CN112847465A - 一种太阳能电池片切割分片的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例中提供了一种太阳能电池片切割分片的方法，属于太阳能电池片生产技术领域，具体包括规划待切割电池片的切割线；使用超声波振动刀，沿所述切割线电池片进行切割。通过本申请的处理方案，降低切割分片造成的太阳能电池效率损失。

Description

一种太阳能电池片切割分片的方法
技术领域
本申请涉及太阳能电池片生产的技术领域，尤其是涉及一种太阳能电池片切割分片的方法。
背景技术
硅基太阳能电池片为了提高组件的性能，尤其是输出功率性能，会先做整片电池片的切割分片再做半片、叠瓦等方式封装，目前太阳能电池片的切割分片基本使用激光直接切割，切割到一定深度再用机械掰片方式。
针对上述中的相关技术，发明人发现直接使用激光深度切割再用机械掰片的方式，由于激光的大范围热处理会导致很大的电池片效率损失，机械掰片造成切割面粗糙会增大与空气的接触从而引起太阳能电池片发生硅氧化，分片过程中的这些因素都会导致太阳能电池片的效率损失增加。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种太阳能电池片切割分片的方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。
本申请提供的一种太阳能电池片切割分片的方法采用如下的技术方案：
一种太阳能电池片切割分片的方法，
规划待切割电池片的切割线；
使用超声波振动刀，沿所述切割线对所述电池片进行切割。
通过采用上述技术方案，使用超声波振动刀对太阳能电池片切割时，加工温度较低，可以降低切割分片造成的太阳能电池效率损失。超声波振动刀与激光和传统的切割原理不同，不需要锋利的刀刃，而且也不需要对被切割材料施加很大的压力，从而减少电池片造成崩边和破损，降低切割分片造成的太阳能电池片效率损失。而且超声波振动刀在切割的同时，对切割部位有融合作用，进一步减小太阳能电池片切割后切割线位置的松散，降低切割分片造成的太阳能电池片效率损失。
可选的，对所述电池片进行切割包括如下步骤：
步骤一，使用所述超声波振动刀，设定超声波振动参数，沿所述电池片的切割线进行浅切割，在所述电池片上形成分裂引导线；
步骤二，对所述电池片至少对应所述分裂引导线的区域进行加热，直至所述电池片在热应力作用下沿所述分裂引导线裂开。
通过采用上述技术方案，先在电池片形成分裂引导线，再通过对分裂引导线进行较低温度的加热，电池片在热应力作用下裂开，减少电池片切割过程受到的过高温度的影响，减小电池片切割分片后的效率损失。而且，没有使用超声波直接将电池片切割开，而是只利用超声波振动刀在电池片上形成分裂引导线，电池片的完全分片依靠后续的热应力，从而减少电池片分片过程中对电池片的切割，从而减少电池片分片过程中受到的破坏。
可选的，所述步骤一中，浅切割在所述太阳能电池片上形成分裂引导线的深度范围为5-10μm。
通过采用上述技术方案，控制分裂引导线的深度，在保证使电池片在加热后可以顺利的沿分裂引导线裂开的情况下，减少分裂引导线的深度，减少切割对电池片造成的破坏和效率损失。
可选的，所述步骤二中，使用红外激光器对至少对应所述分裂引导线的区域进行加热，加热时间范围为30ms-400ms，加热温度范围为50-200℃。
通过采用上述技术方案，红外激光加热具有穿透力，能内外同时加热，提高对电池板加热的内外均匀性，使电池片在热应力下均匀裂开，提高电池片分片的质量。而且红外激光可以局部加热，方便控制加热的区域范围，可以精准的对分裂引导线进行局部加热，加速电池片的裂开，提高切割分片效率。
可选的，所述红外激光器为连续波红外激光器，所述连续波红激光器的波长范围为980-1100nm，功率范围为100-300W。
通过采用上述技术方案，连续波红外激光器的功率在100-300W，使连续波红外激光发出能量合适的红外线，使电池片能被加热到需要的温度，而不会使电池片温度过高，使电池片快速开裂的同时，减小电池片的效率损失。
可选的，所述超声波振动刀包括超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆和切割刀具，所述超声波换能器与超声波发生器连接，所述超声波换能器用于将超声波发生器的超声波转换为机械振动，振动方向为竖直方向，所述超声波变幅杆用于对超声波振幅进行调节，所述切割刀具与超声波变幅杆连接。
通过采用上述技术方案，超声波振动刀在切割刀具的头部形成竖直方向且振幅较大的振动，电池片在高频振动的切割刀具的震动下裂开，使用切割刀具对太阳能电池片切割时，加工温度较低，可以降低切割分片造成的太阳能电池片效率损失。
可选的，所述切割刀具为刀头或刻针，所述刀尖或刻针为圆头结构，所述刀尖或刻针的直径范围为20-70μm。
通过采用上述技术方案，控制切割刀具的刀尖或针尖的直径，可以更加精准的控制切割刀具与电池片的接触面积，提高切割的精确度，提高切割后电池片的质量。
可选的，所述超声波发生器的振动频率范围为20k-60kHz。
通过采用上述技术方案，在能保证切割刀具的振动频率可以将电池片准确完成切割的情况下，又可以减小切割刀具振动频率过大对切割线周围电池片造成损坏的情况发生，提高切割分片的精确度。
可选的，所述步骤二中，对所述分裂引导线加热的同时，沿电池片的分裂线引导线喷射冷却介质。
通过采用上述技术方案，冷却介质的作用使电池片的切割线位置始终温度较低，电池片的断裂应力被减小，可以加速电池片的断裂；而且冷却介质和加热同时进行，用以在分裂引导线处形成冷热温区，使分裂引导线下方材料的压应力大于拉应力使电池片断裂，完成分片。
可选的，所述切割线设置于与所述电池片的栅线平行或垂直的方向上，且不与所述栅线交汇。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
1、使用超声波振动刀对太阳能电池片切割时，加工温度较低，可以降低切割分片造成的太阳能电池片效率损失；
2、利用超声波振动刀只在电池片上形成分裂引导线，电池片的完全分片依靠后续加热的热应力，从而减少电池片分片过程中对电池片的切割，减少电池片分片过程中受到的破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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它的附图。
图1为本申请实施例中超声波振动刀的结构示意图；
图2为本申请实施例中太阳能电池片切割分片的方法的流程图；
图3为本申请实施例中太阳能电池片切割分片的切割分片过程示意图；
图4为本申请实施例中太阳电池片切割分片的切割分片流程图。
附图标记说明：1、超声波发生器；2、超声波换能器；3、超声波变幅杆；4、切割刀具；5、电池片；6、红外激光器；7、分裂引导线；8、冷却介质。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
本实施例提供一种太阳能电池片切割分片的方法。
如图2所示，一种太阳能电池片切割分片的方法，包括如下步骤：
规划待切割电池片5的切割线；切割线设置于与电池片5的栅线平行或垂直的方向上，且不与栅线交汇，在丝网印刷栅线时预留出切割线的位置。本实施例中，切割线与栅线平行。
使用超声波振动刀，沿切割线对电池片5进行切割。
如图1所示，超声波振动刀包括超声波发生器1、超声波换能器2、超声波变幅杆3和切割刀具4。
超声波发生器1将110VAC或220VAC的电源电流转换为高频高压电信号。超声波发生器1的频率为30kHz。在其他实施方式中，也可以是20k-60kHz范围的任一值。
超声波换能器2与超声波发生器1连接，超声波换能器2用于将超声波发生器1的超声波的高频电信号转换为机械振动，转换后的振动方向为竖直方向。超声波换能器2通过螺栓与超声波发生器1连接。
超声波变幅杆3，超声波变幅杆3的输入端与超声波换能器2通过螺杆连接，超声波变幅杆3的输出端与切割刀具4通过螺杆连接。超声波变幅杆3是是一个可调谐的部件，可以将超声波换能器2线性振动的位移量机械地调节到特定应用所需的水平，以产生最佳的切割性能，本申请中，超声波变幅杆3起到放大振幅的作用，而且超声波变幅杆3的振幅放大程度可以实时调节，实现在一条线上用不同的振幅进行切割。
切割刀具4为刀头，导刀头为圆头结构，刀头的刀尖的直径为30μm。在其他实施方式中，切割刀具4也可以是刻针，刻针也为圆头结构，刻针的针尖和刀头的刀尖的直径也可以是20-70μm范围内的任一值。
本实施例的超声波振动刀，将超声波控制器与振动刀有机结合在一起，在刀头上叠加一个高频率低振幅的超声振动波，超声波振动刀与激光和传统的切割原理不同，不需要锋利的刀刃，而且也不需要对被切割材料施加很大的压力，在太阳能电池的切割线上施加巨大的超声加速度，可以使刀头快速震动，从而划破电池表面，刻蚀出许多微粒，从而对电池片5进行切割。切割过程减少电池片5造成崩边和破损，也不会引起电池片5的温度过高，以降低切割分片过程造成的太阳能电池片效率损失。
如图3和图4所示，对电池片5进行切割包括如下步骤：
步骤一，设定超声波振动的参数，超声波发生器1的振动频率为30kHz。
使用超声波振动刀沿电池片5的切割线在电池片5上进行浅切割，在电池片5上形成分裂引导线7，分裂引导线7和切割线重合；浅切割在太阳能电池片5上形成分裂引导线7的深度范围为5-10μm。本实施例中，分裂引导线7的深度为8μm，在其他实施方式中，分裂引导线7的深度也可以为5-10μm的其他任一值。
步骤二，对分裂引导线7进行加热，加热温度范围为50-200℃，沿电池片的分裂线引导线7喷射冷却介质8，直至电池片5在热应力作用下沿分裂引导线7裂开。在本实施例中，加热温度为100℃，在其他实施方式中，加热温度也可以为50-200℃中的任一值；本实施例中，使用喷头喷射冷却介质8，喷淋介质为去离子水，在其他实施方式中，也可以向分裂引导线1吹冷风。
分裂引导线7处的电池片5受到加热后热膨胀，受热区内压力上升，同时受热区周边的拉伸应力也随之增加，在分裂引导线处喷射的冷却介质8，在分裂引导线7处形成冷却区，从而引起切向拉伸应力，在两种应力的叠加情况下，该区域内电池片的断裂应力明显减小，产生的拉伸应力将导致电池片4沿分裂引导线7断裂。
使用连续波红外激光器6对分裂引导线7进行加热；红外激光加热具有穿透力，能内外同时加热，提高对电池板加热的内外均匀性，使电池片5在热应力下均匀裂开，提高电池片5分片的质量。而且红外激光可以局部加热，可以只对分裂引导线7进行加热，减少对切割线以外的区域的影响。
连续波红外激光器6的波长为1000nm，在其他实施方式中，连续波红外激光器6的波长也可以是980-1100nm范围内的任一值。
连续波红外激光器6的功率为200W，在其他实施方式中，连续波红外激光器6的功率为可以是100-300W范围内的任一值。此功率范围内的连续波红外激光器可以对使电池片5的分裂引导线7的温度稳定在100±10℃，方便控制分裂引导线5的温度，提高操作的便利性。同时，减少对电池片5加热温度过高的情况，减少切割分片过程对电池片5造成的效率损失。
如图3所示，先使用超声波振动刀在电池片5上形成分裂引导线7，再使用连续波红外激光器6对分裂引导线7进行较低温度的加热，电池片5在热应力作用下裂开，完成分片，可以对电池片5进行多次切割，多次分片。整个过程不会导致电池片5的温度过高，减少电池片5的效率损失。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种太阳能电池片切割分片的方法，其特征在于：
规划待切割电池片的切割线；
使用超声波振动刀，沿所述切割线对所述电池片进行切割。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片切割分片的方法，其特征在于：对所述电池片进行切割包括如下步骤：
步骤一，使用所述超声波振动刀，设定超声波振动参数，沿所述电池片的切割线进行浅切割，在所述电池片上形成分裂引导线；
步骤二，对所述电池片至少对应所述分裂引导线的区域进行加热，直至所述电池片在热应力作用下沿所述分裂引导线裂开。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池片切割分片的方法，其特征在于：所述步骤一中，浅切割在所述太阳能电池片上形成分裂引导线的深度范围为5-10μm。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池片切割分片的方法，其特征在于：所述步骤二中，使用红外激光器对至少对应所述分裂引导线的区域进行加热，加热时间范围为30ms-400ms，加热温度范围为50-200℃。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池片切割分片的方法，其特征在于：所述红外激光器为连续波红外激光器，所述连续波红激光器的波长范围为980-1100nm，功率范围为100-300W。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池片切割分片的方法，其特征在于：所述超声波振动刀包括超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆和切割刀具，所述超声波换能器与超声波发生器连接，所述超声波换能器用于将超声波发生器的超声波转换为机械振动，振动方向为竖直方向，所述超声波变幅杆用于对超声波振幅进行调节，所述切割刀具与超声波变幅杆连接。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池片切割分片的方法，其特征在于：所述切割刀具为刀头或刻针，所述刀尖或刻针为圆头结构，所述刀尖或刻针的直径范围为20-70μm。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池片切割的方法，其特征在于：所述超声波发生器的振动频率范围为20k-60kHz。
9.根据权利要求2所述的太阳能电池片切割的方法，其特征在于：所述步骤二中，对所述分裂引导线加热的同时，沿电池片的分裂线引导线喷射冷却介质。
10.根据权利要求1-9任一项所述的太阳能电池片切割的方法，其特征在于：所述切割线设置于与所述电池片的栅线平行或垂直的方向上，且不与所述栅线交汇。
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CN113555472B (zh) * 2021-07-16 2023-12-29 安徽华晟新能源科技有限公司 异质结电池处理方法、切片异质结电池及异质结电池组件

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