Működési elv:
A lézeres íróberendezések úgy működnek, hogy a lézernyaláb nagy energiájú sűrűségét felhasználják az anyagi felületeken történő írásmód elvégzéséhez.
A lézeres íróberendezések jellemzően lézerforrásból, optikai rendszerből, vezérlőrendszerből és munkaasztalból állnak. A lézerforrás nagy energiájú lézersugarat hoz létre, amely az optikai rendszeren keresztül az anyag felületére fókuszál. A vezérlőrendszer pontosan szabályozza a lézersugár pásztázási útvonalát és paramétereit, mint például a lézerteljesítményt, a pásztázási sebességet és a beírási távolságot. A munkaasztal az anyag megtartására és mozgatására szolgál, lehetővé téve a teljes felületen történő beírást.
Az írási folyamat során a lézersugár nagy energiasűrűsége az anyag felületének lokális, azonnali felmelegedését okozza, ami párolgáshoz vagy olvadáshoz vezet, és tiszta vonalat képez. A lézersugár pásztázási útvonalának és paramétereinek szabályozásával különféle formájú és méretű rajzmintázatok érhetők el.
A perovskit lézeres íróberendezések bemutatása:
Ez a berendezés függetlenül kifejlesztett vezérlőszoftvereket szolgáltat, és támogatja a közvetlen CAD -adatok importálását, valamint a CCD kamera elhelyezkedését az automatikus lézer íráshoz, így a művelet egyszerű és hatékony. A galvanométer, a lineáris motor és az elektromos emelő munkaasztal valós idejű szoftver-beállítása révén, a vákuum adszorpciós tálca kialakításával kombinálva, hatékonyan biztosítja a stabilitást a lézer-írási folyamatok során.
Solar Perovskite akkumulátoros lézeres írógép
A CNC technológiát, a lézer -technológiát és a szoftver technológiát integrálva, ez a berendezés olyan fejlett gyártási tulajdonságokat testesít meg, mint például a nagy rugalmasság, a pontosság és a sebesség. Képes a különféle minták és méretek pontos, nagysebességű írásának elvégzésére széles tartományban, miközben fenntartja a magas termelési kapacitást. Ez a termék megbízható, stabil és kiváló teljesítmény / ár arányt kínál.
A lézeres berendezések elsődleges feladata a perovszkit előkészítésében, hogy a nagy felületű napelemeket több azonos méretű alcellára ossza fel, és soros kapcsolatokat tegyen lehetővé ezen alcellák között. Ezenkívül a lézerberendezések nyomon követhető információkat, például karaktereket, QR-kódokat és vállalati logókat gravírozhatnak a hordozóra.
Az egyhullámú lézerek korlátozásai miatt az anyagfeldolgozásban különféle lézereket választottunk a perovskite napelemek minden egyes rétegének írásához az optimális feldolgozási eredmények és a minőség biztosítása érdekében. Ezeket a lézereket kifejezetten a P1, P2, P3 és P4 rétegekhez igazítják.
1. Minta elektródák és funkcionális rétegek
P1 Scribing (elülső elektróda osztás):
A perovskit -napelemek előkészítése során az első elektródának először mintázatot kell végeznie. A lézeres íróberendezések pontosan elvégezhetik a P1 írásmódot az elülső elektródrétegen (pl. Átlátszó vezetőképes oxid-elektród), és a nagy területű első elektródot több független alelektródra osztják. Ez a lépés elengedhetetlen ahhoz, hogy a sorban több alcellát csatlakozzon, hogy magasabb feszültségkimenetet képezzen. Például a lézer energiájának és a szkennelési útjának pontosan szabályozásával az elülső elektróda egységes szélességű alelektród-régiókra osztható, jellemzően néhány milliméter tartományban. Ez a finom osztály elősegíti az akkumulátor modul elektromos teljesítményének javítását.
P2 írásmód (közbenső rétegfeldolgozás):
A P2 lézeres írás elsősorban a sejt köztes rétegén működik. Pontosan eltávolíthatja vagy módosíthatja a közbenső réteg meghatározott területeit anélkül, hogy károsítaná az alatta lévő elülső elektródát vagy a fedő funkcionális rétegeket. Ez segít csökkenteni a lehetséges rövidzárlati problémákat a közbenső réteg és a többi réteg között, miközben optimalizálja a töltésszállítási útvonalakat a közbenső réteg és az első/hátsó elektródák között, ezáltal javítva a cella fotoelektromos átalakítási hatékonyságát.
P3 feliratozás (hátsó elektródaosztás):
A hátsó elektródarétegen is P3 beírás szükséges. A lézeres íróberendezések hatékonyan eltávolíthatják a hátsó elektródaréteg bizonyos területeit, független cellaegységekre osztva, miközben jó elektromos kapcsolatokat biztosítanak a hátsó elektróda, a közbenső réteg és az elülső elektróda között. Ez lehetővé teszi az egyes alcellák megfelelő működését és soros csatlakozások elérését, növelve az akkumulátormodul teljes kimeneti feszültségét.
2. Az akkumulátormodul integrálásának javítása
Az akkumulátorcellák sorozat összekapcsolása:
A lézeres íróberendezések által végrehajtott többszörös leíró folyamatok (P1-P3) révén több perovszkit napelem egység hatékonyan sorba köthető. Ez a soros csatlakozás növeli az akkumulátormodul kimeneti feszültségét, lehetővé téve a perovszkit napelemek számára, hogy jobban megfeleljenek a gyakorlati alkalmazások feszültségigényének. Például az olyan alkalmazásokban, mint az épületbe integrált fotovoltaik (BIPV), az akkumulátormoduloknak magasabb feszültséget kell biztosítaniuk, hogy megfeleljenek az épület elektromos rendszereinek. A lézeres beírással elért sorozatszerkezet hatékonyan képes kielégíteni ezt az igényt.
Az akkumulátor elrendezésének optimalizálása:
A lézeres írás is használható az akkumulátorcellák elrendezésének optimalizálására egy modulon belül. A speciális alkalmazások követelményei alapján, mint például a különböző formák, méretek és teljesítményigények, a lézeres íróberendezések lehetővé teszik a cellák méretének és elrendezésének rugalmas beállítását. Ez segít több akkumulátorcella integrálását korlátozott helyen, javítva a modul teljesítménysűrűségét, és nagyobb energiakibocsátást tesz lehetővé ugyanazon a területen.
3. Az akkumulátor teljesítményének és stabilitásának javítása
A hordozó rekombinációjának csökkentése:
A pontos lézer -írás optimalizálja az akkumulátor rétegei közötti interfészeket. A lézerenergia szabályozásával és a fertőzés pontosságával a folyamat során a rétegek közötti érintkezés szigorúbbá és tisztábbá válhat, csökkentve a hibákat és szennyeződéseket az interfészeknél. Ez elősegíti a hordozó rekombinációjának minimalizálását az interfészeknél, lehetővé téve a fotogenerált hordozók számára, hogy hatékonyan átválthassanak az elektródákba, ezáltal javítva az akkumulátor rövidzárlatát és a fotoelektromos konverziós hatékonyságot.
Edge szigetelési kezelés (P4 él izoláció):
A perovszkit napelemek készítésénél lézeres íróberendezést is alkalmaznak a P4 élszigeteléshez. Ez az eljárás eltávolítja az üveg széle közelében egy körülbelül 10 mm széles filmréteget, hogy szigetelő területet hozzon létre. Ez a művelet hatékonyan megakadályozza a szivárgó áramokat az akkumulátor szélein, növelve az akkumulátor stabilitását és biztonságát. Különösen hosszú távú kültéri használat esetén elkerüli a teljesítmény romlását és az élszivárgás okozta biztonsági kockázatokat.
Főbb műszaki adatok
1. Feliratozási pontosság:
Vonalszélesség pontosság:A beírt vonalak szélességének precíz szabályozása elengedhetetlen, a vonalszélesség minimális eltérése mellett. Általában a vonalszélesség pontosságának el kell érnie a mikrométeres szintet, például körülbelül 10 mikrométert vagy még nagyobb pontosságot. Ez biztosítja a perovszkit napelemek funkcionális rétegeinek pontos felosztását és az alcellák optimális teljesítményét. Az elégtelen vonalszélesség pontosság belső rövidzárlatokhoz vagy szakadásokhoz vezethet, ami befolyásolja az akkumulátor hatékonyságát és stabilitását.
Pozíciós pontosság:A fertőzött vonalak pontos elhelyezkedésének biztosítása kritikus fontosságú az alcellák és az aktuális vezetéshez a perovskite napelemekben. A pozicionálási pontosságnak általában el kell érnie a mikrométer szintjét, az ismételhetőség szabályozásával ± 10 mikrométeren belül. Ez biztosítja, hogy az egyes írási vonalok helyzete rendkívül összhangban álljon a tervezési követelményekkel.
2. Fírási sebesség:
A nagy írási sebesség javíthatja a gyártás hatékonyságát és csökkentheti a gyártási költségeket. A nagyméretű perovszkit napelem gyártósorok esetében a lézeres íróberendezések írási sebessége kritikus mérőszám. Általában a felírási sebességnek el kell érnie a másodpercenkénti több métert vagy annál nagyobbat. Például egyes berendezések másodpercenként 2,5 méteres nagysebességű feldolgozást tudnak elérni.
3. Holt zóna szélessége:
A perovskit napelemeknél a holt zóna a P1 vonal legkülső szélétől a P3 vonal legkülső széléig terjedő, nem áramtermelő területre vonatkozik a lézeres írás után. A holtzóna kisebb szélessége növeli az akkumulátor effektív energiatermelő területét, növelve az akkumulátormodul általános hatékonyságát. Ezért a holtzóna szélessége a lézeres íróberendezések fontos teljesítménymutatója. Általában a holtzóna szélességét a lehető legkisebb tartományon belül kell szabályozni, például stabilizálni 150 mikrométer alatt.
4. Hő által érintett zóna (HAZ):
Mivel a perovszkit anyagok érzékenyek a hőmérsékletre, a lézeres írás során keletkező hő befolyásolhatja a perovszkit réteg teljesítményét. Ezért alapvető fontosságú a hőhatású zóna (HAZ) minimalizálása a lézeres írás során. Általában a HAZ-t 2 mikrométeren belül kell vezérelni, és egyes fejlett berendezések akár 1 mikrométer alá is csökkenthetik, így biztosítva, hogy a perovskit akkumulátor teljesítményét nem befolyásolja a feliratozási folyamat.
5. Lézerteljesítmény:
Lézer teljesítmény:A lézerteljesítményt pontosan be kell állítani a perovszkit elem anyagtulajdonságai és a feliratozási követelmények alapján. A túlzott teljesítmény károsíthatja az akkumulátor anyagát, míg az elégtelen teljesítmény nem biztosíthatja a hatékony írást. Például különböző vastagságú perovszkit fóliák esetén megfelelő lézerteljesítményt kell kiválasztani, hogy biztosítva legyen a beírás minősége és mélysége.
A lézerimpulzus szélessége:A lézer impulzusszélessége is befolyásolja az írási eredményeket. A rövidebb impulzusszélességek csökkentik az anyagra gyakorolt hőhatást, javítva a beírás pontosságát és minőségét. A gyakori lézerimpulzusszélességek közé tartoznak a nanoszekundumok, a pikoszekundumok és a femtoszekundumok. A perovszkit napelemes lézeres íróberendezésekben a megfelelő impulzusszélességet egyedi követelmények alapján választják ki.
6. A berendezés stabilitása és megbízhatósága:
A nagyüzemi gyártás során a lézeres íróberendezéseknek hosszú ideig stabilan kell működniük, így a stabilitás és a megbízhatóság döntő fontosságú. Ez magában foglalja a mechanikai szerkezet, az optikai rendszer és a vezérlőrendszer stabilitását. A berendezésnek állandó írási pontosságot és sebességet kell fenntartania hosszan tartó működés során, alacsony meghibásodási arány és hosszú élettartam mellett.
7. feldolgozási terület:
A perovskite napelemek előállítási igényeinek kielégítése érdekében a lézer -íróberendezésnek kellően nagy feldolgozási területnek kell lennie, hogy elférjen a különböző méretű akkumulátorok alkatrészei. Például egyes berendezések feldolgozhatják az ultra nagy perovskite napelemek alkatrészeit, 1,2 méter × 2,4 méterrel.
A paraméteroptimalizálás sajátos esetei
1. Precíziós vezérlés:
Mikron szintű pontossági követelmény: A Perovskite napelemek finom szerkezete van, amely rendkívül magas írási pontosságot igényel, általában mikron szinten. Például a vonal szélességének pontosságát néhány mikrométeren belül vagy még magasabb szinten kell szabályozni, hogy biztosítsák a funkcionális rétegek pontos elválasztását és az alcellák jó teljesítményét. Ha a vonal szélessége túlságosan eltér, akkor rövid áramköröket vagy nyitott áramköröket okozhat a cellán belül, befolyásolva a fotovoltaikus konverziós hatékonyságot és a stabilitást.
Pozicionális Precision Challenge: A nagy felületű perovszkit cellamodulokon a pontos feliratozási pozíció biztosítása szintén kihívást jelent. Az egyes vonalak (például P1, P2 és P3 vonalak) helyzetének szigorúan követnie kell a tervezési követelményeket; ellenkező esetben hatással lesz az alcellák soros kapcsolatára és a cellamodul általános teljesítményére. Ezen túlmenően a poziciós precíziós stabilitás fenntartása a nagysebességű írás során egy másik jelentős kihívás.
2. Hőhatás szabályozása:
Anyagi hőkárosodás: A perovskit anyagok érzékenyek a hőmérsékletre, és a lézer írás során előállított hő károsíthatja a perovskite réteg teljesítményét. A túlzott hőmérsékletek bomlást, fázisváltozást vagy hibákat okozhatnak a perovskit anyagban, ezáltal csökkentve a fotovoltaikus konverziós hatékonyságot. Ezért a lézerenergia és az expozíciós idő pontos szabályozására van szükség a hő által érintett zóna mértékének és tartományának minimalizálása érdekében.
Termikus stressz problémák: A lézerírás során előállított lokalizált magas hőmérsékletek termikus feszültséget okozhatnak a perovskite filmben, ami olyan problémákhoz vezet, mint például repedés vagy deformáció, amelyek befolyásolják a cella szerkezeti integritását és teljesítményét. A hőkezelés hatékony felszabadítása a írási folyamat során egy technikai kihívás, amelyet kezelni kell.
3. A holt zónák minimalizálása:
A holt zónák meghatározása: A holt zóna a P1 vonal legkülső oldalától a P3 vonal legkülső oldaláig terjedő, nem áramtermelő területre vonatkozik a lézeres írás után. Minél nagyobb a holtzóna szélessége, annál nagyobb a nem áramtermelő területek aránya a cellában, és annál alacsonyabb az alcellák hatékonysága. A perovszkit gyártás során minimálisra kell csökkenteni a holtzóna szélességét a hatékony energiatermelő terület és a cella általános hatékonyságának növelése érdekében. Ehhez nagy pontosságú vezérlési képességekkel és stabil feldolgozási teljesítménnyel rendelkező lézeres íróberendezésekre, valamint optimalizált cellatervezésre és -írási folyamatokra van szükség.
4. Nagyszabású modulfeldolgozás:
Nagy területi egységesség: A perovszkit napelem-technológia fejlődésével egyre nagyobb az igény a nagyméretű modulok iránt. A nagy felületű modulokon történő lézeres írás egységességének és konzisztenciájának biztosítása nagy kihívást jelent. Például a négyzetméter szintű modulokon olyan tényezők, mint a lézerenergia eloszlása és a szkennelési sebesség egyenletessége befolyásolhatják a leírás minőségét. Fejlett lézerszkennelési és energiaszabályozási technológiákat kell fejleszteni.
Fokozott fókuszálási nehézségek: A nagy léptékű modulok felületi lapossága gyakran alacsony, ami megnehezíti a lézer fókuszálását. A lézeres fókusz stabilitása és pontossága kulcsfontosságú a minőségi írásban. Nagy pontosságú fókuszáló vezérlőrendszerekre van szükség a nagyszabású modulok feldolgozási követelményeihez való alkalmazkodáshoz, biztosítva, hogy a lézer a teljes folyamat során a helyes helyzetre összpontosítson.
5. A berendezés stabilitása és megbízhatósága:
Hosszú távú folyamatos működés: A perovskit-napelemek előállítása általában egy nagyszabású, folyamatos folyamat, amelynek megköveteli a lézeres íróberendezések hosszú ideig stabil működését. Ez nagy követelményeket támaszt a különféle alkatrészek stabilitására és megbízhatóságára, ideértve a mechanikai szerkezetet, az optikai rendszert és a vezérlőrendszert. Például a lézer élettartamát, az optikai alkatrészek kopásállóságát és a vezérlőrendszer anti-interferencia-képességét szigorú tesztelésnek és validálásnak kell végeznie.
Folyamat-kompatibilitás: A lézeres fertőző berendezéseknek kompatibilisnek kell lenniük a perovskite cellák más gyártási folyamataival, például a bevonattal és a csomagolással, a sima termelési áramlás biztosítása érdekében. A berendezés tervezési és paraméterbeállításainak meg kell felelniük az upstream és a downstream folyamatok követelményeinek, hogy elkerüljék a termelési hatékonyságot vagy a minőségi problémákat a folyamat összeegyeztethetetlensége miatt.
6. Lézerparaméter -optimalizálás:
Lézer teljesítmény kiválasztása: A lézerteljesítmény megválasztását pontosan be kell állítani a perovskit anyagok, a filmvastagság és a fertőző sebesség tulajdonságainak megfelelően. A túlzott energia túlzott anyagkárosodást okozhat, míg a nem elegendő teljesítmény nem fogja elérni a hatékony írást. Ezért a megfelelő lézerteljesítmény -paraméterek gyors és pontos kiválasztása érdekében pontos kapcsolati modellt kell létrehozni a lézerteljesítmény és az anyagfeldolgozási hatások között.
Impulzusszélesség és frekvencia: A lézer impulzusszélessége és frekvenciája is befolyásolja a szkript minőségét és hatékonyságát. A különböző perovszkit anyagok és szerkezetek eltérő impulzusszélességet és frekvenciaparamétereket igényelhetnek a legjobb írási eredmények elérése érdekében. Ezért a lézerimpulzus-paraméterek mélyreható kutatására és optimalizálására van szükség ahhoz, hogy megfeleljünk a perovszkit gyártás követelményeinek.