中日?qǐng)F(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)玻璃—玻璃激光焊接新技術(shù) 用于太陽(yáng)能電池封裝

來(lái)自中國(guó)河北科技大學(xué)與日本理化學(xué)研究所先進(jìn)光子學(xué)中心的研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出一種用于透明且硬質(zhì)材料的全新激光微焊接技術(shù)，旨在應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的封裝。這一工藝基于銀離子溶液，據(jù)稱能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量連接。

研究人員展示了該工藝在玻璃封裝上的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)樣品夾帶太陽(yáng)能電池芯片，焊接后的玻璃封裝在水下依然能夠正常運(yùn)行。

玻璃—玻璃焊接是太陽(yáng)能光伏器件封裝的多種邊緣密封方法之一，與新型粘合劑等工藝并列，被認(rèn)為有助于提升光伏組件的耐久性并降低成本，同時(shí)也是提高太陽(yáng)能電池板回收效率的重要技術(shù)方向。

飛秒激光是一種紅外激光，能發(fā)射極短的單次激光脈沖，目前已廣泛用于白內(nèi)障手術(shù)等眼科醫(yī)療程序。

在題為《飛秒激光光化學(xué)還原銀離子溶液實(shí)現(xiàn)透明硬質(zhì)材料太陽(yáng)能電池封裝微焊接》的論文中，研究人員指出，光伏封裝材料的高質(zhì)量連接方案至關(guān)重要，而他們提出的銀離子溶液為焊接提供了中間層，從而實(shí)現(xiàn)了玻璃與異質(zhì)材料的飛秒激光微焊接。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，溶液中的光化學(xué)還原銀納米團(tuán)簇在較低輸入能量密度（2.4J/cm2）下，將玻璃的剪切強(qiáng)度提高至27.36兆帕。研究團(tuán)隊(duì)稱，銀離子溶液不僅提升了能量利用效率，還抑制了焊接裂紋的生成，提高了液態(tài)層輔助飛秒激光焊接的適用性。

研究人員還對(duì)單晶硅和藍(lán)寶石材料進(jìn)行了焊接實(shí)驗(yàn)，這些材料代表了熱物理性質(zhì)差異較大的半導(dǎo)體和光學(xué)材料。研究小組表示：“盡管材料特性存在差異，但飛秒激光焊接成功實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)結(jié)連接?！?/span>

實(shí)驗(yàn)樣品包括20×20×1毫米的商用二氧化硅玻璃、20×20×1毫米的藍(lán)寶石玻璃，以及10×10×0.33毫米的單晶硅。實(shí)驗(yàn)所用激光設(shè)備為Pharos PH2-20W系統(tǒng)。

團(tuán)隊(duì)隨后在實(shí)驗(yàn)中測(cè)試了太陽(yáng)能硅電池芯片的封裝密封性。該光伏器件采用石英玻璃基底和導(dǎo)電膠帶電極，并置于水中。為了便于監(jiān)測(cè)電信號(hào)，封裝結(jié)構(gòu)的頂部界面特意留有未焊接部分。

研究人員指出：“封裝后的太陽(yáng)能電池芯片在水下仍保持導(dǎo)電性。這表明銀離子溶液中間層輔助的飛秒激光焊接工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)高強(qiáng)度連接，并有效減輕濕氣及其他極端環(huán)境因素對(duì)太陽(yáng)能器件性能的影響?！?/span>

該方法的可靠性進(jìn)一步通過(guò)熱沖擊和水密封測(cè)試得到驗(yàn)證，結(jié)果顯示其符合IPX7防水等級(jí)以及IEC 60529:2013標(biāo)準(zhǔn)。