CN110047975A - 降低薄膜太阳能刻划误差的方法及刻划系统 - Google Patents

降低薄膜太阳能刻划误差的方法及刻划系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供提出一种降低薄膜太阳能刻划误差的方法及刻划系统，获取刻划头工作过程中的误差参数和该误差参数对应的温度参数；筛选取样区间内误差参数对应的温度参数；从温度参数中选取工作温度；将刻划头的温度维持在工作温度。本申请采用控制刻划头工作温度的方式，降低刻划误差，提高了薄膜太阳能的成品率和发电效率。

Description

降低薄膜太阳能刻划误差的方法及刻划系统
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能生产设备技术领域，尤其是涉及一种降低薄膜太阳能刻划误差的方法及刻划系统。
背景技术
薄膜太阳能是一种有别与传统晶硅太阳能的新型太阳能，其生产过程中需要在基板上镀设功能膜层，以实现发电效果。在生产过程中，需要将镀设好的整体膜层在不损伤基板的基础上分为一个个单独的小芯片，然后再将小芯片进行互联成发电功能层。在薄膜太阳能生产过程中，设备的精度是直接影响后续发电效率的重要因素，尤其在生产过程中容易产生误差累积，因此在薄膜太阳能领域对于精度的要求一直非常严格，如在镀膜过程中，膜层厚度以纳米为单位，刻划过程以微米为单位。
目前整体膜层划分为单独小芯片的过程一般采用机械刻划方式，通过刻针将镀膜的膜层刻划开，刻划针每刻划一次就移动一次位置，完成对膜层的多次平行刻划。本领域，对于刻划针的移动距离有严格要求，其刻划误差越小越好。而机械设备中，影响精度的因素有很多，如运行环境、组装精度、运行时间等。在本领域，即便完全按照操作手册和组装手册，由同一批技术人员组装起来的几套刻划设备其误差也毫无规律可言，因为无规律，故对于本申请的刻划设备来说，误差也很难以进一步降低。
发明内容
为了提高刻划精度，进一步降低薄膜太阳能生产过程中的累积误差，提高薄膜太阳能的发电效率，本申请提出一种降低薄膜太阳能刻划误差的方法及刻划系统。
其技术方案为：一种降低薄膜太阳能刻划误差的方法，
获取刻划头工作过程中的误差参数和该误差参数对应的温度参数；
筛选取样区间内误差参数对应的温度参数；
从温度参数中选取工作温度；
将刻划头的温度维持在工作温度。
同时本申请提出一套用于薄膜太阳能刻划的系统，
包括刻划装置和加热装置；
所述刻划装置包括刻划臂和刻划头，所述刻划头滑动设置在所述刻划臂上，所述刻划臂上设有光栅尺，所述刻划头上设有与所述光栅尺相对应的光栅尺读头；
所述加热装置包括加热器和控制器，所述加热器与所述刻划头设置到一起，所述控制器与所述加热器信号连接。
本申请采用控制刻划头工作温度的方式，降低刻划误差，提高了薄膜太阳能的成品率和发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1为本申请的方法的一种实施方式的流程示意图
图2为本申请的刻划头的一种实施方式的框型结构图。
图3是本申请的刻划系统的一种实施例的结构示意图。
图4是本申请的刻划系统的另一种实施例的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，在一个实施例中，
一种降低薄膜太阳能刻划误差的方法，
获取刻划头工作过程中的误差参数和该误差参数对应的温度参数；
筛选取样区间内误差参数对应的温度参数；
从温度参数中选取工作温度；
将刻划头的温度维持在工作温度。
本申请中，由于设备的组装精度和运行时的震动误差等一系列因素均为不可控因素，唯有环境因素对于刻划作业误差影响相对为可控的。本申请通过多次试验，从环境因素中选取相对容易控制和对误差提升比较明显的环境因素进行改进。本申请通过试验确定刻划头对刻划设备精度影响最大。在本申请初始阶段，可以采用为刻划头加装感应器的方式来获取温度参数，通过检测模块对刻划头刻划的电池片检测刻划误差。感应器通过连续记录刻划头工作过程中的温度变化曲线，人工或采用自动从温度变化曲线中选取刻划误差较小的几个温度节点，从上述几个温度节点中再选取精度最高或目前技术手段容易达到或最适宜该设备使用的技术手段，将刻划头的工作温度维持在该温度节点，进而降低刻划误差。上述选取误差较小的温度节点过程中，自动方式一般包括向控制器内录入预设的误差数值，控制器根据检测器的检测结果自动筛选出多个误差值小于预设误差值的温度节点。而从温度节点选取工作温度的过程也可以人工或自动进行选取，自动选择方式包括向控制器预设自动筛选条件，如刻划误差最小的温度节点、刻划温度最大/最小的温度节点、采样时间内刻划最稳定的温度节点等条件，再为每个条件赋予权重，最后计算权重获取最终的工作温度。
所述刻划头温度维持在工作温度的方法包括：
感应模块感应刻划头的即时温度并将即时温度发送给控制模块，控制模块根据收到的即时温度控制加热模块将刻划头温度维持在工作温度。
所述误差参数包括至少一个刻划速率下的误差参数。本申请的刻划设备有时需要满足不同速率下的刻划作业，本实施例对一个或多个速率下的工作过程进行记录，通过比对不同速率下的最佳刻划温度，筛选出最佳的刻划头工作温度，然后将温度维持在该工作温度。本方法中，由于刻划针直径非常细，刻划头应力变化和金属疲劳度带来的形变也很容易对成品率带来影响。若频繁变化刻划温度，刻划针的应力和金属疲劳变化不规律导致刻划针形变不规律，降低刻划精度。采用本方法使本设备可以在不改变温度情况下执行不同速率的刻划作业，避免刻划头温度频发变化带来的误差影响，尽量使刻划头的金属疲劳集和形变集中在一个温度范围内变化，避免因为刻划温度不同造成的疲劳和应力变化不均匀带来的误差。
所述温度参数为光栅尺读头的温度参数。所述工作温度维持方式包括对光栅尺读头加热。本申请中，测量误差对于刻划过程影响最大，采用光栅尺读头的温度参数使光栅尺读头的温度维持在恒定值，进一步避免光栅尺读头测量误差。
一套用于薄膜太阳能刻划的系统，参照图3，本申请系统的一种实施例，包括刻划装置1和加热装置2。本申请的刻划装置包括刻划臂11和刻划头12，所述刻划装置包括刻划臂11和刻划头12，所述刻划头12滑动设置在所述刻划臂11上，刻划臂上一般来说都设有滑轨113，刻划头上设有滑块123，刻划头通过可滑块滑动连接到刻划臂上。刻划头上一般设有刻划针，在刻划过程中，刻划臂带动刻划头前后移动进行刻划，而刻划头通过滑块和滑轨配合在刻划臂上移动，进而调节刻划间距。本申请的刻划精度取决于刻划头在刻划臂上的移动距离，该距离一般通过其他驱动设备如线性电机、伸缩杆等进行调节。本系统中，结合图2所述加热装置2包括加热器21和控制器22，所述加热器21与所述刻划头12设置到一起，所述控制器22与所述加热器21信号连接。通过控制器维持加热器将刻划头维持在稳定的刻划温度，降低刻划头误差影响，提高刻划精度。
所述刻划臂11上设有光栅尺111，所述刻划头12上设有与所述光栅尺111相对应的光栅尺读头121；为了提高刻划精度，本系统采用高精度的光栅尺测量距离配合刻划头移动；在上述实施例中，所述加热器21与所述光栅尺读头121对应设置在一起。本申请对光栅尺读头温度进行稳定加热，维持光栅尺读头形变的稳定，降低光栅尺读头的读数误差。
为了进一步提高本系统温度的稳定性，本系统还可以加装感应器，所述加热装置2还包括与所述控制器22信号连接的感应器23，所述感应器23与所述光栅尺121读头对应设置。
结合图4为了提高本刻划系统的刻划精度，采用相对容易控制同时精度较高的线性电机，所述系统还包括线性电机3，所述线性电机3包括定子轨道31和动子32，所述定子轨道31固定在所述刻划臂11上并与所述光栅尺111平行，所述动子32与所述刻划头12设置到一起。本申请的线性电机与光栅尺平行设置，线性电机带动刻划头的移动距离更加容易测量和控制。本申请的线性电机在运行过程中，由于定子为线性轨道，电机的发热会均匀散步在刻划臂上，刻划臂形变距离近似一致，不会对刻划精度产生影响。而电机的转子一般设置在光栅尺附近，使转子的发热可以与加热器相互配合和中和，避免对刻划头加热不均匀。
为了提高刻划效率，一般会在刻划头上加装多组刻划针。在本系统中，所述刻划头12上设有偶数组刻划针122，所述偶数组刻划针122轴对称分布在所述光栅尺读头121两侧。由于刻划针在刻划过程中也有可能发热，为了提高测量精度，本申请将测量针均匀分布在光栅尺读头两侧，使两侧的刻划温度相等，避免单独一侧产生热形变降低测量精度。
本系统中，为了进一步提高加热精度，所述加热器21有偶数个，所述偶数个加热器21轴对称分布在所述光栅尺读头121两侧。偶数个加热器，如两个加热器，分别对称设置在光栅尺读头两侧，两侧共同升温或降温，维持形变一致，提高光栅尺读数精度。由于本申请的加热器很难做到与光栅尺读头一体安装，为了提高对光栅尺读头的测量精度，本申请将加热器对以轴对称的对应方式安装在光栅尺读头两侧。
本申请的系统在使用的时候，加热器将刻划头加热到误差较低的运行温度，刻划头的刻划针再对薄膜太阳能进行刻划作业，提高了刻划精度。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种降低薄膜太阳能刻划误差的方法，其特征在于，
获取刻划头工作过程中的误差参数和该误差参数对应的温度参数；
筛选取样区间内误差参数对应的温度参数；
从温度参数中选取工作温度；
将刻划头的温度维持在工作温度。
2.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能刻划误差的方法，其特征在于，所述刻划头温度维持在工作温度的方法包括：
感应模块感应刻划头的即时温度并将即时温度发送给控制模块，控制模块根据收到的即时温度控制加热模块将刻划头温度维持在工作温度。
3.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能刻划误差的方法，其特征在于，所述误差参数包括至少一个刻划速率下的误差参数。
4.根据权利要求2所述的降低薄膜太阳能刻划误差的方法，其特征在于，所述温度参数为光栅尺读头位置的温度参数。
5.根据权利要求4所述的降低薄膜太阳能刻划误差的方法，其特征在于，所述控制模块控制加热模块对光栅尺读头位置进行温度调整。
6.一种采用权利要求1-3任意一项权利要求所述的刻划头工作温度维持方法的刻划系统，其特征在于，包括刻划装置(1)和加热装置(2)；
所述刻划装置包括刻划臂(11)和刻划头(12)，所述刻划头(12)滑动设置在所述刻划臂(11)上；
所述加热装置(2)包括加热器(21)、控制器(22)和感应器(23)，所述加热器(21)、所述感应器分别与所述刻划头(12)设置到一起，所述控制器(22)分别与所述加热器(21)、所述感应器(23)信号连接。
7.根据权利要求6所述的刻划系统，其特征在于，所述刻划臂(11)上设有光栅尺(111)，所述刻划头(12)上设有光栅尺读头(121)，所述加热器(21)、所述感应器(23)分别与所述光栅尺读头(121)设置到一起。
8.根据权利要求6所述的刻划系统，其特征在于，所述系统还包括线性电机(3)，所述线性电机(3)包括定子轨道(31)和电机动子(32)，所述定子轨道(31)固定在所述刻划臂(11)上并与所述光栅尺(111)平行，所述电机动子(32)与所述刻划头(12)设置到一起。
9.根据权利要求6所述的刻划系统，其特征在于，所述刻划头(12)上设有偶数组刻划针(122)，所述偶数组刻划针(122)轴对称分布在所述光栅尺读头(121)两侧。
10.根据权利要求9所述的刻划系统，其特征在于，所述加热器(21)有偶数个，所述偶数个加热器(21)轴对称分布在所述光栅尺读头(121)两侧。
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