CN220445391U - 一种激光加工设备及系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于激光加工技术领域，是涉及一种激光加工设备及系统，包括：移动装置，用于承托工件；及激光装置，包括第一激光组件和第二激光组件，所述第一激光组件用于对所述移动装置上的工件进行P1、P4步骤加工，所述第二激光组件用于对所述移动装置上的工件进行P2、P3步骤加工，本申请实施例的激光加工设备通过移动装置承托工件，激光装置通过第一激光组件和第二激光组件对所述移动装置上的工件进行P1、P2、P3、P4步骤加工，这样就能通过一台设备完成薄膜制作过程中的P1、P2、P3、P4工艺，无需购入多个分别用于实现单一工序的激光设备，降低了中试线的成本，并节省了两台激光加工设备占用的空间。

Description

一种激光加工设备及系统

技术领域

本申请属于激光加工技术领域，更具体地说，是涉及一种激光加工设备及系统。

背景技术

基于现在全球对于可再生能源的需求，伴随着技术进步及科技发展，太阳能电池市场及应用前景广阔，而钙钛矿薄膜电池作为第三代太阳能电池，更是行业发展趋势。

钙钛矿电池在结构上由多个功能薄膜叠加而成，其制备在方法上也是在基底上一层层累置薄膜而成。制备大面积、高性能、均匀稳定、高质量的薄膜是其中关键。在薄膜制作过程中，需要进行四次激光刻蚀工艺，包含激光P1、P2、P3的划线和激光P4清边，主要是在膜层之间形成电路结构并完成电池内部的串联连接。

在将钙钛矿薄膜电池加工产业化、规模化前，需要进行中试线生产。而目前规模化生产流程是将P1、P2、P3、P4工艺分开，通过不同的激光加工设备进行流水线加工，如果按照这种规模化的设备进行中试线生产，则会导致中试线生产成本较高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种激光加工设备及系统，通过一台设备完成钙钛矿电池的薄膜制作过程中的P1、P2、P3、P4工艺。

本申请实施例采用的技术方案是：提供一种激光加工设备，包括：

移动装置，用于承托工件；及

激光装置，包括第一激光组件和第二激光组件，所述第一激光组件用于对所述移动装置上的工件进行P1、P4步骤加工，所述第二激光组件用于对所述移动装置上的工件进行P2、P3步骤加工。

可选的，所述激光装置还包括第一水平移动组件，所述第一水平移动组件上设置有托件，所述托件用于承托所述第一激光组件、第二激光组件。

可选的，所述激光装置还包括光路调整盒，所述第一激光组件包括第一激光控制箱、第一激光出光头以及振镜出光头，所述第一激光控制箱通过第一激光出光头发射激光至所述光路调整盒，所述光路调整盒将激光反射至所述振镜出光头，所述振镜出光头用于发射激光至所述移动装置上的工件以对工件进行P1、P4步骤加工，所述光路调整盒、振镜出光头、第一激光控制箱、第一激光出光头均设置于所述托件上。

可选的，所述第二激光组件包括第二激光控制箱、第二激光出光头以及切割出光头，所述切割出光头设置于所述振镜出光头的一侧，所述第二激光控制箱通过第二激光出光头发射激光至所述光路调整盒，所述光路调整盒将激光反射至所述切割出光头，所述切割出光头用于发射激光至所述移动装置上的工件以对工件进行P2、P3步骤加工，所述切割出光头设置于所述托件上，所述第二激光出光头设置于所述第一水平移动组件的长度方向上。

可选的，所述移动装置包括第二水平移动组件、调偏组件，所述第二水平移动组件用于承托并移动工件，所述调偏组件设置于所述第二水平移动组件的一侧，所述调偏组件用于调整工件的角度，所述激光装置对所述第二水平移动组件上的工件进行加工。

可选的，所述调偏组件包括图像获取件以及推动组件，所述图像获取件架设于所述第二水平移动组件上，所述图像获取件用于对第二水平移动组件上的工件进行拍照，所述推动组件设置于所述第二水平移动组件的一侧，所述推动组件用于推动工件以调整工件角度。

可选的，所述推动组件包括推杆、调偏轮以及驱动件，所述推杆的一端与所述驱动件传动连接，所述调偏轮可转动地设置于所述推杆的另一端，所述调偏轮用于推动所述第二水平移动组件上的工件。

可选的，所述第二水平移动组件包括传送件以及气浮件，所述气浮件与所述传送件并排设置，所述调偏组件设置于所述传送件的一侧，所述传送件用于移动工件至加工位，所述气浮件用于将工件吹起。

可选的，所述第二水平移动组件还包括固定件，所述固定件用于固定所述气浮件上方的工件。

可选的，所述第二水平移动组件上方架设有抽尘件以及第三水平移动组件，所述抽尘件可移动地设置于所述第三水平移动组件。

本申请实施例还提供了一种激光加工系统，包括上料组件、下料组件以及以上所述的激光加工设备，所述上料组件设置于所述激光加工设备的上料端，所述下料组件设置于所述激光加工设备的下料端。

本申请实施例提供的激光加工设备及系统的有益效果在于：本申请实施例的激光加工设备通过移动装置承托工件，激光装置通过第一激光组件和第二激光组件对所述移动装置上的工件进行P1、P2、P3、P4步骤加工，这样就能通过一台设备完成薄膜制作过程中的P1、P2、P3、P4工艺，无需购入多个分别用于实现P1、P2、P3、P4单一工序的激光设备，降低了中试线的成本，并节省了两台激光加工设备占用的空间；

本申请实施例的激光加工系统通过上料组件为激光加工设备上料，激光加工设备加工完后通过下料组件将工件移动到下一工位进行加工，无需购入多个分别用于实现P1、P2、P3、P4单一工序的激光设备，降低了中试线的成本，并节省了两台激光加工设备占用的空间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的激光加工设备的立体结构示意图；

图2为本申请实施例采用的激光装置的立体结构示意图；

图3为本申请实施例采用的推动组件的立体结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、移动装置；

11、第二水平移动组件；12、调偏组件；

111、传送件；112、气浮件；113、固定件；114、抽尘件；115、第三水平移动组件；121、图像获取件；122、推动组件；

1221、推杆；1222、调偏轮；

2、激光装置；

21、第一激光组件；22、第二激光组件；23、第一水平移动组件；24、光路调整盒；

221、第二激光控制箱；222、第二激光出光头；223、切割出光头；231、托件；211、第一激光控制箱；212、第一激光出光头；213、振镜出光头。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1及图2，现对本申请实施例提供的激光加工设备进行说明。本申请实施例提供的激光加工设备，包括：

移动装置1，用于承托工件；及

激光装置2，包括第一激光组件21和第二激光组件22，所述第一激光组件21用于对所述移动装置1上的工件进行P1、P4步骤加工，所述第二激光组件22用于对所述移动装置1上的工件进行P2、P3步骤加工。

本申请实施例中，激光装置2可架设于移动装置1上方对工件进行加工，也可以设置于移动装置1下方对工件进行加工。本申请实施例中优选为激光装置2设置于移动装置1下方对工件进行加工。

钙钛矿薄膜电池的制作薄膜的P1、P2、P3、P4工艺具体为：

P1激光刻蚀：在透明导电电极TCO沉积后，和电荷传输层沉积前，进行激光刻蚀，以形成彼此独立的条形导电电极；

P2激光刻蚀：在第二电荷传输层沉积后，底电极沉积之前，进行激光刻蚀，去除HTL/钙钛矿层/ETL，留下TCO层，形成一个空缝。进行底电极层沉积时金属会填满这个空缝，从而将一个电池的底电极与下一个电池的透明顶电极相连；

P3激光刻蚀：去除相邻电池的底电极/HTL(空穴层)/钙钛矿层/ETL(电子层)，留下TCO层，从而实现分离效果；

P4清边：去除薄膜的边缘区域，利用激光划线划分出区域后进行清除。

本申请实施例中，第一激光组件21通过控制激光频率大小以及激光出光功率大小等激光器出光的参数调整实现P1、P4工序之间的切换，同理，第二激光组件22通过控制激光频率大小以及激光出光功率大小等激光器出光的参数调整实现P2、P3工序之间的切换。在第一激光组件21对工件进行P1工序后，将工件移出设备以进行薄膜制备、退火烘干等其他非激光工序，再将工件置于移动装置1上，由第二激光组件22对工件进行P2工序，然后再一次将工件移出设备以进行薄膜制备、退火烘干等其他非激光工序，接着再将工件置于移动装置1上，由第二激光组件22对工件进行P3工序，最后由第一激光组件21对工件进行P4工序，如此就可以通过一台设备完成薄膜制作过程中的P1、P2、P3、P4工艺，无需购入多个分别用于实现P1、P2、P3、P4单一工序的激光设备，降低了中试线的成本，并节省了两台激光加工设备占用的空间。

在进一步的实施例中，请参阅图2，所述激光装置2还包括第一水平移动组件23，所述第一水平移动组件23上设置有托件231，所述托件231用于承托所述第一激光组件21、第二激光组件22。

本申请实施例中，第一水平移动组件23可以是电机、气缸或是液压缸等驱动方式的伺服平台，其移动方向垂直于移动装置1的移动方向。以电机为例，第一水平移动组件23包括电机、螺杆、滑轨及滑块，滑块与螺杆螺纹连接，滑块与滑轨滑动连接，托件231安装于滑块上。当电机驱动螺杆转动时，螺杆推动滑块沿滑轨移动，从而推动托件231按滑轨的长度方向移动。

在进一步的实施例中，所述激光装置2还包括光路调整盒24，所述第一激光组件21包括第一激光控制箱211、第一激光出光头212以及振镜出光头213，所述第一激光控制箱211通过第一激光出光头212发射激光至所述光路调整盒24，所述光路调整盒24将激光反射至所述振镜出光头213，所述振镜出光头213用于发射激光至所述移动装置1上的工件以对工件进行P1、P4步骤加工，所述光路调整盒24、振镜出光头213、第一激光控制箱211、第一激光出光头212均设置于所述托件231上。

本申请实施例中的第一激光控制箱211控制激光器出光的参数以实现P1、P4工艺的切换。光路调整盒24用于调节第一激光组件21的光路。光路调整盒24包括若干个反射镜，用于将第一激光出光头212的激光反射入振镜出光头213内。将第一激光控制箱211、第一激光出光头212、光路调整盒24、振镜出光头213设置于所述托件231，这样光源随托件231的移动而移动，以托件231为参照物，光源是固定的，固定的光源更便于第一激光组件21的光路的调整。

本申请实施例中，振镜出光头213安装于用于调节出光焦距的第一升降调节组件上。该第一升降调节组件为气缸、电缸或是电机等驱动装置驱动的第一升降平台。以电机为例，第一升降平台安装于电机上的驱动轴上，振镜出光头213安装于该第一升降平台上，并随该第一升降平台升降。

在进一步的实施例中，请参阅图2，所述第二激光组件22包括第二激光控制箱221、第二激光出光头222以及切割出光头223，所述切割出光头223设置于所述振镜出光头213的一侧，所述第二激光控制箱221通过第二激光出光头222发射激光至所述光路调整盒24，所述光路调整盒24将激光反射至所述切割出光头223，所述切割出光头223用于发射激光至所述移动装置1上的工件以对工件进行P2、P3步骤加工，所述切割出光头223设置于所述托件231上，所述第二激光出光头222设置于所述第一水平移动组件23的长度方向上。

本申请实施例中的第二激光控制箱221控制激光器出光的参数以实现P2、P3工艺的切换。光路调整盒24用于调节第二激光组件22的光路。光路调整盒24包括若干个反射镜，用于将第二激光出光头222的激光反射入切割出光头223内。由于第二激光控制箱221的重量及尺寸相对较大，若放上托件231，则提高托件231所需负载的重量，不便于托件231的移动，并增加托件231所需要的空间尺寸，会提高设备整体的成本，因此第二激光控制箱221、第二激光出光头222均不设置与托件231上。

本申请实施例中，切割出光头223安装于用于调节出光焦距的第二升降调节组件上。该第二升降调节组件为气缸、电缸或是电机等驱动装置驱动的第二升降平台。以电机为例，第二升降平台安装于电机上的驱动轴上，切割出光头223安装于该第二升降平台上，并随该第二升降平台升降。

在进一步的实施例中，请参阅图1，所述移动装置1包括第二水平移动组件11、调偏组件12，所述第二水平移动组件11用于承托并移动工件，所述调偏组件12设置于所述第二水平移动组件11的一侧，所述调偏组件12用于调整工件的角度，所述激光装置2对所述第二水平移动组件11上的工件进行加工。

移动装置1还包括靠边组件，所述靠边组件设置于第二水平移动组件11的另一侧，用于将工件推向调偏组件12。靠边组件为气缸、伺服电机或是电缸等驱动装置连接的推杆1221，以气缸为例，推杆1221的一端用于与工件抵接，推杆1221的另一端与气缸的驱动杆连接。

本申请实施例中第二水平移动组件11将工件移动到加工位后，靠边组件将工件推向调偏组件12的一侧，调偏组件12对工件的角度进行调节，第二水平移动组件11固定工件，激光装置2对工件进行P1或P2或P3或P4工序的加工。

本申请实施例中的所述调偏组件12包括图像获取件121以及推动组件122，所述图像获取件121架设于所述第二水平移动组件11上，所述图像获取件121用于对第二水平移动组件11上的工件进行拍照，所述推动组件122设置于所述第二水平移动组件11的一侧，所述推动组件122用于推动工件以调整工件角度。

本申请实施例中的图像获取件121可以2D相机、3D相机、CCD相机或是其他相机，图像获取件121拍摄工件在第二水平移动组件11上的照片，以得出工件的偏移角度，推动组件122根据工件的偏移角度推动工件。这样能防止激光装置2加工的位置不对，导致加工良品率下降。同时，经过图像获取件121对工件进行拍照能精准判断工件的偏移角度，从而能更精准的调节工件的角度。

请参阅图1及图3，所述推动组件122包括推杆1221、调偏轮1222以及驱动件，所述推杆1221的一端与所述驱动件传动连接，所述调偏轮1222可转动地设置于所述推杆1221的另一端，所述调偏轮1222用于推动所述第二水平移动组件11上的工件。

本申请实施例中的驱动件可以是气缸、伺服电机或是电缸等。本申请实施例优选为伺服电机，推杆1221的一端与伺服电机的传动轴传动连接，调偏轮1222可转动地设置于所述推杆1221的另一端。当得知工件的偏转角度后，驱动件推出推杆1221，使调偏轮1222的外圆周与工件抵接，推动工件时，调偏轮1222可以发生转动，调偏轮1222与工件之间的摩擦力相对于用推杆1221直接推动工件的摩擦力较小，因此，这样能减少推动工件时对工件造成的磨损。

请参阅图1，所述第二水平移动组件11包括传送件111以及气浮件112，所述气浮件112与所述传送件111并排设置，所述调偏组件12设置于所述传送件111的一侧，所述传送件111用于移动工件至加工位，所述气浮件112用于将工件吹起。

本申请实施例中的传送件111设置为两个，分别位于气浮件112两侧。传送件111可以为沿水平方向移动的伺服平台，也可以为沿水平方向移动的传送皮带。传送件111可以通过升降组件在竖直方向上移动。当上料时，升降组件将传送件111升起，使传送件111用于承接工件的表面与气浮件112的气浮面平齐或是高于气浮件112的气浮面；当工件移动到加工工位时，升降组件将传送件111下降至低于气浮件112的气浮面。升降组件包括气缸、伺服电机或是电缸等驱动装置以及承托部，以气缸为例，气缸的驱动轴与承托部连接，传送件111设置于承托部的上方，气缸驱动承托部升降以驱动传送件111升降。本申请实施例中的传送件111可以为沿水平方向移动的伺服平台，也可以为沿水平方向移动的传送皮带，本申请实施例中优选为传送皮带，工件放置于传送皮带上移动。

请参阅图1，所述第二水平移动组件11还包括固定件113，所述固定件113用于固定所述气浮件112上方的工件。

本申请实施例中的固定件113可以是夹爪、吸盘等其他固定件113，固定件113可通过龙门架架设在气浮件112以及传送件111上方，或是设置在两个传送件111的两侧，本申请实施例中优选为夹爪，夹爪用于夹持工件的两侧。

请参阅图1，所述第二水平移动组件11上方架设有抽尘件114以及第三水平移动组件115，所述抽尘件114可移动地设置于所述第三水平移动组件115。

第三水平移动组件115通过龙门架架设在第二水平移动件上方，第三水平移动组件115的移动方向垂直于传送带的移动方向，本申请实施例中的第三水平移动组件115可以为沿水平方向移动的伺服平台，也可以为沿水平方向移动的传送皮带，本申请实施例中优选为伺服平台，抽尘件114安装在伺服平台的滑块上，并随着滑块的移动而移动。

本申请实施例还提供了一种激光加工系统，包括上料组件、下料组件以及以上所述的激光加工设备，所述上料组件设置于所述激光加工设备的上料端，所述下料组件设置于所述激光加工设备的下料端。

本申请实施例中的上料组件以及下料组件可以是机器手、移动吸盘等移动件。上料组件将工件传送至激光加工设备的上料端，工件通过传送件111传送至加工工位，同时，气浮件112吹起工件，靠边组件将工件推向调偏组件12，图像获取件121对工件进行拍照，以得出工件的偏移角度，推动组件122推动工件，使工件不偏移，固定件113固定工件，激光装置2对工件进行P1或P2或P3或P4工序的加工，同时抽尘件114进行抽尘。待工件加工完毕后，传送件111将工件移动至激光加工设备的下料端，下料组件将工件移动至下一个工位。如此就可以通过一台设备完成薄膜制作过程中的P1、P2、P3、P4工艺，无需购入多个分别用于实现P1、P2、P3、P4单一工序的激光设备，降低了成本，并节省了两台激光加工设备占用的空间。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种激光加工设备，其特征在于，包括：

移动装置，用于承托工件；及

激光装置，包括第一激光组件和第二激光组件，所述第一激光组件用于对所述移动装置上的工件进行P1、P4步骤加工，所述第二激光组件用于对所述移动装置上的工件进行P2、P3步骤加工。

2.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光装置还包括第一水平移动组件，所述第一水平移动组件上设置有托件，所述托件用于承托所述第一激光组件、第二激光组件。

3.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光装置还包括光路调整盒，所述第一激光组件包括第一激光控制箱、第一激光出光头以及振镜出光头，所述第一激光控制箱通过第一激光出光头发射激光至所述光路调整盒，所述光路调整盒将激光反射至所述振镜出光头，所述振镜出光头用于发射激光至所述移动装置上的工件以对工件进行P1、P4步骤加工，所述光路调整盒、振镜出光头、第一激光控制箱、第一激光出光头均设置于所述托件上。

4.根据权利要求3所述的激光加工设备，其特征在于，所述第二激光组件包括第二激光控制箱、第二激光出光头以及切割出光头，所述切割出光头设置于所述振镜出光头的一侧，所述第二激光控制箱通过第二激光出光头发射激光至所述光路调整盒，所述光路调整盒将激光反射至所述切割出光头，所述切割出光头用于发射激光至所述移动装置上的工件以对工件进行P2、P3步骤加工，所述切割出光头设置于所述托件上，所述第二激光出光头设置于所述第一水平移动组件的长度方向上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的激光加工设备，其特征在于，所述移动装置包括第二水平移动组件、调偏组件，所述第二水平移动组件用于承托并移动工件，所述调偏组件设置于所述第二水平移动组件的一侧，所述调偏组件用于调整工件的角度，所述激光装置对所述第二水平移动组件上的工件进行加工。

6.根据权利要求5所述的激光加工设备，其特征在于，所述调偏组件包括图像获取件以及推动组件，所述图像获取件架设于所述第二水平移动组件上，所述图像获取件用于对第二水平移动组件上的工件进行拍照，所述推动组件设置于所述第二水平移动组件的一侧，所述推动组件用于推动工件以调整工件角度。

7.根据权利要求6所述的激光加工设备，其特征在于，所述推动组件包括推杆、调偏轮以及驱动件，所述推杆的一端与所述驱动件传动连接，所述调偏轮可转动地设置于所述推杆的另一端，所述调偏轮用于推动所述第二水平移动组件上的工件。

8.根据权利要求5所述的激光加工设备，其特征在于，所述第二水平移动组件包括传送件以及气浮件，所述气浮件与所述传送件并排设置，所述调偏组件设置于所述传送件的一侧，所述传送件用于移动工件至加工位，所述气浮件用于将工件吹起。

9.根据权利要求8所述的激光加工设备，其特征在于，所述第二水平移动组件还包括固定件，所述固定件用于固定所述气浮件上方的工件。

10.根据权利要求5所述的激光加工设备，其特征在于，所述第二水平移动组件上方架设有抽尘件以及第三水平移动组件，所述抽尘件可移动地设置于所述第三水平移动组件。

11.一种激光加工系统，其特征在于，包括上料组件、下料组件以及权利要求1-10任一项所述的激光加工设备，所述上料组件设置于所述激光加工设备的上料端，所述下料组件设置于所述激光加工设备的下料端。