[发明专利]N型Topcon电池的同轴激光加工温控系统

说明书

本发明提供一种N型Topcon电池的同轴激光加工温控系统，包括控制模块、激光加工模块、拉曼测温模块和扫描模块。本发明提供一种N型Topcon电池的激光同轴加工温控系统，能实时监控激光在制备选择性发射极时表面的瞬态温度并对加工用激光的输出功率进行调整，以温度作为监控指标来防止过高的激光能量对Topcon电池的绒面造成损伤，提高了Topcon电池的整体转换效率，降低了监控加工效果的时间和人力成本。

技术领域

本发明涉及光伏激光加工领域，尤其涉及N型Topcon电池的激光加工领域。

背景技术

N型Topcon电池作为一种新型高效电池，其具有转换效率高、抗光衰和抗污染能力强等特点。增加选择性发射极工序，Topcon电池能提升约0.4％的转化效率，是Topcon电池提效比较有效且具备量产可行性的方法。但由于硼原子在硼硅玻璃中的溶解度要大于其在硅中的溶解度，为了将硼原子向硅片中推进，激光需要更大的能量，但如果激光能量过大，又容易对电池片的绒面造成损伤，达不到增效的目的。为了能对激光加工效果进行管控，一般需要定时停机，抽检激光掺杂前后的方阻值，因此，这种管控方法具有一定的滞后性，无法实时监测加工用激光的实际状态，对产出电池片的质量也无法及时管控并作出调整。

发明内容

为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种N型Topcon电池的同轴激光加工温控系统，包括控制模块、激光加工模块、拉曼测温模块以及扫描模块；

所述控制模块包括控制软件和工控硬件，用于收集和处理其他三个模块的反馈信息以及控制其他三个模块的协同工作；

所述激光加工模块包括加工用激光器和加工用扩束器，其中加工用激光器发出的加工用激光被加工用扩束器进行光束变换后，作为制备Topcon电池选择性发射极的光源；

所述拉曼测温模块包括探测用激光器、探测用扩束器和拉曼光谱仪，其中探测用激光器在激光加工模块工作的同时发射探测用激光，激发Topcon电池选择性发射极的拉曼光谱，而拉曼光谱仪负责收集和检测拉曼光谱，根据拉曼光谱的频移情况分析出在制备选择性发射极时表面的瞬态温度；所述探测用激光的周期和所述加工用激光的周期一致；

所述扫描模块包括振镜、场镜和合束镜，其中合束镜将所述加工用激光和所述探测用激光合束成同轴光，振镜控制同轴光的扫描加工和检测，场镜将同轴光聚焦于加工平面。

作为本发明的进一步改进，所述加工用激光器发出的加工用激光的脉宽＜20纳秒，波长355纳米-532纳米。

作为本发明的进一步改进，所述探测用激光的脉宽＜所述加工用激光的脉宽，其脉宽为皮秒量级。

作为本发明的进一步改进，所述探测用激光的聚焦光斑尺寸＜加工用激光的聚焦光斑尺寸。

作为本发明的进一步改进，加工用扩束器对所述加工用激光进行准直扩束后，加工用激光光束经过第二反射镜的反射后进入扫描模块。

作为本发明的进一步改进，扫描模块的入口是一面合束镜，合束镜是一面二向色镜。

作为本发明的进一步改进，探测用激光器所处波长范围的光能够被透射，而波长短于所述探测用激光器光波长的光则会被反射，加工用激光器发出的加工用激光被合束镜反射，加工用激光光束被第一反射镜反射后，进入振镜，最后被场镜聚焦于Topcon电池片的表面。

作为本发明的进一步改进，延时一定的时间后，该时间小于加工用激光的脉冲持续时间，加工用激光聚焦光斑照射的位置的温度达到了最高值，此时，拉曼测温模块中的探测用激光器发出和加工用激光器相同周期的探测用激光，探测用激光被探测用扩束器扩束准直后透过二向色镜，所述二向色镜能透过探测用激光器所属波长的光，而波长＞探测用激光器光波长的光会被二向色镜反射。

作为本发明的进一步改进，准直后的探测用激光透过合束镜，然后经第一反射镜反射进入振镜，最终被场镜聚焦于Topcon电池片的表面。