CN216397396U - 一种光伏电池用硅片载具清洗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏电池用硅片载具清洗设备，包括工作台、移动模组、和清洗机构，移动模组设于工作台上，清洗机构设于移动模组上，清洗机构包括激光发生器、光学整形镜组、聚焦透镜和扫描振镜，激光发生器通过光纤与光学整形镜组连接，光学整形镜组用于将激光发生器生成的激光整形成平行光束，聚焦透镜用于对整形后的激光进行聚焦，扫描振镜用于接收聚焦后的点光束，并带动点光束移动。本实用新型采用激光清洗方式实现板框的沉积薄膜去除，清洗效率高，不会对环境造成污染。

Description

一种光伏电池用硅片载具清洗设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池片的制备领域，尤其涉及一种光伏电池用硅片载具清洗设备。

背景技术

在太阳能光伏领域当中，薄膜沉积是至关重要的工艺环节之一，其是一连串涉及原子的吸附、吸附原子在表面扩散及在适当的位置下聚结，以渐渐形成薄膜并成长的过程。光伏镀膜设备中电池用硅片载板会随着工艺镀膜时间增长而镀上一定厚度的薄膜，这些薄膜会影响到后续工艺效果。

目前行业内主流的沉积薄膜去除方式主要分为人工清洗和工业清洗设备进行清洗，对于不同类型薄膜的处理方式各有不同。

1)对于PERC设备生成的氮化硅和氧化铝薄膜，通常为作业人员使用冲击钻、凿子等工具去除，这种采用传统的人工清洗方式，工作效率十分低下，处理大尺寸载板时人工面临着中间区域难以轻易触碰等难题。同时，清理过程中产生的大量粉尘容易被人吸入，影响人员身体健康。

2)对于非晶硅薄膜，通常采用F离子进行离子轰击清洗，然而F离子轰击所携带能量过高，清洗的同时会去除载板、挂板等工件的基体，长期使用会造成尺寸偏差甚至无法使用。

3)对于PVD设备，工业清洗方式为采用喷砂方式处理,部分辅助高速水射流进行去除。喷砂工艺主要分为前道溶剂浸泡和后道喷砂两步，在喷砂处理前需在浸泡池中采用特定溶剂降低目标工件表层ITO膜层的附着性，以便后续的喷砂去除。之后进行的喷砂操作需搭建相应的喷砂操作间。这种清洗方式，无论是前道化学处理，还是喷砂处理，均需要搭建相应的作业环境，尤其是后道喷砂工艺的操作间充斥大量粉尘，会对环境造成影响。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种采用激光清洗方式实现板框的沉积薄膜去除，清洗效率高，不会对环境造成污染的光伏电池用硅片载具清洗设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种光伏电池用硅片载具清洗设备，包括工作台、移动模组、和清洗机构，所述移动模组设于工作台上，所述清洗机构设于移动模组上，所述清洗机构包括激光发生器、光学整形镜组、聚焦透镜和扫描振镜，所述激光发生器通过光纤与光学整形镜组连接，所述光学整形镜组用于将激光发生器生成的激光整形成平行光束，所述聚焦透镜用于对整形后的激光进行聚焦，所述扫描振镜用于接收聚焦后的点光束，并带动点光束移动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述清洗机构的一侧设有除尘装置，所述除尘装置用于将清洗产生的气体及粉尘吸除并回收。

作为上述技术方案的进一步改进，所述移动模组包括X轴移动模块、Y轴移动模块和Z轴移动模块，所述Y轴移动模块设于工作台上，所述X轴移动模块设于Y轴移动模块上，所述Z轴移动模块设于X轴移动模块上，所述清洗机构设于Z轴移动模块上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述除尘装置设于Z轴移动模块上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述扫描振镜包括第一电机、第一扫描振镜片、第二电机和第二扫描振镜片，所述第一扫描振镜片设于第二扫描振镜片的上方，所述第一扫描振镜片用于接收聚焦后的点光束，所述第二扫描振镜片用于接收第一扫描振镜片上的点光束，所述第一电机驱动第一扫描振镜片摆动，所述第二电机用于驱动第二扫描振镜片摆动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述工作台上设有传输机构，所述清洗机构设于传输机构的上方。

作为上述技术方案的进一步改进，所述清洗设备还包括翻转模组，所述翻转模组包括顶升机构、夹持机构和翻转机构，所述顶升机构设于工作台上，所述翻转机构设于顶升机构上，所述夹持机构设于翻转机构上，所述夹持机构设于传输机构的上方。

作为上述技术方案的进一步改进，所述夹持机构位于清洗机构的上游或者下游。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的光伏电池用硅片载具清洗设备，采用激光清洗方式实现板框的沉积薄膜去除，清洗效率高，适用范围广泛，对TCO、非晶硅、氧化铝及氮化硅等薄膜均能进行去除，仅需调整优化相应的清洗参数，具备普适性，整个结构占地面积较小，同时对场地要求较小；激光为绿色清洁能源，能够确保清洗作业过程中环境的洁净度，避免了类似喷砂工艺对环境造成污染；此外，该设备可就近放置于镀膜设备周边，甚至于集成至镀膜设备之中，处理板框时人工搬运成本、时间成本大幅降低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中清洗机构的结构示意图。

图中各标号表示：

1、工作台；2、移动模组；21、X轴移动模块；22、Y轴移动模块；23、Z轴移动模块；3、清洗机构；31、激光发生器；32、光学整形镜组；33、聚焦透镜；34、扫描振镜；341、第一电机；342、第一扫描振镜片；343、第二电机；344、第二扫描振镜片；35、光纤；4、点光束；5、除尘装置；6、传输机构；7、翻转模组；71、顶升机构；72、夹持机构；73、翻转机构；8、板框。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的光伏电池用硅片载具清洗设备，包括工作台1、移动模组2、和清洗机构3，移动模组2设于工作台1上，清洗机构3设于移动模组2上，清洗机构3包括激光发生器31、光学整形镜组32、聚焦透镜33和扫描振镜34，激光发生器31通过光纤35与光学整形镜组32连接，光学整形镜组32用于将激光发生器31生成的激光整形成平行光束，聚焦透镜33用于对整形后的激光进行聚焦，扫描振镜34用于接收聚焦后的点光束4，并带动点光束4移动。

本实施例以载具为板框8为例。

工作时，将板框8送至工作台1上，移动模组2带着清洗机构3移动板框8上方，然后开启激光发生器31，光学整形镜组32将激光发生器31生成的激光整形成平行光束，整形后的激光通过聚焦透镜33实现聚焦，扫描振镜34可作小范围移动，使圆形光斑的点光束4在矩形长条范围内高速运动，完成激光的扫描动作，即对板框8进行激光清洗，实现板框8的沉积薄膜去除。一面清洗完成之后，将板框8翻转180°，再次清洗。

优选的，光学整形镜组32采用平顶整形透镜将高斯能量激光整形成平顶能量激光，可将高斯光源转换为平顶光源，以致不会损伤目标工件(板框8)，激光发生器31搭载特殊的扫描振镜34，可将点光源转换成类“线性”光源即点光束4，实现点光束4在指定加工幅面内可控定位，极大提升加工效率。

该光伏电池用硅片载具清洗设备，采用激光清洗方式，实现板框8的沉积薄膜去除，清洗效率高，适用范围广泛，对TCO、非晶硅、氧化铝及氮化硅等薄膜均能进行去除，仅需调整优化相应的清洗参数，具备普适性，整个结构占地面积较小，同时对场地要求较小；激光为绿色清洁能源，辅以除尘系统，能够确保清洗作业过程中环境的洁净度，避免了类似喷砂工艺对环境造成污染。此外，该设备可就近放置于镀膜设备周边，甚至于集成至镀膜设备之中，处理板框时人工搬运成本、时间成本大幅降低。

本实施例中，优选的，扫描振镜34包括第一电机341、第一扫描振镜片342、第二电机343和第二扫描振镜片344，第一扫描振镜片342设于第二扫描振镜片344的上方，第一扫描振镜片342用于接收聚焦后的点光束4，第二扫描振镜片344用于接收第一扫描振镜片342上的点光束4，第一电机341驱动第一扫描振镜片342摆动，第二电机343用于驱动第二扫描振镜片344摆动。

工作时，第一电机341驱动第一扫描振镜片342摆动，第一扫描振镜片342在摆动的过程中，带着点光束4在板框8上沿一个方向(如X轴方向)移动，第二电机343用于驱动第二扫描振镜片344摆动，带着点光束4在板框8上沿另一个方向(如Y轴方向)移动，实现点光束4两个方向的移动，完成矩形长条范围内的激光的扫描动作，进而全方位实现对板框8的激光清洗。

本实施例中，清洗机构3的一侧设有除尘装置5，除尘装置5用于将清洗板框8产生的气体及粉尘吸除并回收至收容器内，可做后续清理及回收。除尘装置5为负压吸尘式。

本实施例中，移动模组2包括X轴移动模块21、Y轴移动模块22和Z轴移动模块23，Y轴移动模块22设于工作台1上，X轴移动模块21设于Y轴移动模块22上，Z轴移动模块23设于X轴移动模块21上，清洗机构3设于Z轴移动模块23上。X轴移动模块21、Y轴移动模块22和Z轴移动模块23实现清洗机构3在XYZ三个方向移动，使清洗机构3移动至工作台1的指定位置。除尘装置5与清洗机构3一样，也设于Z轴移动模块23上。

移动模组2优选为龙门滑台，龙门滑台在电机的配合下可做X、Y、Z向高速移动。进行清洗作业时，导入板框8的3D尺寸文件，该设备所搭载的运动轨迹可实现清洗轨迹的生成，在此基础上进行示教优化，最终形成可自动运行的清洗轨迹，实现清洗作业功能。

本实施例中，工作台1上设有传输机构6，清洗机构3设于传输机构6的上方。传输机构6用来输送板框8。

本实施例中，清洗设备还包括翻转模组7，采用翻转模组7实现板框翻转，以方便板框8背面薄膜的去除作业。翻转模组7包括顶升机构71、夹持机构72和翻转机构73，顶升机构71设于工作台1上，翻转机构73设于顶升机构71上，夹持机构72设于翻转机构73上，夹持机构72设于传输机构6的上方。在传输机构6的传输方向依次设置翻转模组7和清洗机构3沿着传输机构6依次设置。传输机构6可以将板框8送至清洗机构3处的清洗工位，以及送至翻转模组7的翻转工位。传输机构6为环形结构。

工作时，传输机构6带着板框8移动至清洗工位，清洗机构3对板框8的正面进行激光清洗，清洗完成之后，传输机构6带着板框8离开清洗工位至翻转工位，夹持机构72作夹持动作，夹持板框8的加强筋位置，顶升机构71整体带动板框8上升至适当位置后，翻转机构73运转，将板框8翻转180°，顶升机构71整体下降至合适位置后，夹持机构72松开板框8，板框8继续前进，经过循环之后再次来到清洗工位，清洗机构3对板框8的背面进行激光清洗，清洗完成之后，至下料工位，下料装置取走，两面清洗完毕的板框8。

优选的，传输机构6由传输皮带、伺服电机以及定位传感器或定位块组成，使得板框8可以自动流转于上下料工位、翻转工位以及清洗工位当中。

本实施例中，清洗设备需要搭载的控制器实现各模块的衔接控制功能。

本实用新型的光伏电池用硅片载具清洗设备，清洗、翻转及传输配合使用下方可达成目标工件表面薄膜清洗的自动工艺。具有如下效果：

1)采用激光清洗方式适用范围广泛，对TCO、非晶硅、氧化铝及氮化硅等薄膜均能进行去除，仅需调整优化相应的清洗参数，具备普适性；

2)激光为绿色清洁能源，辅以除尘系统，能够确保清洗作业过程中环境的洁净度，避免了类似喷砂工艺的环境不友好的缺点；

3)本设备占地面积较小，可放置于镀膜设备周边以降低人工搬运的成本以及避免人机交互的潜在危险，此外，在调整工艺后，后续可集成至平板式设备当中，实现动态或准动态衔接，彻底取消人力交互，降低成本；

4)设备运行仅需为整套系统进行供电，不存在喷砂工艺的溶剂、喷料等耗材，运行成本大幅下降。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种光伏电池用硅片载具清洗设备，其特征在于：包括工作台(1)、移动模组(2)、和清洗机构(3)，所述移动模组(2)设于工作台(1)上，所述清洗机构(3)设于移动模组(2)上，所述清洗机构(3)包括激光发生器(31)、光学整形镜组(32)、聚焦透镜(33)和扫描振镜(34)，所述激光发生器(31)通过光纤(35)与光学整形镜组(32)连接，所述光学整形镜组(32)用于将激光发生器(31)生成的激光整形成平行光束，所述聚焦透镜(33)用于对整形后的激光进行聚焦，所述扫描振镜(34)用于接收聚焦后的点光束(4)，并带动点光束(4)移动，所述清洗机构(3)的一侧设有除尘装置(5)，所述除尘装置(5)用于将清洗产生的气体及粉尘吸除并回收。

2.根据权利要求1所述的光伏电池用硅片载具清洗设备，其特征在于：所述移动模组(2)包括X轴移动模块(21)、Y轴移动模块(22)和Z轴移动模块(23)，所述Y轴移动模块(22)设于工作台(1)上，所述X轴移动模块(21)设于Y轴移动模块(22)上，所述Z轴移动模块(23)设于X轴移动模块(21)上，所述清洗机构(3)设于Z轴移动模块(23)上。

3.根据权利要求2所述的光伏电池用硅片载具清洗设备，其特征在于：所述除尘装置(5)设于Z轴移动模块(23)上。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的光伏电池用硅片载具清洗设备，其特征在于：所述扫描振镜(34)包括第一电机(341)、第一扫描振镜片(342)、第二电机(343)和第二扫描振镜片(344)，所述第一扫描振镜片(342)设于第二扫描振镜片(344)的上方，所述第一扫描振镜片(342)用于接收聚焦后的点光束(4)，所述第二扫描振镜片(344)用于接收第一扫描振镜片(342)上的点光束(4)，所述第一电机(341)驱动第一扫描振镜片(342)摆动，所述第二电机(343)用于驱动第二扫描振镜片(344)摆动。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的光伏电池用硅片载具清洗设备，其特征在于：所述工作台(1)上设有传输机构(6)，所述清洗机构(3)设于传输机构(6)的上方。

6.根据权利要求5所述的光伏电池用硅片载具清洗设备，其特征在于：所述清洗设备还包括翻转模组(7)，所述翻转模组(7)包括顶升机构(71)、夹持机构(72)和翻转机构(73)，所述顶升机构(71)设于工作台(1)上，所述翻转机构(73)设于顶升机构(71)上，所述夹持机构(72)设于翻转机构(73)上，所述夹持机构(72)设于传输机构(6)的上方。

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