CN219007400U - 激光转印模具和激光转印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光转印模具和激光转印装置。上述激光转印模具用于制作光伏电池电极，激光转印模具包括：转印衬底，转印衬底的一侧表面具有若干用于填充导电材料的凹槽；以及光学器件，位于转印衬底具有凹槽的另一侧，光学器件具有柱透镜阵列，柱透镜阵列的透镜面朝向或者背向转印衬底，柱透镜阵列在转印衬底方向上的聚焦范围覆盖凹槽。与传统的激光转印模具相比，应用本实用新型上述技术方案的激光转印模具制作光伏电池电极时，柱透镜阵列能够对激光束进行聚焦，大部分能量被凹槽内的导电材料吸收，因此能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

Description

激光转印模具和激光转印装置

技术领域

本实用新型涉及光伏电池制作技术领域，特别是涉及一种激光转印模具和激光转印装置。

背景技术

太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。金属化工艺是光伏电池片制造流程中的必要流程，用于制作光伏电池片的电极，实现光电转换的电流输出，金属化工艺对于光伏电池片的光电转换效率、制造成本具有重要影响，当前光伏电池片电极的材料主要采用银，金属化工艺主要采用导电银浆的丝网印刷和高温烧结技术方案。

由于银属于贵金属，银浆材料在整个电池片制造中成本占比较高，是与硅片可相比的大成本材料组成部分，另外，随着全球向碳中和目标的实施，光伏发电作为新能源的重要来源之一，将发挥越来越重要的作用，逐年升高的光伏电池片产能建设，如沿用当前银浆金属化工艺对于银的需求也将逐年增长，全球银矿开采量也将难以满足这样的银用量需求。金属化工艺中减少用银量，降低电极线宽、降低电阻是金属化工艺创新的重要方向，从而带来更加高效的光电转换效率。传统光伏电池电极的制作方式为丝网印刷工艺，由于受到丝网版工艺限制，光伏电池电极的线宽只能做到35微米及以上。

为了降低光伏电池的电极线宽，目前可采用激光转印的方法来制作光伏电池电极。传统的激光转印工艺为通过预先在沟槽内填充银浆，之后使用激光束对准沟槽内银浆，通过振镜高速扫描使得银浆转印到硅片材料上，实现了20微米～30微米的光伏电池电极的制作。该方法获得了比传统网版印刷电极更高的精细度，同时也提高了电池片的转换效率。然而，传统的激光转印方法为激光单光束转印，需要每条线逐步扫描，实际制作过程中，需要超高速振镜来提高生产效率，否则生产效率低，不利于广泛应用。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种激光转印模具和激光转印装置，能够提高能量转换效率，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

一种激光转印模具，用于制作光伏电池电极，所述激光转印模具包括：

转印衬底，所述转印衬底的一侧表面具有若干用于填充导电材料的凹槽；以及

光学器件，位于所述转印衬底具有凹槽的另一侧，所述光学器件具有柱透镜阵列，所述柱透镜阵列的透镜面朝向或者背向所述转印衬底，所述柱透镜阵列在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

与传统的激光转印模具相比，应用本实用新型上述技术方案的激光转印模具制作光伏电池电极时，柱透镜阵列能够对激光束进行聚焦，大部分能量被凹槽内的导电材料吸收，因此能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

在一个可行的实现方式中，所述柱透镜阵列包括若干沿行方向或者列方向周期排列的柱透镜，若干所述柱透镜与若干所述凹槽一一对应。

在一个可行的实现方式中，相邻两个所述柱透镜之间的间距为0mm～0.5mm，所述柱透镜的矢高为3μm～150μm，所述柱透镜的矢宽为0.5mm～5mm。

在一个可行的实现方式中，所述柱透镜阵列与所述凹槽之间的距离为1mm～600mm。

在一个可行的实现方式中，所述凹槽的断截面形状为矩形、梯形、三角形或者圆弧形。

在一个可行的实现方式中，所述凹槽的开口尺寸为10μm～30μm，所述凹槽的深度为10μm～20μm。

在一个可行的实现方式中，所述凹槽的表面或者所述转印衬底具有凹槽的表面设置有透明金属氧化物耐磨层。

在一个可行的实现方式中，所述透明金属氧化物耐磨层的材质选自三氧化二铝、二氧化钛与二氧化锆中的至少一种。

在一个可行的实现方式中，所述转印衬底的材质选自PET、PC、透明玻璃与亚克力中的至少一种；

所述转印衬底的厚度为50μm～400μm；

所述光学器件还包括用于承载所述柱透镜阵列的基板，所述基板的材质选自透明玻璃与亚克力中的至少一种。

在一个可行的实现方式中，所述转印衬底与所述光学器件为一体化结构。

一种激光转印装置，包括激光源、激光扫描组件以及上述任一的激光转印模具：

其中，所述激光扫描组件位于所述激光源的出光侧，用于将所述激光源射出的激光束投射至所述柱透镜阵列上；

其中，所述激光转印模具位于所述激光扫描组件的出光侧，且所述转印衬底具有凹槽的一面远离所述激光扫描组件设置。

与传统的激光转印装置相比，应用本实用新型上述技术方案的激光转印装置制作光伏电池电极时，柱透镜阵列能够对激光束进行聚焦，大部分能量被凹槽内的导电材料吸收，因此能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

在一个可行的实现方式中，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的振镜、场镜以及至少一组激光束扩散单元，所述激光束扩散单元包括沿出光光路依次设置的扩散柱透镜和聚焦柱透镜；

所述振镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向；所述场镜位于所述振镜的出光侧，用于将所述振镜形成的激光束聚焦到所述扩散柱透镜上；所述扩散柱透镜位于所述场镜的出光侧，用于将所述场镜形成的激光束扩散至所述聚焦柱透镜上；所述聚焦柱透镜位于所述扩散柱透镜的出光侧，用于将通过所述扩散柱透镜的激光束形成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过所述柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

在一个可行的实现方式中，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的振镜和远心场镜；所述振镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向；所述远心场镜位于所述振镜的出光侧，用于将所述振镜形成的激光束扩散成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

在一个可行的实现方式中，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的反射镜、扩散柱透镜和聚焦柱透镜；所述反射镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向；所述扩散柱透镜位于所述反射镜的出光侧，用于将所述反射镜反射的激光束扩散至所述聚焦柱透镜上；所述聚焦柱透镜位于所述扩散柱透镜的出光侧，用于将通过所述扩散柱透镜的激光束形成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过所述柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

在一个可行的实现方式中，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的转镜和聚焦柱透镜；所述转镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向并将所述激光束扩散至聚焦柱透镜上；所述聚焦柱透镜位于所述转镜的出光侧，用于将通过所述转镜的激光束形成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过所述柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

一种光伏电池电极的制作方法，包括如下步骤：

提供待转印电池片和上述任一的激光转印模具；

在所述激光转印模具的凹槽内填充导电材料，之后调整所述待转印电池片与所述激光转印模具的位置，使所述待转印电池片位于所述填充有导电材料的凹槽的正下方；以及

用激光束扫描所述激光转印模具的柱透镜阵列，使所述凹槽内的导电材料沉积到所述待转印电池片上，得到光伏电池电极。

上述光伏电池电极的制作方法中，由于柱透镜阵列的聚焦作用，所需激光能量很低，同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，能够实现高效率激光高速转印，生产效率高；因为预先设置好柱透镜阵列图形化并与凹槽图形对准完成，生产制作时激光束只需要线性扫描完成整个覆盖区域，无需激光对准，工艺简单可靠。

在一个可行的实现方式中，所述激光束沿所述柱透镜阵列中柱透镜长度的方向或者垂直于柱透镜长度的方向进行扫描。

一种光伏电池电极，采用上述的光伏电池电极的制作方法制作得到。

采用上述的光伏电池电极的制作方法，能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

一种光伏电池，包括上述的光伏电池电极。

本实用新型技术方案的光伏电池的生产效率高，有利于广泛应用。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式的激光转印模具的示意图；

图2为本实用新型另一实施方式的激光转印模具的示意图；

图3为本实用新型另一实施方式的激光转印模具的示意图；

图4为本实用新型另一实施方式的激光转印模具的示意图；

图5为本实用新型第一实施方式的激光转印装置的示意图；

图6为本实用新型第二实施方式的激光转印装置的示意图；

图7为本实用新型第三实施方式的激光转印装置的示意图；

图8为本实用新型第四实施方式的激光转印装置的示意图；

图9为本实用新型第五实施方式的激光转印装置的示意图；

图10为本实用新型一实施方式的用激光束扫描激光转印模具的示意图；

图11为本实用新型另一实施方式的用激光束扫描激光转印模具的示意图；

图12为本实用新型另一实施方式的用激光束扫描激光转印模具的示意图；

图13为本实用新型一实施方式的光伏电池电极的制作设备的示意图；

图14为本实用新型另一实施方式的光伏电池电极的制作设备的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种用于制作光伏电池电极的激光转印模具。请参见图1和图2，本实用新型一实施方式的激光转印模具100包括转印衬底110和光学器件120。

其中，转印衬底110的一侧表面具有若干用于填充导电材料112的凹槽111。导电材料112为用于制作光伏电池电极的材料，例如银浆。其中，若干凹槽111间隔排列。

其中，光学器件120位于转印衬底110具有凹槽111的另一侧，光学器件120具有柱透镜阵列121，柱透镜阵列121的透镜面朝向转印衬底110，柱透镜阵列121在转印衬底110方向上的聚焦范围覆盖凹槽111。具体的，柱透镜阵列121在转印衬底110上时，柱透镜阵列121对激光束130进行聚焦，激光束130聚焦后所能照射到的范围。为达到上述目的，可将柱透镜阵列121中每个柱透镜的聚焦点的位置设置在转移衬底110的上方一定位置(如图1所示)，或将柱透镜阵列121中每个柱透镜的聚焦点的位置设置在凹槽111的下方一定位置(如图2所示)，最终使得聚焦光束完全覆盖凹槽111并保留一定的余量。这样使得激光束能量绝大部分被凹槽111中的导电材料112吸收，同时具有柱透镜阵列121的光学器件120的内部没有局部高能量聚焦点，提高光学器件120的使用寿命。

其中，本实施方式中柱透镜阵列121中的若干柱透镜紧密排列，即相邻两个柱透镜之间的间距为0。此时，可以将照射至柱透镜阵列121上的激光束进行充分聚焦，提高激光束能量的转换效率。可以理解的是，在其他实施方式中，若干柱透镜亦可以间隙排列，即柱透镜阵列121按照一定的占空比排列，相邻两个柱透镜之间具有间隙，具体可以根据光伏电池电极尤其是副栅的间隔与周期进行设置。当若干柱透镜间隙排列时，优选相邻两个柱透镜之间的间距为0.5mm～5mm。

上述柱透镜阵列121可以通过UV压印方式转印到基板122上，或者直接刻蚀到基板122上。

应用上述实施方式的激光转印模具100制作光伏电池电极时，激光束130照射至光学器件120的柱透镜阵列121上，柱透镜阵列121能够对激光束130进行聚焦，从而加热凹槽111内的导电材料112中的挥发剂，挥发剂汽化产生压力使得凹槽111内的导电材料112脱离凹槽111并沉积到待转印电池片140上。

上述实施方式中，激光束130因为柱透镜阵列121的聚焦作用，能量全部或大部分被凹槽111内的导电材料112吸收，转印衬底110和待转印电池片140的其他部分不受激光束130加热。一方面能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率；另一方面，能够避免转印衬底110和待转印电池片140局部加热变形，可以达到激光转印模具100的重复使用，降低生产成本，提高产品良率。此外，由于柱透镜阵列121在转印衬底110方向上的聚焦范围覆盖凹槽111，因此生产制作时激光束只需要线性扫描完成整个覆盖区域，无需激光对准，工艺简单可靠。

在前述实施方式的基础上，柱透镜阵列121包括若干沿行方向或者列方向周期排列的柱透镜，若干柱透镜与若干凹槽111一一对应。此时，每个柱透镜在转印衬底110方向上的聚焦范围覆盖与其对应的一个凹槽111。当然，在其他实施方式中，每个柱透镜在转印衬底110方向上的聚焦范围亦可以覆盖两个或者两个以上的凹槽111。需要进一步说明的是，柱透镜阵列121中的若干个柱透镜亦可以为非周期排列，还可以根据目标光伏电池电极的排布进行相应设计。

在前述实施方式的基础上，相邻两个柱透镜之间的间距为0mm～0.5mm，柱透镜的矢高为3μm～150μm，柱透镜的矢宽为0.5mm～5mm。其中，本实用新型优选使用不高于20mm厚石英光学玻璃上制作0.8mm～1mm矢宽、10μm～15μm矢高，以及不高于5mm厚石英光学玻璃上制作0.8mm～1mm矢宽、30μm～50μm矢高的两类柱透镜阵列光学器件。需要说明的是，柱透镜阵列121中的若干柱透镜的尺寸可以相同，亦可以不同，具体可根据目标光伏电池电极的尺寸进行设置。

在前述实施方式的基础上，柱透镜阵列121与凹槽111之间的距离为1mm～600mm。

本实用新型的激光转印模具中，柱透镜阵列参数(柱透镜的矢高、柱透镜的矢宽以及柱透镜阵列与凹槽之间的距离等)可依据折射率不同进行相应调整。在其中一优选的实施方式中，光学器件120的折射率n为1.5，可设计柱透镜的矢高为12.5μm，柱透镜的矢宽为1mm，柱透镜阵列与转印衬底的凹槽的间隔在20mm～25mm之间微调。

在前述实施方式的基础上，凹槽111的断截面形状为矩形、梯形、三角形或者圆弧形。其中，断截面形状为梯形、三角形或者圆弧形等上窄下宽的结构更有利于使导电材料112从凹槽111内脱出，实现精细电极制作。

在前述实施方式的基础上，凹槽111的开口尺寸为10μm～30μm，凹槽111的深度为10μm～20μm。凹槽111的开口尺寸和深度对应光伏电池电极的线宽和厚度，由此可见，采用本实用新型的激光转印模具能够将光伏电池电极的线宽降低到10μm～30μm，此时，与传统的激光转印模具相比，同等条件下激光源的能量可以降低50倍以上。

在前述实施方式的基础上，凹槽111的表面或者转印衬底110具有凹槽111的表面设置有透明金属氧化物耐磨层(未图示)。可以通过PVD溅射工艺在凹槽111的表面或者转印衬底110具有凹槽111的表面镀上透明金属氧化物耐磨层，这样能够增加转印衬底110的耐磨性，提高转印衬底110的重复利用率。

在前述实施方式的基础上，透明金属氧化物耐磨层的材质选自三氧化二铝、二氧化钛与二氧化锆中的至少一种。这些种类的透明金属氧化物耐磨层的硬度较高，耐磨性能较好，更有利于提高转印衬底110的重复利用率。

在前述实施方式的基础上，转印衬底110的材质选自PET、PC、透明玻璃与亚克力中的至少一种。当转印衬底110的材质为柔性的PET或PC时，可以通过UV压印等方式，预先在转印衬底110上开设凹槽111和定位标志；当转印衬底110的材质为刚性的透明玻璃或亚克力时，可以通过激光刻蚀等方法，预先在转印衬底110上开设凹槽111和定位标志。

在前述实施方式的基础上，转印衬底110的厚度为50μm～400μm。

在前述实施方式的基础上，光学器件120还包括用于承载柱透镜阵列121的基板122，基板122的材质选自透明玻璃与亚克力中的至少一种。

上述实施方式的激光转印模具100中，柱透镜阵列121的透镜面朝向转印衬底110侧，需要说明的是，本实用新型的激光转印模具中，柱透镜阵列的透镜面亦可以背向转印衬底。

请参见图3，本实用新型另一实施方式的激光转印模具200包括转印衬底210和光学器件220。其中，转印衬底210的一侧表面具有若干用于填充导电材料212的凹槽211，若干凹槽211间隔排列。其中，光学器件220位于转印衬底210具有凹槽211的另一侧，光学器件220具有柱透镜阵列221，柱透镜阵列221的透镜面背向转印衬底210，柱透镜阵列221在转印衬底210方向上的聚焦范围覆盖凹槽211。为达到上述目的，可将柱透镜阵列221中每个柱透镜的聚焦点的位置设置在凹槽211的下方一定位置，最终使得聚焦光束完全覆盖凹槽211并保留一定余量。这样使得激光束能量绝大部分被凹槽211的导电材料212吸收，同时具有柱透镜阵列221的光学器件220的内部没有局部高能量聚焦点，提高光学器件220的使用寿命。

应用本实施方式的激光转印模具200制作光伏电池电极时，激光束230照射至光学器件220的柱透镜阵列221上，柱透镜阵列221能够对激光束230进行聚焦，从而加热凹槽211内的导电材料212中的挥发剂，挥发剂汽化产生压力使得凹槽211内的导电材料212脱离凹槽211并沉积到待转印电池片240上。

上述两种实施方式的激光转印模具中，转印衬底和光学器件为相互独立的结构，当然，本实用新型的激光转印模具不限于此，转印衬底与光学器件还可以为一体化结构，如图4所示。此时，转印衬底与光学器件之间无空隙，激光转印模具中，柱透镜阵列的聚焦范围覆盖凹槽。

请参见图4，另一实施方式的激光转印模具300包括本体310，本体为一体化的转印衬底和光学器件，本体材质选自透明玻璃与亚克力中的至少一种。本体310的一侧表面具有若干用于填充导电材料330的凹槽320，本体310的另一侧表面具有柱透镜阵列340，柱透镜阵列340的透镜面背向凹槽320，柱透镜阵列340在凹槽320方向上的聚焦范围覆盖凹槽320。

与传统的激光转印模具相比，应用本实用新型上述技术方案的激光转印模具制作光伏电池电极时，柱透镜阵列能够对激光束进行聚焦，大部分能量被凹槽内的导电材料吸收，因此能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

请参见图5，本实用新型第一实施方式的激光转印装置400包括激光源410、激光扫描组件420以及上述的激光转印模具200。

其中，激光源410为激光器，优选1064nm波长的连续或者准连续激光器，该波长照射材料具有一定热效应，能够使导电材料中的溶剂挥发脱离凹槽转印到待转印电池片上。

其中，激光扫描组件420位于激光源410的出光侧，用于将激光源410射出的激光束投射至柱透镜阵列221上。

其中，激光转印模具200位于激光扫描组件420的出光侧，且转印衬底210具有凹槽211的一面远离激光扫描组件420设置。

应用上述实施方式的激光转印装置400制作光伏电池电极时，激光束投射至柱透镜阵列221上，柱透镜阵列221能够对激光束进行聚焦，从而加热凹槽211内的导电材料212中的挥发剂，挥发剂汽化产生压力使得凹槽211内的导电材料212脱离凹槽211并沉积到待转印电池片240上。

在前述实施方式的基础上，激光扫描组件420包括沿出光光路依次设置的振镜421、场镜422以及一组激光束扩散单元423，激光束扩散单元423包括沿出光光路依次设置的扩散柱透镜424和聚焦柱透镜425。

其中，振镜421位于激光源410的出光侧，用于改变激光源410射出的激光束的方向。其中，场镜422位于振镜421的出光侧，用于将振镜421形成的激光束聚焦到扩散柱透镜424上。其中，扩散柱透镜424位于场镜422的出光侧，用于将场镜422形成的激光束扩散至聚焦柱透镜425上。其中，聚焦柱透镜425位于扩散柱透镜424的出光侧，用于将通过扩散柱透镜424的激光束形成竖直照射的线光束430投射至柱透镜阵列221上；通过柱透镜阵列221对线光束430二次聚焦形成的若干聚焦光束在转印衬底方向上的聚焦范围覆盖凹槽211。

上述实施方式中，振镜421出射的单激光束经过场镜422之后，通过激光束扩散单元423扩散为线光束，在扩散柱透镜424的下方设置聚焦柱透镜425，且扩散柱透镜424正好在聚焦柱透镜425的焦面位置，这样能够得到垂直照射的光束方向。采用这种线光束能够覆盖更多的柱透镜，进一步提高光伏电池片电极激光转印效率。

需要说明的是，上述实施方式中，激光扫描组件420包括一组激光束扩散单元423，当然，激光束扩散单元423的数量还可以为两组或者两组以上，具体可根据从场镜422射出的激光束的数量进行设置。

请参见图6，本实用新型第二实施方式的激光转印装置400包括激光源410、激光扫描组件420以及上述的激光转印模具200。

本实施方式的激光转印装置400与上述第一实施方式的激光转印装置400的区别在于，激光束经振镜421扫描之后为二维方向，激光扫描组件420包括两组紧密设置的激光束扩散单元423，经过场镜422聚焦之后射出两束激光束分别投射至上述两组激光束扩散单元423上。本实施方式中，线光束430能够覆盖更多的柱透镜，进一步提高光伏电池片电极激光转印效率。

应用上述实施方式的激光转印装置400制作光伏电池电极时，线光束430投射至柱透镜阵列221上，柱透镜阵列221能够对激光束进行聚焦，从而加热凹槽211内的导电材料212中的挥发剂，挥发剂汽化产生压力使得凹槽211内的导电材料212脱离凹槽211并沉积到待转印电池片240上。

当然，本实用新型的激光转印装置的激光扫描组件不限于上述实施方式，还可以采用其他能够将激光束整形成线光束的结构。

请参见图7，本实用新型第三实施方式的激光转印装置500包括激光源510、激光扫描组件520以及上述的激光转印模具200。

其中，激光扫描组件520包括沿出光光路依次设置的振镜521和远心场镜522。其中，振镜521位于激光源510的出光侧，用于改变激光源510射出的激光束的方向。其中，远心场镜522位于振镜521的出光侧，用于将振镜521形成的激光束扩散成竖直照射的线光束530并聚焦至柱透镜阵列221上；通过柱透镜阵列221对线光束530二次聚焦形成的若干聚焦光束在转印衬底方向上的聚焦范围覆盖凹槽211。本实施方式中，振镜521和远心场镜522使得线光束530以垂直方向照射柱透镜阵列221。

应用上述实施方式的激光转印装置500制作光伏电池电极时，线光束530投射至柱透镜阵列221上，柱透镜阵列221能够对激光束进行聚焦，从而加热凹槽211内的导电材料212中的挥发剂，挥发剂汽化产生压力使得凹槽211内的导电材料212脱离凹槽211并沉积到待转印电池片240上。

请参见图8，本实用新型第四实施方式的激光转印装置600包括激光源610、激光扫描组件620以及上述的激光转印模具200。

其中，激光扫描组件620包括沿出光光路依次设置的反射镜621、扩散柱透镜622和聚焦柱透镜623。其中，反射镜621位于激光源610的出光侧，用于改变激光源610射出的激光束的方向。其中，扩散柱透镜622位于反射镜621的出光侧，用于将反射镜621反射的激光束扩散至聚焦柱透镜623上。其中，聚焦柱透镜623位于扩散柱透镜622的出光侧，用于将通过扩散柱透镜622的激光束形成竖直照射的线光束630投射至柱透镜阵列221上；通过柱透镜阵列221对线光束630二次聚焦形成的若干聚焦光束在转印衬底方向上的聚焦范围覆盖凹槽211。本实施方式中，扩散柱透镜622设置在聚焦柱透镜623的焦面位置，这样能够得到垂直照射的光束方向。

应用上述实施方式的激光转印装置600制作光伏电池电极时，线光束630投射至柱透镜阵列221上，柱透镜阵列221能够对激光束进行聚焦，从而加热凹槽211内的导电材料212中的挥发剂，挥发剂汽化产生压力使得凹槽211内的导电材料212脱离凹槽211并沉积到待转印电池片240上。

请参见图9，本实用新型第五实施方式的激光转印装置700包括激光源710、激光扫描组件720以及上述的激光转印模具200。

其中，激光扫描组件720包括沿出光光路依次设置的转镜721和聚焦柱透镜722。其中，转镜721位于激光源710的出光侧，用于改变激光源710射出的激光束的方向并将激光束扩散至聚焦柱透镜722上。其中，聚焦柱透镜722位于转镜721的出光侧，用于将通过转镜721的激光束形成竖直照射的线光束730投射至柱透镜阵列221上；通过柱透镜阵列221对线光束730二次聚焦形成的若干聚焦光束在转印衬底方向上的聚焦范围覆盖凹槽211。

应用上述实施方式的激光转印装置700制作光伏电池电极时，线光束730投射至柱透镜阵列221上，柱透镜阵列221能够对激光束进行聚焦，从而加热凹槽211内的导电材料212中的挥发剂，挥发剂汽化产生压力使得凹槽211内的导电材料212脱离凹槽211并沉积到待转印电池片240上。

与传统的采用单光束进行光伏电池片电极转印相比，本实用新型技术方案的激光转印装置中，因为激光能量降低50倍以上，因此可以把激光束扩散到50条以上电极同时实现激光转印。如果实现光伏电池片电极转印单片需要耗时1秒，单光束激光转印需要超高速振镜或者转镜方式，扫描速度需要达到250米/秒。同比制作光伏电池片单片耗时情况下，线光束振镜扫描速度为5米/秒，常规振镜即可轻松满足要求。

传统技术方案中使用场镜单光束聚焦，聚焦光点一般为100微米左右，本实用新型因为使用柱透镜阵列进行二次聚焦，聚焦光点可以做到30微米，同步相同激光器功率情况下，本实用新型的激光能量利用率能够提高三倍以上。因此，本实用新型在使用相同激光器功率、常规振镜等扫描器件情况下，最终实现光伏电池片电极转印效率可以提高3倍以上。

与传统的激光转印装置相比，应用本实用新型上述技术方案的激光转印装置制作光伏电池电极时，柱透镜阵列能够对激光束进行聚焦，大部分能量被凹槽内的导电材料吸收，因此能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

一实施方式的光伏电池电极的制作方法，包括如下步骤：

S10、提供待转印电池片和上述任一的激光转印模具。

其中，待转印电池片可以为硅片。

S20、在激光转印模具的凹槽内填充导电材料，之后调整待转印电池片与激光转印模具的位置，使待转印电池片位于填充有导电材料的凹槽的正下方。

步骤S20中，可以使用刮刀在转印衬底表面连续运行，利用刮刀的压力将导电材料压入凹槽内，且转印衬底上非凹槽的表面不存留导电材料。

S30、用激光束扫描激光转印模具的柱透镜阵列，使步骤S20得到的凹槽内的导电材料沉积到待转印电池片上，得到光伏电池电极。

在一个可行的实施方式中，用激光束扫描激光转印模具的柱透镜阵列的操作为：激光束通过振镜直接在柱透镜阵列上方沿着柱透镜方向扫描，依据场镜幅面每次扫描面积覆盖部分柱透镜阵列或者全部柱透镜阵列范围。激光束通过柱透镜阵列聚焦达到一定能量阈值，使得导电材料脱离转印衬底转印到待转印电池片上，从而实现光伏电池电极的精细印刷。

在另一个可行的实施方式中，用激光束扫描激光转印模具的柱透镜阵列的操作为：采用上述各实施方式的激光转印装置，把激光束整形成线光束，快速移动激光束组件在柱透镜阵列上方扫描，线光束或者覆盖部分柱透镜阵列或者覆盖整个柱透镜阵列范围。激光束通过柱透镜阵列聚焦达到一定能量阈值，使得导电材料脱离转印衬底转印到硅片上，从而实现光伏电池电极的精细印刷。同时，线光束因为柱透镜阵列的二次聚焦作用，在具有导电材料的凹槽下方一定位置聚焦，能量绝大部分被导电材料吸收，转印衬底的其他部分不受激光加热，不会造成转印衬底的局部加热变形。

在前述实施方式的基础上，激光束230沿光学器件220中柱透镜阵列中柱透镜长度的X方向或者垂直于柱透镜长度的Y方向进行扫描，分别如图10～图12所示。

以应用激光转印模具200制作光伏电池电极为例，如图10和图11所示，工作时扫描线光束使得光斑覆盖全部柱透镜阵列，调整激光能量阈值，使得在柱透镜阵列聚焦区域能实现转印衬底210的凹槽内的导电材料脱落到待转印电池片240上形成电极；如图12所示，工作时扫描线光束230使得光斑覆盖部分柱透镜阵列，调整激光能量阈值，使得在柱透镜阵列聚焦区域能实现转印衬底210的凹槽内的导电材料脱落到待转印电池片240上形成电极，之后扫描线光束230沿X反方向扫描其余部分柱透镜阵列，最终形成全部电极。

上述光伏电池电极的制作方法中，由于柱透镜阵列的聚焦作用，所需激光能量很低，同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，能够实现高效率激光高速转印，生产效率高；因为预先设置好柱透镜阵列图形化并与凹槽图形对准完成，生产制作时激光束只需要线性扫描完成整个覆盖区域，无需激光对准，工艺简单可靠。

请参见图13，一实施方式的光伏电池电极的制作设备800包括衬底传动单元、导电材料制作单元以及激光转印单元。

其中，衬底传动单元用于驱动转印衬底210移动，转印衬底210具有预设的凹槽。衬底传动单元包括若干导辊710和张力传感器(未图示)，用于保持转印衬底以恒定张力运行，用以实现自动填充导电材料和激光图形化转印的自动连续生产。

其中，导电材料制作单元包括自动点银浆件821和刮刀822。调整刮刀822与转印衬底210相对运动方向成一定倾斜角度，刮刀822具有一定的韧性产生形变，能够对转印衬底210提供一定的压力，用于把导电材料压入转印衬底210的凹槽内。导电材料制作单元可以实现一次或多次填导电材料的动作。

其中，激光转印单元包括上述实施方式的激光转印装置及电池片承载平台830。其中，激光转印装置包括上述激光转印模具200和激光扫描组件520。

其中，上述的电池片承载平台830用于激光转印时承载待转印电池片240。

本实施方式的光伏电池电极的制作设备800的工作流程如下：具有凹槽的转印衬底经导电材料制作单元，凹槽面朝上，调整刮刀822与转印衬底210相对运动方向成一定倾斜角度，对转印衬底210提供一定的压力，把导电材料压入转印衬底210的凹槽内；凹槽内填充有导电材料的转印衬底210运行到具有柱透镜阵列的光学器件220的下方，凹槽面朝下，光学器件220紧贴转印衬底210，同时电池片承载平台830承载有待转印电池片240；激光扫描组件520发生的激光束在光学器件220表面扫描，实现快速激光图形转印。

请参见图14，另一实施方式的光伏电池电极的制作设备900适用于一体化结构的激光转印模具300。

本实施方式的光伏电池电极的制作设备900包括模具传动单元910、导电材料制作单元920以及激光转印单元。

其中，模具传动单元910包括转动轴911和套设于转动轴911外侧可翻转的模具支撑平台912。

其中，导电材料制作单元920包括自动点银浆件921和刮刀922。调整刮刀922与激光转印模具300相对运动方向成一定倾斜角度，刮刀822具有一定的韧性产生形变，能够对激光转印模具300提供一定的压力，用于把导电材料压入激光转印模具300的凹槽320内。导电材料制作单元920可以实现一次或多次填导电材料的动作。

其中，激光转印单元包括激光转印装置及电池片承载平台930。其中，激光转印装置包括上述激光转印模具300。其中，上述的电池片承载平台930用于承载待转印电池片940。

需要说明的是，图14中的可翻转模具支撑平台912仅为示意，不一定在激光转印模具300的上下方，也可以是中间镂空夹具，夹紧激光转印模具300进行翻转。

本实施方式的光伏电池电极的制作设备900的工作流程如下：激光转印模具300到达左侧的导电材料制作单元920，微型凹槽320朝上，先进行导电材料的制作，在凹槽320中填充导电材料330；之后将模具支撑平台912翻转，带动激光转印模具300翻转至右侧，填有导电材料330的微型凹槽320朝下，同时电池片承载平台930承载有待转印电池片940；激光扫描组件发生的激光束950在柱透镜阵列表面扫描，实现快速激光图形转印。

一实施方式的光伏电池电极，采用上述的光伏电池电极的制作方法制作得到。

采用上述的光伏电池电极的制作方法，能够提高能量转换效率，在同等激光功率条件下可以同时实现多条光伏电池电极的制作，从而提高生产效率，有利于广泛应用。

一实施方式的光伏电池，包括上述的光伏电池电极。

本实用新型技术方案的光伏电池的生产效率高，有利于广泛应用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种激光转印模具，用于制作光伏电池电极，其特征在于，所述激光转印模具包括：

转印衬底，所述转印衬底的一侧表面具有若干用于填充导电材料的凹槽；以及

光学器件，位于所述转印衬底具有凹槽的另一侧，所述光学器件具有柱透镜阵列，所述柱透镜阵列的透镜面朝向或者背向所述转印衬底，所述柱透镜阵列在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

2.根据权利要求1所述的激光转印模具，其特征在于，所述柱透镜阵列包括若干沿行方向或者列方向周期排列的柱透镜，若干所述柱透镜与若干所述凹槽一一对应。

3.根据权利要求2所述的激光转印模具，其特征在于，相邻两个所述柱透镜之间的间距为0mm～0.5mm，所述柱透镜的矢高为3μm～150μm，所述柱透镜的矢宽为0.5mm～5mm。

4.根据权利要求1所述的激光转印模具，其特征在于，所述柱透镜阵列与所述凹槽之间的距离为1mm～600mm。

5.根据权利要求1所述的激光转印模具，其特征在于，所述凹槽的断截面形状为矩形、梯形、三角形或者圆弧形。

6.根据权利要求1所述的激光转印模具，其特征在于，所述凹槽的开口尺寸为10μm～30μm，所述凹槽的深度为10μm～20μm。

7.根据权利要求1所述的激光转印模具，其特征在于，所述凹槽的表面或者所述转印衬底具有凹槽的表面设置有透明金属氧化物耐磨层。

8.根据权利要求7所述的激光转印模具，其特征在于，所述透明金属氧化物耐磨层的材质选自三氧化二铝、二氧化钛与二氧化锆中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的激光转印模具，其特征在于，所述转印衬底的材质选自PET、PC、透明玻璃与亚克力中的至少一种；

所述转印衬底的厚度为50μm～400μm；

所述光学器件还包括用于承载所述柱透镜阵列的基板，所述基板的材质选自透明玻璃与亚克力中的至少一种。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的激光转印模具，其特征在于，所述转印衬底与所述光学器件为一体化结构。

11.一种激光转印装置，其特征在于，包括激光源、激光扫描组件以及权利要求1～10中任一项所述的激光转印模具：

其中，所述激光扫描组件位于所述激光源的出光侧，用于将所述激光源射出的激光束投射至所述柱透镜阵列上；

其中，所述激光转印模具位于所述激光扫描组件的出光侧，且所述转印衬底具有凹槽的一面远离所述激光扫描组件设置。

12.根据权利要求11所述的激光转印装置，其特征在于，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的振镜、场镜以及至少一组激光束扩散单元，所述激光束扩散单元包括沿出光光路依次设置的扩散柱透镜和聚焦柱透镜；

所述振镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向；所述场镜位于所述振镜的出光侧，用于将所述振镜形成的激光束聚焦到所述扩散柱透镜上；所述扩散柱透镜位于所述场镜的出光侧，用于将所述场镜形成的激光束扩散至所述聚焦柱透镜上；所述聚焦柱透镜位于所述扩散柱透镜的出光侧，用于将通过所述扩散柱透镜的激光束形成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过所述柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

13.根据权利要求11所述的激光转印装置，其特征在于，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的振镜和远心场镜；所述振镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向；所述远心场镜位于所述振镜的出光侧，用于将所述振镜形成的激光束扩散成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过所述柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

14.根据权利要求11所述的激光转印装置，其特征在于，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的反射镜、扩散柱透镜和聚焦柱透镜；所述反射镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向；所述扩散柱透镜位于所述反射镜的出光侧，用于将所述反射镜反射的激光束扩散至所述聚焦柱透镜上；所述聚焦柱透镜位于所述扩散柱透镜的出光侧，用于将通过所述扩散柱透镜的激光束形成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过所述柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

15.根据权利要求11所述的激光转印装置，其特征在于，所述激光扫描组件包括沿出光光路依次设置的转镜和聚焦柱透镜；所述转镜位于所述激光源的出光侧，用于改变所述激光源射出的激光束的方向并将所述激光束扩散至聚焦柱透镜上；所述聚焦柱透镜位于所述转镜的出光侧，用于将通过所述转镜的激光束形成竖直照射的线光束投射至所述柱透镜阵列上；通过所述柱透镜阵列对所述线光束二次聚焦形成的若干聚焦光束在所述转印衬底方向上的聚焦范围覆盖所述凹槽。

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