CN117374166B - 一种太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，包括采用第一电极与第二电极分别接触电池片正面栅线与背面栅线，对电池片施加反向电压的同时控制激光束扫描电池片；其中，激光波长为650nm‑1400nm，激光束扫描至电池片的正面栅线部分时,激光束有足够的光通量抵达电池片背面,并能照射至少一根以上的背面栅线,经上述波长激光束照射后，初始成型的背面栅线的接触电阻由2mohm×cm²以上降至0.5mohm×cm²以下；激光束扫描过程拼接的幅面完全覆盖电池片表面包含栅线区域和表面膜层的区域。该加工方法可提高光电转换效率以及经济效益。
Description
技术领域
本申请属于光伏电池片技术领域，具体地，涉及一种太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法。
背景技术
晶硅太阳能电池的表面电极与背面电极之间的接触电阻对填充因子和转换效率有极大的影响，接触电阻越低，填充因子和转换效率就越高，降低接触电阻已经成为各大电池制造商的迫切需求。传统气流热循环烧结炉对电池片上的浆料烧结时难以形成较好的欧姆接触。
为了降低接触电阻，申请人利用激光诱导烧结技术，通过激光激发电池载流子，并在外电场反向电压的作用下定向流动并形成回路，当回路电流流经金属-半导体界面时，因为金属与硅的接触电阻偏大而产生较明显的热效应，热量可进一步促进金属与硅的相互扩散从而获得烧结后优异的接触特性。但该技术在应用过程中电池光电转换效率还有待进一步提升，经济效益有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，包括：采用第一电极与第二电极分别接触电池片正面栅线与背面栅线，对电池片施加反向电压的同时，激光加工模组发射激光束并控制所述激光束扫描电池片；
其中，所述激光加工模组发射的激光波长为650nm-1400nm，所述激光束扫描至电池片的正面栅线部分时，所述激光束有足够的光通量能抵达电池片的背面,并能够照射至少一根以上的背面栅线，所述激光束能同时激发电池片在正面栅线和背面栅线区域产生非平衡载流子，经波长为650nm-1400nm的激光束照射后，将初始成型的背面栅线的接触电阻由2mohm×cm²以上降至0.5mohm×cm²以下；
所述激光加工模组在完成电池片的激光扫描后，所述激光束扫描过程拼接的幅面完全覆盖待加工电池片表面包含栅线区域和表面膜层的区域。
进一步地，所述激光束扫描电池片的方向为电池片副栅线延伸的方向或者与电池片副栅线延伸方向垂直的方向。
进一步地，所述激光加工模组控制所述激光束的扫描速度为30m/s-120m/s，所述激光束的能量密度为2000W/cm²-10000W/cm²。
进一步地，所述激光束的单个激光光斑的尺寸至少覆盖电池片正面的一条副栅线的宽度。
进一步地，所述激光光斑包括线形光斑、长方形光斑、方形光斑或者圆形光斑中的任意一种；所述激光光斑为线形光斑时，其长度方向的尺寸超过10mm；所述激光光斑为长方形光斑时，其长度方向的尺寸超过2mm；所述激光光斑为方形光斑或圆形光斑时，光斑尺寸范围为0.1mm-5.0mm。
进一步地，所述电池片的表面由第一区域与第二区域组成，所述控制所述激光束扫描电池片包括：
S1、将所述第一电极接触电池片上所述第一区域内的栅线，控制所述激光束扫描所述第二区域；
S2、再将所述第一电极接触电池片上所述第二区域内的栅线，控制所述激光束扫描所述第一区域。
进一步地，对同一个所述电池片，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，或者在两个加工工位分别执行所述步骤S1与所述步骤S2。
进一步地，在两个加工工位分别执行所述步骤S1与所述步骤S2；
且所述步骤S1与所述步骤S2之间还包括：将电池片由第一个加工工位移动至第二个加工工位。
进一步地，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，其中，所述第一区域与所述第二区域沿第一方向设置，所述第一电极包括沿所述第一方向间隔设置的第一接触排与第二接触排，所述第一接触排与所述第二接触排均包括至少一个条状电极，所述条状电极沿与所述第一方向垂直的方向延伸设置，两个接触排分别独立控制；
所述步骤S1包括：将所述第一接触排接触电池片上所述第一区域内的栅线，控制所述第二接触排抬起离开所述第二区域的栅线，并控制所述激光束扫描所述第二区域；
所述步骤S2包括：再将所述第二接触排接触电池片上所述第二区域内的栅线，控制所述第一接触排抬起离开所述第一区域的栅线，并控制所述激光束扫描所述第一区域。
进一步地，两个接触排相对电池片可进行升降运动或翻转运动以接触对应区域内的栅线或抬起离开对应区域的栅线。
进一步地，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，所述第一区域与所述第二区域沿第一方向设置，所述第一电极包括至少一个条形电极，所述条形电极沿与所述第一方向垂直的方向延伸；
所述步骤S1与所述步骤S2之间包括：控制所述第一电极沿所述第一方向相对所述电池片移动，或控制所述电池片沿所述第一方向相对所述第一电极移动或者控制所述电池片在水平面旋转运动，使所述第一电极由对应所述第一区域转换为对应所述第二区域。
进一步地，控制所述第一电极沿所述第一方向相对所述电池片移动预设距离，所述预设距离为电池片上相邻栅线之间距离的N倍，N为大于等于1的自然数。
进一步地，控制所述电池片沿所述第一方向相对所述第一电极移动预设距离，所述预设距离为电池片上相邻栅线之间距离的N倍，N为大于等于1的自然数。
进一步地，控制所述电池片在水平面旋转运动，且旋转的角度为180°；所述第一电极包括m个沿所述第一方向并排设置的条状电极，1≤m≤电池片上栅线总数量的1/2。
进一步地，所述第二电极为与所述电池片背面接触的导电板，通过控制与电源连接的导电连接件接触所述导电板以实现所述第二电极与所述电池片背面栅线电连接。
进一步地，所述第二电极为导电板或至少一个条状电极，通过控制与电源连接的所述第二电极直接接触所述电池片背面栅线以实现所述第二电极与所述电池片背面栅线电连接。
本申请相对于现有技术的有益效果是：通过控制激光加工模组发射的激光波长为650nm-1400nm，使得激光束扫描至电池片的正面栅线部分时，激光光束至少有50%光通量能抵达电池片的背面，并能够照射至少一根以上的背面栅线,激光束能同时激发电池片在正面栅线和背面栅线区域产生非平衡载流子，经波长为650nm-1400nm的激光束照射后，将初始成型的背面栅线的接触电阻由2mohm×cm²以上降至0.5mohm×cm²以下，提高光电转换效率以及经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本申请提供的一种实施例下的执行太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法的设备结构示意图；
图2为本申请提供的一种实施例下的第一电极接触电池片第一区域与第二区域的结构示意图；
图3为本申请提供的另一种实施例下的第一电极接触电池片第一区域与第二区域的结构示意图；
图4为本申请提供的另一种实施例下的第一电极接触电池片第一区域与第二区域的结构示意图；
图5为本申请提供的另一种实施例下的执行太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法的设备结构示意图；
图6为本申请提供的另一种实施例下的执行太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法的设备结构示意图；
图7为本申请提供的转台模组的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，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。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本申请提供一种太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，包括：
采用第一电极1与第二电极2分别接触电池片正面栅线与背面栅线，对电池片施加反向电压的同时，激光加工模组3发射激光束并控制激光束扫描电池片；其中，激光加工模组3发射的激光波长为650nm-1400nm，激光束的单个激光光斑的尺寸至少覆盖电池片正面的一条副栅线的宽度，激光束扫描至电池片的正面栅线部分时，激光束有足够的光通量能抵达电池片的背面，并能够照射至少一根以上的背面栅线。激光光斑包括线形光斑、长方形光斑、方形光斑或者圆形光斑中的任意一种；激光光斑为线形光斑时，其长度方向的尺寸超过10mm；激光光斑为长方形光斑时，其长度方向的尺寸超过2mm；激光光斑为方形光斑或圆形光斑时，光斑尺寸范围为0.1mm-5.0mm。激光光斑为其它形状时，其光斑投影面内最大横跨尺寸超过2mm。
激光束能同时激发电池片在正面栅线和背面栅线区域产生非平衡载流子，经波长为650nm-1400nm的激光束照射后，能将初始成型的背面栅线的接触电阻由2mohm×cm²以上降至0.5mohm×cm²以下；当初始成型的背面栅线完成较好的预固化流程后，背面栅线的接触电阻约能达到2mohm×cm²-3mohm×cm²，经波长为650nm-1400nm的激光束照射更短的时间，即可降低至0.5mohm×cm²以下。激光加工模组3在完成电池片的激光扫描后，激光束扫描过程拼接的幅面完全覆盖待加工电池片表面包含栅线区域和表面膜层的区域，也就是说电池片的整个幅面全部被激光扫描到。这里的表面包括正面与背面。其中，初始成型是指将栅线浆料预固化后得到的栅线，初始成型的背面栅线是指浆料预固化后的背面栅线，电池片正面的浆料预固化后得到初始成型的正面栅线。可以看出，本申请的激光光斑的形状可以多样化，本申请不仅可以使激光束同时激发电池片正面栅线和背面栅线区域产生非平衡载流子，并且还能保证产能。其中，激光束扫描过程拼接的幅面，从微观上看，可以是多个激光光斑沿着扫描方向拼接而成的，当为长方形、方形、圆形光斑时，拼接的幅面可以为激光光斑多行多列的阵列式拼接；当为线性光斑时，既可以是多行多列的阵列式拼接，也可以是扫描一行或一列后即完成整个幅面的拼接（此时线性光斑的尺寸覆盖待扫描区域尺寸的长边或短边尺寸）。为了提高太阳能电池片光电转换效率，电池片的浆料也在迅速发展，不断降低浆料烧结的腐蚀性，降低金属复合，提升开路电压，低腐蚀浆料通常在预固化后，由于不能穿透薄膜层形成良好的金属半导体接触界面，接触电阻高达50mohm×cm²以上，接触电阻仍需进一步降低。本发明通过控制激光加工模组3发射的激光波长为650nm-1400nm，使得激光束扫描至电池片的正面栅线部分时，激光光束至少有50%光通量能抵达电池片的背面,激光束能同时激发电池片在正面栅线和背面栅线区域产生非平衡载流子，在经过加载反向电压并经激光扫描后，电池片背面的接触电阻能够显著下降。通过该加工方法，太阳能电池的内量子效率能够达到80%以上，同时因为长波段光的衍射效应，长波段的光更容易穿透至电池片的背面，且穿透至背面的光强可以满足激光诱导烧结所需的光强要求，由此提高光电转换效率以及经济效益。
目前，商用晶体硅太阳能电池片厚度约为120nm-170nm，短波长透射至电池背面的光强明显弱于长波长的光穿透能力，电池背面的长波段光利用率明显优于短波段光利用率。通常背面银浆烧结峰值温度高于750℃，在高温条件下容易引起浆料中的腐蚀成分对太阳能电池片表面钝化层的破坏，导致电池表面和界面缺陷复合增多，对太阳能电池片转换效率造成不良影响。
针对现在的背面银浆，降温至650℃左右预固化，可以减少对表面钝化层的破坏，但是降温预固化后，电极接触电阻约在5mohm×cm²以上，未能够形成有效的欧姆接触，经过本申请提出的长波长激光诱导烧结辐射之后，约有50%以上的光通量能达到背面电极处，激光诱导产生的非平衡载流子持续轰击银颗粒与硅半导体界面，形成良好的接触后接触电极能降低至约0.5mohm×cm²。
此外，由于本申请的波长范围为650nm-1400nm，低腐蚀性激光诱导烧结用浆料在预固化后背面电极栅线的接触电阻约为50mohm×cm²，经由本申请的长波长激光诱导烧结后能下降至约0.4mohm×cm²,与激光诱导烧结后的前表面栅线的接触电阻相当,能达成正反两面接触电阻均明显改善的技术效果。相对256nm-650nm短波长激光进行激光诱导烧结而言, 低腐蚀性激光诱导烧结用浆料在预固化后背面栅线的接触电阻约为50mohm×cm²，而经由256nm-650nm短波长激光后能下降至约10mohm×cm²-20mohm×cm²。
具体地，以双面电极结构的TOPCON太阳能电池为例,由于电池片正表面作为受光面,正表面电极的栅线(副栅)数量和根数设计需要同时考虑入射光利用率和电流收集、传输能力,而背表面电极的栅线(副栅)数量和根数设计不需要考虑表面入射光的利用率，背面的栅线根数和密度通常多于正表面的栅线密度。将激光加工模组发射的激光波长设置在650nm-1400nm的范围内，激光束具备良好的长波穿透效应，激光束穿过电池片整个厚度直达背面，激发太阳能电池背面产生非平衡载流子。由于电池片背面的栅线密度大于正面的栅线密度，正面入射的激光束覆盖正面栅线时，必然也会经由长波透射到覆盖到至少一根背面栅线，激光束能同时激发太阳能电池在正面栅线和背面栅线区域产生非平衡载流子，在外加电压的作用下，在太阳能电池正面和背面栅线区域产生持续的载流子流动通道，非平衡状态的电子和空穴大量轰击栅线金属材料与硅基体材料的接触处，由此激发金属材料与硅基体材料相互反应增强金属/半导体接触，明显增强太阳能电池金属导电特性。
作为另一个实施例，优选地，激光束扫描电池片的方向为电池片副栅线延伸的方向或者与电池片副栅线延伸方向垂直的方向。当然激光束扫描电池片的方向也可以与电池片副栅线延伸的方向成一定角度或者沿其它方向扫描，最终激光加工模组3在完成电池片的激光扫描后，激光束扫描过程拼接的幅面完全覆盖待加工电池片表面包含栅线区域和表面膜层的区域。
进一步地，该加工方法采用的设备简图可参见图1。具体地，激光束可通过激光加工模组3中的激光器发射得到，为了控制激光束的扫描方向，可通过激光加工模组3中的激光扫描组件例如振镜与场镜控制。其中，激光器位于电池片上方，从电池片的正面照射。电池片正面栅线与背面栅线为电池片表面印刷的浆料预固化后得到的栅线（电池片的电极）。第一电极1包括至少一个条状电极，需要说明的是，这里的条状电极是指：因为第一电极1接触的电池片的栅线呈细长条形，所以为了使第一电极1更好地与栅线接触，所以其在水平面投影的外轮廓整体为条状（在一条直线上）。其中，第一电极1的结构包括：弹性探针排结构（即在一个探针支架下方连接共线设置的多个弹性探针，通过多个探针与电池片接触），或者弹性导电丝，又或者是长条形的弹性电极片（该电极片与电池片可以为面接触）。第一电极1中的电极结构不限于此。第二电极2的结构形式也可以为多种，具体见下文。
进一步地，激光加工模组3中还可以包括常用的光学整形器件，将激光器发射的激光束整形成所需形状及大小的激光光斑。
作为另一个实施例，激光加工模组3控制激光束的扫描速度为30m/s-120m/s，激光束的能量密度为2000W/cm²-10000W/cm²，由此使得光电转化效率提升的同时，保证产能。
作为另一个实施例，反向电压范围为5V~25V，激光束扫描太阳能电池片的过程中，太阳能电池片的局域位置的处理时间＞30μs，处理时间太短影响工艺效果。当电压过高时，会引起反向击穿，导致电池产生不良。
作为另一个实施例，电池片的表面由第一区域与第二区域组成，控制激光束扫描电池片包括：S1、将第一电极1接触电池片上第一区域内的栅线，控制激光束扫描第二区域；S2、再将第一电极1接触电池片上第二区域内的栅线，控制激光束扫描第一区域。通过将电池片的表面划分为两个加工区域，将激光束扫描过程分为两步，保证太阳能电池片表面所有区域被激光扫描时均无遮挡,由此可以解决第一电极1遮挡激光照射电池片的问题。进一步地，为了方便第一电极1接触电池片，激光器位于第一电极1的上方，从第一电极1上方发射激光束。
需要说明的是，并不限定第一区域与第二区域正好是待加工电池片表面面积的一半，例如第一区域可以为表面的一半、1/3、2/3等等，剩下的即为第二区域。只要激光加工模组3在完成电池片两个区域的激光扫描后，激光束扫描扫描过程拼接的幅面完全覆盖待加工电池片表面包含栅线区域和表面膜层的区域。还需要特别说明的是，第一电极1在第一区域与第二区域内接触的栅线可以为该区域内的部分栅线，也可以为该区域内的全部栅线。
进一步地，正如上文，第一电极1可以包括至少一个条状电极，也可以包括多个条状电极，下面以第一电极1包括多个条状电极为例，其中，第一电极1中的多个条状电极沿第一方向并排设置，且相邻两个条状电极之间的距离为相邻栅线距离的N倍，N为大于等于1的自然数。假设第一区域与第二区域沿第一方向设置，如图2与图3所示，为两种实施例下第一电极1接触电池片上第一区域与第二区域内栅线的示意图，此时，第一方向可为图中的X轴方向。图2与图3中，左边虚线框框选的部分为第一电极1接触电池片上第一区域内的栅线位置，右边虚线框框选的部分为第一电极1接触电池片上第二区域内的栅线位置。图2所示的实施例，N=2，此时第一区域与第二区域均为包括多个间隔的条状分区。图3所示实施例，N=1，此时第一区域与第二区域为连续的，且各占电池片表面的一半。当然，第一区域与第二区域的划分方式不限于此。
作为另一种实施例，对同一个待加工的电池片，在一个加工工位执行步骤S1与步骤S2，或者在两个加工工位分别执行步骤S1与步骤S2。当在一个加工工位执行时，可以只需要一组激光器及一组第一电极1与第二电极2，但为了解决第一电极1遮挡激光的技术问题，在加工工位完成一次激光扫描后，需改变第一电极1接触电池片栅线的区域，例如驱动第一电极1或者电池片运动后再进行下一次激光扫描。当在两个加工工位分别执行步骤S1与步骤S2时，需要在两个加工工位均设置第一电极1与第二电极2，至于激光加工模组3，可以是两个加工工位分别均设置有激光器与激光扫描组件，也可以例如是包括一个激光器，采用分光器件对激光器发射的激光束分光后，分别扫描两个加工工位的电池片，当为两个加工工位时，无需驱动第一电极1或者电池片在当前加工工位运动，只要将电池片从第一个加工工位转移至第二个加工工位即可解决第一电极1遮挡激光的技术问题。
作为另一种实施例，对同一个电池片，在两个加工工位分别执行步骤S1与步骤S2，且步骤S1与步骤S2之间还包括：将电池片由第一个加工工位移动至第二个加工工位。
具体地，以两个加工工位分别均设置有激光加工模组3、第一电极1、以及第二电极2为例，步骤S1包括：在第一个加工工位，将位于第一个加工工位的第一电极1接触电池片上第一区域内的栅线，控制位于第一个加工工位的激光器发射激光束扫描第二区域；接着将电池片由第一个加工工位移动至第二个加工工位；步骤S2包括：在第二个加工工位，再将位于第二个加工工位的第一电极1接触电池片上第二区域内的栅线，控制位于第二个加工工位的激光器发射激光束扫描第一区域。在两个加工工位分别执行步骤S1与步骤S2，产能高。
其中，电池片可以放置在承载装置上，通过承载装置将电池片从第一个加工工位移动至第二个加工工位。该承载装置可以为转台模组，如图7所示，转台模组包括水平设置且中心对称的支撑架13以及与支撑架13中心连接的旋转驱动执行件12，旋转驱动执行件12的驱动轴与支撑架13的中心处连接，转台模组还包括至少两个用于承载电池片的承载台11，安装于支撑架13上，且承载台11到支撑架13中心处的距离相等，旋转驱动执行件12驱动至少两个承载台11依次经过两个加工工位；其中，旋转驱动执行件12可以为旋转电机，例如DD马达。通过转台模组形式的承载装置，可以实现量产化。
其中，在两个加工工位工位分别通过激光束扫描电池片时，两个加工工位处的第一电极1与第二电极2均分别与电源4连接，并均分别接触对应加工工位处承载装置承载的电池片正面栅线与背面栅线。
更为具体地，以承载装置为转台模组且承载台11的数量为4个为例进行进一步描述，此时，两个加工工位相邻设置，旋转驱动执行件12一次旋转90°，如图4所示，电池片被划分为两个区域，且两个区域分别对应电池片的一半，电池片从第一个加工工位移动至第二个加工工位时，图4中右边第二个加工工位处的电池片相对左边第一个加工工位处的电池片旋转了90°，对应的，两个加工工位的第一电极1彼此也呈垂直方向设置。需要说明的是，上文的第一区域与第二区域沿第一方向设置，在此种实施例下是指，在第一个加工工位时，第一区域与第二区域沿X轴方向设置，而在第二个加工工位时，由于电池片旋转90°，第一区域与第二区域沿Y轴方向设置，但是这不妨碍第一区域与第二区域沿一个方向设置。在第一个加工工位时，位于第一个加工工位的第一电极1接触图4左边虚线框区域（第一区域）内的栅线，控制位于第一个加工工位的激光器发射激光束扫描电池片上表面第二区域；电池片移动至第二个加工工位，再将位于第二个加工工位的第一电极1接触图4右边虚线框区域（第二区域）内的栅线，控制位于第二个加工工位的激光器发射激光束扫描电池片上表面第一区域。需要说明的是，对于此实施例，由于电池片从第一个加工工位移动至第二加工工位后，电池片旋转了90°，所以两个加工工位的第一电极1的延伸方向是彼此垂直。
作为另一个实施例，对同一个电池片，在一个加工工位执行步骤S1与步骤S2，第一区域与第二区域沿第一方向设置，如图5所示，第一电极1包括沿第一方向间隔设置的第一接触排与第二接触排，第一接触排与第二接触排均包括至少一个条状电极，条状电极沿与第一方向垂直的方向延伸设置，两个接触排分别独立控制；
步骤S1包括：将第一接触排接触电池片上第一区域内的栅线，控制第二接触排抬起离开第二区域的栅线，并控制激光束扫描第二区域；
步骤S2包括：再将第二接触排接触电池片上第二区域内的栅线，控制第一接触排抬起离开第一区域的栅线，并控制激光束扫描电池片第一区域。此种方式同样可以解决第一电极1遮挡激光的问题。此实施例下，承载电池片的承载装置同样可以为上述转台模组。需要说明的是，这里控制第一接触排或者第二接触排抬起离开对应区域的栅线，是指离开的范围满足不遮挡激光的程度即可。
更为具体地，假设电池片被划分为第一区域与第二区域，第一次激光扫描时，控制激光束扫描第二区域，驱动第二接触排抬起离开第二区域的栅线，驱动第一接触排接触第一区域的栅线；第二次激光扫描时，控制激光束扫描第一区域，驱动第一接触排抬起离开第一区域的栅线，驱动第二接触排接触第二区域的栅线。由此使得激光在扫描电池片的第一区域时，第一接触排因为抬起一定高度从而不会遮挡激光，同样的，激光在扫描电池片的第二区域时，第二接触排因为抬起一定高度从而也不会遮挡激光。
作为另一个实施例，两个接触排相对电池片可进行升降运动或翻转运动以接触对应区域的栅线或抬起离开对应区域的栅线。当两个接触排进行升降运动时，驱动机构可以为Z轴驱动模组，Z轴驱动模组可以为气缸或者电机。当两个接触排进行翻转运动时，驱动机构可以为电机或者气缸，此时可通过例如曲柄连杆结构带动接触排翻转运动（例如翻转90°），且接触排设计成L型结构以便翻转接触栅线。
作为另一个实施例，对同一个电池片，在一个加工工位执行步骤S1与步骤S2，第一区域与第二区域沿第一方向设置，第一电极1包括至少一个条形电极，条形电极沿与第一方向垂直的方向延伸；
步骤S1与步骤S2之间包括：控制第一电极1沿第一方向相对电池片移动，或控制电池片沿第一方向相对第一电极1移动或者电池片在水平面旋转运动，使第一电极1由对应第一区域转换为对应第二区域。此种方式同样可以解决第一电极1遮挡激光的问题。此实施例下，承载电池片的同样可以为上述转台模组。需要说明的是，这里所说的第一区域与第二区域沿第一方向设置是指例如图3中，第一区域与第二区域二者的相对位置沿X轴方向设置，那么此时第一电极1的条形电极则沿Y轴方向延伸。
作为更为具体的另一个实施例，控制第一电极1沿第一方向相对电池片移动预设距离，预设距离为电池片上相邻栅线之间距离的N倍，N为大于等于1的自然数。通过驱动第一电极1沿第一方向移动，使第一电极1从对应电池片第一区域移动至对应电池片第二区域，从而使电池片上之前被第一电极1遮挡而未被激光照射的区域不再被遮挡（露出），并且第一电极1再与电池片第二区域的栅线接触时激光扫描第一区域，进而解决第一电极1遮挡激光的技术问题，由此提高光电转换效率。其中，驱动第一电极1运动的机构可以为电机或气缸。
作为更为具体的另一个实施例，控制电池片沿第一方向相对第一电极1移动预设距离，预设距离为电池片上相邻栅线之间距离的N倍，N为大于等于1的自然数。通过驱动电池片沿第一方向移动，使第一电极1从对应电池片第一区域变为对应电池片第二区域，从而使电池片上之前被第一电极1遮挡而未被激光照射的区域不再被遮挡（露出），并且第一电极1再与电池片第二区域的栅线接触时激光扫描第一区域，进而解决第一电极1遮挡激光的技术问题，由此提高光电转换效率。其中，为了使电池片运动，可以将电池片放置在承载台11上，然后驱动承载台11沿第一方向运动，其中，驱动承载台11及承载的电池片运动的机构可以为电机或气缸。也就是说，假设承载装置为转台模组时，支撑架13与承载台11之间还设置有驱动承载台11沿第一方向运动的驱动执行件。
作为更为具体的另一个实施例，控制电池片在水平面旋转运动，且旋转的角度为180°；第一电极1包括m个沿第一方向并排设置的条状电极，1≤m≤电池片上主栅线总数量的1/2。通过驱动电池片在水平面旋转运动180°，使第一电极1从对应电池片第一区域变为对应电池片第二区域，从而使电池片上之前被第一电极1遮挡而未被激光照射的区域不再被遮挡（露出），并且第一电极1再与电池片第二区域的栅线接触时激光扫描第一区域，进而解决第一电极1遮挡激光的技术问题，由此提高光电转换效率。其中，为了使电池片运动，可以将电池片放置在承载台11上，然后驱动承载台11在水平面旋转运动，其中，驱动承载台11及承载的电池片水平旋转运动的机构可以为电机。也就是说，假设承载装置为转台模组时，支撑架13与承载台11之间还设置有驱动承载台11在水平面旋转运动的驱动执行件。
进一步地，针对上述所有对同一个电池片，在一个加工工位执行步骤S1与步骤S2的实施例，不管是控制第一电极1沿第一方向相对电池片移动，还是控制电池片沿第一方向相对第一电极1移动，又或者是电池片在水平面旋转运动，优选地，可以采用双线模式同步进行，以提高加工效率，这里的双线模式是指，多个电池片在多个加工工位分别执行同样的过程。例如，以两个电池片分别在两个加工工位同时执行相同的激光扫描过程，承载电池片的承载装置为转台模组为例进行详细说明，假设此时承载台的数量为4个，同时加工两个电池片，也就是说有两个加工工位，对应两个承载台11，为了方便操作，两个加工工位相邻设置，此时旋转驱动执行件12一次旋转180°，而另外两个承载台11对应两个上下料工位，也就是说，两个电池片同时上料到两个上下料工位，上料结束后，旋转驱动执行件12旋转180°，两个电池片移动至两个加工工位，两个加工工位均设置有激光器、第一电极1、以及第二电极2，两个加工工位同时执行步骤S1与步骤S2，激光扫描结束后，旋转驱动执行件12旋转180°，两个电池片再同时移动至两个上下料工位同时下料。对于此实施例，两个加工工位的第一电极1的方位可以是相同的。
具体地，第二电极2与电池片背面栅线实现电连接的方式可以为多种，任何只要能实现第二电极2与电池片背面栅线实现电连接的实现方式均在本申请的保护范围之内。作为另一个实施例，如图6所示，第二电极2为与电池片背面接触的导电板，通过控制与电源4连接的导电连接件5接触导电板以实现第二电极2与电池片背面栅线电连接。通过将第二电极2设置成与电池片背面接触的导电板的形式，方便量产化时可以实现快速的通电断电。优选地，导电板的尺寸大于电池片的尺寸，位于加工工位时，第一电极1在水平面的投影对着电池片正面的栅线，导电连接件5在水平面的投影对着导电板上电池片以外的区域。其中，导电连接件5包括至少一个导电柱，即为了实现电连通，只需要导电连接件5至少有一个与电部连接的触点即可。
作为另一个实施例，第二电极2为导电板或至少一个条状电极，通过控制与电源4连接的第二电极2直接接触电池片背面栅线以实现第二电极2与电池片背面栅线电连接。如图1所示，此时第二电极2为导电板。考虑到电池片需放置一个承载装置上，例如承载台，对于此种实施例，需要将承载台镂空，当需要与电池片背面电接触时，控制第二电极2穿过承载台的镂空部与电池片的背面栅线电极直接电接触。
本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (15)
1.一种太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，包括：
采用第一电极与第二电极分别接触电池片正面栅线与背面栅线，对电池片施加反向电压的同时，激光加工模组发射激光束并控制所述激光束扫描电池片；
其中，所述激光加工模组发射的激光波长为650nm-1400nm，所述激光束扫描至电池片的正面栅线部分时，所述激光束有足够的光通量能抵达电池片的背面,并能够照射至少一根以上的背面栅线，所述激光束能同时激发电池片在正面栅线和背面栅线区域产生非平衡载流子，经波长为650nm-1400nm的激光束照射后，将初始成型的背面栅线的接触电阻由2mohm×cm²以上降至0.5mohm×cm²以下；
所述激光加工模组在完成电池片的激光扫描后，所述激光束扫描过程拼接的幅面完全覆盖待加工电池片表面包含栅线区域和表面膜层的区域；
所述电池片的表面由第一区域与第二区域组成，所述控制所述激光束扫描电池片包括：
S1、将所述第一电极接触电池片上所述第一区域内的栅线，控制所述激光束扫描所述第二区域；
S2、再将所述第一电极接触电池片上所述第二区域内的栅线，控制所述激光束扫描所述第一区域。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，所述激光束扫描电池片的方向为电池片副栅线延伸的方向或者与电池片副栅线延伸方向垂直的方向。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，所述激光加工模组控制所述激光束的扫描速度为30m/s-120m/s，所述激光束的能量密度为2000W/cm²-10000W/cm²。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，所述激光束的单个激光光斑的尺寸至少覆盖电池片正面的一条副栅线的宽度。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，所述激光光斑包括线形光斑、长方形光斑、方形光斑或者圆形光斑中的任意一种；所述激光光斑为线形光斑时，其长度方向的尺寸超过10mm；所述激光光斑为长方形光斑时，其长度方向的尺寸超过2mm；所述激光光斑为方形光斑或圆形光斑时，光斑尺寸范围为0.1mm-5.0mm。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，对同一个所述电池片，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，或者在两个加工工位分别执行所述步骤S1与所述步骤S2。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，在两个加工工位分别执行所述步骤S1与所述步骤S2；
且所述步骤S1与所述步骤S2之间还包括：将电池片由第一个加工工位移动至第二个加工工位。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，其中，所述第一区域与所述第二区域沿第一方向设置，所述第一电极包括沿所述第一方向间隔设置的第一接触排与第二接触排，所述第一接触排与所述第二接触排均包括至少一个条状电极，所述条状电极沿与所述第一方向垂直的方向延伸设置，两个接触排分别独立控制；
所述步骤S1包括：将所述第一接触排接触电池片上所述第一区域内的栅线，控制所述第二接触排抬起离开所述第二区域的栅线，并控制所述激光束扫描所述第二区域；
所述步骤S2包括：再将所述第二接触排接触电池片上所述第二区域内的栅线，控制所述第一接触排抬起离开所述第一区域的栅线，并控制所述激光束扫描所述第一区域。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，两个接触排相对电池片可进行升降运动或翻转运动以接触对应区域内的栅线或抬起离开对应区域的栅线。
10.根据权利要求6所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，在一个加工工位执行所述步骤S1与所述步骤S2，所述第一区域与所述第二区域沿第一方向设置，所述第一电极包括至少一个条形电极，所述条形电极沿与所述第一方向垂直的方向延伸；
所述步骤S1与所述步骤S2之间包括：控制所述第一电极沿所述第一方向相对所述电池片移动，或控制所述电池片沿所述第一方向相对所述第一电极移动或者控制所述电池片在水平面旋转运动，使所述第一电极由对应所述第一区域转换为对应所述第二区域。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，控制所述第一电极沿所述第一方向相对所述电池片移动预设距离，所述预设距离为电池片上相邻栅线之间距离的N倍，N为大于等于1的自然数。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，控制所述电池片沿所述第一方向相对所述第一电极移动预设距离，所述预设距离为电池片上相邻栅线之间距离的N倍，N为大于等于1的自然数。
13.根据权利要求10所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，控制所述电池片在水平面旋转运动，且旋转的角度为180°；所述第一电极包括m个沿所述第一方向并排设置的条状电极，1≤m≤电池片上栅线总数量的1/2。
14.根据权利要求1~13任一项所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，所述第二电极为与所述电池片背面接触的导电板，通过控制与电源连接的导电连接件接触所述导电板以实现所述第二电极与所述电池片背面栅线电连接。
15.根据权利要求1~13任一项所述的太阳能电池片激光诱导烧结的加工方法，其特征在于，所述第二电极为导电板或至少一个条状电极，通过控制与电源连接的所述第二电极直接接触所述电池片背面栅线以实现所述第二电极与所述电池片背面栅线电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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