準(zhǔn)分子激光對(duì)凸刻蝕層進(jìn)行刻圖
通過(guò)引入基于準(zhǔn)分子激光器的加工工藝，可以顯著提升太陽(yáng)能電池總的光吸收效率。采用波長(zhǎng)為308nm或248nm的準(zhǔn)分子激光器對(duì)SiNx凸刻蝕層進(jìn)行大面積掩膜投影加工，可以得到規(guī)則的孔形圖案。經(jīng)準(zhǔn)分子激光器燒蝕后的SiNx凸刻蝕層經(jīng)刻蝕液處理后最終轉(zhuǎn)化為如圖12所示的結(jié)構(gòu)。
通過(guò)對(duì)SiNx凸刻蝕層（包含準(zhǔn)分子激光燒蝕形成的精確的10祄直徑小孔）進(jìn)行刻蝕，得到了點(diǎn)距為20祄的規(guī)則圖案[5]。
經(jīng)準(zhǔn)分子激光工藝處理后獲得的規(guī)則表面結(jié)構(gòu)，可以將入射光轉(zhuǎn)向，以掠射角度射向玻璃-空氣界面，從而發(fā)生全內(nèi)反射，進(jìn)而再將光反射回電池表面。在封裝之后，總的光反射率由34%減小至11%，從而使總的電池效率增長(zhǎng)了0.4%。


 

圖12. 采用準(zhǔn)分子激光器對(duì)SiNx凸刻蝕層進(jìn)行刻圖，并隨即對(duì)多晶硅晶片刻蝕處理后，得到了規(guī)則的表面結(jié)構(gòu)。

圖13. 薄的HTS帶與圖中所示數(shù)量的銅線(xiàn)可以傳送相等的電力。

目前先進(jìn)的準(zhǔn)分子激光器可以提供幾百瓦的輸出功率及幾百赫茲的脈沖重復(fù)頻率，在對(duì)SiNx凸刻蝕層進(jìn)行大面積紫外刻圖時(shí)，可以達(dá)到每個(gè)太陽(yáng)能電池（尺寸為156mm×156mm）只需幾秒鐘的處理速度。

使超導(dǎo)體商品化
新興的高溫超導(dǎo)體（HTS）產(chǎn)業(yè)推動(dòng)了磁場(chǎng)能量存儲(chǔ)以及工作電流密度高于傳統(tǒng)銅纜系統(tǒng)100倍的電能傳輸網(wǎng)應(yīng)用。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，采用基于HTS的系統(tǒng)（可由液氮冷卻），將會(huì)帶來(lái)更高的效率，更高的電流、電場(chǎng)及電力，更高的功率密度，更輕的重量和更小的尺寸等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這一點(diǎn)在圖13上得到了很好的闡釋?zhuān)瑪y帶同樣電流所需的銅纜數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于扁小的HTS帶，后者僅包含了1祄厚的超導(dǎo)YBCO層。未來(lái)HTS在節(jié)省成本及能耗上的巨大潛力，將使其成為突破技術(shù)屏障的首選方案。而現(xiàn)階段對(duì)于商業(yè)化HTS而言，最關(guān)鍵的是找到節(jié)省成本的高性能薄膜沉積技術(shù)[6]。

傳統(tǒng)HTS薄膜的金屬有機(jī)沉積
金屬有機(jī)沉積（MOD）是超導(dǎo)體金屬氧化物薄膜沉積中最有前途的化學(xué)工藝。在傳統(tǒng)的MOD工藝中，包含有適當(dāng)金屬原子（典型為Y、BA 和Cu）的有機(jī)前驅(qū)溶液被浸覆在襯底層上。隨后，在500℃和1000℃下進(jìn)行重復(fù)的加熱和烘干步驟，這分別用于有機(jī)溶劑的移除及氧化。由于基于溶液的沉積本身是一個(gè)很快的過(guò)程，所得到的YBCO層的晶體結(jié)構(gòu)以及電流密度性能都是不充分的。這個(gè)問(wèn)題甚至無(wú)法通過(guò)耗時(shí)的重復(fù)加熱和烘干工藝來(lái)克服。

在準(zhǔn)分子激光輔助下的有機(jī)金屬沉積
通過(guò)AIST和JSW的日本研究者的演示，我們可以看到準(zhǔn)分子激光用于加速整個(gè)加工時(shí)間并提升薄膜性能方面的巨大能力。當(dāng)采用他們那種ELAMOD（Excimer Laser Assisted MOD，準(zhǔn)分子激光輔助下的有機(jī)金屬沉積）方法時(shí)，傳統(tǒng)耗時(shí)的加熱及烘干工藝被更快速的308nm大面積準(zhǔn)分子激光照面工藝所取代，這將使加工速度提高5倍，并使超導(dǎo)薄膜的性能提升3倍。圖14中所示的顏色急劇變化，反映了由于YBCO層中化學(xué)鍵斷裂及重組（由準(zhǔn)分子激光器誘發(fā)）引起的性能提升。


 

圖14. 通過(guò)ELAMOD方法獲得的YBCO超導(dǎo)體薄層。黑色區(qū)域是經(jīng)準(zhǔn)分子激光掩膜形成的，表現(xiàn)出顯著的性能提升（由光化學(xué)愈合反應(yīng)引起）。

圖15. 傳統(tǒng)的溶液沉積YBCO與準(zhǔn)分子激光照射處理的YBOC超導(dǎo)體層的臨界電流密度比較。

當(dāng)用液氮冷卻由準(zhǔn)分子激光照射處理的YBCO層時(shí)，測(cè)量得到了多于六百萬(wàn) Acm-2的臨界電流密度（見(jiàn)圖15）。這使得ELAMOD方法（如脈沖準(zhǔn)分子激光沉積，PLD）成為推進(jìn)大規(guī)模超導(dǎo)體商業(yè)化進(jìn)程的最有前途的方法。
事實(shí)上，ELAMOD方法取得了目前最大的電流密度，高于通過(guò)化學(xué)溶液沉積工藝所得到的最大電流密度[7]。
在最后這個(gè)關(guān)于潛在HTS市場(chǎng)的例子中，由于采用準(zhǔn)分子激光帶來(lái)的加工速度增長(zhǎng)，將顯著降低生產(chǎn)成本，并允許更經(jīng)濟(jì)地大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量的半導(dǎo)體薄膜設(shè)備（采用掩膜刻蝕方法）及HTS帶（采用卷-卷結(jié)構(gòu)）[8]。
未來(lái)的應(yīng)用還包括超導(dǎo)體故障電流限制器（用于穩(wěn)定電網(wǎng)能量），圖案化的微波過(guò)濾器及天線(xiàn)結(jié)構(gòu)，這將能在擁擠的市區(qū)為手機(jī)提供更好的通信能力。

準(zhǔn)分子激光的美好未來(lái)
準(zhǔn)分子激光在精密和大面積加工應(yīng)用領(lǐng)域超越了任何其他激光和非激光技術(shù)。
在對(duì)突破材料限制需求越來(lái)越迫切的時(shí)代，準(zhǔn)分子激光器再次站在了尖端工業(yè)激光解決方案的最前沿。
正如上面所指出的，通過(guò)采用紫外準(zhǔn)分子激光解決方案，可以幫助各式各樣的成熟及新興高科技產(chǎn)品（如顯示，汽車(chē)制造，可再生能源工業(yè)）越過(guò)其內(nèi)在的性能瓶頸（這僅是表面上的）。
微型化，尤其是薄膜技術(shù)的使用，是目前工業(yè)制造領(lǐng)域的必然趨勢(shì)。推進(jìn)薄膜技術(shù)，不僅可以節(jié)省開(kāi)銷(xiāo)，如在太陽(yáng)能光電產(chǎn)業(yè)中，采用多晶硅可以節(jié)省50%的最終模塊成本；而且可以提升性能，如在顯示領(lǐng)域需要采用足夠薄的導(dǎo)電氧化層，從而保證光學(xué)透明。在對(duì)這些薄的功能層（厚度僅僅為50nm到2祄）進(jìn)行大面積選擇性刻圖，照明及退火處理方面，憑借著無(wú)與倫比的紫外光子能量，準(zhǔn)分子激光器將繼續(xù)保持其王者地位。