CN102717193B - 一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置及其方法，所述装置包含有激光器（1），所述激光器（1）发出的激光经光闸（2）和扩束镜（3）后，入射到激光反射镜（4）的表面，经激光反射镜（4）的反射后依次经半波片（5）、格兰棱镜（6）和旋转模组（7）后入射到另一激光反射镜（4）的表面，并经该激光反射镜（4）反射后进入振镜系统（8），射出振镜系统（8）的激光经聚焦镜（9）聚焦后正对位于平台（13）上的待加工件（16）。本发明激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置及其方法，能够有效提高太阳能电池网板使用寿命并提高太阳能电池电极印刷质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用激光制造太阳能电池电极印刷网板的装置，以及该制造方法，属于光伏技术领域。
背景技术
当前，随着硅太阳能电池技术的不断发展，业界对硅太阳能电池的转化效率和硅太阳能电池的制作成本等提出了更高的要求。
一般硅太阳能电池的制作主要包含以下几个步骤， 1. 去除损伤层；2. 表面绒面化；3. 发射区扩散； 4. 边缘结刻蚀；5. PECDV沉积SiN；6. 丝网印刷正背面电极浆料；7. 共烧形成金属接触；8. 电池片测试。其中丝网印刷正背面的电极浆料直接影响太阳能电池的转化效率，目前经常使用的丝网印刷网板由聚酯丝或不锈钢丝交叉编织紧绷在金属框架上而成，这种网板，印刷出来的栅线宽度与高度不均匀，这样影响太阳能电池产生的自由电子通行效率，从而降低太阳能电池的转化效率；另外在该种网板使用寿命较短，影响加工成本。因此，对如何改良印刷技术，来提高转化效率和降低成本，提出了新的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能够有效提高太阳能电池网板使用寿命并提高太阳能电池电极印刷质量的网板制造装置及其方法。
本发明的目的是这样实现的：一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置，所述装置包含有激光器，所述激光器发出的激光经光闸和扩束镜后，入射到激光反射镜的表面，经激光反射镜的反射后依次经半波片、格兰棱镜和旋转模组后入射到另一激光反射镜的表面，并经该激光反射镜反射后进入振镜系统，射出振镜系统的激光经聚焦镜聚焦后正对位于平台上的待加工件。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置，所述激光器为高频脉冲激光器。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置，所述平台上方设置有CCD对位观察系统。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置，所述平台上方一侧设置有吹气系统，另一侧设置有集尘系统。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置，所述激光器和振镜系统通过通讯系统与控制系统相连。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置，激光器射出的激光为频率在10KHz及以上的脉冲激光，且波长为196nm~1064nm，脉宽作用时间为1fs~1ms。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的方法：所述方法包含有以下步骤：
步骤1，对不锈钢片进行热处理；
步骤2，将不锈钢片固定在金属框架上；
步骤3，利用权利要求1中所述的一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置对不锈钢片进行打圆孔操作，将作为待加工件的不锈钢片固定在平台上，激光器发出的激光经过光闸，经扩束镜准直扩束后，进入半波片和格兰棱镜组成的衰减模组调整功率大小，然后经过旋转模组调整打孔光斑的大小，调整后的激光经反射镜进入振镜系统，最后出射的激光经聚焦镜聚焦后在不锈钢片上打出圆孔。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的方法：所述步骤1中，热处理时：温度为860℃，时间为2~3分钟，处理后空冷即可。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的方法：所述步骤2中的金属框架由外框和四根相互分离的内固定框构成，四根内固定框分别通过螺丝固定在不锈钢片的四个边上，四根内固定框与外框之间通过拉伸装置相连，通过该拉伸装置将不锈钢片向四周均匀拉伸，使其具有一定的张力；所述拉伸装置包含有螺栓、螺母和弹簧，所述内固定框通过螺栓和螺母与外框相连，所述弹簧套装与螺栓上，且弹簧位于内固定框和外框之间。
本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的方法：所述一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置的平台上方设置有CCD对位观察系统，所述平台上方一侧设置有吹气系统，另一侧设置有集尘系统，在进行步骤3的同时，吹气系统在一侧吹气，将加工过程中的残渣吹入集尘系统内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用不锈钢片作为网板基材，采用激光加工网孔，相对于传统丝网网板；首先，不锈钢板经过拉伸后可以得到很高的平面度，通过激光加工，可以稳定的得出均匀大小，等间距密排列的小圆孔：1）均匀的圆孔在银浆油墨通过时，可以是油墨均匀的摊布在电池表面，在较高的重叠率，可以得出均匀宽度的细银线；同时在同等面积下，圆孔的周长传统网板较方形孔更小，向四周摊布面积更小，有效的减少了银浆材料的消耗。2），可以使印刷时线宽更细，减少浆料在硅太阳能板上得覆盖面积，提高电池的受光面积，增加转化效率；3）可以使栅线宽细，高度均匀，在较高的印刷高度下，太阳能电池产生的自由电子可以高效率通行，从而增加太阳能电池的转化效率；其次，采用激光工艺在不锈钢上加工圆孔，制作网板工艺简单，耗材少，同时制作出来的网板耐磨性好，寿命长，有效的减少了电池制作的耗材成本。
同时，采用高频脉冲紫外激光器作为光源，通过高精度振镜系统对不锈钢片进行加工，具有高精度，高效率的特点；通过特殊设计的金属框架对不锈钢片进行拉伸，保证其加工时的平面度和印刷时的平面度；采用特殊处理的不锈钢片保证其在激光加工时不变形。
附图说明
图1为本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置的结构示意图。
图2为本发明一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的方法中所用金属框架的机构示意图。
图3为图2的 放大图。
其中：
激光器1、光闸2、扩束镜3、激光反射镜4、半波片5、格兰棱镜6、旋转模组7、振镜系统8、聚焦镜9、CCD对位观察系统10、吹气系统11、集尘系统12、平台13、控制系统14、通讯系统15、待加工件16；
螺丝21、拉伸装置22、不锈钢片23、内固定框24、外框25；
螺栓2201、螺母2202、弹簧2203。
具体实施方式
参见图1~3，本发明涉及的一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置及其方法，所述装置包含有激光器1（具体的，该激光器1是重复频率在10KHz及以上的脉冲激光器，其发出的激光的波长为196nm~1064nm，脉宽作用时间为1fs~1ms），所述激光器1发出的高频脉冲激光经光闸2和扩束镜3后，入射到激光反射镜4的表面，经激光反射镜4的反射后依次经半波片5、格兰棱镜6和旋转模组7（TREPANNING HEAD）后入射到另一激光反射镜4的表面，并经该激光反射镜4反射后进入振镜系统8，射出振镜系统8的激光经聚焦镜9聚焦后正对位于平台13上的待加工件16，所述平台13上方设置有CCD对位观察系统10，且所述平台13上方一侧设置有吹气系统11，另一侧设置有集尘系统12，所述激光器1和振镜系统8通过通讯系统15与控制系统14相连；
本发明中一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的方法为以下步骤：
步骤1，对不锈钢片23进行热处理，热处理时：温度为860℃，时间为2~3分钟，处理后在空气中冷却至室温即可，经过热受理后的不锈钢片23能够在高能激光加工时不变形；
步骤2，将不锈钢片23固定在金属框架上，所述金属框架由外框25和四根相互分离的内固定框24构成，四根内固定框24分别通过螺丝21固定在不锈钢片23的四个边上，四根内固定框24与外框25之间通过拉伸装置22相连（具体的，该拉伸装置22包含有螺栓2201、螺母2202和弹簧2203，所述内固定框24通过螺栓2201和螺母2202与外框25相连，所述弹簧2203套装与螺栓2201上，且弹簧2203位于内固定框24和外框25之间）；通过该拉伸装置22将不锈钢片23向四周均匀拉伸，使其具有一定的张力；
上述拉伸装置22的工作原理为：当需要拉伸不锈钢片23时，拧紧螺母2202，内固定框24在螺栓2201的带动下向外扩张，从而起到对不锈钢片23的拉伸，此时弹簧2203处于压缩状态，设置弹簧2203的目的在于保证在拉伸过程中张力的均匀性；
步骤3，将作为待加工件16的不锈钢片23固定在平台13上，激光器1发出的激光经过光闸2，经扩束镜3准直扩束后，进入半波片5和格兰棱镜6组成的衰减模组调整功率大小，然后经过旋转模组 7调整打孔光斑的大小，调整后的激光经反射镜进入振镜系统8，最后出射的激光经聚焦镜9聚焦后在不锈钢片23上打出圆孔；同时，吹气系统11在一侧吹气，将加工过程中的残渣吹入集尘系统12内。
Claims (1)
1.一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的方法：其特征在于：所述方法包含有一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置，所述装置包含有激光器（1），所述激光器（1）发出的激光经光闸（2）和扩束镜（3）后，入射到激光反射镜（4）的表面，经激光反射镜（4）的反射后依次经半波片（5）、格兰棱镜（6）和旋转模组（7）后入射到另一激光反射镜（4）的表面，并经该激光反射镜（4）反射后进入振镜系统（8），射出振镜系统（8）的激光经聚焦镜（9）聚焦后正对位于平台（13）上的待加工件（16），所述激光器（1）为高频脉冲激光器，所述平台（13）上方设置有CCD对位观察系统（10），所述平台（13）上方一侧设置有吹气系统（11），另一侧设置有集尘系统（12），所述激光器（1）和振镜系统（8）通过通讯系统（15）与控制系统（14）相连，激光器（1）射出的激光为频率在10KHz及以上的脉冲激光，且波长为196nm~1064nm，脉宽作用时间为1fs~1ms；
所述方法包含有以下步骤：
步骤1，对不锈钢片（23）进行热处理；
步骤2，将不锈钢片（23）固定在金属框架上；
步骤3，利用一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置对不锈钢片（23）进行打圆孔操作，将作为待加工件（16）的不锈钢片（23）固定在平台（13）上，激光器（1）发出的激光经过光闸（2），经扩束镜（3）准直扩束后，进入半波片（5）和格兰棱镜（6）组成的衰减模组调整功率大小，然后经过旋转模组（7）调整打孔光斑的大小，调整后的激光经反射镜进入振镜系统（8），最后出射的激光经聚焦镜（9）聚焦后在不锈钢片（23）上打出圆孔，所述步骤2中的金属框架由外框（25）和四根相互分离的内固定框（24）构成，四根内固定框（24）分别通过螺丝（21）固定在不锈钢片（23）的四个边上，四根内固定框（24）与外框（25）之间通过拉伸装置（22）相连，通过该拉伸装置（22）将不锈钢片（23）向四周均匀拉伸，使其具有一定的张力；所述拉伸装置（22）包含有螺栓（2201）、螺母（2202）和弹簧（2203），所述内固定框（24）通过螺栓（2201）和螺母（2202）与外框（25）相连，所述弹簧（2203）套装与螺栓（2201）上，且弹簧（2203）位于内固定框（24）和外框（25）之间；
上述步骤1中，热处理时：温度为860℃，时间为2~3分钟，处理后空冷即可；上述一种激光制作硅太阳能电池电极印刷网板的装置的平台（13）上方设置有CCD对位观察系统（10），所述平台（13）上方一侧设置有吹气系统（11），另一侧设置有集尘系统（12），在进行步骤3的同时，吹气系统（11）在一侧吹气，将加工过程中的残渣吹入集尘系统（12）内。
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