以水注引导激光切割制造太阳能电池
瑞士洛桑的Synova公司继续探索其水注引导激光切割工艺的新用途。最初由瑞士联邦工业大学发展的“激光微喷”技术，已证明对用其他方式难以处理的激光切割材料的加工能力，这些材料包括特征记忆合金、铬镍铁合金和硅晶片等。现在已承接太阳能电池生产。 在最近的应用研究中，Synova与德国的创新技术ITW研究所和Solarwatt公司合作，研究制作硅太阳能电池的不同方法。通常的做法是先划线然后破开，这是一种仅限于直线切割的工序。即使它具备有限的加工适应性，最终用户还是需要不同形状的电池，再装成光伏电池。 研究人员检验的供选择的制作法包括水注切割、传统激光切割和水注引导激光切割。这几种不同技术所得结果有很大区别。水注切割导致裂纹、碎屑之类损耗；传统激光切割产生余料之类的副作用；而水注引导激光切割则产生洁净的窄切缝，即使加工薄带导体亦是如此。另外，水注引导激光切割还允许任意形状的切割，对所加工电池的电气功能并无影响。 微喷工艺通过一特殊界面将激光束引入很小的水注。水注随即将激光功率导向工件，而不进一步聚光。它可引导功率密度达50 MW/cm2的辐射。一般采用脉冲(频率达1 kHz)Nd∶YAG激光，其平均功率为300～500 W，峰值功率10～20 kW。 水注由在2×106～5×107 Pa压强下运行的液压装置产生。金刚石喷嘴在射流中形成层流，以提供稳定的光导。最大流速1 L/min。引导激光束的射流可有细至0.1 mm(或0.05 mm)的直径，通过100 mm(或50 mm)的距离。此时焦深极大。以摄像机监视其运转，以控制无裂隙光束波导必需的参数。有几个加工参数为全计算机数字控制。例如，工作台的光束定位精度为5 μm，即使在高运动速率也如此。 Synova称，能得益于微喷切割技术的典型材料包括厚1 mm的不锈钢板或铝板、5 mm厚的陶瓷、10 mm厚的聚乙烯和6 mm厚的纤维复合材料。由于液化材料的排出更有效，其切割速度往往超过或相当于传统激光切割技术处理薄材料(最多1 mm厚)的速度。对更厚的板材，切割速度将多少有所降低，但这种切割会获得更好的边缘质量。(以上由颜严供稿)
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TN2(光电子技术、激光技术)
2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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