Halkogenīda plānslāņa šūnu sagatavošanas laikā tiek iesaistīti četri galvenie lāzera apstrādes procesi, proti, trīs selektīvās plēves slāņa kodināšanas procesi (ko sauc par P1, P2 un P3) un viens pilnas plēves slāņa noņemšana, ti, lāzera malu tīrīšanas process. (saukta par P4). Visa šūna ir sadalīta n apakššūnās sērijveida struktūrā, lai samazinātu ietekmi uz moduli, ko izraisa veiktspējas atšķirība dažādās jomās halkogenīda materiāla neviendabīguma dēļ, un tajā pašā laikā tā var palielināt izvadi. moduļa spriegumu, samaziniet moduļa izejas strāvu un samaziniet virknes pretestību starp apakššūnām un ārējās ķēdes pretestības siltuma zudumus.
Lāzera P1 rakstīšana: apakšējā TCO plēves slāņa lāzera kodināšana, lai veidotu savstarpēji neatkarīgus TCO substrātus;
Lāzera P2 rakstīšana: citu plēves slāņu lāzera kodināšana virs TCO, lai nodrošinātu pārraides kanālus divu blakus esošo apakššūnu pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem;
Lāzera P3 rakstīšana: pēc aizmugurējā elektroda nogulsnēšanas ar lāzeru kodināt citus plēves slāņus virs TCO, atdalot apakššūnas vienu no otras;
Lāzera P4 malu tīrīšanas process: lāzers noņem nogulsnēto plēvi no šūnas malas, lai novērstu noplūdi un nodrošinātu akumulatora komplekta uzticamību.
1. attēls. Attālumu starp P1 un P3 līnijām sauc par "mirušo zonu", mirušā zona neveicina šūnas enerģijas ražošanu, lāzera uzdevums ir samazināt mirušās zonas platumu, lai palielināt efektīvo laukumu.
Lāzerrakstīšanas nepieciešamība kalomela akumulatoram:
Mehāniskā rakstīšana kā viens no tradicionālajiem šūnu starpsavienojumiem tiek plaši izmantots CIGS šūnu P2P3 procesā, neskatoties uz tā augsto efektivitāti. Tomēr ir acīmredzami ierobežojumi, kas ietver trūkumus, ka mehāniskā skrāpēšana ir kontakta tipa, mehāniskais adatas gals ir pakļauts nepārtrauktam nolietojumam, tam ir īss kalpošanas laiks un tas ir periodiski jānomaina, nopietna malu gružu šķeldošanās, nepietiekams dziļums. vadības precizitāte, slikta līnijas konsistence un lielas mirušās zonas. Tāpēc šī rakstīšanas metode ir pilnīgi nepiemērota halkogenīda plānās plēves akumulatora membrānas slāņa kopējam biezumam, kas mazāks par 1 μm.
Turpretim lāzera skrubēšanai ir tādas priekšrocības kā bezkontakta, viegli kopjama, mazāka termiskā ietekme uz malu, viegli kontrolējams ievilkšanas dziļums, laba līniju konsistence un mazākas mirušās zonas, kas nodrošina precīzāku, tīrāku un efektīvāks skribēšanas process, kā arī precīza plēves slāņa noņemšanas kontrole, un tīrs un gluds rievas dibens un malas.
2. attēls. Mehāniskās skribēšanas (pa kreisi) un lāzera skribēšanas (pa labi) salīdzinājums.
Impulsa garuma izvēlei ir acīmredzams nanosekundes lāzera apstrādes termiskais efekts, ir tādi trūkumi kā raupjas malas, virsmas gruveši un lēns apstrādes ātrums; savukārt pikosekundes lāzera izmantošana kā īpaši īsa impulsa pārstāvis var parādīt priekšrocības, ko sniedz augsta maksimālā jauda, mazs termiskais efekts, gludas malas, precizitāte un tā tālāk. Lāzera kodināšanas procesā pikosekundes lāzeru var fokusēt uz īpaši smalku telpas laukumu, ātri iztvaikot materiāla iztvaikošanu, izvairīties no lāzera lineārās absorbcijas, enerģijas pārneses, pārveidošanas un siltuma un termiskās difūzijas pastāvēšanas. gandrīz nav termiskās ietekmes, lai panāktu lāzera "auksto" apstrādi.
3. attēls. Pikosekundes lāzera apstrādes efekts
Attiecībā uz lāzera viļņa garuma izvēli dažādiem materiāliem ir atšķirīgs absorbcijas ātrums dažādiem lāzera gaismas viļņa garumiem, un jo augstāks ir absorbcijas ātrums, jo mazāks ir termiskais efekts.
4. attēls. Šī ir FTO materiālu spektrālās absorbcijas diagramma, parasti izmantojot īsu ultravioletās gaismas viļņa garumu, kad absorbcijas ātrums ir ļoti augsts, piemērotāks. Tomēr, tā kā 355 nm zaļais lāzers parasti ir 1064 nm infrasarkanais lāzers, izmantojot frekvenču dubultošanos kristāla frekvences dubultošanā, pārveidošanas procesā tiks radīti aptuveni 40–50% jaudas zudumi, tāpēc no rentablu apsvērumu viedokļa P1 rakstīšana. process izvēlēsies izmantot 1064 nm infrasarkano lāzeru, un FTO ir noteikta infrasarkanās gaismas absorbcijas pakāpe. P2 slānis jāizmanto FTO gadījumā, lai nesabojātu 532nm lāzeru, FTO nav bojāts. P2 slānim jābūt apzīmētam ar 532 nm zaļo gaismu, nesabojājot FTO, savukārt P3 process var izvēlēties atbilstošu gaismas avota viļņa garumu atbilstoši slāņa absorbcijai un biezumam, un 532 nm viļņa garumu var izmantot slāņa noņemšanai.
Kas attiecas uz ievilkšanas virziena izvēli, parasti ir divi veidi: tieša skrāpēšana uz plēves virsmas un skrāpēšana caur stikla virsmu. Pirmais attiecas uz lāzera staru, kas fokusēts uz iepriekš noņemamo plēves slāni, materiāls absorbē lāzera enerģijas gazifikāciju, veidojot iegravētu līniju, šai metodei ir liels termiskais efekts, viegli veidojams "krāteris" un nepieciešama precīza kontrole. no procesa. Pārrakstīšana caur stiklu nozīmē lāzera stara fokusēšanu uz saskarni starp stiklu un noņemamo plēves slāni, saskarne absorbē enerģiju un iztvaiko plēves slāni, kas strauji paplašinās apjomā, veidojot "sprādzienbīstamu triecienvilni", tādējādi veidojot rakstnieka līnija. Šim procesam ir mazāka siltuma ietekmētā zona, un ir mazāka iespēja veidot "krāteri", taču nepieciešama spēcīgāka lāzera enerģija un augstāks procesa logs.
Lāzera ierakstīšana plānās plēves modulī, lai nodrošinātu, ka visa šūna tiek sadalīta vairāk nekā n apakššūnās sērijveidā zem mirušās zonas telpas, ir pēc iespējas vairāk jāsaspiež, un lāzers ir plēves slāņa lomā, var radīt acīmredzamu karstuma skarto zonu, krāterus, gružu gružu dibenu, plēves atslāņošanos un citas procesa nelabvēlīgas sekas.
5. attēls. Akumulatora plēves slāņu lāzera apstrādes iespējamās negatīvās procesa sekas ietver acīmredzamas karstuma ietekmētās zonas (augšējā kreisajā pusē), krāterus (augšējā labajā pusē), apakšējās izdedžu urbumus (apakšā pa kreisi) un plēves atslāņošanos (apakšā pa labi).
Tāpēc mirušās zonas kontrole un virkne faktoru, kas ietekmē apstrādes rezultātus, papildus iepriekš minētajam lāzera impulsa platumam (ns / ps / fs); lāzera viļņa garums (355 / 532 / 1064 nm); apstrādes režīms (plēves virsmas apstrāde / stikla virsmas apstrāde), bet aptver arī atbilstošos lāzera parametrus, tostarp jaudas izvēli, staru kūļa kvalitāti, fokusa vietas izmēru un pārklāšanās ātrumu, kā arī turpmākos procesa rezultātus. Papildus apstrādes metodei (plēves puse/stikla puse), tā aptver arī attiecīgos lāzera parametrus, tostarp jaudu, stara kvalitāti, fokusa vietas izmēru un pārklāšanās ātrumu, kā arī turpmākos procesa efektus, piemēram, skrāpējuma platumu, siltuma efektus, krāterus. , līnijas rakstīšanas konsistence P123, paralēlisms utt. Papildu apsvērumi ietver staru kūļa veidošanu un putekļu apstrādi apstrādes laikā.
