CN102248289A - 晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备 - Google Patents

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赵裕兴
徐海宾
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Abstract

本发明涉及晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备，激光器的输出端设置有扩束镜，扩束镜的输出端布置有扫描振镜装置，所述扫描振镜装置包含CCD镜头、转角镜片、振镜头和扫描场镜，转角镜片与扩束镜的输出端相衔接，转角镜片上安装CCD镜头，转角镜片的输出端连接振镜头，振镜头的输出端连接扫描场镜，扫描场镜正对于加工平台，加工平台安装于X轴直线导轨上，X轴直线导轨安装于Y轴直线导轨上，Y轴直线导轨与X轴直线导轨相垂直。具备同轴影像模组的扫描振镜结构实现高速扫描划线和影像实时监测功能，该设备具有精度高、热效应区域小、绝缘性好等特点。

Description

晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备
技术领域
本发明涉及一种激光划线设备，尤其涉及用于晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备，属于激光精密加工制造技术领域。
背景技术
近年来由于环保意识的提高以及石油短缺日益严重，如何有效利用取之不尽、用之不竭的太阳能，降低太阳能电池发电成本，逐渐成为共同研发目标。
太阳电池原理主要是以半导体材料硅为基体，利用扩散工艺在硅晶体中掺入杂质：当掺入硼杂质时，硅晶体中就会存在一个空穴，形成n型半导体；同样，掺入磷原子后，硅晶体中会有一个电子，形成p型半导体，p型半导体和n型半导体结合形成pn结，当太阳光照射时，pn结中n型半导体的空穴往p型区移动，而p型区的电子往n型区移动，从而形成n型区到p型区的电流，在pn结中形成电势差，这就形成了电源。
晶硅太阳能电池生产工艺环节中，在晶硅电池的正面印刷线状银电极，在晶硅电池的背面印刷铝面和银电极。而在电池内部形成pn结的正面n极区域仅仅是表面以下几百纳米，正面的n极区域会通过电池片的边缘和背面电极直接产生短路电流，因此在晶硅太阳能电池的生产工艺环节需要在电池片的边缘蚀刻绝缘。现在可行的边缘蚀刻工艺包括等离子蚀刻、化学蚀刻和激光划线绝缘。
激光划线绝缘是一种非接触式蚀刻绝缘方法，与等离子蚀刻和化学蚀刻相比，不会产生氟化物气体、强酸强碱溶液的排放，属于节能环保型加工工艺。此外激光划线绝缘工艺没有化学品等耗材的消耗，生产成本小。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备，特点是：激光器的输出端设置有扩束镜，扩束镜的输出端布置有扫描振镜装置，所述扫描振镜装置包含CCD镜头、转角镜片、振镜头和扫描场镜，转角镜片与扩束镜的输出端相衔接，转角镜片上安装CCD镜头，转角镜片的输出端连接振镜头，振镜头的输出端连接扫描场镜，扫描场镜正对于加工平台，加工平台安装于X轴直线导轨上，X轴直线导轨安装于Y轴直线导轨上，Y轴直线导轨与X轴直线导轨相垂直。
进一步地，上述的晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备，其中，所述激光器是输出波长为红外1064nm或可见光532nm或紫外光355nm的半导体端面泵浦激光器。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明激光划线绝缘设备，具有精度高、热效应区域小、绝缘性好等特点。采用高性能半导体端面泵浦激光器保证激光划线的品质和效率。具备同轴影像模组的扫描振镜结构实现高速扫描划线和影像实时监测功能。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明设备的光路结构示意图；
图2：扫描振镜装置的结构示意图；
图3：加工平台的结构示意图。
图中各附图标记的含义见下表：
具体实施方式
本发明涉及的晶硅太阳能电池绝缘设备采用高功率半导体泵浦光源在晶硅电池边缘聚焦扫描后形成20um左右宽的绝缘槽，达到晶硅太阳能电池表面n极区域与背电极绝缘的目的。
如图1所示，晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备，主要包括激光器、光学系统、加工平台、控制系统和影像系统。激光器1是输出波长为红外1064nm或可见光532nm或紫外光355nm的半导体端面泵浦激光器，激光器1的输出端设置有扩束镜2，扩束镜2的输出端布置有扫描振镜装置3，如图2所示，扫描振镜装置3包含CCD镜头7、转角镜片8、振镜头9和扫描场镜10，转角镜片8与扩束镜2的输出端相衔接，转角镜片8上安装CCD镜头7，转角镜片8的输出端连接振镜头9，振镜头9的输出端连接扫描场镜10，扫描场镜10正对于加工平台4，加工平台4安装于X轴直线导轨5上，X轴直线导轨5安装于Y轴直线导轨6上，Y轴直线导轨6与X轴直线导轨5相垂直。激光器1发出的激光经过光学系统聚焦于放置在加工平台上的加工材料的表面，控制系统用于激光器、加工平台、影像系统的综合控制。扫描振镜装置3，用于晶硅太阳能电池边缘快速扫描划线。加工平台4开有真空吸附小孔，保证加工时晶硅电池吸附牢固。
激光器1出射的激光入射到扩束镜2中，该扩束镜2具有可调倍率与发散角功能，可对出射激光光斑直径及发散角进行连续调节。经扩束镜2后入射到扫描振镜装置3中，该扫描振镜装置3的作用包括将入射激光光束聚焦以及实现工件表面绝缘线的高速扫描。经扫描振镜装置3后激光光斑在吸附于加工平台4上的工件表面聚焦。
其中，激光光束入射到扫描振镜装置的转角镜片8，转角镜片8对激光光束全透射，对影像光束全反射。入射的激光光束透过转角镜片8入射到振镜头9，激光光束经过振镜头9入射到扫描场镜10，激光光束透过扫描场镜10聚焦于工件表面。工件表面的影像光反射进入扫描场镜10，影像光通过扫描场镜10入射到振镜头9，影像光通过振镜头9入射到转角镜片8，转角镜片8对影像光全反射，影像反射光成像于CCD镜头7。
如图3所示，加工平台4表面有3个定位销11，3个定位销11组成直角靠山。加工平台4表面有若干真空吸附小孔12，具体应用时保证加工平台4和工件之间不会相对滑动。加工平台4表面设计有钻孔槽，具体应用时钻孔槽内部通有集尘气流，保证钻孔后的材料残渣的排泄。实际加工时，加工工件按照定位销11放置于加工平台4表面，由真空吸附小孔12保证加工工件和加工平台4之间不会产生相对滑动，通过具备同轴影像模块的扫描振镜3中的CCD镜头7对工件进行精确平面对位，激光光束经过扫描振镜3聚焦于加工工件表面，并通过扫描振镜3实现高速线性扫描，实现对工件绝缘蚀刻的目的。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备，其特征在于：激光器(1)的输出端设置有扩束镜(2)，扩束镜(2)的输出端布置有扫描振镜装置(3)，所述扫描振镜装置(3)包含CCD镜头(7)、转角镜片(8)、振镜头(9)和扫描场镜(10)，转角镜片(8)与扩束镜(2)的输出端相衔接，转角镜片(8)上安装CCD镜头(7)，转角镜片(8)的输出端连接振镜头(9)，振镜头(9)的输出端连接扫描场镜(10)，扫描场镜(10)正对于加工平台(4)，加工平台(4)安装于X轴直线导轨(5)上，X轴直线导轨(5)安装于Y轴直线导轨(6)上，Y轴直线导轨(6)与X轴直线导轨(5)相垂直。
2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能电池的激光划线绝缘设备，其特征在于：所述激光器(1)是输出波长为红外1064nm或可见光532nm或紫外光355nm的半导体端面泵浦激光器。
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