CN102347393B - 一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法及系统 - Google Patents

一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法，该薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，该TCO玻璃板放置于工作台上，其包括以下步骤：获取TCO玻璃板的初步位置信息，并根据初步位置信息对TCO玻璃板进行粗对准；通过捕获TCO玻璃板的角部图像获取TCO玻璃板的角部位置信息，并根据角部位置信息对TCO玻璃板进行精确对准。本发明同时公开了一种用于薄膜光伏组件制造的对准系统。本发明提出的用于薄膜光伏组件制造的对准系统及方法实现成本较低，易于实现且便捷有效，消除了薄膜光伏组件制造过程中的对准问题，从而使得生产过程保持稳定。

Description

一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法及系统
技术领域
本发明涉及薄膜光伏组件制造领域，尤其涉及一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法及系统。
背景技术
近年来，太阳能光伏技术获得了巨大突破，特别表现在太阳能光伏建筑一体化上。太阳能光伏建筑一体化，是将太阳能光伏发电组件安装在建筑的外墙或屋顶上，或者直接作为建筑物的幕墙来提供电力。太阳能光伏建筑一体化的优势在于，光伏组件与建筑结合为一体，可就地发电，不需另建电站，不需要远距离输送，减少了电损失。目前，太阳能光伏建筑一体化已在建筑节能方面取得了很大的进展，在城市及农村均具有很大的发展前景。
根据光伏组件与建筑结合的方式不同，太阳能光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏组件与建筑的分体化，这种方式是将光伏组件依附于建筑物上，建筑物作为光伏组件载体，起支承作用；另一类是光伏组件与建筑的集成化，这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏组件成为建筑不可分割的一部分。在这两种方式中，光伏组件与建筑的结合是一种常用的形式。
目前太阳能光伏组件主要有多晶硅太阳电池、单晶硅太阳电池和非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池。多晶硅太阳电池和单晶硅太阳电池的发展受到晶体硅材料供应短缺和价格上涨的限制。非晶硅薄膜太阳电池的转换效率尽管不如晶硅太阳电池高，但是其厚度比晶硅太阳电池薄很多，因此非晶硅薄膜太阳电池的总效能要比晶硅太阳能电池高很多。同时，非晶硅薄膜太阳电池外观漂亮，将其与建筑物结合形成光伏建筑一体化，具有越来越广泛的应用前景。薄膜光伏组件可以让太阳能这种新型清洁能源与现代建筑完美结合，在节省常规能源和减少二氧化碳排放方面具有重要意义。
在非晶硅薄膜太阳组件制造中，主要需要进行三道激光刻划(LaserScribe)工序，这三道激光刻划工序分别用P1、P2和P3指代，用于在其所针对的介质层上刻划形成多条刻划条，以使薄膜光伏组件形成分离的电池单元并在单个电池之间建立连接结构。刻划条非常紧密并且精确地间隔开，以最大限度地减少发电层面积的损失。非晶硅薄膜太阳组件制造过程还包括针对组件周边进行绝缘清边的P4工序等激光刻划工序。在上述P1、P2和P3工序中，红外激光用于P1工序中对第一层TCO(Transparent ConductiveOxide；透明导电膜)层的刻划，绿激光用来在P2工序中刻划非晶硅层以及在P3工序中同时刻划非晶硅层和背电极金属。在激光刻划工艺中，通过调整刻划的线条数，将电池串联起来形成最佳的电压和电流。
如图1所示，在传统的薄膜太阳能技术中，TCO玻璃11从流水线上传输到气垫工作台13上，与控制装置14连接的位置传感器12用于TCO玻璃11的对准。由于TCO玻璃11上没有用于P1工序的对准标记，因此在进行P1工序时无法进行精确对准。而由于P2、P3和P4等后续激光刻划工序的对准都需要用到P1工序所生成的十字标记，因此包括该些后续激光刻划工序的生产线上就产生了对准的问题。对准不良可导致机器故障以及大量产品碎片。控制P1工序中所刻划的线条的位置精确性非常重要，而传统生产中仅通过激光刻划工序中的位置传感器来确定P1工序中所刻划的线的位置，这将造成潜在的位移风险，并且生产过程将变得不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法及系统，其能够对薄膜光伏组件生产线上的TCO玻璃板等的位置进行精确对准。
为此，本发明提出一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法，该薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，该TCO玻璃板放置于工作台上，其包括以下步骤：获取TCO玻璃板的初步位置信息，并根据初步位置信息对TCO玻璃板进行粗对准；通过捕获TCO玻璃板的角部图像获取TCO玻璃板的角部位置信息，并根据角部位置信息对TCO玻璃板进行精确对准。
优选地，根据角部位置信息对TCO玻璃板进行精确对准具体为：根据角部位置信息调整TCO玻璃板的位置以使TCO玻璃板的角部位置与参照图案的基准部对准。
优选地，在精确对准步骤之后还包括：测量角部位置和参照图案的基准部之间的对准误差；当对准误差大于预定阈值时进行报警。
优选地，参照图案为包含直角形状的图案。
优选地，参照图案为十字形状、直角形状或者直线形状的图案。
本发明另一方面提出一种用于薄膜光伏组件制造的对准系统，该薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，该TCO玻璃板放置于工作台上，其包括：位置传感器，其设置于工作台上，用于获取TCO玻璃板的初步位置信息；图像获取装置，其设置于工作台上方，用于通过捕获TCO玻璃板的角部图像来获取TCO玻璃板的角部位置信息；调整装置，其构造为调整所述TCO玻璃板的位置；监控装置，其与位置传感器、图像获取装置和调整装置电连接，监控装置构造为根据初步位置信息控制调整装置对TCO玻璃板进行粗对准后，再根据角部位置信息控制调整装置对TCO玻璃板进行精确对准。
优选地，监控装置包括显示部件，显示部件配置为显示参照图案同时根据角部位置信息显示TCO玻璃板的角部位置，监控装置进一步配置为控制调整装置调整TCO玻璃板的位置以使显示部件上显示的TCO玻璃板的角部位置与参照图案的基准部对准。
优选地，监控装置进一步配置为在对TCO玻璃板进行精确对准之后测量角部位置和参照图案的基准部之间的对准误差，对准系统包括配置为当对准误差大于预定阈值时进行报警的报警装置。
本发明提出的用于薄膜光伏组件制造的对准系统及方法实现成本较低，易于实现且便捷有效，通过本发明的系统和方法能够将位置精确度从±400μm提高到±50μm，并且能够控制位置传感器故障带来的问题，消除了薄膜光伏组件制造过程中的对准问题，从而使得生产过程保持稳定。
附图说明
图1为传统的薄膜光伏组件制造过程中对TCO玻璃进行对准的示意图；
图2为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准方法的一个实施例的流程图；
图3为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准方法的另一个实施例的流程图；
图4为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准方法的又一个实施例的流程图；
图5为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图2为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准方法的一个实施例的流程图，所述薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，所述TCO玻璃板放置于工作台上，如图所示，本实施例的对准方法包括以下步骤：
S11、获取TCO玻璃板的初步位置信息，并根据初步位置信息对TCO玻璃板进行粗对准；
S12、通过捕获TCO玻璃板的角部图像获取TCO玻璃板的角部位置信息，并根据角部位置信息对TCO玻璃板进行精确对准。
在S11步骤中，当TCO玻璃板从热控系统传送到激光室内后，将TCO玻璃板平放在激光室内的工作台上，然后通过设置在工作台上的位置传感器获取TCO玻璃板的初步位置信息，并根据该初步位置信息通过例如推动器和夹具等调整装置来调整TCO玻璃板的整体位置到工作台上的预定部位，本步骤称为粗对准，其具体执行过程为本领域常用工序，在此不再赘述。
在S12步骤中，通过例如照相机等图像获取装置捕获TCO玻璃板的角部图像，从而获取经过粗对准的TCO玻璃板的角部位置信息，可利用例如与图像获取装置连接的监控装置对TCO玻璃板的角部位置信息的捕获过程进行显示，从而可以根据监控装置显示的TCO玻璃板的角部位置而对玻璃板的位置进行微调，例如根据目测或者以监控装置上的参照线等将TCO玻璃板的角部位置调整到既定位置，以实现对TCO玻璃版的精确对准。
本实施例中，在使用常规方法对TCO玻璃板进行粗对准后，又通过图像获取装置捕获TCO玻璃板的角部位置信息，根据该角部位置信息来调整TCO玻璃板的角部位置，以对TCO玻璃板进行微调，从而提高了TCO玻璃板的位置准确性，进而提高了激光刻划的准确性，减少了生产过程中产品碎片以及机器故障的发生，改善了生产过程的稳定性。
图3为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准方法的另一个实施例的流程图，所述薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，所述TCO玻璃板放置于工作台上，如图所示，本实施例的对准方法包括以下步骤：
S21、获取TCO玻璃板的初步位置信息，并根据初步位置信息对TCO玻璃板进行粗对准；
S22、通过捕获TCO玻璃板的角部图像获取TCO玻璃板的角部位置信息，并根据角部位置信息调整TCO玻璃板的位置以使TCO玻璃板的角部位置与参照图案的基准部对准。
在本实施例中，在对TCO玻璃板进行粗对准后，可通过例如照相机等图像获取装置捕获TCO玻璃板的角部图像，从而获取TCO玻璃板的角部位置信息，并可利用例如与图像获取装置连接的监控装置对TCO玻璃板的角部位置信息的捕获过程进行显示，从而可以根据监控装置显示的TCO玻璃板的角部位置而对玻璃板的位置进行微调，例如根据监控装置上显示的参照图案及同时显示的TCO玻璃板的角部位置来调整TCO玻璃，直至监控装置显示的玻璃板角部位置与参照图案的基准部对准，这时TCO玻璃板的角部位置就被调整到了既定位置，从而实现了对TCO玻璃版的精确对准。
本实施例中，通过图像获取装置捕获经过粗对准的TCO玻璃板的角部位置信息，根据该角部位置信息以及监控装置上的参照图案来调整TCO玻璃板的角部位置，通过将角部位置与参照图案的基准部对准来实现对TCO玻璃板的微调，进一步提高了TCO玻璃板的位置准确性。
图4为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准方法的又一个实施例的流程图，所述薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，所述TCO玻璃板放置于工作台上，如图所示，本实施例的对准方法包括以下步骤：
S31、获取TCO玻璃板的初步位置信息，并根据初步位置信息对TCO玻璃板进行粗对准；
S32、通过捕获TCO玻璃板的角部图像获取TCO玻璃板的角部位置信息，并根据角部位置信息调整TCO玻璃板的位置以使TCO玻璃板的角部位置与参照图案的基准部对准；
S33、测量角部位置和参照图案的基准部之间的对准误差，并在对准误差大于预定阈值时进行报警。
本实施例中，在对TCO玻璃板进行粗对准和精确对准之后，还包括测量对准误差以及必要时报警的步骤，这样可以检测出未达到预定对准位置的情况，并发出报警以使得工作人员得知对TCO玻璃板的对准未达到标准，从而工作人员可以再次执行精确对准步骤，以使得对准误差处于允许范围之内。本实施例的方法能及时发现对准不达标的情况从而能加以纠正，因此进一步提高了对准精度。
在本发明的一个实施例中，上述参照图案为包含直角形状的图案，例如各种色图或灰度图，只要其中包含有直角形状，就能够用来与TCO玻璃板的角部位置图像对准，从而用作对准步骤的基准。
在本发明的另一个实施例中，为了简化参照图案的形状，可将上述参照图案设置为十字形状、直角形状或者直线形状的图案，这些图案由简单的线条构成，设置简单，易于实现，并且同样可用于同监控装置上显示的TCO玻璃板的角部位置对准。
图5为本发明的用于薄膜光伏组件制造的对准系统的一个实施例的结构示意图，所述薄膜光伏组件具有TCO玻璃板21，所述TCO玻璃板21放置于工作台23上，如图所示，在本实施例的对准系统中，位置传感器22设置于工作台23上，其能够获取置于工作台上的TCO玻璃板21的初步位置信息并将该初步位置信息传送给与位置传感器22电连接的监控装置24，由该监控装置24根据上述初步位置信息控制推动器和夹具等调整装置(未图示)对TCO玻璃板进行粗对准；图像获取装置25设置于工作台23上方，其通过捕获TCO玻璃板的角部图像获取TCO玻璃板21的角部位置信息，并将该角部位置信息发送给同时与图像获取装置25电连接的监控装置24，由该监控装置24根据上述角部位置信息控制调整装置对TCO玻璃板21进行精确对准。
监控装置24优选包括显示部件，该显示部件配置为根据角部位置信息显示TCO玻璃板21的角部位置。该显示部件上同时显示有参照图案，用来指引使用者将TCO玻璃板21的角部位置调整到既定位置，相应地，监控装置24配置为控制调整装置调整TCO玻璃板的位置，直至显示部件上显示的TCO玻璃板21的角部位置与参照图案的基准部对准，从而实现对TCO玻璃板的精确对准，以进一步提高位置对准的准确性。
优选地，监控装置24进一步配置为在对TCO玻璃板21进行精确对准之后测量显示部件上的TCO玻璃板的角部位置和参照图案的基准部之间的对准误差，并且对准系统包括报警装置(未图示)，其配置为当监控装置24测量到的对准误差大于预定阈值时进行报警，从而提醒使用者使用监控装置24、图像获取装置25和调整装置重新对TCO玻璃板21进行精确对准，这样可进一步提高对准精度，有利于后续激光刻划工序的执行。
在本发明的一个实施例中，上述显示部件上显示的参照图案为包含直角形状的图案，例如各种色图或灰度图，只要其中包含有作为基准部的直角形状，就能够用来与TCO玻璃板的角部位置图像对准，从而用作对准步骤的基准。
在本发明的另一个实施例中，为了简化参照图案的形状，可将上述显示部件上显示的参照图案设置为十字形状、直角形状或者直线形状的图案，这些图案由简单的线条构成，设置简单，易于实现，并且同样可用于同监控装置上显示的TCO玻璃板的角部位置对准。
本发明提出的用于薄膜光伏组件制造的对准系统及方法实现成本较低，易于实现且便捷有效，通过本发明的系统和方法能够将位置精确度从±400μm提高到±50μm，并且能够控制位置传感器故障带来的问题，消除了薄膜光伏组件制造过程中的对准问题，从而使得生产过程保持稳定。
本发明不局限于上述特定实施例子，在不背离本发明精神及其实质情况下，熟悉本领域技术人员可根据本发明作出各种相应改变和变形，但这些相应改变和变形都应属于本发明所附权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于薄膜光伏组件制造的对准方法，该薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，该TCO玻璃板放置于工作台上，其特征在于，包括以下步骤：
获取TCO玻璃板的初步位置信息，并根据所述初步位置信息对所述TCO玻璃板进行粗对准；
通过捕获TCO玻璃板的角部图像获取所述TCO玻璃板的角部位置信息，并根据所述角部位置信息对所述TCO玻璃板进行精确对准，包括根据所述角部位置信息调整所述TCO玻璃板的位置以使所述TCO玻璃板的角部位置与参照图案的基准部对准；在所述精确对准步骤之后还包括：
测量所述角部位置和所述参照图案的基准部之间的对准误差；
当所述对准误差大于预定阈值时进行报警。
2.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述参照图案为包含直角形状的图案。
3.如权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述参照图案为十字形状、直角形状或者直线形状的图案。
4.一种用于薄膜光伏组件制造的对准系统，该薄膜光伏组件具有TCO玻璃板，该TCO玻璃板放置于工作台上，其特征在于，所述对准系统包括：
位置传感器，其设置于工作台上，用于获取TCO玻璃板的初步位置信息；
图像获取装置，其设置于所述工作台上方，用于通过捕获TCO玻璃板的角部图像来获取所述TCO玻璃板的角部位置信息；
调整装置，其构造为调整所述TCO玻璃板的位置；
监控装置，其与所述位置传感器、所述图像获取装置和调整装置电连接，所述监控装置包括显示部件，所述显示部件配置为显示参照图案，同时根据所述角部位置信息显示所述TCO玻璃板的角部位置，所述监控装置构造为根据所述初步位置信息控制调整装置对所述TCO玻璃板的位置以使所述显示部件上显示的TCO玻璃板的角部位置与参照图案的基准部进行粗对准后，再根据所述角部位置信息控制调整装置对所述TCO玻璃板进行精确对准，然后测量所述角部位置和所述参照图案的基准部之间的对准误差，所述对准系统包括配置为当所述对准误差大于预定阈值时进行报警的报警装置。
5.如权利要求4所述的对准系统，其特征在于，所述参照图案为包含直角形状的图案。
6.如权利要求4所述的对准系统，其特征在于，所述参照图案为十字形状、直角形状或者直线形状的图案。
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