低M2激光在太阳能电池加工中的优势

当前的激光加工领域有众多的参数标准，而其中光束质量因子——M2的影响往往被忽略。但是需要指出的是，在大多数激光加工过程中，低M2的光束可以使加工精度、过程可靠性和整体表现得到提升。

使用激光进行材料加工时，低M2值意味着可以把光束汇聚到更小的点，以产生更精细的结构；同理，如果指定焦点处的光斑尺寸相同，低M2光束则对应更大的瑞利长度（见下图橙色椭圆），可以有效降低离焦（De-focus）带来的影响。

系统的离焦由多种因素产生，包括材料高度的变化、机械震动和形变、以及热膨胀/收缩。如果使用低质量、高M2的激光器，试图搭建一个能抵消上述所有因素的系统，会额外增加很多设备的成本。要求较高的情况下，甚至需要一个自动对焦的组件。如果光路扫描速度达到米/秒量级，搭建这种系统的方案将过于昂贵。其他方案包括使用造价高昂、有严格平面度公差的高品质材料，或降低生产效率，但这些都不适用于大批量生产运营。

制作薄膜太阳能电池时，需要用激光划线的方法移除基底或其他膜层上的各种薄膜材料，通常是对导体薄膜进行电绝缘的“P1”划线。从生产角度考虑，确定划线过程对系统离焦的敏感度至关重要。如上图所示，如果您选用高质量、低M2值（1.2）的光谱物理HIPPOTM激光器，即使离焦达到2毫米也可正常进行绝缘划线（红色曲线）；如果光束的质量较低，M2值较高（1.8），离焦超过0.5毫米便会使电绝缘失效（蓝色曲线）。

使用低质量、高M2值的激光，造成划线质量的恶化会非常明显。下图是由光学显微镜拍摄的一系列照片，分别对应不同的离焦量（ΔZ）。当离焦达2毫米时，高质量激光光束仍可进行绝缘划线，而低质量光束仅仅能少许改变表面形状；离焦3毫米时，低质量光束已不能产生任何肉眼可见的改变。由此，低M2值激光光束对薄膜太阳能电池划线的改善一目了然。