鈣鈦礦材料被譽為“新一代太陽能電池材料”，理論極限能量轉(zhuǎn)化效率高達33%，高于第一代晶硅電池與第二代薄膜電池，而且其制造工藝簡單，成本低廉，鈣鈦礦太陽能電池成為光伏研究領(lǐng)域的前沿課題，研究成果頻繁登上國內(nèi)、外頂級期刊，許多新能源企業(yè)早早入場布局，關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈更是廣受資本的青睞。

在鈣鈦礦太陽能電池生產(chǎn)過程中，每一個子電池結(jié)構(gòu)中有效發(fā)電區(qū)越大，死區(qū)越小，意味著將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的效率就越高。因此在鈣鈦礦太陽電池生產(chǎn)中常引入激光劃線工藝，通過實施精準、高質(zhì)量的劃線，將死區(qū)做到最小，實現(xiàn)高效太陽能轉(zhuǎn)換，提升收益。

基于此，納飛光電與閩都創(chuàng)新實驗室任策博士團隊合作，開發(fā)出一款專門針對鈣鈦礦太陽能電池加工的皮秒激光器，長時間工作穩(wěn)定性優(yōu)于0.5%，并且據(jù)有智能脈沖選擇，脈沖編輯和脈沖輸出同步等功能，使激光器在精準脈沖控制能力方面大幅增強，這些功能和性能的提升將直接提升鈣鈦礦電池激光加工裝備的能力。

鈣鈦礦太陽電池結(jié)構(gòu)

鈣鈦礦太陽能電池為多層薄膜結(jié)構(gòu)，根據(jù)電子傳輸層和空穴傳輸層位置的不同，可分為正向結(jié)構(gòu)和反向結(jié)構(gòu)。如下圖所示，正向結(jié)構(gòu)，從透明玻璃基底起始，依次為ITO層、電子傳輸層（ETL）、鈣鈦礦層、空穴傳輸層（HTL）和電極層；反向結(jié)構(gòu)，從透明玻璃基底起始，依次為ITO層、空穴傳輸層（HTL）、鈣鈦礦層、電子傳輸層（ETL）和電極層。陽光從透明玻璃面入射，在鈣鈦礦層被吸收。

激光劃線工藝

鈣鈦礦太陽能電池的各層薄膜的制備通常使用蒸鍍、磁控濺射、懸涂、噴涂等等。并在各工序間穿插刻蝕劃線工序，以形成電池的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。劃線可以通過化學腐蝕法、光刻掩膜法、機械劃線法和激光劃線法等實現(xiàn)。激光劃線由于可以產(chǎn)生更細的線槽，更小的損傷，逐漸取代其它的方法成為主要的劃線手段。

在鈣鈦礦電池生產(chǎn)過程中，有3步需要進行激光劃線，稱為P1, P2和P3。以正向結(jié)構(gòu)為例。

P1工藝：在透明玻璃上制作ITO層之后，使用激光分割I(lǐng)TO層。如下圖P1工序的示意圖所示，不傷及透明玻璃。此步驟形成相互獨立的ITO襯底。

P2工藝：在P1工序之后，依次制作電子傳輸層、鈣鈦礦層和空穴傳輸層，之后使用激光劃開上述三層，暴露出ITO層。目的是在下一步金電極蒸鍍過程中能夠讓子電池之間的正負極相互連接。

P3工藝，在P2工序之后，鍍金電極，之后使用激光劃開金電極層、電子傳輸層、鈣鈦礦層和空穴傳輸層，不傷及ITO層。這對激光劃線的精細控制能力要求比較高。

在這種制作工藝中，鈣鈦礦太陽能電池存在3條劃線，即P1，P2,P3。這3條線所包圍的區(qū)域是不能用來發(fā)電的，因此被稱為死區(qū)。對于激光劃線工藝而言，一個重要的指標就是死區(qū)的大小。要想減小死區(qū)的大小，不僅要求設(shè)備穩(wěn)定，更是有賴于激光器的穩(wěn)定性和脈沖控制能力。

納飛光電與閩都創(chuàng)新實驗室任策博士團隊合作開發(fā)的皮秒激光器光束質(zhì)量優(yōu)異，聚焦后光斑直徑小，可以進行非常細微線寬的劃刻；皮秒激光的超高峰值功率讓材料以極快的速度到達等離子態(tài)去除，是一個冷加工的過程，超窄的脈寬熱影響區(qū)小，讓劃線質(zhì)量得到了提高。與此同時，激光器的脈沖穩(wěn)定性和功率穩(wěn)定性高，進一步提升了劃線過程的穩(wěn)定輸出，一致性高，對最大限度減小死區(qū)，起到了非常關(guān)鍵的作用。