CN116638196A - 一种大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法及设备,P1激光刻线与P3激光刻线采用多路激光器并行方法,P2激光刻线采用振镜拼接方法;P1激光刻线和P2激光刻线后,分别获取P1刻线和P2刻线的水平偏差,分别用于P2激光刻线调整振镜水平方向的偏移量,以及P3激光刻线每个P3激光头的水平偏移量。本发明保证了大幅面激光加工的刻线精度要求,适应太阳能电池的大幅面、产业化需求。

Description

一种大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法及设备
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件制备技术领域,尤其涉及一种大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法。
背景技术
碳电极形式的钙钛矿太阳能电池结构从下至上依次为基底、前电极层、电子传输层、隔离层和碳电极,最后在划好线的电池片上沁入钙钛矿活性材料静置烘干即可完成钙钛矿太阳能电池的制备。此种电池在制造大面积电池基板时,激光刻线工艺分为三步来完成。第一步P1激光刻线,在有前电极层的基底上使用激光LA1将选区内S1的前电极刻蚀掉;第二步P2激光刻线,在划好P1线的电极上涂覆电子传输层、隔离层,使用激光LA2将选区内S2的电子传输层、隔离层刻蚀掉;第三步P3激光刻线,涂覆碳电极,使用激光LA3将选区内的电子传输层、隔离层、碳电极刻蚀掉。
在现有的碳电极结构钙钛矿电池的P2划线工艺中,激光需要刻画的膜层为电子传输层与隔离层(合起来也可称为氧化层),同时激光器不能损伤到下层的前电极。由于碳电极浆料中存在片状、球状等颗粒形状,为保证碳电极颗粒能落入刻蚀线内实现上下电极导通,需要P2刻线工序的激光光斑宽度较宽,是常规电池结构中P2刻线宽度的数倍,所以对激光器的要求极高。
由于P1激光刻线与P2激光刻线的材料吸收率差异,通常选择紫外激光器作为其刻蚀激光器,若采用激光头聚焦方案进行大幅面生产,考虑到P2刻线线宽大,则需要多台高功率紫外激光器来实现快速P2激光刻线。而紫外激光器的能量普遍不高,选择紫外激光器及激光头聚焦方案很难满足设计需求,同时紫外激光器功率衰减问题导致激光器的使用寿命较短,而且紫外激光器贵,激光器安装维护存在诸多不便,目前该类碳电极结构的钙钛矿太阳能电池还未实现大幅面的量产。
发明内容
本发明主要目的在于:提供一种大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法及设备,能够实现大幅面碳电极结构的钙钛矿太阳能电池的产业化需求。
本发明所采用的技术方案是:一种大幅面钙钛矿太阳能电池的激光加工方法,依次包括准备基板、沉积前电极、P1激光刻线、沉积氧化层、P2激光刻线、沉积碳电极、P3激光刻线、以及沁入钙钛矿活性材料;
所述P1激光刻线与P3激光刻线采用多路激光器并行方法,所述多路激光器并行方法具体为:多个激光头同时工作,每个激光头配备一个聚焦镜,每个激光头发出的激光束透过对应聚焦镜后形成相互独立的光斑,在P1或P3激光刻线区域同时刻线;
所述P2激光刻线采用振镜拼接方法,所述振镜拼接方法具体为:根据振镜加工的幅面,对所述P1激光刻线区域进行分区,得到多个振镜加工分区;利用振镜控制激光束在每个振镜加工分区移动刻线;每个振镜加工分区的刻线线段拼接构成整个P2刻线;
其中,P1激光刻线和P2激光刻线后,分别获取P1刻线和P2刻线的水平偏差;执行所述P2激光刻线时,根据所述P1刻线的水平偏差调整振镜水平方向的偏移量后再刻线;执行所述P3激光刻线时,根据所述P2刻线的水平偏差调整每个激光头的水平偏移量后再刻线。
按上述方案,所述P1刻线的水平偏差的获取方式为:P1激光刻线后,测量每个所述振镜加工分区内P1刻线的线段的实际坐标位置后取平均值,与对应振镜加工分区的基准坐标位置进行对比,获得每个振镜加工分区内P1刻线水平方向的第一水平偏差值Δx1;
所述P2刻线的水平偏差的获取方式为:P2激光刻线后,计算每个P3激光头加工幅面内每根P2刻线的实际坐标位置,并与对应P3激光头加工幅面中P2刻线的基准坐标位置进行对比,获得每个P3激光头加工幅面内P2刻线水平方向的第二水平偏差值Δx2;所述P3激光头加工幅面为每个P3激光头加工的区域。
按上述方案,在P1激光刻线和P3激光刻线之前,还分别包括:
根据每个对应激光头加工幅面的实际高度值,计算每个所述实际高度值相对基板的高度基准值的高度偏差值,作为执行P1激光刻线时的第一高度补偿差值Δh1与执行P3激光刻线时的第三高度补偿差值Δh3;
然后在分别执行所述P1激光刻线和P3激光刻线时,分别根据所述第一高度补偿差值Δh1与第三高度补偿差值Δh3对P1激光刻线的每个P1激光头与P3激光刻线的每个P3激光头进行高度补偿。
按上述方案,每个激光头加工幅面的实际高度值按以下方式获得:
在激光头加工幅面内,均匀测量多个实际高度数据,然后取平均值,作为所在激光头加工幅面的实际高度值;或者,
在激光头加工幅面中,沿着拟刻线的区域均匀测量多个实际高度数据,然后取平均值,作为所在激光头加工幅面的实际高度值;
当为P1激光刻线时,所述的激光头加工幅面为P1激光头加工幅面;当为P3激光刻线时,所述的激光头加工幅面为P3激光头加工幅面。
按上述方案,对P1激光刻线的每个P1激光头进行高度补偿的方法具体为:
在P1激光刻线时,根据Δh1获得P1激光头激光方向与基板法线方向的夹角θP1,计算得到P1激光头的水平偏移量Δxp1=Δh1×tanθP1;通过对P1激光头进行水平方向距离为Δxp1的调节,从而通过对每个P1激光头水平方向的偏移量进行高度补偿;
对P3激光刻线的每个P3激光头的偏移量进行高度补偿的方法,与对P1激光刻线的每个P1激光头进行高度补偿的方法相同。
按上述方案,所述的P1激光头激光方向与基板法线方向的夹角θP1通过以下方式提前获得:
将不放置待加工的基板的平台垫高或降低已知高度Δh已知,然后测得该Δh已知下原始高度刻线偏差对应的P1激光头的水平偏差Δx,通过公式tanθ=Δx/Δh已知计算出θ;
改变不同的所述已知高度Δh已知,多次测量不同已知高度Δh已知下原始高度刻线偏差对应的P1激光头的水平偏差Δx,由此获得Δh已知与θ的关系式,然后再将Δh1代入关系式,得到最终的θP1
按上述方案,在所述P2激光刻线之前还包括:测量每个所述振镜加工分区的实际高度值,根据所述基板的高度基准值,计算每个振镜加工分区相对高度基准值的第二高度补偿差值Δh2;
然后在执行所述P2激光刻线时,根据所述第二高度补偿差值Δh2对P2刻线进行高度补偿。
按上述方案,对P2刻线进行高度补偿具体为:
提前得到平台上下移动高度Δh振镜与振镜的校正档调节的补偿量Δs之间的关系式;
将所述第二高度补偿差值Δh2代入关系式,以及提前得到的m,得到与Δh2对应的振镜的校正档调节的补偿量Δs,根据Δs对振镜进行幅面缩放调整,进行高度补偿。
按上述方案,所述平台上下移动高度Δh振镜与振镜的校正档调节的补偿量Δs之间的关系式通过以下方式获得:
将不放置待加工的基板的平台上移或下移已知高度Δh振镜,测量平台移动后刻划图形大小变化,并通过振镜的校正档进行幅面缩放调整至得到平台移动前的图形大小,由此获得该已知高度偏移下的补偿量Δ;
改变不同的上移或下移高度Δh振镜,得到不同Δh振镜对应的补偿量Δs。
一种采用所述激光加工方法的激光加工设备,依次包括P1激光刻线工位、P2激光刻线工位、P3激光刻线工位;其中,
所述P1激光刻线工位和P3激光刻线工位上分别设有多路激光器并行加工装置,多路激光器并行加工装置包括多个激光头、用于同时驱动多个激光头整体移动的大幅度调整电机、多个与所述激光头一一对应的微调电机;
所述P2激光刻线工位上设有振镜拼接激光加工装置,振镜拼接激光加工装置包括P2激光头和振镜。
本发明产生的有益效果是:
1)P1、P3激光刻线采用多路激光器并行方法,而P2激光刻线采用振镜拼接方法,由于P2加工对光路要求较高,光路设计复杂,每增加一个激光器会极大增加光路的复杂程度,增加维护工作及制造成本。使用振镜方案可以在不降低加工效率及激光能量的前提下减少使用激光器的数量,从而减少成本,增加设备可维护性和可靠性。并且P2激光刻线选用振镜拼接方法时可通过振镜移动光斑快速拼接,减少所需能量,留下足够的设计冗余,可保证设备的长期正常使用。
此外,本申请的激光加工方法同时测量每道刻线位置的水平偏差,根据前一次的水平偏差对下一道工序的水平方向的偏移量进行微调补偿,从而保证了大幅面碳电极结构的钙钛矿太阳能电池激光加工的刻线精度要求,适应大幅面太阳能电池的产业化需求。
2)在水平方向偏移量补偿的基础上,每次激光刻线前根据加工幅面的实际高度值与基板的高度基准值的高度偏差,进行高度补偿,进一步提高刻线精度,适应大幅面太阳能电池的产业化需求。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明一实施例的方法流程示意图。
图2是本发明一实施例P1激光头高度补偿原理图。
图3是本发明一实施例的振镜高度补偿示意图。
图4是本发明一实施例的振镜图形调整X、Y偏移量示意图。
图5是刻线加工误差示意图,其中(a)不测量Pn工序两道刻线间距离,(b)测量Pn工序后两道刻线间距离。
图6是振镜加工幅面分割示意图。
图7是激光头加工幅面分割示意图。
图8是多路激光器并行加工装置的结构示意图。
图中:1-基板,2-激光头加工幅面,3-振镜加工分区,4-P1激光头,5-激光方向,6-基板法线方向,7-平台,8-振镜,9-来料,10-微调电机,11-大幅度调整电机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明提供一种大幅面太阳能电池激光加工方法,本方法包括以下步骤:
S1、准备基板。通常,所述的基板幅面为长度和/或宽度尺寸超过0.6m米以上。
S2、沉积前电极。
S3、高度补偿差值获取:
在具有前电极的基板上,刻上标记点,作为基础坐标系,后续工序均以此基础坐标系为基准。
每个激光头加工幅面的实际高度值按以下方式获得:如图7所示,在激光头加工幅面2内,均匀测量多个实际高度数据,然后取平均值,作为所在激光头加工幅面2的实际高度值;或者,在激光头加工幅面2中,沿着拟刻线的区域均匀测量多个实际高度数据,然后取平均值,作为所在激光头加工幅面2的实际高度值,也就是说,既可以以一个激光头加工幅面内所有位置高度的平均值作为测量的实际高度数据,也可以以每根刻线位置高度的平均值作为测量的实际高度数据。每个激光头加工幅面为每个激光头加工的区域。
在P1刻线之前,获取每个P1激光头加工幅面的实际高度值,根据所述基板1的高度基准值,计算每个P1激光头加工幅面相对高度基准值的第一高度偏差值Δh1,作为P1刻线高度补偿差值。一般基板来料时就会具有一个高度基准值(基板上的膜层厚度相对基板厚度可以忽略)
同理,在在P3刻线之前的任意时刻,获取每个P3激光头加工幅面的实际高度值,根据所述基板1的高度基准值,计算每个P3激光头加工幅面相对高度基准值的第三高度偏差值Δh3,作为P3刻线高度补偿差值。
如图6所示,在P2刻线前的任意时刻,根据振镜加工的幅面,对P1激光刻线区域进行分区,得到多个振镜加工分区3,一般振镜加工分区3为阵列式,测量每个所述振镜加工分区3的实际高度值。每个振镜加工分区3的实际高度值按以下方式获得:在每个振镜加工分区3内,均匀测量多个实际高度数据,然后取平均值,作为所在振镜加工分区3的实际高度值。根据所述基板1的高度基准值,计算每个振镜加工分区3相对高度基准值的第二高度补偿差值Δh2。
上述测量时,可采用高度传感器或二次元等方式。
S4、P1激光刻线:进入P1刻线工位后,按照所述基础坐标系定位,根据所述第一高度偏差值Δh1,对每个P1激光头进行高度补偿后,再采用多路激光器并行方法加工刻线。多路激光器并行方法具体为:多个激光头同时工作,每个激光头配备一个聚焦镜,每个激光头发出的激光束透过对应聚焦镜后形成相互独立的光斑,多个P1激光头在P1激光刻线区域同时刻线。
具体刻线过程为,多个P1激光头提前同时安装在一个调节激光头大幅度运动的步进电机上,各激光头之间间距提前设置好,多个P1激光头被移动至刻第一根线的位置后固定不同,承载物料的工作台移动带动物料沿着刻线方向移动使物料从头至尾经过多个P1激光头,由此完成多个激光头的第一根激光刻线,然后调节激光头大幅度运动的步进电机将多个P1激光头同时沿着与刻线方向垂直的方向移动一个单位的刻线距离,再进行第二根激光划线,由此反复进行直至多个P1激光头一起完成整个大幅面的P1刻线。
其中,根据第一高度偏差值Δh1对每个P1激光头进行高度补偿具体为:已知每个P1激光头加工幅面相对高度基准值的第一高度偏差值Δh1,根据Δh1获得P1激光头4激光方向5与基板法线方向6的夹角θP1,然后根据如图2所示的激光头高度补偿原理图,计算该P1激光头4的水平偏移量Δxp1=Δh1×tanθP1;通过对P1激光头4进行水平方向距离为Δxp1的调节,从而通过对每个P1激光头4水平方向的偏移量进行高度补偿。
进一步地,根据Δh1获得P1激光头4激光方向5与基板法线方向6的夹角θP1的方法为:将不放置待加工的基板的平台7垫高或降低已知高度Δh已知,然后测得该Δh已知下原始高度刻线偏差对应的P1激光头的水平偏差Δx,通过公式tanθ=Δx/Δh已知计算出θ,改变不同的所述已知高度Δh已知,多次测量不同已知高度Δh已知下原始高度刻线偏差对应的P1激光头4的水平偏差Δx,由此获得Δh已知与θ的关系式,然后再将Δh1代入关系式,得到最终的θP1。(需要说明的是,采用激光头刻线时,激光束本身是不可能完全平行于加工平台法线方向的,而是相对物料法线存在一个角度)。
S5、第一水平偏差值Δx1的获取:
P1激光刻线后,以所述坐标系对已经完成的P1刻线,按照所述振镜加工分区分割,测量每个所述振镜加工分区内P1刻线的线段的实际坐标位置后取平均值,与对应振镜加工分区的基准坐标位置进行对比,获得每个振镜加工分区内P1刻线水平方向的第一水平偏差值Δx1。其中,对应振镜加工分区的基准坐标位置是指来料确定后设定的P2刻线的坐标位置。
S6、沉积氧化层。
S7、P2激光刻线:
进入P2刻线工位后,按照所述基础坐标系定位,根据第二高度补偿差值Δh2以及根据S5获得的第一水平偏差值Δx1分别进行高度补偿以及振镜水平方向的偏移量的调整后,再采用振镜拼接方法进行P2激光刻线。振镜拼接方法具体为:利用振镜控制激光束在每个振镜加工分区移动刻线;每个振镜加工分区的刻线线段拼接构成整个P2刻线。
具体刻线过程为,振镜控制激光束沿刻线垂直或平行方向进行第一个振镜加工分区内的激光刻线,承载物料的工作台移动带动物料沿着与振镜运动垂直的方向移动,完成第一个分区后,通过振镜移动电机控制振镜步进一个单位的分区距离,进行下一个振镜加工分区的激光刻线,由此反复进行直至完成整个大幅面的P2刻线。
其中,根据第二高度补偿差值Δh2进行高度补偿包括:对每个振镜加工分区,根据每个分区测得的第二高度补偿差值Δh2,对振镜进行幅面缩放调整,进行高度补偿。高度补偿按以下方式进行:
将不放置待加工的基板的平台上移或下移已知高度Δh振镜,测量平台移动后刻划图形大小变化,并通过振镜的校正档进行幅面缩放调整至得到平台移动前的图形大小,由此获得该已知高度偏移下的补偿量Δs;改变不同的上移或下移高度Δh振镜,得到不同Δh振镜对应的补偿量Δs。将第二高度补偿差值Δh2代入关系式,得到与Δh2对应的振镜的校正档调节的补偿量Δs,根据Δs对振镜进行幅面缩放调整,进行高度补偿。
其中,根据S5获得的第一水平偏差值Δx1进行振镜水平方向的偏移量的调整,即调整振镜在水平方向的偏移量即可。
S8、第二水平偏差值Δx2的获取:
P2激光刻线后,以基础坐标系对每根P2刻线位置进行测量,虽然P2刻线是按照振镜加工分区拼接刻线,但考虑到P3激光刻线时是采用多路激光器并行方法,单次刻出的是一根完整线段,因此测量时不再计算一个振镜加工分区的坐标位置,而是计算单个激光头加工幅面内单根刻线(或者单个激光头激光幅面)的位置的偏差值数据。
因此,在P2刻线后,以所述基础坐标系对已经完成的P2刻线,计算每个P3激光头加工幅面内每根P2刻线的实际坐标位置,并与对应P3激光头加工幅面中P2刻线的基准坐标位置进行对比,获得每个P3激光头加工幅面内P2刻线水平方向的第二水平偏差值Δx2。
S9、涂覆碳电极层。
S10、P3激光刻线:按照所述基础坐标系定位,根据所述第三高度补偿差值Δh3,以及S8获得的第二水平偏差值Δx2,对每个P3激光头的偏移量进行补偿,然后再采用多路激光器并行方法加工刻线,多路激光器并行方法在P1激光刻线中已经详述,此处不再复述。
具体的,已知P3激光头激光方向与基板法线方向的夹角θP3,则该P3激光头的水平偏移量Δxp3=Δh3×tanθP3;结合通过S8获得的第二水平偏差值Δx2,对P3激光头进行水平方向距离为Δxp3+Δx2的调节。
S10、后续工序。
本实施例中,通过给每个激光头配置一个微调激光头移动的电机,然后通过微调与P1激光头和/或P3激光头一一对应的电机,实现激光头水平方向的偏移量的补偿。
本发明在基板上先打上标记点作为后续工序精度的基础坐标系,针对基板测高,对每道激光刻线工序划线位置测量,根据前一道的测量结果对紧接着的下一道工序实时调整。
当采用多路激光器并行方案时,考虑到每条刻线的水平偏差,本申请除了现有技术中同时控制多个激光头步进的大幅度调激光头运动的步进电机,多个激光头沿幅面均匀分布方式,本申请还另外给每个激光头配置一个微调激光头的电机,针对每个激光头均可通过电机控制间距,获得刻线位置补偿数据后通过微调激光头的位置以提高精度。在整体步进进行下一根刻线的基础上对每个激光头位置进行微调,以适配上道工序实测位置进行补偿。由于激光头相对于加工平台法线方向存在一定的小角度偏移,若物料的高度存在差异,刻线位置相应发生偏移,为保证每个幅面图形一致和大幅面产业化的精度要求,根据来料高度差异进行高度补偿。
当采用振镜拼接方案时,在每个拼接图形的交接处均会产生对接动作,在拼接过程中需要严格控制每个幅面的位置、大小来控制最终的划线精度。在幅面内,需要控制图形精度,选择精度较高的振镜,同时由于振镜光路对工作距离敏感,需要设计平整度较高的加工平台,为保证每个幅面图形一致和大幅面产业化的精度要求,本申请对每个加工幅面测高,根据高度变化在振镜图形中控制缩放比例来保证加工精度。
本发明还提供一种采用所述激光加工方法的激光加工设备,依次包括P1激光刻线工位、P2激光刻线工位、P3激光刻线工位;其中,
所述P1激光刻线工位和P3激光刻线工位上分别设有多路激光器并行加工装置,多路激光器并行加工装置如图8所示,图8以P1激光刻线工位上的多路激光器并行加工装置为例,包括多个P1激光头4、用于同时驱动多个激光头整体移动的大幅度调整电机11、多个与所述P1激光头4一一对应的微调电机10。P3激光刻线工位上的多路激光器并行加工装置结构相同。
所述P2激光刻线工位上设有振镜拼接激光加工装置,振镜拼接激光加工装置包括P2激光头和振镜。
本发明根据对前道工序获得的测量数据,给后道刻线精度来补偿以缩小安全距离,这些补偿参数可通过相加相减累积至最终图形参数中。经过补偿后刻线可尽可能的减少安全距离,而非传统方案中为每一道工序预留安全距离,随着工序数量的增加,预留安全距离累积,最终形成较大的面积浪费。而本发明的这种针对前端工序测量后再加工的闭环控制系统,则可以只考虑本道工序的加工精度,而不会将误差累积到下一道工序。如图5所示,如SAP1为P1工序的加工误差,SAP2为P2工序的加工误差,SAPn为Pn工序的加工误差,当使用传统方案时,由于没有前道工序刻线的实际位置,而加工误差无法避免,故为了保证相邻工序的刻线不相交,则需要在刻下道工序时要考虑前一道工序加工误差带来的影响,所以总安全距离SAPn/2+SAPn+1/2。而使用闭环控制系统,由于知道了前道工序的实际位置,故仅考虑当前刻线工序的加工误差即可,所以可以控制总安全距离SAPn+1/2。可以看出,随着工序增加所节省的安全距离越大,越能提高电池效率,而这在大幅面加工中尤为突出。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,依次包括准备基板、沉积前电极、P1激光刻线、沉积氧化层、P2激光刻线、沉积碳电极、P3激光刻线、以及沁入钙钛矿活性材料;其特征在于:
所述P1激光刻线与P3激光刻线采用多路激光器并行方法,所述多路激光器并行方法具体为:多个激光头同时工作,每个激光头配备一个聚焦镜,每个激光头发出的激光束透过对应聚焦镜后形成相互独立的光斑,在P1或P3激光刻线区域同时刻线;
所述P2激光刻线采用振镜拼接方法,所述振镜拼接方法具体为:根据振镜加工的幅面,对所述P1激光刻线区域进行分区,得到多个振镜加工分区;利用振镜控制激光束在每个振镜加工分区移动刻线;每个振镜加工分区的刻线线段拼接构成整个P2刻线;
其中,P1激光刻线和P2激光刻线后,分别获取P1刻线和P2刻线的水平偏差;执行所述P2激光刻线时,根据所述P1刻线的水平偏差调整振镜水平方向的偏移量后再刻线;执行所述P3激光刻线时,根据所述P2刻线的水平偏差调整每个激光头的水平偏移量后再刻线。
2.根据权利要求1所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,所述P1刻线的水平偏差的获取方式为:P1激光刻线后,测量每个所述振镜加工分区内P1刻线的线段的实际坐标位置后取平均值,与对应振镜加工分区的基准坐标位置进行对比,获得每个振镜加工分区内P1刻线水平方向的第一水平偏差值Δx1;
所述P2刻线的水平偏差的获取方式为:P2激光刻线后,计算每个P3激光头加工幅面内每根P2刻线的实际坐标位置,并与对应P3激光头加工幅面中P2刻线的基准坐标位置进行对比,获得每个P3激光头加工幅面内P2刻线水平方向的第二水平偏差值Δx2;所述P3激光头加工幅面为每个P3激光头加工的区域。
3.根据权利要求1所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,在P1激光刻线与P3激光刻线之前,还分别包括:
根据每个对应激光头加工幅面的实际高度值,计算每个所述实际高度值相对基板的高度基准值的高度偏差值,作为执行P1激光刻线时的第一高度补偿差值Δh1与执行P3激光刻线时的第三高度补偿差值Δh3;
然后在分别执行P1激光刻线与P3激光刻线时,分别根据所述第一高度补偿差值Δh1与第三高度补偿差值Δh3对P1激光刻线的每个P1激光头与P3激光刻线的每个P3激光头进行高度补偿。
4.根据权利要求3所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,每个激光头加工幅面的实际高度值按以下方式获得:
在激光头加工幅面内,均匀测量多个实际高度数据,然后取平均值,作为所在激光头加工幅面的实际高度值;或者,
在激光头加工幅面中,沿着拟刻线的区域均匀测量多个实际高度数据,然后取平均值,作为所在激光头加工幅面的实际高度值;
当为P1激光刻线时,所述的激光头加工幅面为P1激光头加工幅面;当为P3激光刻线时,所述的激光头加工幅面为P3激光头加工幅面。
5.根据权利要求3所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,对P1激光刻线的每个P1激光头进行高度补偿的方法具体为:
在P1激光刻线时,根据Δh1获得P1激光头激光方向与基板法线方向的夹角θP1,计算得到P1激光头的水平偏移量Δxp1=Δh1×tanθP1;通过对P1激光头进行水平方向距离为Δxp1的调节,从而通过对每个P1激光头水平方向的偏移量进行高度补偿;
对P3激光刻线的每个P3激光头的偏移量进行高度补偿的方法,与对P1激光刻线的每个P1激光头进行高度补偿的方法相同。
6.根据权利要求5所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,所述的P1激光头激光方向与基板法线方向的夹角θP1通过以下方式提前获得:
将不放置待加工的基板的平台垫高或降低已知高度Δh已知,然后测得该Δh已知下原始高度刻线偏差对应的P1激光头的水平偏差Δx,通过公式tanθ=Δx/Δh已知计算出θ;
改变不同的所述已知高度Δh已知,多次测量不同已知高度Δh已知下原始高度刻线偏差对应的P1激光头的水平偏差Δx,由此获得Δh已知与θ的关系式,然后再将Δh1代入关系式,得到最终的θP1
7.根据权利要求1所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,在所述P2激光刻线之前还包括:测量每个所述振镜加工分区的实际高度值,根据所述基板的高度基准值,计算每个振镜加工分区相对高度基准值的第二高度补偿差值Δh2;
然后在执行P2激光刻线时,根据所述第二高度补偿差值Δh2对P2刻线进行高度补偿。
8.根据权利要求7所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,对P2刻线进行高度补偿具体为:
提前得到平台上下移动高度Δh振镜与振镜的校正档调节的补偿量Δs之间的关系式;
将所述第二高度补偿差值Δh2代入关系式,得到与Δh2对应的振镜的校正档调节的补偿量Δs,根据Δs对振镜进行幅面缩放调整,进行高度补偿。
9.根据权利要求8所述的大幅面钙钛矿太阳能电池激光加工方法,其特征在于,所述平台上下移动高度Δh振镜与振镜的校正档调节的补偿量Δs之间的关系式通过以下方式获得:
将不放置待加工的基板的平台上移或下移已知高度Δh振镜,测量平台移动后刻划图形大小变化,并通过振镜的校正档进行幅面缩放调整至得到平台移动前的图形大小,由此获得该已知高度偏移下的补偿量Δs;
改变不同的上移或下移高度Δh振镜,得到不同Δh振镜对应的补偿量Δs。
10.一种采用如权利要求1-9任一项所述激光加工方法的激光加工设备,其特征在于,依次包括P1激光刻线工位、P2激光刻线工位、P3激光刻线工位;其中,
所述P1激光刻线工位和P3激光刻线工位上分别设有多路激光器并行加工装置,多路激光器并行加工装置包括多个激光头、用于同时驱动多个激光头整体移动的大幅度调整电机、多个与所述激光头一一对应的微调电机;
所述P2激光刻线工位上设有振镜拼接激光加工装置,振镜拼接激光加工装置包括P2激光头和振镜。
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