[實用新型]一種使用雙激光光束的太陽能晶圓精密加工裝置

有效

• 申請號: 201220283074.7
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN202667917U
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 陳堅;吳周令
• 申請（專利權）人: 合肥知常光電科技有限公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/06;B23K26/42
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

技術領域

本實用新型涉及激光精密加工技術領域，具體是一種使用雙激光光束的太陽能晶圓精密加工裝置。?

背景技術

太陽能光伏發電產業正在全世界范圍內以前所未有的速度快速擴張。?由于太陽能具有清潔，取之不盡、用之不竭的優勢，這使得它在未來世界的能源結構中必然會占有重要的一席之地。提高太陽能電池的發電效率，并達到經濟上可行的量產化生產是目前太陽能發電產業的核心課題。激光技術因其快速、精確、無接觸以及可控的熱效應等優勢，在太陽能電池生產領域有著廣闊的應用前景。采用激光技術來提高太陽能電池的發電效率是也是近年來的研究熱點之一。?

硅晶太陽能電池是目前市場上應用最廣的一種。硅晶太陽能電池是以硅晶圓作為基底，表面上形成精密的薄膜結構，例如淺摻雜層、鈍化層、保護層等。這些膜層的厚度通常都在納米量級，一般不超過1微米。激光精密加工的作用范圍主要限定在這些膜層結構內。對于激光加工的效果，要求加工深度精準，同時對加工區域周圍的材料的熱破壞盡量小，這樣才能保證所加工的電池的光電轉換效率達到最優。由于這些原因，通常選擇短波長的超快激光器作為光源，比如說脈沖寬度在納秒級（10^-9秒）甚或是皮秒級（10^-12秒）的綠光或紫外激光器。?

在紫外波段，激光能量的吸收主要發生在樣品表面，從而有可能僅對表面或在相當淺的深度內進行精密加工。采用超短脈沖，激光峰值功率很高，材料的揮發主要是由材料分子直接在激光的強電磁場的作用下而發生，同時因為激光作用時間短，所以熱擴散效應基本可以忽略。這樣一來，激光作用的范圍基本上僅在激光的光斑以內。這樣加工的邊緣比較平滑，較少發生明顯的燒結等宏觀熱破壞現象。?

由于激光加工過程是利用激光的能量將材料改性或者去除，同時還要滿足工業生產條件的加工速度，因此一般需要較高的激光功率。此外，在利用高功率超快短波長激光對材料進行加工時，會同時激發等離子體，這對激光能量有屏蔽效果；而且，半導體硅晶圓等材料對短波長的反射率較大，這就意味著在加工過程中有相當一部分激光的能量浪費掉了。再有，高功率超快短波長激光器，對光學元件及材料的損傷很大，因此，適合高功率激光的光學元件需要特殊處理，因而價格昂貴。不僅如此，高功率激光器對使用環境還有較高的要求，并且需要經常維護。由于這些原因，高功率短波長激光器的價格通常相當昂貴，造成了精密激光加工設備成本居高不下。怎樣充分合理的利用激光能量、在保證加工精度和速度的條件下降低激光加工設備成本就顯得尤為重要。?

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種使用雙激光光束的太陽能晶圓精密加工裝置，解決現有的激光技術對太陽能電池、特別是硅晶圓太陽能電池加工時需要使用的高功率超短脈沖短波長激光器價格昂貴的問題。?

本實用新型的技術方案為：?

一種使用雙激光光束的太陽能晶圓精密加工裝置，它包括有照射激光器、加工激光器、相對于加工激光器輸出端后的光束擴散裝置、相對光束擴散裝置輸出端后和照射激光器輸出端后的光學合束鏡、設置于光學合束鏡后的激光掃描器和相對激光掃描器照射端的載物臺。

所述的照射激光器、加工激光器選用同一激光器，相對同一激光器輸出端后設置有可調分光裝置，可調分光裝置的一輸出端后設置有光學延遲裝置，所述的光束擴散裝置相對設置于光學延遲裝置的一輸出端后，所述的光學合束鏡相對設置于光束擴散裝置輸出端和可調分光裝置的另一輸出端后。?

所述的光束擴散裝置和光學合束鏡之間、光學合束鏡和激光掃描器之間均設置有激光反射鏡。?

所述的激光掃描器和載物臺之間設置有透鏡；所述的載物臺上設置有真空吸附裝置。?

所述的可調分光裝置是由順次設置的光學偏振旋轉器件和光學分束器組成。?

所述的分光裝置透射輸出端和光學合束鏡之間、光學合束鏡和激光掃描器之間均設置有激光反射鏡。?

所述的真空吸附裝置選用真空管，所述的載物臺的上端面上設置有與真空管連通的定位孔。?

本實用新型的設計原理為：?