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