用于切割硅薄膜太阳能电池的激光器研究

相比其他加工方式, 激光加工具有割线小，切割速度快，割缝边缘垂直度好，切割时无机械应力等优点。本文结合国内外激光薄膜加工研究结果，从激光与物质相互作用的角度出发，建立激光切割硅薄膜太阳能电池的理论模型。用有限元法(FEM)求得柱面坐标下热平衡方程的数值解。讨论激光波长，能量密度，脉冲重复频率，光斑形状与薄膜损伤阈值，切割速度，以及切割质量之间的关系。结合理论分析与实验，优化了激光器的设计，选择氪灯抽运的l=532 nm Nd:YAG激光器，采用KDP倍频，声光调Q方式工作，给出了重复频率与切割速度的配对关系，提出用柱面聚焦系统代替球面聚焦系统，从而减小垂直于割缝方向的热影响，并有利于切割速度的提高。