CN107344267A - 一种太阳能电池板激光刻划装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池板激光刻划装置，属于光伏太阳能电池技术领域，通过设置激光分束元件和激光准直元件，同一条激光光束经同一个激光分束元件分束后进入同一个激光准直元件准直，并直接形成多束平行的激光光束，很好的保证了平行激光光束的一致性和稳定性，其结构简单，设计合理，后期维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及光伏太阳能电池技术领域，特别是一种太阳能电池板激光刻划装置。
背景技术
随着能源的日益短缺，人们对太阳能的开发和利用日趋重视。在整个光伏领域，涉及到的太阳能电池种类有晶硅太阳能电池、硅基薄膜、碲化镉(CdTe)薄膜、CIGS薄膜太阳电池、有机薄膜、染料敏化薄膜电池等。在生产太阳能电池的过程中，都或多或少涉及到激光刻划领域，晶硅电池主要用激光进行打孔、开槽、切割，薄膜太阳能电池主要用激光进行划线。
激光设备主要包括平台和光学系统，其中光学系统是核心，现有技术中，所述光学系统利用多条激光刻划基板，但由于产生激光的光路存在差异，多条激光的一致性和稳定性很难得到保证，加之激光器功率的衰减，各路激光的差异性将逐渐放大，影响刻划、切割、开孔效果，此外，由于其激光光路结构复杂，后期维护麻烦，要保证激光光路的一致性很难。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种结构合理、方便维护、平行激光光路一致性好的太阳能电池板激光刻划装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种太阳能电池板激光刻划装置，包括固定基板的加工台，以及光学系统，所述光学系统包括光学平台以及驱动光学平台移动的驱动机构，所述光学平台上设有激光器，激光器输出光路上依次设有扩束镜、反射镜、激光分束元件、激光准直元件和聚焦镜，激光器发射出的单束激光光束经扩束镜进入反射镜形成Z向反射光，Z向反射光进入激光分束元件形成多束激光光束，多束激光光束进入激光准直元件形成多束平行的激光光束，该多束平行的激光光束经聚焦镜后能够刻划基板。
优选的，所述激光分束元件为光栅或衍射光学器件或棱镜。
优选的，所述光学系统还包括对焦机构，所述对焦机构包括固定激光准直元件和聚焦镜的安装板，以及驱动安装板沿Z向移动的第一驱动装置。
优选的，所述第一驱动装置包括第一丝杆、第一滑块，以及驱动第一丝杆旋转的第一电机，所述安装板通过第一滑块安装在第一丝杆上。
优选的，所述光学平台上还设有连接光学系统的扫描系统，所述扫描系统设置在光学系统相对于刻划方向的前方，扫描系统采集基板的图像信息并将图像信息计算处理后反馈给光学系统，所述光学系统根据图像信息同步控制对焦机构和驱动机构。
优选的，所述扫描系统包括自动成像元件和第二驱动装置，所述第二驱动装置连接自动成像元件且能够驱动自动成像元件沿Z向移动。
优选的，所述第二驱动装置包括第二丝杆、第二滑块，以及驱动第而丝杆旋转的第二电机，所述自动成像元件通过第二滑块安装在第二丝杆上。
优选的，所述聚焦镜上端设有激光功率测量元件，所述激光功率测量元件连接光学系统，激光功率测量元件检测从聚焦镜发射出的激光光束的功率并将检测结果反馈给光学系统，光学系统根据检测结果调节激光器的发射激光功率。
优选的，所述聚焦镜处设有保护镜。
本发明的有益效果是：通过设置激光分束元件和激光准直元件，同一条激光光束经同一个激光分束元件分束后进入同一个激光准直元件准直，并直接形成多束平行的激光光束，很好的保证了平行激光光束的一致性和稳定性，其结构简单，设计合理，后期维护方便。
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是本发明一实施例的结构示意图；
图2是图1中A部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如图1、图2所示，一种太阳能电池板激光刻划装置，包括:固定基板2的加工台，以及光学系统，所述光学系统包括光学平台3以及驱动光学平台3移动的驱动机构，所述光学平台3上设有激光器4，激光器4输出光路上依次设有扩束镜5、反射镜6、激光分束元件7、激光准直元件8和聚焦镜9，激光器4发射出的单束激光光束经扩束镜5进入反射镜6形成Z向反射光，Z向反射光进入激光分束元件7形成多束激光光束，多束激光光束进入激光准直元件8形成多束平行的激光光束，该多束平行的激光光束经聚焦镜9后能够刻划基板2。
在本实施例中，还包括工作台1，所述光学平台3和驱动机构设置在工作台1上，驱动机构驱动光学平台3在工作台1上移动。
具体来说，所述激光分束元件7可以为光栅、衍射光学器件、棱镜等分光元件，激光分束元件7能够将同一条Z向反射光分解形成至少两束激光光束，所述激光准直元件8为激光准直镜，激光分束元件7射出的多束激光光束进入同一个激光准直元件8后形成多束平行的激光光束，由于上述多束平行的激光光束是由同一条Z向反射光经同一个激光分束元件7分束后，再进入同一个激光准直元件8准直后直接形成的，故分束后形成的平行激光光束具有高度的一致性和稳定性，其结构简单，设计合理，后期出现故障时，只需更换或调整一个激光分束元件7和一个激光准直元件8即可，维护方便。
通过更换不同的激光分束元件7，准直后形成的多束平行激光光束可以是一维的、二维的，平行激光光束的截面图形也可以是规则或不规则的定制图形。
工作时，基板2放置在加工台上，膜层朝上放置，光学系统在计算机控制下协调工作，其中，驱动机构驱动光学平台3沿X向、Y向移动，并带动光学平台3上的激光器4、扩束镜5、反射镜6、激光分束元件7、激光准直元件8和聚焦镜9一起移动，形成的多束平行激光光束同时刻膜，实现多线刻划、多线切割、多孔开孔，其刻膜效率高，性能稳定。
其中，所述驱动机构包括驱动光学平台3沿X向移动的X向传动总成，以及驱动光学平台3沿Y向移动的Y向传动总成。所述X向传动总成和Y向传动总成均采用伺服电机驱动、滚珠丝杠与导轨传动的方式，其传动精度高、速度快、稳定性好。
进一步地，所述光学系统还包括对焦机构，所述对焦机构包括固定激光准直元件8和聚焦镜9的安装板10，以及驱动安装板10沿Z向移动的第一驱动装置，第一驱动装置在图中未显示，第一驱动装置带动激光准直元件8相对于激光分束元件7升降，通过改变激光准直元件8和激光分束元件7之间的距离来调整由激光准直元件8形成的平行激光光束之间的间距，从而实现同一方向上不同间距的多线刻划、多线切割。
在本实施例中，所述第一驱动装置包括第一丝杆、第一滑块，以及驱动第一丝杆旋转的第一电机，所述安装板10通过第一滑块安装在第一丝杆上，第一电机驱动第一丝杆旋转并带动第一滑块沿Z向升降移动，激光准直元件8和激光分束元件7之间的距离得到调整，此外，第一驱动装置还可以设置导轨辅助传动，传动平稳。
本发明中，所述光学平台3上还设有连接光学系统的扫描系统，所述扫描系统设置在光学系统相对于刻划方向的前方，扫描系统和光学系统均设置在光学平台3，且在驱动机构的驱动下随光学平台3一起沿X向、Y向移动。当激光装置开始工作时，扫描系统先采集基板的图像信息并将图像信息计算处理后反馈给光学系统，所述光学系统根据图像信息同步控制对焦机构和驱动机构，此时，驱动机构在X向、Y向上移动，对焦机构同步在Z向上自动调节对焦，将需要刻划、切割、打孔的图像输出到基板2上，从而完成工作。上述工作过程中，基板2保持不动，光学系统在X向、Y向、Z向上做高速往返移动，其速度快，精度高，将同一条激光器4发射出的单束激光分成多束平行的激光用以刻膜，激光光路的一致性和稳定性好。
扫描系统包括自动成像元件11和第二驱动装置，自动成像元件11包括显微镜头以及能够把光学影像转化为数字信号的图像采集电荷耦合器件，第二驱动装置在图中未显示，所述第二驱动装置连接自动成像元件11且能够驱动自动成像元件11沿Z向移动，自动成像元件11可以根据基板2的形态和图案，在Z轴方向上自动调节，保证扫描效果，其中，第二驱动装置包括第二丝杆、第二滑块，以及驱动第而丝杆旋转的第二电机，所述自动成像元件11通过第二滑块安装在第二丝杆上，第二电机驱动第二丝杆旋转并带动第二滑块沿Z向升降移动。
所述聚焦镜9上端设有激光功率测量元件12，所述激光功率测量元件12连接光学系统，激光功率测量元件12检测从聚焦镜9发射出的激光光束的功率并将检测结果反馈给光学系统，光学系统根据检测结果调节激光器4的发射激光功率。激光功率测量元件12用于检测平行激光光束的功率大小，当检测到平行激光光束的功率小时，调节激光器4的输出功率，避免由于平行激光光束的功率小或激光器4的功率衰减，影响刻划、切割、开孔的效果。
进一步地，聚焦镜9处设有保护镜，保护镜在图中未显示，保护镜具有挡光作用，根据基板2的图案进行调整，阻挡部分激光光束。
此外，所述加工台上设有若干固定基板2的定位气缸13，机械手将基板2输送至加工台的设定位置后，上述定位气缸将基板2夹紧定位，基板2加工完成后，定位气缸13松开，机械手将其夹住实现下料。
以上对本发明的较佳实施例进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应属于本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种太阳能电池板激光刻划装置，包括固定基板的加工台，以及光学系统，其特征在于，所述光学系统包括光学平台以及驱动光学平台移动的驱动机构，所述光学平台上设有激光器，激光器输出光路上依次设有扩束镜、反射镜、激光分束元件、激光准直元件和聚焦镜，激光器发射出的单束激光光束经扩束镜进入反射镜形成Z向反射光，Z向反射光进入激光分束元件形成多束激光光束，多束激光光束进入激光准直元件形成多束平行的激光光束，该多束平行的激光光束经聚焦镜后能够刻划基板。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述激光分束元件为光栅或衍射光学器件或棱镜。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述光学系统还包括对焦机构，所述对焦机构包括固定激光准直元件和聚焦镜的安装板，以及驱动安装板沿Z向移动的第一驱动装置。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述第一驱动装置包括第一丝杆、第一滑块，以及驱动第一丝杆旋转的第一电机，所述安装板通过第一滑块安装在第一丝杆上。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述光学平台上还设有连接光学系统的扫描系统，所述扫描系统设置在光学系统相对于刻划方向的前方，扫描系统采集基板的图像信息并将图像信息计算处理后反馈给光学系统，所述光学系统根据图像信息同步控制对焦机构和驱动机构。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述扫描系统包括自动成像元件和第二驱动装置，所述第二驱动装置连接自动成像元件且能够驱动自动成像元件沿Z向移动。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括第二丝杆、第二滑块，以及驱动第而丝杆旋转的第二电机，所述自动成像元件通过第二滑块安装在第二丝杆上。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述聚焦镜上端设有激光功率测量元件，所述激光功率测量元件连接光学系统，激光功率测量元件检测从聚焦镜发射出的激光光束的功率并将检测结果反馈给光学系统，光学系统根据检测结果调节激光器的发射激光功率。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池板激光刻划装置，其特征在于，所述聚焦镜处设有保护镜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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