CN108735609B - 一种薄膜太阳能电池激光刻划装置及其刻划方法 - Google Patents

一种薄膜太阳能电池激光刻划装置及其刻划方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种薄膜太阳能电池激光刻划装置及其刻划方法，其利用多个凹陷或黑点进行对位和校准，不会对太阳能电池表面造成损伤；利用纵向方向移动的移动臂进行y方向的定位，利用刻划装置在横向方向的移动进行x方向的定位，从而确定即时的刻划位置；可以固定移动臂，利用刻划装置的横向移动进行x方向的刻划，亦可以固定刻划装置，利用移动臂的纵向移动进行y方向的刻划，方便灵活，且可以实现x和y的刻划。

Description

一种薄膜太阳能电池激光刻划装置及其刻划方法
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池领域，具体涉及一种薄膜太阳能电池激光刻划装置及其刻划方法。
背景技术
为了控制和提高输出电压值的大小，太阳能电池通常做成模组，即将多个电池串联起来。通过划线法来实现不同功能层上子电池之间的分割。
参照图1，薄膜太阳能电池为铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池包括玻璃衬底230、钼(Mo)背电极层240、铜铟镓硒(CIGS)吸光层250、硫化镉(CdS)/氧化锌(ZnO)缓冲层260、掺铝氧化锌(AZO)顶电极层270。薄膜太阳能电池上从左至右分布着已经刻划的多条激光刻划线280。现有技术对于铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池制作过程中需要引入三次划线或预刻划线实现激光刻划线280（具体可以参见专利文献CN106876518A），其会对太阳能电池薄膜的掺铝氧化锌(AZO)顶电极层270造成损坏，例如会多余的出现预刻划线，这对薄膜太阳能电池是不利的。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种薄膜太阳能电池激光刻划装置，用于对薄膜太阳能电池周边区域的多个凹陷或黑点进行追踪刻划，包括：
载置台；
第一导轨，设置于所述载置台的承载面上，用于输送并承载所述薄膜太阳能电池；
第二导轨，设置于所述载置台的承载面上，且位于所述第一导轨的两侧，所述第二导轨的延伸方向与所述第一导轨的延伸方向平行，并与激光刻划得到的刻划线的延伸方向相互垂直；
移动臂，卡合在所述第二导轨上并横跨所述表面太阳能电池，且可沿着所述第二导轨移动，所述移动臂上设有第三导轨；
刻划组件，可滑动地设置于所述第三导轨上，所述刻划组件包括间隔设置的激光刻划头和摄像头，所述激光刻划头能够对所述薄膜太阳能电池进行刻划，所述摄像头能够采集多个凹陷或黑点的图像信息；及
处理模块，与所述刻划组件通讯连接，并能够根据多条所述凹陷或黑点的图像信息来调整刻划组件在所述第三导轨上的转动，以控制所述激光刻划头对所述薄膜太阳能电池进行刻划。
根据本发明的实施例，所述激光刻划头和摄像头在所述刻划线的延伸方向上相对的固定。
根据本发明的实施例，所述激光刻划头和摄像头在所述刻划线的延伸方向上间隔的距离等于所述刻划线与所对应的凹陷或黑点的垂直距离。
根据本发明的实施例，还包括第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机，所述第一驱动电机能够驱动所述薄膜太阳能电池相对所述第一导轨滑动，所述第二驱动电机能够驱动所述移动臂相对于第二导轨滑动，所述第三驱动电机能够驱动所述刻划组件相对所述第三导轨滑动。
根据本发明的实施例，所述凹陷或黑点的位置对应于所述薄膜太阳能电池最外周的通孔电极的位置。
根据本发明的实施例，所述黑点由所述凹陷通过填充深色导电材料形成，所述深色导电材料是相对于所述薄膜太阳能电池的顶电极材料颜色较深的材料。
本发明还提供了一种薄膜太阳能电池激光刻划方法，通过上述的薄膜太阳能电池激光刻划装置对薄膜太阳能电池周边区域的多个凹陷或黑点进行追踪刻划，包括以下步骤：
（1）通过所述第一导轨将所述薄膜太阳能电池输送至载置台中央位置，并固定；
（2）将所述移动臂通过第二导轨移动至所述薄膜太阳能电池的上方，并根据沿第一导轨方向延伸的第一组凹陷或黑点固定所述移动臂，所述移动臂固定的位置使得所述激光刻划头对准需要刻划的位置；
（3）所述摄像头通过所述沿第一导轨方向垂直的第二组凹陷或黑点采集凹陷或黑点的图像信息，然后使得所述刻划头在所述第三导轨上横向的激光划线；
（4）根据所述图像信息及时调整刻划头的路径，直至单条刻划线完成；
（5）移动所述移动臂并固定在另一位置，依上述刻划步骤进行重复的激光刻划直至整个薄膜太阳能电池的刻划完成。
本发明还提供了另一种薄膜太阳能电池激光刻划方法，通过上述的薄膜太阳能电池激光刻划装置对薄膜太阳能电池周边区域的多个凹陷或黑点进行追踪刻划，包括以下步骤：
（1）通过所述第一导轨将所述薄膜太阳能电池输送至载置台中央位置，并固定；
（2）将所述移动臂通过第二导轨移动至所述薄膜太阳能电池的上方；
（3）所述摄像头通过所述沿第一导轨方向垂直的第二组凹陷或黑点采集凹陷或黑点的图像信息，根据所述图像信息调整刻划头在第三导轨上的固定位置；
（4）在第二导轨上移动所述移动臂，直至单条刻划线完成；
（5）根据所述图像信息调整刻划头在第三导轨上的另一固定位置，依上述刻划步骤进行重复的激光刻划直至整个薄膜太阳能电池的刻划完成。
根据本发明的实施例，所述薄膜太阳能电池相对于所述载置台固定。
本发明的优点如下：
（1）利用多个凹陷或黑点进行对位和校准，不会对太阳能电池表面造成损伤；
（2）利用纵向方向移动的移动臂进行y方向的定位，利用刻划装置在横向方向的移动进行x方向的定位，从而确定即时的刻划位置；
（3）可以固定移动臂，利用刻划装置的横向移动进行x方向的刻划，亦可以固定刻划装置，利用移动臂的纵向移动进行y方向的刻划，方便灵活，且可以实现x和y的刻划。
附图说明
图1为现有的薄膜太阳能电池刻划线的剖视图；
图2为本发明的薄膜太阳能电池具有凹陷的刻划线的仰视图；
图3为本发明的薄膜太阳能电池具有黑点的刻划线的仰视图；
图4为本发明的刻划装置的俯视图。
具体实施方式
参见图2-4，本发明的提供了一种薄膜太阳能电池激光刻划装置，用于对薄膜太阳能电池周边区域的多个凹陷290或黑点291进行追踪刻划，包括：
载置台；
第一导轨，设置于所述载置台的承载面上，用于输送并承载所述薄膜太阳能电池；
第二导轨，设置于所述载置台的承载面上，且位于所述第一导轨的两侧，所述第二导轨的延伸方向与所述第一导轨的延伸方向平行，并与激光刻划得到的刻划线280的延伸方向相互垂直；
移动臂300，卡合在所述第二导轨上并横跨所述表面太阳能电池，且可沿着所述第二导轨移动，所述移动臂300上设有第三导轨340；
刻划组件310，可滑动地设置于所述第三导轨340上，所述刻划组件310包括间隔设置的激光刻划头330和摄像头320，所述激光刻划头330能够对所述薄膜太阳能电池进行刻划，所述摄像头320能够采集多个凹陷290或黑点291的图像信息；及
处理模块，与所述刻划组件310通讯连接，并能够根据多条所述凹陷290或黑点291的图像信息来调整刻划组件310在所述第三导轨340上的转动，以控制所述激光刻划头330对所述薄膜太阳能电池进行刻划。
根据本发明的实施例，所述激光刻划头330和摄像头320在所述刻划线280的延伸方向上相对的固定，所述激光刻划头330和摄像头320在所述刻划线280的延伸方向上间隔的距离等于所述刻划线280与所对应的凹陷290或黑点291的垂直距离。
此外，还包括第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机，所述第一驱动电机能够驱动所述薄膜太阳能电池相对所述第一导轨滑动，所述第二驱动电机能够驱动所述移动臂300相对于第二导轨滑动，所述第三驱动电机能够驱动所述刻划组件310相对所述第三导轨340滑动。
其中，所述凹陷290或黑点291的位置对应于所述薄膜太阳能电池最外周的通孔电极的位置，所述黑点291由所述凹陷290通过填充深色导电材料形成，所述深色导电材料是相对于所述薄膜太阳能电池270的顶电极材料270颜色较深的材料。
本发明还提供了一种薄膜太阳能电池激光刻划方法，其通过上述的薄膜太阳能电池激光刻划装置对薄膜太阳能电池周边区域的多个凹陷或黑点进行追踪刻划，包括以下步骤：
（1）通过所述第一导轨将所述薄膜太阳能电池输送至载置台中央位置，并固定；
（2）将所述移动臂通过第二导轨移动至所述薄膜太阳能电池的上方，并根据沿第一导轨方向延伸的第一组凹陷或黑点固定所述移动臂，所述移动臂固定的位置使得所述激光刻划头对准需要刻划的位置；
（3）所述摄像头通过所述沿第一导轨方向垂直的第二组凹陷或黑点采集凹陷或黑点的图像信息，然后使得所述刻划头在所述第三导轨上横向的激光划线；
（4）根据所述图像信息及时调整刻划头的路径，直至单条刻划线完成；
（5）移动所述移动臂并固定在另一位置，依上述刻划步骤进行重复的激光刻划直至整个薄膜太阳能电池的刻划完成。
本发明还提供了另一种薄膜太阳能电池激光刻划方法，其通过上述的薄膜太阳能电池激光刻划装置对薄膜太阳能电池周边区域的多个凹陷或黑点进行追踪刻划，该刻划装置的所述激光刻划头和摄像头在所述刻划线的延伸方向上相对的固定，且所述激光刻划头和摄像头在所述刻划线的延伸方向上间隔的距离等于所述刻划线与所对应的凹陷或黑点的垂直距离。包括以下步骤：
（1）通过所述第一导轨将所述薄膜太阳能电池输送至载置台中央位置，并固定；
（2）将所述移动臂通过第二导轨移动至所述薄膜太阳能电池的上方；
（3）所述摄像头通过所述沿第一导轨方向垂直的第二组凹陷或黑点采集凹陷或黑点的图像信息，根据所述图像信息调整刻划头在第三导轨上的固定位置；
（4）在第二导轨上移动所述移动臂，直至单条刻划线完成；
（5）根据所述图像信息调整刻划头在第三导轨上的另一固定位置，依上述刻划步骤进行重复的激光刻划直至整个薄膜太阳能电池的刻划完成。
根据本发明的实施例，所述薄膜太阳能电池相对于所述载置台固定。
所述凹陷通过上述刻划装置的激光刻划头激光钻孔形成。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种薄膜太阳能电池激光刻划装置，用于对薄膜太阳能电池周边区域的多个黑点进行追踪刻划，其中，所述黑点的位置对应于所述薄膜太阳能电池最外周的通孔电极的位置，所述黑点由凹陷通过填充深色导电材料形成，所述深色导电材料是相对于所述薄膜太阳能电池的顶电极材料颜色较深的材料，所述装置包括：
载置台；
第一导轨，设置于所述载置台的承载面上，用于输送并承载所述薄膜太阳能电池；
第二导轨，设置于所述载置台的承载面上，且位于所述第一导轨的两侧，所述第二导轨的延伸方向与所述第一导轨的延伸方向平行，并与激光刻划得到的刻划线的延伸方向相互垂直；
移动臂，卡合在所述第二导轨上并横跨所述薄膜太阳能电池，且可沿着所述第二导轨移动，所述移动臂上设有第三导轨；
刻划组件，可滑动地设置于所述第三导轨上，所述刻划组件包括间隔设置的激光刻划头和摄像头，所述激光刻划头能够对所述薄膜太阳能电池进行刻划，所述摄像头能够采集多个黑点的图像信息；及
处理模块，与所述刻划组件通讯连接，并能够根据多条所述黑点的图像信息来调整刻划组件在所述第三导轨上的转动，以控制所述激光刻划头对所述薄膜太阳能电池进行刻划。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池激光刻划装置，其特征在于，所述激光刻划头和摄像头在所述刻划线的延伸方向上相对的固定。
3.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池激光刻划装置，其特征在于，所述激光刻划头和摄像头在所述刻划线的延伸方向上间隔的距离等于所述刻划线与所对应的黑点的垂直距离。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池激光刻划装置，其特征在于，还包括第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机，所述第一驱动电机能够驱动所述薄膜太阳能电池相对所述第一导轨滑动，所述第二驱动电机能够驱动所述移动臂相对于第二导轨滑动，所述第三驱动电机能够驱动所述刻划组件相对所述第三导轨滑动。
5.一种薄膜太阳能电池激光刻划方法，其特征在于，通过权利要求1所述的薄膜太阳能电池激光刻划装置对薄膜太阳能电池周边区域的多个黑点进行追踪刻划，包括以下步骤：
（1）通过所述第一导轨将所述薄膜太阳能电池输送至载置台中央位置，并固定；
（2）将所述移动臂通过第二导轨移动至所述薄膜太阳能电池的上方，并根据沿第一导轨方向延伸的第一组黑点固定所述移动臂，所述移动臂固定的位置使得所述激光刻划头对准需要刻划的位置；
（3）所述摄像头通过与所述第一导轨方向垂直的第二组黑点采集黑点的图像信息，然后使得所述刻划头在所述第三导轨上横向的激光划线；
（4）根据所述图像信息及时调整刻划头的路径，实施刻划步骤直至单条刻划线完成；
（5）移动所述移动臂并固定在另一位置，依上述刻划步骤进行重复的激光刻划直至整个薄膜太阳能电池的刻划完成。
6.一种薄膜太阳能电池激光刻划方法，其特征在于，通过权利要求3所述的薄膜太阳能电池激光刻划装置对薄膜太阳能电池周边区域的多个黑点进行追踪刻划，包括以下步骤：
（1）通过所述第一导轨将所述薄膜太阳能电池输送至载置台中央位置，并固定；
（2）将所述移动臂通过第二导轨移动至所述薄膜太阳能电池的上方；
（3）所述摄像头通过与所述第一导轨方向垂直的第二组黑点采集黑点的图像信息，根据所述图像信息调整刻划头在第三导轨上的固定位置；
（4）在第二导轨上移动所述移动臂，实施刻划步骤直至单条刻划线完成；
（5）根据所述图像信息调整刻划头在第三导轨上的另一固定位置，依上述刻划步骤进行重复的激光刻划直至整个薄膜太阳能电池的刻划完成。
7.根据权利要求5或6所述的薄膜太阳能电池激光刻划方法，其特征在于，所述薄膜太阳能电池相对于所述载置台固定。
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