CN106670609A - 一种用于太阳能电池焊接的激光器装置 - Google Patents

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沈佳伟
姜乃方
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Abstract

本发明公开了一种用于太阳能电池焊接的激光器装置，包括预热激光器光源、焊接激光器光源，主体结构，主体结构包括中心光源扩束单元和两侧光源聚焦单元，中心光源扩束单元包括中心光纤适配器、扩束透镜组，预热激光器光源通过中心光纤适配器进入扩束透镜组，激光光源光束扩展到覆盖待焊接面，进行预热；两侧光源聚焦单元包括侧光纤适配器、准直聚焦透镜组，焊接激光器光源通过光纤适配器进入相应的准直聚焦透镜组，激光光源光束聚焦后，实现多个焊接点同时工作。本发明能够实现非接触式焊接，同时实现对电池板的预热和焊接，精确控制激光束光斑大小和输出功率，消除了传统焊接方法预热产生隐裂、翘曲、虚焊、过焊等问题。

Description

一种用于太阳能电池焊接的激光器装置
技术领域
本发明涉及太阳能电池焊接领域，具体地说，是涉及一种基于多个半导体激光器组合的用于太阳能电池板焊接的激光器系统。
背景技术
现有的电烙铁焊接是一般通过直接接触的方式将热量传递到焊带和太阳能电池板，由人工施加下压力使焊带上熔化的焊料和电池板电极焊接到一起。这种方法往往需要对电池板进行预热，防止电池板因温度梯度过大而产生隐裂，这就导致了太阳能电池板容易产生翘曲现象。同时人工施加下压力无法控制其一致性，造成了对操作者在电烙铁移动速度和施加力度的操作经验提出了很高的要求，因此，这种焊接的产品容易出现虚焊、过焊，质量不容易控制。
另一种方法是采用红外线焊接太阳能电池板，通过红外灯发出一定形状分布的红外光，照射需要焊接的区域，焊带和电池板吸收红外光产生热量，使焊锡熔化，完成焊接。该方法由于使用的光源是灯丝产生红外光，其光斑形状不易控制，热影响区域过大，电池板局部产生翘曲，对细栅线造成不良影响，且红外灯寿命短经常需要更换。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种用于太阳能电池焊接的激光器装置。本发明能够实现非接触式焊接，同时实现对电池板的预热和焊接，精确控制激光束光斑大小和输出功率，消除传统焊接方法预热产生隐裂、翘曲、虚焊、过焊等问题，使产品质量得到更好的保证。
一种用于太阳能电池焊接的激光器装置，包括预热激光器光源、焊接激光器光源，主体结构，主体结构包括中心光源扩束单元和两侧光源聚焦单元，
中心光源扩束单元包括中心光纤适配器、扩束透镜组，预热激光器光源通过中心光纤适配器进入扩束透镜组，激光光源光束扩展到覆盖待焊接面，进行预热；
两侧光源聚焦单元包括侧光纤适配器、准直聚焦透镜组，侧光纤适配器、准直聚焦透镜组分为两列，位于扩束透镜组的两侧，焊接激光器光源通过光纤适配器进入相应的准直聚焦透镜组，激光光源光束聚焦后，实现多个焊接点同时工作。
所述的两侧光源聚焦单元具有倾角，角度可调。
所述的激光器装置，根据太阳能电池板材料和焊料材料选用相应波段的预热激光器光源。
所述的激光器装置，根据太阳能电池板焊接的要求，准直透镜聚焦组3的聚焦焦深和聚焦光斑尺寸可调。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用多组激光光源连接到主体结构上，实现小型集成化焊接装置；
2、本发明主体结构分为中心光源扩束结构和两侧光源聚焦结构实现太阳能电池板焊接；
3、本发明主体结构的中间光纤适配器和扩束透镜组结构将激光光源光束扩展到覆盖待焊接面，对其进行预热功能，不会导致其他区域加热变形，防止产生太阳能电池板翘曲等问题；
4、本发明主体结构的两端部分采用多组激光器光源，使用准直透镜聚焦组对光纤输出光束进行聚焦，通过太阳能电池板焊接的要求，计算得出聚焦焦深和聚焦光斑尺寸，实现多个焊接点同时工作；
5、本发明无需使用添加剂；
6、本发明采用预热和焊接光源匹配的工艺进行非接触式焊接，消除传统焊接方法预热产生隐裂、翘曲、虚焊、过焊等问题，使产品质量得到更好的保证。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图，
图中，主体结构1、中心光纤适配器2-1、侧光纤适配器2-2、准直聚焦透镜组3、扩束透镜组4。
具体实施方式
如图1所示，一种用于太阳能电池焊接的激光器装置，包括预热激光器光源、焊接激光器光源，主体结构1，主体结构1包括中心光源扩束单元和两侧光源聚焦单元，
中心光源扩束单元包括中心光纤适配器2-1、扩束透镜组4，预热激光器光源通过中心光纤适配器2-1进入扩束透镜组4，激光光源光束扩展到覆盖待焊接面，进行预热；
两侧光源聚焦单元包括侧光纤适配器2-2、准直聚焦透镜组3，侧光纤适配器2-2、准直聚焦透镜组3分为两列，位于扩束透镜组4的两侧，焊接激光器光源通过光纤适配器2-2进入相应的准直聚焦透镜组3，激光光源光束聚焦后，实现多个焊接点同时工作。
所述的两侧光源聚焦单元具有倾角，角度可调。
根据太阳能电池板材料和焊料材料选用相应波段的预热激光器光源。
根据太阳能电池板焊接的要求，准直透镜聚焦组3的聚焦焦深和聚焦光斑尺寸可调。
实施例
待焊接的太阳能电池板有六个待焊点，并且需要同时焊接。采用一个40W808nm400μm光纤耦合半导体输出激光器作为焊接激光器光源，将该半导体激光器光源输出光纤连接本发明的中间光纤适配器，采用扩束透镜组将光束扩展成30*100mm的方形光束，恰好可以覆盖待焊的六个点，其中扩束透镜组的透镜参数根据待焊点位置高度可以改变，同时不会覆盖其他位置，避免了其他位置温度升高导致太阳能电池板翘曲。使用六个30W808nm400μm光纤耦合激光器作为焊接激光器光源，将该激光器光源的输出光纤连接本发明的两侧六个光纤适配器，采用准直聚焦透镜组将光束准直聚焦成直径5mm的光斑，恰好对应焊接点，其中准直透镜组的透镜参数根据待焊点尺寸位置可以改变，该准直聚焦透镜组可以控制焊接激光器光源的聚焦位置，确保多个待焊接点之间不干涉。焊接时，首先使用40W808nm400μm光纤耦合输出半导体激光器，对应覆盖区域照射2S，对待焊接区进行局部预热，控制该光源的光斑大小和功率分布，确保太阳能电池板不会发生翘曲。然后同时打开六个30W808nm400μm光纤耦合激光器，对应六个焊接点照射1S，实现太阳能电池板的六个点同时焊接。其中使用的激光器光源可以针对不同太阳能电池板材料和焊料材料可以使用不同波段的半导体激光器作为预热光源，缩短焊接时间，提高焊接效率，同时消除传统焊接方法预热产生隐裂、翘曲、虚焊、过焊等问题，使产品质量得到更好的保证。

Claims (4)

1.一种用于太阳能电池焊接的激光器装置，其特征是：包括预热激光器光源、焊接激光器光源，主体结构（1），
主体结构（1）包括中心光源扩束单元和两侧光源聚焦单元，
中心光源扩束单元包括中心光纤适配器（2-1）、扩束透镜组（4），预热激光器光源通过中心光纤适配器（2-1）进入扩束透镜组（4），激光光源光束扩展到覆盖待焊接面，进行预热；
两侧光源聚焦单元包括侧光纤适配器（2-2）、准直聚焦透镜组（3），侧光纤适配器（2-2）、准直聚焦透镜组（3）分为两列，位于扩束透镜组（4）的两侧，焊接激光器光源通过光纤适配器（2-2）进入相应的准直聚焦透镜组（3），激光光源光束聚焦后，实现多个焊接点同时工作。
2.根据权利要求1所述的激光器装置，其特征是：所述的两侧光源聚焦单元具有倾角，角度可调。
3.根据权利要求1所述的激光器装置，其特征是：根据太阳能电池板材料和焊料材料选用相应波段的预热激光器光源。
4.根据权利要求1所述的激光器装置，其特征是：根据太阳能电池板焊接的要求，准直透镜聚焦组（3）的聚焦焦深和聚焦光斑尺寸可调。
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