行業(yè)趨勢：新款激光器帶給CIGS薄膜太陽能劃線領(lǐng)域的重大意義是什么？

盤點2017年太陽能光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破中，中國建材集團所屬的凱盛集團旗下的德國Avancis公司，生產(chǎn)出銅銦鎵硒薄膜太陽能全尺寸冠軍組件，有效面積光電轉(zhuǎn)換效率達16．4％，創(chuàng)造了工業(yè)化生產(chǎn)太陽能電池組件的世界紀錄。這一紀錄的突破，標志著凱盛集團掌握了世界一流銅銦鎵硒自主核心技術(shù)，具備了技術(shù)市場雙引領(lǐng)的能力，為產(chǎn)品進軍全球市場、躋身國際一流奠定了堅實基礎(chǔ)。

在光伏太陽能領(lǐng)域，一向有晶硅和薄膜兩條路線。盡管晶硅是國內(nèi)絕大部分光伏企業(yè)所采用的技術(shù)，但薄膜一直被看作屬于未來的能源，因其輕薄、可彎曲的特點，可以被應(yīng)用于更多領(lǐng)域。對于薄膜產(chǎn)品而言，最大的問題就是轉(zhuǎn)換率依然低于大部分晶硅產(chǎn)品。自1976年銅銦鎵硒光伏發(fā)電技術(shù)誕生以來，人們就在研究如何改善劃線工藝，讓銅銦鎵硒電池轉(zhuǎn)換效率更高．

相對于晶硅模組復雜的制程，CIGS薄膜模組制程就比較簡單。首先使用磁控濺射機在沉底材料上如玻璃，塑料，不銹鋼等鍍一層約800納米厚的鉬層作為背電極；然后再采用共蒸或濺射后硒化工藝在膜層上沉積一層約2微米后的銅銦鎵硒層，俗稱黃銅礦。銅銦鎵硒層也叫吸收轉(zhuǎn)換層，負責吸收太陽光，并將光子轉(zhuǎn)化成電子空穴對，通過前后電極引出，形成電流。接下來就是制作緩沖層，一般采用化學?。–hemical Bath Deposition）在銅銦鎵硒層制備一層硫化鎘。該層起到緩沖保護作用，防止濺射窗口層時，濺射離子對吸收層的損傷，同時降低窗口層與吸收層的異質(zhì)結(jié)界面失配。最后用磁控濺射機在緩沖層上制備窗口層，前電極及減反層。

工業(yè)生產(chǎn)中，當制作大尺寸CIGS太陽能模組時，需要在薄膜材料沉積過程中進行三道劃線工藝，以完成各子電池的界定、分割和內(nèi)聯(lián)。這三道劃線工藝也被叫做P1、P2、P3。

劃線技術(shù)是一道非常關(guān)鍵的工藝，不但決定了光伏電池模組的性能，還直接決定了光伏電池模組的轉(zhuǎn)化效率。

銅銦鎵硒P1工藝是除掉不透光的背電極鉬層，根據(jù)其光譜吸收曲線，納秒紅外激光脈沖是一個較好的選擇，利用紅外脈沖的熱效應(yīng)，將膜層處除去。但成也蕭何敗也蕭何，納秒紅外脈沖熱效應(yīng)也帶來一系列不良后果。

1．工藝窗口太窄，有時調(diào)整鍍膜工藝來適應(yīng)劃線工藝，影響了模組的其他性能。

2．存在毛刺（重鑄層）或表面殘留碎屑，可能會導致短路。

3．絕緣電阻不夠高，存在漏電流的可能性。

4．線寬大，導致死區(qū)偏大，影響了了模組的轉(zhuǎn)化效率。

5．膜層內(nèi)部會產(chǎn)生裂紋，模組的正常使用壽命收到影響。

德國LPKF作為全球最大的薄膜太陽能劃線設(shè)備供應(yīng)商，一直致力于開發(fā)CIGS劃線最佳解決方案。通過多年的摸索與努力，新近研發(fā)的激光器在P1工藝中能取得了非常好的效果。

而對于P2／P3工藝，因為CIGS膜層高達2微米的厚度，納秒激光就如狗咬刺猬，無從下口了。這個時候，人們不得不采用機械的方式，利用銅銦鎵硒與鉬的硬度差，從膜面將硬度較低的銅銦鎵硒層劃掉，而保留硬度較高的鉬層。機械刻劃方式簡單直接，但也產(chǎn)生了一系列問題，如刻劃速度慢，崩邊現(xiàn)象嚴重，線寬大，存在殘余應(yīng)力和裂紋。還有一點，機械針直接與較硬的鉬層摩擦，磨損嚴重，每隔幾天就需要更換一批機械針，導致了機械刻劃運營成本高，工作效率低。

機械劃線P2實例圖片

機械劃線P3實例圖片

而新款激光器足以剝脫材料外層電子，達到對材料“電子態(tài)”去除效果。因為是非接觸式工藝，所以沒有崩邊現(xiàn)象，也沒有裂紋和殘余應(yīng)力，劃線質(zhì)量完全滿足CIGS模組生產(chǎn)的工藝要求。

對于CIGS薄膜太陽能劃線工藝，采用新款激光，大大改善了劃線質(zhì)量。銦鎵硒薄膜太陽能作為一種非常有前景的可再生能源，要想取得大規(guī)模應(yīng)用，被能源使用市場接納，必須要千方百計讓發(fā)電成本跟傳統(tǒng)石化能源接近直至更低。德國LPKF太陽能設(shè)備有限公司，十幾年來一直致力于薄膜太陽能劃線設(shè)備研發(fā)和制造。我們完全有理由相信，激光劃線新工藝的引入，將顯著提升銅銦鎵硒薄膜太陽能的競爭力，為銅銦鎵硒薄膜太陽能在與其他形式能源的競爭助一臂之力！