激光鉆孔的原理是將高能量的激光束照射在加工物體上,物體被照射部分溫度上升,當溫度達到熔點時開始熔化,同時吸收熔化潛熱;被熔化的物體在激光束照射下繼續(xù)受熱,溫度進一步上升,當液體達到汽化溫度時,開始汽化,同時吸收汽化潛熱,汽化物不斷揮發(fā),在物體上不斷留下深孔,完成鉆孔過程。
在高效率太陽能電池生產(chǎn)中,高速激光鉆孔是一個重要的加工步驟,特別是在需要在每個單元上鉆出10000多個通孔的發(fā)射極穿孔卷繞(EWT)太陽能電池的制造中。因為太陽能電池生產(chǎn)線上的單個加工步驟的典型持續(xù)時間為1-2秒,每秒10000個通孔的鉆孔速度是工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的最低要求。
目前市場上可獲得的激光源與掃描振鏡所能實現(xiàn)的最大鉆孔速率為每秒4000孔。采用一種新的光學概念,將高性能振鏡掃描和激光分頻器的結(jié)合使用,為實現(xiàn)高速激光鉆孔提供了一種潛在解決方案。這種方案要求激光源的平均輸出功率達到幾百瓦,脈沖寬度保持在微秒范圍。目前已經(jīng)有一些不同的系統(tǒng)解決方案可滿足用戶的不同需求。
研究表明,脈沖寬度和脈沖能量是實現(xiàn)高效鉆孔的關(guān)鍵因素。通過使用兩臺Jenoptik Jenlas IR 70激光器,有望在200微米厚的晶圓上實現(xiàn)9600孔/s的鉆孔速度,在180微米厚的晶圓上實現(xiàn)12500孔/s的鉆孔速度。
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