Arbeidsprinsipp:
Laserskriveutstyr opererer ved å utnytte den høye energitettheten til en laserstråle for å utføre ritsing på materialoverflater.
Spesifikt består laserskriveutstyr typisk av en laserkilde, optisk system, kontrollsystem og arbeidsbord. Laserkilden genererer en høyenergilaserstråle, som fokuseres på materialoverflaten gjennom det optiske systemet. Kontrollsystemet regulerer nøyaktig laserstrålens skanningsbane og parametere, som lasereffekt, skanningshastighet og skribentavstand. Arbeidsbordet brukes til å holde og flytte materialet, slik at det kan skrives over hele overflaten.
Under skribentprosessen forårsaker den høye energitettheten til laserstrålen lokalisert, øyeblikkelig oppvarming av materialoverflaten, noe som fører til fordampning eller smelter og danner en klar skriftlinje. Ved å kontrollere laserstrålens skannebane og parametere, kan forskjellige former og størrelser på skribentmønstre oppnås.
Introduksjon til Perovskite laserskriveutstyr:
Dette utstyret har uavhengig utviklet kontrollprogramvare og støtter direkte CAD -dataimport, sammen med CCD -kameraposisjonering for automatisk laserskrevet, noe som gjør operasjonen enkel og effektiv. Gjennom sanntids programvarejusteringer av galvanometeret, lineær motor og elektrisk løfting, kombinert med en vakuumadsorpsjonsbrettdesign, sikrer det effektivt stabilitet under laserskrevingsprosesser.
Solar Perovskite Battery Laser -skribentmaskin
Integrering av CNC -teknologi, laserteknologi og programvareteknologi, og legemliggjør avanserte produksjonsegenskaper som høy fleksibilitet, presisjon og hastighet. Den er i stand til å utføre presis, høyhastighets skribent av forskjellige mønstre og størrelser over et bredt spekter, samtidig som den opprettholder høy produksjonskapasitet. Dette produktet er pålitelig, stabilt og tilbyr utmerket forhold mellom ytelse og pris.
Den primære funksjonen til laserutstyr i perovskittpreparering er å dele store solceller i flere underceller av lik størrelse og muliggjøre serieforbindelser mellom disse undercellene. I tillegg kan laserutstyr gravere sporbar informasjon som tegn, QR-koder og firmalogoer på underlaget.
På grunn av begrensningene til enkeltbølgelengdelasere i materialbehandling, har vi valgt forskjellige lasere for å skrive hvert lag av perovskittsolceller for å sikre optimale behandlingsresultater og kvalitet. Disse laserne er spesielt skreddersydd for henholdsvis P1, P2, P3 og P4 lag.
1. Mønstrede elektroder og funksjonelle lag
P1 -skribent (frontelektrodeavdeling):
Ved klargjøring av perovskittsolceller må frontelektroden først gjennomgå mønster. Laserskriveutstyr kan nøyaktig utføre P1-skriving på det fremre elektrodelaget (f.eks. transparent ledende oksidelektrode), og dele den store frontelektroden i flere uavhengige underelektroder. Dette trinnet er avgjørende for å koble flere underceller i serie for å danne en modul med høyere spenningsutgang. For eksempel, ved å kontrollere laserens energi og skannebane nøyaktig, kan frontelektroden deles inn i subelektrodeområder med jevn bredde, typisk i området noen få millimeter. Denne fine inndelingen bidrar til å forbedre den elektriske ytelsen til batterimodulen.
P2-skriving (mellomlagsbehandling):
Laser P2-skriving opererer først og fremst på det mellomliggende laget av cellen. Den kan nøyaktig fjerne eller modifisere lokaliserte områder av det mellomliggende laget uten å skade den underliggende frontelektroden eller overliggende funksjonslag. Dette bidrar til å redusere potensielle kortslutningsproblemer mellom det mellomliggende laget og andre lag, samtidig som det optimerer ladningstransportveiene mellom det mellomliggende laget og de fremre/bakre elektrodene, og forbedrer dermed cellens fotoelektriske konverteringseffektivitet.
P3-skriving (Bakelektrodedivisjon):
P3-skrift er også nødvendig på det bakre elektrodelaget. Laserskriveutstyr kan effektivt fjerne spesifikke områder av det bakre elektrodelaget, dele det inn i uavhengige celleenheter samtidig som det sikres gode elektriske forbindelser mellom bakelektrode, mellomlag og fremre elektrode. Dette gjør at hver undercelle kan fungere riktig og oppnå seriekoblinger, noe som øker den totale spenningsutgangen til batterimodulen.
2. Forbedring av batterimodulintegrering
Seriekobling av batterisceller:
Gjennom flere skriveprosesser (P1-P3) utført av laserskriveutstyr, kan flere perovskitt-solcelleenheter effektivt kobles i serie. Denne seriekoblingen øker utgangsspenningen til batterimodulen, slik at perovskite-solceller bedre kan møte spenningskravene til praktiske applikasjoner. For eksempel, i applikasjoner som bygningsintegrert fotovoltaikk (BIPV), må batterimoduler gi høyere spenninger for å matche bygningens elektriske systemer. Seriestrukturen oppnådd ved laserskriving kan effektivt møte denne etterspørselen.
Optimalisering av batterioppsett:
Laserskrift kan også brukes til å optimalisere utformingen av battericellene i en modul. Basert på kravene til spesifikke applikasjoner, for eksempel forskjellige former, størrelser og kraftbehov, tillater laserskriveutstyr fleksibel justering av cellestørrelser og arrangementer. Dette hjelper til med å integrere flere battericeller innenfor en begrenset plass, forbedrer effekttettheten til modulen og muliggjør større energiutgang fra samme område.
3. Forbedring av batteriytelse og stabilitet
Redusere bærerrekombinasjon:
Nøyaktig laserskrift optimaliserer grensesnittene mellom lagene i batteriet. Ved å kontrollere laserenergien og skrivenøyaktigheten under prosessen, kan kontakten mellom lagene gjøres tettere og renere, noe som reduserer defekter og urenheter ved grensesnittene. Dette bidrar til å minimere bærerekombinasjon ved grensesnittene, slik at flere fotogenererte bærere kan overføres effektivt til elektrodene, og dermed forbedre batteriets kortslutningsstrøm og fotoelektriske konverteringseffektivitet.
Kantisolasjonsbehandling (P4 Edge Isolation):
Ved fremstilling av perovskite solceller brukes også laserskrevende utstyr for P4 -kantisolasjon. Denne prosessen fjerner et filmlag omtrent 10 mm bredt nær glasskanten for å skape et isolerende område. Denne operasjonen forhindrer effektivt lekkasjestrømmer i batterikantene, og forbedrer batteriets stabilitet og sikkerhet. Spesielt for langvarig utendørs bruk, unngår den ytelsesforringelse og sikkerhetsrisiko forårsaket av kantlekkasje.
Nøkkel tekniske spesifikasjoner
1. Skrivenøyaktighet:
Linjebreddeens nøyaktighet:Evnen til nøyaktig å kontrollere bredden på de påskrevne linjene er avgjørende, med minimalt avvik i linjebredden. Vanligvis bør linjebreddens nøyaktighet nå mikrometernivået, for eksempel rundt 10 mikrometer eller enda høyere presisjon. Dette sikrer nøyaktig deling av de funksjonelle lagene i perovskittsolceller og optimal ytelse av undercellene. Utilstrekkelig linjebredde nøyaktighet kan føre til interne kortslutninger eller åpne kretser, noe som påvirker effektiviteten og stabiliteten til batteriet.
Posisjoneringsnøyaktighet:Å sikre at den nøyaktige plasseringen av skrevne linjer er avgjørende for seriens tilkobling av underceller og nåværende ledning i perovskitt-solceller. Posisjoneringsnøyaktighet må vanligvis også nå mikrometernivået, med repeterbarhet kontrollert innen ± 10 mikrometer. Dette sikrer at plasseringen til hver skrevet linje er svært konsistent med designkravene.
2. Skrivehastighet:
Høye skrivehastigheter kan forbedre produksjonseffektiviteten og redusere produksjonskostnadene. For storskala perovskitt-solcelleproduksjonslinjer er skrivehastigheten til laserskriveutstyr en kritisk metrikk. Generelt bør skrivehastigheten nå flere meter per sekund eller høyere. For eksempel kan noe utstyr oppnå høyhastighetsbehandling med 2,5 meter per sekund.
3. Død sone bredde:
I perovskite solceller refererer den døde sonen til det ikke-kraft-genererende området fra den ytterste kanten av P1-linjen til den ytterste kanten av P3-linjen etter laserskrevet. En mindre død sone bredde øker det effektive strømgenererende området til batteriet, og forbedrer den generelle effektiviteten til batterimodulen. Derfor er død sone bredde en viktig ytelsesindikator for laser -skriftlig utstyr. Vanligvis må den døde sonebredden kontrolleres innenfor det minste mulige området, for eksempel å stabilisere den under 150 mikrometer.
4. Varme-berørt sone (HAZ):
Siden perovskittmaterialer er følsomme for temperaturen, kan varmen som genereres under laserskrevet påvirke ytelsen til perovskittlaget. Dermed er det viktig å minimere den varmepåvirkede sonen (HAZ) under laserskrevet. Generelt bør HAZ kontrolleres innen 2 mikrometer, og noe avansert utstyr kan til og med redusere det til under 1 mikrometer, noe som sikrer at ytelsen til perovskittbatteriet forblir upåvirket av skribningsprosessen.
5. Laserytelse:
Laserkraft:Laserkraften må justeres nøyaktig basert på materialegenskapene til perovskittbatteriet og krav til skrift. For mye strøm kan skade batterimaterialet, mens utilstrekkelig strøm kan mislykkes for å oppnå effektiv skrift. For eksempel, for perovskittfilmer med forskjellig tykkelse, må passende laserstyrke velges for å sikre skriftkvalitet og dybde.
Laserpulsbredde:Pulsbredden til laseren påvirker også skriveresultatene. Kortere pulsbredder reduserer den termiske påvirkningen på materialet, og forbedrer skrivepresisjon og kvalitet. Vanlige laserpulsbredder inkluderer nanosekunder, pikosekunder og femtosekunder. I perovskite solcelle laserskriveutstyr velges passende pulsbredde basert på spesifikke krav.
6. Utstyrsstabilitet og pålitelighet:
I storskala produksjon må laserskrevende utstyr operere stabilt over lengre perioder, noe som gjør stabilitet og pålitelighet avgjørende. Dette inkluderer stabiliteten i det mekaniske strukturen, optiske systemet og kontrollsystemet. Utstyret skal opprettholde jevn skriftlig nøyaktighet og hastighet under langvarig drift, med lave sviktfrekvenser og lang levetid.
7. Behandlingsområde:
For å møte produksjonsbehovet til perovskittsolceller, må laserskriveutstyr ha et tilstrekkelig stort behandlingsområde til å romme batterikomponenter av forskjellige størrelser. For eksempel kan noe utstyr behandle ultrastore perovskitt-solcellekomponenter som måler 1,2 meter × 2,4 meter.
Spesifikke tilfeller av parameteroptimalisering
1. Skrevet presisjonskontroll:
Mikron-nivå presisjonskrav: Perovskite solceller har en delikat struktur som krever ekstremt høy skriftlig presisjon, typisk på mikronnivå. For eksempel må linjebreddepresisjonen kontrolleres i noen få mikrometer eller enda høyere for å sikre nøyaktig separasjon av funksjonelle lag og den gode ytelsen til underceller. Hvis linjebredden avviker for mye, kan det føre til kortslutning eller åpne kretser i cellen, og påvirker den fotovoltaiske konverteringseffektiviteten og stabiliteten.
Posisjonell presisjonsutfordring: Å sikre nøyaktig skribentposisjon på Perovskite-cellemoduler med stort område er også en utfordring. Posisjonene til hver skriftlinje (for eksempel P1, P2 og P3 -linjer) må strengt følge designkravene; Ellers vil det påvirke seriens tilkobling av underceller og den generelle ytelsen til cellemodulen. Dessuten er det en annen betydelig utfordring å opprettholde posisjonell presisjonsstabilitet under høyhastighets skribent.
2. Termisk effektkontroll:
Materiell termisk skade: Perovskittmaterialer er følsomme for temperatur, og varmen som genereres under laserskriving kan skade ytelsen til perovskittlaget. For høye temperaturer kan forårsake nedbrytning, faseendringer eller defekter i perovskittmaterialet, og derved redusere den fotovoltaiske konverteringseffektiviteten. Derfor er det nødvendig å kontrollere laserenergien og eksponeringstiden nøyaktig for å minimere omfanget og rekkevidden til den varmepåvirkede sonen.
Problemer med termisk stress: De lokaliserte høye temperaturene som genereres under laserskrevet kan skape termisk stress i perovskittfilmen, noe som fører til problemer som sprekker eller deformasjon, som påvirker den strukturelle integriteten og ytelsen til cellen. Å frigjøre termisk stress effektivt under skribentprosessen er en teknisk utfordring som må adresseres.
3. Minimering av døde soner:
Definisjon av døde soner: Dødsonen refererer til det ikke-strømgenererende området fra den ytterste siden av P1-linjen til den ytterste siden av P3-linjen etter laserskriving. Jo større dødsonebredden er, desto høyere er andelen ikke-kraftgenererende områder i cellen, og jo lavere er effektiviteten til undercellene. Ved perovskittproduksjon er det nødvendig å minimere dødsonebredden for å øke det effektive kraftgenererende området og den totale effektiviteten til cellen. Dette krever laserskriveutstyr med høypresisjonskontrollfunksjoner og stabil prosessytelse, samt optimert celledesign og skriveprosesser.
4. Storskala modulbehandling:
Ensartethet i stor område: Med utviklingen av Perovskite solcelleteknologi øker etterspørselen etter store moduler. Det er veldig utfordrende å sikre ensartethet og konsistens i laserskriving på moduler med store områder. For eksempel, på moduler på kvadratmeter, kan faktorer som laserenergifordeling og skannehastighetsuniformitet påvirke skribentkvaliteten. Avanserte laserskanning og energikontrollteknologier må utvikles.
Økt fokuseringsvanskelighet: Flatheten til storskala moduler er ofte lav, noe som gjør laserfokusering vanskeligere. Stabiliteten og nøyaktigheten til laserfokuset er avgjørende for skrivekvaliteten. Høypresisjonsfokuseringskontrollsystemer er nødvendig for å tilpasse seg prosesseringskravene til storskala moduler, og sikre at laseren forblir fokusert på riktig posisjon gjennom hele prosessen.
5. Utstyrsstabilitet og pålitelighet:
Langsiktig kontinuerlig drift: Produksjonen av perovskittsolceller er typisk en storskala, kontinuerlig prosess, som krever laserskriveutstyr for å fungere stabilt over lange perioder. Dette stiller høye krav til stabilitet og pålitelighet av ulike komponenter, inkludert mekanisk struktur, optisk system og kontrollsystem. For eksempel må levetiden til laseren, slitestyrken til optiske komponenter og anti-interferensevnen til kontrollsystemet alle gjennomgå streng testing og validering.
Prosesskompatibilitet: Laser -skriftlig utstyr må være kompatibel med andre produksjonsprosesser av perovskittceller, for eksempel belegg og emballasje, for å sikre jevn produksjonsstrøm. Utformings- og parameterinnstillingene for utstyret må samsvare med kravene til oppstrøms og nedstrøms prosesser for å unngå redusert produksjonseffektivitet eller kvalitetsproblemer på grunn av prosessens inkompatibilitet.
6. Laserparameteroptimalisering:
Valg av laserkraft: Valget av laserkraft må justeres nøyaktig i henhold til egenskapene til perovskittmaterialer, filmtykkelse og skrifthastighet. Overdreven kraft kan forårsake overdreven materialskader, mens utilstrekkelig kraft ikke klarer å oppnå effektiv skribent. Derfor er det nødvendig å etablere en nøyaktig relasjonsmodell mellom laserkraft og materialbehandlingseffekter for raskt og nøyaktig å velge de aktuelle laserkraftparametrene.
Pulsbredde og frekvens: Pulsbredden og frekvensen til laseren påvirker også kvaliteten og effektiviteten av skribent. Ulike perovskittmaterialer og -strukturer kan kreve ulik pulsbredde og frekvensparametere for å oppnå de beste skriveresultatene. Derfor er det nødvendig med dyptgående forskning og optimalisering av laserpulsparametere for å møte kravene til perovskittproduksjon.