晶体硅太阳能电池激光精细加工技术研究

为提高晶体硅太阳能电池的转换效率,采用532 nm与355 nm纳秒激光器及10.6 μm射频二氧化碳激光器对晶体硅太阳能电池的绒面制作、边缘隔离工艺以及电池前电极激光制作进行了实验研究,获得了相关的工艺参数.     

纳秒激光脉冲辐照太阳能电池损伤特性及对光电转化的影响

针对纳秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池损伤特性及对光电转化影响开展研究.从损伤形貌、伏安特性、电致发光三个方面建立实验系统,分别从材料烧蚀形貌、电性能输出、内部损伤情况来分析电池光电性能逐渐下降特性.在分析了激光能量密度影响的基础上,进一步分析了激光辐照部位的影响,如电池栅线与非栅线部位.纳秒脉冲激光由于峰值功率较高,能对电池产生明显损伤,激光辐照电池的栅线部位损伤效果强于辐照非栅线部位,主要由于栅线电极的作用是用于光生载流子的收集,激光辐照熔断电池栅线,降低电池输出功率.研究结论对于提高太阳能电池空间防护能力具有指导意义.     

皮秒脉冲激光辐照太阳能电池损伤特性实验研究(特邀)

以皮秒脉宽激光多脉冲损伤太阳能电池为背景,通过激光烧蚀电池前后表面形貌、电池伏安特性、电致发光特性获得损伤特性。采用脉宽15 ps、波长1 064 nm皮秒脉冲激光辐照三结GaAs太阳能电池进行实验。通过重频调节改变激光辐照功率,对太阳能电池栅线与非栅线部位在激光辐照下的损伤特性进行分析。实验发现辐照非栅线部位时,尽管激光光斑较小,但电池内部材料已经发生损伤,主要是由于电池内部材料有序结构的破坏逐渐增大,尤其是激光功率越高时,内部损伤面积越大。当激光辐照栅线部位时,栅线部位受热熔断会极大影响太阳能电池对载流子的吸收,从而降低电池的光电转换能力,进而影响太阳能电池的电性能,使得激光辐照栅线部位损伤效果强于辐照非栅线部位。     

国内最大晶体硅太阳能电池项目在河北开工

国内最大晶体硅太阳能电池项目——河北省保定英利晶体硅太阳能电池四期800兆瓦项目在保定英利产业园奠基,这是国内最大的晶体硅太阳能电池项目。据了解,项目总投资60亿元,年产800兆瓦晶体硅太阳能电池,2010年12月     

单晶Si、单结GaAs太阳能电池的激光损伤特性对比研究

采用1064 nm纳秒脉冲激光辐照单晶Si、单结G As太阳能电池,针对不同强度激光辐照太阳能电池的损伤特性进行了实验研究,得出激光光斑聚焦在电池栅线上时,电池更易损伤,单晶Si电池的栅线打断之后仍能很好工作,单结GaAs电池却完全失效,这是由于高掺杂的基底锗熔融凝固连接栅线,导通电池正负极.实验结果还表明,激光辐照在电池表面时,对单晶Si电池基本没有影响,而GaAs电池输出性能也没有很大幅度的下降.理论分析了纳秒激光对电池的损伤主要是热、力效应共同作用的结果.热效应使材料熔化、气化,力效应主要沿着激光传输的方向,垂直于材料表面.常温下Si材料对1 064 nm有较强的本征吸收,GaAs电池的GaAs层透过1 064 nm,Ge基底本征吸收1 064 nm,Ge材料的熔点低于Si材料且其禁带宽度更窄,故其初始损伤阈值略低.通过SEM扫描电镜、激光拉曼材料分析及X射线光电子能谱仪等分析手段对实验结果进行了验证.     

以技术创新推动晶体硅太阳能电池智慧生产线建设

综述了晶体硅太阳能电池生产线的技术现状,并结合晶体硅电池技术的未来发展方向,分析了晶体硅太阳能电池生产线技术的发展趋势,认为创新工艺及设备、高产能及高效自动化、监控与决策智能化是未来晶体硅太阳能电池生产线的三大主要特征,在此基础上,提出了一种晶体硅太阳能电池智慧生产线,简要介绍了其结构组成,特点及实现。1     

短脉冲和连续激光对太阳能电池的损伤对比

为了研究短脉冲激光和连续激光对太阳能电池损伤的差异,采用波段内的短脉冲激光和连续激光进行辐照单晶硅太阳能电池的实验。通过观察电池被两种激光辐照后的损伤形貌,结合分析太阳能电池的结构,得到了短脉冲激光和连续激光对太阳能电池造成的损伤形式和成因,对比了两种激光对电池的损伤差异。研究结果表明:波段内短脉冲激光和连续激光对太阳能电池的损伤主要是依靠热效应,其中短脉冲激光对太阳能电池的损伤形式主要是热力损伤,连续激光对太阳能电池的损伤形式是热熔损伤。     

纳秒级强激光对多晶硅片光吸收性能的影响

采用兆瓦级TEA CO2激光器输出的纳秒级强红外激光脉冲照射太阳能多晶硅片,用红外光谱仪测试了硅片的吸收谱,发现经激光脉冲照射后的太阳能多晶硅片对光的吸收能力大为增强,并对实验结果做出了初步的分析。     

飞秒超短脉冲激光对硅太阳能电池的损伤阈值研究

首次采用飞秒超短脉冲激光（35 fs）,研究其对硅太阳能电池的损伤阈值。与相同波长的连续激光对比,飞秒激光的损伤阈值略高。这一结果不同于纳秒或皮秒激光,主要是因为当加热脉冲时间相当或小于电子-声子耦合时间时,非热平衡效应显著,热传导现象不再满足Fourier 定律。在实验中采用了光束整形技术,首次采用强度均匀分布的激光研究损伤阈值。此技术能减小高斯激光中心光强过大造成的实验偏差。     

激光加工技术使太阳能电池的效率提高到22%

目前,由晶体硅制作的太阳能电池已在太阳能光生伏打产品市场上占据统治地位.一般工业晶体硅太阳能电池的光-电转换效率为14%～16%,而采用新的激光加工技术能提高太阳能电池的光-电转换效率.德国Institut für Solarenergieforschung Hameln(ISFH)研究所的研究人员已经研制出一种制造太阳能电池的加工工艺,即背交叉单次蒸发(RISE)工艺.辅以激光加工技术,用该工艺制造的背接触式硅太阳能电池的光电转换效率达到22%.     

纵向抽运Tm，Ho：YLF微片激光器激光特性的研究

从速率方程理论出发，得到了抽运功率阈值和激光输出功率的解析表达式。通过钛宝石激光器抽运Tm，Ho：YLF微片，获得90mW的2μm波长激光连续输出。得到了抽运功率和输出功率之间的关系以及抽运光与振荡光之间的转换效率关系。同时也给出了温度对激光输出效率的影响。     

热容激光器激光输出特性的数值模拟

热容激光器在激射过程中，激光介质的温度快速升高，导致了热容激光器具有特殊的激光输出特性。通过理论分析、数值模拟和实验研究等方法，对热容激光器的激光输出特性进行研究，掌握热容激光器工作的基本规律，为热容激光器的设计、实验提供了重要的参考。建立了描述热容激光输出特性的理论模型，给出了输出功率随激光介质温升及工作时间的变化关系。数值模拟研究结果表明。激光介质的温度从300K升高到400K过程中，阈值功率密度从2．6W／cm^3增加到33．6W／cm^3，输出功率下降7％。利用建立的热容激光器实验装置．测量了不同占空比情况下的输出功率，占空比越高输出功率随时间下降得越快，与数值模拟结果相符。在低占空比时，数值模拟和测量结果吻合较好；在高占空比时出现误差，而且占空比越高误差越大。     

激光诱导火花点火击穿阈值分析及试验对比

激光诱导火花点火具有点燃稀混合气从而降低排放的潜力,因此成为近年来内燃机燃烧的研究热点之一。对激光诱导火花点火击穿阈值解析式的量纲进行了分析,并与文献中的试验结果进行了对比。理论预测及试验结果均表明：当环境压力为大气压力或内燃机压缩终了压力、同时激光波长为1064nm或532nm时,激光诱导击穿阈值随压力的增大而减小,...     

低增益脉冲准分子激光阈值条件的研究

对于激光系统性能而言,激光工作阈值条件具有非常重要的意义。低增益、宽带脉冲 准分子激光的阈值条件和其激光泵浦脉冲有密切关系。在激光四能级系统速率方程的基础上,利用增益开关和Q开关的分析方法来研究低增益脉冲准分子激光阈值条件,给出了其在不同增益脉宽情况下一致的阈值条件。所得到的结论显示,在增益脉宽很短时,低增益准分子激光和连续激光的阈值条件完全不同,取决于时间积分增益系数要大于一临界值。     

高质量CVD金刚石自支撑膜的连续激光损伤研究

利用HJ - 4型连续CO2 激光对金刚石膜进行了激光损伤阈值的研究,损伤后的金刚石膜用SEM和Raman进行了表征。研究结果表明,高质量CVD自支撑金刚石膜具有较高的 激光损伤阈值,金刚石膜抗连续激光损伤阈值的范围是在1. 15 ×106 ～2. 26 ×106W / cm2。金刚石膜激光损伤主要是由于热震损伤,其机制属于热- 力耦合机制。     

掺Yb相移分布反馈光纤激光器的后期制作与研究

采用二次曝光法先在一根10cm长的掺Yb光纤上制作出近似λ/4相移分布反馈(DFB)掺Yb光纤激光器。再利用紫外修整的方法,同时通过F-P扫描干涉仪及示波器实时监控激光运行模式,获得了阈值低而单纵模运行特性好的λ/4相移DFB掺Yb光纤激光器。所制作的激光器阈值为20mW。当抽运功率为130mW时,获得了25mW的1053um单纵模激光。     

不同波长激光对CCD的干扰性实验研究

为了对比研究激光对可见光CCD的干扰效果,采用532nm,808nm和1064nm波长的激光对同一可见光CCD进行了干扰实验。结果表明,3种波长的激光对CCD都有一定的干扰效果,由于干扰波长、干扰功率、工作方式等不一样,干扰效果也存在差异。对于脉冲式激光器,532nm激光比1064nm激光具有更低的光饱和阈值;当各波长激光输出达到一定功率时,CCD会出现饱和串音的现象。此干扰实验为更好干扰CCD成像系统提供了一定的实验依据。     

激光阈值法测量磷酸盐钕玻璃片中心波长的研究

利用激光阈值法对两种应用于高功率固体激光片状放大器中的磷酸盐激光玻璃的中心波长进行了实验测试。实验结果表明,国产新型N31磷酸盐激光玻璃的中心波长为1052.7nm,俄罗斯进口某型号磷酸盐激光玻璃的中心波长为1051.4nm。     

C→A跃迁准分子激光阈值条件的研究

对于激光系统性能而言,激光工作阈值条件具有非常重要的意义。C→A跃迁的低增益、宽带脉冲准分子激光的阈值条件和其激光抽运脉冲有密切关系。在激光四能级系统速率方程的基础上,利用增益开关和Q开关的分析方法来研究C→A跃迁的低增益脉冲准分子激光阈值条件,给出了其在不同增益脉宽情况下一致的阈值条件。结果表明,在增益脉宽很短时,准分子激光和连续激光的阈值条件完全不同,取决于时间积分常数要大于一临界值。     

激光二极管抽运下的祖母绿晶体自由运转激光器

报道了温差水热法生长的祖母绿晶体在660 nm激光二极管(LD)抽运下的激光实验结果。根据祖母绿晶体的光学特点和生长情况,加工了长度分别为10.5 mm和3.4 mm的两种激光棒,并分别进行了激光实验。当激光二极管输入功率为2.68 W时,在平凹腔中祖母绿晶体分别实现了2.7 mW和24 mW的731 nm红外激光的自由输出,其中长度3.4 mm激光晶体的光-光转换效率为1.4%,斜率效率为11.9%,激光阈值在0.7 W附近,并分析讨论了效率低的原因。