CN104766904A - Cigs薄膜太阳能电池刻划设备 - Google Patents

Cigs薄膜太阳能电池刻划设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，包括支撑底座、y向移动单元、x向移动单元、加工平台、光路刻划装置、机械刻划装置及控制单元；光路刻划装置安装在x向移动单元上，且其具有进行第一道刻划的P1刻划模块和进行第四道刻划的P4.1刻划模块；机械刻划装置设于x向移动单元的底端，且其具有进行第二道刻划的P2刻划模块、进行第三道刻划的P3刻划模块和进行第四道刻划的P4.2刻划模块。由于该刻划设备配置有光路刻划装置和机械刻划装置，可根据实际情况对CIGS薄膜太阳能电池的叠层在同一刻划设备上进行刻划，解决了当前的CIGS薄膜太阳能电池刻划方式需要两台或以上刻划设备才能完成刻划操作的问题。

Description

CIGS薄膜太阳能电池刻划设备
技术领域
本发明涉及太阳能电池刻划设备的技术领域，尤其涉及一种CIGS薄膜太阳能电池刻划设备。
背景技术
当今全球光伏市场是以晶体硅太阳电池为主，但高能耗的生产工艺导致能源资源的快速消耗将使社会无法承受，也必将制约着光伏产业更大规模的发展。因此，发展低成本、新型薄膜太阳电池是未来国际光伏产业的必然趋势。
CIGS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而成，其中，其薄膜总厚度约3～4微米。另外，该电池成本低、性能稳定、抗辐射能力强，其光电转换效率目前是各种薄膜太阳电池之首，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电池，被国际上称为下一时代最有前途的廉价太阳电池之一，有可能成为未来光伏电池的主流产品之一。
目前国内外的CIGS薄膜太阳能电池的生产流程，其具体可分为：溅射膜层、激光刻划薄膜层（P1刻划）、形成CIGS吸收层、形成CdS缓冲层、机械刻划CIGS层(P2刻划)、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刻划)、留膜清边（P4.1刻划）、清边（P4.2刻划）、封装及测试。而在刻划CIGS薄膜太阳能电池时，普遍采用激光刻划或激光加机械刀具刻划。由于CIGS电池三种叠层（薄膜层、CIGS吸收层及AZO导电层）的材料属性（光谱吸收曲线）不一样，所以，往往需要两种不同种类的激光进行刻划，如纳秒绿光或红外激光激光设备刻膜层(P1)，用皮秒绿光激光器来进行刻划CIGS层（P2）和CIGS+AZO层(P2+P3)，这样，CIGS薄膜太阳能电池刻划就会用多种激光器来进行，花费成本高，且两台激光设备占用空间较大、设计布局困难；若激光加机械刀具刻划，利用激光对CIGS薄膜太阳能电池中的膜层进行激光刻划，而对激光难以刻划的CIGS薄膜太阳能电池叠层进行机械刀具刻划，但这样的组合刻划方式，亦需要配置两台刻划设备，一台为激光刻划设备，另一台为机械刻划设备，而这样的刻划方式，不但在刻划CIGS薄膜太阳能电池时显得麻烦费事，而且两台刻划设备占用空间较大、花费成本高。
因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种具有光路刻划装置和机械刻划装置的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，以解决现有技术中的刻划工艺需要使用两台不同种类激光源的激光设备或激光设备加机械刀具刻划设备进行刻划所带来的操作麻烦、占用空间较大、花费成本高的问题。
本发明是这样实现的，一种CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，包括支撑底座、设于所述支撑底座上且可沿所述支撑底座的纵向方向往复移动的y向移动单元、横跨于所述y向移动单元且可沿所述支撑底座的横向方向往复移动的x向移动单元、安装在所述y向移动单元上用以供CIGS薄膜太阳能电池放置加工的加工平台、利用激光对CIGS薄膜太阳能电池进行刻划的光路刻划装置、利用刀具对CIGS薄膜太阳能电池进行刻划的机械刻划装置及用以控制所述y向移动单元、所述x向移动单元、所述光路刻划装置和所述机械刻划装置的控制单元；
所述光路刻划装置安装在所述x向移动单元上，且其具有用以对CIGS薄膜太阳能电池的薄膜层进行第一道刻划的P1刻划模块和用以对CIGS薄膜太阳能电池的周边除薄膜层外进行第四道刻划的P4.1刻划模块；
所述机械刻划装置设于所述x向移动单元的底端且可沿所述支撑底座的竖直方向上下移动，且其具有用以对CIGS薄膜太阳能电池的CIGS层进行第二道刻划的P2刻划模块、用以对CIGS薄膜太阳能电池的CIGS层和导电层进行第三道刻划的P3刻划模块和用以对CIGS薄膜太阳能电池的周边进行第四道刻划的P4.2刻划模块；
所述控制单元分别与所述y向移动单元、所述x向移动单元、所述光路刻划装置、所述机械刻划装置电连接。
具体地，所述光路刻划装置包括激光器、位于该激光器的激光束出口处的扩束镜组、移动对向于该扩束镜组的P1刻划构件、对向于该扩束镜组的P4.1刻划构件及用以供该P1刻划构件和该P4.1刻划构件固定设置的镜座；
所述P1刻划构件包括移动对向于所述扩束镜组出射激光方向的第一45°全反镜、对向于所述第一45°全反镜出射激光方向以使所述激光器的激光束沿所述支撑底座的横向方向射向折向变为沿所述支撑底座的纵向方向射向的第二45°全反镜、对向于所述第二45°全反镜出射激光方向以使所述激光器的激光束沿所述支撑底座的纵向方向射向折向变为沿所述支撑底座的竖直方向射向的第三45°全反镜、对向于所述第三45°全反镜出射激光方向的聚焦镜组、用以调节所述聚焦镜组上下移动的调节座及位于所述聚焦镜组的下方用以清除P1刻划时产生的灰尘的第一除尘头，所述第二45°全反镜垂直于所述第一45°全反镜出射激光方向，所述第三45°全反镜垂直于所述第二45°全反镜出射激光方向，所述调节座呈上下移动设置在所述镜座的下端，所述聚焦镜组设置在所述调节座上且其出射激光方向通过所述第一除尘头对向于所述加工平台，所述第一除尘头呈上下移动设于所述镜座上；
所述P4.1刻划构件包括对向于所述扩束镜组出射激光方向的第四45°全反镜、对向于所述第四45°全反镜出射激光方向且可上下移动的振动镜组及位于所述振动镜组的下方用以清除P4.1刻划时产生的灰尘的第二除尘头，所述振动镜组设置在所述调节座上且其出射激光方向通过所述第二除尘头对向于所述加工平台，所述第二除尘头呈上下移动设于所述镜座上。
进一步地，所述P1刻划构件还包括供所述第一45°全反镜设置固定的第一固定座及用以驱动该第一固定座来回移动的第一气缸，所述第一气缸的输出轴连接于所述第一固定座上，且所述第一气缸与所述控制单元电连接，所述第一45°全反镜通过所述第一气缸驱动所述第一固定座移动而移动对向于所述扩束镜组出射激光方向。
进一步地，所述P1刻划构件还包括供所述第一除尘头设置固定的第二固定座及用以驱动该第二固定座来回移动的第二气缸，所述第二气缸的输出轴连接于所述第二固定座上，且所述第二气缸与所述控制单元电连接，所述第一除尘头通过所述第二气缸驱动所述第二固定座移动而呈上下移动设于所述镜座上；
所述P4.1刻划构件还包括供所述第二除尘头设置固定的第三固定座及用以驱动该第三固定座来回移动的第三气缸，所述第三气缸的输出轴连接于所述第三固定座上，且所述第三气缸与所述控制单元电连接，所述第二除尘头通过所述第三气缸驱动所述第三固定座移动而呈上下移动设于所述镜座上。
具体地，所述机械刻划装置包括可沿所述支撑底座的竖直方向上下移动z轴组件、安装在所述z轴组件上的机械刻划组件及用以清除所述机械刻划组件刻划时产生的灰尘的除尘机构；
所述机械刻划组件包括刻刀、用以调节所述刻刀的刀尖相对于所述支撑底座的横向方向的角度的x向角度调整部、用以调节所述刻刀的刀尖相对于所述支撑底座的纵向方向的角度的y向角度调整部及用于驱动所述x向角度调整部和所述y向角度调整部工作的调整驱动单元，所述刻刀设置在x向角度调整部上，所述调整驱动单元分别连接于所述x向角度调整部、所述y向角度调整部，且所述调整驱动单元与所述控制单元电连接。
进一步地，所述调整驱动单元为音圈电机。
进一步地，所述除尘机构包括靠近于所述刻刀的第三除尘头及设置在所述调整驱动单元上用以将所述机械刻划组件刻划时产生的灰尘吹向于所述第三除尘头的吹气嘴，所述除尘头吸气的中心轴线、所述吹气嘴的中心轴线与所述刻刀的中心轴线围成的平面平行于所述支撑底座的纵向方向。
具体地，所述y向移动单元包括设置在所述支撑底座上的第一大理石基座、设于所述第一大理石基座上且沿所述支撑底座的纵向方向往复移动的y向平台、用以驱动所述y向平台移动的y向驱动装置及用以调节所述y向平台的移动距离的y向移动调节机构；
所述y向驱动装置连接于所述y向平台，且其与所述控制单元电连接；
所述y向移动调节机构包括设置在第一大理石基座上且靠近所述y向平台的y向光栅尺及用以读取所述y向光栅尺的测量数值的y向读数头，所述y向读数头固定在所述y向平台上。
进一步地，所述x向移动单元包括横跨在所述第一大理石基座上的第二大理石基座、设于所述第二大理石基座上且沿所述支撑底座的横向方向往复移动的x向平台、用以驱动所述x向平台移动的x向驱动装置及用以调节所述x向平台的移动距离的x向移动调节机构;
所述x向驱动装置连接于所述x向平台，且其与所述控制单元电连接；
所述x向移动调节机构包括设置在第二大理石基座上且靠近所述x向平台的x向光栅尺及用以读取所述x向光栅尺的测量数值的x向读数头，所述x向读数头固定在所述x向平台上。
进一步地，所述加工平台设置在所述y向平台上，且其包括有用以对CIGS薄膜太阳能电池进行气浮刻划的气浮机构及用以夹持CIGS薄膜太阳能电池的夹持机构；
所述气浮机构包括设置在所述第一大理石基座上且呈水平设置的气浮块、设置在所述气浮块的中间位置且可沿所述支撑底座的横向方向来回移动的气浮除尘器；
所述夹持机构包括位于所述气浮块的前端用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池的顶端的前挡点、位于所述气浮块的第一侧用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池的第一侧的不动点、呈伸缩设于所述气浮块的第二侧用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池的第二侧的顶紧点、位于所述气浮块的任一侧端用于移动纠偏CIGS薄膜太阳能电池的放置位置的动纠偏点及位于所述气浮块的两侧夹持CIGS薄膜太阳能电池的抓手。
进一步地，所述夹持机构还包括用以观察CIGS薄膜太阳能电池在加工平台上的偏移情况的CCD装置，所述CCD装置设置在所述镜座的下方并靠近于所述加工平台。
本发明的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备的技术效果为：由于该CIGS薄膜太阳能电池刻划设备配置有光路刻划装置和机械刻划装置，可根据实际情况对CIGS薄膜太阳能电池的叠层在同一刻划设备上进行刻划，具体为，利用光路刻划装置对CIGS薄膜太阳能电池的薄膜层进行第一道的P1刻划和对CIGS薄膜太阳能电池的周边除薄膜层外进行第四道的P4.1刻划，利用机械刻划装置对CIGS薄膜太阳能电池的CIGS层进行第二道的P2刻划、对CIGS薄膜太阳能电池的CIGS层和导电层进行第三道的P3刻划和对CIGS薄膜太阳能电池的周边进行第四道的P4.2刻划，整个操作均在同一刻划设备上完成，避免了当前的CIGS薄膜太阳能电池刻划方式需要两台或以上刻划设备才能完成刻划操作所带来的操作麻烦、占用空间较大、花费成本高的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备的立体图；
图2为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备去掉外盖的立体图；
图3为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备去掉外盖和支撑底座的立体图；
图4为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备的光路刻划装置的示意图；
图5为图3中A的放大图；
图6为图3中B的放大图；
图7为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备的光路刻划装置的主视图；
图8为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备的光路刻划装置的侧视图；
图9为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备的光路刻划装置所刻划的CIGS薄膜太阳能电池的结构示意图；
图10为本发明实施例的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备的光路刻划装置的夹持装置夹持CIGS薄膜太阳能电池的示意图。
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。
请参阅图1至图3，本发明提供一种CIGS薄膜太阳能电池刻划设备100，包括支撑底座10、设于支撑底座10上且可沿支撑底座10的纵向方向往复移动的y向移动单元20、横跨于y向移动单元20且可沿支撑底座10的横向方向往复移动的x向移动单元30、安装在y向移动单元20上用以供CIGS薄膜太阳能电池放置加工的加工平台40、利用激光对CIGS薄膜太阳能电池70进行刻划的光路刻划装置50、利用刀具对CIGS薄膜太阳能电池70进行刻划的机械刻划装置60及用以控制y向移动单元20、x向移动单元30、光路刻划装置50和机械刻划装置60的控制单元（图中未标示），其中，支撑底座10、y向移动单元20、x向移动单元30、加工平台40、光路刻划装置50、机械刻划装置60和控制单元组成一龙门架加工平台。
具体地，见图3所示，光路刻划装置50安装在x向移动单元30上，且其具有用以对CIGS薄膜太阳能电池70的薄膜层71进行第一道刻划的P1刻划模块和用以对CIGS薄膜太阳能电池的周边除薄膜层71外进行第四道刻划的P4.1刻划模块。
机械刻划装置60设于x向移动单元30的底端且可沿支撑底座10的竖直方向上下移动，且其具有用以对CIGS薄膜太阳能电池70的CIGS层72进行第二道刻划的P2刻划模块、用以对CIGS薄膜太阳能电池70的CIGS层72和导电层73进行第三道刻划的P3刻划模块和用以对CIGS薄膜太阳能电池70的周边进行第四道刻划的P4.2刻划模块。
控制单元分别与y向移动单元20、x向移动单元30、光路刻划装置50、机械刻划装置60电连接。
由于该CIGS薄膜太阳能电池刻划设备100配置有光路刻划装置50和机械刻划装置60，可根据实际情况对CIGS薄膜太阳能电池70的叠层在同一刻划设备上进行刻划，具体为，利用光路刻划装置50对CIGS薄膜太阳能电池70的薄膜层71进行第一道的P1刻划和对CIGS薄膜太阳能电池70的周边除薄膜层71外进行第四道的P4.1刻划，利用机械刻划装置60对CIGS薄膜太阳能电池70的CIGS层72进行第二道的P2刻划、对CIGS薄膜太阳能电池70的CIGS层72和导电层73进行第三道的P3刻划和对CIGS薄膜太阳能电池70的周边进行第四道的P4.2刻划，整个操作均在同一刻划设备上完成，避免了当前的CIGS薄膜太阳能电池70刻划方式需要两台或以上刻划设备才能完成刻划操作所带来的操作麻烦、占用空间较大、花费成本高的问题。
请参阅图4至图7，下面详述本实施例的光路刻划装置50的具体结构。
光路刻划装置50包括激光器51、位于该激光器51的激光束出口处的扩束镜组52、移动对向于该扩束镜组52的P1刻划构件53、对向于该扩束镜组的P4.1刻划构件54及用以供该P1刻划构件53和该P4.1刻划构件54固定设置的镜座55，下面对P1刻划构件53和P4.1刻划构件54的具体结构作进一步的描述：
首先，对P1刻划构件53的具体结构进行描述。
P1刻划构件53包括移动对向于扩束镜组52出射激光方向的第一45°全反镜531、对向于第一45°全反镜531出射激光方向以使激光器51的激光束沿支撑底座10的横向方向射向折向变为沿支撑底座10的纵向方向射向的第二45°全反镜532、对向于第二45°全反镜532出射激光方向以使激光器51的激光束沿支撑底座10的纵向方向射向折向变为沿支撑底座10的竖直方向射向的第三45°全反镜533、对向于第三45°全反镜533出射激光方向的聚焦镜组534、用以调节聚焦镜组534上下移动的调节座535及位于聚焦镜组534的下方用以清除P1刻划时产生的灰尘的第一除尘头536，而P1刻划构件53的各部件的具体结构为：
第二45°全反镜532垂直于第一45°全反镜531出射激光方向；
第三45°全反镜533垂直于第二45°全反镜532出射激光方向；
调节座535呈上下移动设置在镜座55的下端；
聚焦镜组534设置在调节座535上且其出射激光方向通过第一除尘头536对向于加工平台40；
第一除尘头536呈上下移动设于镜座55上。
若要进行P1刻划模式，通过控制单元控制光路刻划装置50的P1刻划模块，此时，激光器51发射激光束，该激光束射至扩束镜组52，扩束镜组52将射入的激光束扩大到设定倍数后将激光束送至已移动至其出射激光方向的第一45°全反镜531上；接着，第一45°全反镜531将激光束90度折射并将其折射至第二45°全反镜532，即，激光束由沿支撑底座10的横向方向射向折向变为沿支撑底座10的纵向方向射向；接着，第二45°全反镜532将激光束90度向下折射并将其折射至第三45°全反镜533，即，激光束由沿支撑底座10的纵向方向射向折向变为沿支撑底座10的竖直方向射向；再接着，第三45°全反镜533将激光束射向聚焦镜组534，而聚焦镜组534将激光束聚焦并射向置于加工平台40上的CIGS薄膜太阳能电池70的薄膜层71；同时地，控制单元会控制第一除尘头536工作，并控制第一除尘头536贴近CIGS薄膜太阳能电池70，以便于第一除尘头536较好地吸取在P1刻划模式时产生的灰尘。
接着，对P4.1刻划构件54的具体结构进行描述。
请参阅图7，并结合图4，P4.1刻划构件54包括对向于扩束镜组52出射激光方向的第四45°全反镜541、对向于第四45°全反镜541出射激光方向且可上下移动的振动镜组542及位于振动镜组542的下方用以清除P4.1刻划时产生的灰尘的第二除尘头543，而P4.1刻划构件54的各部件的具体结构为：
振动镜组542设置在调节座535上且其出射激光方向通过第二除尘头543对向于加工平台40，其中，振动镜组542的原理是：输入一个位置信号，摆动电机（振动镜组542）就会按一定电压与角度的转换比例摆动一定角度，而整个过程采用闭环反馈控制，由位置传感器、误差放大器、功率放大器、位置区分器、电流积分器等五大控制电路共同作用；
第二除尘头543呈上下移动设于镜座55上。
若要进行P4.1刻划模式，通过控制单元控制光路刻划装置50的P4.1刻划模块，此时，第一45°全反镜531会移离扩束镜组52出射激光方向，而激光器51发射激光束后，该激光束射至扩束镜组52，扩束镜组52将射入的激光束扩大到设定倍数后将激光束送至第四45°全反镜541上；接着，第四45°全反镜541将激光束射至振动镜组542，再由振动镜组542将该激光束摆动一定角度，然后将该激光束射向置于加工平台40上的CIGS薄膜太阳能电池的周边（除薄膜层71外）；同时地，控制单元会控制第二除尘头543工作，并控制第二除尘头543贴近CIGS薄膜太阳能电池70，以便于第二除尘头543较好地吸取在P4.1刻划模式时产生的灰尘。
请参阅图5，并结合图4，作为本实施例的优选方案，P1刻划构件53还包括供第一45°全反镜531设置固定的第一固定座及用以驱动该第一固定座来回移动的第一气缸538，第一气缸538的输出轴连接于第一固定座上，且第一气缸538与控制单元电连接，第一45°全反镜531通过第一气缸538驱动第一固定座移动而移动对向于扩束镜组52出射激光方向。具体为，在进行P1刻划模式时，控制单元控制第一气缸538工作，以使第一气缸538驱动第一固定座移动，由此使到第一45°全反镜531对向于扩束镜组52出射激光方向；同理，在进行P4.1刻划模式时，控制单元控制第一气缸538工作，以使第一气缸538驱动第一固定座移动，由此使到第一45°全反镜531移离扩束镜组52出射激光方向，并保证第四45°全反镜541对向于扩束镜组52出射激光方向，整个操作简单方便，较好地保证P1刻划模式与P4.1刻划模式之间的切换。
请继续参阅图5，进一步地，P1刻划构件53还包括供第一除尘头536设置固定的第二固定座538及用以驱动该第二固定座538上下来回移动的第二气缸539，第二气缸539的输出轴连接于第二固定座538上，且第二气缸539与控制单元电连接，第一除尘头536通过第二气缸539驱动第二固定座538移动而呈上下移动设于镜座55上。具体为，在进行P1刻划模式时，控制单元控制第二气缸539工作，以使第二气缸539驱动第二固定座538移动，由此使到第一除尘头536能够贴近于CIGS薄膜太阳能电池70，以便于第一除尘头536较好地吸取在P1刻划模式时产生的灰尘；并且，在不需要第一除尘头536工作时，也可以通过控制单元控制第二气缸539工作，以使第一除尘头536远离CIGS薄膜太阳能电池70，避免影响其他操作。
请参阅图7，P4.1刻划构件54还包括供第二除尘头543设置固定的第三固定座544及用以驱动该第三固定座544来回移动的第三气缸545，第三气缸545的输出轴连接于第三固定座544上，且第三气缸545与控制单元电连接，第二除尘头543通过第三气缸545驱动第三固定座544移动而呈上下移动设于镜座55上。具体为，在进行P4.1刻划模式时，控制单元控制第三气缸545工作，以使第三气缸545驱动第三固定座544移动，由此使到第二除尘头543能够贴近于CIGS薄膜太阳能电池70，以便于第二除尘头543较好地吸取在P4.1刻划模式时产生的灰尘；并且，在不需要第二除尘头543工作时，也可以通过控制单元控制第三气缸545工作，以使第二除尘头543远离CIGS薄膜太阳能电池70，避免影响其他操作。
请参阅图6，并结合图3，下面详述本实施例的机械刻划装置60的具体结构。
机械刻划装置60包括可沿支撑底座10的竖直方向上下移动z轴组件61、安装在z轴组件61上的机械刻划组件62及用以清除机械刻划组件62刻划时产生的灰尘的除尘机构63。
下面对机械刻划组件62的具体结构作进一步的描述。
机械刻划组件62包括刻刀621、用以调节刻刀621的刀尖相对于支撑底座10的横向方向的角度的x向角度调整部622、用以调节刻刀621的刀尖相对于支撑底座10的纵向方向的角度的y向角度调整部623及用于驱动x向角度调整部622和y向角度调整部623工作的调整驱动单元624，而机械刻划组件62的各部件的具体结构为：
刻刀621设置在x向角度调整部622上；
调整驱动单元624分别连接于x向角度调整部622、y向角度调整部623，且调整驱动单元624与控制单元电连接。优选地，调整驱动单元624为音圈电机，其中，音圈电机是一种将电能转化为机械能的装置，并实现直线型及有限摆角的运动，且该音圈电机主要应用于小行程、高速、高加速运动，适合用于狭小的空间，而调整驱动单元624采用音圈电机可较好地保证刻刀621的x向角度和y向角度调整的精度，从而保证刻划CIGS薄膜太阳能电池70的叠层的精度。
下面对除尘机构63的具体结构作进一步的描述。
除尘机构63包括靠近于刻刀621的第三除尘头631及设置在调整驱动单元624上用以将机械刻划组件62刻划时产生的灰尘吹向于第三除尘头631的吹气嘴632，除尘头631吸气的中心轴线、吹气嘴632的中心轴线与刻刀621的中心轴线围成的平面平行于支撑底座10的纵向方向，由此，使到除尘头631能够较好地吸取机械刻划组件62刻划CIGS薄膜太阳能电池70时产生的灰尘。
请参阅图2及图3，并结合图7，下面详述本实施例的y向移动单元20的具体结构。
y向移动单元20包括设置在支撑底座10上的第一大理石基座21、设于第一大理石基座21上且沿支撑底座10的纵向方向往复移动的y向平台22、用以驱动y向平台22移动的y向驱动装置23及用以调节y向平台22的移动距离的y向移动调节机构（图中未标示），而y向移动单元20的各部件的具体结构为：
第一大理石基座21为一长方形板块，于其长度方向的中间位置开设有矩形阶梯槽，以便于y向移动单元20的各部件布局安装在第一大理石基座21，而该矩形阶梯槽在该长方形板块上形成有由上往下的第一台阶和第二台阶。
y向平台22移动设置在第一大理石基座21的第二台阶上。具体为，在第二台阶上安装有沿支撑底座10的纵向方向设置的y向线性导轨及与该y向线性导轨滑动配合的y向滑块，而y向平台22设置在y向滑块上，由此使到y向平台22移动设置在第二台阶上。
y向驱动装置23设置在第一大理石基座21的第一台阶上，且其连接于y向平台22，并与控制单元电连接。优选地，该y向驱动装置23为一电机。
见图7所示，y向移动调节机构包括设置在第一大理石基座21上且靠近y向平台22的y向光栅尺241及用以读取y向光栅尺241的测量数值的y向读数头242，y向读数头242固定在y向平台22上。其中，光栅尺，也称为光栅尺位移传感器（光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。那么，通过y向光栅尺241与y向读数头242的设置，可较好地保证y向平台22的移动距离，进而保证对CIGS薄膜太阳能电池70刻划的精度。
请参阅图2，并结合图7，下面详述本实施例的x向移动单元30的具体结构。
x向移动单元30包括横跨在第一大理石基座21上的第二大理石基座31、设于第二大理石基座31上且沿支撑底座10的横向方向往复移动的x向平台32、用以驱动x向平台32移动的x向驱动装置33及用以调节x向平台32的移动距离的x向移动调节机构（图中未标示），而x向移动单元30的各部件的具体结构为：
x向平台32移动设置在第二大理石基座31上，具体为，在第二大理石基座31上安装有沿支撑底座10的横向方向设置的x向线性导轨及与该x向线性导轨滑动配合的x向滑块，而x向平台32设置在x向滑块上，由此使到x向平台32移动设置在第二大理石基座31上。
x向驱动装置33设置在第二大理石基座31上，且该x向驱动装置33连接于x向平台32，并与控制单元电连接。优选地，该x向驱动装置33为一电机。
x向移动调节机构包括设置在第二大理石基座31上且靠近x向平台32的x向光栅尺（图中未标示）及用以读取x向光栅尺的测量数值的x向读数头（图中未标示），x向读数头固定在x向平台上。
请参阅图2和图3，并结合图8至图10，下面详述本实施例的加工平台40的具体结构。
进一步地，加工平台40设置在y向平台22上，且其包括有用以对CIGS薄膜太阳能电池70进行气浮刻划的气浮机构41及用以夹持CIGS薄膜太阳能电池70的夹持机构42。
气浮机构41包括设置在第一大理石基座21上且呈水平设置的气浮块411、设置在气浮块411的中间位置且可沿支撑底座10的横向方向来回移动的气浮除尘器412。由于CIGS薄膜太阳能电池的玻璃中心区域加工面为非接触式机构，借由该气浮机构41，反装玻璃后亦可实现刻划。
见图10所示，夹持机构42包括位于气浮块411的前端用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池70的顶端的前挡点421、位于气浮块411的第一侧用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池70的第一侧的不动点422、呈伸缩设于气浮块411的第二侧用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池70的第二侧的顶紧点423、位于气浮块411的任一侧端用于移动纠偏CIGS薄膜太阳能电池70的放置位置的动纠偏点424及位于气浮块411的两侧夹持CIGS薄膜太阳能电池70的抓手425。
CIGS薄膜太阳能电池70的上料操作为：首先，将CIGS薄膜太阳能电池70置于气浮块411并通过气浮块411推入，而推入到一定位置后，前挡点421会升高并挡住CIGS薄膜太阳能电池70的顶端，不动点422抵顶CIGS薄膜太阳能电池70的第一侧；接着，顶紧点423会伸出并抵顶CIGS薄膜太阳能电池70的第二侧；再接着，由动纠偏点424对CIGS薄膜太阳能电池70纠偏；之后，再由抓手425抓住CIGS薄膜太阳能电池70，而此时，前挡点421缩回初始位置，那么，整个CIGS薄膜太阳能电池70的上料操作便完成。
较佳地，见图5所示，夹持机构42还包括用以观察CIGS薄膜太阳能电池70在加工平台40上的偏移情况的CCD装置426，CCD装置426设置在镜座55的下方并靠近于加工平台40。如CIGS薄膜太阳能电池70在气浮块411上纠偏时，其可通过CCD装置426的抓拍来进行对应的纠偏；当然，在CIGS薄膜太阳能电池70进行刻划时，也可借助CCD装置426的抓拍对CIGS薄膜太阳能电池70进行纠偏，由此能够较好地保证CIGS薄膜太阳能电池70的刻划精度。
下面结合图示，对本发明的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备100的刻划操作作进一步的描述：
P1刻划模式
在进行P1刻划模式时，通过控制单元控制光路刻划装置50的P1刻划模块，此时，激光器51发射激光束，该激光束射至扩束镜组52，扩束镜组52将射入的激光束扩大到设定倍数后将激光束送至已移动至其出射激光方向的第一45°全反镜531上；接着，第一45°全反镜531将激光束90度折射并将其折射至第二45°全反镜532，即，激光束由沿支撑底座10的横向方向射向折向变为沿支撑底座10的纵向方向射向；接着，第二45°全反镜532将激光束90度向下折射并将其折射至第三45°全反镜533，即，激光束由沿支撑底座10的纵向方向射向折向变为沿支撑底座10的竖直方向射向；再接着，第三45°全反镜533将激光束射向聚焦镜组534，而聚焦镜组534将激光束聚焦并射向置于加工平台40上的CIGS薄膜太阳能电池70的薄膜层71；同时地，控制单元会控制第一除尘头536工作，并控制第一除尘头536贴近CIGS薄膜太阳能电池70，以便于第一除尘头536较好地吸取在P1刻划模式时产生的灰尘。
P2、P3、P4.2刻划模式
在进行P2刻划模式时，通过控制单元控制z轴组件61的移动操作，以控制机械刻划组件62的上下移动。而在调节刻刀621的角度时，可以通过通过控制单元控制调整驱动单元624工作，再由调整驱动单元624控制x向角度调整部622和/或y向角度调整部623对刻刀621进行调整；之后，便可以操作刻刀621对CIGS薄膜太阳能电池70相关的叠层进行刻划；同时，通过控制单元控制除尘机构63工作，以吸取刻划时产生的灰尘。
而P3、P4.2刻划模式的操作方式与P2刻划模式的操作方式一样，此处省略。
P4.1刻划模式
在进行P4.1刻划模式，通过控制单元控制光路刻划装置50的P4.1刻划模块，此时，第一45°全反镜531会移离扩束镜组52出射激光方向，而激光器51发射激光束后，该激光束射至扩束镜组52，扩束镜组52将射入的激光束扩大到设定倍数后将激光束送至第四45°全反镜541上；接着，第四45°全反镜541将激光束射至振动镜组542，再由振动镜组542将该激光束摆动一定角度，然后将该激光束射向置于加工平台40上的CIGS薄膜太阳能电池的周边（除薄膜层71外）；同时地，控制单元会控制第二除尘头543工作，并控制第二除尘头543贴近CIGS薄膜太阳能电池70，以便于第二除尘头543较好地吸取在P4.1刻划模式时产生的灰尘。
以上所述仅为本发明较佳的实施例而已，其结构并不限于上述列举的形状，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：包括支撑底座、设于所述支撑底座上且可沿所述支撑底座的纵向方向往复移动的y向移动单元、横跨于所述y向移动单元且可沿所述支撑底座的横向方向往复移动的x向移动单元、安装在所述y向移动单元上用以供CIGS薄膜太阳能电池放置加工的加工平台、利用激光对CIGS薄膜太阳能电池进行刻划的光路刻划装置、利用刀具对CIGS薄膜太阳能电池进行刻划的机械刻划装置及用以控制所述y向移动单元、所述x向移动单元、所述光路刻划装置和所述机械刻划装置的控制单元；
所述光路刻划装置安装在所述x向移动单元上，且其具有用以对CIGS薄膜太阳能电池的薄膜层进行第一道刻划的P1刻划模块和用以对CIGS薄膜太阳能电池的周边除薄膜层外进行第四道刻划的P4.1刻划模块；
所述机械刻划装置设于所述x向移动单元的底端且可沿所述支撑底座的竖直方向上下移动，且其具有用以对CIGS薄膜太阳能电池的CIGS层进行第二道刻划的P2刻划模块、用以对CIGS薄膜太阳能电池的CIGS层和导电层进行第三道刻划的P3刻划模块和用以对CIGS薄膜太阳能电池的周边进行第四道刻划的P4.2刻划模块；
所述控制单元分别与所述y向移动单元、所述x向移动单元、所述光路刻划装置、所述机械刻划装置电连接。
2.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述光路刻划装置包括激光器、位于该激光器的激光束出口处的扩束镜组、移动对向于该扩束镜组的P1刻划构件、对向于该扩束镜组的P4.1刻划构件及用以供该P1刻划构件和该P4.1刻划构件固定设置的镜座；
所述P1刻划构件包括移动对向于所述扩束镜组出射激光方向的第一45°全反镜、对向于所述第一45°全反镜出射激光方向以使所述激光器的激光束沿所述支撑底座的横向方向射向折向变为沿所述支撑底座的纵向方向射向的第二45°全反镜、对向于所述第二45°全反镜出射激光方向以使所述激光器的激光束沿所述支撑底座的纵向方向射向折向变为沿所述支撑底座的竖直方向射向的第三45°全反镜、对向于所述第三45°全反镜出射激光方向的聚焦镜组、用以调节所述聚焦镜组上下移动的调节座及位于所述聚焦镜组的下方用以清除P1刻划时产生的灰尘的第一除尘头，所述第二45°全反镜垂直于所述第一45°全反镜出射激光方向，所述第三45°全反镜垂直于所述第二45°全反镜出射激光方向，所述调节座呈上下移动设置在所述镜座的下端，所述聚焦镜组设置在所述调节座上且其出射激光方向通过所述第一除尘头对向于所述加工平台，所述第一除尘头呈上下移动设于所述镜座上；
所述P4.1刻划构件包括对向于所述扩束镜组出射激光方向的第四45°全反镜、对向于所述第四45°全反镜出射激光方向且可上下移动的振动镜组及位于所述振动镜组的下方用以清除P4.1刻划时产生的灰尘的第二除尘头，所述振动镜组设置在所述调节座上且其出射激光方向通过所述第二除尘头对向于所述加工平台，所述第二除尘头呈上下移动设于所述镜座上。
3.如权利要求2所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述P1刻划构件还包括供所述第一45°全反镜设置固定的第一固定座及用以驱动该第一固定座来回移动的第一气缸，所述第一气缸的输出轴连接于所述第一固定座上，且所述第一气缸与所述控制单元电连接，所述第一45°全反镜通过所述第一气缸驱动所述第一固定座移动而移动对向于所述扩束镜组出射激光方向。
4.如权利要求2所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述P1刻划构件还包括供所述第一除尘头设置固定的第二固定座及用以驱动该第二固定座来回移动的第二气缸，所述第二气缸的输出轴连接于所述第二固定座上，且所述第二气缸与所述控制单元电连接，所述第一除尘头通过所述第二气缸驱动所述第二固定座移动而呈上下移动设于所述镜座上；
所述P4.1刻划构件还包括供所述第二除尘头设置固定的第三固定座及用以驱动该第三固定座来回移动的第三气缸，所述第三气缸的输出轴连接于所述第三固定座上，且所述第三气缸与所述控制单元电连接，所述第二除尘头通过所述第三气缸驱动所述第三固定座移动而呈上下移动设于所述镜座上。
5.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述机械刻划装置包括可沿所述支撑底座的竖直方向上下移动z轴组件、安装在所述z轴组件上的机械刻划组件及用以清除所述机械刻划组件刻划时产生的灰尘的除尘机构；
所述机械刻划组件包括刻刀、用以调节所述刻刀的刀尖相对于所述支撑底座的横向方向的角度的x向角度调整部、用以调节所述刻刀的刀尖相对于所述支撑底座的纵向方向的角度的y向角度调整部及用于驱动所述x向角度调整部和所述y向角度调整部工作的调整驱动单元，所述刻刀设置在x向角度调整部上，所述调整驱动单元分别连接于所述x向角度调整部、所述y向角度调整部，且所述调整驱动单元与所述控制单元电连接。
6.如权利要求5所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述调整驱动单元为音圈电机。
7.如权利要求5所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述除尘机构包括靠近于所述刻刀的第三除尘头及设置在所述调整驱动单元上用以将所述机械刻划组件刻划时产生的灰尘吹向于所述第三除尘头的吹气嘴，所述除尘头吸气的中心轴线、所述吹气嘴的中心轴线与所述刻刀的中心轴线围成的平面平行于所述支撑底座的纵向方向。
8.如权利要求1-7任一项所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述y向移动单元包括设置在所述支撑底座上的第一大理石基座、设于所述第一大理石基座上且沿所述支撑底座的纵向方向往复移动的y向平台、用以驱动所述y向平台移动的y向驱动装置及用以调节所述y向平台的移动距离的y向移动调节机构；
所述y向驱动装置连接于所述y向平台，且其与所述控制单元电连接；
所述y向移动调节机构包括设置在第一大理石基座上且靠近所述y向平台的y向光栅尺及用以读取所述y向光栅尺的测量数值的y向读数头，所述y向读数头固定在所述y向平台上。
9.如权利要求8所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述x向移动单元包括横跨在所述第一大理石基座上的第二大理石基座、设于所述第二大理石基座上且沿所述支撑底座的横向方向往复移动的x向平台、用以驱动所述x向平台移动的x向驱动装置及用以调节所述x向平台的移动距离的x向移动调节机构;
所述x向驱动装置连接于所述x向平台，且其与所述控制单元电连接；
所述x向移动调节机构包括设置在第二大理石基座上且靠近所述x向平台的x向光栅尺及用以读取所述x向光栅尺的测量数值的x向读数头，所述x向读数头固定在所述x向平台上。
10.如权利要求9所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述加工平台设置在所述y向平台上，且其包括有用以对CIGS薄膜太阳能电池进行气浮刻划的气浮机构及用以夹持CIGS薄膜太阳能电池的夹持机构；
所述气浮机构包括设置在所述第一大理石基座上且呈水平设置的气浮块、设置在所述气浮块的中间位置且可沿所述支撑底座的横向方向来回移动的气浮除尘器；
所述夹持机构包括位于所述气浮块的前端用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池的顶端的前挡点、位于所述气浮块的第一侧用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池的第一侧的不动点、呈伸缩设于所述气浮块的第二侧用于抵顶CIGS薄膜太阳能电池的第二侧的顶紧点、位于所述气浮块的任一侧端用于移动纠偏CIGS薄膜太阳能电池的放置位置的动纠偏点及位于所述气浮块的两侧夹持CIGS薄膜太阳能电池的抓手。
11.如权利要求10所述的CIGS薄膜太阳能电池刻划设备，其特征在于：所述夹持机构还包括用以观察CIGS薄膜太阳能电池在加工平台上的偏移情况的CCD装置，所述CCD装置设置在所述镜座的下方并靠近于所述加工平台。
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