تلعب تقنية الليزر دورًا محوريًا في إنتاج الخلايا الكهروضوئية، لا سيما في المراحل الرئيسية لتصنيعها. وسواءً كانت الخلايا مصنوعة من السيليكون البلوري أو الأغشية الرقيقة، فإن معالجة الليزر تُستخدم على نطاق واسع في عمليات القطع والتشكيل والتخميل والنقش، مما يُحسّن كفاءة الإنتاج وأداء المنتج.
1. تخميل حواف الخلايا الشمسية
تُستخدم أشعة الليزر عالية الطاقة لتخميل حواف الخلايا الشمسية، مما يقلل من فقد الطاقة. وتساعد الأخاديد التي يُشكلها الليزر على خفض فقد الطاقة الناتج عن تيارات التسرب بشكل ملحوظ، من 10-15% التي تُلاحظ عادةً مع الحفر الكيميائي إلى 2-3% فقط باستخدام تقنية الليزر.
2. الكتابة والمحاذاة
تُستخدم تقنية الكتابة بالليزر بشكل شائع في عملية التوصيل الآلي للخلايا الشمسية. تضمن هذه الطريقة محاذاة أكثر دقة وتماسكًا للخلايا في الوحدة الشمسية، مما يقلل من تكاليف التخزين ويحسن كفاءة الوحدة.
3. التقطيع والفرم
تُعد تقنيات القطع والتقطيع بالليزر لرقائق السيليكون من بين أكثر التقنيات تطوراً اليوم، حيث توفر دقة عالية، وقابلية للتكرار، واستقراراً تشغيلياً، وسرعات معالجة سريعة.
4. وضع علامات على رقائق السيليكون
يُعدّ وسم رقائق السيليكون دون التأثير على موصليتها أحد أبرز تطبيقات الليزر في تصنيع الخلايا الكهروضوئية. وهذا يُساعد المصنّعين على تتبّع سلسلة توريد الطاقة الشمسية وضمان جودة متسقة.
5. الاستئصال بالغشاء الرقيق
في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، يُعدّ الاستئصال الانتقائي للطبقات باستخدام الليزر ضروريًا للعزل الكهربائي. يجب أن يكون ترسيب الأغشية الرقيقة سريعًا، دون إتلاف الركيزة الزجاجية أو الطبقات الأخرى. قد يؤدي الاستئصال غير الصحيح بالليزر إلى تلف الدائرة الكهربائية وفشل الخلية. ولضمان استقرار وتجانس توليد الطاقة، يلزم ضبط دقيق لقوة شعاع الليزر أثناء الإنتاج.
6. التحكم في الطاقة والشعاع
يقيس المصنّعون والباحثون قدرة شعاع الليزر لتخصيصه وضبطه بدقة لتطبيقات محددة. وتُستخدم أجهزة كشف عالية القدرة وأدوات مراقبة متطورة لضمان استمرارية الإنتاج على مدار الساعة مع الحفاظ على جودة شعاع ثابتة. بالنسبة للخلايا الكهروضوئية ذات الأغشية الرقيقة، تُعد خصائص شعاع الليزر، مثل الحجم والشكل والتجانس، أكثر أهمية من القدرة الخام.
7. جودة الشعاع لتطبيقات الأغشية الرقيقة
عند إزالة المواد الإلكترونية في الخلايا الكهروضوئية الرقيقة، يؤثر شكل شعاع الليزر وحجمه وقوته بشكل كبير على الأداء، لا سيما في منع تسرب التيارات في الخلايا. ويضمن التحكم الدقيق في الشعاع تشكيل الدائرة الكهربائية بشكل سليم على الركيزة الزجاجية دون إحداث أي ضرر.
8. المواد والتقنيات الجديدة
تُعدّ البيروفسكايت مادة جديدة في إنتاج الخلايا الكهروضوئية، وتُقدّم بديلاً أرخص وأكثر ملاءمة للبيئة من خلايا السيليكون البلورية التقليدية. كما تستفيد عملية ترسيبها بالبخار من تقنية الليزر، مما يُظهر أن الليزر أصبح أداة أساسية في تصنيع الخلايا الشمسية.
باختصار، تعد تقنية المعالجة بالليزر أداة موثوقة للغاية ولا غنى عنها في إنتاج الخلايا الشمسية الحديثة، مما يعزز الدقة والكفاءة في مختلف مراحل التصنيع.
