Оптимизация технологии лазерного скрайбирования в производстве тонкопленочных солнечных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Егоров Федор Сергеевич

• Егоров Федор Сергеевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Егоров Федор Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Актуальность применения лазерного скрайбирования в производстве тонкопленочных солнечных модулях ТПСМ

1.2 Методы лазерного скрайбирования ТПСМ

1.3 Этапы лазерного скрайбирования в производстве ТПСМ на основе а-ЗгН/цс-БШ

1.4 Принцип работы системы ЬББ 1200 и его функциональные узлы

1.5 Преднагрев оптической системы для увеличения стабильности параметра М2 лазерного луча на этапах лазерного скрайбирования

1.6 Корректор волнового фронта для лазерного скрайбирования ТПСМ

1.5 Методы увеличения эффективности ТПСМ с использованием системы ЬББШО

1.5.1 Оптимальная ширина ячейки ТПСМ

1.5.2 Улучшение параметров Яп и Яш ТПСМ на этапе лазерного скрайбирования

1.5.3 Уменьшение «мертвой зоны»

1.6 Методы контроля качества процесса лазерного скрайбирования

1.6.1 Экспресс методы контроля качества лазерного скрайбирования

1.6.2 Измерительные приборы

1.7 Выводы по первой главе

ГЛАВА 2 МЕХАНИЗМ ЛАЗЕРНОГО СКРАЙБИРОВАНИЯ

2.1 Поглощение лазерного импульса

2.2 Распределение температуры структуры для случая Р1

2.3 Распределение температуры структуры для случая Р2

2.3 Распределение температуры структуры для случая Р3

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 УМЕНЬШЕНИЕ МЕРТВОЙ ЗОНЫ

3.1 Процессы при облучении пленки аморфного гидрогенизированного кремния лазерным импульсом

3.2 Мертвая зона

3.3 Прерывистое скрайбирование

3.4 Определение оптимальной ширины скрайба Р3

3.5 Уменьшение скрайба Р1

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 ОПТИМИЗАЦИЯ ЛАЗЕРНОГО СКРАЙБИРОВАНИЯ ПРОЗРАЧНО ПРОВОДЯЩЕГО КОНТАКТА

1.1 Шунтирующее сопротивления в ТПСМ

1.2 Механизм образования шунтов в этапе лазерного скрайбирования Р1

1.3 Лазерное скрайбирование Р1 фронтального ППК с улучшенной

неравномерностью параметров

Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация технологии лазерного скрайбирования в производстве тонкопленочных солнечных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния»

Актуальность темы исследования.

Учитывая рост цен на энергоносители и вредное экологическое воздействие на природу традиционных источников энергии в сочетании с их истощением, становится актуальным развитие чистой и возобновляемой (альтернативной) энергии. В связи с эти в том числе предпринимается много усилий для выпуска высокоэффективных и недорогих солнечных модулей (далее СМ), чтобы конкурировать с другими традиционными видами энергетических ресурсов. Эти усилия объясняются достаточно просто тем, что количество солнечной энергии, поступающей на землю, огромно, и использование всего лишь 0.0125 % солнечной энергии может обеспечить все потребности мировой энергетики на сегодня, а использование 0.5% - полностью покрыть потребности в обозримом будущем.

Технология изготовления солнечных модулей на основе тонких пленок получило существенное развитие в исследованиях и в производстве. Это касается тонкопленочного солнечного модуля (далее ТПСМ) на основе аморфного и микрокристаллического кремния (а-81:И/цс-81:И).

В данный момент активно развивается технология изготовления тонкопленочных солнечных модулей на основе СёБ/СёТе, CIGS, органических полупроводников и гибких полимерных подложек. У выше перечисленных технологий имеется общий одинаковый процесс лазерного скрайбирования, суть которого состоит в том, чтобы на поверхности подложки производить сегментацию и соединение соседних ячеек. Соответственно результаты исследования и оптимизации процесса лазерного скрайбирования можно применить в других тонкопленочных технологиях при изготовлении ТПСМ. Тем самым полученные результаты в целом развивают всю технологию изготовления ТПСМ.

Целью работы является исследование и оптимизация процессов лазерного скрайбирования при изготовлении ТПСМ на основе аморфного и микрокристаллического кремния. Для достижения цели работы требуется решить основные задачи:

1. Исследование механизмов удаления тонких пленок в разных этапах лазерного скрайбирования ТПСМ.

2. Изготовление и исследование ТПСМ с прерывистым лазерным скрайбированием структуры a-Si:H/^c-Si:H.

3. Модернизация установки осаждения пленки ZnO для его улучшения качества лазерного скрайбирования.

Объект исследований. Тонкие слои на основе оксида цинка, аморфного и микрокристаллического гидрогенизированного кремния, а также ТПСМ на их основе.

Методы изготовления и исследования. Образцы ТПСМ с улучшенным качеством лазерного скрайбирования фронтального прозрачного проводящего контакта (ППК) изготавливались на заводе ООО «Хевел». Также изготавливались ТПСМ с прерывистым лазерным скрайбированием структуры a-Si:H/^c-Si:H. Для формирования структуры ТПСМ использовались следующие методы осаждения: для осаждения фронтального и тыльного ППК (ZnO) использовался процесс LPCVD (химическое осаждение при пониженном давлении) - оборудование ТСО 1200; для осаждения структуры a-Si:H/^c-Si:H использовался процесс PECVD (плазмохимического осаждения из газовой фазы) - оборудование KAI 1200; для лазерного скрайбирования первого этапа использовалась длина волны излучения 355 нм - оборудование LSS 1200А; для процессов второго и третьего этапов лазерного скрайбирования использовалась длина волны излучения 532 нм -оборудование LSS 1200B.

На изготовленных ТПСМ проводились измерения и исследования вольтамперных характеристик (ВАХ), исследования данных изображений электролюминесценции, измерения изоляционных свойств ячеек и исследования с помощью оптического микроскопа.

Научная новизна:

1. Разработана модель взаимодействия лазерного излучения с тонкопленочной системой типа ZnO/a-Si:H/^c-Si:H/ZnO и определено, что при лазерном скрайбировании, задающем архитектуру модуля, процесс удаления при первом

скрайбе (ZnO) и третьем скрайбе (ZnO/a-Si:ИУцc-Si:И/ZnO) осуществляется за счет механизма «микровзрыва», а процесс удаления при втором скрайбе (ZnO/a-Si:HУцc-Si:H) происходит методом сублимации.

2. Обнаружен эффект увеличения «мертвой зоны» в процессе лазерного скрайбирования за счет увеличения зоны перекристаллизации.

3. Для уменьшения эффекта увеличения «мертвой зоны» предложено использовать процесс прерывистого лазерного скрайбирования.

4. Экспериментально установлено, что определяющим фактором появления шунтирующих элементов при первом лазерном скрайбе является неравномерность нанесения прозрачно проводящего контакта. Предложено улучшение планарности фронтального электрода за счет модернизации установки LPCVD.

Достоверность полученных результатов обеспечена применением набора взаимодополняющих экспериментальных методов, детальным анализом физических явлений и процессов лазерного скрайбирования, а также современных литературных источников.

Практическая значимость полученных в работе результатов заключается в следующем:

1. Экспериментально показано, что при использовании метода прерывистого лазерного скрайбирования структуры a-Si:HУцс-Si:H (второй скрайб) с расстоянием между центрами со значением 600 мкм ведет к увеличению номинальной мощности модуля на 1.14 Вт.

2. Показано, что использование прерывистого метода скрайбирования при производстве модулей не влияет на деградацию модулей в процессе эксплуатации.

3. Проведена модернизация установки LPCVD с целью повышения равномерности осаждения пленок ZnO, что способствует улучшению качества лазерного скрайбирования, ведет к уменьшению количества шунтирующих элементов и дает прирост номинальной мощности модуля на 0.4 Вт.

4. Проведена оптимизация параметров лазерного излучения при скрайбировании фронтального и тыльного ППК, что позволило увеличить совокупную номинальную мощность модуля на 0.1 Вт.

5. Достигнуто уменьшение выбросов продуктов легированного кремния в процессе второго этапа лазерного скрайбирования и уменьшена периодичность осмотра и замены фильтрующего элемента оборудования.

6. Результаты диссертационной работы внедрены в технологический процесс, на производственной линии ООО «Хевел», при изготовлении ТПСМ на основе a-Si:HУцс-Si:H. Внедрение полученных в диссертационной работе результатов дало экономический эффект 94 600 000 руб в год, что подтверждено соответствующими актами.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Основными механизмами формирования архитектуры ТПСМ методом лазерного скрайбирования является механизм «микровзрыва» и метод сублимации.

2. Прерывистое лазерное скрайбирование тонкопленочной структуры ZnO/a-Si:HУцс-Si:H на втором этапе уменьшает «мертвую зону» за счет уменьшения объема перекристаллизации.

3. Уменьшение шунтирующих элементов в модуле достигается путем улучшения планарности фронтального ППК ZnO, что ведет к уменьшению токов утечки и улучшению параметров ТПСМ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в технологический процесс, на производственной линии ООО «Хевел», при изготовлении ТПСМ на основе a-Si:HУцс-Si:H, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались на отечественных и международных конференциях, в том числе:

1) 66-я научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Санкт-Петербург, 2013 г.);

2) 68, 69 научно-техническая конференция, посвященная Дню Радио (Санкт-Петербург, 2013г., 2014 г.);

3) I-IV Всероссийская научная конференция «Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечных элементов 3-го поколения» (Чебоксары, 2013, 2014, 2015, 2016);

4) Российская конференция «Физико-химические проблемы возобновляемой энергетики» (Санкт-Петербург, 2013 г.);

5) IX, Х Всероссийская научно-техническая конференция «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (Чебоксары, 2014г., 2016 г.);

6) XI Всероссийская научно-техническая конференция «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем» (Чебоксары, 2015г.); Laser Optics, 2014 International Conference, June 30 2014-July 4 2014;

7) Международная конференция «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, 2016).

Публикации. Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 20 научных работах, среди которых 4 статьи опубликованные в изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК, 17 работ в трудах, сборниках, а также в других изданиях международных, всероссийских и региональных конференций.

Личный вклад автора заключается в теоретическом обосновании уменьшения «мертвой зоны» и механизмов удаления пленок ТПСМ при воздействии лазерного импульса, постановке экспериментов по точечному лазерному скрайбированию и анализу полученных результатов, разработке метода улучшения равномерности осаждения ППК с целью улучшения качества его скрайбирования. Автор в диссертационной работе играл определяющую роль в экспериментальных исследованиях, написании статей, тезисов, докладов, обсуждении и анализе полученных результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 122 наименования. Работа изложена на страницах машинописного текста, включая 101 рисунков и 10 таблиц.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Актуальность применения лазерного скрайбирования в производстве тонкопленочных солнечных модулях ТПСМ

Учитывая роста цен на энергоносители и вредное экологическое воздействие

на природу традиционных источников энергии в сочетании с их истощением, становится актуальным развитие чистой и возобновляемой (альтернативной) энергии. Предпринимается много усилий для выпуска высокоэффективного и недорогого солнечного модуля (далее СМ), чтобы конкурировать с другими традиционными видами энергетических ресурсов (рисунок 1.1). Эти усилия объясняются достаточно просто тем, что количество солнечной энергии, поступающей на землю, огромно, и использование всего лишь 0.0125 % солнечной энергии может обеспечить все потребности мировой энергетики на сегодняшний день, а использование 0.5% - полностью покрыть потребности в обозримом будущем.

Рисунок 1.1 - Прогноз энергетического баланса в мире до 2100 года [1].

За последние 30 лет существенно выросла эффективность всех видов солнечных модулей (рисунок 1.2). На увеличение эффективности СМ повлияло фундаментальное исследование в области полупроводниковых наноструктурированных пленок и внедрение новых технологий при его

производстве [3]. Одно из существенных нововведений в производстве солнечных модулей - это применение лазерных технологий [4]. Применение лазерных технологий в производстве тонкопленочных солнечных модулей (далее ТПСМ) стало необходимым при его изготовлении [5] на этапах скрайбирования.

Рисунок 1.2 - Динамика увеличение эффективности различных типов СМ 2

Первое применение лазерного скрайбирования при изготовлении ТПСМ описано в 1979 году [5]. С 1980-х по 1990-е годы эффективность ТПСМ выросла более чем на 7% благодаря применению и оптимизации процесса лазерного скрайбирования. Оптимизация заключалась в определении оптимальных параметров лазерного луча, а именно: длины волны, энергии импульса, формы импульса и размера диаметра луча [7-10].

Лазерное скрайбирование имеет ряд преимуществ перед альтернативными видами скрайбирования в изготовлении ТПСМ, а именно перед механическим и химическим скрабированием. Известно, что механическое скрайбирование приводит к образованию микротрещин, сколов, разрыву пленки [3]. Кроме того, быстро изнашивается алмазный инструмент, используемый при скрайбировании. Оба эти фактора приводят к высокому проценту брака выпускаемых изделий. На рисунке 1.3 показана полупроводниковая пластина, скрайбированная механическим и лазерным методом. Видно, что скрайб, полученный механическим

методом, по сравнению с лазерным более широкий и имеет большое количество сколов.

Рисунок 1.3 - Линии скрайбов, полученных при помощи алмаза (слева) и по лазерной технологии (справа). Фотография получено оптическим микроскопом [3]

Процесс химического скрайбирования выполняется за 6-10 последовательных операций, а лазерное скрайбирование выполняется за один шаг. При этом лазерное оборудование занимает меньше места и не нуждается в дорогостоящих и экологически небезопасных химических реагентах. В работе [7] ТПСМ изготовлены по одинаковой технологии, но процессы скрайбирования отличались. В первом случае использовали метод химического скрайбирования, а во втором - лазерное. В результате ТПСМ, скрайбированный химическим методом, имеет эффективность на 20% ниже по сравнению с ТПСМ, скрайбированным лазерным методом. Причина низкой эффективности ТПСМ - это загрязнение структуры слоев химическими реагентами и неравное разделение по площади индивидуальных ячеек. Неравное разделение ячеек по площади вызвано тем, что площадь химического травления контролируется с большими допусками, от 10 мкм до 1 мм, а в случае лазерного скрайбирвания этот допуск составляет от 1 мкм до 10 мкм [7].

Преимущества метода лазерного скрайбирования перед другими методами (химическим и механическим) [7]:

1. Оптимальное качество скрайбирования на различных этапах изготовления СМ осуществляется благодаря использованию лазеров с различными длинами волн (355 нм и 532 нм);

2. Полностью автоматизированное управление с возможностью изменения шага скрайбирования и контроля фокусировки при помощи программного управления;

3. Автоматическая система контроля качества скрайбирования и позиционирования СМ;

4. Высокая скорость обработки: на одну подложку уходит 2 мин (с учетом загрузки подложки), обработки определения начало координат, изоляции краев, процесса скрайбирования;

5. Минимальное количество брака: один случай брака на 10000 обработанных подложек;

6. Не требуются дорогостоящие химические реагенты. Соответственно не требуется утилизация химических отходов, оснащение персонала средствами индивидуальной защиты для работы с химическими реагентами, дополнительные средства на транспортировку и хранение реагентов;

7. Отсутствие затрат на замену быстроизнашивающихся алмазных инструментов.

1.2 Методы лазерного скрайбирования ТПСМ

Существует два метода лазерного скрайбирования. Первый метод лазерного скрайбирования, заключается в том, что лазерный луч доходит до места обработки с противоположной стороны подложки [6]. Второй метод был предложен в 2005 г., где процесс лазерного скрайбирования осуществляется через подложку [10]. У второго метода есть основное преимущество - это отсутствие загрязнения на поверхности подложки частицами удаляемого материала [11-16].

Во втором методе лазерная головка находится со стороны подложки. Это позволяет установить систему вытяжки для эффективного сбора удаляемых продуктов в процессе лазерного скрайбирования (рисунок 1.4). В процессе скрайбирования образующиеся продукты удаляются. Этому способствует отрицательное давление внутри вытяжки и направление движения частиц от подложки из-за эффекта «микровзрыва». В связи с этим на поверхности подложки после этапа лазерного скрайбирования отсутствуют продукты удаления.

Рисунок 1.4 - Применение вытяжки при лазерном скрайбировании через подложку

У первого метода также есть свое преимущество - это меньшая ширина скрайба [10, 17]. Площадь отверстия, проделанного лазерным импульсом со стороны пленки, описывается уравнением [18]:

О2 ( Еи ) = 2®021П

'е.. л

V Епор У

где Еи - энергия лазерного импульса, юс - радиус Гауссовского распределения интенсивности луча, Епор - пороговая энергия удаления пленки. В случае, когда лазерный импульс поглощается со стороны стекла, площадь отверстия определяется следующей зависимостью [17]:

О 2( Еи ) = 2®021И

с \ Е

V Еп°р У

+ 2d х 1аи(р) (1)

где й - толщина пленки, р- угол между торцом канавки и подложкой.

Площадь отверстия, выполненного через подложку больше, чем у отверстия, полученного при поглощении со стороны пленки на значение 2d х \ш(р). Учитывая, что угол р составляет от 60° до 85о [19, 20], площадь отверстия будет больше на величину от 0.1 до 6 мкм2. Соответственно площадь мертвой зоны при скрайбировании со стороны пленки будет меньше. Однако, данное преимущество не столь велико, гораздо больший вклад вносит в потери мощности ТСПМ шунтирующее сопротивление Яш. Величина шунтирующего сопротивления Яш

становиться меньше вследствие наличия продуктов удаления лазерного скрайбирования на поверхности подложки из-за невозможности их удаления от места обработки [21].

В предыдущих методах лазерного скрайбирования луч имел распределение интенсивности по форме Гаусса. Для скрайбирования можно использовать другие формы распределения интенсивности лазерного луча, например, квадратное. Применение квадратного луча интересно тем, что распределение интенсивности энергии по сечению луча более равномерное, чем распределение интенсивности по Гауссу (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Распределение профиля интенсивности лазерных лучей. а) - квадратного.

б) - Гауссовского [22]

При использовании квадратного луча скрайб имеет лучшее характеристики по сравнению со скрайбом, полученным гауссовским лучом, а именно: отсутствие сколов и у канавок ровные края (рисунок 1.6). На рисунке 1.6 видно, что в скрайбе, полученном от лазерного луча, имеющего профиль интенсивности в виде гаусса, видны сколы в виде конусов. Данные сколы могут «прокалывать» р-1-п структуру, т. к. значение размеров сколов могут быть выше, чем толщина р-1-п структуры (рисунок 1.7).

Данный эффект приводит к уменьшению шунтирующего сопротивления Яш ТПСМ. В свою очередь, это введет к ухудшению коэффициента заполнения (далее БЕ) ВАХ ТПСМ (рисунок 1.7 б). Соответственно у луча с квадратным профилем энергии меньше вероятность образования прокалывания р-1-п структуры, что положительно сказывается на ББ ТПСМ.

Рисунок 1.6 - Скрайб Р2, скрайбированный гауссовским лучом (а), Р3 скрайбированный квадратным распределением интенсивности. Изображение получено сканирующим

электронным микроскопом (СЭМ) [22]

pin-hole

Output Voltage

Рисунок 1.7 - «Прокалывание» р-1-п структуры и его влияние на ВАХ ТПСМ. а) -изображение прокалывания р-1-п структуры [23]. б) - влияние шунтирующего сопротивления

на коэффициент заполнения ВАХ ТПСМ [21] В случае квадратного распределения интенсивности энергии лазерного луча имеется один недостаток, связанный с шириной скрайба. Ширина скрайба, полученного квадратным профилем лазерного луча, шире, чем скрайб, образованный Гауссовским распределением интенсивности (рисунок 1.6). Этот недостаток увеличивает значение мёртвой зоны в ТПСМ, что уменьшает его фотоактивную площадь.

1.3 Этапы лазерного скрайбирования в производстве ТПСМ на основе а-

Si:H/^c-Si:H

В процессе изготовления ТПСМ на основе a-Si:H/^c-Si:H проводится три этапа лазерного скрайбирования. Данные этапы называются Pattern 1 (P1), Pattern 2 (P2) и Pattern 3 (P3). Данные скрайбы выполняют аналогичную операцию в других технологиях изготовлениях ТПСМ, а именно на основе CIGS, CdTe и на гибких подложках, которые сегодня активно изучаться и внедряется в промышленное производство [12, 16, 24, 25].

В качестве подложки используется стекло, которое на начальном этапе подвергается очистке (рисунок 1.8). Далее методом химического осаждения при пониженном давлении (LPCVD) наносится фронтальная пленка прозрачно проводящего оксида толщиной 1.7 мкм. В качестве ППК используется оксид цинка ZnO:B, легированный бором. После нанесения ППК проводиться лазерное скрайбирование Р1. Cкрайбы (Р1, Р2 и Р3) представляют собой сплошную прямую «микроканавку», образованную из последовательных отверстий. Каждое отверстие получено лазерным импульсом. При этом каждое отверстие в скрайбе перекрывает предыдущее отверстие на 30% и таким образом образуется сплошная линия P1. Для скрайбирования Р1 используется импульсное лазерное излучение с длиной волны 355 нм (рисунок 1.9). Выбор длины волны 355 нм объясняется тем, что с одной стороны подложка на данной длине волны оптически прозрачна [26], с другой, активно поглощает фронтальный ППК (рисунок 1.10). Одной из основных причин активного поглощения на данной длине волны - пленка ZnO:B легирована бором до требуемого оптимального уровня [27], при котором в достаточно широком диапазоне длин волн сохраняется высокое светопропускание и сохраняется высокая проводимость ППК.

Pattern 1 Pattern 2 Pattern 3

Clean ■ и тсо ■ а Laser ■ Q Clean ■ а PECVD ■ и Laser ■ а тсо ■ а Laser

■ FC ■ ■ ■ ■ ■ ВС ■

Рисунок 1.8 - Последовательность изготовлении ТПСМ на основе a-Si:H/^-Si:H

Рисунок 1.9 - Этап лазерного скрайбирования Р1

10

чО 90

О^

О 80

не 70

К а 60

Й о 50

ЕЛ

о 40

£ о 30

н е 20

«

и 10

LPCVD

0 300

500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 Длина волны, нм

Рисунок 1.10 - Спектр пропускания пленки ZnO:B, полученный методом LPCVD [12]

После этапа лазерного скрайбирования Р1 проводится очистка подложки (рисунок 1.8). Суть данной процедуры заключается в том, что бы очистить скрайб Р1 от продуктов скрайбирования [28,29], а именно от мелких частиц 7пО:Б. Даже наличие местной вытяжки не позволяет полностью удалить данные частицы от места лазерного скрайбирования (рисунок 1.4). Эти частицы могут перекрыть скрайб Р1 шириной ~27 мкм полностью, что может привести к нарушению его сопротивления изоляции Яиз. После процедуры очистки вероятность нарушения

сопротивления изоляции практически равна нулю. При сопротивлении изоляции скрайба Р1 Яиз>2 МОм, означает, что отсутствуют частицы, перекрывающие скрайб [30].

Далее поверх фронтального ППК наносится двухкаскадная структура а-толщиной 1 мкм методом плазмо-химического осаждения из газовой фазы (РЕСУО). Полученная структура подвергается импульсному лазерному скрайбированию Р2 (рисунок 1.11). После этапа Р2 не требуется очистка подложки от продуктов удаления (объяснено в главе 2). Финишным этапом скрайбирования является скрайб Р3. Данный скрайб производится после нанесения на поверхность кремневой структуры а-$гНУцс-$гН тыльного ППК из 7пО:Б (рисунок 1.12). Для лазерного скрайбирования процессов Р2 и Р3 используется луч с длиной волны 532 нм. Данная длина волны оптически прозрачна для стекла и фронтального ППК, но активно поглощается слоями а-$гНУцс-$^И (рисунок 1.13).

Рисунок 1.11 - Этап лазерного скрайбирования Р2

Рисунок 1.12 - Этап лазерного скрайбирования Р2

Рисунок 1.13 - Спектр поглощения пленки a-Si:H/^e-Si:H, полученный методом PECVD

[31]

После этапа лазерного скрайбирования Р3 подложка переходит на участок сборки модуля Back End (далее BE). До перехода подложки на участок BE структура слоев будет иметь вид, как показано на рисунке 1.14. После перехода

подложки на участок БЕ, подложка подвергается сборке в модуле, в котором имеются следующие этапы: лазерная изоляция краев модуля, нанесение продольного и поперечных контактов, нанесение герметика на месте линии лазерной изоляции краев модуля, укладывания ламинирующей пленки, укладки тыльного стекла, ламинирование модуля прессами при нагреве до 200 0С, приклеивание клеммной коробки, проверка на изоляцию, измерение вольт-амперной характеристики, герметизация клеммной коробки с заливкой герметиком, нанесение этикетки и монтаж крючков на тыльную сторону модуля.

По микроморфной технологии ТПСМ имеет вид, показанный на рисунке 1.15. Видно, что модуль разбит на три зоны, а зоны состоят из последовательно соединенных ячеек. При этом эти зоны соединены параллельно контактной лентой. Таким образом, создается последовательно-параллельное соединение ячеек в составе ТПСМ. Движение свободных носителей такой конфигурации соединения зон и ячеек в ТПСМ показано на рисунке 1.16.

С/юй 2. р а-51С:Н

Слои ? 2яЗ

Загяппбки Стекло лщебве

Рисунок 1.14 - Структура слоев подложки до перехода на участок БЕ [32]

Соединение ячеек по последовательно-параллельной схеме позволяет ТПСМ работать эффективно при частичной затененности [33, 34, 35]. В случае, когда ТПСМ реализован по последовательно-параллельной схеме (рисунок 1.15) и в нем одна ячейка полностью затенена, то выходной ток модуля будет равен сумме значений токов каждой зоны - это принцип наименьшего тока в последовательной электрической цепи. В случае, когда все ячейки в ТПСМ соединены последовательно, теневыносливость такой конфигурации менее эффективна. При затенении одной ячейки выходной номинальный ток всего модуля будет выдавать номинальный ток, равный номинальному току ячейки с затенением.

Солнечная станция, состоящая из ТПСМ, у которых ячейки соединены последовательно, имеет сильную зависимость потери мощности от наличия небольших теней. Например, небольшая тень от дерева (рисунок 1.17) существенно снижает энерговыработку солнечной станции в течение дня.

©О © 0

Рисунок 1.15 - ТПСМ, состоящий из трех зон. Ячейки соединены последовательно, а зоны

параллельно

Рисунок 1.16 - Движение свободных носителей при конфигурации скрайбов Р1, Р2, Р3

относительно зон в ТПСМ

Рисунок 1.17 - Уменьшение энерговыработки солнечной станции из-за наличия тени. а) тень дерева на поверхности ТПСМ. б) - в солнечной станции, состоящей из 10 стрингов, шестой стринг из-за наличия тени генерирует меньшую мощность

1.4 Принцип работы системы Ь88 1200 и его функциональные узлы

На первом этапе лазерного скрайбирования проводиться нанесение контрольных меток в виде крестиков и изоляция по краям периметра подложки (рисунок 1.18). Крестики также выполняются методом лазерного скрайбирования. Автоматическая система определяет место расположения данных контрольных меток относительно трех краев подложки. Крестики на ТПСМ используются для определения начало координат для процессов лазерного скрайбирования Р2 и Р3. Данные контрольные метки в виде крестиков делаются, когда подложка имеет температуру от 20 до 60 оС. На этапе Р2 или на этапе Р3 температура подложки может иметь температуру от 20 оС до 60 оС. Разница температуры подложки на этапах скрайбирования может различаться до 40 оС. Соответственно, из-за тепловые расширения стекла (подложки) расстояние между контрольными

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Егоров Федор Сергеевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шуткин О.И. Солнечная энергетика: перспективы в мире и состояние России [Электронный ресурс] // ENERGY FRESH. - 2011. - Режим доступа:

http://www.energy-fresh.ru/solarenergy/analitics/?id=1931_(дата обращения

20.09.2016)

2. URL:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Best_Research-Cell Efficiencies.png?uselang=ru#file.

3. Лучинин В.В., Таиров Ю.М. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы. М.: Изд-во ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 554 с.

4. Парфенов В. А. Лазерная микрообработка. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2007. - 59 c.

5. Bartlome R. et al. Laser applications in thin-film photovoltaics// Applied Physics B. 2010. Vol. 100. P. 427-436.

6. Kuwano Y. Amorphous Silicon Intergrated Cell Modules (I)//Proc. Of 1 st Photovoltaic Sci. & Engg. Conf. in Japan. 1979. Vol.55. P. 112 - 119.

7. Kiyama S. et al. Laser patterning of integrated-type a-Si solar cell submodules// Journal of the Japan society for precision engineering. 1990. №11, P. 2069-2074.

8. Compaan A. D., Matulionis I. and Nakade S. Optimization of laser scribing for thin-film PV modules. The University of Toledo, 1997. P. 33.

9. Seiichi Kiyama. et al. Development of through-hol contact (THC) integrated-type a-Si solar cell submodules//JSPE. 1993. Vol. 31. P. 97-108.

10. Johannes Meier, Richard Grundmuller. LASER STRUCTURING FOR MANUFACTURE OF THIN FILM SILICON SOLAR CELLS: pat. 11/141,620. USA, 2005.

11. Paulius Gecys et al. Scribing of Thin-film Solar Cells with Picosecond laser pulsed // Physics Procedia. 2011. Vol. 12. P. 141-148.

12. Maniscalco B. et al. Characterisation of laser scribes in thin film photovoltaics by coherence correlation interferometry // 27th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. 2014. P. 1763-1769.

13. Alessandro Lorenzo Palma et al. Laser-Patterning Engineering for Perovskite Solar Modules with 95% Aperture Ratio // IEEE Journal of Photovoltaics. 2017. Vol. 7. P. 1674-1680.

14. Westin P. O. Optimisation of Laser Scribing of Back Contact for Photovoltaic Modules. Lulea University of Technology, 2005. P. 64.

15. Redka D. N. et al. Optimization of structuring silicon-based thin film solar modules using means of laser scribing // Laser Optics International Conference, 2014. P. 1-1.

16. Ming-Fei Chen et al. Isolation on Hybrid Films for CIGS-Based Solar cell using various nanosecond pulsed laser wavelengths// JLMN. 2016. Vol. 11, № 2. P.239-245.

17. Schultz C. et al. Film side laser patterning of molybdenum thin films sputter-deposited onto glass // 27 th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. 2013. P. 2266-2272.

18. Liu J. M. Simple technique for measurements of pulsed Gaussian-beam sport sizes // Optics Letters. 1982. Vol. 7, № 5. P. 196-198.

19. Егоров Ф. С. Скрайбирование оксида цинка на стекле для тонкопленочного солнечного мордуля/ Ф. С. Егоров, Г. П. Охоткин, В. А. Мукин, Д. Н. Редька, А. В. Кукин// Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: материалы IX Всерос. науч.- техн. конф.- Чебоксары: Издательство Чуваш. ун-та, 2014. - С. 216-222.

20. Егоров Ф. С., Кукин А. В. Моделирование топологии и исследования процесса лазерного скрайбирования при изготовлении тонкопленочных солнечных модулей // Сборник трудов I всероссийской научной конференции. Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечных элементов 3-го поколения. 2013. С. 110-112.

21. Dongaonkar S., et al. Universal of non-Ohmic shunt leakage in thin-film solar cells// Nanoscience and Nanotechnology Commons. 2010. Vol. 108, № 12. P. 124509.

22. Adikaari A. A. D. T., Silva S. R. Thickness dependence of properties of excimer laser crystallized nano-polycrystalline silicon//J. Appl. Phys. 2005. Vol. 97. P. 21.

23. Егоров Ф. С., Охоткин Г. П., Мукин В. А. Факторы, влияющие на эффективность работы солнечных модулей на основе a-Si:H/^c-Si:H// Материалы XI всероссийской научно-технической конференции динамика нелинейных ДНДС. 2015. С. 247-259.

24. Бобков А.А., Мошников В.А. Бородзюля В.Ф. Получение и исследование покрытий с фрактальной структурой для гибкой электроники и фотоники // Сборник трудов V всероссийской научной конференции. Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики. 2017. С. 10-14.

25. Лучинин В.В. Гибкая фотоника для среды обитания человека. - СПб.: СПБГЭТУ «ЛЭТИ». 2014. 112 с

26. Ильин С.Ю. Лучинин В.В. Гибкая фотоника в техногенной эфолюции среды обитания человека // Материалалы Russian-German conference on Biomedical Engineering. 2014. №33. С. 2-12.

27. Наностркутурированные материалы на основе оксида цинка для гетероструктурных солнечных элементов / Бобков А.А., Максимов А.И., Мошников В.А., Сомов П.А., Теруков Е.И. // Физика и техника полупровдников. 2015. Т.49.В.10. С. 1402-1406.

28. David C. Miller et al. Examination of an optical transmittance test for photovoltaic encapsulation materials// NREL 2013. №1094872. P. 1-6.

29. Vinod Kumar et al. Structural, Transport and Optical Properties of Boron-doped Zinc Oxide Nanocrystalline// J. Mater. Sci. Techol. 2011. Vol. 27, №6. P. 481-488.

30. Bugra Turan, Stefan Haas and Michael Steger. Optimization of front-contact laser scribing for thin-film silicon solar modules// Solar Energy Materials & Solar Cells. 2014. Vol. 125. P. 78-86.

31. Егоров Ф. С. и др. Увеличение эффективности тонкопленочного солнечного модуля при лазерном скрайбировании фронтального контакта из оксида цинка// Вестник Чувашского университета. 2015. №1. С. 59-65.

32. Редька Д. Н. Лазерная микрообработка тонкопленочных солнечных модулей [Текст]: к.т.н дис., защитена 21.08.2016/ Санкт-Петербургский

государственный электротехнический университет им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ).

33. Thin-film silicon solar cells/ed. Shah A. EPFL Press, 2010.

34. Семенов А. В. Кандидатская диссертация на тему: Технология тонкопленочных солнечных модулей большой площади на основе аморфного и микрокристаллического кремния [Текст] : дис., защитена 18.06.2018 / ;Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ).

35. Sourabh Dongaonkar. Geometrical design of thin film photovoltaic modules for improved shade tolerance and performance//Progress in photovoltaics. 2013. Vol.23. P.170-181.

36. Малинин Г. В., Васильева Е. А. Интегральный преобразователь постоянного напряжения в системах преобразования солнечной энергии // Сборник трудов IV всероссийской научной конференции. Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики. 2016. С. 114-116.

37. Joar Johansson. Modelling and Optimization of CIGS solar Cell modules// 22nd European photovoltaic solar energy conference. 2007. P. 1922-1925

38. Егоров Ф. С. Магистерская диссертация на тему: Моделирование топологии тонкопленочных солнечных модулей и исследование процесса и качества лазерного скрайбирования при их изготовлении. 2013. 86 с.

39. Редька, Д. Н. Оптимизация структурирования тонкопленочных солнечных модулей на основе кремния методом лазерного скрайбирования [Текст] : дис., защитена 04.05.2012 / ;Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ).

40. Иванов А. Е., Львов А. Е., Шишков Г. И. Поляризационные аттенюаторы // Радиотехника, системы телекоммуникаций, антенны и устройств СВЧ. 2011. №4 (91). С. 11-19.

41. Егоров Ф. С., Мукин В. А., Охоткин Г. П. Оптимизация лазерного скрайбирования при изготовлении тонкопленочных солнечных модулей// Альтернативная энергетика и экология. 2015. №19. С. 88-94.

42. Егоров Ф. С., Охоткин Г. П., Афанасьев В. П. Исследование тонкопленочного солнечного модуля структурирванным прерывистым скрайбом Р2 // Сборник трудов IV всероссийской научной конференции. Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики. 2016. С. 159-161.

43. Fortes M., et al. Impact of series and shunt resistances in amorphous silicon thin film solar cells // Solar Energy. 2014. Vol. 100. P. 114-123.

44. Гарифулина, М. Р. Анализ маршрутов производства солнечных элементов типа GIGS [Текст]: дис., защитена 20.05.2012/, МГТУ им. Н.Э. Баумана.

45. Емельянов А. В. Структурные, оптические и фотоэлектрические свойства аморфного кремния, модифицированного фемтосекундным лазерным излучением: Автореферат дис. к.т.н. - СПб. 2013. - 25 с.

46. Егоров Ф. С. Редька Д. Н. Минимизация ширины реза при лазерной микрообработке оксида цинка в производстве ТПСМ на основе кремния// Сборник трудов IV всероссийской научной конференции. Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики 3-го поколения. 2014. С. 68-71.

47. Егоров Ф. С., Охоткин Г. П. Механизм поглощения лазерного луча при миркообработке оксида цинка в производстве тонкопленочного солнечного модуля // Материалы IX Всероссийской научно-технической конференции. ИТЭЭ. 2014. С.223-224.

48. Егоров Ф. С., Кукин А. В., Теруков Е. И., Титов А. С. Улучшение качество лазерного скрайбирования прозрачно проводящего оксида при изготовлении тонкопленочного солнечного модуля // Журнал технической физики. 2018. Т.88 № 4. С. 572 - 577.

49. Егоров Ф. С., Теруков Е. И., Кукин А. В. Двухимпульсное лазерное скрайбирование в производстве тонкопленочных солнечных модулей // Материалы X междунар. конф. «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (Санкт-Петербург, 4-7 июля 2016 г.). - Санкт-Петербург: Издательства Политехнического университета, 2016. С. 267-268.

50. Егоров Ф. С., Мукин В. А., Охоткин Г. П. Принцип двухтактного скрайбирования// Сборник трудов IV всероссийской научной конференции. Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики. 2015. С. 73 - 77.

51. Stelmaczyk K., et al. Investigation of thin-film CIGS degradation under P2 scribe laser illumination//29th European photovoltaic solar conference and exhibition. 2014. P. 1763- 1769.

52. Емельянов А. В. и др. Влияние фемтосекундного лазерного облучения пленок аморфного гидрогенизированного кремния на их структурные, оптические и фотоэлектрические свойства // Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46, вып.6. С. 769-774.

53. Егоров Ф. С., Охоткин Г. П., Мукин В. А. Корректор волнового фронта для лазерной обработки материалов // Материалы Х Всероссийской научно-технической конференции. ИТЭЭ. 2016. С.216-220.

54. Arianna Lucia et al. Capability of tip-enhanced Raman spectroscopy about nanoscale of strained silicon for semiconductor devices production // Applied physics letters. 2017. № 110, 103105. P. 5.

55. Егоров Ф. С. и др. Определение оптимальной мощности лазерного излучения для одновременного удаления слоев кремния и оксида цинка при скрайбировании тонкопленочного солнечного модуля// Материалы IX Всероссийской научно-технической конференции. ИТЭЭ. 2014. С.225-229.

56. Рубцов Н. А. Теплообмен в системах с излучающей и ослабляющей средой. Новосибирск: НГУ, 1980. - 344 c.

57. URL: http://refractiveindex.info/.

58. Nabeel a Bakr. Determination of the optical parameters of a-Si:H thin films deposited by hot wire-chemical vapour deposition technique using transmission spectrum only // Pramana-journal of physics. 2011. Vol. 76. № 3. Р.519-531.

59. Jerome Steinhauser. Low pressure chemical vapor deposited Zinc Oxide for thin film silicon solar cells. Ncuchatcl, University of Ncuchatcl, 2008. P. 151.

60. Косяченко Л. А., Грушко Е. В., Микитюк Т. И. Поглощательная способность полупроводников, используемых в производстве солнечных панелей // Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46. В. 4. С. 482-486.

61. Казанский А. Г., Теруков Е. И., Форш П. А., Хенкин М. В. Особенности фотоэлектрических свойств пленок аморфного гидрогенизированного кремния, полученных плазмохимическим осаждением из смеси моносилана с водородом // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. В. 4. С. 518-523.

62. Либенсон Г. Д., Яковлев Е. Б., Шандыбина М. Н. Взаимодействие лазерного излучения с веществом (силовая оптика). Конспект лекций. Часть II. Лазерный нагрев и разрушение материалов, под общей редакцией В.П. Вейко -СПб: СПб ГУ ИТМО, 2011. - 184 с.

63. Bovatsek J., et al. Thin film removal mechanisms in ns-laser processing of photovoltaic material// Thin Solid Films. 2010. Vol. 518. P. 2897-2904.

64. Compaan A., Matulionis I., and Nakade S. Laser scribing of polycrystalline thin film // Optics and laser in Engineering. 2000. №34. P. 15-45.

65. Ивлев Г. Д., Гацкевич Е. И. Оптико - пирометрическая диагностика состояния кремния при наноимпульсном лазерном облучении // Журнал технической физики. 2012. Т. 83. В. 6.С. 69-72.

66. Ивлев Г. Д., Гацкевич Е. И. Фазовые превращения, инициируемые в тонких слоях аморфного кремния наносекундным воздействием излучения эксимерного лазера // Физика и техника полупроводников. 2003. Т. 37. В. 5. С. 622-628.

67. Hongliang Wang, et al. Predictive modeling for glass-side laser scribing of thin film photovoltaic cells//Proceeding of Namri/SME. 2012. Vol. 40. №10. P. 361-370.

68. Вейко В. П., Мутин Т. Ю., Смирнов В. Н., Шахно Е. А. Лазерная очистка поверхностей металлов: физические процессы и применение // Известие вузов приборостроение. 2008. Т. 51, №4. С. 30-36.

69. Zhang W., Yao Y.L. Micro-scale shock processing of metallic components // Journal of manufacturing science and engineering. 2002. Vol. 124. P. 369-378.

70. Hongliang W., Lawrence Y., Hongqiang C. Removal Mechanism and defect characterization for glass-side laser scribing of CdTe/CdS multilayer in solar cells// Proceedings of NAMRI/SME. 2013. Vol. 41. P. 11.

71. Вейко В. П. Лазерная обработка пленочных материалов. - Л.: Машиностроение, Ленингр, отд-ние, 1986. - 248 с.

72. Либенсон М. Н. Нагрев и разрушение тонких пленок излучением ОКГ // Физика и химия обработки материалов. 1968. №. 2. С. 3-11.

73. J. G. Lu. Structural, optical, and electrical properties of (Zn, Al)O films over a wide range of compositions // Journal of applied Physics. 2006. Vol. 100. P. 189.

74. Pei Z.L. Transparent conductive ZnO:Al thin film deposited on flexible substrates prepared by direct current magnetron sputtering // Thin Solid Films. 2006. Vol. 497. P. 20-23.

75. Jianha Hu. Chemical vapor deposition of highly transparent and conductive boron doped zinc oxide thin films/ Roy G. Gordon // MRS Proceedings. 1992. Vol. 242. P.111-118.

76. Daniel Gall. Electron mean free path in elemental metals // Journal of Applied Physics. 2016. V. 119. P. 5.

77. Fan Yang, et al. Large area a-Si/^c-Si thin film solar cells//Solar cells - thin -film technologies. 2011. ISBN 978-953-307-570-9. P. 335-358.

78. Xianzhong Zeng et al. Ultraviolet femtosecond and nanosecond laser ablation of silicon: ablation efficiency and laser-induced plasma expansion // Proc. SPIE. HighPower Laser Ablation. 2004. №5448. P. 9.

79. Хенкин М. В., Амасаев Д. В., Казанский А. Г., Форш П. А. Гидрогенизация кристаллизованных лазерным излучением пленок a-Si:H // Журнал нано электронной физики. 2015. Т. 7, №3. С. 3048-3054.

80. Andrey V. Emelyanov. Structural and electrophysical properties of femtosecond laser exposed hydrogenated amorphous silicon films // Photonics for Solar Energy Systems IV. 2012. Vol. 8438. P. 8.

81. Форш П. А. Оптические и электрические свойства систем, содержащих ансамбли кремниевых нанокристаллов: дис. д.ф.- м.н .:01.04.10: защищена 19.06.2014: Москва. 2014. - 302 с.

82. Adikaari A. A. D. T., Silva S. R. Thickness dependence of properties of excimer laser crystallized nano-polycrystalline silicon//J. Appl. Phys. 2005. Vol. 97. P. 21.

83. Ефремов М. Д., Болотов В. В., Володин В. А., Кочубей С. А., Кретинин А. В. Образование нанокристаллов кремния с выделенной ориентацией (110) в аморфных пленках Si:H на стеклянных подложках при наносекундных воздействиях ультрафиолетового излучения // ФТП. 2002. - Т. 36(1). С. 109 - 116.

84. Chen, C.-Z., Qiu, S.-H., Liu, C.-Q., Wu, Y.-D., Li, P., Yu, C.-Y., Lin, X.-Y. Low temperature fast growth of nanocrystalline silicon films by rf-PECVD from SiH4/H2 gases: microstructural characterization // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V.41. P. 1-6.

85. Fogarassy, E., Pattyn, H., Elliq, M., Slaoui, A., Prevot, B., Stuck, R., de Unamuno, S., Mathe, E.L. Pulsed laser crystallization and doping for the fabrication of high-quality poly-Si TFTs, Appl. Surf. Sci. -1993. V. 69. P. 231-241.

86. Willing F. et al. Power optimization for large-area a-Si solar module // Proc. 21 st IEEE Photovoltaic Spec. Conf., Kissimme. 1990, Р. 1432-1437.

87. Hong, L., Wang, X., Rusli, Wang, H., Zheng, H., Yu, H. Crystallization and surface texturing of amorphous-Si induced by UV laser for photovoltaic application // J. Appl. Phys. 2012. V. 111. P. 1-6.

88. Willing F. et al. Power optimization for large-area a-Si solar module // Proc. 21 st IEEE Photovoltaic Spec. Conf., Kissimme. 1990, Р. 1432-1437.

89. Fork D. K., Anderson G. B., Boyce J. B., Johnson R. I., Mei P. Capillary waves in pulsed excimer laser crystallized amorphous silicon // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 68. P. 2138-2140.

90. Steve Golay, et al. Laser scribing of p-i-n/p-i-n «MICROMORH» (a-Si:H/^c-Si:H) tandem cells//EPFL. 2000. №319. Р. 494-497.

91. Carlos L. Molpeceres. Optical et al. Optical characterization of the heat-affected zone in laser patterning of thin film a-Si:H// Proc. of SPIE. 2009. Vol. 7202. P. 1-9.

92. Мошников В.А., Спивак Ю.М., Алексеев П.А., Пермяков Н.В. Атомно-силовая микроскопия для исследования наноструктурированных материалов и приборных структур. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. - 144 c.

93. Гудовских А. С. Границы раздела в гетероструктурных фотоэлектрических преобразователях солнечного излучения.: дис. д.т.н: 05.27.01: защищена 23.10.2014. - СПб., 2014. - 272 с.

94. Кочаков В.Д. и др. Особенности влияния погодных факторов на работу солнечной электростанции на тонкопленочных фотоэлектрических модулях. // Сборник трудов IV всероссийской научной конференции. Наноструктурированные материалы и преобразовательные устройства для солнечной энергетики. 2017. С. 121 - 127.

95. Smith G.L., Wilber A.C., Gupta S.K., Stackhouse P.W. Surface radiation budget and climate classification. // Applied Optics. 2002. V. 15. P. 1175 - 1188.

96. Афанасьев В. П., Теруков Е. И., Шерченков А. А. Тонкопленочные солнечные элементы на основе кремния. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. -167 c.

97. Siegman A. E. Analysis of laser beam quality degradation caused by quartic phase aberrations// Applied optics. - 1993. - Vol. 32 №30, - P. 5893-5901.

98. Joseph Penano. Optical quality of high-power laser beams in lenses// Journal of the Optical Society of America B. - 2009. - Vol. 26, - P. 503-510.

99. Ping Zhu. Output temporal contrast simulation of a large aperture high short pulse laser system/ Ping Zhu, Xinglong Xie, Xiaoping Ouyang and Jianqiang Zhu//High Power Laser Science and Engineering. - 2014. - Vol. 2, №42, P. 1-7.

100. Егоров Ф. С., Охоткин Г. П., Мукин В. А. Влияние лазерного луча на температуру оптической системы // Материалы Х Всероссийской научно-технической конференции. ИТЭЭ. 2016. С.212-216.

101. Lange D. F. Influence of intensity on the meltpool and clad shape for cladding/ D. F. Lange, J. T. Hofman, J. Meijer// Proceedings of the third international WLT-conference on lasers in manufacturing- Munich. 2005. P.7.

102. Александров А. Г. Адаптивная оптика для мощных лазеров со сверхкороткими импульсами излучения//Сборник трудов ИПЛИТ РАН-2005, с.55-61.

103. Ji-Ping Zou. Adaptive optics for high-peak-power lasers-an optical adaptive closed-loop used for high-energy short-pulse laser facilities: laser wave-front correction and focal-spot shaping/ Ji-Ping Zou, Benoit Wattellier//Topics in Adaptive Optics-2012, P. 96-114.

104. Вирт А. Адаптивная оптика: согласование атмосферной турбулентности/ А. Вирт, Т. Гонсировский //Оптические устройства и системы-2007. Т 6. С. 10-14.

105. Richard Davies. Adaptive optics for astronomy/ Richard Davies, Markus Kasper //Annu. Rev. Astron. Astrophys. 2012. Vol. 50. Р. 1-41.

106. Vorontsov M. A. Adaptive radiation focusing systems with local optical feedback loop/ M. A. Vorontsov, V. I. Shmal'gauzen //Principles of Adaptive Optics, Nauka, Moscow. 1985. Vol. 33. P. 939-944.

107. Aleksandrov A. A. An adaptive optical system for controlling laser radiation/ A. A. Aleksandrov, A. V. Kudryashov, A. L. Rukosuev //Journal of Optical Technology. 2007. Vol.8. №8. P. 550-554.

108. Аблаев Г. М. и др. Гибкие солнечные модули на основе аморфного гидрогенизированного кремния // Физика и техника полупроводников. 2015. Вып.5. Т.49. С. 693-696.

109. Thomas Weber et al. Electroluminescence investigation on thin film modules // 26th European Photovoltaic solar energy conference and exhibition. Munich. 2016. P. 2584-2588.

110. Richard Viskup. Single and double laser pulse interaction with solid state -application to plasma spectroscopy. Nd YAG Laser. Linz. 2012. P. 318.

111. Chin-Yi Tsai, Chin-Yao Tsai. Development of amorphous/microcrystalline silicon tandem thin-film solar modules with low output voltage, high-energy yield, low light-induced degradation, and high damp-heat reliability // Journal of Nanomaterials. 2014, ID 86174, Р. 10.

112. Frank U Hamelmann. Transparent conductive oxides in thin film photovoltaics// Journal of Physics. 2014. Conference series 559 012016. P. 8.

113. Joar J., Uwe Z. and Marika E. Modelling and optimization of CIGS modules // 22nd European photovoltaic solar energy conference. 2007. P. 1922-1925.

114. Abbott M. D., et al. Laser isolation of shunted region in industrial solar cells// Progress in photovoltaics. 2007. Vol. 15, №7. Р. 613-620.

115. Bassim Bachy, Joerg Frnke. Simulation of laser structuring by three dimensional heat transfer model//International journal of mechanical, aerospace, industrial, mechatronic and manufacturing engineering. 2014. Vol.8, №10. P.1723-1729.

116. Heather Booth. Laser Processing in industrial solar module manufacturing//JLMN. 2010. Vol.5, №3. Р. 183-191.

117. Гарифулина М. Р. Модель элемента солнечной батареи типа CIGS//Инженерный вестник.2012. №8. С.1-21.

118. Калитеевская Н. А. Исследование порога абляции для аморфных алмазоподобных пленок по действием ArF эксимерного лазера//Письма в ЖТФ. 2000. Т.26. № 23. С. 11-16.

119. Филаретов С. Ф., и др. Механизм образования дефектов в монокристаллах кремния при воздействии лазерного излучения//Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2013. №3 С. 212222.

120. Белик В. П., Васютинский О. С., Кукин А. В., Петров М. А., Попов Р. С., Теруков Е. И.// Кристаллизация пленок аморфного гидрогенизированного кремния (a-Si:H) при облучении фемтосекундными лазерными импульсами// Письма в ЖТФ. 2016. Т.42. №12. С.36-42.

121. Афанасьев В. П., и др. Влияние термообработки на структуру и свойства пленок a-Si:H, полученных методом циклического осаждения// Физика и техника полупроводников. 2002. Т. 36. №2. С.238-243.

122. Agaiby R. M. B. et al. Stress and doping of laser crystallized amorphous silicon in thin film silicon solar cells // Journal of applied physics. 2010. №107, 054312-1. P. 9.

SOLAR

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Егорова Федора Сергеевича на соискание ученой степени кандидата технических наук на тему «Оптимизация технологии лазерного скрайбирования в производстве тонкопленочных солнечных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния» по специальности 05.27.06 - Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники

Результаты диссертационной работы Егорова Федора Сергеевича, а именно прерывистое лазерное скрайбироваиие пленки a-Si:H/nc-Si:H и увеличение планарности фронтального прозрачного проводящего контакта на основе ZnO в следствие модернизации газораспределительной системы вакуумной камеры установки ТСО 1200. были внедрены в производственную площадку завода ООО «Хевел» при изготовлении тонкопленочных солнечных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния.

А.Д. Дубровский