近年來，隨著對全球變暖和能源依賴的關注日益增加，人們對可替代能源如風力和太陽能產生了極大的興趣。相對石化燃料，人們更接受可再生能源，關鍵原因是其較低的平準化能源成本（LCOE）。
晶體硅平板光伏（PV）塊首先進入市場，并已在全球部署。薄膜光伏（TFPV）太陽能電池板一直在促進太陽能的廣泛應用方面做出重大的貢獻。薄膜太陽能電池生產從2002年的17MW增長到2008年的966MW，同時期的市場份額由3%增長到14%。雖然2009年對大多數薄膜光伏制造商來說，確實是最困難的一年，但此項技術未來前景廣闊。新的市場參與者如GE公司，看到了薄膜太陽能技術的光明未來，并在全球重金投資薄膜光伏的研究和開發。GREENTECH媒體最近的一項分析預測，薄膜光伏制造產能在2012年年底將超過10GW。
薄膜光伏電池僅用少量的半導體材料——只有1-2微米厚，與之相比晶體硅電池需要用到數百微米厚的材料。另外，薄膜光伏電池利用直接帶隙半導體，具有較強的吸收帶，促使它們能達到相同的效率。薄膜光伏制造適合自動化加工，并有更好的可伸縮性。例如，在薄膜光伏板的制造中，調Q二極管泵浦固體（DPSS）激光器經常用于清除薄膜層（“激光劃片”），以便實現單片集成串行連接太陽能電池上獨立節段的電氣隔離。
薄膜光伏太陽能電池通常包含了三層，沉積在一個大的玻璃基底上：透明導電氧化物（TCO）層，中間半導體光伏層和薄薄的金屬層（見圖1）。用于薄膜光伏太陽能電池的半導體材料通常包括硫化鎘/碲化鎘（CdS/CdTe）、銅銦鎵硒（CIGS）、無定形硅（a-Si）或是無定形硅和微晶硅（c-Si）的組合層。透明導電氧化物的通用材料是銦錫氧化物（ITO）、錫氧化物（SnO2）和氧化鋅（ZnO）；典型的金屬層材料是鋁（Al）、金（Au）、鉬（Mo）。
在薄膜光伏設備的生產中，通常有三個劃片加工程序（俗稱的P1、P2和P3劃片），在相互之間產生不同的薄膜沉積。P1劃片從玻璃基底上去除第一個電接觸膜；P2劃片去除在第一個電接觸膜上的太陽能吸收膜；P3劃片同時去除太陽能吸收膜和在第一次接觸膜之后產生的第二次電接觸膜。激光劃片使米級尺寸的太陽能板分成若干窄小的光伏電池，通電串聯運行。
在薄膜光伏加工中，大多數的劃片都是由目標膜上基底面的激光入射完成的。因此，基底上的任何異常都會影響到激光被聚焦的緊密程度，接著影響加工現場的激光能量密度，最后影響到劃片的整個質量。由于薄膜光伏板采用越來越大的基底，制造商為了追求更少的成本，導致玻璃質量和平整度下降。為了確保強勁高產的劃片加工，劃片加工深度的公差將會變得越來越重要，因為它對玻璃基底的平整度、厚度變化和其他表面缺陷有更大的寬容度。劃片加工的聚焦深度是指沿著激光束軸的距離，在此區間內可通過高電氣隔離實現高質量的劃片。通常，在劃片過程中必須容納1至3毫米深度的變化。更大的聚焦加工深度將產生一個更大寬容度的強勁TFPV劃片過程，特別是當TFPV板尺寸繼續加大時。
盡管高斯光束和平頂光束都能產生良好質量的劃片，但是一些研究指出平頂光束相比基礎高斯光束的形狀更為理想（見圖2）。對于高斯光束，在加工中心發生強烈的燒蝕，導致這里的強度要明顯高于燒蝕閾值。這可能會導致對物質基礎層不必要的損害。此外，如果高斯光束邊緣的能量密度僅低于材料的燒蝕閾值，將會導致更差的劃片質量。然而一個平頂的光束形狀，有一個統一的電子束分布，所以同樣數量的材料在整個指定的平頂區域將被除去。此外，光束邊緣的能量密度驟然銳減會導致激光加工區邊緣最小的熱影響區。使用平頂光束輪廓的好處已經很明顯了，使用高斯光束輪廓的好處還不太清楚。為了探究出每種劃片過程的益處，我們對比了用高斯與平頂光束在不同的光學焦平面上進行的 P1劃片加工。
如圖3，使用Newport-Spectra Physics公司DPSS調Q型Pulseo 532 nm激光器發射的高斯光束，在1毫米的玻璃基底上300 nm厚鉬膜上的P1劃片。鉬膜劃片是通過對樣本的膜面進行激光入射完成的。良好的品質——約70m寬劃片，可完全去除薄膜，而對玻璃基底無任何損傷，這些都通過在焦平面劃片加工獲得。
圖4顯示了在不同離焦位置遠離焦平面的劃片。可以觀察到劃片的質量，薄膜清除干凈，保持與焦平面周圍的距離為±17毫米，劃片寬度沒有發生重大變化。經觀察，在±17毫米以外的離焦位置，由于劃片邊緣的剝落導致質量下降和不規則的劃片寬度。
圖6、在不同離焦位置（ΔZ），平頂光束劃片的顯微鏡照片，對應于不同的焦點位置。
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相比之下，圖5顯示了一個在平頂平面加工68微米劃片的顯微鏡照片，平頂光束輪廓由同一激光器產生。劃片質量大體上是優良的，邊緣光滑。由于在平頂平面上的強度分布略有變化，殘留了一些物質。圖6顯示了平頂圖象平面上不同離焦位置的劃片顯微鏡照片。據觀察，平頂光束的形狀和尺寸即使在1毫米之內的距離也會極大地改變，有更多的殘留物質遺落。
最后，對不同離焦位置的劃片電阻進行測量和比較，如圖7所示。高斯光束產生高品質的電氣隔離劃片，在±17毫米之內，可在焦平面的兩側加工，在焦點范圍之內加工出約34毫米劃片深度。平頂光束輪廓情況下，加工深度的焦點范圍約為1.5mm。雖然高斯光束和平頂光束都產生同樣高質量的劃片，但高斯光束輪廓對聚焦深度的范圍更大，從而提供了更強大的劃片加工，這對處理大型太陽能電池板非常有利。
盡管在2009年走過了不平坦的道路，但薄膜光伏的未來是光明的。薄膜太陽能電池板在推動替代能源的情況下，正隨時準備著，以期贏得更多的市場份額。激光系統將在TFPV制造中構成重要的組成部分，因為它們是用于對薄膜層進行劃片，基本上是“雕刻”導電層和半導電層的設備。選擇具有良好光束質量和光束形狀的激光器是實現高收益、穩健加工的重要環節。正如我們已經在上文中闡述的，高斯光束和平頂光束都可以產生良好質量的劃片，在加工70m寬的劃片時平頂光束加工允許小于±1mm（最多）的離焦范圍，而高斯光束的離焦范圍可達到±17mm。顯然，高斯光束加工具有顯著的優勢，能提供一個寬廣強大的處理窗口——能接受1至3mm的玻璃平整度和大型太陽能電池板的其它相關變量。這是一個很大的優勢，實現低成本大型玻璃面板加工的高產劃片，最終生產出成本較低的薄膜太陽能電池板。
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