CN214134493U - 一种划裂太阳能电池片的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种划裂太阳能电池片的设备，该设备主要包括：用于安装各部件的固定架；用于传输太阳能电池片，以使太阳能电池片沿分裂线路径相对于第一激光束和第二激光束的聚焦点运动的电池片运输部；用于承载电池片的低导热耐高温材料承载台；用于产生第一激光束和第二激光束的激光组件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池片用激光束划裂设备，尤其涉及一种划裂太阳能电池片的设备。
背景技术
随着叠片组件技术的快速推广与应用，促使太阳能电池片划裂小分片技术快速发展。叠片组件技术中最核心的技术是电池片的分裂技术，现有的电池片分裂技术除了采用一个激光器将电池片表面先划裂出一道裂痕，再采用机械掰断的方式将太阳能电池片分裂开；还运用两个激光器，一个激光器用于将电池片划出分裂线，另一个激光器加热电池片的划裂线，再在冷却介质作用下使电池片分裂开，如申请人已申请的专利“一种太阳能电池片的切割方法及其切割设备”(CN111151896A)，但应用该专利技术的方法进行划裂电池片的过程中，发现冷却介质作用到受热的电池片时，一方面使电池片表面会有污损，另一方面冷却介质的稳定性难以控制，会在电池片划裂位置形成划裂缺陷，因此，有必要提出一种不运用冷却介质而将电池片划裂的新技术。
实用新型内容
本实用新型为解决现有技术中存在的技术问题，提出了一种划裂太阳能电池片的设备。
为了避免采用冷却介质对电池片造成污损的问题，以及克服利用冷却介质在电池片上形成温度差时，难以对冷却介质进行精确控制，导致电池片划裂存在缺陷的技术问题，本实用新型采用了一种不运用冷却介质而将电池片划裂的设备。
本实用新型是通过下述技术方案实现的。
一种划裂太阳能电池片的设备，该划裂设备至少包括：
固定架，用于承载和安装运输电池片、分别产生第一激光束和第二激光束的部件；
安装在固定架上的电池片传输部，用于传输太阳能电池片，以使太阳能电池片沿待分裂线路径相对于第一激光束和第二激光束的聚焦点运动，实现电池片的划裂；
安装在固定架上且位于电池片传输部上方的激光组件，用于产生第一激光束和第二激光束；
安装在电池片传输部上的低导热耐高温材料承载台，用于当太阳能电池片待分裂线段受到激光束加热后，使太阳能电池片待分裂线段加热部分与低热导耐高温材料的常温作用，在太阳能电池片待分裂线段极速形成高低温差。
进一步地，为使电池片依次被激光束进行划裂，所述电池片传输部的结构至少包含：
安装在固定架基座上的水平驱动组件，用于驱动低导热耐高温材料承载台在其上实现往复运动，使多个电池片依次平稳地经过第一激光束和第二激光束聚焦点的位置；
用于调整第一激光束到达电池片内部距离电池片表面垂直距离的装置。
进一步地，所述低导热耐高温材料承载台的导热系数小于8W/mK，热膨胀系数小于7×10-6/℃，软化温度大于900℃。
进一步地，所述低导热耐高温材料承载台是硅酸铝耐火纤维板承载台、硅酸钙绝热材料承载台、石英玻璃承载台、高硅氧玻璃承载台、铝硅酸盐玻璃承载台、硼硅酸盐玻璃承载台、钾钙玻璃承载台、玻璃陶瓷承载台的一种。
进一步地，为了方便工作人员在电池片划裂面的背面观察太阳能电池片的划裂状况，所述低导热耐高温材料承载台是透光材料制成的承载台，可见光透光率大于70％，如石英玻璃承载台、高硅氧玻璃承载台、铝硅酸盐玻璃承载台、硼硅酸盐玻璃承载台、钾钙玻璃承载台、玻璃陶瓷承载台中的一种，其中高硅氧玻璃材料的二氧化硅含量大于96％，铝硅酸盐玻璃材料的SiO2含量为60％～75％、Al2O3含量是10～15％、Na2O含量是10％～15％，硼硅酸盐玻璃材料的SiO2含量是70％～80％、B2O3含量是6％～15％、Na2O含量是4％～10％、Al2O3含量是0～5％，钾钙玻璃材料的SiO2含量是60％～75％、CaO含量是5％～12％、K2O含量是12％～18％，玻璃陶瓷材料是以SiO2-Al2O3为基底、SiO2含量是55％～65％、Al2O3含量是6％～8％的材料。
进一步地，为实现激光束到达电池片内部距离电池片表面垂直距离的调节，所述装置可以为：安装在水平驱动组件端部且驱动端位于承载台底部的升降驱动组件。
进一步地，为实现激光束到达电池片内部距离电池片表面垂直距离的调节，所述装置还可以为：用于调整第一激光束发生部件位置的装置。
进一步地，为实现两束激光对电池片进行划裂，所述激光组件包括：产生第一激光束的第一激光器；产生第二激光束的第二激光器。
进一步地，为调节激光束射向电池片的角度和方向，所述激光组件还包括：用于调整第一激光器和第二激光器产生的激光束的角度及照射位置的装置。
本实用新型的技术效果在于：本实用新型电池片传输部的承载台为低导热耐高温材料承载台，当低导热耐高温材料承载台承载着太阳能电池片经过第一激光束和第二激光束的聚焦点时，激光束作用到太阳能电池片待分裂线部段，以对太阳能电池片待分裂线部段实施划裂，石英玻璃、硅酸铝耐火纤维、硅酸钙绝热材料承载台等低导热耐高温材料具有极低吸热系数、极低导热率、极低热膨胀系数等特性，当激光束作用到太阳能电池片待分裂线时，电池片因受激光的高温，与低导热耐高温材料承载台的常温，极速形成了高低温差，电池片待分裂线处材料受激光加热膨胀，受热区内压应力上升，同时常温的低导热耐高温材料承载台使受热区域快速形成冷却区，受热区周边的拉伸应力也随之增加，从而使电池片待分裂线部段同时形成切向拉伸应力，在两种应力模式叠加的待分裂区域，使电池片沿着待分裂线速迅裂开，完成电池片的划裂。
采用本实用新型的技术方案，避免了采用冷却介质对电池片造成的污损，以及克服采用冷却介质形成温差时，难以对冷却介质进行精确控制的问题，导致电池片划裂存在缺陷的技术问题。本实用新型采用低导热耐高温材料承载台，增加了操作的便捷性，提高了电池片划片质量和效率。
本实用新型还采用具有透光性好的低导热耐高温材料，如石英玻璃，采用透光材料使得工作人员能够从低导热耐高温材料承载台的背面观察到太阳能电池片激光划裂另一面的划裂状态，以便对太阳能电池片划裂过程全面掌控。
附图说明
图1为采用本实用新型中划裂太阳能电池片的设备划裂太阳能电池片的方法示意图；
图2为一种划裂太阳能电池片设备的轴侧结构示意图；
图3为图2中第一激光器与固定架的位置关系的轴侧结构示意图，
图4为图2中第二激光器与固定架的位置关系的轴侧结构示意图，
图5为图2中电池片传输部与固定架的位置关系的轴侧结构示意图，
图6为一种划裂太阳能电池片装置的另一角度的轴侧结构示意图，
图7为图2中一种划裂太阳能电池片装置的第一激光器与第二激光器与太阳能电池片传输部上待分裂电池片的位置关系的简化轴侧结构示意图，
图8为图7中第一激光器与第二激光器将待需分裂电池片分裂后的位置关系的简化轴侧结构示意图。
图中：固定架10、激光组件20、电池片传输部30、第一激光器21、第二激光器22、第一激光器上下微调组件23、第一激光器水平微调组件24、第二激光器微调组件25、第一连接板26、第二连接板27、立柱28、水平驱动组件31、升降驱动组件32、低导热耐高温材料承载台33、太阳能电池片100、待分裂线100-1。
其中，由于激光本身具有自身的频率，因此分裂线实际上由无数的分裂点组成，下面实施例中的所述的分裂线均包括分裂点。
具体实施方式
下面结合图1至图8对本实用新型的实施方式进行说明。
实施例一：
图1示意了太阳能电池片的划裂方法。本实施例中，综合考虑经济性和材料性能，低导热耐高温材料承载台采用的是石英玻璃承载台。
首先将第一激光束和第二激光束作用在与电池片待分裂线的重合位置处，接着电池片传输部的石英玻璃承载台承载着太阳能电池片100经过第一激光束和第二激光束，其中第一激光束将电池片待分裂线100-1烧蚀具有一定长度的沟槽后，第二激光束沿所述分裂线及其延长线对电池片待分裂线进行加热，太阳能电池片沿待分裂线断裂开，完成太阳能电池片的划裂。
当石英玻璃承载台承载着太阳能电池片经过第一激光束和第二激光束的聚焦点时，激光束作用到太阳能电池片待分裂线部段，以对太阳能电池片待分裂线部段进行烧蚀并加热，石英玻璃具有不吸热、不导热及高透光的特性，当激光束作用到太阳能电池片待分裂线时，电池片因受激光的高温，与石英玻璃承载台的常温，极速形成了高低温差，电池片待分裂线处材料受激光加热膨胀，受热区内压应力上升，同时常温的石英玻璃承载台使受热区域快速形成冷却区，受热区周边的拉伸应力也随之增加，从而使电池片待分裂线部段同时形成切向拉伸应力，在两种应力模式叠加的待分裂区域，使电池片沿着待分裂线速迅裂开，完成电池片的划裂。
图2示意了划裂太阳能电池片设备的轴侧结构组成。其中，固定架10设置在划裂设备的最底部，用于承载和安装运输太阳能电池片100、分别产生第一激光束和第二激光束的部件；
电池片传输部30安装在固定架10上，用于将每一片待划裂的太阳能电池片100沿待分裂线100-1路径相对于第一激光束和第二激光束的聚焦点运动，实现电池片的划裂；
激光组件20安装在固定架10上，且位于电池片传输部30上方，用于产生第一激光束和第二激光束。
石英玻璃承载台安装在电池片传输部30上方，用于当太阳能电池片待分裂线段受到激光束加热后，使太阳能电池片待分裂线段加热部分与石英玻璃常温的作用在太阳能电池片待分裂线段极速形成高低温差。
图3示意了第一激光器21的安装位置及结构组成。其中，立柱28安装于固定架10上，第一连接板26安装于立柱28上，可上下调节，第一激光器上下微调组件23安装在第一连接板26上，第一激光器水平微调组件24安装在第一激光器上下微调组件23上，第一激光器21固定安装在第一激光器水平微调组件24的调节端；
第一激光器21相对于太阳能电池片100的垂直距离可以先通过第一连接板26进行粗调，再通过第一激光器上下微调组件23进行精调，第一激光器21水平位置可以通过第一激光器水平微调组件24进行精调，使第一束激光的聚焦点位于太阳能电池片100的待分裂线100-1上。
图4示意了第二激光器22的安装位置及结构组成。其中，第二连接板27安装在立柱28上，可上下调节，第二激光器微调组件25安装在第二连接板27上，第二激光器22固定安装在第二激光器微调组件25的调节端；
第二激光器22的相对于电池片的距离可以先通过第二连接板27进行粗调，再通过第二激光器微调组件25进行精调，使第二束激光的聚焦点位于太阳能电池片100的待分裂线100-1上。
图5示意了电池片传输部30的安装位置及结构组成。其中，
水平驱动组件31固定安装在固定架10的基座上，升降驱动组件32固定安装在水平驱动组件31的驱动端，石英玻璃承载台安装在升降驱动组件32的驱动端，石英玻璃承载台用于承载太阳能电池片100，以便于太阳能电池片100的待分裂线100-1经过激光组件20时，被激光束作用到太阳能电池片待分裂线100-1，使太阳能电池片100划裂开；
水平驱动组件31可以沿着待分裂线100-1的方向做往复运动，所采用的机械结构包括但不限于：由电机驱动的导轨丝杠机构、齿轮齿条机构、导轨带传动机构或由压缩空气驱动的气缸传动机构；
升降驱动组件32可以在垂直于太阳能电池片100的方向做往复运动，并可以在水平驱动组件31的带动下沿着待分裂线100-1的方向做往复运动，所采用机械结构包括但不限于；由电机驱动的导轨丝杠机构、齿轮齿条机构、导轨带传动机构或由压缩空气驱动的气缸传动机构；
石英玻璃承载台采用真空吸附的方式将太阳能电池片100固定在其上表面上，保证太阳能电池片100在运输的过程中不发生相对位置改变。
图7示意了太阳能电池片100切割时，各部件运动方向示意图，第一激光器21、第二激光器22固定设置，电池片传输部30与之上方的石英玻璃承载台按按箭头方向带着电池片100运动，以完成电池片的切割。
实施例二：
图8示意了电池片100切割时，各部件运动方向示意图，实施例二与实施例一的不同之处在于石英玻璃承载台和电池片100固定设置，第一激光器21、第二激光器22在运动机构的驱动下可以按照箭头方向运动，以完成电池片100的切割。
工作原理：手动调节第一激光器上下微调组件23和第一激光器水平微调组件24，使第一激光器21射出的激光聚焦点位于太阳能电池片100中间的待分裂线100-1上；手动调节第二激光器微调组件25，使第二激光器22射出的激光聚焦点与第一激光器的聚焦点重合。
升降驱动组件32在水平驱动组件31的带动下移动至设备前端，石英玻璃承载台33升起至最高点，承载上一个工位供应的太阳能电池片100，当太阳能电池片100被放入石英玻璃承载台时，太阳能电池片100被固定在石英玻璃承载台中心，水平驱动组件31开始驱动升降驱动组件32和石英玻璃承载台向设备后方移动至少一个太阳能电池片100的距离；
在移动过程中，第一激光束和第二激光束的聚焦点扫过电池片的待分裂线100-1，对电池片待分裂线进行烧蚀并加热，同时被加热的电池片待分裂段在常温石英玻璃的作用下极速形成温度差，引起压应力和切向应力两个方向的应力增大，完成对太阳能电池片100的划裂；
被划裂的太阳能电池片100不再固定在石英玻璃承载台33上，太阳能电池片100被移交下一工位，石英玻璃承载台降至低位，并移动回设备的前端，等待下一个待划裂太阳能电池片100到来。
此外其他实施例中，还可以将低导热耐高温材料承载台33设置成硅酸铝耐火纤维板承载台、硅酸钙绝热材料承载台，还可将低导热耐高温材料承载台33设置成可见光透光性好的石英玻璃承载台、高硅氧玻璃承载台、铝硅酸盐玻璃承载台、硼硅酸盐玻璃承载台、钾钙玻璃承载台、玻璃陶瓷承载台。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种划裂太阳能电池片的设备，至少包括：
固定架(10)，用于承载和安装运输电池片、分别产生第一激光束和第二激光束的部件；
安装在固定架(10)上的电池片传输部(30)，用于传输太阳能电池片(100)，以使太阳能电池片(100)沿待分裂线(100-1)路径相对于第一激光束和第二激光束的聚焦点运动；
安装在固定架(10)上且位于电池片传输部(30)上方的激光组件(20)，用于产生第一激光束和第二激光束；
安装在电池片传输部(30)上的低导热耐高温材料承载台(33)，用于当太阳能电池片待分裂线段受到激光束加热后，使太阳能电池片待分裂线段加热部分与低导热耐高温材料的常温作用，在太阳能电池片待分裂线段极速形成高低温差。
2.如权利要求1所述的划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述电池片传输部(30)的结构至少包含：
安装在固定架基座上的水平驱动组件(31)，用于驱动低导热耐高温材料承载台(33)在其上实现往复运动，使多个太阳能电池片(100)依次平稳地经过第一激光束和第二激光束聚焦点的下端；
用于调整第一激光束到达电池片内部距离太阳能电池片(100)表面垂直距离的装置。
3.如权利要求2所述的划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述装置为：安装在水平驱动组件(31)端部且驱动端位于低导热耐高温材料承载台(33)底部的升降驱动组件(32)，或用于调整第一激光束发生部件位置的装置。
4.如权利要求1所述的划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述激光组件(20)包括：
产生第一激光束的第一激光器(21)；
产生第二激光束的第二激光器(22)。
5.如权利要求1所述的划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述激光组件(20)还包括：用于调整第一激光器(21)和第二激光器(22)产生的激光束的角度及照射位置的装置。
6.如权利要求1、2、3任一所述划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述低导热耐高温材料承载台(33)的导热系数小于8W/mK，热膨胀系数小于7×10-6/℃，软化温度大于900℃。
7.如权利要求6所述的划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述低导热耐高温材料承载台(33)是硅酸铝耐火纤维板承载台、硅酸钙绝热材料承载台、石英玻璃承载台、高硅氧玻璃承载台、铝硅酸盐玻璃承载台、硼硅酸盐玻璃承载台、钾钙玻璃承载台、玻璃陶瓷承载台中的一种。
8.如权利要求6所述的划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述低导热耐高温材料承载台(33)是可见光透光率大于70％的低导热耐高温材料承载台。
9.如权利要求8所述的划裂太阳能电池片的设备，其特征在于，所述低导热耐高温材料承载台(33)是石英玻璃承载台、高硅氧玻璃承载台、铝硅酸盐玻璃承载台、硼硅酸盐玻璃承载台、钾钙玻璃承载台、玻璃陶瓷承载台中的一种。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113953673A (zh) * | 2020-12-21 | 2022-01-21 | 宁夏小牛自动化设备有限公司 | 一种划裂太阳能电池片的方法及其划裂设备 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 750001 No.6, baohu West Road, Jinfeng Industrial Park, Yinchuan City, Ningxia Hui Autonomous Region Patentee after: Ningxia Xiaoniu Automation Equipment Co.,Ltd. Address before: 750001 No.6, baohu West Road, Jinfeng Industrial Park, Yinchuan City, Ningxia Hui Autonomous Region Patentee before: NINGXIA XN AUTOMATION EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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