一種全自動太陽能電池片抗光衰雷射加工設備的製作方法

2023-08-13 14:45:36 2

本發明涉及電池片加工技術領域，特別涉及一種全自動太陽能電池片抗光衰雷射加工設備。

背景技術：

隨著光伏太陽能晶矽電池片已發展為綠色新能源的主流，光伏產業已具規模化，提升晶矽電池片的發電效率和光致衰減率，已成為業界的追求的目標。晶體矽太陽能電池片由於光照下硼氧複合物的形成，導致LID現象的發生，摻硼p型電池片功率衰減可高達5％；對於目前已實現量產的p型高效電池結構-PERC(鈍化發射極與背表面電池)技術，由於其效率提升源於電池片背面鈍化和背反射性能的提高，硼氧複合物的存在阻礙載流子向背面遷移，極大吞噬了高效電池結構帶來的功率提升，導致PERC高效結構比常規鋁背場電池出現更嚴重的效率衰減。因此，LID問題的解決不僅是常規p型電池結構效率的保證，更是p型高效電池得以真正應用推廣的關鍵所在。

目前，p型高效太陽能電池片光衰問題可以通過抑制光衰減的缺陷生成-硼氧複合體的方法來解決，抑制硼氧複合體的方法包括①降低氧含量②降低硼濃度③p型摻鎵矽晶體(鎵取代硼)④n型矽晶體(不含硼)⑤同族摻雜鍺、錫和碳矽晶體⑥高溫熱處理，但上述方法加工效率均不理想，且處理時工藝比較複雜，不適於高效生產。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種全自動太陽能電池片抗光衰雷射加工設備，有效的解決了現有技術的缺陷。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種全自動太陽能電池片抗光衰雷射加工設備，包括加工臺面、機械旋轉臂總成、旋轉溫控吸附工作檯、電池片傳送模組和雷射發生器模組；

上述機械旋轉臂總成、旋轉溫控吸附工作檯、電池片傳送模組分別安裝在加工檯面上，上述旋轉溫控吸附工作檯和電池片傳送模組分布在上述機械旋轉臂總成兩側，且均可在上述加工檯面上水平轉動；

上述旋轉溫控吸附工作檯上端設有兩組並列且對稱分布的溫控吸盤模組，上述機械旋轉臂總成兩端具有上料吸盤和冷卻下料吸盤；

上述機械旋轉臂總成轉動過程中，上述上料吸盤和冷卻下料吸盤可分別轉動至其中一組上述溫控吸盤模組或電池片傳送模組的上方；

上述雷射發生器模組通過支架安裝在加工檯面上，並位於另外一組上述溫控吸盤模組的上方。

本發明的有益效果是：結構簡單，使用方便，在電池片加工過程中可實現預加熱及加工後的快速冷卻，加工效率較高。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，上述加工臺面下端設置有機箱，上述機箱內設有抽真空系統，上述抽真空系統分別通過管路連接每組溫控吸盤模組以及上料吸盤和冷卻下料吸盤。

採用上述進一步方案的有益效果是整個設備結構緊湊，使用簡單、方便。

進一步，上述機械旋轉臂總成包括第一旋轉驅動裝置和機械臂，上述第一旋轉驅動裝置安裝在上述加工檯面上，且其驅動端向上，上述機械臂水平安裝在上述第一旋轉驅動裝置的驅動端，且上述機械臂中部與上述第一旋轉驅動裝置的驅動端固定連接，上述上料吸盤和冷卻下料吸盤分別固定在上述機械臂的兩端。

採用上述進一步方案的有益效果是機械旋轉臂總成結構簡單，使用方便。

進一步，上述旋轉溫控吸附工作檯包括第二旋轉驅動裝置和安裝板，上述第二旋轉驅動裝置安裝在加工檯面上，且其驅動端向上，上述安裝板水平固定在上述第二旋轉驅動裝置的驅動端，且其底部的中部與上述第二旋轉驅動裝置的驅動端固定連接，兩組上述溫控吸盤模組均通過墊板並列且對稱分布的安裝在上述安裝板上。

採用上述進一步方案的有益效果是旋轉溫控吸附工作檯結構簡單，使用方便，溫控吸盤模組布局合理，便於雙工位加工。

進一步，還包括設置在機箱內的水冷循環系統，上述安裝板內具有水冷循環腔，上述安裝板上具有分別連通水冷循環腔的進水接頭和出水接頭，上述水冷循環系統的輸入端和輸出端分別通過管路連接出水接頭和進水接頭。

採用上述進一步方案的有益效果是便於通過水冷循環系統對安裝板進行循環水冷，使得整個旋轉溫控吸附工作檯環境溫度降低，避免出現高溫引發的不安全事故。

進一步，每組上述溫控吸盤模組均由至少兩個並列且水平設置的溫控吸盤組成，每個上述溫控吸盤均通過墊板安裝在上述安裝板上，上述上料吸盤和冷卻下料吸盤分別設置有至少兩個，並分別與其中一組的至少兩個上述溫控吸盤一一對應，上述上料吸盤和冷卻下料吸盤分別並列設置在上述機械臂的兩端，上述機械旋轉臂總成轉動過程中，每個上述上料吸盤和冷卻下料吸盤可分別轉動至對應的上述溫控吸盤以及電池片傳送模組的上方，每個上述溫控吸盤分別通過管路連接上述抽真空系統。

採用上述進一步方案的有益效果是溫控吸盤模組設計合理，便於實現多片電池片的加工，提高整體加工效率。

進一步，每個上述溫控吸盤均包括吸盤本體和設置在吸盤本體內的加熱裝置，上述吸盤本體內具有獨立的冷卻氣流流動風腔和抽真空腔；上述吸盤本體上設有分別連通冷卻氣流流動風腔的進風口和出風口，上述進風口處連通設有第一氣管接頭，上述機箱內具有風冷系統，上述風冷系統連通上述第一氣管接頭；上述吸盤本體上設有連通上述抽真空腔的抽真空口，上述抽真空口處連通設有第二氣管接頭，上述第二氣管接頭連接上述抽真空系統；上述吸盤本體上端端面設為吸附面，上述吸附面上開有多個均勻布置並連通抽真空腔的吸附孔，上述吸附孔均與上述抽真空腔氣流連通。

採用上述進一步方案的有益效果是溫控吸盤結構簡單，設計合理，可通過調節溫度對電池片進行預加熱或降溫處理。

進一步，上述第一旋轉驅動裝置和第二旋轉驅動裝置均為DD馬達，其中部均同軸設有上下貫穿其的通孔。

採用上述進一步方案的有益效果是便於通過第一旋轉驅動裝置和第二旋轉驅動裝置中部的通孔布置管路，使得整個設備結構緊湊，外形美觀。

進一步，兩組上述溫控吸盤模組之間設有由上向下依次穿過安裝板、第二旋轉驅動裝置中部通孔以及加工臺面的分路器，上述分路器內具有相互獨立的真空吸腔、進水腔、出水腔和風冷腔，上述分路器上、下端分別設置有與上述真空吸腔、進水腔、出水腔和風冷腔對應連通的接頭，每個上述第二氣管接頭均通過管路連接上述分路器上端對應真空吸腔的接頭，每個上述第一氣管接頭均通過管路連接上述分路器上端對應風冷腔的接頭，每個上述進水接頭均通過管路連接上述分路器上端對應進水腔的接頭，每個上述出水接頭均通過管路連接上述分路器上端對應出水腔的接頭，上述分路器下端對應真空吸腔的接頭通過管路連通上述抽真空系統，上述分路器下端對應風冷腔的接頭通過管路連通上述風冷系統，上述分路器下端對應進水腔的接頭通過管路連通上述水冷循環系統的輸出端，上述分路器下端對應出水腔的接頭通過管路連通上述水冷循環系統的輸入端。

採用上述進一步方案的有益效果是通過分路器可連接機箱內的抽真空系統、風冷系統和水冷循環系統相連，避免整個設備中管路布置複雜，影響正常使用。

進一步，每個上述上料吸盤和冷卻下料吸盤均通過穿過第一旋轉驅動裝置中部通孔的管路與上述抽真空系統連接。

採用上述進一步方案的有益效果是避免上料吸盤和冷卻下料吸盤與抽真空系統之間管路布置複雜，影響正常使用的狀況出現。

進一步，上述電池片傳送模組包括呈直線分布的上料傳送模組、至少兩個緩存傳送模組和下料傳送模組，至少兩個上述緩存傳送模組依次順序設置在上料傳送模組和下料傳送模組之間，並分別與上述上料吸盤和冷卻下料吸盤一一對應，上述機械旋轉臂總成轉動過程中，上述上料吸盤和冷卻下料吸盤可分別轉動至對應的上述緩存傳送模組上方。

採用上述進一步方案的有益效果是電池片傳送模組結構簡單，使用方便，便於上、下料和緩存電池片。

附圖說明

圖1為本發明的全自動太陽能電池片抗光衰雷射加工設備的結構示意圖；

圖2為本發明中機械旋轉臂總成的結構示意圖；

圖3為本發明中旋轉溫控吸附工作檯的結構示意圖；

圖4為本發明中溫控吸盤的結構示意圖；

圖5為本發明中旋轉溫控吸附工作檯的仰視結構示意圖；

圖6為本發明中旋轉溫控吸附工作檯的另一實施例的結構示意圖；

圖7為本發明的全自動太陽能電池片抗光衰雷射加工設備中電池片傳送模組的結構示意圖；

圖8為本發明中冷卻下料吸盤的結構示意圖；

圖9為本發明中冷卻板的結構示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、加工臺面，2、機械旋轉臂總成，3、旋轉溫控吸附工作檯，4、電池片傳送模組，5、雷射發生器模組，6、溫控吸盤模組，7、分路器，11、支架，12、機箱，21、第一旋轉驅動裝置，22、機械臂，23、上料吸盤，24、冷卻下料吸盤，31、第二旋轉驅動裝置，32、安裝板，33、墊板，41、上料傳送模組，42、緩存傳送模組，43、下料傳送模組，51、雷射發生器，61、溫控吸盤，71、防護罩，241、冷卻板，242、冷卻密封板，243、吸板，321、進水接頭，322、出水接頭，323、盤管，611、吸盤本體，612、加熱裝置，2411、凹槽，2412、吸氣通道，2413、冷卻液流通槽，2422、進液接頭，2423、出液接頭，2431、氣孔，6111、第一氣管接頭，6112、第二氣管接頭，6113、吸附孔。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。

實施例：如圖1所示，本實施例的全自動太陽能電池片抗光衰雷射加工設備，包括加工臺面1、機械旋轉臂總成2、旋轉溫控吸附工作檯3、電池片傳送模組4和雷射發生器模組5；

上述機械旋轉臂總成2、旋轉溫控吸附工作檯3、電池片傳送模組4分別安裝在加工臺面1上，上述旋轉溫控吸附工作檯3和電池片傳送模組4分布在上述機械旋轉臂總成2兩側，且均可在上述加工臺面1上水平轉動；

上述旋轉溫控吸附工作檯3上端設有兩組並列且對稱分布的溫控吸盤模組6，上述機械旋轉臂總成2兩端具有上料吸盤23和冷卻下料吸盤24；

上述機械旋轉臂總成2轉動過程中，上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24可分別轉動至其中一組上述溫控吸盤模組6或電池片傳送模組4的上方；

上述雷射發生器模組5通過支架11安裝在加工臺面1上，並位於另外一組上述溫控吸盤模組6的上方。

生產過程中，電池片在電池片傳送模組4上依次傳送，機械旋轉臂總成2通過上料吸盤23吸取電池片轉動180°後放置在旋轉溫控吸附工作檯3的其中一組溫控吸盤模組6上被其吸附，通過溫控吸盤模組6對電池片進行預加熱，之後，旋轉溫控吸附工作檯3旋轉180°，吸附有電池片的一組上述溫控吸盤模組6轉動至雷射發生器模組5下方，雷射發生器模組5對電池片進行加工，加工過程中，旋轉溫控吸附工作檯3可調節降低雷射加工對太陽能電池片溫升的影響，同步，機械旋轉臂總成2在另一組上述溫控吸盤模組6放片，加工完成後，旋轉溫控吸附工作檯3迴轉，另一組上述溫控吸盤模組6轉動至雷射發生器模組5下方進行加工，機械旋轉臂總成2通過冷卻下料吸盤24將加工好的電池片吸取並迴轉180°後放置在電池片傳送模組4上傳送出，在加工過程中，電池片傳送模組4上可同步實現上料和放料的動作，整個設備在加工過程中可對旋轉溫控吸附工作檯3可對電池片進行預加熱，同時，冷卻下料吸盤24可將加工好的電池片快速降溫處理，有效的降低了電池片加工後LID現象的問題出現。

考慮到，旋轉溫控吸附工作檯3以及上料吸盤23和冷卻下料吸盤24均需介入抽真空系統，在上述加工臺面1下端設置有機箱12，上述機箱12內設有抽真空系統，上述抽真空系統分別通過管路連接每組上述溫控吸盤模組6以及上料吸盤23和冷卻下料吸盤24，使得整個設備可獨立生產加工，其結構緊湊，使用方便。

優選的，如圖2所示，上述機械旋轉臂總成2包括第一旋轉驅動裝置21和機械臂22，上述第一旋轉驅動裝置21安裝在上述加工臺面1上，且其驅動端向上，上述機械臂22水平安裝在上述第一旋轉驅動裝置21的驅動端，且上述機械臂22中部與上述第一旋轉驅動裝置21的驅動端固定連接，上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24分別固定在上述機械臂22的兩端，使用時，第一旋轉驅動裝置21驅動機械臂22實現180°轉動以及迴轉，使得上料吸盤23和冷卻下料吸盤24可分別轉動至旋轉溫控吸附工作檯3對應的位置以及電池片傳送模組4上，進行上料和下料的操作。

優選的，如圖3所示，上述旋轉溫控吸附工作檯3包括第二旋轉驅動裝置31和安裝板32，上述第二旋轉驅動裝置31安裝在加工臺面1上，且其驅動端向上，上述安裝板32水平固定在上述第二旋轉驅動裝置31的驅動端，且其底部的中部與上述第二旋轉驅動裝置31的驅動端固定連接，兩組上述溫控吸盤模組6均通過墊板33並列且對稱分布的安裝在上述安裝板32上，實現雙工位的加工和電池片預熱工藝，實現高效的加工生產，同時，墊板33可避免溫控吸盤模組6在加工生產中的高溫傳遞到安裝板32以及第二旋轉驅動裝置31上對安裝板32或第二旋轉驅動裝置31造成損壞。

優選的，每組上述溫控吸盤模組6均由至少兩個並列且水平設置的溫控吸盤61組成，每個上述溫控吸盤61均通過墊板33安裝在上述安裝板32上，上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24分別設置有至少兩個，並分別與其中一組的至少兩個上述溫控吸盤61一一對應，上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24分別並列設置在上述機械臂22的兩端，上述機械旋轉臂總成2轉動過程中，每個上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24可分別轉動至對應的上述溫控吸盤61以及電池片傳送模組4的上方，每個上述溫控吸盤61分別通過管路連接上述抽真空系統，加工過程中，每個上述溫控吸盤61均進行放片，即可實現每組上述溫控吸盤模組6上放置至少兩個電池片進行同步加工以及同步取放片工序，實現雙工位多片加工模式，保證生產加工高效進行。

更優選的，每組上述溫控吸盤模組6均由兩個並列且水平設置的溫控吸盤61組成。

優選的，如圖4所示，每個上述溫控吸盤61均包括吸盤本體611和設置在吸盤本體611內的加熱裝置612，上述加熱裝置612安裝在吸盤本體611內，上述吸盤本體611內具有獨立的冷卻氣流流動風腔和抽真空腔；上述吸盤本體611上設有分別連通冷卻氣流流動風腔的進風口和出風口，上述進風口處連通設有第一氣管接頭6111，上述機箱12內具有風冷系統，上述風冷系統連通上述第一氣管接頭6111；上述吸盤本體611上設有連通上述抽真空腔的抽真空口，上述抽真空口處連通設有第二氣管接頭6112，上述第二氣管接頭6112連接上述抽真空系統；上述吸盤本體611上端端面設為吸附面，上述吸附面上開有多個均勻布置並連通抽真空腔的吸附孔6113，上述吸附孔6113均與上述抽真空腔氣流連通，溫控吸盤61結構簡單，使用方便，生產過程中，可通過加熱裝置612對溫控吸盤61進行加熱，還可通過風冷系統對冷卻氣流流動風腔導入冷風對整個溫控吸盤61進行降溫處理，確保對電池片在雷射加工前進行預加熱和雷射加工過程中恆溫處理。

上述加熱裝置612為加熱棒。

在一些實施例中，如圖1所示，還包括設置在機箱12內的水冷循環系統，上述安裝板32內具有水冷循環腔，上述安裝板32上具有分別連通水冷循環腔的進水接頭321和出水接頭322，上述水冷循環系統的輸入端和輸出端分別通過管路連接出水接頭322和進水接頭321，因溫控吸盤61在加熱過程中，會輻射熱量到周圍環境中，因此，通過水冷循環系統對安裝板32進行循環冷卻，可避免高溫對管線路和電機的損傷。

優選的，上述第一旋轉驅動裝置21和第二旋轉驅動裝置31均為DD馬達，其中部均同軸設有上下貫穿其的通孔，通孔處可穿過管路進行相關管路布置，避免管路布置時錯綜複雜影響正常使用。

優選的，如圖3所示，兩組上述溫控吸盤模組6之間設有由上向下依次穿過安裝板32、第二旋轉驅動裝置31中部通孔以及加工臺面1的分路器7，上述分路器7內具有相互獨立的真空吸腔、進水腔、出水腔和風冷腔，上述分路器7上、下端分別設置有與上述真空吸腔、進水腔、出水腔和風冷腔對應連通的接頭，每個上述第二氣管接頭6112均通過管路連接上述分路器7上端對應真空吸腔的接頭，每個上述第一氣管接頭6111均通過管路連接上述分路器7上端對應風冷腔的接頭，每個上述進水接頭321均通過管路連接上述分路器7上端對應進水腔的接頭，每個上述出水接頭322均通過管路連接上述分路器7上端對應出水腔的接頭，上述分路器7下端對應真空吸腔的接頭通過管路連通上述抽真空系統，上述分路器7下端對應風冷腔的接頭通過管路連通上述風冷系統，上述分路器7下端對應進水腔的接頭通過管路連通上述水冷循環系統的輸出端，上述分路器7下端對應出水腔的接頭通過管路連通上述水冷循環系統的輸入端，通過分路器7可更好的布置與抽真空系統、水冷循環系統和風冷系統的管路連接，是整個設備中涉及的管路能更好的走線布置，是設備結構緊湊，外形美觀。

優選的，如圖5所示，上述安裝板32底部對應每個上述溫控吸盤61的位置均設有與上述溫控吸盤61一一對應的盤管323，每個上述盤管323的一端分別通過管路與對應的上述第二氣管接頭6112，另一端分別通過管路連接上述分路器7上端對應真空吸腔的接頭，通過盤管323能更好的連接每個上述溫控吸盤61上第二氣管接頭6112與分路器7的連通，縮短管路的尺寸，利於整體管路的布局。

如圖6所示，上述分路器7外覆蓋設有防護罩71，通過防護罩可對分路器7進行安全防護，避免在雷射加工過程中由於誤操作而損壞分路器7的狀況發生。

優選的，每個上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24均通過穿過第一旋轉驅動裝置21中部通孔的管路與上述抽真空系統連接，確保上料吸盤23和冷卻下料吸盤24與抽真空系統之間連接的管路能部分隱藏在第一旋轉驅動裝置21中，使得管路不影響上料吸盤23和冷卻下料吸盤24的取、放片動作。

優選的，如圖7所示，上述電池片傳送模組4包括呈直線分布的上料傳送模組41、至少兩個緩存傳送模組42和下料傳送模組43，至少兩個上述緩存傳送模組42依次順序設置在上料傳送模組41和下料傳送模組43之間，並分別與上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24一一對應，上述機械旋轉臂總成2轉動過程中，上述上料吸盤23和冷卻下料吸盤24可分別轉動至對應的上述緩存傳送模組42上方，並確保每個緩存傳送模組42緩存一張電池片，取片時，上料吸盤23在對應的緩存傳送模組42上進行取片，取片完畢後機械臂22旋轉180°在對應的一組上述溫控吸盤模組6上進行放片，當加工完畢後，冷卻下料吸盤24旋轉至對應的上述溫控吸盤模組6上進行取片，並在取片過程中，冷卻下料吸盤24對加工完畢的電池片進行快速冷卻降溫處理，之後旋轉在對應的緩存傳送模組42上進行放片，最終由下料傳送模組43傳送出。

在一些實施例中，如圖8和9所示，上述冷卻下料吸盤24包括冷卻板241和分別密封固定在冷卻板241上、下端面上的冷卻密封板242和吸板243；

上述冷卻板241下端面開有凹槽2411，上述吸板243覆蓋住上述凹槽2411，上述吸板243與凹槽2411之間形成氣腔；

上述冷卻板241上設有上下貫穿其並連通上述氣腔的吸氣通道2412，上述冷卻密封板242上對應吸氣通道2412的位置設有上下貫穿其的裝配孔2421，上述冷卻板241上端面設置有冷卻液流通槽2413，上述冷卻密封板242覆蓋住上述冷卻液流通槽2413，上述冷卻密封板242上安裝有分別與上述冷卻液流通槽2413連通的進液接頭2422和出液接頭2423；

上述吸板243上設有多個均勻設置並上下貫穿其的氣孔2431，且上述氣孔2431均與氣腔連通；上述吸氣通道2412通過穿過第一旋轉驅動裝置21中部通孔的管路與抽真空系統連接，上述機箱12內設有冷卻液循環供給系統，上述冷卻液循環供給系統的輸出端和輸入端分別通過穿過第一旋轉驅動裝置21中部通孔的管路與進液接頭2422和出液接頭2423連通，取片時，吸板吸附加工完畢的電池片，電池片熱量傳遞給吸板243，熱量被流經冷卻液流通槽2413的冷卻液吸收並帶走，使得吸板243快速冷卻降溫，進而達到對電池片進行快速冷卻處理的目的。

上述吸板243及冷卻板241均採用鋁合金材料製成，其質量輕，強度高，熱傳遞效果好。

上述雷射發生器模組5包括至少兩個並列設置且與每組上述溫控吸盤模組6中溫控吸盤61一一對應的雷射發生器51，加工過程中，每個雷射發生器51均向下發生光束打在對應的溫控吸盤61上的電池片上進行加工。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。