Yn ystod y broses o baratoi celloedd ffilm tenau chalcogenide, mae pedair prif broses brosesu laser yn gysylltiedig, sef tair haen ffilm ddetholus ysgythru, hy, prosesau sgribio (a elwir yn P1, P2 a P3), ac un tynnu haen ffilm lawn, hy, proses clirio ymyl laser (a elwir P4). Rhennir y gell gyfan yn n is-gelloedd mewn strwythur cyfres, gyda'r nod o leihau'r effaith ar y modiwl a achosir gan y gwahaniaeth perfformiad mewn gwahanol feysydd oherwydd anhomogenedd y deunydd chalcogenide, ac ar yr un pryd, gall gynyddu'r allbwn foltedd y modiwl, lleihau cerrynt allbwn y modiwl, a lleihau'r gwrthiant cyfres rhwng is-gelloedd a cholled thermol ymwrthedd cylched allanol.
Sgripio laser P1: ysgythriad laser o'r haen ffilm TCO waelod i ffurfio swbstradau TCO annibynnol;
Sgripio laser P2: ysgythriad laser o haenau ffilm eraill uwchben TCO i ddarparu sianeli trawsyrru ar gyfer electrodau positif a negyddol dwy is-gell gyfagos;
Sgripio laser P3: ar ôl adneuo'r electrod cefn, laser ysgythru haenau ffilm eraill uwchben TCO, gwahanu'r is-gelloedd oddi wrth ei gilydd;
Proses clirio ymyl laser P4: mae'r laser yn tynnu'r ffilm a adneuwyd o ymyl y gell i atal gollyngiadau a sicrhau dibynadwyedd y pecyn batri.
Ffigur 1. Gelwir y pellter rhwng y llinellau P1 a P3 yn "parth marw", nid yw'r parth marw yn cyfrannu at gynhyrchu pŵer y gell, rôl y laser yw lleihau lled y parth marw er mwyn cynyddu'r ardal effeithiol.
Yr angen am sgribio laser ar gyfer y batri calomel:
Defnyddir sgribio mecanyddol, fel un o'r rhyng-gysylltiadau celloedd traddodiadol, yn eang yn y broses P2P3 o gelloedd CIGS, er gwaethaf ei effeithlonrwydd uchel. Fodd bynnag, mae yna gyfyngiadau amlwg, sy'n cynnwys yr anfanteision bod sgribio mecanyddol yn fath cyswllt, mae blaen y nodwydd fecanyddol yn destun traul parhaus, mae ganddo oes fer ac mae angen ei ddisodli o bryd i'w gilydd, naddu malurion ymyl yn ddifrifol, dyfnder annigonol. cywirdeb rheoli, cysondeb llinell wael, a pharthau marw mawr. Felly, mae'r dull sgribio hwn yn gwbl anaddas ar gyfer cyfanswm trwch llai nag 1 μm o haen bilen y batri ffilm tenau chalcogenide.
Mewn cyferbyniad, mae gan sgribio laser y manteision o fod yn ddigyswllt, yn hawdd i'w gynnal, llai o ddylanwad thermol ar yr ymyl, yn hawdd i reoli'r dyfnder ysgrifennu, cysondeb llinell dda, a pharthau marw llai, sy'n galluogi mwy cywir, glanach, a proses ysgrifennu fwy effeithlon, yn ogystal â rheolaeth fanwl gywir ar dynnu'r haen ffilm, a gwaelod glân a llyfn ac ymylon y rhigol.
Ffigur 2. Cymharu sgribio mecanyddol (chwith) a sgribio laser (dde).
Ar gyfer y dewis o hyd pwls, mae effaith thermol prosesu laser nanosecond yn amlwg, mae diffygion megis ymylon garw, malurion wyneb, a chyflymder prosesu araf; tra gall y defnydd o laser picosecond fel cynrychiolydd y pwls ultrashort ddangos manteision pŵer brig uchel, effaith thermol bach, ymylon llyfn, manwl gywirdeb ac yn y blaen. Yn y broses o ysgythru â laser, gellir canolbwyntio laser picosecond i'r ardal ofod ultra-gain, anweddu'r anweddiad deunydd yn gyflym, osgoi deunydd amsugno llinellol y laser, trosglwyddo ynni, trosi a bodolaeth gwres a thrylediad thermol, yn gallu gwneud bron dim effaith thermol, i gyflawni'r prosesu laser "oer".
Ffigur 3. Effaith prosesu laser picosecond
O ran y dewis o donfedd laser, mae gan wahanol ddeunyddiau gyfraddau amsugno gwahanol ar gyfer gwahanol donfeddi golau laser, a pho uchaf yw'r gyfradd amsugno, y lleiaf yw'r effaith thermol a gynhyrchir.
Ffigur 4. Dyma'r diagram amsugnedd sbectrol o ddeunyddiau FTO, fel arfer yn defnyddio tonfedd fer o olau uwchfioled pan fo'r gyfradd amsugno yn uchel iawn, yn fwy priodol. Fodd bynnag, oherwydd bod y laser gwyrdd 355nm yn gyffredinol yn laser isgoch 1064nm trwy'r amlder dyblu amlder grisial, yn y broses drawsnewid yn cynhyrchu tua 40 ~ 50% o golled pŵer, felly, o safbwynt ystyriaethau cost-effeithiol, mae'r sgribio P1 Bydd y broses yn dewis defnyddio'r laser isgoch 1064nm, ac mae gan y FTO rywfaint o amsugno golau isgoch. Dylid defnyddio haen P2 yn achos y FTO i beidio â niweidio'r laser 532nm, nid yw'r FTO yn cael ei niweidio. Dylid ysgrifennu'r haen P2 â golau gwyrdd 532nm heb niweidio'r FTO, tra gall y broses P3 ddewis tonfedd priodol y ffynhonnell golau yn ôl amsugnedd a thrwch yr haen, a gellir defnyddio'r donfedd 532nm i gael gwared ar yr haen.
O ran y dewis o gyfeiriad ysgrifennu, yn gyffredinol mae dwy ffordd: ysgrifennu'n uniongyrchol ar wyneb y ffilm ac ysgrifennu trwy'r wyneb gwydr. Mae'r cyntaf yn cyfeirio at y trawst laser sy'n canolbwyntio ar yr haen ffilm i'w dynnu uchod, mae'r deunydd yn amsugno'r nwyeiddio ynni laser i ffurfio llinell ysgythru, mae'r dull hwn yn cael effaith thermol fawr, yn hawdd i ffurfio "crater", ac mae angen rheolaeth fanwl gywir. o'r broses. Sgripio trwy wydr yw canolbwyntio'r trawst laser ar y rhyngwyneb rhwng y gwydr a'r haen ffilm i'w dynnu, mae'r rhyngwyneb yn amsugno'r egni ac yn anweddu'r haen ffilm, sy'n ehangu'n gyflym mewn cyfaint i ffurfio "don sioc ffrwydrol", a thrwy hynny ffurfio'r llinell ysgrifennydd. Mae gan y broses hon ardal lai yr effeithir arni gan wres ac mae'n llai tebygol o ffurfio "crater", ond mae angen ynni laser cryfach a ffenestr broses uwch.
Dylid cywasgu sgribio laser yn y modiwl ffilm denau i sicrhau bod y gell gyfan yn fwy na n is-gelloedd mewn cyfres o dan ragosodiad y parth marw gymaint â phosibl, a dylai'r laser yn rôl yr haen ffilm, Gall gynhyrchu parth amlwg yr effeithir arnynt gan wres, craterau, gwaelod y burrs malurion, delamination ffilm ac effeithiau andwyol prosesau eraill.
Ffigur 5. Mae effeithiau proses andwyol posibl prosesu laser haenau ffilm batri yn cynnwys parthau amlwg yr effeithir arnynt gan wres (chwith uchaf), craterau (dde uchaf), burrs slag gwaelod (gwaelod chwith), a dadlaminiad ffilm (gwaelod ar y dde).
Felly, mae rheolaeth parth marw a chyfres o ffactorau sy'n effeithio ar y canlyniadau prosesu, yn ychwanegol at y lled pwls laser a grybwyllir uchod (ns / ps / fs); tonfedd laser (355 / 532 / 1064 nm); modd prosesu (prosesu wyneb ffilm / prosesu wyneb gwydr), ond hefyd yn cwmpasu'r paramedrau laser cyfatebol, gan gynnwys y dewis o bŵer, ansawdd trawst, maint sbot ffocws a chyfradd gorgyffwrdd, a chanlyniadau'r broses ddilynol. Yn ogystal â'r dull prosesu (ochr ffilm / ochr wydr), mae hefyd yn cwmpasu'r paramedrau laser cyfatebol gan gynnwys pŵer, ansawdd trawst, maint sbot â ffocws a chyfradd gorgyffwrdd, yn ogystal ag effeithiau prosesau dilynol megis lled sgribio, effeithiau gwres, craterau , cysondeb ysgrifennu llinell P123, paraleliaeth, ac ati Mae ystyriaethau ychwanegol yn cynnwys siapio trawst a thrin llwch wrth brosesu.
