一种用于电池片激光增强接触优化的加工方法

技术领域

本申请涉及电池片激光增效技术领域，尤其是涉及一种用于电池片激光增强接触优化的加工方法。

背景技术

激光增强接触优化是TOPcon电池在烧结后加入的一个工序，高强度的激光在电池栅线附近照射，并对电池加载10V左右的偏置电压，栅线上产生的局部电流和激光的热效应作用下，栅线附近的温度达到840℃左右，导致银和硅相互扩散，使得银和硅之间获得了更好的接触，降低了接触电阻率，提升填充因子和开路电压，对电池片的转化效率有所提升。

加载到电池片上的光辐照强度大约需要太阳辐照度的106倍，因此使用聚焦的激光对电池片进行辐照加工，通过扫描的方式让整个电池片都获得激光的照射。激光的强度对电池片的提效有很大的影响，强度过低会导致热效应不够，银、硅的扩散不充分，提效结果差，强度过高则会损伤电池片，因此加工时对激光的强度控制和均匀性都有着一定的要求。目前市场的主要设备，都是采用高斯光束对电池片的欧姆接触进行增强优化，高斯光束具有光束质量好的、衍射极限光束小等优点，很容易获得高强度的激光。

针对上述中的相关技术，发明人认为光斑的强度呈高斯分布，从而导致中心区域最强而周围较弱以及光束强度的均匀性就较差，因此在加工过程中，仅有少部分能量被有效利用，从而造成了能量的浪费。

发明内容

为了提高激光增强过程中的能量的利用率，本申请提供一种用于电池片激光增强接触优化的加工方法。

本申请提供的一种用于电池片激光增强接触优化的加工方法采用如下的技术方案：

一种用于电池片激光增强接触优化的加工方法，

步骤一：将经过烧结工艺后的电池片放置于工作台，并通入10-20V的偏置电压；

步骤二：使用光束整形系统将高斯光光束进行整形，使其在加工平面处聚焦为方形平顶光束；

步骤三：使用整形后的方形光束加工电池片，并通过扫描镜系统使激光扫描覆盖整个电池片。

通过采用上述技术方案，在使用高斯激光光束对Topcon电池片进行增强欧姆接触时，通过光束整形系统将高斯光束整形为平顶光束，再对电池片进行激光增强，降低了由于高斯光束能量分布不均从而导致加工过程中能量利用率低的概率，进而使加工更加稳定以及提高加工效率。

可选的，所述光束整形系统包括有激光器、扩束镜和衍射光学元件，所述扩束镜位于所述激光器和所述衍射光学元件之间。

通过采用上述技术方案，激光器发射高斯光束，高斯光束经过扩束镜，随后调整扩束镜倍率至所需倍率，再通过衍射光学元件进行整形，从而将高斯光束整形为平顶光束对电池片进行加工，能够更均匀的对电池片进行加工。

可选的，所述激光器出射光束为高斯光束，且出射光束直径为2㎜-12㎜，所述激光器功率为20W-500W。

通过采用上述技术方案，准直发射的激光器用于电池片的加工，提供接触优化所需要的能量，光束直径和功率可以让电池片栅线附近的温度达到接触优化的效果。

可选的，所述扩束镜倍率可调，所述扩束镜倍率调整范围为1-4倍，所述扩束镜通光孔径为4㎜-20㎜。

通过采用上述技术方案，可调倍率扩束镜使准直激光器与衍射光学元件之间能够紧密配合，提高光束整形的效果，所述的通光孔径和放大倍率可以适配多种激光器输出直径。

可选的，所述衍射光学元件的通光孔径为10㎜-20㎜，经整形聚焦后的光束直径为30μm-300μm。

通过采用上述技术方案，使光束更加均匀的对电池片进行加工。

可选的，所述扫描镜系统包括有二维扫描振镜和平场扫描镜。

通过采用上述技术方案，经衍射光学元件整形后的光束，再经过二维扫描振镜和平场扫描镜在工作平面处聚焦，便于使光束更加均匀的覆盖电池片。

可选的，所述二维扫描振镜扫描范围为±10°-±25°，扫描速度为40rad/s-250rad/s。

通过采用上述技术方案，便于使光束能够覆盖整个电池片的范围。

可选的，所述平场扫描镜焦距为200㎜-600㎜，工作距离为250mm-800mm。

通过采用上述技术方案，使聚焦加工面成为一个平面。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在使用高斯激光光束对Topcon电池片进行增强欧姆接触时，通过光束整形系统将高斯光束整形为平顶光束，再对电池片进行激光增强，降低了由于高斯光束能量分布不均从而导致加工过程中能量利用率低的概率，进而使加工更加稳定以及提高加工效率。

附图说明

图1为本申请实施例的工作路径示意图。

附图标记说明：1、激光器；2、扩束镜；3、衍射光学元件；4、扫描镜系统。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于电池片激光增强接触优化的加工方法。

一种用于电池片激光增强接触优化的加工方法，其步骤如下：

步骤一：将经过烧结工艺后尺寸为180㎜-240㎜的电池片放置于工作台，并通入10-20V的偏置电压；

步骤二：使用光束整形系统将高斯光光束进行整形，使其在加工平面处聚焦为方形平顶光束；

步骤三：使用整形后的方形光束加工电池片，并通过扫描镜系统4使激光扫描覆盖整个电池片；

在使用高斯激光光束对Topcon电池片进行增强欧姆接触时，通过光束整形系统将高斯光束整形为平顶光束，再对电池片进行激光增强，降低了由于高斯光束能量分布不均从而导致加工过程中能量利用率低的概率，进而使加工更加稳定以及提高加工效率。

光束整形系统包括有准直发射的激光器1、可调倍率的扩束镜2和用于将高斯光束整形为方形平顶光或圆形平顶光的衍射光学元件3，扩束镜2位于激光器1和衍射光学元件3之间，激光器1出射光束为高斯光束，且出射光束直径为2㎜-12㎜，激光器1功率为20W-500W，工作模式为连续或脉冲，扩束镜2倍率调整范围为1-4倍，扩束镜2通光孔径为4㎜-20㎜，衍射光学元件3的通光孔径为10㎜-20㎜，经整形聚焦后的光束直径为30μm-300μm，准直发射的激光器1用于电池片的加工，提供接触优化所需要的能量，光束直径和功率可以让电池片栅线附近的温度达到接触优化的效果，可调倍率扩束镜2使准直激光器1与衍射光学元件3之间能够紧密配合，提高光束整形的效果，所述的通光孔径和放大倍率可以适配多种激光器1输出直径。

扫描镜系统4包括有二维扫描振镜和平场扫描镜，二维扫描振镜内置振镜控制系统，振镜控制系统使振镜按照预设的扫描路径运动，二维扫描振镜扫描范围为±10°-±25°，扫描速度为40rad/s-250rad/s，且通过孔径为10㎜-25㎜，平场扫描镜焦距为200㎜-600㎜，工作距离为250mm-800mm，经衍射光学元件3整形后的光束，再经过二维扫描振镜和平场扫描镜在工作平面处聚焦，便于使光束更加均匀的覆盖电池片，。

实施例的实施原理为：首先将激光器1输出的高斯光束经过可调倍率扩束镜2进行扩束，以匹配整形光学元件，扩束后的激光进入衍射光学元件3进行光束整形，再经过二维扫描振镜和平场扫描镜在工作平面处聚焦，聚焦面上为平顶光束，使用平顶光束对电池片进行扫描加工，按照整形聚焦后的光束直径和扫描镜系统4的扫描速度以及扫描范围，可使电池片的单片加工时间控制再0.5-15秒。

以上为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。