利用激光热应力对太阳电池进行无损划裂

在光伏组件生产过程中，由于晶体硅或非晶硅太阳电池的内阻较大，因此需要采用电路并联的方式来降低光伏组件的内阻，此时就需要将太阳电池划裂成多个小片，然后焊接成太阳电池串，由此可拼接成任意尺寸的光伏组件，且该方式的通用性好。

在划裂太阳电池时，一般采用激光划裂的方式。以太阳电池的激光划裂技术为基础，可以生产出不同尺寸、种类繁多的光伏组件产品，例如：半片光伏组件、尺寸为 210 mm 的太阳电池三分片光伏组件、多片叠瓦光伏组件、板块互联光伏组件、无缝焊接多主栅光伏组件等。由此可知，太阳电池的激光划裂技术已成为光伏组件产品迭代升级不可或缺的工艺环节。

常规的太阳电池激光划裂技术原理: He、N2、CO2 等混合气体作为激发激光发射器发射激光的媒介，利用激光振镜聚焦激光以形成激光光束，并通过改变激光光束的路径使其照射到太阳电池上，此时激光光束的光能转换为热能，且其产生的热量大幅超过被太阳电池反射、传导或扩散的那部分热量，导致太阳电池中被照射位置的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，从而使该位置被刺穿并形成小孔；由于激光光束与太阳电池是沿一定的相对线性轨迹移动，使这些小孔连起来形成切缝，从而在太阳电池上形成切割道，然后沿此切割道对太阳电池进行掰片。

由于沿着切割道对太阳电池掰片时，利用的是外界力，因此在太阳电池切割道处会有明显的毛刺。

随着太阳电池之间超小间距、大尺寸硅片和超低温太阳电池等工艺的出现，常规的太阳电池激光划裂技术已无法满足光伏组件高质量的需求。因此，无损伤激光划裂机因需而生，且正推向太阳电池的主流市场，可解决常规激光划裂设备不可避免地给太阳电池造成热损伤的问题。

激光热应力对太阳电池进行无损划裂技术原理：无损伤激光划裂技术主要是利用激光诱发的热应力来控制太阳电池断裂的技术。该技术利用激光对太阳电池进行局部快速加热，通常是使用近红外频率的激光光束。由于激光器功率和激光光斑尺寸与激光热裂速度相关，一般使用功率为百瓦的激光器对太阳电池进行快速激光热裂。由于无损伤激光划裂技术会配备以纯净水作为冷却介质且可精确微调的喷水冷却装置对太阳电池进行局部冷却，因此此时会在太阳电池表面产生一个不均匀的温度场，该温度场会使太阳电池表面形成温度梯度，从而诱发产生热应力。当激光光斑处于压应力状态，而激光光斑的斑点在太阳电池正面和背面处于拉应力状态时，由于太阳电池是脆性材料，其抗压刚度远大于抗拉强度，当热应力达到太阳电池的断裂强度时，太阳电池会发生断裂，且断裂会随着激光光斑及后续冷却装置的移动轨道而稳定扩展；但无损伤激光划裂技术的前提是先要在太阳电池边缘加工一个超小槽口，然后断裂会从槽口开始并稳定扩张。

采用无损伤激光划裂技术时，太阳电池断裂面几乎无毛刺与热损伤；

　由于无损伤激光划裂技术是近几年才兴起的技术，尚未成熟，还存在一些技术瓶颈，比如激光划裂不到位、裂片产能不高等。造成以上情况的原因包括：设备配套的冷却装置一般是以冷却水喷洒到太阳电池加热区域附近，产生的温度梯度有时不明显，导致太阳电池裂片不到位；冷却水残留在太阳电池表面，需要进行相应的加热来蒸发残留的冷却水，耗时较多，会影响太阳电池裂片的产能。