CN104759759A - 一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于非晶硅太阳电池钻孔领域，提供了一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法，将激光待钻的通孔分为多个加工层，从玻璃基底底部向上逐层加工，每个加工层的加工轨迹为内摆线轨迹；从基底底部的加工层开始，加工层的直径不断减小直到符合倒角的锥度要求后，按照固定的直径加工直到贯穿整个玻璃基底。本发明实施例通过将待钻通孔的倒角部分横向分成多个加工层，并通过从下向上逐渐降低加工直径的方法实现倒角的加工，且结合内摆线轨迹加工的方式，降低了激光额频繁开关光操作，避免了因为激光器的首末脉冲延迟或功率的骤变而造成钻孔处的爆点或者玻璃的脆裂，同时由于减少开关光操作，大大的提高了激光钻孔的效率。
Description
技术领域
本发明属于非晶硅太阳电池钻孔领域，尤其涉及一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法。
背景技术
随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。而我国太阳能资源十分丰富，适宜太阳能发电的国土面积和建筑物受光面积很大；目前中国带有绿色建筑评价标识的建筑总面积不足4000万平方米，未来发展绿色建筑空间巨大。
光伏建筑一体化(BIPV)适合大多数建筑，如平屋顶、斜屋顶、幕墙、天棚等等形式都可以安装。BIPV建筑物能为光伏系统提供足够的面积，不需要另占土地，还能省去光伏系统的支撑结构；太阳能硅电池发电时无转动部件，无噪声，对环境不会造成污染；BIPV建筑可自发自用，减少了电力输送过程的费用和能耗，降低了输电和分电的投资和维修成本。BIPV系统除可以保证自身建筑内用电外，在一定条件下还可能向电网供电，舒缓了高峰电力需求，具有极大的社会效益；还能杜绝由一般化石燃料发电所带来的严重空气污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要。中国发展绿色建筑将有效带动新型建材、新能源、节能服务等产业发展，有望撬动超过万亿元的绿色市场规模。
目前光伏建筑一体化(BIPV)的电池板组件的寿命要求是25年，其中电池的寿命可以满足要求，但是整个电池板组件的寿命还取决于金属边框、支架和电池板内部汇流带等多个方面；传统的电池板组件接连方式是汇流带直接穿过玻璃圆孔(机械或激光加工)连接而成，而圆孔的边缘相对汇流带来说比较锋利，长期接触、相互摩擦，会导致汇流带寿命的下降，从而最终影响整个电池板组件的功率，而现有技术对待倒角的通孔钻孔方式，一般采用激光加工一个完整的通孔，然后再用滚轮进行倒角，其加工工艺复杂，且需要采用不同的加工设备，加工的成本高，同时滚轮倒角受到倒角的锥度大小影响，不能适用于所有锥度的倒角加工。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法，以解决现有的倒角工艺复杂吗，成本高的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法，将激光待钻的通孔分为多个加工层，从玻璃基底下表面向上逐层加工，每个加工层的加工轨迹为内摆线轨迹；从基底底部下表面的加工层开始，位于上方的加工层的直径不断减小直到符合倒角的锥度要求后，按照固定的直径加工直到贯穿整个玻璃基底。
进一步地，钻孔的同时，激光的焦点移动到对应的加工层。
进一步地，采用变倍扩束镜系统改变焦点的位置，所述变倍扩束镜系统包括可在轴线上相互移动的凹透镜和凸透镜组成的透镜组。
进一步地，所述倒角面为弧面。
进一步地，所述激光的发生器为绿光纳秒激光器。
进一步地，激光的脉宽小于15ns。
进一步地，激光的功率大于8W。
进一步地，多个加工之间设有间隔层。
进一步地，所述内摆线轨迹为三尖瓣线轨迹或四尖瓣线轨迹。
进一步地，所述激光钻孔采用的镜头为远心镜头。
本发明实施例提供了一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法，通过将待钻通孔的倒角部分横向分成多个加工层，并通过从下向上逐渐降低加工直径的方法实现倒角的加工，且每个加工层的加工轨迹采用内摆线轨迹，降低了激光额频繁开关光操作，避免了因为激光器的首末脉冲延迟或功率的骤变而造成钻孔处的爆点或者玻璃的脆裂，同时由于减少开关光操作，大大的提高了激光钻孔的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的带倒角通孔的分层示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法，将激光待钻的通孔横向分为多个加工层，从玻璃基底10的底部向上逐层加工，每个加工层的加工轨迹为内摆线轨迹；从玻璃基底10底部的加工层开始，每个加工层的直径不断减小，直到符合倒角的锥度要求后，按照固定的直径加工直到贯穿整个玻璃基底。
所述内摆线为一个动圆内切于一个定圆作无滑动的滚动，动圆圆周上一个定点在滚动时划出的轨迹。
由于所述内摆线轨迹为连续的，每个加工层在内摆线轨迹的始末两点才存在开或关激光操作，大大了节约了加工的时间，同时尽可能的降低了了爆点的风险，使得所钻的通孔表面光滑。同时，由于采用内摆线轨迹加工方式，使得通孔内壁都能均匀的被加工，其表面更加光滑。
本实施例中，所述内摆线轨迹为三尖瓣线轨迹或四尖瓣线轨迹。
如图1所示，将倒角厚度对应的通孔部分按横向分成直径不相同的n个加工层，将无倒角的部通孔分分为直径相同的m个加工层。
具体地，根据倒角的角度大小设置不同的切割直径，在玻璃基底10的下表面是最大的切割直径d1，随着切割高度的变化，切割直径不断减小(d2….dn-1)，直到切割直径大小dn与最大的切割直径d1满足角度要求后，然后按固定的切割直径dn切割m个加工层，直到玻璃基底最终钻孔完成；钻孔路径是从下表面的移动到上表面完成钻孔过程，随着钻孔路线的不断上升，激光的焦点位置也随着进行向上调整，保证了玻璃基底的激光钻孔加工时有足够的能量；激光焦点不断上移，直至工件玻璃完全贯穿，通孔内的玻璃部分脱离整个玻璃基底。
进一步地，所述倒角面为弧面。有效的减小了汇流带与倒角孔的接触角度，从而减小了加工孔与汇流带的相互摩擦，保证了汇流带的使用寿命。
通过调整倒角处加工层的直径大小，可以实现不同锥度要求的倒角加工要求，满足客户不同汇流带材质，便于寻求最佳的接触角度，从而提高使用寿命。
本实施例中，采用变倍扩束镜系统(图未示)改变焦点的位置，使激光的焦点移动到对应的加工层，所述变倍扩束镜系统包括可在轴线上相互移动的凹透镜(图未示)和凸透镜(图未示)组成的透镜组(图未示)。
进一步地，所述激光的发生器为绿光纳秒激光器，激光的波长为532nm，激光的脉宽小于15ns，激光的功率大于8W，本实施例优选8-15W。
进一步地，如图1所示，多个加工层之间设有间隔层11。由于激光焦点具有一定的焦深，每个加工层之间设置一定距离的间隔层，使得所述间隔层和加工层都刚好在激光焦点的加工范围内，在实际操作中，所述间隔层的具体距离根据光斑的实际大小设定。
进一步地，所述激光的聚焦采用镜头为远心镜头，其焦距较小，保证了对于厚度较薄的玻璃基底加工精度。
本发明实施例通过设置内摆线的加工轨迹，避免了频繁开关光操作，提高了加工效率，同时降低了爆点和裂纹的产生，提高了成品率。改变了传统的机械加工或激光加工后还需要滚轮倒角的工艺，精简了工艺流程和后期滚轮倒角的设备成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种玻璃基底带倒角通孔的激光钻孔方法，其特征在于，将激光待钻的通孔分为多个加工层，从玻璃基底下表面向上逐层加工，每个加工层的加工轨迹为内摆线轨迹；从基底底部下表面的加工层开始，位于上方的加工层的直径不断减小直到符合倒角的锥度要求后，按照固定的直径加工直到贯穿整个玻璃基底。
2.如权利要求1所述的激光钻孔方法，其特征在于，钻孔的同时，激光的焦点移动到加工对应的加工层。
3.如权利要求1所述的激光钻孔方法，其特征在于，采用变倍扩束镜系统改变焦点的位置，所述变倍扩束镜系统包括可在轴线上相互移动的凹透镜和凸透镜组成的透镜组。
4.如权利要求1所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述倒角面为弧面。
5.如权利要求1所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述激光的发生器为绿光纳秒激光器。
6.如权利要求5所述的激光钻孔方法，其特征在于，激光的脉宽小于15ns。
7.如权利要求5所述的激光钻孔方法，其特征在于，激光的功率大于8W。
8.如权利要求1所述的激光钻孔方法，其特征在于，多个加工之间设有间隔层。
9.如权利要求1所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述内摆线轨迹为三尖瓣线轨迹或四尖瓣线轨迹。
10.如权利要求1所述的激光钻孔方法，其特征在于，所述激光钻孔采用的镜头为远心镜头。
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