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發(fā)布時(shí)間：2020-04-09 來源：元祿光電
植物通過光合作用獲取太陽能源從而生機(jī)勃勃，人類通過進(jìn)食獲取生存能源。伴隨著人類對(duì)科學(xué)世界觀的認(rèn)知，人類的精神、物質(zhì)生活越來越豐富，對(duì)附加產(chǎn)品的需求越來越高，而根據(jù)能量守恒定律，人類消耗的能源都是在地球資源中獲取，尤其是對(duì)天然氣、煤炭、原油的不可再生資源需求高，而這三種資源屬于不可再生資源，資源告急，成為制約人類發(fā)展的瓶頸，因此發(fā)展一種可再生的清潔能源成為熱點(diǎn)話題，光伏太陽能的技術(shù)發(fā)展也成為重點(diǎn)突破口，光伏太陽能電池正是在這樣的檔口中應(yīng)運(yùn)而生。
太陽能電池板
顧名思義光伏太陽能電池是利用太陽光能，通過光電效應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)的方式，將光能轉(zhuǎn)換成電能，并加以存儲(chǔ)利用的技術(shù)。其原理是太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流。
光伏太陽能電池經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展逐漸從原理技術(shù)走向商業(yè)應(yīng)用，經(jīng)歷了諸多階段，截至今日，光伏太陽能電池按照材料劃分已經(jīng)有硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機(jī)太陽能電池、塑料太陽能電池等，其中硅太陽能電池是發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。
單晶硅太陽能電池片
而隨著人類對(duì)地球環(huán)境以及資源提取的認(rèn)知越來越深，傳統(tǒng)的光伏太陽能電池存在環(huán)境污染、資源消耗過重等問題，有一些材料如碲化鎘材料還含有劇毒，需要開發(fā)新一代的高效太陽能光伏電池，需要具備條件是對(duì)環(huán)境污染小、消耗資源比例小、無毒性，并且從商用價(jià)值角度出發(fā)，需求成本低廉、工藝流程簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)等特性，對(duì)科研人員提出了更高的要求，也是人類自身拯救自己的一種唯一方式，除非人類掌握的暗物質(zhì)能量。
在這樣的技術(shù)和商業(yè)背景下，新型鈣鈦礦電池從科研人員的研究領(lǐng)域進(jìn)入到普通人的視野中，并在商業(yè)中初步小范圍生產(chǎn)使用。這種鈣鈦礦電池滿足上述中的所有技術(shù)及商業(yè)的基本需求，但從目前的商用及實(shí)驗(yàn)室階段來看，與傳統(tǒng)的硅晶太陽能電池相比在使用壽命以及穩(wěn)定性能、光電轉(zhuǎn)換上仍有待提升，但這并不妨礙鈣鈦礦太陽能電池成為新一代的寵兒，其科研價(jià)值、商業(yè)價(jià)值值得我們期盼，并且這種期盼正在一步步從實(shí)驗(yàn)室走出來，正在商業(yè)化的路上，而有些企業(yè)如杭州遷納光電、湖北萬度光能已成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，開始小規(guī)模生產(chǎn)商用。正是在這種實(shí)驗(yàn)室與初步商用階段中，武漢元祿光電早早的就進(jìn)入到鈣鈦礦電池激光刻蝕機(jī)項(xiàng)目運(yùn)用到當(dāng)中，并跟隨鈣鈦礦電池行業(yè)同步開發(fā)，逐步優(yōu)化產(chǎn)品，并成功運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)室以及商用階段當(dāng)中。
鈣鈦礦太陽能電池片
鈣鈦礦電池目前分為玻璃基底和柔性PET柔性基底兩種類型，激光刻蝕、劃線、清洗設(shè)備主要應(yīng)用在p1、p2、p3激光劃線以及p4激光清邊，我將分別對(duì)其進(jìn)行介紹激光刻蝕機(jī)的應(yīng)用，介紹激光劃線的用途和選型。
激光刻蝕機(jī)在鈣鈦礦電池中的主要用途為p1p2p3劃線，其目的是為了分割電池區(qū)域，形成串聯(lián)電池，增大電壓，其中需要特別注意的是控制激光劃線的線寬，從而減少死區(qū)面積，增大電池有效使用面積，并在對(duì)下一層激光刻蝕的同時(shí)保證不傷及上一層級(jí)，這是由于通過激光劃線方式使P1和P3層串聯(lián)起來，如果在做P2層激光劃線過程中傷及P1層會(huì)影響其導(dǎo)電性及光電轉(zhuǎn)換效率。P1層通常為透明導(dǎo)電氧化物如氧化鎳、ITO、FTO等材料，P2層為鈣鈦礦層，P3層通常為金屬電極，如金、銀、鋁、銅等材料，詳細(xì)的劃分一般為FTO導(dǎo)電玻璃、TiO2 致密層、TiO2 介孔層、鈣鈦礦層、HTM層、金屬電極。P4激光清邊的意義是在制作鈣鈦礦電池過程中印刷或生長(zhǎng)方式涂布的各個(gè)層級(jí)存在誤差，尤其在邊緣區(qū)域的控制難以把控，需要利用激光刻蝕技術(shù)，在邊緣清理出1-10mm的區(qū)域，保證電池各個(gè)層級(jí)的一致性。
目前適用于鈣鈦礦電池激光劃線的激光刻蝕設(shè)備波段分布廣泛，而根據(jù)不同材料的特性脈沖寬度也有較大差異性，某些實(shí)驗(yàn)室單位從成本角度考慮采用納秒紅外或納秒綠光波段制作工藝，而一些實(shí)驗(yàn)性商業(yè)用途則采用超快激光刻蝕機(jī)，如飛秒紅外激光或飛秒綠光激光刻蝕機(jī)等，不一而同，具體的工藝模式，仍需以工藝試樣和預(yù)算為準(zhǔn)。
目前鈣鈦礦電池的最大問題是穩(wěn)定性問題，需要從材料、理論研究等方向持續(xù)努力，我們知道總有一天鈣鈦礦電池的大規(guī)模商用能夠?qū)崿F(xiàn)，但我希望來的這一天越早越好！
轉(zhuǎn)載注明來源：武漢元祿光電www.ggji.org.cn
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