Een onderzoeksteam van de Hebei University of Science and Technology in China en het RIKEN Advanced Photonics Center in Japan heeft een nieuwe lasermicrolastechnologie ontwikkeld voor transparante en stijve materialen, gericht op toepassingen in de inkapseling van zonnecellen. Dit proces, gebaseerd op een zilverionenoplossing, claimt hoogwaardige verbindingen te realiseren.
De onderzoekers demonstreerden de sterkte van het proces in glazen inkapseling, met behulp van een monster dat een zonnecelchip bevatte. De gelaste glazen inkapseling bleef functioneel onder water.
Glas-op-glas lassen is een van de verschillende randafdichtingsmethoden die worden gebruikt bij de inkapseling van fotovoltaïsche zonne-apparaten. Samen met nieuwe lijmen draagt het naar verwachting bij aan het verbeteren van de duurzaamheid en kostenreductie van fotovoltaïsche modules. Het is ook een belangrijke technologische richting voor het verhogen van de recycling-efficiëntie van zonnepanelen.
Femtosecondlasers, een infraroodlaser die extreem korte enkele laserpulsen uitzendt, worden momenteel veel gebruikt in oogheelkundige procedures zoals staaroperaties.
In een artikel getiteld "Microlassen van transparante, stijve zonnecelinkapseling met behulp van femtosecondlaser fotochemische reductie van zilverionenoplossing", merken de onderzoekers op dat een hoogwaardige verbindingsmethode voor fotovoltaïsche inkapselingsmaterialen cruciaal is. Hun voorgestelde zilverionenoplossing biedt een tussenlaag voor de las, waardoor femtosecondlaser-microlassen van glas en verschillende materialen mogelijk wordt.
Experimentele resultaten toonden aan dat fotochemisch gereduceerde zilvernanodeeltjes in oplossing de afschuifsterkte van glas verhoogden tot 27,36 MPa bij een lage ingangsenergiedichtheid (2,4 J/cm²). Het onderzoeksteam stelde dat de zilverionenoplossing niet alleen de energie-efficiëntie verbeterde, maar ook de vorming van lasscheuren onderdrukte, waardoor de toepasbaarheid van vloeistoflaag-geassisteerd femtosecondlaserlassen werd verbeterd.
De onderzoekers voerden ook lasexperimenten uit op enkelkristallijn silicium en saffier, materialen die halfgeleiders en optische materialen vertegenwoordigen met aanzienlijk verschillende thermofysische eigenschappen. "Ondanks deze verschillen in materiaaleigenschappen, bereikte femtosecondlaserlassen succesvol heterojunctieverbindingen", aldus het team.
De experimentele monsters omvatten commercieel silica glas (20 × 20 × 1 mm), saffierglas (20 × 20 × 1 mm) en enkelkristallijn silicium (10 × 10 × 0,33 mm). Het lasersysteem dat in de experimenten werd gebruikt, was een Pharos PH2-20W-systeem.
Het team testte vervolgens de afdichtingseigenschappen van de ingekapselde silicium zonnecelchip. Het fotovoltaïsche apparaat gebruikte een kwartsglazen substraat en geleidende tape-elektroden, geplaatst in water. Om de bewaking van elektrische signalen te vergemakkelijken, werd de bovenste interface van de pakketstructuur opzettelijk ongelast gelaten.
De onderzoekers merkten op: "De ingekapselde zonnecelchip behield elektrische geleidbaarheid terwijl deze ondergedompeld was in water. Dit toont aan dat het zilverionenoplossing-geassisteerde femtosecondlaserlasproces hoogwaardige verbindingen kan realiseren en de effecten van vocht en andere extreme omgevingsfactoren op de prestaties van zonne-apparaten effectief kan beperken."
De betrouwbaarheid van deze methode werd verder geverifieerd door middel van thermische schok- en waterdichtheidstests, waaruit bleek dat deze voldeed aan de IPX7 waterdichtheidsklasse en de IEC 60529:2013-normen.
Een onderzoeksteam van de Hebei University of Science and Technology in China en het RIKEN Advanced Photonics Center in Japan heeft een nieuwe lasermicrolastechnologie ontwikkeld voor transparante en stijve materialen, gericht op toepassingen in de inkapseling van zonnecellen. Dit proces, gebaseerd op een zilverionenoplossing, claimt hoogwaardige verbindingen te realiseren.
De onderzoekers demonstreerden de sterkte van het proces in glazen inkapseling, met behulp van een monster dat een zonnecelchip bevatte. De gelaste glazen inkapseling bleef functioneel onder water.
Glas-op-glas lassen is een van de verschillende randafdichtingsmethoden die worden gebruikt bij de inkapseling van fotovoltaïsche zonne-apparaten. Samen met nieuwe lijmen draagt het naar verwachting bij aan het verbeteren van de duurzaamheid en kostenreductie van fotovoltaïsche modules. Het is ook een belangrijke technologische richting voor het verhogen van de recycling-efficiëntie van zonnepanelen.
Femtosecondlasers, een infraroodlaser die extreem korte enkele laserpulsen uitzendt, worden momenteel veel gebruikt in oogheelkundige procedures zoals staaroperaties.
In een artikel getiteld "Microlassen van transparante, stijve zonnecelinkapseling met behulp van femtosecondlaser fotochemische reductie van zilverionenoplossing", merken de onderzoekers op dat een hoogwaardige verbindingsmethode voor fotovoltaïsche inkapselingsmaterialen cruciaal is. Hun voorgestelde zilverionenoplossing biedt een tussenlaag voor de las, waardoor femtosecondlaser-microlassen van glas en verschillende materialen mogelijk wordt.
Experimentele resultaten toonden aan dat fotochemisch gereduceerde zilvernanodeeltjes in oplossing de afschuifsterkte van glas verhoogden tot 27,36 MPa bij een lage ingangsenergiedichtheid (2,4 J/cm²). Het onderzoeksteam stelde dat de zilverionenoplossing niet alleen de energie-efficiëntie verbeterde, maar ook de vorming van lasscheuren onderdrukte, waardoor de toepasbaarheid van vloeistoflaag-geassisteerd femtosecondlaserlassen werd verbeterd.
De onderzoekers voerden ook lasexperimenten uit op enkelkristallijn silicium en saffier, materialen die halfgeleiders en optische materialen vertegenwoordigen met aanzienlijk verschillende thermofysische eigenschappen. "Ondanks deze verschillen in materiaaleigenschappen, bereikte femtosecondlaserlassen succesvol heterojunctieverbindingen", aldus het team.
De experimentele monsters omvatten commercieel silica glas (20 × 20 × 1 mm), saffierglas (20 × 20 × 1 mm) en enkelkristallijn silicium (10 × 10 × 0,33 mm). Het lasersysteem dat in de experimenten werd gebruikt, was een Pharos PH2-20W-systeem.
Het team testte vervolgens de afdichtingseigenschappen van de ingekapselde silicium zonnecelchip. Het fotovoltaïsche apparaat gebruikte een kwartsglazen substraat en geleidende tape-elektroden, geplaatst in water. Om de bewaking van elektrische signalen te vergemakkelijken, werd de bovenste interface van de pakketstructuur opzettelijk ongelast gelaten.
De onderzoekers merkten op: "De ingekapselde zonnecelchip behield elektrische geleidbaarheid terwijl deze ondergedompeld was in water. Dit toont aan dat het zilverionenoplossing-geassisteerde femtosecondlaserlasproces hoogwaardige verbindingen kan realiseren en de effecten van vocht en andere extreme omgevingsfactoren op de prestaties van zonne-apparaten effectief kan beperken."
De betrouwbaarheid van deze methode werd verder geverifieerd door middel van thermische schok- en waterdichtheidstests, waaruit bleek dat deze voldeed aan de IPX7 waterdichtheidsklasse en de IEC 60529:2013-normen.
