Der P1-Laserstrukturierungsprozess markiert den ersten entscheidenden Schritt in der Herstellung von Perowskit-Solarmodulen. Hierbei wird die transparente leitfähige Oxidschicht (TCO) auf dem Glassubstrat präzise strukturiert. Dieser Schritt isoliert benachbarte Zellstreifen elektrisch und schafft so die Grundlage für die Reihenschaltung. Die Lasersysteme von Lecheng Intelligent erreichen dies mit außergewöhnlicher Genauigkeit. Sie nutzen Nanosekunden-Infrarot-, Pikosekunden-Grün- oder Pikosekunden-Ultraviolett-Laser, um das TCO-Material sauber und ohne Beschädigung des darunterliegenden Glases zu entfernen. Der Prozess erfordert ein sensibles Gleichgewicht: die vollständige Entfernung der leitfähigen Schicht bei gleichzeitiger Minimierung der Wärmeeinflusszone (WEZ), um Mikrorisse oder Substratbeeinträchtigungen zu vermeiden. Die Technologie von Lecheng erreicht Strukturbreiten von 20–50 µm mit einer Geradheitstoleranz von ±5 µm und gewährleistet so eine optimale Isolation und minimale Totzonen.TrajektorienverfolgungDie in ihren Systemen integrierte Technologie ermöglicht eine adaptive Strukturierung und gleicht so Unregelmäßigkeiten im Substrat aus. Diese Präzision ist von entscheidender Bedeutung, da jegliches Restmaterial von transparentem leitfähigem Oxid (TCO) zu elektrischen Kurzschlüssen führen und dadurch die Effizienz und Zuverlässigkeit des Moduls beeinträchtigen kann.
Erstellung von Reihenverbindungspfaden
Nach P1 stellen die Strukturierungsprozesse P2 und P3 die Reihenschaltung der einzelnen Zellstreifen her und ermöglichen so den Spannungsaufbau im Modul. Im Schritt P2 werden die Lochtransportschicht (HTL), die Perowskitschicht und die Elektronentransportschicht (ETL) per Laser abgetragen, um die darunterliegende TCO-Schicht freizulegen. Dadurch kann die anschließend abgeschiedene Metallelektrode (in P3) die TCO-Schicht kontaktieren und einen durchgehenden elektrischen Pfad bilden. Die Systeme von Lecheng verwenden typischerweise Pikosekunden-Grünlaser für P2/P3, um einen präzisen Schichtabtrag mit einer Wärmeeinflusszone (WEZ) unter 1 µm zu erreichen. Die größte Herausforderung dabei ist die Tiefenkontrolle: Der Laser muss die Funktionsschichten vollständig entfernen und dabei weniger als 20 % der TCO-Dicke beschädigen. Im Prozess P3 werden dann die Metallelektrode, die HTL, die Perowskitschicht und die ETL entfernt, um die vordere Elektrode einer Zelle von der hinteren Elektrode der nächsten zu trennen und die Reihenschaltung abzuschließen.Fokus folgenDie Technologie gewährleistet eine gleichmäßige Ritztiefe auf großen Paneelen, selbst auf verzogenen Substraten, während die Mehrstrahlbearbeitung (bis zu 24 Strahlen) eine Produktion mit hohem Durchsatz ermöglicht. Die korrekte Ausführung der P2/P3-Phasen ist entscheidend für die Minimierung des Serienwiderstands und die Maximierung des Füllfaktors, was sich direkt auf die Ausgangsleistung des Moduls auswirkt.
Sicherstellung der Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Moduls
Der letzte Laserschritt, die P4-Kantenisolierung (oder Kantenreinigung), ist entscheidend für die Zuverlässigkeit des Moduls und die Kompatibilität mit der Verkapselung. Bei diesem Prozess werden alle Dünnschichtschichten (TCO, HTL, Perowskit, ETL und Elektrode) von den Kanten des Glassubstrats entfernt, wodurch eine saubere Kante für die ordnungsgemäße Versiegelung entsteht. Die automatisierten Kantenreinigungssysteme von Lecheng nutzen leistungsstarke Nanosekunden-Infrarotlaser, um die Schichten an allen vier Kanten effizient abzutragen. Hauptziele sind die Verhinderung von Kriechströmen zwischen der aktiven Fläche und dem Modulrahmen, die Beseitigung potenzieller Kurzschlusspfade und die Sicherstellung einer starken Haftung der Verkapselungsmaterialien. Die Anlagen von Lecheng kombinieren mechanische und bildbasierte Positionierung, um eine Reinigungsgenauigkeit von 0,1 mm zu erreichen. Integrierte Staubentfernungssysteme gewährleisten die Prozessreinheit. Der P4-Prozess beeinflusst direkt den Isolationswiderstand des Moduls und seine Fähigkeit, Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen standzuhalten. Durch die Gewährleistung sauberer, fehlerfreier Kanten verbessert die Technologie von Lecheng die Langzeitstabilität und Witterungsbeständigkeit von Perowskit-Solarmodulen und trägt so zu wichtigen Anforderungen für den kommerziellen Einsatz bei.
Die Laserstrukturierungsprozesse P1-P4 bilden das Rückgrat der Herstellung hocheffizienter Perowskit-Solarmodule. Jeder Schritt erfordert eine präzise Steuerung von Laserparametern, Tiefe und Positionierung, um optimale elektrische Leistung und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die fortschrittlichen Lasersysteme von Lecheng Intelligent mit Funktionen wie Trajektorienverfolgung und Fokusnachführung bieten die technologische Grundlage für die Beherrschung dieser komplexen Prozesse. Mit dem Fortschritt der Perowskit-Technologie hin zur Kommerzialisierung bleibt die präzise Laserstrukturierung ein entscheidender Faktor für höhere Wirkungsgrade und niedrigere Kosten in der Solarenergieproduktion.
