CN111730217B - 一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法 - Google Patents

一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111730217B
CN111730217B CN202010461502.XA CN202010461502A CN111730217B CN 111730217 B CN111730217 B CN 111730217B CN 202010461502 A CN202010461502 A CN 202010461502A CN 111730217 B CN111730217 B CN 111730217B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
cut
laser
laser beam
thermal cracking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010461502.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111730217A (zh
Inventor
王会娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Solet Automation Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Solet Automation Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Solet Automation Technology Co ltd filed Critical Suzhou Solet Automation Technology Co ltd
Priority to CN202010461502.XA priority Critical patent/CN111730217B/zh
Publication of CN111730217A publication Critical patent/CN111730217A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111730217B publication Critical patent/CN111730217B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1876Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
    • H01L31/188Apparatus specially adapted for automatic interconnection of solar cells in a module
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/40Semiconductor devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法,涉及太阳能电池片加工技术领域。其包括步骤:沿预定的切割路径,利用第一激光束在待切割太阳能电池片的两侧边缘分别进行烧蚀,以形成初始凹槽;利用第二激光束加热待切割太阳能电池片,从而在待切割太阳能电池片上形成热斑;使第二激光束与待切割太阳能电池片彼此相对运动,从而形成热斑线;通过局部施加冷却介质冷却热斑,从而使其沿热斑线开裂。本发明提供的一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法,能够减少太阳能电池片切割时的材料去除量,消除切割时的热影响区,提高了电池片的利用率、发电效率和抗弯强度。

Description

一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池片加工技术领域,尤其涉及一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法。
背景技术
在太阳能电池产业发展中,电池片的大尺寸成为了一种趋势,这能在一定程度上提高组件转换效率和功率。但越来越大的电池片尺寸将导致电池片的工作电流增大,这会引起组件的工作电流增大,进而增大了组件的安全风险问题。因此将电池片切割后形成小片再进行串联组装,减小工作电流,提高组件的可靠性,己经成为业内发展趋势,半片组件市场占比提升迅速。另一方面,叠瓦组件技术是依靠将电池片切割成小片后堆叠连接,取消了串内电池片间隙,可以提高组件面积的利用率,提高组件的功率和转换效率。
无论是半片组件还是叠瓦组件技术,都需要将太阳能电池片进行切割。目前的切割方案,一般都是利用高能激光在太阳能电池片表面进行划线,形成凹槽,然后以机械外力沿凹槽进行分离。这种方案简单直接,操作方便,被广泛应用。但是这种方案,其采用的高能激光的能量密度很大,划线的凹槽边缘会产生热影响区,单边热影响区宽度达30~50um,槽宽加双边热影响区达90~130um。其存在以下缺点:1、高能激光烧蚀凹槽,通过去除材料的切割方式,划槽位置的材料被去除,造成浪费,电池片利用率降低,同时,被去除的材料,以粉尘的形式漂浮在空气中,造成环境污染,需除尘设备,增加设备成本和复杂程度;2、高能激光烧蚀凹槽造成的热影响区影响电池发电效率;3、高能激光烧蚀凹槽,槽口材料重熔,形成微小毛刺,槽壁材料重熔,造成断面粗糙,易造成破片和隐裂,降低电池片抗弯强度;4、划槽后,采用机械掰片方式将电池片沿槽掰开,会产生微小裂纹,导致电池片抗弯强度变低。
因此,亟需一种新的切割装置和切割方法,以避免切割时对太阳能电池片的利用率、发电效率以及抗弯强度的影响。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明的主要目的在于提供一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法,能够减少太阳能电池片切割时的材料去除量,消除切割时的热影响区,提高电池利用率和电池效率,避免了对太阳能电池片抗弯强度的影响。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种太阳能电池片的热裂切割方法,其特征在于,包括以下步骤:
沿预定的切割路径,利用第一激光束在待切割太阳能电池片的两侧边缘分别进行烧蚀,以形成初始凹槽;
利用第二激光束加热待切割太阳能电池片,从而在待切割太阳能电池片上形成热斑;
使第二激光束与待切割太阳能电池片彼此相对运动,从而在待切割太阳能电池片上形成热斑线;
通过局部施加冷却介质冷却所述待切割太阳能电池片上的热斑,从而使待切割太阳能电池片沿热斑线开裂。
可选地,在烧蚀初始凹槽步骤前或第二激光束加热所述待切割太阳能电池片前还包括步骤:
将待切割太阳能电池片加热至预定温度T1。
可选地,所述预定温度T1为30-150℃。
可选地,所述热斑线的起点位于所述待切割太阳能电池片的一侧初始凹槽,所述热斑线的终点位于所述待切割太阳能电池片的另一侧初始凹槽。
可选地,所述初始凹槽的深度为所述待切割太阳能电池片厚度的5%-80%,所述初始凹槽的长度为0.1-10mm。
可选地,所述第一激光束采用纳秒或皮秒脉冲激光。
可选地,所述第二激光束采用CW模式光纤激光或半导体激光。
本发明还提供了一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置,至少包括:
第一激光单元,利用所述第一激光单元发射激光束照射于待切割太阳能电池片的表面,在所述待切割太阳能电池片的两侧边缘分别制造出初始凹槽,所述初始凹槽之间的连线形成预定的切割路径;
第二激光单元,其用于所述待切割太阳能电池片的沿所述切割路径的热激光束分离;
冷却单元,被配置为提供冷却介质,位于所述第二激光单元的激光束的后方,以在所述第二激光单元的激光束之后冷却所述待切割太阳能电池片;
控制器,被配置为控制所述第一激光单元、第二激光单元和冷却单元;所述控制器用于控制所述第一激光单元在所述待切割太阳能电池片上产生初始凹槽,以及用于随后执行的所述热激光束分离,所述热激光束分离和施加冷却介质冷却所述待切割太阳能电池片同时进行作业。
可选地,还包括加热单元,所述加热单元用于在烧蚀初始凹槽步骤前或第二激光束加热所述待切割太阳能电池片前将所述待切割太阳能电池片加热至预定温度T1。
可选地,还包括载片装置,所述载片装置用于承载和/或移动所述待切割太阳能电池片;所述载片装置内设置有所述加热单元和真空单元,所述真空单元用于将所述待切割太阳能电池片吸附在所述载片装置上。
本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法,采用双激光束对太阳能电池片进行切割,利用第一激光束在太阳能电池片的两侧边缘处分别进行烧蚀,以形成较短的初始凹槽,再利用第二激光束加热待切割太阳能电池片,形成热斑线,然后利用冷却介质冷却第二激光束的热斑,从而使待切割太阳能电池片沿热斑线开裂。
本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法,具有以下优点:
1、该切割方法除太阳能电池片的首尾各切有短槽外,无需划长槽,基本不用去除材料,电池片利用率接近100%,提高了电池片的利用率;
2、除首尾短槽处,切割处无热影响区,提高电池片的发电效率;
3、无粉尘产生,环保;
4、切割处断面光滑,无毛刺,降低破片和隐裂几率,避免了机械式裂片导致的电池片抗弯强度降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法的流程示意图;
图2是本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法的流程示意图;
图3是本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法的流程示意图;
图4是本发明提供的一种太阳能电池片的结构示意图;
图5是现有技术中利用高能激光在太阳能电池片表面进行划线形成凹槽时的结构示意图;
图6是根据本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法对太阳能电池片制备初始凹槽后的结构示意图;
图7是本发明提供的一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置的结构示意图;
图8是当仅有首部初始凹槽时进行热裂切割时的切割路径示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的发明人在太阳能电池片的切割过程中研究发现:现有技术中常采用的切割方法为:激光划长槽(深度约为电池片厚度50%),机械掰片的方式。如图4和图5所示,即利用高能激光在太阳能电池片1表面进行划线,形成线槽2,然后以机械外力沿线槽2进行分离。该切割方法其将太阳能电池片1表面划线形成线槽2后,在线槽2的两侧会形成30~50um宽的热影响区3,线槽2的宽度大约为30um。热影响区3会导致该区域的电池片的性能发生变化,降低该区域的电池片的发电效率。即,当切割后,太阳能电池片1的宽度约为90~130um的区域无法进行发电或发电效率低下。特别是,当太阳能电池片1的面积较小时,热影响区3和线槽2的面积在电池片的表面积中的占比更加显著,会严重影响电池的发电效率。发明人经过研究发现,热影响区3的形成是由于高能激光的聚焦激光光斑很小,直径约为30um,能量密度很大,当进行高能激光烧蚀太阳能电池片1表面划出线槽2时,太阳能电池片1烧蚀出线槽2,其温度较高,导致在线槽2的边缘(包括两侧和下方)产生热影响区3。
基于此发现,发明人提出了本发明的技术方案,旨在通过在切割过程中减小太阳能电池片1的去除量以及热影响区,以提高太阳能电池片的利用率和发电效率。
如图1所示,本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法,一般性地包括以下步骤:
沿预定的切割路径,利用第一激光束在待切割太阳能电池片1的两侧边缘分别进行烧蚀,以形成初始凹槽11;
利用第二激光束加热待切割太阳能电池片1,从而在待切割太阳能电池片1上形成热斑;
使第二激光束与待切割太阳能电池片1彼此相对运动,从而在待切割太阳能电池片1上形成热斑线(即切割路径12);
通过局部施加冷却介质冷却待切割太阳能电池片1上的热斑,热斑线处产生热应力,从而使待切割太阳能电池片1沿热斑线开裂。
具体地,如图6所示,在烧蚀初始凹槽11时,采用的第一激光束为脉冲宽度在纳秒或皮秒量级的脉冲激光。第一激光束照射在太阳能电池片1的表面,激光能量造成电子电离,形成具有大量高温电子的浅加热区,太阳能电池片1的表面瞬间升温至较高温度,导致太阳能电池片1的表面烧蚀而生成凹槽11。在一个具体的实施方式中,第一激光束可选用355nm、532nm、1064nm的纳秒或皮秒脉冲激光,功率10-50W,聚焦后光斑在10-30um。第一激光束烧蚀出的初始凹槽11的宽度为10-40um。初始凹槽11的深度为待切割太阳能电池片1厚度的5%-80%,初始凹槽11的长度为0.1-10mm。需要理解的是,在本发明中,凹槽11的长度可以是大于10mm的,不过基于凹槽11的长度越长,其切割过程中产生的热影响区3越大,故将凹槽11的长度优选为较短的长度范围。
在利用第二激光束加热待切割太阳能电池片,从而在待切割太阳能电池片上形成热斑时,采用的第二激光束为CW(连续)模式的光纤激光或半导体激光。具体地,第二激光束可以选用1050-1090nm连续激光或900-950nm半导体激光,功率100-500W,聚焦光斑1-10mm。通过第二激光束照射待切割太阳能电池片1的表面,使得在待切割太阳能电池片1的表面形成热斑。热斑区域形成深加热区,热斑区域的温度较太阳能电池片1的其他区域的温度高,热斑区域的温度范围为以不至于产生热影响区以及使电池片的材料性能发生变化为准。
在使第二激光束与待切割太阳能电池片1彼此相对运动,从而在待切割太阳能电池片1上形成热斑线(即切割路径12)。热斑线的起点位于待切割太阳能电池片1的一侧初始凹槽11,热斑线的终点位于待切割太阳能电池片1的另一侧初始凹槽11。并在使第二激光束与待切割太阳能电池片1彼此相对运动的同时,通过局部施加冷却介质冷却待切割太阳能电池片1上的热斑,从而使待切割太阳能电池片1沿热斑线开裂。其原理为:热斑线区域形成深加热区,其温度高于太阳能电池片1的其他区域的温度,当对热斑线区域局部施加冷却介质以进行急速冷却时,使得热应力迅速向热斑线深处延伸,沿着热斑线产生强大的应力,而由于热斑线的起点始于太阳能电池片1一侧的凹槽11,凹槽11处容易形成应力集中,优先开裂,从而使得凹槽11与热斑线的交点处形成起裂点。当第二激光束与待切割太阳能电池片1彼此相对运动时,即可使得太阳能电池片1沿着热斑线开裂,即形成切割路径12,完成热裂过程(即热激光束分离)。
在热裂过程中,冷却介质可以采用常温或冷却过的水、空气、气雾或其他液态、气态介质。具体地,采用水等液体介质时,可选用流量为2-150ml/min。当采用常温或低温空气、气雾或其他气体喷射时,可根据空气或气体的温度选用合适的喷射速度。
本发明提供的一种热裂切割方法,其工作原理为:
实际包括两个阶段,第一阶段为制造初始凹槽11,此时在太阳能电池片1的两侧边缘处形成较短的凹槽11,凹槽11由于是激光烧蚀太阳能电池片1形成,使得凹槽11处的应力状态发生变化,当进行热裂过程时,凹槽11与热斑线的交点处即会形成起裂点。
第二阶段为热裂过程(即热激光束分离),即通过第二激光束在待切割太阳能电池片1上形成热斑线,热斑线的起点始于一侧的凹槽11,并结束于另一侧的凹槽11,从而使得热斑线区域形成深加热区,其温度高于太阳能电池片1的其他区域的温度,当对热斑线区域局部施加冷却介质以进行急速冷却时,使得热应力迅速向热斑线深处延伸,沿着热斑线产生强大的应力,形成始于起裂点,沿着热斑线开裂的裂纹,并最终结束于另一侧的凹槽11。
优选地,如图2-图3所示,本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法,在烧蚀初始凹槽步骤前或第二激光束加热所述待切割太阳能电池片前还包括加热步骤,即将待切割太阳能电池片1加热至预定温度T。具体地,预定温度T的温度范围为30-150℃。通过增加加热步骤,使得减小热裂过程中热裂位置与电池片其他区域的温差,减轻或避免电池片翘曲变形,有效减少因变形引起的破片和隐裂,提高抗弯强度。
需要理解的是,本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法,在太阳能电池片的首尾均制造出短凹槽,首尾的短凹槽之间形成预定的切割路径12。其中,太阳能电池片首部的短凹槽和尾部的短凹槽的作用并不相同:首部的短凹槽所起到的作用为形成热裂裂纹的起始点,即使得凹槽处的应力状态发生变化,当进行热裂过程时,凹槽11与热斑线的交点处即会形成起裂点;而尾部的短凹槽所起到的作用为降低尾部凹槽处的强度,使得当热裂裂纹达到或接近时,可以引导热裂裂纹沿尾部凹槽开裂,使得开裂端面平直,提高裂片精度。尾部短凹槽的设置,能够避免热裂裂纹偏离预定的切割路径12,防止热裂时在尾部产生崩边缺角。如图8所示,即为仅采用首部的短凹槽时进行热烈切割,太阳能电池片的尾部出现热裂裂纹偏离预定的切割路径,导致出现崩边缺角的示意图。本案中采用首尾均制造出短凹槽,可以避免这一问题,同时也使得尽可能的减小烧蚀凹槽导致的热影响区,从而避免对电池片的发电效率的影响。
如图7所示,本发明还提供了一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置,一般性地可以包括第一激光单元10、第二激光单元20、冷却单元30和控制器40。控制器40分别与第一激光单元10、第二激光单元20和冷却单元30电连接。控制器40被配置为用于可选择性地控制第一激光单元10、第二激光单元20和冷却单元30。第一激光单元10发射第一激光束照射于待切割太阳能电池片1的表面,在待切割太阳能电池片1的两侧边缘分别制造出初始凹槽11。初始凹槽11之间的连线形成预定的切割路径12。第二激光单元20发射第二激光束照射于待切割太阳能电池片1的表面,形成热斑,移动待切割太阳能电池片1或移动第二激光单元20的照射热斑位置,即可形成沿着初始凹槽11之间连线的预定的切割路径12的热斑线。冷却单元30被配置为提供冷却介质。冷却单元30位于第二激光单元20的激光束的一侧,以在第二激光单元20的第二激光束之后冷却热斑线,产生热应力从而将待切割太阳能电池片1的沿切割路径12进行热激光束分离。控制器40用于控制第一激光单元10在待切割太阳能电池片1上产生初始凹槽11,以及用于随后执行的热激光束分离。热激光束分离和施加冷却介质冷却待切割太阳能电池片1同时进行作业。
在一个优选的实施方式中,本发明还提供了一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置,还包括加热单元50、载片装置60和真空单元70。加热单元50用于在烧蚀初始凹槽步骤前或第二激光束加热所述待切割太阳能电池片前将待切割太阳能电池片1加热至预定温度T1。预定温度T1的温度范围为30-150℃。载片装置60用于承载和/或移动待切割太阳能电池片1。
可选地,如图7所示,载片装置60采用金属材料制成,在载片装置60中设置有若干个加热单元50,以用于对待切割太阳能电池片1加热。具体地,加热单元50为电阻丝加热棒。载片装置60上设有传送带61和若干个真空孔62。传送带61用于传送待切割太阳能电池片1。真空孔62与真空单元70连通。真空单元70用于将真空孔62内的气压抽至-5~-100KPa,从而使得待切割太阳能电池片1与传送带61之间形成负压,从而使得待切割太阳能电池片1被牢固地吸附在传送带61上,增加了切割过程中的稳定性,使得切割更加精确。
优选地,真空单元70采用分工序分段控制。即,在利用第一激光束制造初始凹槽11的工序中,真空单元70采用高真空度抽气,使得在划槽工位的真空孔62内的真空值较大,将划槽工位的真空孔62内的气压抽至-30~-100KPa,以保证电池片吸附牢固,提高输送精度,避免传输过程中电池片发生打滑、偏移导致的划槽位置不准。在利用第二激光束进行热裂工序中,真空单元70采用低真空度抽气,使得在热裂工位的真空孔62内的真空值较小,将热裂工位的真空孔62内的气压抽至-5~-30KPa,以避免真空值过大、吸附过牢导致的电池片难以开裂或虽能开裂但工艺窗口较小的问题。
以下通过应用实例,对本发明提供的一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法进行进一步介绍。
如图7所示,通过前端机构(图中未示出)将电池片1放在传送带61上,带负压的载片装置60通过真空孔62将电池片1和传送带61吸附住,传送带61带着电池片1在载片装置60上向前滑动,载片装置60内置加热棒,加热棒可给载片装置60均匀加热。
电池片1前端移动到第一激光单元10下方时,第一激光单元10开启,电池片1向前移动很短的距离,第一激光单元10关闭。这样,在电池片1的前端划下短凹槽11。
电池片1继续向前移动,到距离电池片1尾部一定距离时,第一激光单元10开启,电池片1继续向前移动,然后第一激光单元10关闭。这样,在电池片1尾部划下短凹槽11。
首尾划槽后的电池片1,继续向前运动,头部运动到第二激光单元20下方时,第二激光单元20开启,加热电池片1,第二激光单元20开启的同时,冷却单元30开启,向热裂位置(热斑线)喷射冷却介质。这样,会在热裂位置产生强大热应力,将电池片1沿头尾凹槽11的连线分开,待尾部通过时,第二激光单元20关闭,热裂完成。
在本实施例中,传送带61的运动速度为100~1000mm/s;载片装置60的加热温度选为30~150℃,并通过控制器40可闭环控制;第一激光单元10选用355nm、532nm、1064nm纳秒或皮秒脉冲激光,功率10~50W,聚焦后光斑在10-30um。第二激光单元20选用1050-1090nm连续模式光纤激光或900-950nm半导体激光,功率100-500W,聚焦光斑1-10mm。冷却介质选为常温或冷却过的水、空气、气雾或其他液态、气态介质,流量2~150ml/min。
采用本发明提供的一种太阳能电池片的热裂切割方法进行电池片的切割,相对于采用激光划长槽、机械掰片的方式切割时,具有以下优点:
1、减少了材料去除量,基本无材料去除,提高了电池利用率;
2、除首尾短凹槽处,切割处无热影响区,提高了电池片的发电效率;
3、基本无(或极少有)粉尘产生,环保安全;
4、提高了断面的平滑度,减少破片、隐裂,提高电池片的抗弯强度;
5、热裂后,电池片自动沿热裂路径(热斑线)裂开,省掉机械掰片的机构和工序,减少了破片和隐裂,同时降低了成本;
6、头尾无崩边,裂片精度(实际断面边缘偏离预设断裂线的距离)在90um以下。
本发明提供的一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置,还具有使用方便、切割快捷迅速的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能电池片的热裂切割方法,其特征在于,包括以下步骤:
沿预定的切割路径,利用第一激光束在待切割太阳能电池片的两侧边缘分别进行烧蚀,以形成初始凹槽;
利用第二激光束加热待切割太阳能电池片,从而在待切割太阳能电池片上形成热斑;
使第二激光束与待切割太阳能电池片彼此相对运动,从而在待切割太阳能电池片上形成热斑线,所述热斑线的起点位于所述待切割太阳能电池片的一侧初始凹槽,所述热斑线的终点位于所述待切割太阳能电池片的另一侧初始凹槽;
通过局部施加冷却介质冷却所述待切割太阳能电池片上的热斑,从而使待切割太阳能电池片沿热斑线开裂;
其中,真空单元采用分工序分段控制,在利用第一激光束在待切割太阳能电池片的两侧边缘分别进行烧蚀过程中,真空单元以-30~-100KPa的气压值吸附待切割太阳能电池片,在利用第二激光束加热待切割太阳能电池片过程中,真空单元以-5~-30KPa的气压值吸附待切割太阳能电池片。
2.根据权利要求1所述的一种热裂切割方法,其特征在于,在烧蚀初始凹槽步骤前或第二激光束加热所述待切割太阳能电池片前还包括步骤:
将待切割太阳能电池片加热至预定温度T1。
3.根据权利要求2所述的一种热裂切割方法,其特征在于,所述预定温度T1为30-150℃。
4.根据权利要求3所述的一种热裂切割方法,其特征在于,所述初始凹槽的深度为所述待切割太阳能电池片厚度的5%-80%,所述初始凹槽的长度为0. 1-10mm。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种热裂切割方法,其特征在于,所述第一激光束采用纳秒或皮秒脉冲激光。
6.根据权利要求5所述的一种热裂切割方法,其特征在于,所述第二激光束采用CW模式光纤激光或半导体激光。
7.一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置,其特征在于,至少包括:
第一激光单元,利用所述第一激光单元发射第一激光束照射于待切割太阳能电池片的表面,在所述待切割太阳能电池片的两侧边缘分别制造出初始凹槽,所述初始凹槽之间的连线形成预定的切割路径;
第二激光单元,其用于所述待切割太阳能电池片的沿所述切割路径的热激光束分离;
冷却单元,被配置为提供冷却介质,位于所述第二激光单元的激光束的后方,以在所述第二激光单元的激光束之后冷却所述待切割太阳能电池片;
控制器,被配置为控制所述第一激光单元、第二激光单元和冷却单元;所述控制器用于控制所述第一激光单元在所述待切割太阳能电池片上产生初始凹槽,以及用于随后执行的所述热激光束分离,所述热激光束分离和施加冷却介质冷却所述待切割太阳能电池片同时进行作业;
载片装置,所述载片装置用于承载和/或移动所述待切割太阳能电池片;
真空单元,用于将所述待切割太阳能电池片吸附在所述载片装置上,其中真空单元采用分工序分段控制,在利用第一激光束在待切割太阳能电池片的两侧边缘分别进行烧蚀过程中,真空单元以-30~-100KPa的气压值吸附待切割太阳能电池片,在利用第二激光束加热待切割太阳能电池片过程中,真空单元以-5~-30KPa的气压值吸附待切割太阳能电池片。
8.根据权利要求7所述的双激光热裂切割装置,其特征在于,还包括加热单元,所述加热单元用于在第二激光束加热所述待切割太阳能电池片前将所述待切割太阳能电池片加热至预定温度T1。
9.根据权利要求8所述的双激光热裂切割装置,其特征在于,所述载片装置内设置有所述加热单元和所述真空单元。
CN202010461502.XA 2020-05-27 2020-05-27 一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法 Active CN111730217B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010461502.XA CN111730217B (zh) 2020-05-27 2020-05-27 一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010461502.XA CN111730217B (zh) 2020-05-27 2020-05-27 一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111730217A CN111730217A (zh) 2020-10-02
CN111730217B true CN111730217B (zh) 2022-04-29

Family

ID=72647859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010461502.XA Active CN111730217B (zh) 2020-05-27 2020-05-27 一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111730217B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114447139B (zh) * 2020-10-19 2024-04-16 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 太阳能电池片及其划片方法、光伏组件
CN114054972A (zh) * 2020-12-17 2022-02-18 帝尔激光科技(无锡)有限公司 一种动态聚焦激光切割方法与装置
CN113042903B (zh) * 2020-12-23 2022-08-09 帝尔激光科技(无锡)有限公司 无损切割方法及无损切割设备
CN112847465A (zh) * 2020-12-29 2021-05-28 安徽华晟新能源科技有限公司 一种太阳能电池片切割分片的方法
CN114765228A (zh) * 2020-12-30 2022-07-19 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 光伏组件的制备方法
CN112820796A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 苏州索雷特自动化科技有限公司 一种太阳能电池制备方法及太阳能电池片
CN112846538A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 卡门哈斯激光科技(苏州)有限公司 一种太阳能电池片低损切割装置及方法
CN115117193A (zh) * 2021-03-19 2022-09-27 黄河水电西宁太阳能电力有限公司 一种降低太阳能电池效率损失的无损裂片方法
CN113380926B (zh) * 2021-06-11 2023-02-10 安徽华晟新能源科技有限公司 异质结太阳能电池片的制造方法及异质结太阳能电池片
CN113664365B (zh) * 2021-09-18 2024-01-26 苏州沃特维自动化系统有限公司 一种太阳能电池片无水无损切割工艺及装置
CN114101942A (zh) * 2021-11-29 2022-03-01 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 材料切割的控制方法、设备、装置、存储介质及电子装置
CN114311343A (zh) * 2021-11-30 2022-04-12 盐城天合国能光伏科技有限公司 一种新型的电池片切割装置
CN114346476A (zh) * 2022-01-30 2022-04-15 苏州沃特维自动化系统有限公司 一种低温无损切割电池片的结构及其工艺方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010065390A (ko) * 1999-12-29 2001-07-11 구자홍 레이저빔을 이용한 유리 절단장치
CN101121220A (zh) * 2006-08-11 2008-02-13 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 脆性材料基板切割方法
CN101134263A (zh) * 2006-09-01 2008-03-05 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 激光加工方法及相应的激光加工装置
CN101444875A (zh) * 2008-12-08 2009-06-03 浙江工业大学 一种脆性材料基板的切割方法
CN110480192A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 业成科技(成都)有限公司 脆性材料的切割方法
CN111151885A (zh) * 2020-02-19 2020-05-15 无锡奥特维科技股份有限公司 电池片裂片设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110961720A (zh) * 2018-09-28 2020-04-07 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 电池片分切设备及电池加工装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010065390A (ko) * 1999-12-29 2001-07-11 구자홍 레이저빔을 이용한 유리 절단장치
CN101121220A (zh) * 2006-08-11 2008-02-13 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 脆性材料基板切割方法
CN101134263A (zh) * 2006-09-01 2008-03-05 富士迈半导体精密工业(上海)有限公司 激光加工方法及相应的激光加工装置
CN101444875A (zh) * 2008-12-08 2009-06-03 浙江工业大学 一种脆性材料基板的切割方法
CN110480192A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 业成科技(成都)有限公司 脆性材料的切割方法
CN111151885A (zh) * 2020-02-19 2020-05-15 无锡奥特维科技股份有限公司 电池片裂片设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN111730217A (zh) 2020-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111730217B (zh) 一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置及热裂切割方法
CN212470228U (zh) 一种太阳能电池片的双激光热裂切割装置
EP2507182B1 (en) Methods for laser scribing and separating glass substrates
US9346130B2 (en) Method for laser processing glass with a chamfered edge
JP6552717B2 (ja) 薄型のガラス層を切断する方法
US20160199944A1 (en) Method and system for scribing brittle material followed by chemical etching
US3935419A (en) Severing of glass or vitrocrystalline bodies
US9272941B2 (en) Method of cutting a panel using a starter crack and a glass panel including a starter crack
JP3908236B2 (ja) ガラスの切断方法及びその装置
US10654133B2 (en) Method and device for separating a flat workpiece into a plurality of sections
US3932726A (en) Glass cutting
TWI380963B (zh) Method for processing brittle material substrates
TW201410625A (zh) 使用雷射切割玻璃的方法
TWI392550B (zh) Method for processing brittle material substrates
CN114161000A (zh) 一种激光切割玻璃的裂片方法及裂片装置
JP2009084089A (ja) ガラス切断装置及び方法
TW201620845A (zh) 分斷方法及分斷裝置
JP2009040665A (ja) 脆性材料のフルボディ割断方法
CN100493815C (zh) 一种硬脆性非金属材料的激光切割方法
EP2104587B1 (en) A process for laser cutting a non-metallic material
CN110828615A (zh) 叠瓦电池串的制作方法
CN106186656B (zh) 一种钢化玻璃的激光切割方法
TW202120447A (zh) 基板之加工方法及加工裝置
CN116936686A (zh) 光伏组件制造方法及光伏组件
CN116638195A (zh) 激光去除复合薄膜材料中金属层的方法及设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant