Scribing làser a la indústria fotovoltaica solar

La gravació làser de les hòsties LED és un repte, ja que el material és relativament transparent a través de la part visible de l’espectre electromagnètic. GaN és transparent per sota de 365 nm i el safir és semitransparent per sobre de 177 nm. Per tant, els làsers de commutació Q d’estat sòlid bombat amb díode (DPSS) triplicats en freqüència (355 nm) i quadruplicats en freqüència (266 nm) són la millor opció per a l’escriptura de LEDs. Tot i que els làsers excimers també estan disponibles en aquesta gamma de longituds d’ona, els làsers DPSS tenen una petjada molt menor i poden aconseguir amplades de tall molt més reduïdes i requereixen molt menys manteniment.

Mitjançant la reducció de la micro-esquerdació i la propagació de les esquerdes, la gravació làser permet que els dispositius LED estiguin molt més espaiats, millorant tant el rendiment com el rendiment. Com que normalment pot haver-hi més de 20.000 dispositius LED discrets en una sola hòstia de 2 polzades, l’amplada de tall afecta críticament el rendiment. També s’ha demostrat que la reducció de les microesquerdes durant el procés de separació de matrius millora la fiabilitat a llarg termini dels dispositius LED. El rendiment es millora amb la gravació làser mitjançant la reducció del trencament de les hòsties. La velocitat del procés de trencament i trencament del làser també és molt més ràpida que el tall mecànic tradicional. La tolerància al procés més àmplia dels làsers i l'eliminació del desgast i el trencament de les fulles es tradueixen en un procés de fabricació més robust i altament fiable a un cost inferior.

Els làsers d’estat sòlid bombats amb díodes (DPSS) han demostrat la seva vàlua en la fabricació de dispositius de pel·lícula fina a-Si. Els làsers de commutació Q s’utilitzen per als tres processos principals d’escriptura (coneguts com a escribes P1, P2 i P3) que separen el gran dispositiu pla en una sèrie de cèl·lules fotovoltaiques interconnectades en sèrie. Els processos d’escriptor impliquen l’eliminació de diversos materials de pel·lícula fina (0,2 - 3,0 μm típics) amb un mínim dany col·lateral al substrat de vidre o a altres pel·lícules.

Per al dibuix de P1, s’elimina una capa fina de material de TCO (òxid conductor transparent), normalment SnO2, del substrat de vidre i s’aconsegueix normalment amb làsers de commutació Q de 1064 nm. Aquest procés requereix fluències làser relativament altes a causa de la transparència òptica i la duresa mecànica de la pel·lícula de TCO. Amb el Spectra-Physics HIPPO ™ 1064-27, s’assoleixen els escribes P1 de 50 μm d’amplada a velocitats líders en la indústria. L’amplada de pols curta del làser i l’estabilitat energètica excepcional de pols a pols permeten processar a 200 kHz PRF (freqüència de repetició de polsos), que es tradueix en velocitats d’escriptura de 8 m / seg.

Els escribes P2 i P3 solen utilitzar làsers de 532 nm, principalment perquè la llum és fortament absorbida per la capa absorbent solar de silici. L’escriptor P2 només elimina la capa de silici, mentre que l’escriptor P3 també elimina les pel·lícules addicionals de metall / TCO de contacte posterior. Una amplada de pols curta és essencial per aconseguir els millors resultats de l’escriptor. Quan es combina amb una excel·lent estabilitat energètica del pols a un PRF elevat, s’aconsegueix una velocitat d’escriptura de 12 m / seg amb el sistema làser Spectra-Physics HIPPO 532-15 que funciona a PRF a 160 kHz.

Els materials ceràmics s’utilitzen àmpliament a la indústria de la microelectrònica, els semiconductors i la il·luminació LED per les seves propietats elèctriques aïllants i conductores tèrmicament, així com per les seves capacitats de servei a alta temperatura. La seva fragilitat fa que el processament amb làser sigui atractiu en comparació amb el mecanitzat convencional, especialment per produir les funcions cada vegada més petites i intricades necessàries per a envasos avançats de microelectrònica.®Làsers de pols UV i verds per obtenir informació addicional.

Per mostrar l’avantatge de la capacitat de divisió d’impulsos de la tecnologia TimeShift, vam generar escribes làser a la mateixa velocitat i PRF per a diversos nivells de fluència. Es van recollir dos conjunts de dades; una amb una sortida d'impuls d'un sol impuls de 25 ns i una amb una ràfega de cinc subimpulsos de 5 ns separats per 10 ns. Les dades de la profunditat de l’escriptor mostren l’avantatge clar d’utilitzar el micromecanitzat en explosió de divisió d’impulsos en comparació amb el mecanitzat d’un sol impuls. Es va observar un augment de la profunditat d’ablació entre el 52% i el 77% en funció del nivell de fluència. També vam observar millores en la qualitat de l’escriptor de pols dividit. Consulteu Tall de vidre i Silici ScribingExcel amb Quasar®Tecnologia TimeShift ™ per obtenir informació addicional.