行业趋势：新款激光器带给CIGS薄膜太阳能划线领域的重大意义是什么？

盘点2017年太阳能光伏产业技术突破中，中国建材集团所属的凯盛集团旗下的德国Avancis公司，生产出铜铟镓硒薄膜太阳能全尺寸冠军组件，有效面积光电转换效率达16．4％，创造了工业化生产太阳能电池组件的世界纪录。这一纪录的突破，标志着凯盛集团掌握了世界一流铜铟镓硒自主核心技术，具备了技术市场双引领的能力，为产品进军全球市场、跻身国际一流奠定了坚实基础。

在光伏太阳能领域，一向有晶硅和薄膜两条路线。尽管晶硅是国内绝大部分光伏企业所采用的技术，但薄膜一直被看作属于未来的能源，因其轻薄、可弯曲的特点，可以被应用于更多领域。对于薄膜产品而言，最大的问题就是转换率依然低于大部分晶硅产品。自1976年铜铟镓硒光伏发电技术诞生以来，人们就在研究如何改善划线工艺，让铜铟镓硒电池转换效率更高．

相对于晶硅模组复杂的制程，CIGS薄膜模组制程就比较简单。首先使用磁控溅射机在沉底材料上如玻璃，塑料，不锈钢等镀一层约800纳米厚的钼层作为背电极；然后再采用共蒸或溅射后硒化工艺在膜层上沉积一层约2微米后的铜铟镓硒层，俗称黄铜矿。铜铟镓硒层也叫吸收转换层，负责吸收太阳光，并将光子转化成电子空穴对，通过前后电极引出，形成电流。接下来就是制作缓冲层，一般采用化学浴（Chemical Bath Deposition）在铜铟镓硒层制备一层硫化镉。该层起到缓冲保护作用，防止溅射窗口层时，溅射离子对吸收层的损伤，同时降低窗口层与吸收层的异质结界面失配。最后用磁控溅射机在缓冲层上制备窗口层，前电极及减反层。

工业生产中，当制作大尺寸CIGS太阳能模组时，需要在薄膜材料沉积过程中进行三道划线工艺，以完成各子电池的界定、分割和内联。这三道划线工艺也被叫做P1、P2、P3。

划线技术是一道非常关键的工艺，不但决定了光伏电池模组的性能，还直接决定了光伏电池模组的转化效率。

铜铟镓硒P1工艺是除掉不透光的背电极钼层，根据其光谱吸收曲线，纳秒红外激光脉冲是一个较好的选择，利用红外脉冲的热效应，将膜层处除去。但成也萧何败也萧何，纳秒红外脉冲热效应也带来一系列不良后果。

1．工艺窗口太窄，有时调整镀膜工艺来适应划线工艺，影响了模组的其他性能。

2．存在毛刺（重铸层）或表面残留碎屑，可能会导致短路。

3．绝缘电阻不够高，存在漏电流的可能性。

4．线宽大，导致死区偏大，影响了了模组的转化效率。

5．膜层内部会产生裂纹，模组的正常使用寿命收到影响。

德国LPKF作为全球最大的薄膜太阳能划线设备供应商，一直致力于开发CIGS划线最佳解决方案。通过多年的摸索与努力，新近研发的激光器在P1工艺中能取得了非常好的效果。

而对于P2／P3工艺，因为CIGS膜层高达2微米的厚度，纳秒激光就如狗咬刺猬，无从下口了。这个时候，人们不得不采用机械的方式，利用铜铟镓硒与钼的硬度差，从膜面将硬度较低的铜铟镓硒层划掉，而保留硬度较高的钼层。机械刻划方式简单直接，但也产生了一系列问题，如刻划速度慢，崩边现象严重，线宽大，存在残余应力和裂纹。还有一点，机械针直接与较硬的钼层摩擦，磨损严重，每隔几天就需要更换一批机械针，导致了机械刻划运营成本高，工作效率低。

机械划线P2实例图片

机械划线P3实例图片

而新款激光器足以剥脱材料外层电子，达到对材料“电子态”去除效果。因为是非接触式工艺，所以没有崩边现象，也没有裂纹和残余应力，划线质量完全满足CIGS模组生产的工艺要求。

对于CIGS薄膜太阳能划线工艺，采用新款激光，大大改善了划线质量。铟镓硒薄膜太阳能作为一种非常有前景的可再生能源，要想取得大规模应用，被能源使用市场接纳，必须要千方百计让发电成本跟传统石化能源接近直至更低。德国LPKF太阳能设备有限公司，十几年来一直致力于薄膜太阳能划线设备研发和制造。我们完全有理由相信，激光划线新工艺的引入，将显著提升铜铟镓硒薄膜太阳能的竞争力，为铜铟镓硒薄膜太阳能在与其他形式能源的竞争助一臂之力！