태양 광 PV에서 레이저 낙서 - 지식

출처: spectra-physics.com

레이저 스크리빙은 기존의 기계적 서기보다 훨씬 좁은 서기 라인을 만들어 수율을 향상시킵니다. 레이저 스크리빙은 미세 크래킹과 기판 손상을 줄이는 비접촉 공정입니다. 스펙트럼 물리학 레이저의 높은 피크 전력과 우수한 빔 품질은 더 깨끗한 서기 라인과 높은 처리량을 초래하기 때문에 스크리빙에 이상적입니다. 레이저 스크리빙의 장점은 다음과 같습니다.

단단하거나 부서지기 쉬운 소재를 깨끗하게 서기관으로 서두르는 능력
낮은 운영 비용으로 비접촉 프로세스
치핑 감소, 미세 크래킹 및 절하
좁은 절단 폭으로 웨이퍼당 더 많은 부품이 가능합니다.
공정 허용 오차가 넓어지면 더 견고하고 안정적인 제조가 더 저렴한 비용으로

태양 광 PV PERC 레이저 스크리빙

PERC 태양 전지를 제작하기 위한 몇 가지 주요 단계가 있습니다. 첫째, 셀의 뒷면은 특별한 유전체 층으로 코팅되어 있으며, 일반적으로 SiO2알2O3, SiNx, 또는 그 일부 조합. 적용된 유전체 코팅은 연속적이며, 따라서 오믹 접촉에 대한 후속 공정 단계에서 개구부를 만들어야 한다. 이 작업을 수행하는 가장 좋은 방법은 레이저를 사용하여 유전체 필름을 축산하고 원하는 패턴(일반적으로 좁은 선형 줄무늬)에 기본 실리콘을 노출시키는 것입니다. 그런 다음 알루미늄 메탈라이제이션이 유전체 층 위에 적용됩니다. 알루미늄 페이스트는 이 표면에 인쇄된 스크린이며, 후속 열 어닐링 공정은 좋은 오믹 접촉을 형성하기 위해 레이저 노출 실리콘으로 알루미늄을 합금한다.

PERC 서기관 기하학은 다소 다양하지만, 6인치 셀은 일반적으로 길이가 ~155mm, 너비 30-80 μm, 0.5-2mm의 균등하게 간격을 둔 75~300개의 레이저 스크라이브 라인을 갖습니다. 1mm 선 분리의 경우 단일 웨이퍼에 PERC 서기관의 총 길이는 약 25미터입니다. 업계에서 요구하는 목표 처리 속도는 3,600WPH(시간당 웨이퍼)까지 높을 수 있으며, 이는 25m/s의 필요한 스크리빙 속도에 해당합니다. 빠른 2축 갈보 스캐너와 회전다각형 스캐너는 이러한 속도를 달성할 수 있습니다.

Multi-crystalline silicon solar cell scribed with Spectra-Physics laser for PERC processing

그림 1. PERC 처리를 위한 스펙트럼 물리학 레이저로 새겨진 다중 결정 실리콘 태양 전지.

LED 스크리빙

레이저 스크리빙 LED 웨이퍼는 전자기 스펙트럼의 가시적 부분을 통해 재료가 상대적으로 투명하기 때문에 도전이다. GaN은 365 nm 이하의 투명하며 사파이어는 177 nm 이상의 반투명합니다. 따라서 주파수 세 배 (355 nm) 및 주파수 네배 (266 nm) 다이오드 펌핑 솔리드 상태 (DPSS) Q-스위치 레이저는 LED 스크리빙에 가장 적합한 선택입니다. 엑시머 레이저도 이 파장 범위에서 사용할 수 있지만, DPSS 레이저는 훨씬 작은 발자국을 가지고 있으며 훨씬 좁은 절단 폭을 달성 할 수 있으며 훨씬 적은 유지 보수가 필요합니다.

레이저 스크리빙은 마이크로 크래킹과 균열 전파를 줄임으로써 LED 장치를 훨씬 더 가깝게 간격으로 배치하여 수율과 처리량을 모두 개선할 수 있습니다. 일반적으로 단일 2인치 웨이퍼에 20,000개 이상의 개별 LED 장치가 있을 수 있으므로 너비를 절단하면 수율에 큰 영향을 미칩니다. 다이 분리 공정 중 미세 균열을 줄이는 것도 LED 장치의 장기적인 신뢰성을 향상시키는 것으로 나타났다. 웨이퍼 파손을 줄여 레이저 스크리빙으로 수율이 향상됩니다. 레이저 서기관 및 브레이크 공정의 속도는 기존의 기계 절단보다 훨씬 빠릅니다. 레이저의 광범위한 공정 허용 오차와 블레이드 마모 및 파손제거는 더 낮은 비용으로 보다 견고하고 신뢰성이 높은 제조 공정으로 이어집니다.

실리콘 박막 태양 전지 스크리빙

다이오드 펌핑 솔리드 스테이트(DPSS) 레이저는 a-Si 박막 장치의 제조에 그 가치를 입증했습니다. Q-switched 레이저는 P1, P2 및 P3 서기관으로 알려진 세 가지 원리 서기관 프로세스에 사용되며, 이는 대형 평면 장치를 일련의 상호 연결된 태양광 셀배열로 분리합니다. 서기관 공정은 유리 기판 또는 기타 필름에 대한 최소한의 부수적 손상으로 다양한 박막(0.2 ~ 3.0 μm)의 물질을 제거하는 것을 포함한다.

P1 스크리빙의 경우, 일반적으로 SnO2인 TCO(투명 전도 산화물) 재료의 박막은 유리 기판에서 제거되며 일반적으로 1064nm Q-스위칭 레이저로 달성됩니다. 이 공정은 TCO 필름의 광학 투명성 및 기계적 경도로 인해 상대적으로 높은 레이저 fluences가 필요합니다. 스펙트럼 물리학 하마™ 1064-27, 50 μm 폭 P1 서기는 업계 최고의 속도로 달성된다. 레이저의 짧은 펄스 폭과 뛰어난 펄스-펄스 에너지 안정성을 통해 200kHz PRF(펄스 반복 주파수)에서 처리할 수 있으며 이는 8m/sec의 스크라이브 속도를 변환합니다.

P2 및 P3 서기관은 일반적으로 532nm 레이저를 사용하며, 주로 빛이 실리콘 태양 흡수층에 의해 강하게 흡수되기 때문입니다. P2 서기관은 실리콘 층만 제거하고 P3 서기관은 추가 백 컨택 금속/TCO 필름을 제거합니다. 짧은 펄스 폭은 최상의 효율 의 서기 결과를 달성하기 위해 필수적입니다. 높은 PRF에서 우수한 펄스 에너지 안정성과 결합하면 160 kHz PRF에서 작동하는 스펙트럼 물리학 하마 532-15 레이저 시스템과 함께 12m / 초의 스크라이브 속도를 달성합니다.

스크리빙용 레이저

퀘이사 (주)®고출력 하이브리드 섬유 레이저

발톱®다이오드 펌핑 솔리드 스테이트 Q-스위치 레이저

VGEN-G 튜닝 쇼트 펄스 그린 파이버 레이저

탐험가®1™ 컴팩트 UV 및 그린 레이저

탐험가®DPSS IR 레이저

아이스피어®UV 및 IR 피코초 레이저

천년®eV™ 고출력 CW DPSS 레이저

응용 프로그램 노트

LED 스크리빙

미국 에너지부(US Energy)가 오리건 주 쇼케이스 주택의 조명에 대한 최근 테스트를 통해 LED 기반 조명은 기존 백열 또는 할로겐 램프와 비교할 때 전기 비용의 약 80%를 절약한 것으로 나타났다. 시장이 성장함에 따라 LED 생산에서 처리량 및 수익률 향상에 대한 수요가 강해졌습니다. 레이저 처리는 빠르게 인기를 끌고 있으며, 이제 고휘도 LED에 사용하기 위한 웨이퍼를 처리하는 업계 표준이 되었습니다. 추가 정보는 LED 스크리빙 조명 을 참조하십시오.

무정형 실리콘 박막 태양 전지 스크리빙

태양광 장치 기술은 대체 에너지 솔루션에 대한 투자를 늘리는 큰 수혜자입니다. 평면 패널 디스플레이 산업과의 확장성 및 교차 호환성과 같은 제조 이점과 실리콘의 잠재적 인 부족성을 고려하여 무정형 실리콘 (a-Si) 박막 태양광 장치 (TFPD)는 종종 대량 태양 전지 제조업체가 선택하는 기술입니다. 추가 정보는 무정형 실리콘 박막 태양 전지 스크리빙을 참조하십시오.

세라믹 스크리빙

세라믹 재료는 전기 절연 및 열 전도성 특성뿐만 아니라 고온 서비스 기능으로 인해 마이크로 일렉트로닉스, 반도체 및 LED 조명 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 이러한 취성은 기존의 가공과 비교할 때 레이저 처리를 매력적으로 만들며, 특히 고급 마이크로 일렉트로닉스 포장에 필요한 점점 더 작고 복잡한 기능을 생산합니다. 탈론을 이용한 세라믹 스크리빙 보기®추가 정보를 위해 펄스 UV 및 녹색 레이저.

실리콘 웨이퍼 스크리빙

TimeShift 기술의 펄스 분할 기능의 장점을 보여주기 위해, 우리는 다양한 연도 수준에 대한 동일한 서기 속도와 PRF에서 레이저 서기관지를 생성했습니다. 두 개의 데이터 집합이 수집되었습니다. 하나는 단일 25 ns 펄스의 펄스 출력을 가지고 있으며, 하나는 5 ns 서브 펄스가 10 ns로 분리된 버스트입니다. 스크라이브 깊이 데이터는 단일 펄스 가공에 대한 펄스 분할 버스트 마이크로머시닝을 사용하는 명확한 이점을 보여줍니다. 부기 수준에 따라 52%에서 77% 사이의 절제 깊이의 증가가 관찰되었다. 우리는 또한 분할 펄스 서기의 품질 개선을 관찰했다. 퀘이사와 유리 절단 및 실리콘 스크리빙 엑셀 보기®추가 정보를 위한 시간 이동™ 기술.