تُمثل عملية الكتابة بالليزر P1 الخطوة الأولى الحاسمة في تصنيع وحدات الطاقة الشمسية البيروفسكيتية، حيث يتم تشكيل طبقة أكسيد موصل شفاف (إجمالي تكلفة الملكية) على الركيزة الزجاجية بدقة متناهية. تعمل هذه الخطوة على عزل شرائح الخلايا المتجاورة كهربائيًا، مما يُهيئ الأساس للتوصيل التسلسلي. تُحقق أنظمة الليزر من ليتشنغ ذكي هذه العملية بدقة استثنائية، باستخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء النانوثانية، أو ليزر الأشعة الخضراء البيكوثانية، أو ليزر الأشعة فوق البنفسجية البيكوثانية لإزالة مادة إجمالي تكلفة الملكية بشكل كامل دون إتلاف الزجاج الأساسي. تتطلب هذه العملية توازنًا دقيقًا: إزالة الطبقة الموصلة بالكامل مع تقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (منطقة خطرة) إلى أدنى حد ممكن لمنع حدوث تشققات دقيقة أو تلف الركيزة. تُحقق تقنية ليتشنغ عرض خطوط كتابة يتراوح بين 20 و50 ميكرومترًا مع هامش خطأ في الاستقامة يبلغ ±5 ميكرومتر، مما يضمن عزلًا مثاليًا وأقل مساحة ميتة.تتبع المسارتتيح هذه القدرة في أنظمتهم إمكانية التشكيل التكيفي، مما يعوض أي عيوب في الركيزة. وتُعد هذه الدقة بالغة الأهمية لأن أي بقايا من مادة أكسيد الموصل الشفاف (إجمالي تكلفة الملكية) قد تؤدي إلى حدوث تماس كهربائي، مما يقلل من كفاءة الوحدة وموثوقيتها.
إنشاء مسارات الربط التسلسلي
بعد الخطوة P1، تُنشئ عمليتا الكتابة P2 وP3 اتصالًا متسلسلًا بين شرائح الخلايا الفردية، مما يُتيح تراكم الجهد عبر الوحدة. تتضمن الخطوة P2 إزالة طبقة نقل الثقوب (HTL) وطبقة البيروفسكايت وطبقة نقل الإلكترونات (ETL) باستخدام الليزر لكشف طبقة أكسيد الموصل الشفاف (إجمالي تكلفة الملكية) الأساسية. يسمح هذا للقطب المعدني المُرسب لاحقًا (في الخطوة P3) بالاتصال بطبقة إجمالي تكلفة الملكية، مُشكلاً مسارًا كهربائيًا متصلًا. تستخدم أنظمة ليتشنغ عادةً ليزرات خضراء بيكو ثانية للخطوتين P2 وP3 لتحقيق إزالة دقيقة طبقة تلو الأخرى مع منطقة متأثرة بالحرارة (منطقة خطرة) أقل من 1 ميكرومتر. يكمن التحدي الحاسم هنا في التحكم في العمق - يجب أن يُزيل الليزر الطبقات الوظيفية تمامًا مع إتلاف أقل من 20% من سُمك طبقة إجمالي تكلفة الملكية. ثم تُزيل عملية P3 القطب المعدني وHTL والبيروفسكايت وETL لعزل القطب الأمامي لخلية واحدة عن القطب الخلفي للخلية التالية، مُكملةً بذلك الاتصال المتسلسل.التركيز التاليتضمن هذه التقنية عمقًا ثابتًا للكتابة على الألواح الكبيرة، حتى على الركائز الملتوية، بينما تُمكّن معالجة الحزم المتعددة (حتى 24 حزمة) من الإنتاج عالي الإنتاجية. يُعدّ التنفيذ السليم لخطوتي P2/P3 أمرًا بالغ الأهمية لتقليل المقاومة التسلسلية وزيادة عامل التعبئة، مما يؤثر بشكل مباشر على خرج الطاقة للوحدة.
ضمان موثوقية الوحدة وطول عمرها
تُعدّ خطوة الليزر النهائية، وهي عزل الحواف P4 (أو تنظيف الحواف)، بالغة الأهمية لضمان موثوقية الوحدة وتوافق التغليف. تزيل هذه العملية جميع طبقات الأغشية الرقيقة (إجمالي تكلفة الملكية، HTL، البيروفسكايت، ETL، والإلكترود) من حواف الركيزة الزجاجية، مما يُنشئ حدودًا نظيفة لإحكام الإغلاق. تستخدم أنظمة تنظيف الحواف الآلية من ليتشنغ ليزرات الأشعة تحت الحمراء عالية الطاقة بتقنية النانو ثانية لإزالة الأغشية بكفاءة على طول الحواف الأربعة. تتمثل الأهداف الرئيسية في منع التسرب الكهربائي بين المنطقة النشطة وإطار الوحدة، والقضاء على مسارات قصر الدائرة المحتملة، وضمان التصاق قوي لمواد التغليف. يجمع جهاز ليتشنغ بين تحديد المواقع الميكانيكي والبصري لتحقيق دقة تنظيف تصل إلى 0.1 مم، مع أنظمة متكاملة لإزالة الغبار للحفاظ على نظافة العملية. تؤثر عملية P4 بشكل مباشر على مقاومة عزل الوحدة وقدرتها على تحمل الضغوط البيئية مثل الرطوبة والتغيرات الحرارية. من خلال ضمان حواف نظيفة وخالية من العيوب، تُعزز تقنية ليتشنغ الاستقرار طويل الأمد ومقاومة العوامل الجوية لوحدات البيروفسكايت الشمسية، مما يُعالج المخاوف الرئيسية للنشر التجاري.
تُعدّ عمليات الكتابة بالليزر من P1 إلى P4 أساسًا لتصنيع وحدات الطاقة الشمسية البيروفسكيتية عالية الكفاءة. تتطلب كل خطوة تحكمًا دقيقًا في معايير الليزر وعمقه وموضعه لضمان الأداء الكهربائي الأمثل والموثوقية على المدى الطويل. توفر أنظمة الليزر المتقدمة من ليتشنغ ذكي، بميزاتها مثل تتبع المسار وتتبع التركيز، الأساس التكنولوجي اللازم لإتقان هذه العمليات المعقدة. ومع تقدم تقنية البيروفسكيت نحو التسويق التجاري، ستظل الكتابة الدقيقة بالليزر عاملًا حاسمًا لتحقيق كفاءات أعلى وتكاليف أقل في إنتاج الطاقة الشمسية.
