لماذا تُعدّ المعالجة الدقيقة بالليزر مفتاحًا لزيادة كفاءة وحدات البيروفسكايت؟
الطريق المباشر لتحقيق أقصى استفادة من المساحة النشطة
يكمن المبدأ الأساسي لتحقيق كفاءة عالية في أي وحدة شمسية في زيادة مساحة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، والمعروفة بالمساحة النشطة. في خلايا البيروفسكايت الشمسية، يعتمد هذا بشكل حاسم على عمليات الكتابة بالليزر - P1 وP2 وP3 - التي تعزل وتربط شرائح الخلايا الفردية لتشكيل وحدة متصلة على التوالي. تُسمى المساحة التي تشغلها هذه الخطوط المكتوبة بالمنطقة الميتة، لأنها لا تُساهم في توليد الطاقة. صُممت أنظمة الليزر الدقيقة من ليتشنغ ذكي خصيصًا لتقليل هذه المنطقة الميتة. تُحقق تقنيتها خطوط كتابة ضيقة للغاية بعرض أقل من 30 ميكرومتر واستقامة استثنائية بدقة موضعية تبلغ ±5 ميكرومتر. والأهم من ذلك، أن تقنية ليتشنغ المتقدمةتتبع المساريلعب البرنامج دورًا محوريًا. فهو يمسح بذكاء المسار الفعلي لخط P1، ثم يُعدّل مسارات أدوات التحديد P2 وP3 لتتبع هذا المسار بدقة. وهذا يضمن الحفاظ على الحد الأدنى من المسافة اللازمة بين الخطوط باستمرار، حتى في حال وجود انحناءات طفيفة في خط P1. وبدون هذه التقنية، يضطر المصنّعون إلى زيادة المسافة بين الخطوط لمراعاة أي اختلال محتمل في المحاذاة، مما يؤدي إلى توسيع المنطقة الميتة وتقليل المساحة الفعّالة دون داعٍ. ومن خلال تمكين أنماط تحديد أكثر دقة وتماسكًا، تعمل معالجة الليزر من ليتشنغ على زيادة المساحة الفعّالة للوحدة بشكل مباشر، وهو عامل أساسي في تعزيز إنتاج الطاقة وكفاءتها بشكل عام.
دور التأثير الحراري المنخفض للغاية
لا تتحدد كفاءة الخلية الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت بحجمها فحسب، بل بجودة المواد المستخدمة في المنطقة الفعالة أيضًا. قد تتسبب طرق الكتابة الميكانيكية التقليدية أو طرق الليزر الأقل دقة في إلحاق ضرر كبير بالبنية الدقيقة متعددة الطبقات لخلية البيروفسكايت، مما يؤدي إلى حدوث تسريبات أو انخفاض في الأداء في المناطق المجاورة لخطوط الكتابة. تتصدى شركة ليتشنغ ذكي لهذا التحدي باستخدام ليزرات نبضية فائقة القصر (بيكوثانية وفيمتوثانية) وتقنية تحكم بصري متطورة. تُطلق هذه الليزرات الطاقة في دفعات قصيرة للغاية، مما يؤدي إلى تبخير المادة المستهدفة مع الحد الأدنى من انتقال الحرارة إلى الطبقات المحيطة. ينتج عن ذلك منطقة متأثرة بالحرارة (منطقة خطرة) صغيرة للغاية. على سبيل المثال، يمكن لعمليات ليتشنغ تحقيق منطقة متأثرة بالحرارة أقل من 1 ميكرومتر لخط الكتابة P2، وهو أمر بالغ الأهمية عند الحفر عبر طبقات نقل الثقوب والبيروفسكايت ونقل الإلكترونات دون إتلاف طبقة أكسيد الموصل الشفاف (إجمالي تكلفة الملكية) الأساسية بأكثر من 20% من سمكها. تمنع خطوط التحديد النظيفة والخالية من العيوب، والتي تتميز بأقل قدر من المناطق المتأثرة بالحرارة، تسرب التيار الكهربائي، وتضمن عمل كل خلية فرعية بأقصى كفاءة. ويضمن هذا الحفاظ الدقيق على المواد الوظيفية المحيطة بخطوط التحديد جمع التيار الكهربائي المتولد بكفاءة، ورفع جهد الخلايا المتصلة على التوالي إلى أقصى حد، مما يساهم بشكل مباشر في زيادة كفاءة تحويل الطاقة في الوحدة.
تمكين قابلية التوسع والتكرار من أجل الجدوى التجارية
لكي تنتقل تقنية البيروفسكايت من مرحلة التجارب المخبرية الرائدة إلى منتجات قابلة للتطبيق تجاريًا، يجب أن تكون عمليات التصنيع دقيقة وقابلة للتكرار بدرجة عالية وقابلة للتوسع لتناسب أحجام الألواح الكبيرة. يؤدي عدم الاتساق في عمق أو عرض أو محاذاة الكتابة على مساحة واسعة (مثل 2.4 متر × 1.2 متر) إلى اختلافات مباشرة في أداء الخلايا، مما يُسبب ظهور بقع ساخنة أو يُقلل من إنتاجية الوحدة بأكملها، والتي تكون محدودة بأضعف خلية فيها. تتضمن أنظمة الليزر من شركة ليتشنغ ذكي هذه التقنية.التركيز التاليتعتمد هذه التقنية على أجهزة استشعار لمراقبة ارتفاع الركيزة الزجاجية باستمرار وضبط بؤرة الليزر ديناميكيًا في الوقت الفعلي. وهذا يُعوض أي انحناء في الركيزة أو مشاكل في استواء السطح، مما يضمن جودة نقش متسقة على كامل اللوحة. علاوة على ذلك، تتيح قدرتها على معالجة الحزم المتعددة (حتى 24 حزمة) إنتاجًا عالي الإنتاجية دون المساس بالدقة. يضمن هذا المزيج من التعامل مع الأحجام الكبيرة، والتحكم النشط في التركيز، والمعالجة المتوازية، حصول كل سنتيمتر مربع من وحدة البيروفسكايت، سواء في المركز أو على الحافة، على نفس المعالجة الليزرية عالية الجودة. تُعد هذه القابلية للتكرار أساسية لتحقيق إنتاجية تصنيع عالية وأداء مستقر وموثوق للوحدات في مصنع بقدرة جيجاوات، مما يجعل المعالجة الليزرية الدقيقة ليست مجرد خطوة تقنية، بل حجر الزاوية في جهود التسويق التجاري الكاملة للخلايا الكهروضوئية المصنوعة من البيروفسكايت.
في سباق تسويق وحدات الطاقة الشمسية البيروفسكيتية عالية الكفاءة، لا تُعدّ المعالجة الدقيقة بالليزر مجرد خطوة تصنيعية اختيارية، بل هي عامل تمكين أساسي. فمن خلال تقليل المناطق الميتة، والحفاظ على سلامة المواد مع تأثير حراري منخفض للغاية، وضمان إمكانية التكرار على مساحات واسعة، تُوفّر شركات مثل "ليتشنغ إنتليجنت" الأدوات اللازمة لإطلاق العنان للإمكانات الكاملة لهذه التقنية الواعدة. إنّ الطريق إلى كفاءة أعلى للوحدات، حرفيًا، يُشقّ بواسطة ضوء الليزر.
