雷射在光伏組件製造中的應用

2021-01-17 索比光伏網

近年來光伏行業的年裝機總量都在100GW以上,光伏製造產能連續放大並有向全球化發展的趨勢。其成本的不斷下降,不僅與原材料的成本下降有關,與光伏發電效率提升有關,也與各種能降低生產成本、提高產品質量的新工藝採用率上升有關。

對光伏發電、生產不斷要求降本的現實讓一代又一代的光伏人不斷改進太陽能其生產工藝。在新材料、自動化工具和機器、製造技術以及包裝材料等新創新中,雷射也為光伏行業的提質增效做出了不少貢獻。本文綜述了雷射在光伏組件製造中的應用,重點介紹光伏電池生產和組串所用的雷射束。

雷射在太陽能電池製造中扮演什麼角色?

光伏生產最重要的就是電池製造。矽電池在光伏發電中有重要作用,無論是晶矽電池還是薄膜矽電池。在晶矽電池中,由高純度的單晶/多晶切成電池用的矽片,利用雷射來精確地切割、成型、劃線,製成電池後再組串。

提高能效是製造工程師工藝革新的不斷追求,包括減少製造過程中使用的材料和人工,以及最大化組件的有效利用面積和單位面積的發電量。雷射加工的精確度讓光伏從製造端開始就提高了能源效率。具體而言,如電池製造的氣相沉積工藝,與其他沉積方法相比,雷射處理以較低的成本提供了更高的產量,減少了化學沉積所需的其他材料。

另外,我們還可以看到雷射技術在太陽能電池製造的其他應用,包括:

電池邊緣鈍化處理

提高太陽能電池效率的關鍵因素是通過電絕緣將能量損失降至最低,通常是通過矽片邊緣蝕刻鈍化來完成的。傳統工藝使用等離子處理邊緣絕緣,但用到的蝕刻化學品昂貴且對環境有害。採用具有高能量和高功率的雷射器可以快速鈍化電池片邊緣並防止過多的功率損耗。有了雷射成型的凹槽,太陽能電池漏電流造成的能量損失大大降低,從傳統化學蝕刻工藝損失的10-15%降低到雷射技術的2-3%損失。

排列劃線

除了提高能效外,雷射技術還使在製造過程中很多工藝任務變得更加容易。用雷射排列矽片是太陽能電池自動串焊常見的在線工藝。以這種方式連接太陽能電池降低了存儲成本,讓每塊組件的電池串排列更整齊、緊湊。

切割劃片

雷射在矽片和電池片加工可以作為切割工具。用雷射來劃片切割矽片是目前最為先進的,它使用精度高、而且重複精度也高、工作穩定、速度快、操作簡單、維修方便。

矽片標記

雷射在矽光伏工業中的顯著應用是在不影響矽片導電性的情況下對矽片進行標記。矽片標記可幫助製造商跟蹤其太陽能供應鏈並確保質量穩定。

薄膜燒蝕

薄膜太陽能電池依靠氣相沉積和劃片技術選擇性燒蝕某些層以實現電隔離。薄膜的各層需要快速沉積,而又不影響到基底玻璃和矽的其他層。瞬間的燒蝕會導致玻璃和矽層上的電路損壞,從而導致電池故障。

理想的雷射功率和光束特性是什麼?

為了確保組件之間發電性能的穩定性、質量和均勻性,必須為製造車間精心調整雷射束功率。如果雷射功率不能達到一定水平,就無法完成劃線過程。同樣,光束必須將功率保持在狹窄的範圍內,並在裝配生產線中確保7*24小時工作狀態。所有這些因素都對雷射規格提出了非常嚴格的要求,並且必須使用複雜的監控裝置來確保峰值運行。例如,雷射束功率檢測器的尺寸和損壞閾值必須適當,才能在高功率下重複測試。經常進行測試功率計量對於檢測可能的故障至關重要。在電池片邊緣鈍化工藝中,雷射器必須具有高功率密度,以避免重新沉積。

製造商和研究人員都使用光束功率測量 來定製雷射器並將其調整到符合應用要求。對於大功率雷射器,有許多不同的功率測量工具,高功率檢測器可以在特殊情況下突破雷射器的極限;玻璃切割或其他沉積應用中使用的雷射需要關注光束的精細特性,而不是功率。

薄膜光伏中當用於燒蝕電子材料時,光束特性的重要性勝過原始功率。尺寸、形狀和強度在防止組件電池的漏電流中發揮重要影響。將沉積好的光伏材料燒蝕到基礎玻璃板上的雷射束也需要精細調整的特性。作為製造電池電路的第一接觸點,光束必須符合所有標準。只有具有高重複性的高質量光束才能正確燒蝕電路,而不會損壞下方的玻璃。通常這種場合需要用到能高度重複測量雷射束能量的熱電探測器。

雷射束中心的大小會影響其燒蝕的方式和位置。光束的圓度(或橢圓度)會影響投射到太陽能組件上的劃線。如果劃線不均勻,不一致的光束橢圓率將導致太陽能組件缺陷。整個光束的形狀還會影響矽摻雜結構的有效性。對於研究人員來說選擇雷射器重要的是精確度,而不需考慮加工速度和成本,但對於生產來說,如在電池製造中蒸發所需的短脈衝通常要使用到鎖模雷射器。

展望太陽能電池製造

鈣鈦礦等新材料提供了一種更便宜且完全不同於傳統晶矽電池的製造工藝。鈣鈦礦的最大優點之一是它在保持效率的同時減少了晶矽加工和製造對環境的影響。有很多不同的鈣鈦礦製造方法,其中最引人注目的是一種叫做溶液處理的簡單溼法化學技術。隨著這些工藝的量產和鈣鈦礦效率更接近矽電池,它很可能會成為新的電池路線。

鈣鈦礦電池的氣相沉積也使用到雷射,但溼法化學工藝不需要。

雷射加工技術所取得的巨大進步和速度令人震驚,大部分歸功於新型太陽能電池的研究和投產。有了各種光束診斷選項,無論是新手還是專家,都可以在任何緊湊的環境中使用可攜式雷射探測器正確測量其光源。現在,雷射已經成為生產矽太陽能電池的最可靠的工具。

光伏行業最新動態,請關注索比光伏網微信公眾號:solarbe2005

投稿與新聞線索聯繫:010-68027865 劉小姐:news@solarbe.com

掃碼關注

相關焦點

  • 雷射設備在光伏生產中的應用
    雷射設備在光伏生產中的應用北極星太陽能光伏網訊:光伏生產最重要的就是電池製造。矽電池在光伏發電中有重要作用,無論是晶矽電池還是薄膜矽電池。在晶矽電池中,由高純度的單晶/多晶切成電池用的矽片,利用雷射來精確地切割、成型、劃線,製成電池後再組串。
  • 雷射在光伏行業中的應用:光伏背板玻璃雷射鑽孔技術
    【能源人都在看,點擊右上角加'關注'】雙玻組件圖1精密雷射鑽孔機整線系統圖2雷射入射面/雷射出射面拋光玻璃打孔/毛孔玻璃打孔上孔倒角/下孔倒角/上孔圓弧倒角倒角前/倒角後雙玻組件自問世以來,便展現了其對抗嚴苛氣候條件和安裝暴力的
  • 德國科學家製造大面積有機光伏組件效率刷新世界紀錄
    德國研究機構巴伐利亞應用能源研究中心、弗裡德裡希亞歷山大大學厄蘭根-紐倫堡,以及赫爾姆霍茲研究所厄蘭根-紐倫堡可再生能源研究所的研究人員開發出了一種有機太陽能電池光伏組件,據說已經實現了兩項轉換效率記錄。
  • 天威非晶矽白膜光伏組件達到世界水平
    天威非晶矽白膜光伏組件達到世界水平北極星太陽能光伏網訊:河北省科技成果轉化服務中心委託保定市科技局邀請國內相關專家,對天威薄膜公司非晶矽白膜光伏組件產品等六項新產品、新技術進行了省級鑑定。集團公司副總經理景崇友參加鑑定會並致辭。
  • 有機矽膠黏劑在光伏組件中的應用
    有機矽膠粘劑是一種應用非常廣泛的有機矽材料,由於其具有卓越的抗冷熱、耐老化和電絕緣性能,對大多數金屬和非金屬材料具有良好的 粘接性。因此倍受各行各業的歡迎,下面就有有機矽廠家新嘉懿帶大家一起了解一下有機矽膠黏劑在光伏組件中的應用。有機矽膠膠粘劑在光伏組件中的應用大致可以分為粘接、密封、灌封3類。層壓後的太陽能電池片與鋁合金邊框的粘接與密封,接線與背材的粘接,接線盒的灌封及薄膜電池與金屬前線軌的結構粘接,是有機矽膠粘劑在太陽能電池中4個重要的使用部位。
  • 帝爾雷射:全球光伏雷射設備龍頭崛起
    公司核心客戶覆蓋全球前十大光伏組件廠,憑藉定製化設備+與客戶同步研發建立的工藝儲備優勢,全球市佔率超過70%。截至2018年底,光伏電池廠商的PERC工藝產能中約77%採用了公司的設備,SE工藝產能中約86%採用了公司的設備,龍頭地位鞏固。
  • 單晶光伏組件和多晶光伏組件有什麼不同?
    單晶光伏組件和多晶光伏組件有什麼不同?目前,光伏組件主要以單晶矽片和多晶矽片為主,那麼,該選擇單晶矽還是多晶矽呢?它們有什麼不同?1.外觀上從外觀上面看的話,單晶矽電池片的四個角呈現圓弧狀,表面沒有花紋。而多晶矽電池片的四個角呈現方角,表面有類似冰花一樣的花紋。
  • 光伏行業中雷射刻蝕技術的應用
    在光伏行業中,雷射作為工業化工具是一種關鍵的技術,它能以低成本的製造工藝生產出高效的太陽能電池。雷射刻蝕劃線技術比起其它的工藝它更高效,一方面它可以提高生產流程中的工藝可靠性,另一方面可降低生產成本。這些優勢在生產晶矽太陽能電池和薄膜太陽能電池中得到了充分的體現。
  • 【技術】晶矽光伏組件電致光檢測應用及缺陷
    面對日益嚴重的生態環境和傳統能源短缺等危機,光伏組件製造行業迅猛發展,光伏組件質量控制環節中測試手段的不斷增強,原來的外觀和電性能測試已經遠遠不能滿足行業的需求。目前一種可以測試晶體矽太陽電池及組件潛在缺陷的方法為行業內廣泛採用,文章基於電致發光(Electroluminescence)的理論,介紹利用近紅外檢測方法,可以檢測出晶體矽太陽電池及組件中常見的隱性缺陷。
  • 雙玻光伏組件與普通組件的區別
    作電源必須將若干單體電池串、並聯連接和嚴密封裝成組件。光伏組件(也叫太陽能電池板)是太陽能發電系統中的核心部分,也是太陽能發電系統中最重要的部分。 其作用是將太陽能轉化為電能,並送往蓄電池中存儲起來,或推動負載工作。 但是,隨著微型逆變器的使用,可以直接把光伏組件的電流源轉化成為40V左右的電壓源,就可以驅動電器應用我們的生活當中。
  • 晶矽組件與薄膜組件在光伏電站應用差異及發電效果對比
    索比光伏網訊:晶矽組件與薄膜組件在光伏電站應用中的差異以及發電效果對比摘要:傳統能源存儲量有限,不能過度開發使用,各國都積極推廣可再生能源,希望改變能源結構,其中太陽能成為新能源中的焦點。本文對光伏電站系統做了簡單介紹,並就在電站設計中,對使用的晶矽組件與雙結矽基薄膜組件產生的差異做了分析,同時對兩種組件產品在發電輸出上做了數據比較。根據分析結果和實例可以看出,晶矽組件和雙結矽基薄膜組件產品各具優缺點,需根據實際情況進行選用。一、引言:傳統能源日益緊張,各國都投入更大的人力和物力研究開發新的再生能源。
  • 光伏焊帶對組件功率的影響
    (來源:微信公眾號「小牛自動化學院」作者:徐建存)01雷射劃片清理:(1)振鏡場鏡防塵光學玻璃(2)除塵櫃吸塵口回熔:若有回熔現象,需消除回熔。回熔產生原因:多刀劃片劃縫經過一刀後還未冷卻下一刀又...
  • 光伏發電組件危險有害因素分析及安全對措施
    目前,以光伏等為代表的新能源發電形式正蓬勃興起, 它解決了一系列能源問題。但是, 由於運行經驗的不足, 其安全生產具有特殊性。對光伏發電站的核心部分光伏發電組件的運行安全性進行研究分析就顯得十分必要。本文首先介紹了光伏發電組件的構成, 然後分析了其運行過程中可能存在的危險有害因素, 最後提出了相關的安全對策措施。
  • 光伏組件問題系列之溫度對組件的影響
    光伏發電系統在實際應用中,其發電性能受自然環境條件的影響較大,其中系統主要部件———太陽電池組件和蓄電池的工作溫度是影響光伏發電系統性能的重要因素之一。1、矽太陽能電池的溫度效應太陽能光伏發電核心單元為太陽能電池,目前投入大規模商業化應用的主要是矽系太陽能電池:單晶矽太陽能電池、多晶矽太陽能電池和非晶矽太陽能電池。
  • 雷射切割技術在太陽能電池製造的應用
    作為工業領域重要的應用技術之一,雷射切割技術在太陽能電池領域發揮了非常重要的作用,相比其它的加工工藝,雷射切割技術更高效,一方面提高了工藝可靠性,另一方面降低了生產成本。這些優勢在生產晶矽太陽能電池和薄膜太陽能電池製造中得到了充分的體現。
  • 乾貨|光伏組件的轉換效率是怎麼回事?
    國能綜新能[2015]51號)規定:自2015年起,享受國家補貼的光伏發電項目採用的光伏組件和併網逆變器產品應滿足《光伏製造行業規範條件》相關指標要求。其中,多晶矽電池組件轉換效率不低於15.5%,單晶矽電池組件轉換效率不低於16%。多晶矽、單晶矽、薄膜電池組件自投產運行之日起,一年內衰減率分別不高於2.5%、3%、5%。2018年,工信部下發最新版《光伏製造行業規範條件》要求,多晶矽電池組件和單晶矽電池組件的最低光電轉換效率分別不低於16%和16.8%。
  • 光伏行業回暖 大族雷射「再一次」進入光伏行業
    據悉,深圳大族雷射科技股份有限公司與中興能源有限公司、深圳東方建富實業有限公司19日晚聯合籤約,共同啟動該工業園光伏電站建設項目,並介紹該項目將選址光明新區,屆時將對6萬餘平方米的廠房天台進行光伏組件改造。  據了解,該電站項目總工程裝機容量為10兆瓦,而一期工程預計裝機容量為3.5兆瓦,年底前即可投入使用。
  • 單晶矽和多晶矽光伏組件怎麼選?
    光伏組件(也被人們叫作太陽能板、光伏板)主要包括單晶組件、多晶組件等,單晶矽與多晶矽光伏板有什麼區別?一直以來行業內眾說紛紜,今天,小編在這裡給大家整理一下,看看究竟是單晶矽好,還是多晶矽好。外觀上的區別從外觀上面看的話,單晶矽電池片的四個角呈現圓弧狀,表面沒有花紋;而多晶矽電池片的四個角呈現方角。
  • 用超短脈衝雷射和機器人讓CFRP組件的製造更快速
    原因有兩個:一是因為它們的生產成本高,二則是因為機加工CFRP組件的難度大。   2017年3月,弗勞恩霍夫雷射技術研究所(FraunhoferILT)與來自研發機構和工業領域的四個合作夥伴啟動了一個項目。該項目的主題為:「高效、自動化和實時量身定製的碳纖維增強聚合組件製造」,隨後獲得了歐洲區域發展基金(ERDF)的資助。
  • 182組件是降低光伏度電成本的最優解嗎?
    眼下,182組件、210組件是最受行業青睞的兩大規格。此次論壇的與會人士認為,比較而言,182組件已成為了當前市場環境中「光伏度電成本的最優解」。產業鏈適配性引關注即將進入全面平價時代,為進一步推動行業降本,各大光伏組件廠商陸續推出不同路線的大尺寸組件。光伏組件尺寸快速迭代的同時,新推出組件在產業鏈中適配性也引發了行業關注。