CN112742662A - 一种太阳能薄膜电池生产涂覆机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能薄膜电池生产涂覆机，包括机台，机台上移动设有工作架，工作架由工作架驱动机构驱动，工作架上通过涂覆刀具驱动机构移动连接涂覆刀具，工作架上安装储液罐，储液罐上安装齿轮泵，齿轮泵由电磁阀控制，齿轮泵连通涂覆刀具输入端，机台上安装物料安装平台。结构简单，成本低廉。传统的涂覆设备，结构复杂，安装维护比较麻烦。本设备结构结构新颖，安装简单方便，成本也较传统设备低。本发明，结构简单，涂覆精度高，误差小。针对目前市面的涂覆设备，本设备的精度优势明显，可实现精密，超精密涂覆，对光伏电池的材料成本可控，可节约不必要的浪费。

Description

一种太阳能薄膜电池生产涂覆机

技术领域

本发明属于太阳能薄膜光伏电池生产制造领域，尤其涉及一种高精度狭缝涂覆设备，要求出膜厚度0.01mm，厚度偏差控制在0.00005mm的场合。

背景技术

因为太阳能薄膜电池的成本比较高，所需要的涂覆厚度非常薄，市面上一般采用夹缝挤压式涂覆，夹缝挤压式涂覆设备是一种常见的精度比较高的涂覆方式，涂覆胶液由存储器通过供给管路压送到喷嘴处，并使胶液由喷嘴处喷出，从而转移到涂覆的基材上。整个涂覆头的部分结构较为复杂，要求上胶辊、涂覆辊、牵引辊以及刮刀的加工精度较高，因此成本比较高；由于精度较高，实际使用以及操作起来比较难。工作台是固定式的，不能进行灵活调节待涂覆件的水平度。

另外，用于薄膜的涂覆液原料，价格非常昂贵，如果涂覆液的厚度太厚，材料成本会非常高，薄膜涂覆厚度要求在0.01mm左右，厚度偏差0.00005mm的苛刻要求，市面上的现有设备很少能达到此精度要求，同时，涂覆面与工作台面之间不是绝对垂直，导致涂覆质量下降。为此提出该涂覆设备方案来解决相关问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能薄膜电池生产涂覆机，能解决上述的问题。

按照本发明提供的技术方案：一种太阳能薄膜电池生产涂覆机，包括机台，所述机台上移动设有工作架，所述工作架由工作架驱动机构驱动，所述工作架上通过涂覆刀具驱动机构移动连接涂覆刀具，所述工作架上安装储液罐，所述储液罐上安装齿轮泵，所述齿轮泵由电磁阀控制，所述齿轮泵连通所述涂覆刀具输入端，所述机台上安装物料安装平台。

作为本发明的进一步改进，所述机台底部安装带刹车功能的行走轮。

作为本发明的进一步改进，优选地，刀具由两片高精密刀体构成，中间有一层调隙膜片。涂覆液由上端经压力传感器流入刀头，刀头内部设计有排气腔，以防止涂覆液内有气泡。

作为本发明的进一步改进，所述工作架驱动机构为为滚珠丝杆传动结构，包括X轴转动架和X轴导轨，所述转动架中转动安装X轴滚珠丝杆，所述X轴滚珠丝杆由X轴电机驱动，所述X轴滚珠丝杆外周套设X轴螺母，所述X轴导轨上通过X轴滑块滑动安装所述工作架，所述工作架底部连接所述X轴螺母。

作为本发明的进一步改进，所述X轴导轨侧面安装光电感应开关。

作为本发明的进一步改进，所述涂覆刀具驱动机构为为滚珠丝杆传动结构，包括Z轴转动架和Z轴导轨，所述转动架中转动安装Z轴滚珠丝杆，所述Z轴滚珠丝杆由Z轴电机驱动，所述Z轴滚珠丝杆外周套设Z轴螺母，所述Z轴导轨上通过Z轴滑块滑动安装所述涂覆刀具，所述涂覆刀具底部连接Z轴螺母。

作为本发明的进一步改进，所述Z轴导轨侧面平行安装高精度光栅尺。

作为本发明的进一步改进，所述涂覆刀具输入端设有压力传感器。

作为本发明的进一步改进，所述物料安装平台下方安装角位台，物料安装平台为真空吸盘结构。

一种太阳能薄膜电池涂覆工艺，所涂覆的浆料为密度1.1-1.3mg/ml，粘度500cps的非牛顿流体，浆料的主要成分为TiO2；

浆料自储液罐中被齿轮泵汲取出来，以3-10ml/min的流量向刀具腔体内输送，泵出液侧压力达到0.15-0.2Mpa，浆料以一定的压力进入刀具储液腔内部；

刀具排气孔排出空气，待浆料从出液口稳定流出时，进入涂覆过程；

浆料从出液口中溢出，此时可设置刀具以1-50mm/s的速度从太阳能薄膜平板上划过，出液口与太阳能薄膜板面的距离根据浆料的浓度控制在0.01-0.05mm。

本申请的积极进步效果在于：

本发明结构新颖，实用性强，操作简单方便且可在基底上重复制造太阳能薄膜，满足了实验室试验和小批量生产薄膜电池的生产要求。本发明的有益效果为，与现有技术相比所述超声波无损检测装置具有如下优点：

1）结构简单，成本低廉。传统的涂覆设备，结构复杂，安装维护比较麻烦。本设备结构结构新颖，安装简单方便，成本也较传统设备低。

2）涂覆精度高，误差小。针对目前市面的涂覆设备，本设备的精度优势明显，可实现精密，超精密涂覆，对光伏电池的材料成本可控，可节约不必要的浪费。

3）涂覆压力可调节，可根据不同的涂覆液特性，设置合理的压力值，出液面均一，涂覆效果好。

4）针对不同品种规格的涂覆产品，本设备可编程不同参数，实现多品种、小批量快速涂覆，省时省力。

5）操作台可调节，灵活小巧，占地面积小，下部设计有可移动定位的行走轮，一个人可轻松移动整个设备。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明料盘局部结构示意图。

图3是本发明刀具局部结构示意图。

图4是本发明操作流程示意图。

图5是本发明的PLC控制示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1-5中，包括机台1、液晶显示屏2、涂覆刀具3、工作架驱动机构4、高精度光栅尺5、工作架6、齿轮泵7、涂覆液8、电磁阀9、压力传感器10、涂覆刀具3、物料安装平台12、光电感应开关13、X轴导轨14、角位台15等。

如图1所示，本发明是一种太阳能薄膜电池生产涂覆机，包括机台1，机台1上移动设有工作架6，工作架6由工作架驱动机构4驱动，工作架6上通过涂覆刀具驱动机构竖直移动连接涂覆刀具3，工作架6上安装储液罐，储液罐上安装齿轮泵7，齿轮泵7由电磁阀9控制，齿轮泵7连通涂覆刀具3输入端。机台1上安装物料安装平台12。

机台1内部安装有电气部件，前度设置有可编辑参数的液晶显示屏2。侧边设置有电源按钮和急停按钮，底部安装带刹车功能的行走轮，可根据工作需要进行位置的移转。

液晶显示屏2可进行参数编辑和调整，手动按钮设置在附近，对不同的物料，可灵活编辑工艺参数，做到一次编辑一键操作即可实现连续工作，减轻了操作人员重复劳动的工作量，极大提升工作效率。

如图3所示，涂覆刀具3中开有刀具蓄压腔35，刀具蓄压腔35上连通进液孔32和排气孔33，刀具蓄压腔35下端开有排液口。

进液孔32与齿轮泵7相连通，涂覆液为粘度极高的液体，涂覆液从齿轮泵7进入进液孔32后流入刀具蓄压腔35，排液口是宽度为0.01mm左右的槽口，在齿轮泵7压力较小的情况下，涂覆液无法从排液口排出，涂覆液在充满刀具蓄压腔35后，会从排气孔33流出涂覆刀具3，在这个过程中将涂覆刀具3中的气体排出。

为了便于调节排液口的尺寸，以适应不同的生产情况。

将涂覆刀具3设计成分体结构，包括第一涂覆刀具38和第二涂覆刀具39，第一涂覆刀具38中开有进液孔32、排气孔33、刀具蓄压腔35，刀具蓄压腔35下方设有第一排液口，刀具蓄压腔35连通进液孔32、排气孔33。

第二涂覆刀具39中设有第二排液口。

第一涂覆刀具38和第二涂覆刀具39之间设有调隙膜片。

调隙膜片中设有调隙排液口槽口。

第一排液口、调隙排液口槽口、第二排液口组成排液口。

根据工作需要的排液量来选择合适的调隙膜片，当需要排液量大一点时，选后较厚的调隙膜片，已获得较大的出液口。

第一涂覆刀具38、调隙膜片、第二涂覆刀具39通过螺栓进行紧固连接。

工作架驱动机构4为为滚珠丝杆传动结构，包括X轴转动架和X轴导轨14，X轴转动架和X轴导轨14安装在机台1上，两者相平行。转动架中转动安装X轴滚珠丝杆，X轴滚珠丝杆由X轴电机驱动，X轴滚珠丝杆外周套设X轴螺母，X轴导轨14为对称设置，X轴导轨14上通过X轴滑块滑动安装工作架6，工作架6底部连接X轴螺母。

X轴导轨14侧面安装光电感应开关13，用来控制涂覆刀具3在X方向的极限位置。

涂覆刀具驱动机构为为滚珠丝杆传动结构，包括Z轴转动架和Z轴导轨，Z轴转动架和Z轴导轨竖直安装在工作架6上，两者相平行。转动架中转动安装Z轴滚珠丝杆，Z轴滚珠丝杆由Z轴电机驱动，Z轴滚珠丝杆外周套设Z轴螺母，Z轴导轨为对称设置，Z轴导轨上通过Z轴滑块滑动安装涂覆刀具3，涂覆刀具3底部连接Z轴螺母。

Z轴导轨侧面平行安装高精度光栅尺5，精确控制涂覆高度。

X轴电机、Z轴电机为伺服电机，转动精度高。

涂覆液的储液罐安装工作架6的背部，下部安装有齿轮泵7，通过电磁阀9控制液路开关。涂覆刀具3输入端设有压力传感器10，检测进入刀头涂覆液的压力和流速，齿轮泵转速可调节，根据不同的工况条件，设置不同的数值以达到理想的流速和压力值。

物料安装平台12下方安装角位台15，手动角位台15为两套叠装，可精密调节物料安装平台12的空间角度，保证涂覆液平面与物料安装面12的垂直。

如图2所示，物料安装平台12平台表面设置有气孔，后端由快速接头接真空管，待设备启动后，程序将阀门打开，真空接通，可将物料牢牢吸附在平台表面，保证工作中稳定。

一种太阳能薄膜电池涂覆工艺：

所涂覆的浆料为密度1.1-1.3mg/ml，粘度500cps的非牛顿流体，浆料的主要成分为TiO2。

浆料自储液罐中被齿轮泵汲取出来，以3-10ml/min的流量向刀具腔体内输送。泵出液侧压力达到0.15-0.2Mpa，浆料以一定的压力进入刀具储液腔内部。

进入排气过程。刀具排气孔排出空气，待浆料从出液口稳定流出时，进入涂覆过程。

浆料从出液口中溢出，此时可设置刀具以1-50mm/s的速度从太阳能薄膜平板上划过，出液口与太阳能薄膜板面的距离根据浆料的浓度控制在0.01-0.05mm，

采用此工艺涂覆的太阳能薄膜，板面上均匀的涂出一定厚度的浆料，一般涂覆后，湿膜最小厚度约10um，干膜最小可达400nm。

本发明的工作流程为：

将电池原料板放置在物料安装平台12，并抽真空固定。

在触摸屏选择工艺参数，并按下启动按钮。设备启动，X轴电机驱动工作架6由原点在X方向运动，去往起始点。当工作架6运动至起始点时，X轴电机停止运行。

涂覆刀具3由原点去往浸润点。当Z轴电机驱动涂覆刀具3至浸润点时，Z轴电机停止运行，此时，由步进电机控制的齿轮泵7开始旋转，使涂覆液由储液罐进入输送管道。浸润完成，将涂覆刀具3内的空气排空，可以进行涂覆输出时，Z轴电机开始运动，至涂覆位置。当Z轴到达涂覆位置，Z轴电机停止运行，此时，X轴电机开始涂覆运动。当到达预停止位置时，齿轮泵7停止旋转，X轴电机继续运动，直到涂覆结束。当X轴电机驱动涂覆刀具3到达涂覆结束位置，X轴电机停止运行，此时，Z轴电机开始反向运动。当Z轴电机反向运动一段位置，使涂覆刀具3提升到一个安全距离，Z轴电机停止运行，此时X轴电机开始反向运行。当X轴电机返回原点位置，X轴电机停止运行，此时Z轴电机继续反向运动。当Z轴电机返回原点位置，Z轴电机停止运行，X轴电机与Z轴电机都返回原点，涂覆流程结束，设备等待下一次启动。

以上显示和描述了本发明的基本工作流程，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述涂覆机包括机台（1），所述机台（1）上移动设有工作架（6），所述工作架（6）由工作架驱动机构（4）驱动，所述工作架（6）上通过涂覆刀具驱动机构移动连接涂覆刀具（3），所述工作架（6）上安装储液罐，所述储液罐上安装齿轮泵（7），所述齿轮泵（7）由电磁阀（9）控制，所述齿轮泵（7）连通所述涂覆刀具（3）输入端，所述机台（1）上安装物料安装平台（12）。

2.如权利要求1所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述机台（1）底部安装带刹车功能的行走轮。

3.如权利要求1所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述涂覆刀具（3）包括第一涂覆刀具（38）和第二涂覆刀具（39），所述第一涂覆刀具（38）中开有进液孔（32）、排气孔（33）、刀具蓄压腔（35），所述刀具蓄压腔（35）下方设有第一排液口，所述刀具蓄压腔（35）连通进液孔（32）、排气孔（33）；所述第二涂覆刀具（39）中设有第二排液口；所述第一涂覆刀具（38）和所述第二涂覆刀具（39）之间设有调隙膜片；所述调隙膜片中设有调隙排液口槽口；所述第一排液口、调隙排液口槽口、第二排液口组成排液口，所述排液口连通所述刀具蓄压腔（35）。

4.如权利要求1所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述工作架驱动机构（4）为为滚珠丝杆传动结构，包括X轴转动架和X轴导轨（14），所述转动架中转动安装X轴滚珠丝杆，所述X轴滚珠丝杆由X轴电机驱动，所述X轴滚珠丝杆外周套设X轴螺母，所述X轴导轨（14）上通过X轴滑块滑动安装所述工作架（6），所述工作架（6）底部连接所述X轴螺母。

5.如权利要求4所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述X轴导轨（14）侧面安装光电感应开关（13）。

6.如权利要求1所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述涂覆刀具驱动机构为为滚珠丝杆传动结构，包括Z轴转动架和Z轴导轨，所述转动架中转动安装Z轴滚珠丝杆，所述Z轴滚珠丝杆由Z轴电机驱动，所述Z轴滚珠丝杆外周套设Z轴螺母，所述Z轴导轨上通过Z轴滑块滑动安装所述涂覆刀具（3），所述涂覆刀具（3）底部连接Z轴螺母。

7.如权利要求6所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述Z轴导轨侧面平行安装高精度光栅尺（5）。

8.如权利要求1所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述涂覆刀具（3）输入端设有压力传感器（10）。

9.如权利要求1所述的太阳能薄膜电池生产涂覆机，其特征在于：所述物料安装平台（12）下方安装角位台（15），所述物料安装平台（12）为真空吸盘结构。

10.一种太阳能薄膜电池涂覆工艺，其特征在于：所述工艺所涂覆的浆料为密度1.1-1.3mg/ml，粘度500cps的非牛顿流体，浆料的主要成分为TiO2；

浆料自储液罐中被齿轮泵汲取出来，以3-10ml/min的流量向刀具腔体内输送，泵出液侧压力达到0.15-0.2Mpa，浆料以一定的压力进入刀具储液腔内部；

刀具排气孔排出空气，待浆料从出液口稳定流出时，进入涂覆过程；

浆料从出液口中溢出，此时可设置刀具以1-50mm/s的速度从太阳能薄膜平板上划过，出液口与太阳能薄膜板面的距离根据浆料的浓度控制在0.01-0.05mm。

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