Warum die Präzisionslaserbearbeitung der Schlüssel zu einer höheren Effizienz von Perowskitmodulen ist
Der direkte Weg zur Maximierung der aktiven Fläche
Das grundlegende Prinzip für einen hohen Wirkungsgrad von Solarmodulen besteht darin, die Fläche, die Sonnenlicht in Strom umwandelt – die sogenannte aktive Fläche –, zu maximieren. Bei Perowskit-Solarzellen hängt dies entscheidend von den Laserstrukturierungsprozessen P1, P2 und P3 ab, die die einzelnen Zellstreifen isolieren und zu einem in Reihe geschalteten Modul verbinden. Der Bereich, der von diesen Strukturierungslinien eingenommen wird, wird als „tote Zone“ bezeichnet, da er nicht zur Stromerzeugung beiträgt. Die Präzisionslasersysteme von Lecheng Intelligent wurden speziell entwickelt, um diese tote Zone zu minimieren. Ihre Technologie ermöglicht bemerkenswert schmale Strukturierungslinien mit Breiten unter 30 µm und außergewöhnlicher Geradlinigkeit mit einer Positioniergenauigkeit von ±5 µm. Noch wichtiger ist jedoch die fortschrittliche Technologie von Lecheng.FlugbahnverfolgungDie Software spielt eine entscheidende Rolle. Sie scannt intelligent den tatsächlichen Verlauf der P1-Leitung und passt die Pfade der P2- und P3-Strukturen präzise an diese Trajektorie an. Dadurch wird der minimal erforderliche Abstand zwischen den Leitungen konstant gehalten, selbst bei leichten Krümmungen der P1-Leitung. Ohne diese Technologie müssten Hersteller den Abstand zwischen den Leitungen vergrößern, um mögliche Fehlausrichtungen auszugleichen. Dies würde die Totzone unnötig vergrößern und die aktive Fläche verringern. Durch die Ermöglichung engerer und präziserer Strukturmuster erhöht die Laserbearbeitung von Lecheng direkt die aktive Fläche des Moduls, was maßgeblich zur Steigerung der Gesamtleistung und des Wirkungsgrades beiträgt.
Die Rolle der extrem niedrigen thermischen Belastung
Die Effizienz einer Perowskit-Solarzelle hängt nicht allein von ihrer Größe, sondern auch von der Qualität der Materialien im aktiven Bereich ab. Herkömmliche mechanische Verfahren oder weniger präzise Lasermethoden können die empfindliche Mehrschichtstruktur einer Perowskit-Zelle erheblich beschädigen und so Kurzschlüsse oder Leistungseinbußen in den Bereichen neben den Ritzlinien verursachen. Lecheng Intelligent begegnet dieser Herausforderung mit ultrakurzen Pulslasern (Pikosekunden- und Femtosekundenlaser) und hochentwickelter optischer Steuerung. Diese Laser liefern Energie in extrem kurzen Impulsen und verdampfen das Zielmaterial mit minimaler Wärmeübertragung auf die umgebenden Schichten. Dadurch entsteht eine außergewöhnlich kleine Wärmeeinflusszone (WEZ). Beispielsweise erreichen die Verfahren von Lecheng eine WEZ von weniger als 1 µm für das P2-Ritzverfahren. Dies ist entscheidend, um die Lochtransport-, Perowskit- und Elektronentransportschichten zu durchätzen, ohne die darunterliegende TCO-Schicht um mehr als 20 % ihrer Dicke zu beschädigen. Saubere, fehlerfreie Ritzlinien mit minimaler WEZ verhindern Stromverluste und gewährleisten, dass jede einzelne Subzelle ihre maximale Leistung erbringt. Durch die sorgfältige Erhaltung der Funktionsmaterialien um die Ritzlinien herum wird sichergestellt, dass der erzeugte elektrische Strom effizient gesammelt und die Spannung der in Reihe geschalteten Zellen maximiert wird, was direkt zu einer höheren Modulumwandlungseffizienz beiträgt.
Ermöglichung von Skalierbarkeit und Reproduzierbarkeit für die kommerzielle Rentabilität
Damit die Perowskit-Technologie den Sprung vom Labormaßstab zum marktfähigen Produkt schafft, müssen die Fertigungsprozesse nicht nur präzise, sondern auch hochgradig reproduzierbar und auf große Modulgrößen skalierbar sein. Ungenauigkeiten in Tiefe, Breite oder Ausrichtung der Ritzung über eine große Fläche (z. B. 2,4 m x 1,2 m) führen direkt zu Schwankungen in der Zellleistung, wodurch sogenannte Hotspots entstehen oder die Gesamtleistung des Moduls, die durch die schwächste Zelle begrenzt wird, reduziert wird. Die Lasersysteme von Lecheng Intelligent integrieren diese Eigenschaften.Fokus folgenDie Technologie nutzt Sensoren zur kontinuierlichen Überwachung der Höhe des Glassubstrats und zur dynamischen Anpassung des Laserfokus in Echtzeit. Dadurch werden Substratverformungen oder Unebenheiten der Plattform kompensiert und eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität über das gesamte Panel gewährleistet. Die Möglichkeit der Mehrstrahlbearbeitung (bis zu 24 Strahlen) ermöglicht zudem eine Fertigung mit hohem Durchsatz ohne Präzisionsverlust. Diese Kombination aus großformatiger Bearbeitung, aktiver Fokussteuerung und Parallelverarbeitung stellt sicher, dass jeder Quadratzentimeter eines Perowskitmoduls, ob in der Mitte oder am Rand, die gleiche hochwertige Laserbehandlung erhält. Diese Reproduzierbarkeit ist essenziell für eine hohe Produktionsausbeute und eine stabile, zuverlässige Modulleistung in einer Gigawatt-Fabrik. Präzisionslaserbearbeitung ist daher nicht nur ein technischer Schritt, sondern ein Eckpfeiler der gesamten Kommerzialisierung von Perowskit-Photovoltaik.
Im Wettlauf um die Kommerzialisierung hocheffizienter Perowskit-Solarmodule ist die präzise Laserbearbeitung nicht nur ein optionaler Fertigungsschritt, sondern eine grundlegende Voraussetzung. Durch die Minimierung von Totzonen, den Erhalt der Materialintegrität bei extrem geringer thermischer Belastung und die Gewährleistung der Reproduzierbarkeit über große Flächen liefern Unternehmen wie Lecheng Intelligent die entscheidenden Werkzeuge, um das volle Potenzial dieser vielversprechenden Technologie auszuschöpfen. Der Weg zu höherer Moduleffizienz wird buchstäblich mit Laserlicht geebnet.
