ペロブスカイト太陽電池の製造プロセス
ペロブスカイト太陽電池の製造プロセスには、複数の精密なステップが含まれており、レーザー技術は効率と安定性の向上に重要な役割を果たします。主なステップは以下のとおりです。
基質の準備: 基板（ガラスや柔軟なポリマーなど）を洗浄および前処理して、最適な接着性と導電性を確保します。
電極堆積透明導電性酸化物（伊藤 または FTO など）を下部電極として堆積します。
レーザースクライビング（P1）レーザー技術を使用して下部電極をパターン化し、個々のサブセルを分離して直列接続を作成します。
機能層コーティング電子輸送層（ETL）、ペロブスカイト吸収層、正孔輸送層（HTL）を順に堆積します。
レーザースクライビング（P2）: ETL/ペロブスカイト/HTL スタックを除去して、サブセルを相互接続するための下部電極を露出させます。
トップ電極堆積: 上部電極（金属または導電性酸化物など）を堆積します。
レーザースクライビング（P3）: 上部電極をパターン化してサブセル間の直列接続を完了します。
エッジ削除（P4）レーザーアブレーションを使用して周辺のフィルム（通常 8 ～ 15 んん 幅）を除去し、カプセル化の互換性を確保します。
カプセル化: 環境による劣化を防ぐためにデバイスを密封します。
レーザーアプリケーション
1.超高速レーザー加工
超高速レーザー（フェムト秒レーザーやピコ秒レーザーなど）は、コールドアブレーション周囲の材料への熱によるダメージを最小限に抑えます。
短いパルス持続時間(例: 300 フェス) 熱影響部 (危険物質) を減らし、隣接する層を損なうことなく正確なパターン形成を保証します。
2.レーザースクライビング
P1、P2、P3のスクライブセルを相互接続されたサブセルに分割し、直列接続を形成することで、より高い電圧出力を実現します。
デッドゾーン: 効率損失を減らすために、非アクティブなスクライビング領域 (例: P1/P2/P3 ライン) を最小限に抑える必要があります (<150 μm)。
エッジ削除: 周囲のフィルム（8～15 んん）を除去することで、短絡を防ぎ、封止の信頼性を確保します。
3.高度なレーザー技術
ビームシェーピング: 非球面レンズシステムを使用してガウスビームをフラットトップビーム均一なエネルギー分散を保証し、エッジの損傷を軽減します。
ダイナミックトラッキングシステム: リアルタイムの視覚追跡および補正アルゴリズムは、P1 ラインの位置に基づいてスクライビング パスを調整し、ずれとデッド ゾーンの幅を最小限に抑えます。
マルチビーム処理: GW スケールのシステム (例: 24 ビーム レーザー) により、大面積モジュール (例: 1200 × 2400 んん) の高スループット スクライビングが 30 秒という短いサイクル時間で可能になります。
ペロブスカイト太陽電池の主要機器
レーザースクライビングシステム：
超高速レーザー: 精密な刻印のための波長 532 ナノメートル または 355 ナノメートル のフェムト秒/ピコ秒レーザー。
マルチビーム光学系: 並列処理用に 12 ～ 24 個の独立制御ビームを備えたシステム。
リアルタイム監視: CCD イメージングと共焦点顕微鏡を統合し、スクライビングの深さ、幅、欠陥を測定します。
動的追跡と補正：
センサーは P1 ラインの位置を検出し、一定の間隔 (例: 10 μm の精度) を維持するために P2/P3 パスを自動的に調整します。
利点: デッドゾーンの幅を狭め、効率を向上し、生産量を高めます。
大面積処理装置：
GW 規模のレーザー スクライビング マシン (青紅 レーザ のシステムなど) は最大 2.88 m² のモジュールをサポートし、2000 ～ 6000 んん/s のスクライビング速度を実現します。
レーザー加工効果
P1 スクライブ
客観的基板を損傷することなく、下部電極（ITOなど）を完全に除去します。
最適化されたパラメータ：
レーザ: 532 nmフェムト秒レーザー、出力1.8～2.4 W、速度2000 んん/s、周波数1000 kHz。
結果: スクライビング幅 <10 μm、基板損傷なし、HAZ が最小限 (<1 μm)。
P2 スクライブ
客観的: ETL/ペロブスカイト/HTL スタックを取り外し、下部電極を損傷することなく露出させます。
最適化されたパラメータ：
レーザ: 532 ナノメートル フェムト秒レーザー、出力 0.46 W、速度 4000 んん/s。
結果: スクライビング深さ約 858 ナノメートル、電極を損傷することなく正確に除去します。
P3 スクライブ
客観的: 隣接するサブセルを分離するために上部電極 (オー など) をパターン化します。
最適化されたパラメータ：
レーザ: 532 ナノメートル フェムト秒レーザー、出力 0.2 W、速度 6000 んん/s。
結果: スクライビング深さは約 534 ナノメートル で、下層に損傷はありません。
メリットのまとめ
マルチビーム処理12/24 ビーム レーザー システムは、より高い安定性と各ビームの独立した電力制御を提供し、柔軟性と信頼性を向上させます。
リアルタイムフォーカストラッキング: 湾曲した基板や変動する基板上でも一貫した焦点を維持し、均一なスクライビングの深さと幅を確保します。
視覚追跡と補正: P1/P2/P3 間隔を動的に調整してデッドゾーン (<150 μm) を最小限に抑え、変換効率と生産歩留まりを向上させます。
スケーラビリティ: GW 規模の設備により、大面積モジュール (例: 2.88 m²) を高スループット (30 秒のサイクル時間) で生産できます。
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