Wie die Lasersysteme von Lecheng die Totzonen in Perowskitmodulen um 30 % reduzieren
Präzises Mehrstrahl-Scribing mit Echtzeit-Trajektorienverfolgung
Die Lasersysteme von Lecheng integrieren fortschrittliche Mehrstrahl-Strukturierungstechnologie (mit bis zu 24 Strahlen) mit Echtzeit-Trajektorienverfolgung, um Totzonen – inaktive Bereiche zwischen den Zellstreifen, die die Moduleffizienz mindern – zu minimieren. Herkömmliche Systeme benötigen größere Abstände (≥ 200 µm), um Substratverformungen und Ausrichtungsfehler auszugleichen. Das bildbasierte Kompensationssystem von Lecheng passt die Strukturierungspfade von P2 und P3 jedoch dynamisch an die tatsächliche Position der P1-Linie an. Dadurch wird der Zellabstand auf ≤ 150 µm reduziert, während die elektrische Isolation erhalten bleibt. Die Galvanometerscanner des Systems erreichen eine Positioniergenauigkeit von ± 5 µm bei Geschwindigkeiten von bis zu 8.000 mm/s und gewährleisten so eine gleichmäßige Strukturierung auf 2,4 m × 1,2 m großen Substraten. Durch die Synchronisierung der Laserpulse mit der Substratbewegung eliminiert Lecheng Überlappungslücken und Kantenunregelmäßigkeiten, die zu Verlusten durch Totzonen beitragen.
Fokusfolgetechnologie für variable Substrattopografien
Herausforderungen hinsichtlich der Gleichmäßigkeit von Perowskitschichten – wie Dickenschwankungen (±0,5 μm) und Verformungen durch thermische Verarbeitung – können in herkömmlichen Lasersystemen zu Defokussierung, breiteren Ritzlinien und größeren Totzonen führen. Lecheng begegnet diesem Problem mit Autofokusmodulen, die eine konstante Fokustiefe von ±2 μm über das gesamte Substrat gewährleisten. Laser-Triangulationssensoren erfassen kontinuierlich die Oberflächenhöhe und passen die Position entlang der Z-Achse dynamisch an, um auch auf gekrümmten oder unebenen Oberflächen eine optimale Strahlfleckgröße (≤20 μm) sicherzustellen. Dies ist entscheidend für flexible Perowskitmodule auf PET-Substraten, bei denen Verformungen während der Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung die Totzonen um bis zu 25 % vergrößern können. Durch die Stabilisierung von Ritzbreite und -tiefe reduziert die Technologie von Lecheng die Totzonenfläche im Vergleich zu Systemen mit festem Fokus um 30 %.
Adaptive Prozesssteuerung zur materialspezifischen Optimierung
Die Systeme von Lecheng nutzen eine adaptive Laserparametersteuerung, um Schwankungen in der Zusammensetzung der Perowskitschicht und angrenzender Materialien (z. B. TCO, HTL, ETL) auszugleichen. Mithilfe von Echtzeit-Energieüberwachung und geschlossener Regelung passt das System Pulsdauer (Nanosekunden bis Pikosekunden), Wellenlänge (UV bis IR) und Fluenz an, um eine saubere Abtragung ohne Beschädigung von Oberflächen zu erreichen. Beispielsweise erfordert das Ritzverfahren P2 eine präzise Tiefensteuerung, um Perowskit- und HTL/ETL-Schichten ohne übermäßige Beschädigung des TCO (< 20 % der Schichtdicke) zu entfernen, während bei P3 Metallelektroden ohne Kurzschluss entfernt werden müssen. Durch die Optimierung dieser Parameter für jeden Materialstapel – und die Möglichkeit des schnellen Wechsels zwischen verschiedenen Verfahren – minimiert Lecheng Wärmeeinflusszonen (WEZ < 1 µm) und verhindert Mikrorisse, die mit der Zeit zu einer Vergrößerung von Totzonen führen. Dieser materialbewusste Ansatz ist entscheidend für die Einhaltung von Totzonen von ≤ 150 µm in der Massenproduktion.
Die Integration von Bahnverfolgung, Fokusnachführung und adaptiver Lasersteuerung durch Lecheng erzeugt einen Synergieeffekt, der die Totzonen um 30 % reduziert. Dies steigert nicht nur die Moduleffizienz, sondern senkt auch die Produktionskosten durch maximale Ausnutzung der aktiven Fläche – ein entscheidender Vorteil auf dem wettbewerbsintensiven Markt für Perowskit-Solarzellen.
