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飞秒激光划线加工低成本有机光伏材料

发布:HPLlaser    |    2019-12-27 20:08    阅读:256
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近日,德国夫琅和费(Fraunhofer)激光技术研究所(ILT)领导的一个新开发项目“ EffiLayers”正在采用多种激光步骤,包括超短脉冲划线,以进一步推动激光加工有机光伏(OPV)材料的工业化。尽管OPV以低成本和灵活的技术提供了发电的潜力,但迄今为止,其较低的转换效率和扩大生产规模以制造大面积面板的困难,限制了其商业化。

“ EffiLayers”项目的目标之一是用化学湿法镀膜部分代替昂贵的溅射工艺来进行涂覆步骤。但是,飞秒激光划片过程也将发挥重要作用。超短脉冲能够分隔各层,以便各个电池可以串联连接。

激光加工

研究人员Ludwig Pongratz解释说:“通过激光划线,当薄膜移动时,我们将11个分光束引导到表面上。激光束选择性地分离复合层,从而最终在单个膜上产生十二个串联连接的子电池。加工面临的挑战是有选择地烧蚀单个纳米厚的层同时又不会损坏下面的层或引起短路。”该项目最终的目的是以适合工业加工的方式实施该流程。

除了激光划刻步骤外,功能层还将通过湿化学溶液和加热涂层实现堆叠。这里也涉及激光,包括使用各种短脉冲和超短脉冲源处理10-250 nm厚的层。研究小组表示:“在连续过程中,激光干燥和激光薄膜烧蚀用于分离单个细胞以及去除边缘区域的层。然后通过用掩膜进行激光封装来密封OPV电池,以保护它们免受环境因素的影响。”

OPV的主要理论优势之一是面板中几乎不需要活性吸收剂材料。 Pongratz说:“要生产10平方米的OPV电池,我们只需要三克有机活性材料。由于我们能够在前两个项目中成功地在工厂中实施许多创新的工艺步骤,因此第三个项目的资金已获得欧洲区域发展基金(ERDF)的批准。”较早的项目表明,可以将卷轴式的生产过程扩展到工业规模,而其生产成本要低于传统的硅光伏面板。

尽管OPV的效率明显低于基于硅的太阳能,但新技术的灵活性和透明性为将功能性和装饰性集成到建筑立面中提供了更大的空间。该团队表示:“通过开发高效的生产工艺,合作伙伴打算提高OPV电池的工业批量生产。”

波芬大学(Ruhr-UniversitätBochum)和合作商Coatema镀膜公司, Ortmann Digitaltechnik公司和位于多特蒙德的光学元件公司LIMO也参与了Efflayers项目。

飞秒激光划线

 

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