[发明专利]一种柔性薄膜太阳能电池精密横切刀和切割方法

说明书

本发明公开了一种柔性薄膜太阳能电池精密横切刀和切割方法，通过上刀和下刀共同作用完成对薄膜电池的切割。上刀为斜刃横切刀，刃口的横截面为“V”字形，以点接触方式与下刀的刃口形成剪切式切割的上刀刃口；两把下刀围起“||”形的狭缝，狭缝的边缘为下刀刃口，刃口为平直线，狭缝间距施用螺旋测微器精确微调。通过对位置、切割速度等的精确调节，可以实现对柔性薄膜电池功能层的无损伤切割，解决了因切割造成电池短路的问题。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备领域，具体涉及一种柔性薄膜太阳能电池精密横切刀和切割方法。

背景技术

近年来，随着便携式用品需求增加，对柔性轻质薄膜太阳能电池的需求与日俱增。柔性薄膜太阳能电池通常采用卷对卷工艺生产，在生产过程中需要对成卷的柔性薄膜太阳能电池先进行纵向分切，然后再进行横切。采用刀具直接横切柔性薄膜太阳能电池时，会造成柔性薄膜太阳能电池短路。

在切割时，上刀锋接触柔性薄膜太阳能电池上表面TCO(透明导电氧化物)材料，下刀锋接触衬底下表面(如图2a，图2b和图3所示)。随着刀刃嵌入深度增加，TCO 材料首先发生破碎，半导体基体也随即发生破碎，上刀刃刺穿半导体基体并与衬底发生作用，衬底变形形成塌边区致使上刀刃与之发生相对侧滑。如图3所示，TCO材料和半导体基体受上刀刃与衬底共同挤压出现由破碎到粉碎的过程，粉碎的导电物质被刀刃抹在塌边区表面及其裂缝内，造成上刀刃左侧电池短路。当上下刀刃嵌入衬底若干深度后，衬底材料达到屈服强度撕断，撕断过程导致刀锋左侧断口毛刺向下，刀刃右侧断口毛刺向上，图 3中，刀刃左侧的塌边区、切断区、撕裂区、撕裂角、毛刺高度分别用A1、B1、C1、D1 和H1表示，刀刃右侧则分别用A2、B2、C2、D2和H2表示。

为了阻止切割时出现上述柔性薄膜太阳能电池短路和效率衰退，国际上已经有些切割方法试图解决这一问题。例如，US 5637537提出，在柔性薄膜太阳能电池的TCO表面需要切割位置处覆盖一层保护层，然后进行模切。切割时柔性薄膜太阳能电池背面朝上，刀具从柔性薄膜太阳能电池背面切入，模切成所需尺寸的柔性薄膜电池片。所覆盖的保护层材料可以是纸、聚合物薄膜等，且保护层厚度要大于10微米，才能有效阻止切割时产生的短路。US 4704369提出，在薄膜太阳能电池的TCO层表面需要切割位置处覆盖或镀一层具有粘性的保护层，然后进行模切，切割时柔性薄膜电池正面朝上，刀刃从有粘性的保护层处切入，模切成所需尺寸的柔性薄膜电池。所覆盖或镀的保护层材料是聚合物等，保护层厚度也要大于10微米，才能有效阻止切割时产生的短路。尽管如此，仍不能做到无短路横切柔性薄膜太阳能电池，目前仍无可靠的柔性薄膜太阳能电池横切刀和横切方法。

发明内容

针对现有技术中横切刀和切割方法不能做到无短路横切柔性薄膜太阳能电池，造成柔性薄膜太阳能电池短路和效率衰减的问题，本发明提供一种无短路分切柔性薄膜太阳能电池的精密横切刀和切割方法，具有兼容性强的优点，非晶硅薄膜太阳能电池和化合物薄膜太阳能电池均可以切割，且结构简单、操作方便、容易维护、节能环保。

一种柔性薄膜太阳能电池精密横切刀，包括上刀和上刀座、下刀和下刀座、基座、展平台、驱动装置、定位导向杆、螺旋测微器、废料收集盒、吸尘器连接管头。所述的上刀向下运动，以点接触方式与下刀的刃口形成剪切式切割的上刀刃口。

其中，上刀为斜刃横切刀，刃口的横截面为“V”字形，倾斜角度优选为1.5°～ 2.5°之间。俯视看，两把下刀围起“||”形的狭缝，狭缝的边缘为下刀刃口，刃口为平直线，狭缝所述的间距可使用螺旋测微器精确微调。切割时，上刀和下刀刃口的侧间隙是柔性薄膜太阳能电池厚度的0.3～0.7倍之间，切割速度在4～25m/min之间。

其中，所述的上刀安装在上刀座上，上刀座是一个“工”字状构件，该构件与驱动装置相连接。所述的驱动装置可以是伺服电机、气缸、电磁阀等。