CN113649701A - 一种太阳能电池激光清边方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池激光清边方法及装置,属于太阳能电池技术领域。本发明的方法包括执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域;执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。在利用本发明的方法进行清边时,首先执行第一照射操作,然后执行第二照射操作。利用本发明所提出方法,有效的降低了在清边过程中,对太阳能电池造成的边缘热影响。此外,本发明的方法,还可以降低生产成本,以及提高清边效率以及清边质量。在本发明中,还提供了实现所述方法的装置,从而便于生产中太阳能电池的清边工艺的实施。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域,具体涉及一种太阳能电池激光清边方法及装置。
背景技术
太阳能电池通常由玻璃基板和附着于玻璃基板上的薄膜层结构构成,例如图1为钙钛矿太阳能电池的结构示意图,在玻璃基板上的薄膜层包括由下之上的透明导电层、钙钛矿层(或者其他材料的膜层)、导电层。在太阳能电池的生产工艺中,会沿着玻璃基板边缘进行清边。在现有的生产工艺中,多采用大功率、大光斑、低频红外激光进行一次清边,去除薄膜层的待去除边缘。在对大面积产品进行清边的时候,多数采用拼接扫描的方式进行清边工艺操作,如图2所示,先对扫描小单元区域进行清边,然后对下一个小单元扫描清边,多个小单元组合拼接成需要清边的区域。
然而,采用上述的方式,由于是采用的高能量激光器,会使得清边后的产品具有较大的边缘热影响区域,如图3所示,从而影响太阳能电池的发电效率;此外,在进行大面产品清边时,通过拼接扫描的方时,会产生拼接痕迹和影响清边效率。
此外,现有技术中,还提供了一些清边工艺,例如申请号为201110205023.2的发明专利申请公开了一种用于薄膜太阳能模块的多程激光边缘去除工艺,在该发明专利申请中,是通过一个功率级的电磁辐射去除边缘区的薄膜层中的除第一导电层外的所有层,然后再利用第二功率的电磁辐射去除第一导电层的边缘区域。
再比如,申请号为202010361352.5的发明专利申请公开了一种膜去除方法,其包括第一照射操作,其用于在所述基板旋转的情况下,将所述多个单位脉冲激光束照射到所述基板;和第二照射操作,其用于将所述多个单位脉冲激光束照射到所述基板的、在所述第一照射操作中没有照射所述单位脉冲激光束的区域。但该专利申请中,是通过两次照射操作,在基板旋转的情况下,第一次通过多个脉冲激光照射待处理的区域,第二次照射待处理区域中未照射到的区域,从而最终将待处理的区域清除干净。该方法实质是因为第一次照射操作中,无法清除干净,然后再进行一次照射操作。
再比如,申请号为201811625492.8的发明专利申请公开了一种太阳能电池的激光清边方法。该专利申请的技术方案包括先使第一波长的激光透过所述基底去除所述光电转换层和所述背电极的待去除边缘;然后使第二波长的激光透过所述基底去除所述前电极的待去除边缘。该专利申请中,每次加工只去除一部分膜层。
然而,上述专利申请文件中记载的技术方案中,均较少的考虑了如何降低再清边过程中产生的边缘热影响的问题。因此,利用上述的技术方案对太阳能电池进行清边时,仍然会对太阳能电池产生较大的边缘热影响。
发明内容
技术问题:针对现有技术在对太阳能进行清边时产生较大的边缘热影响的问题,提供了一种太阳能电池激光清边方法,以及一种用于实现所述方法的装置。利用本发明,在减少边缘热影响的同时,还能够提高加工效率,避免出现现有技术中的拼接痕迹,降低成本。
技术方案:一方面,本发明提供一种太阳能电池激光清边方法,包括:
执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域;
执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。
在实施过程中,先通过第一照射操作将有效区域和无效区域进行分割,然后通过第二照射操作,将无效区域清除,那么在进行无效区域清除的过程中,就不会对有效区域造成较大的影响,即使第二激光功率再大,因为其只会在无效区域中对薄膜层进行烧蚀,所以不会影响到有效区域,从而产品的边缘热影响区域较小,从而保证了太阳能电池的导电性。
进一步地,第一照射操作执行完毕后,执行第二照射操作。
进一步地,所述第一激光的功率小于第二激光的功率。
进一步地,第一激光的使用功率范围为1W~30W,第二激光的使用功率范围为100W~500W。
在实施过程中,利用第一激光完成第一照射操作,可以有效的减少对有效区域的热影响,并且因为第一照射操作仅是为了进行区域划分,因此,在减少热影响的同时,也兼顾了效率,并且,利用较小功率的激光可以减少成本。
进一步地,所述第一激光的波段和第二激光的波段范围均为300nm-2000nm,在本发明的优选实施例中,选用的第一激光的波段和第二激光的波段均为1064nm。
进一步地,在一种实施方案中,执行第一照射操作时,第一激光直接照射在薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光透过电池的玻璃基板照射在薄膜层上。
进一步地,在另一种实施方案中,执行第一照射操作时,第一激光直接照射在薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光直接照射在薄膜层上。
进一步地,在另一种实施方案中,执行第一照射操作时,第一激光透过玻璃基板照射到薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光透过玻璃基板照射到薄膜层上。
进一步地,在另一种实施方案中,执行第一照射操作时,第一激光透过玻璃基板照射在薄膜层;执行第二照射操作时,第二激光直接照射在薄膜层上。
通过上述几种实现形式,可以根据需求灵活的设计激光清边设备的结构形式,从而便于清边工艺的实施。
进一步地,执行第一照射操作时,利用第一激光沿预设轮廓方向对薄膜层进行多次划线,多次划线叠加形成沿预设轮廓方向法向具有一定宽度的划线区,所述划线区将薄膜层分割为有效区域和无效区域。使得无效区域和有效区域充分的分割开来,避免在对无效区域进行清除时,对有效区域造成较大的热影响。
进一步地,利用所述第一激光沿预设轮廓方向对薄膜层进行多次划线时,当划线一次完成后,第一激光沿预设轮廓方向的法向移动一个单位,进行下一次划线,相邻两次所划出的线重叠0~95%。
进一步地,相邻两次所划出的线重叠30%-60%。
进一步地,执行第二照射操作时,利用第二激光沿预设轮廓方向的法向对薄膜层进行多次线性扫描,去除无效区域内的全部薄膜层。
进一步地,第二激光沿预设轮廓方向的法向对薄膜层进行多次线性扫描时,当一次线性扫描完成后,第二激光的光斑沿预设轮廓的切向移动一个第二单位,进行下一次线性扫描,相邻线性扫描线重叠0~95%。
进一步地,相邻线性扫描线重叠30%~70%。
通过上述的方式,在对无效区域进行清除时,可以连续的进行扫描,无需像现有技术中,通过多个小区域进行拼接,从而不会留下拼接痕迹,而且连续的扫描可以有效的提高清边效率。
进一步地,执行第二照射操作时,第二激光在进行多次线性扫描叠加形成的区域与所述划线区重叠,重叠的宽度为划线区沿预设轮廓的法向宽度的0~95%。既能保证对有效区域造成的热影响较小,也能够保证整个无效区域被清除干净。
进一步地,所述第一激光垂直玻璃基板照射到薄膜层;所述第二激光光束垂直或倾斜玻璃基板照射薄膜层。从而可以便于光路的设计,以及实现清边工艺的设备设计。
进一步地,所述方法还包括:进行第一照射操作和第二照射操作的同时,进行吸尘操作,从而防止避免了在激光照射过程中产生的烟尘落在有效区域对有效区域造成影响。
进一步地,进行吸尘操作时,吸尘区域覆盖第一激光的光斑和第二激光的光斑,这样可以提高吸尘效率
进一步地,所述划线区沿预设轮廓的法向宽度为第二激光的光斑直径的0.1~5倍。并在一个实施例中,进一步地限定所述划线区沿预设轮廓的法向宽度为第二激光的光斑直径的0.1~0.5倍,从而可以有效避免第二照射操作过程中,对有效区域造成的热影响。
进一步地,所述第一激光的光斑直径为第二激光的光斑直径的0.08~5倍。
优选地,所述第一激光的光斑直径为第二激光的光斑直径的0.2~0.6倍。
另一方面,提供一种用于实现所述太阳能电池激光清边方法的装置,包括:
激光光源,能够发射出第一激光和第二激光;
驱动机构,用于驱动所述激光光源,实现第一激光和第二激光的光斑沿着预设轮廓的切向和/或法向运动;
控制单元,用于控制激光光源发射第一激光和第二激光,以及控制所述驱动机构,调节第一激光和第二激光的光斑的运动轨迹;以执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域;以及执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。
进一步地,所述激光光源为一台,利用一台激光器发射出第一激光和第二激光。
进一步地,所述激光光源为两台,其中一台能够发射第一激光,另一台激光器能够发射第二激光。进一步地,所述装置还包括吸尘装置,所述吸尘装置的吸尘口能够随第一激光和/或第二激光的光斑同步运动,使得吸尘口能够吸除第一照射操作和第二照射操作中的烟尘。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:通过执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域。然后,执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。在实施过程中,第一照射操作的目的仅仅是将区域分割,从而不会对有效区域造成较大的热影响,而第二照射操作的对无效区域进行清除时,因为两个区域的分离,从而不会对有效区域造成较大的边缘热影响。因此通过本发明所提出的方法,可以有效的减少清边过程中,对太阳能电池造成的边缘热影响。
同时,在进行第一照射操作时,可以采用小功率的激光即可以完成,从而降低了成本。在第二照射操作时,可以连续对无效区域进行扫描,从而可以避免拼接痕迹,并极大地提高了效率。
附图说明
图1为钙钛矿电池的结构示意图;
图2为现有清边方法的工艺示意图;
图3为现有清边方法的工艺局部示意图;
图4为本发明的实施例中所提出的清边方法的流程图;
图5为本发明的实施例中将电池进行划分的示意图;
图6为本发明的实施例中在清边时激光动作方向的示意图;
图7为本发明的实施例中第一和第二激光照射的第一种形式示意图;
图8为本发明的实施例中第一和第二激光照射的第二种形式示意图;
图9为本发明的实施例中第一和第二激光照射的第三种形式示意图;
图10为本发明的实施例中第一和第二激光照射的第四种形式示意图;
图11为本发明的实施例中清边过程中的产生的区域及照射操作的示意图;
图12为本发明的实施例中在进行第一照射操作时的示意图;
图13为本发明的实施例中在进行第二照射操作时的示意图;
图14为本发明的实施例中清尘操作的示意图。
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
并且,对于术语“第一”、“第二”等仅是为了便于描述,并不能理解为对数量等的限制。
由于太阳能电池的整体形状通常为矩形结构,为了使得本领域技术人员能够更加深入的对本发明构思进行理解,在本发明的实施例中,主要结合矩形的太阳能电池结构清边过程进行详细说明。
图4示出了本发明的一个实施例中,进行太阳能电池清边时流程图,激光清边方法包括:
步骤S100:执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域。
其中,预设轮廓是指太阳能电池去除边缘后保留下的轮廓,例如,在图5-6中,太阳能电池清边完成后,保留下的区域(有效区域)为一矩形,因为在生产加工过程中,保留的区域的面积和位置是预先设计好的,那么该区域的轮廓也就是预先知道的。而第一照射操作的目的就是将保留的区域(有效区域)与待清除的边缘区域(无效区域)分割开,因此,有效区域也即要保留的区域,而无效区域即待清除的边缘区域。
步骤S200:执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。
该步骤的目的,就是为了实现最终的清边操作,因为在第一照射操作的过程中,已经将有效区域和无效区域分割开,那么通过第二照射操作,直接将无效区域中薄膜层全部清除,即可完成清边流程。
可以看出,利用本发明的实施例中的技术方案,先通过第一照射操作将有效区域和无效区域进行分割,然后通过第二照射操作,将无效区域清除,那么在进行无效区域清除的过程中,就不会对有效区域造成较大的影响,即使第二激光功率再大,因为其只会在无效区域中对薄膜层进行烧蚀,所以不会影响到有效区域,从而产品的边缘热影响区域较小,从而保证了太阳能电池的导电性。根据上述实施例中给出的流程,第一照射操作和第二照射操作时依次进行的,并且是在第一照射操作执行完毕后,执行第二照射操作。
因为,在利用本发明的实施例中,因为第一照射操作仅仅是为了将有效区域和无效区域划分开,换个角度讲,第一激光的作用仅是为了划线分割。在利用第一激光进行划线分割时,需要激光烧蚀的区域很小,因此,并不需要第一激光的功率太大,即可满足效率上的需求,同时,也会为了尽量减小划线过程中的热影响区域的大小,在保证划线效率的同时,第一激光的功率尽量小。而第二照射操作的目的是为了快速的清除无效区域,并且因为无效区域和有效区域已经分割开来,在对无效区域进行激光扫描时,即使第二激光的功率较大,也不会对有效区域产生较大的热影响,因此为了提高清边效率,可以采用功率相对较大的激光。
因此,根据上述因素考虑,在本发明的实施例中,第一功率小于第二功率,既可以减少热影响,也能兼顾效率。
在本发明的实施例在具体实施时,第一激光的使用功率范围在1W~50W,即可满足第一照射操作的需求,不仅造成的热影响相对较小,而且可以满足效率上的需求。通过大量的工程试验发现,在钙钛矿太阳能电池的清边时,第一激光的使用功率为15~25W时,可以达到较为理想的效果,并且,在优选的工程实施过程中,第一激光的功率选定为20W。此外,当采用小功率的激光器时,还可以降低成本。
而对于第二激光,当然也不是越大越好,在本发明的实施例中,第二功率的使用功率在50W~1000W的范围内,可以具备相对较小的热影响以及兼顾清边效率,并且,在通过大量的工程试验发现,在钙钛矿太阳能电池的清边时,第二激光的使用功率为150~300W时,可以达到较为理想的效果。在一个具体的实施例中,第二激光的功率选定在200W,有效的兼顾了效率,并降低热影响。
在本发明的一种实施方式中,执行第一照射操作时,第一激光直接照射在薄膜层上;而执行第二照射操作时,第二激光透过电池的玻璃基板照射在薄膜层上,即如图7所示,可以看出,第一激光直接从上面照射在薄膜层上,完成划线操作;第二激光从下面进行照射,激光透过玻璃基板照射在薄膜层上,将无效区域中薄膜层清除干净。
在本发明的一个优选的实施例中,第一激光的波段和第二激光的波段的范围为300nm-2000nm,在这个波段范围内,太阳能电池的薄膜层可以更好的吸收光波,从而更利于对薄膜层进行烧蚀,以便完成第一照射操作和第二照射操作。在本发明的优选实施例中,第一激光的波段和第二激光的波段均采用的是1064nm,在这一波段下,太阳能电池的薄膜层更易吸收激光的光波,使得第一照射操作和第二照射操作均具有较好的效果。
在本发明的另一种实施方式中,也可以采用如图8所示的实现形式,即在执行第一照射操作时,第一激光直接照射在薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光直接照射在薄膜层上。
在本发明的另一种实施方式中,也可以采用如图9所示的第三种实现形式,执行第一照射操作时,第一激光透过玻璃基板照射到薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光透过玻璃基板照射到薄膜层上。
抑或者,在另一个实施例中,也采用如图10所示的第四种实现形式,即第一激光透过玻璃基板照射在薄膜层,所述第二激光直接照射在薄膜层。
上述的实现形式可以根据清边装置的设计需求,综合选择采用何种实现形式。例如,在对钙钛矿太阳能电池的清边工艺中,采用第一种形式的实现形式,光路结构较为简单,更便于降低成本。
在本发明的实施例中,并不严格限定第一激光和第二激光的光线照射角度是何种形式的,既可以垂直与玻璃基板进行照射也可以倾斜于玻璃基板进行照射。
值得说明的是,较为推荐的实施方式是第一激光垂直玻璃基板进行照射,这样可以更加利于保证划线的平直度,提高划线精度,还便于在清边过程中的吸尘。
在本发明的实施例中,在执行第一照射操作时,利用第一激光沿预设轮廓方向对薄膜层进行多次划线,多次划线叠加形成沿预设轮廓方向法向具有一定宽度的划线区,如图11,所述划线区将薄膜层分割为有效区域和无效区域。
因为对于激光切割来讲,通常是光斑越小越好,因为光斑越大,越容易造成激光损伤,从而对有效区域产生严重的热影响。因此,当光斑越小时,那么仅仅划一条线而将薄膜层划分为有效区域和无效区域时,虽然能够进行完成划分,但是,无效区域与有效区域的间距也只是一个光斑的宽度,那么在进行第二照射操作时,清边设备的控制精度达不到要求,非常容易在对无效区域进行清除时,第二激光的光斑打在有效区域上,从而对有效区域造成激光损伤。同时如果划线的宽度太细,那么导致两个区域间距过小,而第二激光的功率又相对较大,那么在清扫无效区域时,当第二激光照射到无效区域靠近有效区域的以便时,高功率的激光会产生较高的热量,虽然无效区域与有效区域是分割的,但高热量依然会对有效区域造成一定的热影响。
因此,为了避免上述问题,在第一照射操作时,利用第一激光多次划线,将所述划线区将薄膜层分割为有效区域和无效区域。对于具体需要多宽,可根据实际需求进行调整,例如,如果第二激光的聚焦光斑较大,那么可以宽一点,如果第二激光的聚焦光斑较小,那么可以窄一点。
具体的,通常这个宽度可以根据第二激光的光斑大小确定。通常在具体清边工艺中,该宽度可以设置为第二激光的光斑直径的0.1~5倍,这样可以有效避免第二照射操作过程中,对有效区域造成的热影响。然而,当该宽度过宽时,那么第一操作的时间就会增加,因此为了兼顾效率和热影响问题的平衡,在具体实施过程中,该宽度可以设置为第二激光的光斑直径的0.1~0.5倍即可达到理想的效果。在本发明的实施中,通过控制第一激光的光斑直径为第二光斑的光斑直径的0.08~5倍,从而可以有效的控制两个激光具有较为理想的划线宽度。在本发明的优选的实施例中,控制第一激光的光斑直径为第二光斑的光斑直径的0.2~0.6倍,这样一方面保证了激光划线的效率,同时使得两个激光具有较为理想的划线宽度。
在第一照射操作中,因为要经过多次划线,那么为了使得划线区具有一定的宽度,那么在完成一次划线后,第一激光沿预设轮廓方向的法向移动一个第一单位,再进行下一次划线。如图11-12中,以电池的下边缘清边为例,当第一激光沿X轴完成一次划线后,第一激光沿Y轴移动一个第一单位,进行下一次划线。对于所述第一单位,需要根据第一激光的光斑大小进行设定。
理想的情况下,希望相邻两条划线能够无缝拼接,即线重叠区域为0。但是由于设备必然会存在一定的误差,实现两次划线无缝对接的困难相对较大,若想实现无缝拼接,对设备的精度要求很大,这也就会极大地增加成本。此外,为了避免出现划线痕迹,相邻两次划线会有一定重叠,如图12,具体的,相邻两次划线的线重叠为0~95%。在具体的实施过程中,兼顾效率和设备的精度,可以控制在30%~60%的重叠范围内。
在执行第二照射操作时,由于第二激光的光斑限制,不可能一次扫描即可清除掉整个区域,因此,第二激光沿预设轮廓的法向(例如针对图11所示的下边缘,法向为Y轴方向)对薄膜层进行多次线性扫描,去除无效区域内的全部薄膜层。
基于与第一激光照射操作的同样道理,第二激光沿预设轮廓的法向对薄膜层进行多次线性扫描时,当一次线性扫描完成后,第二激光的光斑沿预设轮廓方向的切向移动一个第二单位,进行下一次线性扫描,相邻线性扫描线重叠0~95%,如图13。而在具体实施过程中,可以控制在30%~70%的范围内。对于所述第二单位,需要根据第二激光的光斑大小进行设定。通过上述的方式,在对无效区域进行清除时,可以连续的进行扫描,无需像现有技术中,通过多个小区域进行拼接,从而不会留下拼接痕迹,而且连续的扫描可以有效的提高清边效率。
为了将无效区域全部清除干净,那么第二激光在照射过程中,必然会扫描到无效区域靠近划线区的边线位置,理想的状态依然是希望第二激光的光斑不会打在划线区上,但是同样因为设备的精度问题,难以达到理想的状态,因此,为了能够将无效区域清除干净,在第二激光扫过的区域必定会与划线区产生一定的重叠,而这个重叠区域的宽度,在具体的实施过程中,为划线区沿预设轮廓法向宽度的0~95%,具体位置参照图13示意,在具体的实施例中,控制在20%~30%左右,即可得到理想的效果。这样既能保证对有效区域造成的热影响较小,也能够保证整个无效区域被清除干净。
进一步地,在本发明的实施例中,进行第一照射操作和第二照射操作的同时,进行吸尘操作,这样做的目的是因为在激光对薄膜层进行烧蚀的过程中,会产生烟尘,而这些烟尘可能会落在有效区域中,从而对有效区域造成损伤,在激光照射的同时,进行除尘,可以避免上述问题。
在优选的实施过程中发现,当执行第一照射操作时,进行吸尘时,吸尘区域覆盖第一激光的光斑,如图14所示,即吸尘装置的吸尘作用区域能够随着第一激光的光斑移动,这样就可实现边划线,边吸尘,有效的提高了吸尘的效率,同时减少烟尘对有效区域造成的影响。
同样,基于同样原因和目的,当执行第一照射操作时,进行吸尘时,吸尘区域覆盖第二激光的光斑,即吸尘装置的吸尘作用区域能够随着第二激光的光斑移动,这样就可实现边扫描清边,边吸尘。
本发明的实施例中所提出的清边方法,不仅能够应用于钙钛矿薄膜电池的清边工艺,而且也能供适用于硅基薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池、砷化镓(GaAs)薄膜电池等太阳能薄膜电池的清边工艺中,具有较好的通用性,能够显著提高现有的太阳能电池的清边质量。
在本发明的实施例中,还提供一种用于实现上述太阳能电池激光清边方法的设备,该设备至少包括激光光源、驱动机构以及控制单元,其中,激光光源,能够发射出第一激光和第二激光。对于激光光源,可以采用一台双通道的激光器实现第一激光和第二激光的发射,或者可以是一台激光功率可调的单通道激光器,当清边完成后,改变激光器的发射功率,发射第二激光,也可以采用两台单通道的激光器。在本发明的一个优选的实施例中,采用两个激光器,其中一个小功率的激光器用来发射第一激光,一个大功率的激光器用来发射第二激光。
驱动机构,用于驱动所述激光光源,实现第一激光和第二激光的光斑沿着预设轮廓的切向和/或法向运动;在具体的实施例中,驱动机构可以利用高精度的直线电机,驱动激光光源运动,例如,在对图11所示的钙钛矿电池进行清边时,对于每一边缘,都设置两个激光器,一个大功率的激光器和一个小功率的激光器,以第一激光从上照射,第二激光从下透过玻璃基板照射的方式为例,可以设计正交的两个直线电机,可以分别沿着X轴和Y轴驱动小功率的激光器或大功率的激光器,从而实现第一激光和第二激光的光斑沿着预设轮廓的切向和/或法向运动。
由于在第二照射操作过程中,可能需要清除的边缘区域并不是很大,那么在第二激光照射时,可以通过振镜将第二激光发出,此时,仅需要利用一个直线电机驱动第二激光器沿着预设轮廓方向移动即可。
控制单元,用于控制激光光源发射第一激光和第二激光,以及控制所述驱动机构,调节第一激光和第二激光的光斑的运动轨迹;以执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域;以及执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。例如可以实用可编程控制器,根据工艺需求,便携控制程序,控制第一激光及第二激光的发射时间、功率,以及控制驱动机构实现光斑的轨迹控制等,从而执行第一照射操作和第二照射操作。
进一步地,在本发明的实施例中,清边装置还包括吸尘装置,其中吸尘装置的吸尘口可以直接设置在激光器的光线出口,这样使得吸尘口能够随第一激光和/或第二激光的光斑同步运动,这样,在吸尘时,吸尘口覆盖第一激光和第二激光的光斑,从而有效地提高吸尘效率,避免烟尘对有效区域造成损伤。
利用上述装置,可以实现所提出的清边方法,在清边时,造成的边缘热影响较小。
Claims (27)
1.一种太阳能电池激光清边方法,其特征在于,包括:
执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域;
执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,第一照射操作执行完毕后,执行第二照射操作。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一激光的功率小于第二激光的功率。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,第一激光的使用功率范围为1W~50W,第二激光的使用功率范围为50W~1000W。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第一激光的波段和第二激光的波段范围均为300nm-2000nm。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,执行第一照射操作时,第一激光直接照射在薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光透过电池的玻璃基板照射在薄膜层上。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,执行第一照射操作时,第一激光直接照射在薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光直接照射在薄膜层上。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,执行第一照射操作时,第一激光透过玻璃基板照射到薄膜层上;执行第二照射操作时,第二激光透过玻璃基板照射到薄膜层上。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,执行第一照射操作时,第一激光透过玻璃基板照射在薄膜层;执行第二照射操作时,第二激光直接照射在薄膜层上。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法,其特征在于,执行第一照射操作时,利用第一激光沿预设轮廓方向对薄膜层进行多次划线,多次划线叠加形成沿预设轮廓方向法向具有一定宽度的划线区,所述划线区将薄膜层分割为有效区域和无效区域。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,利用所述第一激光沿预设轮廓方向对薄膜层进行多次划线时,当划线一次完成后,第一激光沿预设轮廓方向的法向移动一个单位,进行下一次划线,相邻两次所划出的线重叠0~95%。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,相邻两次所划出的线重叠30%~60%。
13.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,执行第二照射操作时,利用第二激光沿预设轮廓方向的法向对薄膜层进行多次线性扫描,去除无效区域内的薄膜层。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,第二激光沿预设轮廓方向的法向对薄膜层进行多次线性扫描时,当一次线性扫描完成后,第二激光的光斑沿预设轮廓的切向移动一个第二单位,进行下一次线性扫描,相邻线性扫描线重叠0~95%。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,相邻线性扫描线重叠30%~70%。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,执行第二照射操作时,第二激光在进行多次线性扫描叠加形成的区域与所述划线区重叠,重叠的宽度为划线区沿预设轮廓的法向宽度的0~95%。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述第一激光垂直玻璃基板照射到薄膜层;所述第二激光光束垂直或倾斜玻璃基板照射薄膜层。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:进行第一照射操作和第二照射操作的同时,进行吸尘操作。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,进行吸尘操作时,吸尘区域覆盖第一激光的光斑和第二激光的光斑。
20.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述划线区沿预设轮廓的法向宽度为第二激光的光斑直径的0.1~5倍。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,所述划线区沿预设轮廓的法向宽度为第二激光的光斑直径的0.1~0.5倍。
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述第一激光的光斑直径为第二激光的光斑直径的0.08~5倍。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述第一激光的光斑直径为第二激光的光斑直径的0.2~0.6倍。
24.一种用于实现权利要求1-23任一项所述太阳能电池激光清边方法的装置,其特征在于,包括:
激光光源,能够发射出第一激光和第二激光;
驱动机构,用于驱动所述激光光源,实现第一激光和第二激光的光斑沿着预设轮廓的切向和/或法向运动;
控制单元,用于控制激光光源发射第一激光和第二激光,以及控制所述驱动机构,调节第一激光和第二激光的光斑的运动轨迹;以执行第一照射操作,利用第一激光沿预设轮廓方向对电池的薄膜层进行划线分割,将薄膜层划分为有效区域和无效区域;以及执行第二照射操作,利用第二激光,去除无效区域中的薄膜层。
25.根据权利要求24所述的装置,其特征在于,所述激光光源为一台激光器,利用一台激光器发射出第一激光和第二激光。
26.根据权利要求24所述的装置,其特征在于,所述激光光源为两台激光器,其中一台能够发射第一激光,另一台激光器能够发射第二激光。
27.根据权利要求24-26任一项所述的装置,其特征在于,所述装置还包括吸尘装置,所述吸尘装置的吸尘口能够随第一激光和/或第二激光的光斑同步运动,使得吸尘口能够吸除第一照射操作和第二照射操作中的烟尘。
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