1 新疆大学 机械工程学院， 乌鲁木齐830047
2 温州大学 机电工程学院， 浙江温州35035
为了减小多晶硅表面入射光的反射率，提高太阳能电池的光电效率，利用紫外纳秒激光器在多晶硅表面制备不同深度、不同间距的微凹坑点阵绒面，研究织构形貌对反射率及光电转换效率的影响。通过激光频率的改变实现微凹坑深度的变化，通过微凹坑排布方式的改变实现微凹坑间距的变化；使用光纤光谱仪测量多晶硅表面反射率并通过激光共聚焦显微镜观察微凹坑形貌；在PC1D软件中建立多晶硅入射光反射模型并模拟不同点阵间距下的多晶硅短路电流和开路电压，计算光电转换效率和填充因子。研究表明，不同频率（300 kHz、200 kHz、150 kHz、50 kHz）和点阵排布方式（300×300、310×310、350×350、400×400）对多晶硅表面的反射率和光电转换效率影响显著，随着频率增大，多晶硅试样反射率先减小后增加最后保持稳定；随着点阵排布密集程度增加，多晶硅试样光电转换效率逐渐提高。实验结果显示当激光频率为150 kHz，点阵分布为400×400时，多晶硅表面微凹坑成型较好，表面平均反射率为3.32%，多晶硅电池的效率为18.80%，相较于未制绒多晶硅电池提高25.9%。
表面织构 脉冲激光 反射率 多晶硅 光生伏特效应 Surface texture Pulsed laser Reflectivity Polysilicon Photovoltaic effect
1 温州大学机电工程学院，浙江 温州 325035
2 浙江省激光加工机器人重点实验室，浙江 温州 325035
3 温州大学激光与光电智能制造研究院，浙江 温州 325024
为解决毫/纳秒激光加工微孔质量差的问题，利用515 nm皮秒激光对厚度为0.1 mm的不锈钢进行环切法加工直径100 μm的微孔实验。采用激光共聚焦显微镜对加工后形貌和质量进行观察与表征，研究激光能量密度、扫描速度和离焦量等因素对加工后微孔形貌与质量的影响规律。实验结果表明，能量密度对微孔内壁质量有直接的影响，在保证去除能力前提下，控制能量密度在6.45 J/cm2以下，可有效减小微孔内壁的热影响区。同时实验还发现，适当增加扫描速度能够改善环切加工微孔切口和内壁的质量。在激光能量密度6.45 J/cm2、扫描速度200 mm/s时，孔锥度为2.72°。随着扫描速度的增大，锥度减小，最后稳定在2.29°左右，正离焦加工也能一定程度上减小孔的锥度。此研究结果表明，优化工艺参数能够加工出热影响区小、边缘质量好且锥度小的微孔。
皮秒激光 微孔加工 能量密度 扫描速度 离焦量 picosecond laser microhole processing energy density scanning speed defocusing amount
为了减小多晶硅表面的反射率, 采用皮秒激光在多晶硅片表面制备阵列孔绒面, 分析了激光参数对制绒深度的作用机理, 优选出实验参数：激光功率为15 W, 脉冲频率为25 kHz, 扫描速度为0.9 m/s, 扫描次数为2。利用优选参数验证了制绒孔距对多晶硅片表面反射率的影响, 并通过PC1D软件模拟出不同制绒硅片的开路电压和短路电流。结果表明, 当孔距为30 μm时, 多晶硅表面形成的孔最为紧密, 形貌最好, 其孔密度为1.17×105 counts·cm-2, 表面反射率为6.95%, 多晶硅电池光-电转化效率提升至18.45%。
激光技术 激光制绒 阵列孔 时域有限差分(FDTD) 多晶硅 反射率 中国激光
2018, 45(10): 1002002
