一种激光装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光装置

【技术实现步骤摘要】
一种激光装置、激光加工系统及加工方法


[0001]本专利技术属于半导体或光伏材料加工
，涉及太阳能电池掺杂工艺，尤其涉及一种激光装置
、
激光加工系统及加工方法
。

技术介绍

[0002]随着太阳能电池的发展，各种结构和样式的太阳能电池应运而生，其中，
TOPCon
电池由于其良好的性能得到了越来越多的使用
。
在
TOPCon
电池中，大多是利用激光掺杂方式制备选择性发射极，激光掺杂利用的是激光的热效应，当激光入射到材料时，一部分光被反射，另一部分被吸收，被硅吸收的光子把电子和声子从低能级激发至高能级，并向邻近范围扩散，当吸收的光能越来越多，材料的温度开始上升，从而实现元素的掺杂
。
[0003]在高效晶硅太阳能电池片的制备中，利用激光选择性发射极（
SE
‑
selective emitter
）工艺进行局部重掺杂，能够降低金属接触部分的接触电阻和金属复合，增大开路电压，同时非金属接触部分保持低掺杂浓度，降低俄歇复合，提高短波量子效率，增大短路电流，从而实现转换效率的提升
。
[0004]目前，激光掺杂采用单光斑加工电池片，当需求较高的掺杂浓度时，需要使用较高功率的激光，而激光功率过高时，将导致激光照射区域损伤较大，影响后续钝化工艺
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光装置
、
激光加工系统及加工方法，将偏振激光分为功率可控的至少两个聚焦光斑用以激光加工工艺，在不降低产能与精度的前提下，能够改善激光加工效果，减小大功率激光加工对太阳能电池片的损伤
。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种激光装置，所述的激光装置包括依次设置的激光发生模块
、
光强分配模块
、
分束模块与聚焦模块；所述激光发生模块用于发出偏振激光束；所述光强分配模块用于接收并调节所述偏振激光束的偏振态；所述分束模块用于接收调节偏振态后的偏振激光束，并将所述偏振激光束分为至少两路子激光束；所述聚焦模块用于接收所述子激光束，并形成至少两个激光光斑
。
[0007]本专利技术中激光发生模块发出的偏振激光束入射至光强分配模块，基于偏振光具有互相垂直的偏振方向的特性，引起偏振激光束的振动之间出现相位差，使得偏振激光束的偏振方向与传播方向形成一定夹角，分解为两个正交偏振分量，进而引起振幅比的变化，实现光强分配；由光强分配模块射出的偏振激光束进入分束模块内分束形成两路子激光束后进入聚焦模块内，减小了单次激光的功率，避免了对待处理工件的损伤，同时，解决了现有激光工艺存在的成本高昂，光路调节复杂，损伤难以避免等问题
。
[0008]需要说明的是，本专利技术提供的激光装置具有通用性，不仅适用于激光选择性发射极工艺的激光掺杂，还适用于任意需要将激光分束使用的场景
。
另外，本装置还具有可拓展性，已分离的两束偏振光仍可以应用此技术继续分束，从而将激光束二分四
、
四分八等，以
获得多路可调激光束
。
[0009]还需要说明的是，本专利技术激光装置还包括但不限于用于连接激光发生模块
、
光强分配模块
、
分束模块与聚焦模块的必要线路
、
用于分别固定激光发生模块
、
光强分配模块
、
分束模块与聚焦模块的必要固定元件等，并且本专利技术对于上述必要线路与固定元件的具体结构与布设方式不作具体限定
。
[0010]作为本专利技术一个优选技术方案，所述的光强分配模块包括双折射元件与调节支架，所述双折射元件具有光学主轴；所述调节支架用于调整所述双折射元件的旋转角度，进而调节出射所述偏振激光束的偏振方向与所述双折射元件的光学主轴之间的夹角
。
[0011]本专利技术中所述偏振态即为指光在传播过程中其能量分布的偏向性
。
所述光学主轴是指所述双折射元件的快轴或慢轴，所述的快轴与慢轴则分别是指发生双折射时，
o
光（传播速度慢）和
e
光（传播速度快）的两束光的光矢量方向
。
[0012]当然可以理解的是，调节所述双折射元件的光学主轴相对出射所述偏振激光束的偏振方向的角度，即为调节所述双折射元件的快轴相对出射所述偏振激光束的偏振方向的角度，或调节所述双折射元件的慢轴相对出射所述偏振激光束的偏振方向的角度
。
[0013]由于本专利技术中激光发生模块出射的偏振激光的偏振方向与双折射元件光学主轴（快轴或慢轴）具有夹角
ɑ
，而分为两个正交的偏振分量
E
x
(t)=A
x
cos(
‑
ω
t)
，
E
y
(t)=A
y
cos(
‑
ω
t+
δ
)
，其振幅比为
tan
α
=A
y
/A
x
，其中，
A
x
、A
y
为两个正交方向的振幅，
ω
为角频率，
t
为时间，
δ
为相位
。
双光斑的光强分别为
I
x
=I0cos2α
，
I
y
=I0sin2α
，其中
I0为初始激光光强，通过调节双折射元件快轴相对出射激光偏振方向的角度，或调节双折射元件慢轴相对出射激光偏振方向的角度，可以调控双光斑的光强分配，即调控两个聚焦激光光斑的光功率
。
[0014]需要说明的是，本专利技术对于双折射元件不作具体限定，可采用本领域技术人员所熟知的任何能够起到将射入光分解成两个偏振分量，并使其沿着不同的方向传播作用的各向异性的光学元件，例如，可以采用波片
。
[0015]本专利技术对于调节支架的结构，以及调节支架与双折射元件的连接方式不作具体限定，示例性地，调节支架可以固定连接双折射元件，通过自身旋转，带动双折射元件转动；调节支架也可以转动连接双折射元件，直接驱动双折射元件进行旋转，使得偏振激光束入射至双折射元件表面时，法线与光轴所构成的平面发生变化，进而实现光学主轴（快轴或慢轴）相对出射偏振激光束的偏振方向的角度的调整
。
[0016]作为本专利技术一个优选技术方案，所述分束模块包括至少一个分束棱镜，所述分束棱镜由两个直角棱镜组成，用于将所述偏振激光束分解为各自偏离原传播方向出射的两个子激光束，且两个所述子激光束之间呈夹角
。
[0017]两个所述子激光束的出射的夹角为
0~90
°
，且不为0°<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光装置，其特征在于，所述的激光装置包括依次设置的激光发生模块
、
光强分配模块
、
分束模块与聚焦模块；所述激光发生模块用于发出偏振激光束；所述光强分配模块用于接收并调节所述偏振激光束的偏振态；所述分束模块用于接收调节偏振态后的偏振激光束，并将所述偏振激光束分为至少两路子激光束；所述聚焦模块用于接收所述子激光束，并形成至少两个激光光斑
。2.
根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述的光强分配模块包括双折射元件与调节支架，所述双折射元件具有光学主轴；所述调节支架用于调整所述双折射元件的旋转角度，进而调节出射所述偏振激光束的偏振方向与所述双折射元件的光学主轴之间的夹角
。3.
根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述分束模块包括至少一个分束棱镜，所述分束棱镜由两个直角棱镜组成，用于将所述偏振激光束分解为各自偏离原传播方向出射的两个子激光束，且两个所述子激光束之间呈夹角
。4.
根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述激光装置还包括调距模块，所述调距模块用于调节所述分束模块与聚焦模块之间的距离
。5.
根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述聚焦模块包括依次连接的振镜与场镜，所述振镜的输入端对接所述分束模块，用于调节所述子激光束的输出路径，使得子激光束照射在所述场镜，所述场镜用于聚焦所述子激光束，以形成光斑
。6.
一种激光加工系统，其特征在于，所述的激光加工系统包括载物台和权利要求1‑5任一项所述的激光装置，所述激光装置位于所述载物台上方，所述载物台用于承载光伏电池片，所述激光装置朝向所述光伏电池片发射激光
。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：董雪迪，张武，林佳继，
申请(专利权)人：拉普拉斯新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：