用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法与流程

本发明涉及用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法。

背景技术：

太阳能作为一种清洁、取之不尽用之不竭的可再生能源，其开发和应用具有十分重要的意义。薄膜太阳能电池组件，以其低成本高效率，在大规模光伏发电上具有可持续发展力。业内对于基于玻璃衬底的刚性薄膜太阳能电池研究较多，而对于应用面更广的柔性薄膜太阳能电池，则发展较缓慢。和传统的硅基太阳能电池需要将单一的电池进行串并联而获得特定的组件电压电流不同，在柔性薄膜太阳能电池组件的制备过程中，可以直接通过改变薄膜沉积和图案结构直接获得集成的级联结构，从而获得特定的组件电压和电流。

目前对于大面积柔性薄膜太阳能电池组件生产，绝大多数生产厂商或研究机构是采用激光划线的方法用以划刻柔性薄膜太阳能电池的P1线，而对于P2/P3线则采用机械划刻的方法。在机械划线过程中，其加工速度慢，加工线宽较宽死区面积大，并且容易发生翻边和崩边现象，组件功率损失较高；同时机械针损耗严重，需要频繁更换机械针并定期对设备进行维护，加大了组件制造成本。并且这种机械划刻的方法对应的衬底是刚性衬底，对于柔性衬底，机械划刻变的非常困难甚至是不可行的。故可以采用全激光划线来改善机械划刻带来的问题，同时提升柔性衬底薄膜太阳能电池的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，可有效提高划线效率和质量的用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统，包括用于产生激光的激光平台、划刻平台、用于输送柔性衬底薄膜太阳能电池的卷绕平台；所述激光平台为划刻平台提供用于划线的激光光束，划刻平台对由卷绕平台输送的柔性衬底薄膜太阳能电池划线；所述划刻平台包括基座、XY轴工作台、CCD成像装置、照明装置、聚焦镜、光路转换附件、吸附平台；所述基座上设有XY轴工作台，所述XY轴工作台安装有CCD成像装置、照明装置、聚焦镜、光路转换附件；所述XY轴工作台可带动CCD成像装置、照明装置、聚焦镜、光路转换附件移动；所述照明装置为CCD成像装置提供成像补光；所述激光光束经光路转换附件折射至聚焦镜，激光光束途径聚焦镜照射柔性衬底薄膜太阳能电池进行划线；所述吸附平台位于XY轴工作台下方；所述卷绕平台包括张力控制装置、收卷辊、放卷辊、打标装置、定位识别装置，所述柔性衬底薄膜太阳能电池从放卷辊放料由收卷辊收卷，所述收卷辊、放卷辊分别位于吸附平台两侧，所述张力控制装置、标装置、定位识别装置分别设置在收卷辊与放卷辊之间柔性衬底薄膜太阳能电池的输送途径上；所述张力控制装置调节柔性衬底薄膜太阳能电池输送时的张力，打标装置对柔性衬底薄膜太阳能电池打上标记，定位识别装置识别打标装置所打的标记。

进一步说，还包括飞行光路，所述激光平台产生的激光光速经飞行光路折射至划刻平台，所述飞行光路包括反射镜、光学爬高架，反射镜安装在光学爬高架，所述光学爬高架调控反射镜的高度和角度。

进一步说，所述卷绕平台还包括静电消除装置，静电消除装置消除柔性衬底薄膜太阳能电池静电。

进一步说，所述卷绕平台还包括还寻边装置、气缸；所述气缸连接收卷辊，气缸可推动收卷辊滑动，寻边装置设置在收卷辊的端部，寻边装置检测卷绕在收卷辊上柔性衬底薄膜太阳能电池端面的齐整度；当寻边装置检测到的数据超出设定范围时，气缸推动收卷辊作出优化调整。

进一步说，所述吸附平台包括吸附板及真空泵，所述吸附板包括设有抽气孔的孔面、与抽气孔连通的抽气管路，所述真空泵连接抽气管路；柔性衬底薄膜太阳能电池设在孔面，真空泵抽气时，柔性衬底薄膜太阳能电池吸附在孔面。

进一步说，吸附平台旁设有除尘系统，所述除尘系统包含吹尘装置、吸尘装置；所述吹尘装置、吸尘装置分别设置在吸附平台相对的两侧，吹尘装置将柔性衬底薄膜太阳能电池因划线产生的尘埃吹向吸尘装置，吸尘装置吸尘收集。

进一步说，所述激光平台包括激光器、固定支架、循环水冷却系统、激光衰减器、扩束镜；所述激光器、激光衰减器、扩束镜固定安装在固定支架；所述循环水冷却系统对激光器冷却。

用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法，包括如下步骤：系统检测是初始划线开启还是异常停用后的开启；如检测是异常停用后的开启则继续原有设定；如系统检测是初始划线开启，则包括下述步骤：

a.所述静电消除装置启动，打标装置对柔性衬底薄膜太阳能电池打上标记；

b.开启收放卷，所述放卷辊放料收卷辊收料；

c.定位识别装置检测到标记，所述放卷辊、收卷辊停止；

d.吸附平台吸附柔性衬底薄膜太阳能电池；

e.打标装置打标；

f.除尘系统启动；

g.激光平台启动，激光光束照射至聚焦镜，XY轴工作台带动聚焦镜划线；CCD成像装置记录划线效果及位置；

h.划线结束后，吸附平台关闭；重复上述步骤b-g；

所述划线包括划P1线、P2线、P3线；当划P2线、P3线时，步骤e可省略。

进一步说，如划P2线，根据先前划线记录存储和CCD成像装置拍摄，找到第一条P1线，以第一条P1线为原始坐标，按照设定间距，开始划P2线。

进一步说，如划P3线，根据先前划线记录存储和CCD成像装置拍摄，找到第一条P2线，以第一条P2线为原始坐标，按照设定间距，开始划P3线。

进一步说，其特征是，激光器发射波长为200nm-1600nm，频率为1KHz-1000KHz。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明利用全激光对大面积卷对卷柔性衬底薄膜太阳能电池进行激光划刻，可有效避免传统的机械划刻对柔性衬底造成损伤、死区面积大、划线速度慢等弊端，从而提高柔性衬底薄膜太阳能电池组件的电池效率，达到降低生产成本、提高生产效率的目的。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图。

图2是图1的俯视向结构示意图。

图3是本实施例所述激光平台的结构示意图。

图4是本实施例所述飞行光路的结构示意图。

图5是本实施例所述吸附平台的结构示意图。

图6是图5的侧视向结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1。

如图1至图2所示，本实施例所述用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统，包括用于产生激光的激光平台、划刻平台、用于输送柔性衬底薄膜太阳能电池的卷绕平台；所述激光平台为划刻平台提供用于划线的激光光束，划刻平台对由卷绕平台输送的柔性衬底薄膜太阳能电池划线；所述划刻平台包括基座8、XY轴工作台9、CCD成像装置10、照明装置11、聚焦镜13、光路转换附件15、吸附平台16；所述基座8上设有XY轴工作台9，所述XY轴工作台9安装有CCD成像装置10、照明装置11、聚焦镜13、光路转换附件15；所述XY轴工作台9可带动CCD成像装置10、照明装置11、聚焦镜13、光路转换附件15移动；所述照明装置11为CCD成像装置10提供成像补光；所述激光光束经光路转换附件15折射至聚焦镜13，激光光束途径聚焦镜13照射柔性衬底薄膜太阳能电池进行划线；所述吸附平台16位于XY轴工作台9下方；所述卷绕平台包括张力控制装置20、收卷辊21、放卷辊22、打标装置23、定位识别装置24，所述柔性衬底薄膜太阳能电池从放卷辊22放料由收卷辊21收卷，所述收卷辊21、放卷辊22分别位于吸附平台16两侧，所述张力控制装置20、标装置23、定位识别装置24分别设置在收卷辊21与放卷辊22之间柔性衬底薄膜太阳能电池的输送途径上；所述张力控制装置20调节柔性衬底薄膜太阳能电池输送时的张力，打标装置23对柔性衬底薄膜太阳能电池打上标记，定位识别装置24识别打标装置23所打的标记。所述打标装置23包括打孔器或喷码装置。基座8为大理石或铸铁材料，平整稳重。本实施例所述光路转换附件15包括反射镜。

图4所示，本实施例还包括飞行光路，所述激光平台产生的激光光速经飞行光路折射至划刻平台，所述飞行光路包括反射镜6、光学爬高架7，反射镜6安装在光学爬高架7，所述光学爬高架7调控反射镜6的高度和角度。

本实施例所述卷绕平台还包括静电消除装置25，静电消除装置25消除柔性衬底薄膜太阳能电池静电。所述静电消除装置25用于消除放卷收卷时产生的静电。

本实施例所述卷绕平台还包括还寻边装置19、气缸；所述气缸连接收卷辊21，气缸可推动收卷辊21滑动，寻边装置19设置在收卷辊21的端部，寻边装置19检测卷绕在收卷辊21上柔性衬底薄膜太阳能电池端面的齐整度；当寻边装置19检测到的数据超出设定范围时，气缸推动收卷辊21作出优化调整。所述寻边装置19采用目前市场上常用的寻边器。

如图5和6所示，本实施例所述吸附平台16包括吸附板及真空泵，所述吸附板包括设有抽气孔的孔面161、与抽气孔连通的抽气管路162，所述真空泵连接抽气管路162；柔性衬底薄膜太阳能电池设在孔面161，真空泵抽气时，柔性衬底薄膜太阳能电池吸附在孔面161。所述吸附平台16可完全固定柔性衬底薄膜太阳能电池，且不会让柔性衬底薄膜太阳能电池有偏移情况，以便进行多条划线时不会造成无效区因柔性衬底薄膜太阳能电池偏移而增大，可以减少死区面积，提升电池发电面积。

本实施例所述吸附平台16旁设有除尘系统，所述除尘系统包含吹尘装置17、吸尘装置18；所述吹尘装置17、吸尘装置18分别设置在吸附平台16相对的两侧，吹尘装置17将柔性衬底薄膜太阳能电池因划线产生的尘埃吹向吸尘装置18，吸尘装置18吸尘收集。

如图3所示，本实施例所述激光平台包括激光器1、固定支架5、循环水冷却系统2、激光衰减器3、扩束镜4；所述激光器1、激光衰减器3、扩束镜4固定安装在固定支架5；所述循环水冷却系统对激光器1冷却。

用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法，包括如下步骤：系统检测是初始划线开启还是异常停用后的开启；如检测是异常停用后的开启则继续原有设定；如系统检测是初始划线开启，则包括下述步骤：

a.所述静电消除装置25启动，打标装置23对柔性衬底薄膜太阳能电池打上标记；

b.开启收放卷，所述放卷辊22放料收卷辊21收料；

c.定位识别装置24检测到标记，所述放卷辊22、收卷辊21停止；

d.吸附平台16吸附柔性衬底薄膜太阳能电池；

e.打标装置打标；

f.除尘系统启动；

g.激光平台启动，激光光束照射至聚焦镜13，XY轴工作台9带动聚焦镜13划线；CCD成像装置10记录划线效果及位置；

h.划线结束后，吸附平台16关闭；重复上述步骤b-g；

所述划线包括划P1线、P2线、P3线；当划P2线、P3线时，步骤e可省略。

本实施例所述用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法，如划P2线，根据先前划线记录存储和CCD成像装置10拍摄，找到第一条P1线，以第一条P1线为原始坐标，按照设定间距，开始划P2线。

本实施例所述用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法，如划P3线，根据先前划线记录存储和CCD成像装置10拍摄，找到第一条P2线，以第一条P2线为原始坐标，按照设定间距，开始划P3线。

本实施例所述用于制造柔性衬底太阳能电池的激光划线系统及控制方法，划P1线时，激光器1发射波长为532nm，频率为50KHz；划P2线时，激光器1发射波长为532nm、频率为500KHz；划P3线时，激光器1发射波长为532nm，频率为50KHz。

本实施例所述光路转换附件15包括的反射镜与飞行光路中的反射镜6，两反射镜在本实施例中技术术语相同，是安装在两个不同部位的同类型器件。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。