CN210805809U - 一种防止太阳能电池片切割损伤的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，属于太阳能电池片切割技术领域。本实用新型的太阳能电池片切割损伤的装置，包括大气压微等离子体发生器、电源、等离子体气源和承载台，等离子体气源内储存用于电离为等离子的气体，电源提供电离的电压，气体在大气压微等离子体发生器内电离为等离子体，大气压微等离子体发生器组成多组的大气压微等离子体发生器阵列；承载台用于放置电池片。本实用新型可实现在硅太阳能电池片的切割过程后用等离子体进行切割位置的钝化，减少了电池片的切割损伤，防止功率的损失，同时可以保护断面，减少漏电风险，能提高切片组件的安全性，还可以对切割粉尘进行吹扫。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池片切割技术领域，更具体地说，涉及一种防止太阳能电池片切割损伤的装置。
背景技术
在硅太阳能电池产业发展中，电池片的大尺寸成为了一种趋势，这能在一定程度上提高组件转换效率和功率。但越来越大的电池片尺寸将导致电池片的工作电流增大，这会引起组件的工作电流增大，进而增大了组件的安全风险问题。因此将电池片切割后形成小片再进行串联组装，减小工作电流，提高组件的可靠性，已经成为业内发展趋势，半片组件市场占比提升迅速。另一方面，叠瓦组件技术是依靠将电池片切割成小片后堆叠连接，取消了串内电池片间隙，可以提高组件面积的利用率，提高组件的功率和转换效率。
无论是半片组件还是叠瓦组件技术，都需要将太阳能电池片进行切割。
例如发明专利名为“一种太阳能电池及其制备方法和基于其的电池片及光伏组件”(申请号：CN201810745320.8，申请日：2018年7月9日)，公开了一种太阳能电池及其制备方法和基于其的电池片及光伏组件，在电池片上预设切割位置，在切割位置不进行不制造PN结，可以使电池片切割后PN结不在断面处裸露，减小复合损失，但这种方法会给电池片的生产制造带来更加繁琐的制造工艺。
又如发明专利名称为“一种抑制晶硅太阳能电池激光切半后效率降低的方法”(申请号： CN201811363985.9，申请日：2018年11月16日)，公开了一种抑制晶硅太阳能电池激光切半后效率降低的方法，主要步骤为在激光切割后，将电池片放置在高温氧气环境内进行钝化，这将需要一个另外增加的高温处理工序，且氧化速率较低，耗时较多。
目前的切割方案，一般都是利用高能激光在硅片表面进行划线，形成凹槽，然后以机械外力沿凹槽进行分离。这种方案简单直接，所以得到广泛应用。但切割对电池片的损伤一方面会造成电池片的功率损失，另一方面也会降低组件的可靠性。
等离子体是以电源激发气体电离形成的含有多种活性粒子的系统，在材料处理和半导体制造中都具有广泛应用，也用于光伏行业的薄膜生长工艺。大气压等离子体不需要低压环境，且尺寸范围宽广，设置灵活，mm-cm尺度的微等离子体系统，可以进行精细的材料处理，具有较高的可操作性。
实用新型内容
1.实用新型要解决的技术问题
本实用新型的目的在于克服现有技术中激光切割电池片后电池片断面功率损失和处理方法速度慢、效率低的不足，本实用新型提供了一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，在硅太阳能电池片的切割后用等离子体进行切割位置的钝化，减少了电池片的切割损伤，防止功率的损失，同时可以保护断面，减少漏电风险，能提高切片组件的安全性，还可以对切割粉尘进行吹扫，本实用新型采用大气压微等离子体发生器阵列处理电池片，处理效率高，可以同时处理多个电池片的多个切割断面，有效降低了生产成本，提高生产效率。
2.技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
本实用新型的一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，包括大气压微等离子体发生器、电源、等离子体气源和承载台，等离子体气源内储存用于电离为等离子的气体，电源提供电离的电压，气体在大气压微等离子体发生器内电离为等离子体，大气压微等离子体发生器组成多组的大气压微等离子体发生器阵列；承载台用于放置电池片。
作为本实用新型更进一步的改进，电源是直流电源、交频电源、射频电源或脉冲电源。
作为本实用新型更进一步的改进，还包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极的一端连接电源的正负两极，第一电极上分布有大气压微等离子体发生器，第二电极在每个微等离子体发生器上。
作为本实用新型更进一步的改进，第二电极是环状电极或金属腔壁，第二电极与第一电机之间绝缘。
作为本实用新型更进一步的改进，第一电极为并列分布的多个，且其一端并联到电源，大气压微等离子体发生器阵列分布在第一电极上，等离子体气源内的气体可以进入到大气压微等离子体发生器中。
作为本实用新型更进一步的改进，承载台上具有多个排列的吸盘，用于吸附固定电池片，承载台上还具有电池片限位凹槽，凹槽尺寸略大于电池片尺寸，用于限定电池片放置位置。
作为本实用新型更进一步的改进，还包括发生器阵列框架，发生器阵列框架通过固定支架固定在承载台上，发生器阵列框架中有气路，气体从等离子体气源中通过气路送入所有大气压微等离子体发生器阵列中。
作为本实用新型更进一步的改进，大气压微等离子体发生器阵列的数量至少为1个，优选为3个，每个阵列中的大气压微等离子体发生器数量至少为1个，优选为14个。
优选的，发生器阵列框架的固定支架上设置有滑动机构，比如滑轨，滑轨包括锁定机构，能调节发生器阵列框架的高度，从而大气压微等离子体发生器阵列的整体高度可以根据工况进行调整。
作为本实用新型更进一步的改进，等离子体气源采用O2。
作为本实用新型更进一步的改进，等离子体气源采用多气体源。
作为本实用新型更进一步的改进，多气体源是两种气体；该两种气体是O2和氩气。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本实用新型的一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，通过大气压微等离子体发生装置产生的等离子体对断面处裸露的硅进行氧化钝化，产生SiO2薄层，一方面可以中和断面处硅悬挂键，减少缺陷复合中心，降低效率损失，另一方面氧化产生的SiO2薄层还可以在后续组件生产及应用中进一步保护断面，减少漏电风险，同时喷射气流可以对切割粉尘进行吹扫，本实用新型采用大气压微等离子体发生器阵列处理电池片，处理效率高，可以同时处理多个电池片的多个切割断面，有效降低了生产成本，提高生产效率。
(2)本实用新型的一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，可以在大气压条件产生等离子体，该装置简单易行，并且可以根据需要对大气压微等离子体发生装置的排列、数量、高度进行调整，适应多种工况，只需在现有产线上增添简单的装置，即可同步进行处理，成本及产能影响极小，结构设计合理，原理简单，便于推广使用，具有很高的可行性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为大气压微等离子体阵列装置结构示意图；
图3为承载台结构示意图。
示意图中的标号说明：1、大气压微等离子体发生器阵列；11、大气压微等离子体发生器； 2、电源；21、第一电极；22、第二电极；3、等离子体气源；4、发生器阵列框架；5、电池片；6、承载台；61、吸盘；62、电池片限位凹槽。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
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，并非用以限定本发明可实施的限定条件，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，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
结合图1和图2，本实施例的一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，包括大气压微等离子体发生器11、电源2、等离子体气源3和承载台6，承载台6水平设置，用于放置电池片5。电源2提供电离需要的电压，可以为直流电源、交流电源、射频电源或脉冲电源。优选的，可以选择射频电源，一般工业用的频率有13.56MHz，27.12MH，40.68MHz，81.36Mhz 等几个授权的频段，它有别于用于一般的直流电源和220V的逆变电源，主要是频率上的区别，通过射频放大电路输出高频率的正弦波。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于50欧姆、电压波形为纯正弦波(无失真)，射频电源十分接近于理想交流电源。因而使用射频电源作为电源2的效果较好。
等离子体气源3内储存用于电离为等离子的气体，可以是单一气源或多气体源，特殊选择是Ar+O2双气体源，氩气Ar作为启辉气体，O2作为活性反应气体，气体在大气压微等离子体发生器11电离为等离子体。
电源2的正负两极分别连接有第一电极21和第二电极22，大气压微等离子体发生器11 组成多组的大气压微等离子体发生器阵列1，第一电极21上分布有大气压微等离子体发生器 11，第一电极21连接所有大气压微等离子体发生器阵列1。第二电极22为与第一电极21相反属性的电极，第二电极22分布在每个大气压微等离子体发生器11上，第二电极22可以在每个大气压微等离子体发生器11的腔壁上，或者直接是金属腔壁，第一电极21和第二电极 22之间保持绝缘，绝缘环境可以让第一电极21和第二电极22之间形成电势差，是电离气体的必要条件。
大气压微等离子体发生器阵列1为并列设置的多个，大气压微等离子体发生器阵列1分布在发生器阵列框架4上，发生器阵列框架4通过固定支架固定在承载台6上，发生器阵列框架4中有气路，气体从等离子体气源3中通过气路送入所有大气压微等离子体发生器阵列 1中。同样的，第一电极21为并列分布的多个，且其一端并联到电源2。
本实施例采用大气压微等离子体发生器阵列1处理电池片，大气压微等离子体发生器阵列1可以设置有多组，每组可以设置有多个大气压微等离子体发生器11，因此可以同时钝化完整个电池片5的断面，也可以同时钝化多块电池片5，大气压微等离子体发生器阵列1处理电池片5的切割断面的效率高，处理效果均匀，同时处理能力强，有效降低了生产成本，提高生产效率，在起到减少电池片的切割损伤、防止功率的损失、保护断面、减少漏电风险、能提高切片组件的安全性的同时，还可以同步对切割粉尘进行吹扫，进一步提升电池片5的性能。
现有生产线工艺，在切割后并不进行额外处理，而是通过对切割使用的激光进行调整来减小损失。目前行业内均面临电池片在切割后产生损失的问题，但减小切割损失还没有明确方案，都处于摸索阶段。激光切割损失来源于两方面，一个是激光的高热导致的损伤，一方面是裂片后产生的悬挂键导致的复合增大。本发明对悬挂键导致的复合增大具有较好的效果。
等离子体虽然广泛应用于光伏行业，但一般用于干法刻蚀和镀膜方面，本发明将等离子钝化与激光切割相结合，具有突出的实质性效果。
实施例2
结合图1到图3，本实施例的一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，基本结构与实施例1相同，其改进在于：
第一电极21在每个大气压微等离子体发生器11中设置有棒状电极。优选的，棒状电极为钨棒电极。钨的熔点为金属之冠，其具有低电阻率，高导热率，易起弧、良好的电子发射性，不喷溅，有良好的抗蚀性和抗变形性。
电源2功率在100W-5000W范围可调。
等离子体在大气压微等离子体发生器11中喷射出来时形成等离子体喷焰，等离子体喷焰长度为1-50mm和/或直径0.1-5mm，长度和直径可以根据工况进行调节。
等离子体气源3的气体输入流量在10-1000sccm之间。
等离子体喷焰距离电池片5距离为0-20mm，根据选择的不同气体以及工况选择合适的距离。
等离子体气源3选用O2和Ar时，O2和Ar的流量比为3：1到10：1。
本实施例的一种优选方案为，电池片5等距切割成4小片，含有3条切割缝，在承载台 6上裸露出完整断面，断面间隙0.5mm，大气压微等离子体发生器阵列1有3排，位置与切割缝对应，每排密集排列有20个大气压微等离子体发生装置11。等离子体电源为13.56MHz工业射频电源，功率1000W，Ar与O2气体流量比为100:500sccm，产生的等离子体喷焰长度15mm，直径3mm，喷焰与电池片距离1mm，处理时长5s。
实施例3
结合图3，本实施例的一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，基本结构与实施例2相同，其改进在于：
大气压微等离子体发生器阵列1的数量至少为1个，优选为3个；每个阵列中的所述大气压微等离子体发生器11数量至少为1个，优选为14个。
发生器阵列框架4的固定支架上包括滑动机构，比如滑轨，滑轨上设置有锁定机构，能调整固定发生器阵列框架4的高度，从而调整大气压微等离子体发生器阵列1的高度，适应不同厚度的电池片5和多种工况要求。
承载台6上具有多个排列的吸盘61，吸盘61可以产生负压，通过负压将电池片5吸附在承载台6上，固定位置，防止等离子体钝化处理过程中电池片发生位移，同时通过通电断电可以实现吸盘61的吸附状态，工作可靠。
承载台6上还设置有电池片限位凹槽62，电池片限位凹槽62尺寸略大于电池片5尺寸，用以限定电池片5放置位置，进一步保证电池片5的位置固定。
由此，切割分离后的电池片5，彼此分离，断面裸露，固定在承载台6上，可以更好的进行断面处理。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种防止太阳能电池片切割损伤的装置，包括大气压微等离子体发生器(11)、电源(2)、等离子体气源(3)和承载台(6)，其特征在于：所述的等离子体气源(3)内储存用于电离为等离子的气体，所述的电源(2)提供电离的电压，所述的气体在所述的大气压微等离子体发生器(11)内电离为等离子体，所述大气压微等离子体发生器(11)组成多组的大气压微等离子体发生器阵列(1)；所述承载台(6)用于放置电池片(5)。
2.根据权利要求1所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：所述的电源(2)是直流电源、交频电源、射频电源或脉冲电源。
3.根据权利要求2所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：还包括第一电极(21)和第二电极(22)，所述第一电极(21)和第二电极(22)分别连接所述电源(2)的正负两极，所述第一电极(21)上分布有所述大气压微等离子体发生器(11)，所述第二电极(22)分布在每个大气压微等离子体发生器(11)上。
4.根据权利要求3所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：所述第二电极(22)是环状电极或金属腔壁，所述第二电极(22)与所述第一电极(21)之间绝缘。
5.根据权利要求4所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：所述第一电极(21)为并列分布的多个，且其一端并联到所述电源(2)，所述大气压微等离子体发生器阵列(1)分布在所述第一电极(21)上。
6.根据权利要求5所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：所述承载台(6)上具有多个排列的吸盘(61)，用于吸附固定电池片(5)，所述承载台(6)上还设置有电池片限位凹槽(62)，所述电池片限位凹槽(62)尺寸略大于电池片(5)尺寸，用于限定电池片(5)放置位置。
7.根据权利要求6所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：还包括发生器阵列框架(4)，所述发生器阵列框架(4)通过固定支架固定在承载台(6)上，所述发生器阵列框架(4)中有气路，气体从等离子体气源(3)中通过所述气路送入所有大气压微等离子体发生器阵列(1)中。
8.根据权利要求7所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：所述大气压微等离子体发生器阵列(1)的数量至少为一个，每个阵列中的所述大气压微等离子体发生器(11)数量至少为一个；所述发生器阵列框架(4)的固定支架上包括滑动机构，能调整所述发生器阵列框架(4)的高度。
9.根据权利要求8所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：所述的等离子体气源(3)采用O2。
10.根据权利要求8所述的防止太阳能电池片切割损伤的装置，其特征在于：所述的等离子体气源(3)为两种气体源，包括O2和氩气。
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| CN201922501746.1U CN210805809U (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种防止太阳能电池片切割损伤的装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114628536A (zh) * | 2020-12-14 | 2022-06-14 | 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 | 分片电池制作方法、分片电池及光伏组件 |
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- 2019-12-31 CN CN201922501746.1U patent/CN210805809U/zh active Active
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