CN109449249B - 一种双面太阳能电池印刷对准装置及对准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双面太阳能电池印刷对准装置及对准方法。对准装置包括工作台、光源、滤光片、CCD相机和数字处理器，工作台能移动形成采集工位和印刷工位，印刷工位位于印刷系统的下方。工作台能承载并吸附硅片，采集工位、光源、滤光片、CCD相机依次从下到上设置，CCD相机和数字处理器相连，数字处理器和印刷系统相连。对准方法为：CCD相机依次获取校准用硅片上印刷前后的激光标记点图像和印刷标记点图像，并输送给数字处理器，由数字处理器计算出两者间的偏差量，并对印刷系统进行参数调整，完成校准，再正式对待印刷硅片进行对准印刷。本发明对准方法可靠性高，对准精确度高，对准装置升级改造简单易行，操作方便，适合大规模量产。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池制备过程中丝网印刷领域，尤其涉及一种双面太阳能电池印刷对准装置及对准方法。
背景技术
随着对晶硅太阳能电池转换效率的要求越来越高，双面太阳能电池越来越受关注。双面太阳能电池能够双面吸收太阳光，发电量更大，在实际应用中拥有广泛的应用价值。
双面太阳能电池结构自上而下依次为正电极、正面氮化硅膜及钝化膜、发射极、基体硅、背面钝化膜及氮化硅膜和背电极。背电极主要由呈垂直相交的背极主栅和背场副栅相连而成。背场副栅在背面开有贯穿背面氮化硅膜和背面钝化膜的激光开槽线。如何精准地将背场图案印刷覆盖到激光开槽线上一直是双面太阳能电池量产化的一个难点。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种双面太阳能电池印刷对准装置及对准方法，只需在传统印刷机的基础上增加一套标记识别对准装置，即可完成对双面太阳能电池的印刷对准定位，升级改造简单易行，操作方便，适合大规模量产。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的一种双面太阳能电池印刷对准装置，包括：
工作台，能承载并吸附硅片，并能移动到采集工位和位于印刷系统下方的印刷工位；
光源，发出波长为800～1000nm的光照射到位于采集工位的工作台上的硅片表面；
滤光片，位于所述的采集工位的上方，过滤波长为400～700nm的光；
CCD相机，位于所述的滤光片上方，获取硅片表面的激光标记点和印刷标记点图像；
数字处理器，对所述的CCD相机获得的标记点图像进行数字处理，获得偏差调整信号并输送给所述的印刷系统。
工作台受电机等传动机构控制能从采集工位移动到印刷工位、从印刷工位移动到采集工位。工作台在采集工位时，硅片流入工作台并吸附在工作台上。CCD相机分次获取印刷前硅片表面的激光标记点图像和印刷后硅片表面的印刷标记点图像，送数字处理器进行处理、分析和计算，获得激光标记点与印刷标记点的偏差值，以此对印刷系统进行参数调整，然后再正式开始对待印刷硅片进行印刷，确保印刷位置对准精确。
作为优选，所述的工作台受传动机构控制能按环线移动，形成所述的采集工位、印刷工位以及出片工位，采集工位、出片工位分别位于环线上的相对位置，印刷工位位于环线上采集工位和出片工位之间的中点。工作台在传动机构控制下，可以从采集工位转到印刷工位，从印刷工位转到出片工位，也可从印刷工位回转到采集工位。
本发明的一种双面太阳能电池印刷对准装置的对准方法，包括下列步骤：
①所述的工作台位于所述的采集工位，工作台上通过吸附固定有一个带有两个激光标记点的校准用硅片；
②所述的CCD相机获取两个激光标记点图像输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A(XA，YA)和B(XB，YB)，其中A点为位于校准用硅片中心位置的激光标记点；
③工作台移动至所述的印刷工位，所述的印刷系统工作，将带有相应印刷标记点及背场图形的网版图案印刷至校准用硅片表面；
④工作台回移到采集工位，CCD相机获取两个印刷标记点图像输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个印刷标记点的坐标A1(XA1，YA1)和B1(XB1，YB1)；
⑤由数字处理器计算得到激光标记点与印刷标记点的偏差位移(ΔX，ΔY)与偏差角度Δθ，并输送给所述的印刷系统，
⑥调整印刷系统参数，先调整位移偏差(-ΔX，-ΔY)，以顺时针方向为正方向，再调整角度偏差-Δθ，完成印刷系统校准；
⑦取出校准用硅片，在工作台上放上待印刷硅片，工作台从采集工位移动到印刷工位，印刷系统对待印刷硅片进行印刷。
本发明中双面太阳能电池硅片背面有两个激光标记点，其中一个激光标记点位于硅片的中心位置。双面太阳能电池硅片背面对400～700nm光波的反射率较高、对800～1000nm光波的反射率较低，而激光标记点对800～1000nm光波的反射率较高，本发明正是利用了这一特性。数字处理器，可以为图像处理器，也可以是以单片机为核心的处理电路。工作台受电机等传动机构控制能从采集工位移动到印刷工位、从印刷工位移动到采集工位。CCD相机分次获取印刷前硅片表面的激光标记点图像和印刷后硅片表面的印刷标记点图像，送数字处理器进行处理、分析和计算，获得激光标记点与印刷标记点的偏差值，以此对印刷系统进行参数调整，然后再正式开始对待印刷硅片进行印刷，确保印刷位置对准精确。
作为优选，所述的步骤⑦包括如下步骤：
(71)取出校准用硅片，在位于采集工位的工作台上放上待印刷硅片，所述的CCD相机获取待印刷硅片上两个激光标记点图像并输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A正常片(X正常片A，Y正常片A)和B正常片(X正常片B，Y正常片B)，通过数字处理器的计算得到相对于初始坐标A(XA，YA)和B(XB，YB)的偏差位移(ΔX正常片，ΔY正常片)与偏差角度Δθ正常片，并输送给所述的印刷系统，
字母下脚标记的正常片意为正常需要印刷的硅片，也就是待印刷硅片；
(72)印刷系统自动对参数进行调整，先调整位移偏差(ΔX正常片，ΔY正常片)，再调整角度偏差Δθ正常片；
(73)工作台移动至所述的印刷工位，所述的印刷系统工作，完成印刷，工作台移动到出片工位，印刷完成的硅片在出片工位流出工作台。
工作台受传动机构控制能按环线移动，形成采集工位、印刷工位以及出片工位。工作台在传动机构控制下，可以从采集工位转到印刷工位，从印刷工位转到出片工位，也可从印刷工位回转到采集工位。CCD相机获取待印刷硅片表面的激光标记点图像，送数字处理器进行处理、分析和计算，获得印刷参数调整信号，印刷系统自动对参数进行调整，完成硅片的对准定位印刷。
本发明的有益效果是：对准装置结构简单，所用部件少，只需在传统印刷机的基础上进行增加改良，即可完成对双面太阳能电池的印刷对准定位，对准方法可靠性高，对准精确度高，升级改造简单易行，操作方便，适合大规模量产。
附图说明
图1是本发明双面太阳能电池印刷对准装置的一种结构示意图。
图中1.工作台，2.光源，3.滤光片，4.CCD相机，5.数字处理器，6.印刷系统，7.采集工位，8.印刷工位，9.出片工位，10.硅片。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例的一种双面太阳能电池印刷对准装置，如图1所示，包括工作台1、光源2、滤光片3、CCD相机4和数字处理器5，工作台受传动机构控制能按环线移动，形成采集工位7、印刷工位8和出片工位9，采集工位、出片工位分别位于环线的最左点、最右点，印刷工位位于环线上采集工位和出片工位之间的中点，印刷工位位于印刷系统6的下方。工作台能承载并吸附硅片10，光源发出的光照射到位于采集工位的工作台上的硅片表面，本实施例中光源发出波长为850nm的光；滤光片位于采集工位的上方，本实施例中的滤光片能过滤波长为500nm的光；CCD相机位于滤光片上方，CCD相机的图像信号输出端和数字处理器的输入端相连，数字处理器的输出端和印刷系统相连。工作台在采集位置时流入硅片，工作台在出片位置时流出硅片。
上述双面太阳能电池印刷对准装置的对准方法，选取一片带有两个激光标记点的蓝背膜双面太阳能电池硅片作为校准用硅片，包括下列步骤：
①工作台在采集工位时从左侧流入校准用硅片，工作台通过吸附固定住校准用硅片；
②CCD相机获取两个激光标记点图像输送给数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A(XA，YA)和B(XB，YB)，其中A点为位于校准用硅片中心位置的激光标记点，本实施例中，A(-547.8，854.3)和B(-62445.3，69375.5)；
③工作台按顺时针方向转到印刷工位，印刷系统工作，将带有相应印刷标记点及背场图形的网版图案印刷至校准用硅片表面；
④工作台按顺时针方向转回到采集工位，CCD相机获取两个印刷标记点图像输送给数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个印刷标记点的坐标A1(XA1，YA1)和B1(XB1，YB1)，本实施例中，A1(114.4，193.4)和B1(-54438.4，74701.5)；
⑤由数字处理器计算得到激光标记点与印刷标记点的偏差位移(ΔX，ΔY)与偏差角度Δθ，并输送给印刷系统，
本实施例中计算得到偏差位移(662.2，-660.9)，偏差角度Δθ＝5.882°；
⑥调整印刷系统参数，先调整位移偏差(-ΔX，-ΔY)，为(-662.2，-660.9)，以顺时针方向为正方向，再调整角度偏差-Δθ，为-5.882°，完成印刷系统校准；
⑦取出校准用硅片，在位于采集工位的工作台上放上待印刷硅片，CCD相机获取待印刷硅片上两个激光标记点图像并输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A正常片(X正常片A，Y正常片A)和B正常片(X正常片B，Y正常片B)，本实施例中A正常片(159.2，87.5)和B正常片(-61697.8，68676.5)，通过数字处理器的计算得到相对于初始坐标A(-547.8，854.3)和B(-62445.3，69375.5)的偏差位移(ΔX正常片，ΔY正常片)＝(707.0，-766.8)，偏差角度Δθ正常片＝0.047°，并输送给印刷系统，计算公式如下：
⑧印刷系统自动对参数进行调整，先调整位移偏差(ΔX正常片，ΔY正常片)＝(707.0，-766.8)，再调整角度偏差Δθ正常片＝-0.047°，
⑨工作台按顺时针方向转到印刷工位，印刷系统工作，完成印刷，工作台再按顺时针方向转到出片工位，印刷完成的硅片在出片工位流出工作台。
本案例共流入500pcs蓝背膜双面太阳能电池硅片，标记识别率100％，对准率100％。
实施例2：本实施例的一种双面太阳能电池印刷对准装置，所用光源2发出波长为900nm的光，滤光片3能过滤波长为550nm的光；其余结构与实施例1相同。
本实施例的双面太阳能电池印刷对准装置的对准方法，选取一片带有两个激光标记点的黄背膜双面太阳能电池硅片作为校准用硅片，包括下列步骤：
①工作台在采集工位时从左侧流入校准用硅片，工作台通过吸附固定住校准用硅片；
②CCD相机获取两个激光标记点图像输送给数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A(XA，YA)和B(XB，YB)，其中A点为位于校准用硅片中心位置的激光标记点，本实施例中，A(161.7，214.4)和B(-61734.7，68736.2)；
③工作台按顺时针方向转到印刷工位，印刷系统工作，将带有相应印刷标记点及背场图形的网版图案印刷至校准用硅片表面；
④工作台按顺时针方向转回到采集工位，CCD相机获取两个印刷标记点图像输送给数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个印刷标记点的坐标A1(XA1，YA1)和B1(XB1，YB1)，本实施例中，A1(18.4，88.7)和B1(-61518.6，68840.7)；
⑤由数字处理器计算得到激光标记点与印刷标记点的偏差位移(ΔX，ΔY)与偏差角度Δθ，并输送给印刷系统，
本实施例中计算得到偏差位移(-143.3，-125.7)，偏差角度Δθ＝0.261°；
⑥调整印刷系统参数，先调整位移偏差(-ΔX，-ΔY)，为(143.3，125.7)，以顺时针方向为正方向，再调整角度偏差-Δθ，为-0.261°，完成印刷系统校准；
⑦取出校准用硅片，在位于采集工位的工作台上放上待印刷硅片，CCD相机获取待印刷硅片上两个激光标记点图像并输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A正常片(X正常片A，Y正常片A)和B正常片(X正常片B，Y正常片B)，本实施例中A正常片(41.8，106.3)和B正常片(-61972.4，68519.5)，通过数字处理器的计算得到相对于初始坐标A(161.7，214.4)和B(-61734.7，68736.2)的偏差位移(ΔX正常片，ΔY正常片)＝(-119.9，-108.1)，偏差角度Δθ正常片＝-0.099°，并输送给印刷系统，计算公式如下：
⑧印刷系统自动对参数进行调整，先调整位移偏差(ΔX正常片，ΔY正常片)＝(-119.9，-108.1)，再调整角度偏差Δθ正常片＝-0.099°；
⑨工作台按顺时针方向转到印刷工位，印刷系统工作，完成印刷，工作台再按顺时针方向转到出片工位，印刷完成的硅片在出片工位流出工作台。
本案例共流入500pcs黄背膜双面太阳能电池硅片，标记识别率100％，对准率100％。
Claims (2)
1.一种双面太阳能电池印刷对准装置的对准方法，其特征在于双面太阳能电池印刷对准装置包括：
工作台，能承载并吸附硅片，并能移动到采集工位和位于印刷系统下方的印刷工位；
光源，发出波长为800～1000nm的光照射到位于采集工位的工作台上的硅片表面；
滤光片，位于所述的采集工位的上方，过滤波长为400～700nm的光；
CCD相机，位于所述的滤光片上方，获取硅片表面的激光标记点和印刷标记点图像；
数字处理器，对所述的CCD相机获得的标记点图像进行数字处理，获得偏差调整信号并输送给所述的印刷系统；
双面太阳能电池印刷对准装置的对准方法，包括下列步骤：
①所述的工作台位于所述的采集工位，工作台上通过吸附固定有一个带有两个激光标记点的校准用硅片；
②所述的CCD相机获取两个激光标记点图像输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A(XA，YA)和B(XB，YB)，其中A点为位于校准用硅片中心位置的激光标记点；
③工作台移动至所述的印刷工位，所述的印刷系统工作，将带有相应印刷标记点及背场图形的网版图案印刷至校准用硅片表面；
④工作台回移到采集工位，CCD相机获取两个印刷标记点图像输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个印刷标记点的坐标A1(XA1，YA1)和B1(XB1，YB1)；
⑤由数字处理器计算得到激光标记点与印刷标记点的偏差位移(ΔX，ΔY)与偏差角度Δθ，并输送给所述的印刷系统，
⑥调整印刷系统参数，先调整位移偏差(-ΔX，-ΔY)，以顺时针方向为正方向，再调整角度偏差-Δθ，完成印刷系统校准；
⑦取出校准用硅片，在工作台上放上待印刷硅片，工作台从采集工位移动到印刷工位，印刷系统对待印刷硅片进行印刷。
2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池印刷对准装置的对准方法，其特征在于所述的步骤⑦包括如下步骤：
(71)取出校准用硅片，在位于采集工位的工作台上放上待印刷硅片，所述的CCD相机获取待印刷硅片上两个激光标记点图像并输送给所述的数字处理器，通过数字处理器的计算得到两个激光标记点的坐标A正常片(X正常片A，Y正常片A)和B正常片(X正常片B，Y正常片B)，通过数字处理器的计算得到相对于初始坐标A(XA，YA)和B(XB，YB)的偏差位移(ΔX正常片，ΔY正常片)与偏差角度Δθ正常片，并输送给所述的印刷系统，
(72)印刷系统自动对参数进行调整，先调整位移偏差(ΔX正常片，ΔY正常片)，再调整角度偏差Δθ正常片；
(73)工作台移动至所述的印刷工位，所述的印刷系统工作，完成印刷，工作台移动到出片工位，印刷完成的硅片在出片工位流出工作台。
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