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激光刻蚀CIGS薄膜太阳能电池P3划线工艺研究

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1 绪论

1.1 铜铟镓硒薄膜太阳能电池的产生与发展

1.2 激光刻蚀CIGS薄膜材料的研究进展

1.3 CIGS薄膜电池的结构和制作工艺

1.4 论文的研究内容

2半导体材料激光刻蚀机制

2.1 物质对激光的吸收机理

2.2 半导体材料对激光吸收机制

2.3 红外波段激光的吸收机制

2.4 本章小结

3 激光加工系统

3.1激光加工原理

3.2 激光加工技术分类

3.2 激光刻蚀加工设备

3.3 本章小结

4 影响激光划线的工艺参数

4.1 材料特性

4.2 激光特性参数的影响

4.3 加工参数的设置

4.4激光加工过程中各项参数关系

4.5 本章小结

5 激光刻蚀工艺实验结果及分析

5.1 CIGS薄膜太阳能电池

5.2 实验参数初步设置

5.3 烧蚀阈值Fth

5.4 P3刻线实验结果分析

5.5本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

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摘要

目前国内大部分的太阳能电池厂商,在生产CIGS薄膜太阳能电池时,依然采用传统的机械划线实现电池板的分节。这种划线有着一些弊端,比如划线边缘易出现毛刺、机械针磨损(增加了生产成本)、刻蚀线宽太大(降低了电池的利用率)等。为了克服机械划线带来的这些问题,本论文从激光与半导体材料的相互作用出发,尝试用激光对CIGS薄膜太阳能电池进行划线。通过优化激光器参数及加工参数,找到合适的工艺参数以提高刻线质量。
  本论文主要的工作是采用波长为1064nm的红外固体光纤激光器对CIGS薄膜太阳能电池进行P3划线。论文主要有以下几方面的内容:
  (1)详细分析了CIGS薄膜太阳能电池在光伏行业未来的发展潜力,并阐述激光刻蚀技术在CIGS薄膜太阳能电池生产制造过程中的作用。
  (2)分别研究了激光波长、激光功率密度、脉冲宽度、脉冲重复频率对加工效果的影响。在飞秒激光与脉冲激光不同作用下,得到造成材料的烧蚀阈值有较大变化的原因。
  (3)在其他参数一定的前提下,得到脉宽与线宽并非严格的线性关系,线宽的大小与刻线质量与脉宽、加工速度和重复频率都有关系。
  (4)对各项加工参数进行优化设置后得到当实验参数为P=15W,PRF=120KHz,τ=8ns,v=900mm/s,光斑重叠率为75%时,刻线线宽和刻线质量基本达到实验目的。

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