CN104022184B - 薄膜太阳能电池的刻划装置 - Google Patents
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Abstract
一种薄膜太阳能电池的刻划装置，包括刀杆组件、导柱和动力组件；刀杆组件固定连接在导柱的一端；动力组件包括第一气缸、第二气缸和连接件；第一气缸和第二气缸相对设置，且第一气缸和第二气缸的出力方向相反，第一气缸和第二气缸共同带动连接件运动；连接件与导柱固定连接，且导柱与连接件的运动方向平行。第一气缸和第二气缸相对的同时出力，第一气缸和第二气缸的出力可以单独控制，可通过调节向上的出力平衡掉动件的重量，然后根据需要调节出力的差，控制恒力输出。因气源的可压缩性及压力控制回路，使得相对的第一气缸和第二气缸在行程内出力变动小，能够满足制造薄膜太阳能电池对力度的精准要求。
Description
技术领域
本发明涉及制造薄膜太阳能电池的技术领域，特别是涉及一种薄膜太阳能电池的刻划装置。
背景技术
全球的光伏市场是以晶体硅太阳能电池为主的，但晶体硅太阳能电池的高能耗生产工艺导致能源资源的快速消耗，将制约光伏产业的发展。因此，发展低成本的薄膜太阳能电池是未来国际光伏产业的必然趋势。CIGS(CuInxGa(1-x)Se2)薄膜太阳能电池是在玻璃或其它廉价衬底上沉积6层以上化合物半导体和金属薄膜料形成的电池，薄膜总厚度约3～4微米。该电池成本低、性能稳定、抗辐射能力强，光电转换效率高，光谱响应范围宽，在阴雨天光强下输出功率高于其它任何种类太阳能电池。
薄膜太阳能电池的生成流程为溅射Mo层、激光刻划Mo层(P1)、形成CIGS吸收层、形成CdS缓冲层、机械刻划CIGS层(P2)、溅射透明导电膜掺铝氧化锌、机械刻划吸收层和透明导电层(P3)、清边、封装及测试。机械刻划CIGS层(P2)和机械刻划吸收层和透明导电层(P3)，要求线宽在40-60μm，力度一般控制在300g以下。一般的刻划装置的精准程度，无法满足制造薄膜太阳能电池对力度的要求。
发明内容
基于此，有必要针对薄膜太阳能电池的制造过程中对力度的精准程度要求高的问题，提供一种薄膜太阳能电池的刻划装置。
一种薄膜太阳能电池的刻划装置，包括刀杆组件、导柱和动力组件；
所述刀杆组件固定连接在所述导柱的一端；
所述动力组件包括第一气缸、第二气缸和连接件；
所述第一气缸和所述第二气缸相对设置，且所述第一气缸和所述第二气缸的出力方向相反，所述第一气缸和所述第二气缸共同带动所述连接件运动；
所述连接件与所述导柱固定连接，且所述导柱与所述连接件的运动方向平行。
在其中一个实施例中，所述第一气缸的出力轴和所述第二气缸的出力轴分别抵接在所述连接件的相对两侧；
或者，所述第一气缸的出力轴和所述第二气缸的出力轴固定连接，且所述连接件与所述第一气缸的出力轴或所述第二气缸的出力轴固定连接。
在其中一个实施例中，还包括导向杆，所述导向杆与所述导柱平行设置，所述连接件与所述导向杆滑动连接。
在其中一个实施例中，还包括浮动台，所述浮动台为U型结构；
所述第一气缸和所述第二气缸分别固定在所述浮动台的两端；
所述导柱的两端分别穿过所述浮动台的相对的两侧；
所述导向杆的两端均固定在所述浮动台上。
在其中一个实施例中，还包括基座、调节组件和固定件；
所述调节组件设置在所述基座上，且所述调节组件位于在所述导柱的另一端处；
所述基座上开设有中心孔，所述中心孔内设置有调心球轴承，所述调心球轴承的外圈与所述基座固定连接，所述调心球轴承的内圈与所述固定件连接；
所述固定件与所述刀杆组件或所述导柱固定连接。
在其中一个实施例中，所述调节组件包括调节架和螺纹旋钮；
所述调节架固定连接在所述基座上，且所述调节架套设在所述导柱上；
所述调节架上开设有与所述螺纹旋钮相适配的螺纹孔，所述螺纹旋钮穿过所述螺纹孔，能够通过旋拧所述螺纹旋钮调节所述导柱的位置。
在其中一个实施例中，所述螺纹旋钮为多个，多个所述螺纹旋钮从至少两个方向调节所述导柱的位置。
在其中一个实施例中，所述螺纹孔为四个，四个所述螺纹孔位于同一平面，且所述导柱垂直于四个所述螺纹孔所在的平面；
四个所述螺纹孔呈矩形分布，且每个所述螺纹孔中对应设置一个所述螺纹旋钮。
在其中一个实施例中，所述导柱与所述螺纹旋钮抵接；
或者，所述调节组件还包括定位件，所述定位件的内部开设与所述导柱相适配的孔，所述定位件套设在所述导柱的端部；所述定位件与所述螺纹旋钮抵接，且所述定位件与所述螺纹旋钮抵接处设置有垂直于相对应的螺纹旋钮的平面。
在其中一个实施例中，所述刀杆组件包括刀柄、弹簧夹头、螺帽和机械刻针；
所述刀柄的一端与所述导柱固定连接，所述刀柄的另一端开设容纳所述弹簧夹头的孔，所述弹簧夹头部分收容于所述刀柄的孔内；
所述螺帽安装在所述刀柄的端部，将所述弹簧夹头与所述刀柄连接；
所述弹簧夹头内部具有容纳所述机械刻针的孔，所述机械刻针部分收容于所述弹簧夹头的孔内，所述弹簧夹头夹持所述机械刻针。
上述薄膜太阳能电池的刻划装置，第一气缸和第二气缸相对的同时出力，竖立设置时其出力的差综合动件的重量就是作用在刀尖上的力。第一气缸和第二气缸的出力可以单独控制，可通过调节向上的出力平衡掉动件的重量，然后根据需要调节出力的差，控制恒力输出。因气源的可压缩性及压力控制回路，使得相对的第一气缸和第二气缸在行程内出力变动小，能够满足制造薄膜太阳能电池对力度的精准要求。
附图说明
图1为一实施例薄膜太阳能电池的刻划装置的示意图；
图2为又一实施例薄膜太阳能电池的刻划装置的示意图；
图3为图1所示薄膜太阳能电池的刻划装置的刀杆组件的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对薄膜太阳能电池的刻划装置进行更全面的描述。附图中给出了薄膜太阳能电池的刻划装置的首选实施例。但是，薄膜太阳能电池的刻划装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对薄膜太阳能电池的刻划装置的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在薄膜太阳能电池的刻划装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一实施方式的薄膜太阳能电池的刻划装置10包括刀杆组件100、导柱200和动力组件300。刀杆组件100固定连接在导柱200的一端。动力组件300包括第一气缸320、第二气缸340和连接件360。第一气缸320和第二气缸340相对设置，且第一气缸320和第二气缸340的出力方向相反，第一气缸320和第二气缸340共同带动连接件360运动。连接件360与导柱200固定连接，且导柱200与连接件360的运动方向平行。
本实施例的薄膜太阳能电池的刻划装置10，用于CIGS薄膜太阳能电池制造过程中的机械刻划CIGS层的工序、机械刻划吸收层和透明导电层的工序，能够实现对刀杆组件100的恒力输出。薄膜太阳能电池的刻划装置10一般是竖立设立的，第一气缸320和第二气缸340相对的同时出力，其出力的差综合动件的重量就是作用在刀尖上的力。第一气缸320和第二气缸340的出力可以单独控制，可通过调节向上的出力平衡掉动件的重量，然后根据需要调节出力的差，控制恒力输出。因气源的可压缩性及压力控制回路，使得相对的第一气缸320和第二气缸340在行程内出力变动小，能够满足制造薄膜太阳能电池对力度的精准要求。
如图1所示，一实施方式的薄膜太阳能电池的刻划装置10包括刀杆组件100、导柱200、动力组件300和基座400、调节组件500和固定件600，还可以包括浮动台700。
参见图1，在其中一个实施例中，第一气缸320的出力轴和第二气缸340的出力轴分别抵接在连接件360的相对两侧。参见图2，在另一个实施例中，第一气缸320的出力轴和第二气缸340的出力轴固定连接，连接件360与两个出力轴形成的整体固定连接，连接件360可以与第一气缸320的出力轴固定连接，也可以与第二气缸340的出力轴固定连接。
基座400上开设有中心孔，薄膜太阳能电池的刻划装置10在使用状态下，中心孔的轴线与水平面垂直。中心孔内设置有调心球轴承420，调心球轴承420的外圈与基座400固定连接，调心球轴承420的内圈与固定件600连接。固定件600与刀杆组件100或导柱200固定连接。在其中一个实施例中，固定件600与浮动台700固定连接。调心球轴承420的内圈可沿调心球轴承420的的中心点，绕中心孔的轴线小角度摆动，行程锥面式浮动。
本实施例的薄膜太阳能电池的刻划装置10还可以包括导向杆800，导向杆800与导柱200平行设置，连接件360与导向杆800滑动连接。在一实施例中，连接件360与导向杆800之间设置滚珠导轨，导向杆800可以使导柱200运动更加稳定，导向性能好。导向杆800、导柱200、第一气缸320的出力轴和第二气缸340的出力轴在同一个平面上，第一气缸320的出力轴和第二气缸340的出力轴位于导柱200的一侧，导向杆800位于另一侧，导向杆800还可以同时起到防止导柱200转动的作用，进而防止刀杆组件100转动。
第一气缸320、第二气缸340和导向杆800可以固定在浮动台700上，导柱200穿过浮动台700。具体的，浮动台700为U型结构，第一气缸320和第二气缸340分别通过气缸固定座固定在浮动台700的两端，导柱200的两端分别穿过浮动台700的相对的两侧，导向杆800的两端均固定在浮动台700上。导柱200与浮动台700之间设置有滚珠导轨，因为采用滚珠导轨，相互间摩擦为滚动摩擦，受摩擦力的影响较小。
调节组件500设置在基座400上，且调节组件500位于在导柱200与安装刀杆组件100的一端相对的另一端处。调节组件500包括调节架520和螺纹旋钮540，调节架520固定连接在基座400上，且调节架520套设在导柱200上。调节架520上开设有与螺纹旋钮540相适配的螺纹孔，螺纹旋钮540穿过螺纹孔，能够通过旋拧螺纹旋钮540调节导柱200的位置。
在其中一个实施例中，调节架520设置在中心孔的上方，调节架520上开设有一个四方形的通腔，通孔的中心线和中心孔的中心线重合。刀杆组件100和导柱200组成的整体在下部与固定件600固定连接，固定件600与调心球轴承420的内圈固定连接，因此刀杆组件100和导柱200组成的整体在下部与调心球轴承420的内圈相对固定，上端在通腔的内浮动，且上端浮动的位置由螺纹旋钮540精确的调节，从而实现高精度的调节机械刻针180的角度。
螺纹旋钮540可以为多个，螺纹旋钮540优选12μm级的螺纹旋钮540，多个螺纹旋钮540从至少两个方向调节导柱200的位置。图1、图2中所示的实施例中，螺纹孔为四个，四个螺纹孔位于同一平面，且导柱200垂直于四个螺纹孔所在的平面，四个螺纹孔呈矩形分布，且每个螺纹孔中对应设置一个螺纹旋钮540。即螺纹旋钮540为四个，四个螺纹旋钮540位于同一平面，且四个螺纹旋钮540所在的平面垂直于导柱200。四个螺纹旋钮540形成两对螺纹旋钮540，每对的两个螺纹旋钮540相对设置，且每个螺纹旋钮540与另一对的螺纹旋钮540垂直。
调节组件500还可以包括定位件560，定位件560的内部开设与导柱200相适配的孔，定位件560套设在导柱200的端部。定位件560与螺纹旋钮540抵接，且定位件560与螺纹旋钮540抵接处设置有垂直于相对应的螺纹旋钮540的平面。在其他实施例中，导柱200也可以直接与螺纹旋钮540抵接。
四个螺纹旋钮540分别位于四方形的通腔的四壁内，四个螺纹旋钮540的中心焦点与通孔的中心线重合。螺纹旋钮540锁死后，四个螺纹旋钮540的四个端点均顶在定位件560或导柱200上，实现刀杆组件100和导柱200组成的整体的上端在通腔的内固定。
调节组件500的调节位置到调心球轴承420的中心点的距离与调心球轴承420的中心点到机械刻针180的端部的距离的比例，影响调节的精度，比例越大精度越高，反之，比例越小精度相对越低。调节组件500可以用于实现机械刻针180在约为50μm范围内的平面上的水平调节，效果和精度好，调节快速。
同时参见图3，刀杆组件100包括刀柄120、弹簧夹头140、螺帽160和机械刻针180。刀柄120的一端与导柱200固定连接，刀柄120的另一端开设容纳弹簧夹头140的孔，弹簧夹头140部分收容于刀柄120的孔内。螺帽160安装在刀柄120的端部，将弹簧夹头140与刀柄120连接。弹簧夹头140内部具有容纳机械刻针180的孔，机械刻针180部分收容于弹簧夹头140的孔内，弹簧夹头140夹持机械刻针180。刀杆组件100的夹持可靠，精度高，换刀简单，可以通过旋转螺帽160控制弹簧夹头140的拆装及松紧，弹簧夹头140可稳定的夹持机械刻针180，且弹簧夹头140对一定轴径范围内的机械刻针180都可以夹持，使用方便。
在其中一个实施例中，薄膜太阳能电池的刻划装置10还可以包括气喷嘴920，气喷嘴920安装在基座400上，可自由调节出气角度，使气喷嘴920一直朝向机械刻针180的位置。具体的，在底座的垂直面上开设凹槽，气喷嘴920设置在凹槽内，气喷嘴920包括气接头922，气接头922用于与气源相连。机械刻针180刮起的粉尘和沾在机械刻针180上的粉尘被气喷嘴920喷出的气流吹离。为了提高除尘能力，薄膜太阳能电池的刻划装置10还可以包括除尘管940，除尘管940的吸气口与气喷嘴920的出气口相对设置。较佳地，除尘管940的吸气口、气喷嘴920的出气口以及机械刻针180的端部，三者的中心点位于同一直线上。除尘管940用于吸除机械刻针180刮起的粉尘和沾在机械刻针180上的粉尘，除尘管940和气喷嘴920相配合，除尘管940吸走气喷嘴920吹离的粉尘，实现除尘效果。基于薄膜太阳能电池的刻划装置10在刻划过程中的运行方向，较佳地，气喷嘴920位于前方，除尘管940位于后方。在一实施例中，除尘管940通过气管固定结构960安装在基座400上，使结构稳定。
在其中一个实施例中，薄膜太阳能电池的刻划装置10还可以包括CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)组件，CCD组件980为图像传感器。在刻划的同时，CCD组件980采集刻划的线的数据信息。较佳地，CCD组件980信息采集的区域、除尘管940的吸气口、机械刻针180的端部以及气喷嘴920的出气口，四者的中心点位于同一直线上。基于薄膜太阳能电池的刻划装置10在刻划过程中的运行方向，较佳地，CCD组件980位于后方。CCD组件980可安装在基座400上，也可以直接与气管固定结构固定连接。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，包括刀杆组件、导柱和动力组件；
所述刀杆组件固定连接在所述导柱的一端；
所述动力组件包括第一气缸、第二气缸和连接件；
所述第一气缸的出力轴和所述第二气缸的出力轴相对设置，且所述第一气缸的出力轴和所述第二气缸的出力轴的出力方向相反，所述连接件位于所述第一气缸的出力轴和所述第二气缸的出力轴之间，所述第一气缸和所述第二气缸共同带动所述连接件运动；
所述连接件与所述导柱固定连接，且所述导柱与所述连接件的运动方向平行。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，所述第一气缸的出力轴和所述第二气缸的出力轴分别抵接在所述连接件的相对两侧；
或者，所述第一气缸的出力轴和所述第二气缸的出力轴固定连接，且所述连接件与所述第一气缸的出力轴或所述第二气缸的出力轴固定连接。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，还包括导向杆，所述导向杆与所述导柱平行设置，所述连接件与所述导向杆滑动连接。
4.根据权利要求3所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，还包括浮动台，所述浮动台为U型结构；
所述第一气缸和所述第二气缸分别固定在所述浮动台的两端；
所述导柱的两端分别穿过所述浮动台的相对的两侧；
所述导向杆的两端均固定在所述浮动台上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，还包括基座、调节组件和固定件；
所述调节组件设置在所述基座上，且所述调节组件位于在所述导柱的另一端处；
所述基座上开设有中心孔，所述中心孔内设置有调心球轴承，所述调心球轴承的外圈与所述基座固定连接，所述调心球轴承的内圈与所述固定件连接；
所述固定件与所述刀杆组件或所述导柱固定连接。
6.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，所述调节组件包括调节架和螺纹旋钮；
所述调节架固定连接在所述基座上，且所述调节架套设在所述导柱上；
所述调节架上开设有与所述螺纹旋钮相适配的螺纹孔，所述螺纹旋钮穿过所述螺纹孔，能够通过旋拧所述螺纹旋钮调节所述导柱的位置。
7.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，所述螺纹旋钮为多个，多个所述螺纹旋钮从至少两个方向调节所述导柱的位置。
8.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，所述螺纹孔为四个，四个所述螺纹孔位于同一平面，且所述导柱垂直于四个所述螺纹孔所在的平面；
四个所述螺纹孔呈矩形分布，且每个所述螺纹孔中对应设置一个所述螺纹旋钮。
9.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，所述导柱与所述螺纹旋钮抵接；
或者，所述调节组件还包括定位件，所述定位件的内部开设与所述导柱相适配的孔，所述定位件套设在所述导柱的端部；所述定位件与所述螺纹旋钮抵接，且所述定位件与所述螺纹旋钮抵接处设置有垂直于相对应的螺纹旋钮的平面。
10.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池的刻划装置，其特征在于，所述刀杆组件包括刀柄、弹簧夹头、螺帽和机械刻针；
所述刀柄的一端与所述导柱固定连接，所述刀柄的另一端开设容纳所述弹簧夹头的孔，所述弹簧夹头部分收容于所述刀柄的孔内；
所述螺帽安装在所述刀柄的端部，将所述弹簧夹头与所述刀柄连接；
所述弹簧夹头内部具有容纳所述机械刻针的孔，所述机械刻针部分收容于所述弹簧夹头的孔内，所述弹簧夹头夹持所述机械刻针。
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