[实用新型]一种非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划设备

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及激光切割技术领域，尤其涉及对非晶硅薄膜太阳能电池的前电极进行刻划的激光刻划设备。

【背景技术】

随着现代工业的高速发展，技术快速的更新换代以及对能源的需求，现在能源结构正在发生着根本性的变革，传统的能源：煤炭、石油、天然气使用量将在2020年-2040年到达高峰，而在2050年后将会逐渐枯竭，替代能源，可再生能源(主要是太阳能)从2000年开始迅猛发展，到2050年使用量将达到高峰。传统太阳能电池是使用单晶硅或多晶硅薄片，其硅用料较多，浪费严重，硅元素提纯工艺复杂且成本太高。非晶硅薄膜太阳能电池使用硅元素量很少所以无原料瓶颈，成本低，且工艺成熟，所以发展很快，成为目前薄膜太阳能电池最成熟的产品。

如图1所示，这种非晶硅薄膜太阳能电池在基板1(玻璃)上共有三层：前电极2、非晶硅(a-Si)3和后电极4。非晶硅薄膜太阳能电池的激光刻划是根据这种非晶硅薄膜太阳能电池的制作工艺过程，分别在不同的工艺时段选用不同波长的激光设备进行刻划，非晶硅薄膜太阳能电池共有三层，所以需要进行三次刻划才能完成整个制作过程。按刻划非晶硅薄膜电池的工艺要求，刻划非晶硅电池薄膜，要求精确重复定位的机床．能量均匀的激光器，刻划线宽L1、L2、L3要细，且刻线直线性好、光滑清晰，刻线膜层两侧无粘连短路，为了使单片电池板上能发出较高的功率，L的距离需要尽可能的短。在现有技术中，使用传统的机械的方法或化学溶剂蚀刻很难实现这样的工艺要求，且化学溶剂蚀刻方式要增加污水处理设备，占用厂房面积大，成本高，对环境造成污染，不利环保。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是提供能够满足工艺要求且刻划精度高的一种非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划设备。

本实用新型所采用的技术方案是：

非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划设备，包括X轴运动系统、X轴基座、Y轴运动系统、Y轴基座、工装、立柱和光路系统，工装安装在Y轴运动系统上，Y轴运动系统安装在Y轴基座上，光路系统安装在X轴运动系统上，X轴运动系统安装在X轴机座上，X轴机座通过安装于Y轴机座的立柱横跨安装于Y轴机座上方，还包括左CCD定位系统、右CCD定位系统、左切割头和右切割头，左CCD定位系统和右CCD定位系统以一间距平行固定在X轴基座上，左切割头和右切割头都位于工装上方且都平行安装在X轴运动系统上。

所述光路系统包括激光器和将激光器发出的激光束分别引导到所述左切割头和右切割头的双路引导单元。

所述工装包括工装基板、至少三个分布安装在工装基板表面的不在同一直线上的点支撑柱，以及安装于基板上的用于定位非晶硅薄膜太阳能电池板的二维定位机构。

所述二维定位机构包括三个固定定位点和三个气缸定位点，其中第一固定定位点和第一气缸定位点同线定位第一维方向，第一固定定位点固定在工装基板上，第一气缸定位点对应第一固定定位点沿第一维方向设置在工装基板上，余下两个固定定位点和两个气缸定位点定位第二维方向，第二固定定位点和第三固定定位点都固定在工装基板上，第二气缸定位点和第三气缸定位点分别对应第二固定定位点和第三固定定位点沿第二维方向设置在工装基板上。

所述激光器为波长是1064nm的固体激光器。

所述X轴运动系统包括用于调节左切割头和右切割头间距的双头间距调节装置，所述右切割头安装在双头间距调节装置上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型工作台采用天然大理石进行加工，变形量较小，确保工作台的稳定性；所有的工作轴均采用高精度丝杠和导轨传动，其中X轴运动系统还采用了光栅尺反馈补偿，从而保证了非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划的精度；该设备还采用双切割头刻划，且两个切割头的距离可以通过双头间距调节装置的小丝杆进行调节；由激光器发出的光经过分光镜分成两束光到达左切割头和右切割头，相对单个切割头的效率提高了一倍；利用工装上的定位轮进行三点定位，然后使用气缸夹紧，保证了对基板的定位精度及稳定性；在刻划前电极时，用固定在X轴机座上的两个CCD定位系统分别对两切割头进行间距检测，保证了在刻划前电极时的稳定性、一致性。且激光刻划是干刻方式，无需化学溶剂，所以无需水处理设备，占用厂房面积小，成本较低，对环境无污染，有利环保；通过利用激光进行精密刻划，提高了产品的稳定性，节约了成本，增加了效益。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。