[实用新型]一种制备CIGS薄膜太阳能电池用的激光划刻系统

说明书

技术领域

本实用新型属于铜铟镓硒薄膜太阳能电池技术领域，涉及一种CIGS薄膜太阳电池的激光划刻系统。 

背景技术

近年来随着能源危机的的日益临近，太阳能电池的发展也越来越迅速，初期以晶体硅为主要力量，但是随着铜铟镓硒薄膜电池的不断研究和实验，到目前为止，已经取得了很大的进展，此电池的转换效率高，低制造成本和抗辐射性等特性，是未来具有开发潜力的薄膜电池之一，由于CIGS薄膜太阳电池带隙宽度较宽，光谱吸收范围广，常用的薄膜太阳电池刻蚀工艺中的激光器的功率和频率无法达到铜铟镓硒薄膜太阳电池划刻工艺要求。传统的激光划刻去除电池绝缘区域大多采用机械、喷砂或掩膜等方式去除绝缘区域的膜层，即对加工区域的加工速度有限制，又对加工边缘效果不佳，电池性能影响较大，同时又产生大量的工具损耗，增加消耗品的成本。 

发明内容

本实用新型为了克服目前采用机械工艺划刻或者是喷砂等方法去除绝缘区域效率比较低和利用大功率或高频率激光源成本较高的情况，设计了一种制备CIGS薄膜太阳能电池用的激光划刻系统，利用该系统实现了一种由激光器输出两种波长的激光，且输出的不同波长的激光具有同输出频率、同步偏移、焦点同面的特点。 

本实用新型采用的技术方案是：一种制备CIGS薄膜太阳能电池用的激光划刻系统，系统结构中包括激光器，关键在于：在激光器发射出的激光主光路上增设用于将激光分为透射光束及反射光束的半透半反反射镜，在反射光束光路上依次设置第二功率衰减器、第一全反反射镜、第一快门、第一扩束镜及第二全反反射镜；在透射光束光路上依次设置第三全反反射镜、倍频器、滤波器、第一功率衰减器、第四全反反射镜、第二快门、第二扩束镜及第五全反反射镜，反射光束借助反射光束光路形成的光束a与透射光束借助透射光束光路形成的光束b聚焦形成光斑。 

因为铜铟镓硒薄膜太阳能电池膜层材料与的不同，主要成分：Mo、CIGS、CdS、AZO，对激光波长的吸收程度不一样，若采用单波长激光进行划刻边缘，则需采用大功率（700W左右）激光源，这种大功率激光源价格太高，且大功率激光划刻后会对基板造成一定的损伤。此实用型新主要是代替传统的铜铟镓硒薄膜太阳能电池激光划刻工艺中不得不采用大功率激光源的弊端，采用双波长进行划刻，可有效的降低成本，同时可基板起到一定的保护作用。 

可见，本实用新型的有益效果是：本技术方案大大的降低了对铜铟镓硒薄膜太阳能电池激光划刻时采用大输出功率，如大于700W的红外光激光器或高输出频率，如皮秒、飞秒激光器的成本；这种通过该改变光路系统设计出不同波长的激光组合的方式用于对铜铟镓硒薄膜电池划刻，可提高产品的加工效率、划线效果和电池电学特性，同时具有非接触、无工具损耗、加工精度高、热影响区域小节约成本等优点。 

附图说明

图1是本实用新型的光路结构示意图。 

附图中，1是激光器，2是半透半反反射镜，3是透射光束，4是反射光束，3-1是第三全反反射镜，3-2是倍频器，3-3是滤波器，3-4是第一功率衰减器，3-5是第四全反反射镜，3-6是第二快门，3-7是第二扩束镜，3-8是第五全反反射镜，4-1是第二功率衰减器，4-2是第一全反反射镜，4-3是第一快门，4-4是第一扩束镜，4-5是第二全反反射镜，5是光束a，6是光束b。 

具体实施方式

一种制备CIGS薄膜太阳能电池用的激光划刻系统，系统结构中包括激光器1，重要的是：在激光器1发射出的激光主光路上增设用于将激光分为透射光束3及反射光束4的半透半反反射镜2，在反射光束4光路上依次设置第二功率衰减器4-1、第一全反反射镜4-2、第一快门4-3、第一扩束镜4-4及第二全反反射镜4-5；在透射光束3光路上依次设置第三全反反射镜3-1、倍频器3-2、滤波器3-3、第一功率衰减器3-4、第四全反反射镜3-5、第二快门3-6、第二扩束镜3-7及第五全反反射镜3-8，反射光束4借助反射光束光路形成的光束a与透射光束3借助透射光束光路形成的光束b聚焦形成光斑。 

本技术方案中，为了可以便于调节以使得光束a5和光束b6聚焦于一点，第二全反反射镜4-5是可移动式全反射镜，第五全反反射镜3-8是可移动式全反射镜。 

在具体实施时，采用1064nm波长半导体端面的泵浦激光器1，通过半透半反反射镜2将一束波长为1064nm的激光分成两束波长、能量、频率相等的1064nm波长的反射光束4及透射光束3，其中反射光束4再通过第二功率衰减器4-1可以有效地控制光的能量，接着经过第一全反反射镜4-2及受计算机软件控制的第一快门4-3来实现外部光的打开和关闭，然后通过第一扩束镜4-4来调节光斑的大小和焦距，在经过第二全反反射镜4-5得到激光光束a；另一透射光束3经过第三全反反射镜3-1、激光倍频器3-2将1064nm波长的激光倍频，倍频后输出的激光波长为532nm，再将倍频后的532nm波长的光通过滤波器3-3去掉横波，然后经过第一功率衰减器3-4、第四全反反射镜3-5、受计算机软件控制的第二快门3-6、第二扩束镜3-7，第二扩束镜采用532nm波长专用的扩束镜以调试出优质激光，在经过第五全反反射镜3-8得到激光光束b，最后调节第二全反反射镜4-5、第五全反反射镜3-8使532nm波长的激光光束a和波长为1064nm的激光光束b相交聚焦于一点。此光路设计系统所涉及的调节光路的部件，都可以固定在大理石基座上。应用本技术方案可进行工业化生产，可提高产品的加工效率、划线效果和电池电学特性，同时具有非接触、无工具损耗、加工精度高、热影响区域小节约成本。