CN103625114A

CN103625114A - 一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置

Info

Publication number: CN103625114A
Application number: CN201310580549.8A
Authority: CN
Inventors: 禹庆荣; 樊坤; 刘良玉; 吕文利; 曹骞
Original assignee: CETC 48 Research Institute
Current assignee: CETC 48 Research Institute
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-11-19
Also published as: CN103625114B

Abstract

本发明公开了一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置。为了减少减反膜的遮挡面积，实现高的高宽比来提高太阳能电池的转换效率。所述喷墨装置包括直线导轨，装在每组直线导轨上的横向定位机构和纵向定位机构，每组横向直线导轨包括横向直线滑轨和横向滑动滑块，每组纵向直线导轨包括纵向直线滑轨和纵向滑动滑块；所述纵向滑动滑块上固定有导轨安装座；所述横向滑动滑块底端装有由二维微位移机构和多个压电陶瓷组成的微动定位平台，所述二维微位移机构底端固定安装有喷墨打印头阵列。本发明可以满足喷墨打印头高的定位精度和一次性完成相互垂直超细主/副栅线的制备，该机构灵活可调、运行可靠、可提高栅线印刷的生产效率和降低电池片的碎片率。

Description

一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置

技术领域

本发明涉及太阳能光伏设备领域，具体为一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，用于丝网印刷设备制备太阳能电池超细主/副栅线。

背景技术

近年来，喷墨打印已近广泛的被运用到很多领域，然而在太阳能电池制做超细主/副栅线中运用的几乎没有。制备主/副栅线的传统方法常采用接触式网版印刷工艺，受印刷浆料颗粒大小和印刷网孔的限制，烧结后的细栅线宽度很难低于50μm，高宽比很难控制，并造成浆料浪费和大量的碎片，增加了生产成本。

发明内容

为了解决现有的丝网印刷受印刷浆料颗粒大小和印刷网孔的限制，烧结后的细栅线宽度很难低于50μm，高宽比很难控制，以及浆料浪费和碎片率高的问题，本发明旨在提供一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，该喷墨装置可以满足制备栅线宽度小于40μm的主/副栅线的制备，并可提高光电转换效率和降低碎片率的要求，为太阳能电池片生产线的全自动化打下基础。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其结构特点是，包括由多组横向直线导轨和多组纵向直线导轨组成的直线导轨，装在每组横向直线导轨上的横向定位机构，装在每组纵向直线导轨上的纵向定位机构；每组横向直线导轨包括一根横向直线滑轨和至少一个可沿着横向直线滑轨长度方向X移动的横向滑动滑块，每组纵向直线导轨包括一根纵向直线滑轨和至少一个可沿着纵向直线滑轨长度方向Y移动的纵向滑动滑块；所述纵向滑动滑块上固定有用于安装横向直线滑轨的导轨安装座；所述横向滑动滑块底端装有由二维微位移机构和设置在二维微位移机构上的多个压电陶瓷组成的微动定位平台，所述二维微位移机构底端固定安装有喷墨打印头阵列。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

根据本发明的实施例，所述导轨安装座包括左导轨安装座和右导轨安装座；所述横向定位机构包括前横向定位机构和后横向定位机构，每组横向定位机构均包括装在导轨安装座上的步进电机，通过第一联轴器与步进电机输出轴相联的第一滚珠丝杠；所述横向滑动滑块套装在第一滚珠丝杠上且与第一滚珠丝杠间隙配合；每组纵向定位机构包括通过电机安装座装在导轨安装座上的伺服电机、通过第二联轴器与伺服电机输出轴相联的第二滚珠丝杠；所述导轨安装座上装有固定滑块，该固定滑块套装在第二滚珠丝杠上且与第二滚珠丝杠间隙配合。

为了更方便地实现横向滑动滑块的限位，所述导轨安装座内侧设有左、右限位开关，所述横向滑动滑块的前后两端均装有与所述左、右限位开关配合定位的左、右限位挡片。

为了更方便地实现导轨安装座的限位，所述导轨安装座前后两端均设有前、后限位开关；所述纵向直线滑轨上装有与所述前、后限位开关配合定位的前、后限位挡片。

为了方便地检测横向滑动滑块的位置，所述导轨安装座装有位置检测器，该位置检测器位于横向直线滑轨长度方向X延伸线上。

根据本发明的实施例，所述喷墨打印头阵列包括多个独立的喷墨打印头，每个喷墨打印头包括多列相互独立的喷嘴，所述喷墨打印头阵列固定通过喷墨打印头连接板连接于二维微位移机构底端。

所述横向滑动滑块和第一滚珠丝杠之间的重复定位精度不高于10μm，滑动平行度不高于5μm；所述固定滑块和第二滚珠丝杠之间的重复定位精度不高于10μm，滑动平行度不高于5μm。在步进电机的驱动下，横向滑动滑块沿X轴方向实现主栅线的制备，横向滑动滑块最高速度可达500mm/s；在伺服电机的驱动下，固定滑块推动横向定位机构沿Y轴方向实现副栅线的制备，固定滑块的最高速度可达800mm/s。

所述二维微位移机构可在压电陶瓷的驱动下实现X方向或Y轴方向的微位移，重复定位精度≤3μm，沿X轴或Y轴的最大行程为5μm。

所述定位机构通过调节横向定位机构滑动滑块的位置，以及调节微动定位平台沿X轴方向的压电陶瓷（Y轴方向压电陶瓷不工作）来控制喷墨打印头阵列的微位移实现副栅线高的定位精度；通过调节纵向定位机构固定滑块的位置，以及调节微动定位平台沿Y轴方向的压电陶瓷（X轴方向压电陶瓷不工作）来控制喷墨打印头阵列的微位移实现主栅线高的定位精度。

所述喷墨打印头的喷嘴孔径为20μm~30μm。由此，通过控制前后两个喷墨打印头阵列沿X轴方向的间距和喷墨打印头的喷嘴的列数（沿Y轴方向），可满足不同规格，如规格为125mm、156mm、210mm太阳能电池片不同间距副栅线（即副栅线根数不同）的制备。通过控制喷墨打印头的喷嘴的行数（沿X轴方向），可实现太阳能电池片主栅线的制备。

作为一种具体的例子，所述横向直线导轨为两组，纵向直线导轨为两组，每组横向直线导轨包括一根横向直线滑轨和一个横向滑动滑块，每组纵向直线导轨包括一根纵向直线滑轨和两个纵向滑动滑块。

藉由上述结构，本发明的制备太阳能电池超细主/副栅线的喷墨装置包括直线导轨、导轨安装座、定位机构、微动定位平台和喷墨打印头阵列，所述直线导轨包括两组横向直线导轨和两组纵向直线导轨，所述每组横向直线导轨包括一个横向直线滑轨和一个横向滑动滑块，所述每组纵向直线导轨包括一个纵向直线滑轨和两个纵向滑动滑块；所述导轨安装座包括左导轨安装座和右导轨安装座；所述定位机构包括横向定位机构和纵向定位机构，所述横向定位机构包括前横向定位机构和后横向定位机构，每组均包括步进电机、第一联轴器、横向滑动滑块、第一滚珠丝杠、滚子轴承、轴承安装座、位置检测器、左限位开关、左限位挡片、右限位挡片和右限位开关，所述纵向定位机构包括伺服电机、第二联轴器、固定滑块、第二滚珠丝杠、前限位挡片安装座、前限位挡片、前限位开关、后限位开关、后限位挡片和电机安装座；所述微动定位平台包括二维微位移机构和两个压电陶瓷；所述喷墨打印头阵列由多个独立的喷墨打印头组成，每个喷墨打印头由多列相互独立的喷嘴组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以满足喷墨打印头高的定位精度和一次性完成相互垂直超细主/副栅线的制备要求，其喷墨打印头喷出的墨滴大小和形态可控，可形成高的高宽比，减少了太阳能电池的遮挡面积，提高了光电转换效率，以及减少了大量的碎片，从而降低了生产成本。且机构灵活可调、运行可靠、能够广泛用于太阳能电池主副栅线的制备，提高栅线印刷的生产效率，为太阳能电池片生产线的全自动化打下基础。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图，图中X轴方向为横向定位机构的横向运动方向，Y轴方向为纵向定位机构的纵向运动方向；

图2为本发明—横向定位机构立体示意图；

图3为本发明—纵向定位机构立体示意图；

图4为本发明—二维微位移机构立体示意图，图中X轴方向为二维微动平台的微位移的横向移动方向，Y轴方向为二维微动平台的微位移的纵向移动方向；

图5为本发明—喷墨打印头阵列立体示意图。

在图中：

1-横向直线滑轨；2-纵向直线滑轨；3-纵向滑动滑块；4-横向滑动滑块；5-左导轨安装座；6-右导轨安装座；7-步进电机；8-第一联轴器；9-第一滚珠丝杠；10-滚子轴承；11-安装座；12-位置检测器；13-左限位开关；14-左限位挡片；15-右限位挡片；16-右限位开关；17-伺服电机；18-第二联轴器；19-固定滑块；20-第二滚珠丝杠；21-前限位挡片安装座；22-前限位挡片；23-前限位开关；24-后限位开关；25-后限位挡片；26-电机安装座；27-二维微位移机构；28-压电陶瓷；29-喷墨打印头连接板；30-喷墨打印头；31喷嘴；32位置传感器安装孔；33-纵向定位机构； 34-横向定位机构；341-前横向定位机构；342-后横向定位机构。

具体实施方式

一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，如图1-图5所示，包括直线导轨、导轨安装座、定位机构、微动定位平台和喷墨打印头阵列。所述喷墨装置安装于喷墨打印设备传送带的正上方。

如图1-图2所示，所述直线导轨包括两组横向直线导轨和两组纵向直线导轨，所述每组横向直线导轨由所述横向滑动滑块4通过横向直线滑轨1的凹槽套在横向直线滑轨1上组成，所述每组纵向直线导轨由所述两个纵向滑动滑块3通过纵向直线滑轨2的凹槽套在纵向直线滑轨2上组成。

如图1-图2所示，所述导轨安装座包括左导轨安装座5和右导轨安装座6，所述左导轨安装座5的两端与所述两个纵向滑动滑块3分别固定连接，所述左导轨安装座5通过方槽与所述两个横向直线滑轨1固定连接，所述右导轨安装座6的两端与所述两个纵向滑动滑块3分别固定连接，所述右导轨安装座6通过方槽与所述两个横向直线滑轨1固定连接。

如图1-图2所示，所述定位机构包括横向定位机构和纵向定位机构，所述横向定位机构包括前横向定位机构和后横向定位机构，每组均包括步进电机7、第一联轴器8、横向滑动滑块4、第一滚珠丝杠9、滚子轴承10、轴承安装座11、位置检测器12、左限位开关13、左限位挡片14、右限位挡片15和右限位开关16，所述步进电机7的主轴通过所述第一联轴器8与所述第一滚珠丝杠9固定连接，所述横向滑动滑块4通过螺纹孔与所述第一滚珠丝杠9间隙配合，所述第一滚珠丝杠9与所述滚子轴承10，以及所述滚子轴承10与所述轴承安装座11均采用过盈配合，所述轴承安装座11和位置检测器12都固定于所述左导轨安装座5上，所述左限位开关13和所述右限位开关16分别固定于所述左导轨安装座5和所述右导轨安装座6的内侧面，所述左限位挡片14和所述右限位挡片15分别固定于所述横向滑动滑块4的两端面，且位于所述左限位开关13和所述右限位开关16的正中央。所述横向定位机构在步进电机的驱动下，横向滑动滑块与第一滚珠丝杠的相对转动转换成沿横向直线导轨的左右运动，可使喷墨打印头阵列沿X轴方向实现主栅线的制备。通过调节横向定位机构的横向滑动滑块的位置，以及调节微动定位平台X轴方向的压电陶瓷（Y轴方向压电陶瓷不工作）来控制喷墨打印头阵列的微位移，实现副栅线高的定位精度。

如图3所示，所述纵向定位机构包括伺服电机17、第二联轴器18、固定滑块19、第二滚珠丝杠20、前限位挡片安装座21、前限位挡片22、前限位开关23、后限位开关24、后限位挡片25和电机安装座26，所述伺服电机17固定于所述电机安装座26的外侧面，伺服电机17的主轴通过第二联轴器18与第二滚珠丝杠20固定连接，所述第二滚珠丝杠20通过螺纹孔与所述固定滑块19间隙配合，所述固定滑块19固定于所述左导轨安装座5的外侧面，所述前限位开关23和所述后限位开关24分别与所述左导轨安装座5两内侧面固定，所述前限位挡片安装座21固定于所述左导轨安装座5前端面且与所述纵向直线滑轨2固定连接，所述前限位挡片22与所述前限位挡片安装座21内侧面固定连接且位于所述前限位开关23的正中央，所述电机安装座26固定于所述左导轨安装座5后端面且与所述纵向直线滑轨2固定连接，所述后限位挡片25与所述电机安装座26内侧面固定连接且位于所述后限位开关24的正中央。所述纵向定位机构的固定滑块在步进电机的驱动下，固定滑块与第二滚珠丝杠的相对转动转换成沿纵向直线导轨的前后运动，可实现沿Y轴方向副栅线的制备。通过调节纵向定位机构固定滑块的位置，以及调节微动定位平台Y轴方向的压电陶瓷（此时，X轴方向压电陶瓷不工作）来控制喷墨打印头阵列的微位移，实现主栅线高的定位精度。

如图4所示，所述微动定位平台包括二维微位移机构27和两个压电陶瓷28，所述二维微位移机构27与横向滑动滑块4的下端面固定连接，所述压电陶瓷28安装于所述二维微位移机构27的方形孔中。

如图5所示，所述喷墨打印头30阵列固定连接于喷墨打印头连接板29上，喷墨打印头连接板29通过螺栓与所述二维微位移机构27固定连接。所述位置传感器安装孔32安装有位置检测发生器与传送带正中央的位置检测接受器构成的位置检测传感器，用于检测喷墨打印头与太阳能电池片的相对位置。

所述喷墨打印头，可由多个独立的喷墨打印头组成，每个喷墨打印头由多列相互独立的喷嘴组成。通过控制前后两个喷墨打印头阵列沿X轴方向的间距和喷墨打印头的喷嘴（孔径为25μm）的列数（沿Y轴方向），可满足不同规格，如规格为125mm、156mm、210mm太阳能电池片不同间距副栅线（即副栅线根数不同）的制备。通过控制喷墨打印头的喷嘴的行数（沿X轴方向），可实现太阳能电池片主栅线的制备。

本发明的特定实施例已对发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims

1. 一种制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，包括由多组横向直线导轨和多组纵向直线导轨组成的直线导轨，装在每组横向直线导轨上的横向定位机构（34），装在每组纵向直线导轨上的纵向定位机构（33）；每组横向直线导轨包括一根横向直线滑轨（1）和至少一个可沿着横向直线滑轨（1）长度方向X移动的横向滑动滑块（4），每组纵向直线导轨包括一根纵向直线滑轨（2）和至少一个可沿着纵向直线滑轨（2）长度方向Y移动的纵向滑动滑块（3）；所述纵向滑动滑块（3）上固定有用于安装横向直线滑轨（1）的导轨安装座；所述横向滑动滑块（4）底端装有由二维微位移机构（27）和设置在二维微位移机构（27）上的多个压电陶瓷（28）组成的微动定位平台，所述二维微位移机构（27）底端固定安装有喷墨打印头阵列。

2. 根据权利要求1所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述导轨安装座包括左导轨安装座（38）和右导轨安装座（39）；所述横向定位机构包括前横向定位机构和后横向定位机构，每组横向定位机构均包括装在导轨安装座上的步进电机（7），通过第一联轴器（8）与步进电机（7）输出轴相联的第一滚珠丝杠（9）；所述横向滑动滑块（4）套装在第一滚珠丝杠（9）上且与第一滚珠丝杠（9）间隙配合；每组纵向定位机构包括通过电机安装座（26）装在导轨安装座上的伺服电机（17）、通过第二联轴器（18）与伺服电机（17）输出轴相联的第二滚珠丝杠（20）；所述导轨安装座上装有固定滑块（19），该固定滑块（19）套装在第二滚珠丝杠（20）上且与第二滚珠丝杠（20）间隙配合。

3. 根据权利要求1或2所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述导轨安装座内侧设有左、右限位开关（13，16），所述横向滑动滑块（4）的前后两端均装有与所述左、右限位开关（13，16）配合定位的左、右限位挡片（14,15）。

4. 根据权利要求1或2所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述导轨安装座前后两端均设有前、后限位开关（23，24）；所述纵向直线滑轨（36）上装有与所述前、后限位开关（23，24）配合定位的前、后限位挡片（22,25）。

5. 根据权利要求1或2所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述导轨安装座装有位置检测器（12），该位置检测器（12）位于横向直线滑轨（1）长度方向X延伸线上。

6. 根据权利要求1或2所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述喷墨打印头阵列包括多个独立的喷墨打印头（30），每个喷墨打印头（30）包括多列相互独立的喷嘴（31），所述喷墨打印头阵列固定通过喷墨打印头连接板（29）连接于二维微位移机构（27）底端。

7. 根据权利要求2所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述横向滑动滑块（4）和第一滚珠丝杠（9）之间的重复定位精度不高于10μm，滑动平行度不高于5μm；所述固定滑块（19）和第二滚珠丝杠（20）之间的重复定位精度不高于10μm，滑动平行度不高于5μm。

8. 根据权利要求2所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述二维微位移机构（27）可在压电陶瓷（28）的驱动下实现X方向或Y轴方向的微位移，重复定位精度≤3μm，沿X轴或Y轴的最大行程为5μm。

9. 根据权利要求6所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述喷墨打印头的喷嘴孔径为20μm~30μm。

10. 根据权利要求1所述制备太阳能电池超细主副栅线的喷墨装置，其特征在于，所述横向直线导轨为两组，纵向直线导轨为两组，每组横向直线导轨包括一根横向直线滑轨（1）和一个横向滑动滑块（4），每组纵向直线导轨包括一根纵向直线滑轨（2）和两个纵向滑动滑块（3）。