光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。钙钛矿材料是一种具有特殊晶体结构的半导体材料，被广泛应用于太阳能电池中。在钙钛矿太阳能电池的制备过程中，清边是一个重要的步骤，它有助于去除电池边缘多余的钙钛矿材料，避免边缘效应对电池性能的影响。通过精确控制清边工艺，可以优化电池的结构，减少非辐射复合，从而提高电池的光电转换效率和长期稳定性。此外，清边还有助于提高电池的外观质量和整体性能，使其在实际应用中更加可靠和高效。本文主要提供了锐科旗帜P1000H激光器在钙钛矿清边的应用解决方案，以期为客户在实际工艺应用方面提供参考。01
激光钙钛矿清边技术的优点
传统钙钛矿电池的清边方式通常采用化学湿刻的方法，但存在刻蚀剂可能对电池的其他部分造成损害、清洁复杂等诸多问题，相比之下，激光清边具有诸多显著优势，是替代传统方式的理想选择。激光清边主要优势如下：1.高效率、高精度：钙钛矿产业化难点之一为小面积电池到大面积组件的效率损失，对加工的热控制、精度要求苛刻。而激光清边技术能够精确控制清边的宽度和深度，较好地解决上述难点。2.低成本：通过对流水线的速度和激光清洗的相关参数的匹配，能够实现大面积、快速、均匀的处理，有效降低了生产成本。3.柔性应用：钙钛矿材料具有良好的柔性和可弯曲性，适用于制作柔性光电设备。激光清边技术能够适应不同形状和尺寸的基底，为柔性光电产品的制造提供了便利。4.非接触性：可有效避免因机械作用可能导致的基板应力和裂缝，从而保持电池的结构完整性。5.适应性强：激光划线技术可应用于不同尺寸和形状的电池片，适应性强，且可以高度自动化生产，提高生产效率。6.绿色环保：无需使用化学刻蚀剂，对环境影响较小，更加符合绿色制造的要求。
02
锐科旗帜P1000H钙钛矿清边的应用分析
本案例主要采用锐科旗帜P1000H激光器进行钙钛矿清边的应用。我们对钙钛矿清边的两种激光方案进行了测试对比，并采用相对更优的方式进行效果测验。
高能量单模块1000W清洗脉冲激光器支持方型/圆形光斑定制，具有5大技术特性：（1）自研自产大模场增益光纤实现1kW平均功率，实现单模块1000W脉冲激光输出；（2）最大单脉冲能量提升至100mJ；（3）具有很强的抗高反能力，可垂直出光清洗高反材料；（4）最小脉宽可达20ns，用于对热效应有要求的领域；（5）BPP小于25mm*mrad@400微米。可广泛用于光伏领域钙钛矿清边、模具清洗，船舶、飞机等大型装备除漆，除锈；精密部件精确除漆；表面粗糙化、毛化等；尤其是在新能源动力电池蓝膜、蓝漆清洗等领域具有明显优势。而进行光伏领域钙钛矿清边应用一般采用方型光斑，工艺效果更好。（2）相较直接照射钙钛矿膜的方案，采用透过玻璃进行激光清洗的方式效果更佳在对钙钛矿进行清边处理时，首先要确定基材表面钙钛矿膜的厚度，为后续的清洗参数确定提供参考，确保不会由于功率过小导致清洗后有残留，也不会使清洗激光功率过大损伤基材，测试结果如下图2所示，膜厚度约为13μm。
在对钙钛矿进行清边处理时，需要确定激光的最佳照射方向，包括直接照射钙钛矿膜和透过玻璃进行清洗两种方案，具体对比测试如下：
用相同的参数对钙钛矿正反表面进行清洗效果测试，从图3中可见，两种清洗方案均能保证处理完后，基材表面钙钛矿无残留，且对玻璃基材没有损伤，但采用激光直接对钙钛矿膜进行清洗时，产生的烟尘会对激光产生遮挡，甚至把基材玻璃熏黄。因此，相较而言采用透过玻璃对钙钛矿薄膜进行激光清洗的方式更为合理且效果更佳。（3）锐科旗帜P1000H方型光斑激光器钙钛矿清边工艺效果良好，达成客户要求在实际生产过程中，玻璃表面钙钛矿导电膜的清边方式如下图4所示，其中激光器保持一条线连续出光，且位置不变，下方的传送带带动需要清边的钙钛矿样品快速移动，将激光器扫描速度和平台移动速度相匹配，即可将线拓展成面，快速完成对钙钛矿的清边处理。
我们采用锐科旗帜P1000H方形光斑激光器，配置F170场镜，平台移动速度可达到115mm/s，具体清洗效果如下图5所示，激光清洗后的玻璃表面没有钙钛矿镀层残留且较为光亮，基材未受损，经过万用表测试，可证明其在经过清洗后表面是绝缘的（图6）。
通过显微镜观察样品如图7所示，在微观下，方形光斑边缘明显内部均匀，光斑搭接状态良好且基材没有损伤，表面整体比较美观。各项工艺结果均高效达成客户要求。
图7 经过激光处理后的样品表面微观照片
03
总结
随着各行各业转型升级，激光因其显著优势在光伏领域应用日益广泛。激光设备在钙钛矿制备主要用于P1、P2、P3激光划线及P4激光清边。其中P1、P2、P3激光划线一般采用红外皮秒或绿光皮秒等一系列超快激光器进行刻蚀划线，锐科旗帜系列P1000H脉冲激光器主要用于P4钙钛矿清边。未来，锐科将继续秉持“核心光源，锐科智造”的企业使命，深挖光伏市场需求，持续创新，不断改进激光清洗工艺技术，进一步完善和拓展锐科激光器在光伏行业的应用，助力光伏行业高质量发展。
图8 钙钛矿激光工艺P1-P4图解
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