用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法與流程

本發(fā)明涉及用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

太陽能作為一種清潔、取之不盡用之不竭的可再生能源，其開發(fā)和應(yīng)用具有十分重要的意義。薄膜太陽能電池組件，以其低成本高效率，在大規(guī)模光伏發(fā)電上具有可持續(xù)發(fā)展力。業(yè)內(nèi)對于基于玻璃襯底的剛性薄膜太陽能電池研究較多，而對于應(yīng)用面更廣的柔性薄膜太陽能電池，則發(fā)展較緩慢。和傳統(tǒng)的硅基太陽能電池需要將單一的電池進行串并聯(lián)而獲得特定的組件電壓電流不同，在柔性薄膜太陽能電池組件的制備過程中，可以直接通過改變薄膜沉積和圖案結(jié)構(gòu)直接獲得集成的級聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而獲得特定的組件電壓和電流。

目前對于大面積柔性薄膜太陽能電池組件生產(chǎn)，絕大多數(shù)生產(chǎn)廠商或研究機構(gòu)是采用激光劃線的方法用以劃刻柔性薄膜太陽能電池的P1線，而對于P2/P3線則采用機械劃刻的方法。在機械劃線過程中，其加工速度慢，加工線寬較寬死區(qū)面積大，并且容易發(fā)生翻邊和崩邊現(xiàn)象，組件功率損失較高；同時機械針損耗嚴重，需要頻繁更換機械針并定期對設(shè)備進行維護，加大了組件制造成本。并且這種機械劃刻的方法對應(yīng)的襯底是剛性襯底，對于柔性襯底，機械劃刻變的非常困難甚至是不可行的。故可以采用全激光劃線來改善機械劃刻帶來的問題，同時提升柔性襯底薄膜太陽能電池的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可有效提高劃線效率和質(zhì)量的用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生激光的激光平臺、劃刻平臺、用于輸送柔性襯底薄膜太陽能電池的卷繞平臺；所述激光平臺為劃刻平臺提供用于劃線的激光光束，劃刻平臺對由卷繞平臺輸送的柔性襯底薄膜太陽能電池劃線；所述劃刻平臺包括基座、XY軸工作臺、CCD成像裝置、照明裝置、聚焦鏡、光路轉(zhuǎn)換附件、吸附平臺；所述基座上設(shè)有XY軸工作臺，所述XY軸工作臺安裝有CCD成像裝置、照明裝置、聚焦鏡、光路轉(zhuǎn)換附件；所述XY軸工作臺可帶動CCD成像裝置、照明裝置、聚焦鏡、光路轉(zhuǎn)換附件移動；所述照明裝置為CCD成像裝置提供成像補光；所述激光光束經(jīng)光路轉(zhuǎn)換附件折射至聚焦鏡，激光光束途徑聚焦鏡照射柔性襯底薄膜太陽能電池進行劃線；所述吸附平臺位于XY軸工作臺下方；所述卷繞平臺包括張力控制裝置、收卷輥、放卷輥、打標裝置、定位識別裝置，所述柔性襯底薄膜太陽能電池從放卷輥放料由收卷輥收卷，所述收卷輥、放卷輥分別位于吸附平臺兩側(cè)，所述張力控制裝置、標裝置、定位識別裝置分別設(shè)置在收卷輥與放卷輥之間柔性襯底薄膜太陽能電池的輸送途徑上；所述張力控制裝置調(diào)節(jié)柔性襯底薄膜太陽能電池輸送時的張力，打標裝置對柔性襯底薄膜太陽能電池打上標記，定位識別裝置識別打標裝置所打的標記。

進一步說，還包括飛行光路，所述激光平臺產(chǎn)生的激光光速經(jīng)飛行光路折射至劃刻平臺，所述飛行光路包括反射鏡、光學爬高架，反射鏡安裝在光學爬高架，所述光學爬高架調(diào)控反射鏡的高度和角度。

進一步說，所述卷繞平臺還包括靜電消除裝置，靜電消除裝置消除柔性襯底薄膜太陽能電池靜電。

進一步說，所述卷繞平臺還包括還尋邊裝置、氣缸；所述氣缸連接收卷輥，氣缸可推動收卷輥滑動，尋邊裝置設(shè)置在收卷輥的端部，尋邊裝置檢測卷繞在收卷輥上柔性襯底薄膜太陽能電池端面的齊整度；當尋邊裝置檢測到的數(shù)據(jù)超出設(shè)定范圍時，氣缸推動收卷輥作出優(yōu)化調(diào)整。

進一步說，所述吸附平臺包括吸附板及真空泵，所述吸附板包括設(shè)有抽氣孔的孔面、與抽氣孔連通的抽氣管路，所述真空泵連接抽氣管路；柔性襯底薄膜太陽能電池設(shè)在孔面，真空泵抽氣時，柔性襯底薄膜太陽能電池吸附在孔面。

進一步說，吸附平臺旁設(shè)有除塵系統(tǒng)，所述除塵系統(tǒng)包含吹塵裝置、吸塵裝置；所述吹塵裝置、吸塵裝置分別設(shè)置在吸附平臺相對的兩側(cè)，吹塵裝置將柔性襯底薄膜太陽能電池因劃線產(chǎn)生的塵埃吹向吸塵裝置，吸塵裝置吸塵收集。

進一步說，所述激光平臺包括激光器、固定支架、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)、激光衰減器、擴束鏡；所述激光器、激光衰減器、擴束鏡固定安裝在固定支架；所述循環(huán)水冷卻系統(tǒng)對激光器冷卻。

用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法，包括如下步驟：系統(tǒng)檢測是初始劃線開啟還是異常停用后的開啟；如檢測是異常停用后的開啟則繼續(xù)原有設(shè)定；如系統(tǒng)檢測是初始劃線開啟，則包括下述步驟：

a.所述靜電消除裝置啟動，打標裝置對柔性襯底薄膜太陽能電池打上標記；

b.開啟收放卷，所述放卷輥放料收卷輥收料；

c.定位識別裝置檢測到標記，所述放卷輥、收卷輥停止；

d.吸附平臺吸附柔性襯底薄膜太陽能電池；

e.打標裝置打標；

f.除塵系統(tǒng)啟動；

g.激光平臺啟動，激光光束照射至聚焦鏡，XY軸工作臺帶動聚焦鏡劃線；CCD成像裝置記錄劃線效果及位置；

h.劃線結(jié)束后，吸附平臺關(guān)閉；重復(fù)上述步驟b-g；

所述劃線包括劃P1線、P2線、P3線；當劃P2線、P3線時，步驟e可省略。

進一步說，如劃P2線，根據(jù)先前劃線記錄存儲和CCD成像裝置拍攝，找到第一條P1線，以第一條P1線為原始坐標，按照設(shè)定間距，開始劃P2線。

進一步說，如劃P3線，根據(jù)先前劃線記錄存儲和CCD成像裝置拍攝，找到第一條P2線，以第一條P2線為原始坐標，按照設(shè)定間距，開始劃P3線。

進一步說，其特征是，激光器發(fā)射波長為200nm-1600nm，頻率為1KHz-1000KHz。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果：本發(fā)明利用全激光對大面積卷對卷柔性襯底薄膜太陽能電池進行激光劃刻，可有效避免傳統(tǒng)的機械劃刻對柔性襯底造成損傷、死區(qū)面積大、劃線速度慢等弊端，從而提高柔性襯底薄膜太陽能電池組件的電池效率，達到降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的目的。

附圖說明

圖1是本實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的俯視向結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實施例所述激光平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實施例所述飛行光路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實施例所述吸附平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖5的側(cè)視向結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。

實施例1。

如圖1至圖2所示，本實施例所述用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生激光的激光平臺、劃刻平臺、用于輸送柔性襯底薄膜太陽能電池的卷繞平臺；所述激光平臺為劃刻平臺提供用于劃線的激光光束，劃刻平臺對由卷繞平臺輸送的柔性襯底薄膜太陽能電池劃線；所述劃刻平臺包括基座8、XY軸工作臺9、CCD成像裝置10、照明裝置11、聚焦鏡13、光路轉(zhuǎn)換附件15、吸附平臺16；所述基座8上設(shè)有XY軸工作臺9，所述XY軸工作臺9安裝有CCD成像裝置10、照明裝置11、聚焦鏡13、光路轉(zhuǎn)換附件15；所述XY軸工作臺9可帶動CCD成像裝置10、照明裝置11、聚焦鏡13、光路轉(zhuǎn)換附件15移動；所述照明裝置11為CCD成像裝置10提供成像補光；所述激光光束經(jīng)光路轉(zhuǎn)換附件15折射至聚焦鏡13，激光光束途徑聚焦鏡13照射柔性襯底薄膜太陽能電池進行劃線；所述吸附平臺16位于XY軸工作臺9下方；所述卷繞平臺包括張力控制裝置20、收卷輥21、放卷輥22、打標裝置23、定位識別裝置24，所述柔性襯底薄膜太陽能電池從放卷輥22放料由收卷輥21收卷，所述收卷輥21、放卷輥22分別位于吸附平臺16兩側(cè)，所述張力控制裝置20、標裝置23、定位識別裝置24分別設(shè)置在收卷輥21與放卷輥22之間柔性襯底薄膜太陽能電池的輸送途徑上；所述張力控制裝置20調(diào)節(jié)柔性襯底薄膜太陽能電池輸送時的張力，打標裝置23對柔性襯底薄膜太陽能電池打上標記，定位識別裝置24識別打標裝置23所打的標記。所述打標裝置23包括打孔器或噴碼裝置?；?為大理石或鑄鐵材料，平整穩(wěn)重。本實施例所述光路轉(zhuǎn)換附件15包括反射鏡。

圖4所示，本實施例還包括飛行光路，所述激光平臺產(chǎn)生的激光光速經(jīng)飛行光路折射至劃刻平臺，所述飛行光路包括反射鏡6、光學爬高架7，反射鏡6安裝在光學爬高架7，所述光學爬高架7調(diào)控反射鏡6的高度和角度。

本實施例所述卷繞平臺還包括靜電消除裝置25，靜電消除裝置25消除柔性襯底薄膜太陽能電池靜電。所述靜電消除裝置25用于消除放卷收卷時產(chǎn)生的靜電。

本實施例所述卷繞平臺還包括還尋邊裝置19、氣缸；所述氣缸連接收卷輥21，氣缸可推動收卷輥21滑動，尋邊裝置19設(shè)置在收卷輥21的端部，尋邊裝置19檢測卷繞在收卷輥21上柔性襯底薄膜太陽能電池端面的齊整度；當尋邊裝置19檢測到的數(shù)據(jù)超出設(shè)定范圍時，氣缸推動收卷輥21作出優(yōu)化調(diào)整。所述尋邊裝置19采用目前市場上常用的尋邊器。

如圖5和6所示，本實施例所述吸附平臺16包括吸附板及真空泵，所述吸附板包括設(shè)有抽氣孔的孔面161、與抽氣孔連通的抽氣管路162，所述真空泵連接抽氣管路162；柔性襯底薄膜太陽能電池設(shè)在孔面161，真空泵抽氣時，柔性襯底薄膜太陽能電池吸附在孔面161。所述吸附平臺16可完全固定柔性襯底薄膜太陽能電池，且不會讓柔性襯底薄膜太陽能電池有偏移情況，以便進行多條劃線時不會造成無效區(qū)因柔性襯底薄膜太陽能電池偏移而增大，可以減少死區(qū)面積，提升電池發(fā)電面積。

本實施例所述吸附平臺16旁設(shè)有除塵系統(tǒng)，所述除塵系統(tǒng)包含吹塵裝置17、吸塵裝置18；所述吹塵裝置17、吸塵裝置18分別設(shè)置在吸附平臺16相對的兩側(cè)，吹塵裝置17將柔性襯底薄膜太陽能電池因劃線產(chǎn)生的塵埃吹向吸塵裝置18，吸塵裝置18吸塵收集。

如圖3所示，本實施例所述激光平臺包括激光器1、固定支架5、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)2、激光衰減器3、擴束鏡4；所述激光器1、激光衰減器3、擴束鏡4固定安裝在固定支架5；所述循環(huán)水冷卻系統(tǒng)對激光器1冷卻。

用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法，包括如下步驟：系統(tǒng)檢測是初始劃線開啟還是異常停用后的開啟；如檢測是異常停用后的開啟則繼續(xù)原有設(shè)定；如系統(tǒng)檢測是初始劃線開啟，則包括下述步驟：

a.所述靜電消除裝置25啟動，打標裝置23對柔性襯底薄膜太陽能電池打上標記；

b.開啟收放卷，所述放卷輥22放料收卷輥21收料；

c.定位識別裝置24檢測到標記，所述放卷輥22、收卷輥21停止；

d.吸附平臺16吸附柔性襯底薄膜太陽能電池；

e.打標裝置打標；

f.除塵系統(tǒng)啟動；

g.激光平臺啟動，激光光束照射至聚焦鏡13，XY軸工作臺9帶動聚焦鏡13劃線；CCD成像裝置10記錄劃線效果及位置；

h.劃線結(jié)束后，吸附平臺16關(guān)閉；重復(fù)上述步驟b-g；

所述劃線包括劃P1線、P2線、P3線；當劃P2線、P3線時，步驟e可省略。

本實施例所述用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法，如劃P2線，根據(jù)先前劃線記錄存儲和CCD成像裝置10拍攝，找到第一條P1線，以第一條P1線為原始坐標，按照設(shè)定間距，開始劃P2線。

本實施例所述用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法，如劃P3線，根據(jù)先前劃線記錄存儲和CCD成像裝置10拍攝，找到第一條P2線，以第一條P2線為原始坐標，按照設(shè)定間距，開始劃P3線。

本實施例所述用于制造柔性襯底太陽能電池的激光劃線系統(tǒng)及控制方法，劃P1線時，激光器1發(fā)射波長為532nm，頻率為50KHz；劃P2線時，激光器1發(fā)射波長為532nm、頻率為500KHz；劃P3線時，激光器1發(fā)射波長為532nm，頻率為50KHz。

本實施例所述光路轉(zhuǎn)換附件15包括的反射鏡與飛行光路中的反射鏡6，兩反射鏡在本實施例中技術(shù)術(shù)語相同，是安裝在兩個不同部位的同類型器件。

本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明說明書的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。