أخبار التكنولوجيا

تُعدّ تقنيات المعالجة بالليزر، بما في ذلك الاستئصال والنقش والقطع، أساسيةً في التصنيع الدقيق الحديث. ورغم استخدام جميعها لأشعة الليزر عالية الطاقة للتفاعل مع المواد، إلا أنها تتميز بأهدافها الأساسية، ومعايير عملياتها الرئيسية، وسيناريوهات تطبيقها الناتجة. ويُعد فهم هذه الاختلافات أمرًا بالغ الأهمية لاختيار التقنية المناسبة للاحتياجات الصناعية المحددة.

لقد رسّخت تقنية الاستئصال بالليزر، وهي تقنية متطورة لمعالجة المواد، مكانتها كتقنية أساسية في مجال الوسم الدقيق والتصنيع الدقيق. تستخدم هذه العملية أشعة ليزر نبضية عالية الطاقة لإزالة المواد من السطح بدقة من خلال التبخير، محققةً دقةً لا مثيل لها في إنشاء سمات وعلامات دقيقة. ومع تزايد طلب الصناعات على دقة أعلى وتأثير حراري ضئيل، يواصل الاستئصال بالليزر تطوره، مقدمًا حلولاً مبتكرة لمختلف قطاعات التصنيع.

يدخل سوق الطاقة الشمسية الكهروضوئية العالمي عصرًا تُولي فيه الجودة الأولوية، وتُعزز فيه قيمة النظام: إذ يتسع نطاق النمو عبر المناطق، وتختلف التقنيات من حيث الكفاءة والجمال، ويتجه القطاع نحو معايير أعلى وتصنيع أكثر ذكاءً. يرى ليتشنغ أن مواءمة خرائط طريق المنتجات مع هذه الاتجاهات الهيكلية - وخاصةً في اختبار الخلايا والوحدات عالية الكفاءة - يُمكن أن يُحقق مكاسب مستدامة في الحصة السوقية وقيمة عملاء طويلة الأجل في كل من الأسواق الراسخة والناشئة.

أدى النمو السريع للإلكترونيات المرنة - بما في ذلك لوحات الدوائر المطبوعة المرنة (FPCs)، والثنائيات العضوية الباعثة للضوء (شاشات OLED)، وأجهزة الاستشعار القابلة للارتداء، والشاشات القابلة للدحرجة - إلى زيادة الطلب على حلول تصنيع عالية الدقة والإنتاجية. ومن بين هذه الحلول، برز نظام النقش بالليزر وتنظيف الحواف من لفة إلى لفة (R2R) كتقنية ثورية، تُمكّن من معالجة المواد الرقيقة والحساسة بسرعة عالية وبدون تلامس.

تُمثل معالجة ليزر الفيمتوثانية أحد أكثر التطورات تقدمًا في مجال التصنيع الدقيق اليوم. تستخدم هذه التقنية نبضات ليزر قصيرة المدة للغاية - حوالي 10⁻¹⁵ ثانية - لتحقيق معالجة المواد بدقة لا مثيل لها مع أقل قدر من الضرر الحراري. وقد أتاحت الخصائص الفريدة لليزر الفيمتوثانية إمكانيات ثورية في مختلف الصناعات، من الأجهزة الطبية إلى هندسة الطيران والفضاء.

أولاً، لماذا لا تزال خلايا البيروفسكايت الشمسية قادرة على توليد الكهرباء داخل المباني أو في بيئات الإضاءة الخافتة؟ إنها لا تُولّد الضوء بحد ذاتها، بل تُحوّل الضوء الخافت إلى طاقة كهربائية تُشغّل الضوء الصغير في الدائرة. تتميز مادة البيروفسكايت بقدرتها الفائقة على امتصاص الضوء؛ حتى الضوء الداخلي أو الضوء المُشتت يُمكن استخدامه بكفاءة وبشكل طبيعي.

مع تطور التكنولوجيا القابلة للارتداء، من أجهزة تتبع اللياقة البدنية إلى أجهزة المراقبة الطبية ونظارات الواقع المعزز، لا يزال استقلال الطاقة يُمثل عائقًا رئيسيًا. تُقيد البطاريات التقليدية وظائف الأجهزة وحرية تصميمها، بينما تُضعف حلول الطاقة الشمسية الصلبة قابلية ارتدائها. وهنا يأتي دور الخلايا الكهروضوئية فائقة الرقة المصنوعة بالكامل من البيروفسكايت - وهي تقنية رائدة تُمكّن منظومات بيئية قابلة للارتداء مُستدامة ذاتيًا.

برزت وحدات البيروفسكايت الشمسية (وحدات إدارة السلامة العامة) كتقنية واعدة في مجال الطاقة الكهروضوئية بفضل كفاءتها العالية وانخفاض تكاليف تصنيعها. ومع ذلك، يواجه تسويق هذه الوحدات تحديات كبيرة في تحقيق عمليات نقش ليزر دقيقة وموثوقة للتوصيل التسلسلي. تؤثر جودة النقش بالليزر بشكل مباشر على عامل التعبئة الهندسية (مهرجان الخليج السينمائي)، ومقاومة التوصيل التسلسلي، وكفاءة التحويل القصوى للوحدات الشمسية. تدرس هذه المقالة بشكل منهجي تقنيات المراقبة واستراتيجيات مراقبة الجودة لعمليات النقش بالليزر P1 وP2 وP3، وهي ضرورية لتحسين إنتاجية التصنيع الصناعي.

تؤدي عمليات النقش بالليزر P1 وP2 وP3 أدوارًا مختلفة، وإن كانت مترابطة، في تصنيع خلايا شمسية رقيقة عالية الكفاءة. تُرسي P1 العزل الكهربائي الأساسي، وتُنشئ P2 الترابط التسلسلي الحرج بين الخلايا، وتُكمل P3 عزل الدائرة. تُمكّن هذه العمليات الدقيقة مجتمعةً من إنتاج وحدات شمسية متصلة على التوالي مع تقليل المساحات الميتة وزيادة المساحة النشطة لتوليد الطاقة. مع استمرار تطور تقنيات الخلايا الشمسية نحو كفاءات أعلى وهياكل طبقات أرق، ستظل الدقة والتحكم اللذان يوفرهما النقش بالليزر ضروريين لتحقيق الجدوى التجارية.

في مجال تكنولوجيا الليزر المتقدمة، أحدثت الليزرات فائقة السرعة ثورةً في التصنيع الدقيق والإجراءات الطبية والبحث العلمي. ومن بينها، تُمثل ليزرات البيكو ثانية والفيمتو ثانية أحدث ما توصلت إليه تكنولوجيا النبضات فائقة القصر. ورغم أن كليهما يعملان بسرعة فائقة يصعب على البشر استيعابها، إلا أن الفروق الدقيقة بينهما تؤثر بشكل كبير على تطبيقاتهما وفعاليتهما. تتناول هذه المقارنة التقنية الخصائص الأساسية والآليات والاعتبارات العملية لهاتين التقنيتين.