用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法與流程
2023-05-24 10:29:52
本發明涉及用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法。
背景技術：
太陽能作為一種清潔、取之不盡用之不竭的可再生能源，其開發和應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，在大規模光伏發電上具有可持續發展力。業內對於基於玻璃襯底的剛性薄膜太陽能電池研究較多，而對於應用面更廣的柔性薄膜太陽能電池，則發展較緩慢。和傳統的矽基太陽能電池需要將單一的電池進行串並聯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製備過程中，可以直接通過改變薄膜沉積和圖案結構直接獲得集成的級聯結構，從而獲得特定的組件電壓和電流。
目前對於大面積柔性薄膜太陽能電池組件生產，絕大多數生產廠商或研究機構是採用雷射劃線的方法用以劃刻柔性薄膜太陽能電池的P1線，而對於P2/P3線則採用機械劃刻的方法。在機械劃線過程中，其加工速度慢，加工線寬較寬死區面積大，並且容易發生翻邊和崩邊現象，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並定期對設備進行維護，加大了組件製造成本。並且這種機械劃刻的方法對應的襯底是剛性襯底，對於柔性襯底，機械劃刻變的非常困難甚至是不可行的。故可以採用全雷射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。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理，可有效提高劃線效率和質量的用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法。
本發明解決上述問題所採用的技術方案是：用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統，包括用於產生雷射的雷射平臺、劃刻平臺、用於輸送柔性襯底薄膜太陽能電池的卷繞平臺；所述雷射平臺為劃刻平臺提供用於劃線的雷射光束，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軸工作檯、CCD成像裝置、照明裝置、聚焦鏡、光路轉換附件、吸附平臺；所述基座上設有XY軸工作檯，所述XY軸工作檯安裝有CCD成像裝置、照明裝置、聚焦鏡、光路轉換附件；所述XY軸工作檯可帶動CCD成像裝置、照明裝置、聚焦鏡、光路轉換附件移動；所述照明裝置為CCD成像裝置提供成像補光；所述雷射光束經光路轉換附件折射至聚焦鏡，雷射光束途徑聚焦鏡照射柔性襯底薄膜太陽能電池進行劃線；所述吸附平臺位於XY軸工作檯下方；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、放卷輥分別位於吸附平臺兩側，所述張力控制裝置、標裝置、定位識別裝置分別設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節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，所述雷射平臺產生的雷射光速經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據超出設定範圍時，氣缸推動收卷輥作出優化調整。
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，吸附平臺旁設有除塵系統，所述除塵系統包含吹塵裝置、吸塵裝置；所述吹塵裝置、吸塵裝置分別設置在吸附平臺相對的兩側，吹塵裝置將柔性襯底薄膜太陽能電池因劃線產生的塵埃吹向吸塵裝置，吸塵裝置吸塵收集。
進一步說，所述雷射平臺包括雷射器、固定支架、循環水冷卻系統、雷射衰減器、擴束鏡；所述雷射器、雷射衰減器、擴束鏡固定安裝在固定支架；所述循環水冷卻系統對雷射器冷卻。
用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法，包括如下步驟：系統檢測是初始劃線開啟還是異常停用後的開啟；如檢測是異常停用後的開啟則繼續原有設定；如系統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.除塵系統啟動；
g.雷射平臺啟動，雷射光束照射至聚焦鏡，XY軸工作檯帶動聚焦鏡劃線；CCD成像裝置記錄劃線效果及位置；
h.劃線結束後，吸附平臺關閉；重複上述步驟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，按照設定間距，開始劃P2線。
進一步說，如劃P3線，根據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，按照設定間距，開始劃P3線。
進一步說，其特徵是，雷射器發射波長為200nm-1600nm，頻率為1KHz-1000KHz。
本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：本發明利用全雷射對大面積卷對卷柔性襯底薄膜太陽能電池進行雷射劃刻，可有效避免傳統的機械劃刻對柔性襯底造成損傷、死區面積大、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，達到降低生產成本、提高生產效率的目的。
附圖說明
圖1是本實施例的結構示意圖。
圖2是圖1的俯視向結構示意圖。
圖3是本實施例所述雷射平臺的結構示意圖。
圖4是本實施例所述飛行光路的結構示意圖。
圖5是本實施例所述吸附平臺的結構示意圖。
圖6是圖5的側視向結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖並通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明並不局限於以下實施例。
實施例1。
如圖1至圖2所示，本實施例所述用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統，包括用於產生雷射的雷射平臺、劃刻平臺、用於輸送柔性襯底薄膜太陽能電池的卷繞平臺；所述雷射平臺為劃刻平臺提供用於劃線的雷射光束，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軸工作檯9、CCD成像裝置10、照明裝置11、聚焦鏡13、光路轉換附件15、吸附平臺16；所述基座8上設有XY軸工作檯9，所述XY軸工作檯9安裝有CCD成像裝置10、照明裝置11、聚焦鏡13、光路轉換附件15；所述XY軸工作檯9可帶動CCD成像裝置10、照明裝置11、聚焦鏡13、光路轉換附件15移動；所述照明裝置11為CCD成像裝置10提供成像補光；所述雷射光束經光路轉換附件15折射至聚焦鏡13，雷射光束途徑聚焦鏡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位於XY軸工作檯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分別位於吸附平臺16兩側，所述張力控制裝置20、標裝置23、定位識別裝置24分別設置在收卷輥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調節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。基座8為大理石或鑄鐵材料，平整穩重。本實施例所述光路轉換附件15包括反射鏡。
圖4所示，本實施例還包括飛行光路，所述雷射平臺產生的雷射光速經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用於消除放卷收卷時產生的靜電。
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檢測到的數據超出設定範圍時，氣缸推動收卷輥21作出優化調整。所述尋邊裝置19採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因柔性襯底薄膜太陽能電池偏移而增大，可以減少死區面積，提升電池發電面積。
本實施例所述吸附平臺16旁設有除塵系統，所述除塵系統包含吹塵裝置17、吸塵裝置18；所述吹塵裝置17、吸塵裝置18分別設置在吸附平臺16相對的兩側，吹塵裝置17將柔性襯底薄膜太陽能電池因劃線產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，本實施例所述雷射平臺包括雷射器1、固定支架5、循環水冷卻系統2、雷射衰減器3、擴束鏡4；所述雷射器1、雷射衰減器3、擴束鏡4固定安裝在固定支架5；所述循環水冷卻系統對雷射器1冷卻。
用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法，包括如下步驟：系統檢測是初始劃線開啟還是異常停用後的開啟；如檢測是異常停用後的開啟則繼續原有設定；如系統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.除塵系統啟動；
g.雷射平臺啟動，雷射光束照射至聚焦鏡13，XY軸工作檯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.劃線結束後，吸附平臺16關閉；重複上述步驟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。
本實施例所述用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法，如劃P2線，根據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，按照設定間距，開始劃P2線。
本實施例所述用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法，如劃P3線，根據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，按照設定間距，開始劃P3線。
本實施例所述用於製造柔性襯底太陽能電池的雷射劃線系統及控制方法，劃P1線時，雷射器1發射波長為532nm，頻率為50KHz；劃P2線時，雷射器1發射波長為532nm、頻率為500KHz；劃P3線時，雷射器1發射波長為532nm，頻率為50KHz。
本實施例所述光路轉換附件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術語相同，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容僅僅是對本發明所作的舉例說明。本發明所屬技術領域的技術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採用類似的方式替代，只要不偏離本發明說明書的內容或者超越本權利要求書所定義的範圍，均應屬於本發明的保護範圍。