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飛秒激光劃線加工低成本有機光伏材料

發布:HPLlaser    |    2019-12-27 20:08    閱讀:329
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近日,德國夫瑯和費(Fraunhofer)激光技術研究所(ILT)領導的一個新開發項目“ EffiLayers”正在采用多種激光步驟,包括超短脈沖劃線,以進一步推動激光加工有機光伏(OPV)材料的工業化。盡管OPV以低成本和靈活的技術提供了發電的潛力,但迄今為止,其較低的轉換效率和擴大生產規模以制造大面積面板的困難,限制了其商業化。

“ EffiLayers”項目的目標之一是用化學濕法鍍膜部分代替昂貴的濺射工藝來進行涂覆步驟。但是,飛秒激光劃片過程也將發揮重要作用。超短脈沖能夠分隔各層,以便各個電池可以串聯連接。

激光加工

研究人員Ludwig Pongratz解釋說:“通過激光劃線,當薄膜移動時,我們將11個分光束引導到表面上。激光束選擇性地分離復合層,從而最終在單個膜上產生十二個串聯連接的子電池。加工面臨的挑戰是有選擇地燒蝕單個納米厚的層同時又不會損壞下面的層或引起短路。”該項目最終的目的是以適合工業加工的方式實施該流程。

除了激光劃刻步驟外,功能層還將通過濕化學溶液和加熱涂層實現堆疊。這里也涉及激光,包括使用各種短脈沖和超短脈沖源處理10-250 nm厚的層。研究小組表示:“在連續過程中,激光干燥和激光薄膜燒蝕用于分離單個細胞以及去除邊緣區域的層。然后通過用掩膜進行激光封裝來密封OPV電池,以?;に敲饈芑肪騁蛩氐撓跋?。”

OPV的主要理論優勢之一是面板中幾乎不需要活性吸收劑材料。 Pongratz說:“要生產10平方米的OPV電池,我們只需要三克有機活性材料。由于我們能夠在前兩個項目中成功地在工廠中實施許多創新的工藝步驟,因此第三個項目的資金已獲得歐洲區域發展基金(ERDF)的批準。”較早的項目表明,可以將卷軸式的生產過程擴展到工業規模,而其生產成本要低于傳統的硅光伏面板。

盡管OPV的效率明顯低于基于硅的太陽能,但新技術的靈活性和透明性為將功能性和裝飾性集成到建筑立面中提供了更大的空間。該團隊表示:“通過開發高效的生產工藝,合作伙伴打算提高OPV電池的工業批量生產。”

波芬大學(Ruhr-UniversitätBochum)和合作商Coatema鍍膜公司, Ortmann Digitaltechnik公司和位于多特蒙德的光學元件公司LIMO也參與了Efflayers項目。

飛秒激光劃線

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