蚀速率是紫外激光的2倍。 其次,利用激光3D显微镜对刻槽进行形貌分析,分别对三种波长激光器的刻蚀所产生的残渣高度、槽宽和槽深进行对比,研究刻槽形貌与激光参数的关系。得出激光参数的改变对槽型产生直接影响。激光扫描速度增大,残渣高度减小,槽宽增大,槽深减小;激光脉冲重叠率增大,残渣高度增大,槽宽减少,槽深增大;激光输入电流增大,残渣高度增大,槽宽减少,槽深增大。同样的激光参数,红外激光刻蚀产生的残渣高度接近绿激光和紫外激光刻蚀产生残渣高度的2倍,并且刻槽表现出很大的热影响。激光参数对槽宽的影响小,槽宽基本反映激光光斑直径的大小。重叠率对刻槽质量和刻蚀速率有重大影响,脉冲的重叠率应置于89%-93%的区间。“槽突”现象与激光输出功率和重叠率有关。 最后对三款激光器的隔离刻槽进行LBIC实验,重点分析槽深与诱导电流的关系和刻槽质量对隔离效果产生的影响,比较三款激光器的刻蚀性能和刻槽质量。得出LBIC值与刻槽深度成反比关系,槽深越大,LBIC值越低。要想得到LBIC值在15-30μA的合格范围内,红外激光的刻槽深度需要达到30-35μm;绿激光和紫外激光的刻槽深度需要达到约16μm。随着刻槽深度的增加,LBIC值会趋于一个稳定的极小值,红外激光、绿激光和紫外激光刻槽隔离的LBIC极小值分别约15μA、10μA和6μA。红外激光、绿激光刻蚀所产生的残渣覆盖在槽底对电池的LBIC值产生重大影响,甚至会使隔离失效,紫外激光表现出很低的刻槽质量,但是表现出很好的隔离效果。综合考虑吸收率、刻槽质量、刻蚀效率、成本等因素,绿激光是用于激光边缘隔离中性能最佳的激光器。