CN216300540U - 一种激光转印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光转印装置，包括在空间上从上到下依次设置的激光加工装置、载体和基片支撑装置；基片支撑装置用于承载待转印电池片；载体的下部设有用于转印的浆料；激光加工装置包括依次设置的激光发生器、光束匀化装置和光束扫描聚焦装置；激光发生器输出的激光经光束匀化装置匀化后、经光束扫描聚焦装置以一定的路径和一定的光斑照射在所述载体上。本实用新型为转印装置提供理想的平顶光输出的激光加工装置，确保在对位精度范围内均获得稳定的光束分布，从而有利于获得高质量的打印栅线。

Description

一种激光转印装置

技术领域

本实用新型属于太阳能电池电极印刷领域，具体涉及一种激光转印装置。

背景技术

目前，在对太阳能电池的电极印刷时，采用激光转印技术能够实现无接触印刷。然而，栅线的数量很大，并且栅线的范围是整片太阳能电池，在现有技术进行激光转印时，在对位精度内难以获得稳定的光束分布，导致得到的栅线高宽尺寸不均匀，直线度不佳。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种激光转印装置，为转印装置提供理想的平顶光输出的激光加工装置，确保在对位精度范围内均获得稳定的光束分布，从而有利于获得高质量的打印栅线。

本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种激光转印装置，其特征在于：包括在空间上从上到下依次设置的激光加工装置、载体和基片支撑装置；其中，

基片支撑装置用于承载待转印电池片；

载体的下部设有用于转印的浆料；

所述的激光加工装置包括依次设置的激光发生器、光束匀化装置和光束扫描聚焦装置；激光发生器输出的激光经光束匀化装置匀化后、经光束扫描聚焦装置以一定的路径和一定的光斑照射在所述载体上。

按上述方案，所述的激光发生器为激光器，所述的光束匀化装置包括匀化光纤，在激光器和光束匀化装置之间的激光光路中设有耦合装置。

按上述方案，所述的激光发生器为光纤激光器；所述的光束匀化装置包括匀化光纤。

按上述方案，所述的光束匀化装置还包括设置在光纤激光器与匀化光纤之间的光纤模场适配器。

按上述方案，所述的光束扫描聚焦装置包括用于控制光束移动的扫描装置，和用于光束在载体位置形成一定光斑的聚焦装置。

按上述方案，所述的光束匀化装置之前或之后设有扩束装置。

按上述方案，所述的光束匀化装置之后设有准直装置。

按上述方案，所述的光束匀化装置之后设有扩束装置，所述的扩束装置之后设有分束装置。

按上述方案，所述的分束装置设有用于调节分束后相邻光束之间发散角的角度旋转机构。

按上述方案，所述的光束匀化装置为整形DOE。

本实用新型的有益效果为：为转印装置提供理想的平顶光输出的激光加工装置，确保在对位精度范围内均获得稳定的光束分布，从而有利于获得高质量的打印栅线，栅线高宽尺寸均匀、直线度好、断栅低、接触良好、电阻小。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型实施例一的结构示意图。

图4为本实用新型实施例二的结构示意图。

图5为本实用新型实施例三的结构示意图。

图6为本实用新型实施例四的结构示意图。

图中：1-激光加工装置，2-载体支撑装置，3-载体，4-浆料，5-待转印电池片，6-基片支撑装置；1.1-激光发生器，1.2-光束匀化装置，1.3-准直装置，1.4-扩束装置，1.5-扫描装置，1.6-聚焦装置，1.7-分束装置，1.8-激光器，1.9-耦合装置，1.10-准直头，1.1.1-激光器，1.1.2-耦合器，1.1.3-HR光栅，1.1.4-增益光纤，1.1.5-OC光栅，1.2.1-光纤模场适配器，1.2.2-匀化光纤。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。

实施例一：

如图1至图3所示，本实施例提供一种激光转印装置，包括在空间上从上到下依次设置的激光加工装置1、载体3和基片支撑装置6。其中，基片支撑装置6用于承载待转印电池片5；载体3设置在载体支撑装置2上，且载体3的下部设有用于转印的浆料4。

激光加工装置1包括激光光路，激光光路中设有用于将激光匀化成平顶光的光束匀化装置1.2，以及用于将匀化后的激光以一定的路径和一定的光斑照射在所述载体3上从而使得浆料4转印在待转印电池片5的相应栅线位置的光束扫描聚焦装置。

本实施例中，所述的激光加工装置1包括依次设置的激光发生器1.1、所述光束匀化装置1.2和所述光束扫描聚焦装置。激光发生器1.1输出的激光经光束匀化装置1.2匀化后、经光束扫描聚焦装置以一定的路径和一定的光斑照射在所述载体3上，形成所述激光光路。

具体的，激光发生器1.1为光纤激光器，用以产生激光。采用光纤激光发生器具有光束质量可控、寿命高、稳定性好、控制方便和集成度高等优点。激光发生器1.1包括依次连接的激光器1.1.1、耦合器1.1.2和增益光纤1.1.4，增益光纤1.1.4的前端设有HR光栅，增益光纤1.1.4的后端设有OC光栅。激光器1.1.1优选为连续激光器或QCW激光器，可以通过外部gate信号进行精确的激光输出控制。作为转印装置使用，可以根据光束的参数灵活控制激光输出的光束模式和能量分布，同时具有激光上升沿快、控制精确的优点。耦合器1.1.2采用光纤熔接耦合。

光束匀化装置1.2设置在激光发生器1.1后，其包括匀化光纤1.2.2。具体的，匀化光纤1.2.2为多模方形光纤或者矩形光纤等具有匀化功能的光纤。进一步的，还可以包括光纤模场适配器1.2.1，其设置在匀化光纤1.2.2之前，用以对两种规格的光纤进行模场匹配连接，从而减少功率损耗。

采用上述的光束匀化装置，从而为转印装置提供理想的平顶光输出，确保在对位精度范围内均获得稳定的光束分布，从而有利于获得高质量的打印栅线(栅线高宽尺寸均匀、直线度好、断栅低、接触良好和电阻小)。

光束扫描聚焦装置用以引导光束至载体3对应浆料4位置处并形成合适的光斑，并控制光斑沿浆料4位置扫描。光束扫描聚焦装置一般包括扫描装置1.5和聚焦装置1.6，扫描装置1.5用以控制光束移动，聚焦装置1.6用以使光束在载体3位置处形成合适大小的光斑。具体的，扫描装置1.5其为一维或者二维光学扫描装置。可选的，二维光学装置为二维振镜或转镜，可以控制光斑沿一个浆料位置扫描完成后，再沿下一浆料扫描位置进行扫描。一维光学扫描装置为一维偏摆镜或一维转镜，可以控制光斑沿一个浆料位置扫描。此时，可以设置运动模组，带动整个激光加工装置移动至下一浆料位置，或者是设置运动模组，带动基片支撑装置和载体支撑装装置同时移动，从而移动至下一浆料位置，通过一维振镜扫描，从而完成全幅面的加工。聚焦装置1.6可以为场镜。

本申请采用光束匀化装置1.2，将光束整形为匀化光束，更进一步的，整形为方形或者长方形的光斑，本领域的技术人员可以知晓的，待转印电池片的待印栅线多为平行设置的具有一定宽度的多条栅线，对应的，载体3的浆料4填充位置，也为多条平行设置的具有一定宽度线状区域。匀化后，光束被引导至载体的浆料填充位置，并被配置为斑宽度不小于(一般大于)浆料填充位置的宽度。

此设置主要是要考虑激光扫描过程中的光束与载体3的浆料4的对位精度，匀化平顶光束可确保在激光对位精度范围内作用于浆料4的激光能量保持均匀，从而使激光转印过程可获得最佳的转印效果。

可选的，所述光束匀化装置1.2之后设有准直装置1.3和扩束装置1.4。准直装置1.3用于对激光发生器1.1输出的发散激光进行准直；而扩束装置1.4主要用于配合聚焦装置1.6而获得所需的聚焦光斑大小，扩束装置1.4可以采用一维扩束镜，也可以采用二维扩束镜。

载体支撑装置2和基片支撑装置6均为可以为现有技术的支撑装置。例如，载体支撑装置2可以为卷绕机构，柔性载体缠绕在其上，并可以随其旋转进行移动，柔性载体上可以设置多个浆料区域，在移动时，顺次被转移至基板上方。基片支撑装置6也可以设置为可移动的(例如直线驱动装置带动的基片支撑装置6或者转台机构)，在其余位置装载待转印电池片后，被顺次转移至载体下方。

载体支撑装置2和基片支撑装置6顺次将载体和基板转移至激光加工装置下方，按照前述的方案进行转印，从而实现连续加工。

优选的，载体支撑装置2和基片支撑装置6被配置为使载体3及待转印电池片的运动方向垂直，从而使装置实现小型化，避免在二者长度方向上的避位设置导致的机器过长。

实施例二：

本实施例的结构和原理与实施例一相同，其不同之处在于：如图4所示，为了进一步提高加工效率，还包括分束装置1.7。其设置在光束扫描聚焦装置之前，可以为一维分束DOE或者是分光光栅等，其可使激光束以相同角度进行2束以上的分束。经分束的多束光束经过光束扫描装置被引导至载体上的多个相应的浆料位置处，并分别沿浆料的位置进行扫描，使浆料4转印到待转印电池片5中。

分束DOE可通过使相邻光束之间的发散角为△θ，场镜焦距为F，则在场镜焦平面的对应的焦距d0＝F*△θ。设定相邻待转印栅线之间距离为d1，一般设计d0≥d1，通过精确控制DOE的旋转角度而调节分束方向与栅线垂直线之间的夹角为β，使β＝arccos(d₁/d₀)。控制系统通过设定所需的d1值和CCD抓取定位所需光束扫描方向而计算出补偿后的DOE角度，从而使每束激光与相应的浆料精确对位，每根栅线都获得高的打印质量。

待印刷栅线多为多条相互平行的栅线，采用本实用新型结构，多束激光可以被引导至相邻的或者间隔的浆料4位置处，并沿相同的路径扫描，一次即可完成多个栅线(和光束对应的)转印。如果仍有未印刷的栅线，则可以通过扫描聚焦装置1.6将光束引导至转印载体上多个对应浆料位置处，再进行扫描，继续完成印刷。

实施例三：

本实施例的原理和结构与实施例一或实施例二基本相同，其不同之处在于：如图5所示，激光发生器为固体激光器或光纤激光器1.8。光束匀化装置1.2之前设有耦合装置1.9，本实施例中，耦合装置1.9为耦合镜，光束匀化装置包括设置在光路中的匀化光纤1.2.2。光束匀化装置1.2之后设有准直头1.10、扩束装置1.4和分束装置1.7，分束装置1.7之后为所述的扫描装置1.5和聚焦装置1.6。

该方案非常适用于少模或多模固体激光器的空间光束整形，少模或多模激光经过空间耦合进入方形或矩形匀化光纤而输出平顶匀化光束，通过控制输入光束的发散角、入射角度而使输出光束获得更好的匀化效果。匀化光纤通常采用D80或QBH结构，优选QBH结构。

实施例四：

本实施例的原理和结构与实施例一基本相同，其不同之处在于：如图6所示，本实施例包括依次设置的激光发生器1.1、扩束装置1.4、光束匀化装置1.2、扫描装置1.5和聚焦装置1.6。

本实施例中，光束匀化装置1.2为整形DOE。激光发生器1.1可优选为光纤激光器，也可以为其他任意类型的激光器。整形DOE通常把均匀光束整形为线、方形或矩形的匀化平顶光束，DOE通常为基模DOE或多模DOE。基模激光器采用基模DOE，多模激光器采用多模DOE。

通过以上实施例发现，本实用新型提供的激光转印装置中，通过在激光发生装置1.1和设置于其后的光束匀化装置1.2，确保在对位精度范围内均获得稳定的光束分布，这样一来载体上浆料在能量均匀的激光照射下，转印的工艺一致，提高了转印的质量。得到的栅线高宽尺寸均匀、直线度好、断栅低、接触良好、电阻小。

以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光转印装置，其特征在于：包括在空间上从上到下依次设置的激光加工装置、载体和基片支撑装置；其中，

基片支撑装置用于承载待转印电池片；

载体的下部设有用于转印的浆料；

所述的激光加工装置包括依次设置的激光发生器、光束匀化装置和光束扫描聚焦装置；激光发生器输出的激光经光束匀化装置匀化后、经光束扫描聚焦装置以一定的路径和一定的光斑照射在所述载体上。

2.根据权利要求1所述的激光转印装置，其特征在于：所述的激光发生器为激光器，所述的光束匀化装置包括匀化光纤，在激光器和光束匀化装置之间的激光光路中设有耦合装置。

3.根据权利要求1所述的激光转印装置，其特征在于：所述的激光发生器为光纤激光器；所述的光束匀化装置包括匀化光纤。

4.根据权利要求3所述的激光转印装置，其特征在于：所述的光束匀化装置还包括设置在光纤激光器与匀化光纤之间的光纤模场适配器。

5.根据权利要求1所述的激光转印装置，其特征在于：所述的光束扫描聚焦装置包括用于控制光束移动的扫描装置，和用于光束在载体位置形成一定光斑的聚焦装置。

6.根据权利要求1所述的激光转印装置，其特征在于：所述的光束匀化装置之前或之后设有扩束装置。

7.根据权利要求1或6所述的激光转印装置，其特征在于：所述的光束匀化装置之后设有准直装置。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的激光转印装置，其特征在于：所述的光束匀化装置之后设有扩束装置，所述的扩束装置之后设有分束装置。

9.根据权利要求8所述的激光转印装置，其特征在于：所述的分束装置设有用于调节分束后相邻光束之间发散角方向的角度旋转机构。

10.根据权利要求1所述的激光转印装置，其特征在于：所述的光束匀化装置为整形DOE。

Images