鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)是第三代高效薄膜電池的代表，憑借良好的吸光性、電荷傳輸速率、巨大的開發(fā)潛力，實現(xiàn)了高效率、高柔性、低成本，被譽為“光伏領域的新希望”。鈣鈦礦太陽能電池還可通過與晶硅電池疊層進一步提升光電轉換效率，是未來產業(yè)化的重點發(fā)展方向。

與晶硅電池的產業(yè)化路徑相同，鈣鈦礦電池產業(yè)化進程將經歷從0-1再從1-N過程，即從實驗室、中試線、100MW產線到GW量產線逐步實現(xiàn)大規(guī)模化。目前鈣鈦礦電池產業(yè)仍處于從0-1階段，但產業(yè)化進程不斷提速。

鈣鈦礦產業(yè)化技術路線

鈣鈦礦電池吸光層制備工藝總體可參照硅基薄膜、銅銦鎵硒薄膜等薄膜光伏制備工藝，分為濕法工藝和干法工藝兩大類。其中，濕法工藝又包括狹縫涂布和絲網印刷。濕法工藝溶液涂布法具有原料利用率高，成本較低，生產速率快，設備兼容度較高，鈣鈦礦層配方變化對涂布設備無底層改動要求等優(yōu)勢;而干法工藝真空鍍膜法具有大面積厚度和均勻性更好控制，對基底平整度要求低等優(yōu)勢，理論上或適合晶硅疊層路線。目前大多數企業(yè)選用濕法工藝進行大面積100MW中試產線，少數企業(yè)選擇干法或涂布加蒸鍍兩步法工藝。

涂布法鈣鈦礦電池整線工藝流程

鈣鈦礦電池制備中的激光工藝

鈣鈦礦電池生產過程中需要分別進行4次激光加工，P1/P2/P3/P4，涉及到整個鈣鈦礦薄膜電池的制備流程，是整個生產流程中的必備環(huán)節(jié)。

其中進行3次平行激光劃線(P1-P3)，使材料氣化并形成槽線，將整面膜層分割成一個個相互串聯(lián)的寬約4-12mm的子電池，從而形成阻斷電流導通的單獨模塊，以實現(xiàn)增大電壓和串聯(lián)電池的效果。P4是將靠玻璃邊緣約10mm寬度的膜層清除，形成絕緣區(qū)域，作為后段封裝區(qū)域。

激光工藝關系到薄膜的損傷缺陷以及被切面的平整光滑程度，這類因素會共同影響電池的效率和壽命。

鈣鈦礦電池中的激光刻蝕

飛秒激光是鈣鈦礦劃線工序最佳解決方案

飛秒激光是指脈寬為fs(1 fs=10-15s)的脈沖激光。

相較于其他激光，飛秒激光加工精度更高。飛秒激光其脈寬很短，峰值功率極高(脈沖能量/脈寬)，作用于材料時，能引起各種非線性效應。

飛秒激光最大的優(yōu)點在于：能在極短時間內聚集高脈沖能量，形成極高的峰值功率，因此，其加工方式是一種“冷加工”，不會產生熔化、開裂、汽化或者其它有害熱效應，加工效果和質量極佳，能夠在極微小的作用區(qū)域實現(xiàn)對金屬、玻璃、鉆石、陶瓷、電介質、半導體、塑料、聚合物、樹脂等各種類型的柔性材料或硬脆性材料進行穿孔、切割或表面蝕刻等精密微納尺寸加工，具有其它激光器無法比擬的優(yōu)勢。

飛秒激光在加工閾值附近有可確定性的光分解和損傷，以及可控的材料切除，在柔性鈣鈦礦薄膜加工制造上能滿足其跨尺度、高精度、高性能和多樣性的加工要求。

飛秒激光對鈣鈦礦電池加工的優(yōu)勢明顯：切線質量高、一致性好、表面無殘留，且不對基板造成損傷。

不同脈寬激光在100 μm厚的不銹鋼薄片上打孔的效果

全球首臺飛秒鈣鈦礦薄膜太陽能加工裝備

青島自貿作為全國最早探索飛秒激光鈣鈦礦加工工藝的單位，其團隊突破了德國壟斷的卡脖子技術，在基于自主研發(fā)的飛秒種子源鎖模技術上成功研發(fā)了世界首臺飛秒激光鈣鈦礦薄膜太陽能加工裝備，研制開發(fā)的大面積10 cmx10 cm玻璃基板鈣鈦礦太陽能電池組件，獲得了17.4%(2016年)的認證效率。

青島自貿激光科技有限公司

青島自貿激光科技有限公司成立于2018年，專業(yè)從事飛秒激光器及其核心元器件的研發(fā)、生產、應用、銷售。公司在青島建有生產車間，在武漢建有研發(fā)中心。

公司主要產品包括光纖飛秒激光種子源、摻鉺系列光纖飛秒激光器、摻鐿系列光纖飛秒激光器，采用光通信行業(yè)模塊化集成封裝技術，可穩(wěn)定工作在7*24小時模式下，防震易維護。公司在青島和武漢均設有售后服務中心，2小時內在線響應、48小時內排除故障。

公司將持續(xù)關注國際前沿技術，為全球客戶提供具備競爭力的飛秒激光產品和行業(yè)解決方案。

鈣鈦礦專用飛秒激光器 TCR-FS-515-10

TCR-FS-515-10是一款高功率高能量摻 Yb 飛秒激光器，基于獨特的混合鎖模技術、超高精度色散補償技術、非線性啁啾脈沖放大技術開發(fā)而成。激光器內部集成了高轉換效率的 SHG 倍頻模塊，可將 1030nm 基頻光轉換成 515nm 倍頻光，基頻光和倍頻光可通過軟件進行快速切換。激光器還可通過內置的聲光調制器進 一步調節(jié)輸出功率和重復頻率參數。TCR-FS-515-10 是一款穩(wěn)定的商業(yè)飛秒激光光源，已廣泛應用于材料精密加工、生物醫(yī)療、科研等領域。此外該產品可根據客戶需求定制參數指標，并支持工藝打樣，為用戶提供全套技術解決方案。

TCR-FS-515-10榮獲2023激光星銳獎·最佳超快激光器技術創(chuàng)新獎項。

產品特點：

1、脈沖重頻和能量可調

2、支持脈沖串模式

3、515 / 343 nm 波長可選

4、24/7工業(yè)可靠性

5、模塊化設計

產品應用：

1、精密加工

2、納米科學

3、超快現(xiàn)象研究

4、生物醫(yī)療研究

5、醫(yī)學手術

消息來源：自貿激光

審核編輯：湯梓紅