CN111151896B - 一种太阳能电池片的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种太阳能电池片的切割方法，该方法主要采用两束激光对准电池片的待分裂线进行切割，同时，冷却部向分裂线处喷射冷却介质，使电池片在较小的内应力下被切割，分裂线处不会形成堆积物。使用该方法采用的设备主要包括：用于安装各部件的固定架；用于传输太阳能电池片，以使太阳能电池片沿分割线路径相对于第一激光束和第二激光束的聚焦点运动的电池片运输部；用于产生第一激光束和第二激光束的激光组件；用于对电池片的分裂线或分裂点位置喷射冷却介质的冷却部。

Description

一种太阳能电池片的切割方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池片加工方法，尤其涉及一种太阳能电池片的切割方法。本发明还涉及该切割方法中所采用的专用切割设备。

背景技术

近年来，组件行业发展迅猛，通过不断的试验研究，各大组件厂发现，特别是“去白化”技术能更有效地提高组件效率，使度电成本下降，增加收效，因此，“去白化”技术的研发极大地推动了光伏产业高效组件封装技术的发展，并被业界一致看好。

“去白化”技术较一般常规组件技术，“去白化”技术也称作拼片、并片、叠片等，其优化了组件结构，就是相同面积下增加了组件接受光照的利用率，提高了组件的输出功率，保证了组件封装过程中功率损失最小。因此，“去白化”技术成为当前各组件厂家关注的热点，也是光伏行业向前发展的必然趋势。“去白化”组件的焊接生产线就成为当前社会发展的急需产品，也是各组件厂的迫切所需。因为“去白化”技术电池片都用到的将现有方形电池片切成小片，再串焊的方式，而其中最核心的技术是电池片的分割技术，目前，现有的电池片分割技术是采用一个激光器将电池片表面先热烧蚀出一道割痕，再采用机械掰断的方式将太阳能电池片分割开，运用此方法，因激光的烧蚀高温，会在电池片切割表面形成一些烧蚀堆积物，很难清理，并因为烧蚀会在电池片表面形成热影响区，导致电池片表面积减小，使做出的组件效率功率有所下降并易于隐裂，因此无法满足要求严苛的特定组件应用的要求。

公开号为：CN207952963U，名称为：一种用于太阳能电池单片激光划片机，公开了一种激光划片机，包括:安装在转接头上可以调节位置的激光发生器，激光发生器底部安装的散热器。此方法虽然直接采用激光对电池片完全进行切割，并且不需要机械掰裂。但采用单束激光切割，需要提升激光的功率，会对切割处造成较大损伤。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的技术问题，提出了一种太阳能电池片的切割方法及其切割设备。

为降低对电池片切割断面的损伤，本发明采用两束激光对电池片进行切割，并辅以液冷装置，可以使电池片在受到损伤最小的情况下完成分片。

进一步地，同时运用第一激光束和第二激光束聚焦于电池片的待分裂位置，其中第一激光束在电池片一端部表面切割具有一定长度的分割线，且该分裂线不足以使电池片断裂，第二激光束沿电池片分割线及其延长线对电池片进行加热，上述两个激光束作用于待切割电池片的同时，沿电池片待分裂线喷射冷却介质，用以形成冷热温区使分割线下方及分割线延长线处材料的压应力大于拉应力使电池片断裂，其中所述待分裂线是指一电池片完全断裂的轨迹线。

进一步地，为了先在电池片一端部表面切割出具有一定长度的分割线，第一激光束可以选择为脉冲激光束，对电池片实施划出分割线的动作。

进一步地，为了快速对电池片分裂线处加热，所述第二激光束为连续热激光束，对电池片分割线及其延长线实施加热动作。

进一步地，为了统一基准，所述第一激光束、所述第二激光束及所述喷射的冷却介质聚焦于电池片的待分裂线的同一起始点上。

进一步地，所述第一激光束在电池片表面形成的分割线沿电池片待分裂线方向为间断或连续的分割线。

进一步地，为使电池片按照预先设计的方向被切割，所述第一激光束、所述第二激光束、所述冷却介质作用于电池片的过程中，所述第一激光束、所述第二激光束、所述冷却介质可以相对于电池片沿待分裂线方向移动。

进一步地，为使电池片按照预先设计的方向被切割，所述第一激光束、所述第二激光束、所述冷却介质作用于电池片的过程中，电池片还可以相对于所述第一激光束、所述第二激光束、所述冷却介质沿待分裂线方向移动。

进一步地，为使两束激光分别在电池片产生不同的效果，所述第一激光束和第二激光束到达电池片内距离电池片表面的距离通过调节电池片高度位置实现。

本发明还提供一种用于切割太阳能电池片的切割设备，用于实现前述太阳能电池片的切割方法，该切割设备至少包括：固定架，用于承接和安装运输电池片、分别产生第一激光束和第二激光束的部件；

安装在固定架上的电池片传输部，用于传输太阳能电池片，以使太阳能电池片沿待分裂线路径相对于第一激光束和第二激光束的聚焦点运动，实现电池片的划裂；

安装在固定架上且位于电池片传输部上方的激光组件，用于产生第一激光束和第二激光束；

安装在固定架上且位于电池片传输部上方的冷却部，当两个激光束作用于待切割电池片时，用于对电池片的待分裂线位置喷射冷却介质。

进一步地，为使电池片依次被激光束进行切割，所述电池片传输部的结构至少包含：用于承接太阳能电池片的承接台；

安装在固定架基座上的水平驱动组件，用于驱动承接台在其上实现往复运动，使多个电池片依次平稳地经过第一激光束和第二激光束聚焦点的下端；

用于调整第一激光束到达电池片内部距离电池片表面垂直距离的装置。

进一步地，为实现激光束到达电池片内部距离电池片表面垂直距离的调节，所述装置可以为：安装在水平驱动组件端部且驱动端位于承接台底部的升降驱动组件。

进一步地，为实现激光束到达电池片内部距离电池片表面垂直距离的调节，所述装置还可以为：用于调整第一激光束发生部件位置的装置。

进一步地，为实现两束激光对电池片进行切割，所述激光组件包括：产生第一激光束的第一激光器；产生第二激光束的第二激光器。

进一步地，为调节激光束射向电池片的角度和方向，所述激光组件还包括：用于调整第一激光器和第二激光器产生的激光束的角度及照射位置的装置。

进一步地，为实现电池片在切割后快速被冷却，所述冷却部包括：用于喷射冷却介质的喷头；用于调整喷头喷射冷却介质角度及位置的装置。

本发明的技术效果在于：本发明采用两束不同能量密度的激光对太阳能电池片同一待分裂线上的部位分别实施划线和加热动作，第一束激光在电池片表面划开具有一定长度的分割线，第二束激光沿着分割线及其延长线进行加热，于此同时，冷却装置将冷却介质喷涂于待分裂线处，减小分割线下方及其延长线处电池片材料的断裂应力，使材料的压应力大于拉应力从而使电池片断裂；采用本发明方法对太阳能电池片进行切割分片时，太阳能电池片材料受第二激光束加热后热膨胀，受热区内压力上升，同时受热区周边的拉伸应力也随之增加，在待分裂线处喷射的冷却介质，如去离子水，将在该区域内形成冷却区，从而引起切向拉伸应力，在两种应力的叠加情况下，该区域内材料的断裂应力明显减小，产生的拉伸应力将导致电池片材料沿第一激光束形成的分割线的下方及水平面的延伸线处发生开裂，从而使电池片完全分裂；采用本发明所述的切割方法，与传统的电池片分片技术相比，其分离速度快、断裂面非常光滑，电池片无碎裂和微裂纹。

采用上述切割方法的切割设备，主要包括：使电池片沿切割线方向移动的传输部，产生第一激光束和第二激光束的激光组件，用于喷射冷却介质的冷却部。

所述第一激光束、所述第二激光束及所述喷射的冷却介质聚焦于电池片的待分裂线的同一起始点上，使得第一激光器，第二激光器和冷却部的位置按同一基准点进行调整，整个切割装置更为紧凑。

传输部不仅可以使单个电池片沿着切割方向进行移动，还可以使多个电池片依次平稳地经过第一激光束和第二激光束聚焦点的下端；

激光组件和冷却部不仅能固定在固定架上，也可以主动相对于电池片沿着其待分裂线方向往复移动。

附图说明

图1是本发明中太阳能电池片的切割方法的示意图；

图2是本发明中切割设备的轴测图；

图3是本发明中第一激光器安装位置的轴测图；

图4是本发明中第二激光器安装位置的轴测图；

图5是本发明中冷却部安装位置的轴测图；

图6是本发明中电池片传输部安装位置的轴测图；

图7是本发明中电池片传输部相对于激光组件和冷却部移动方向示意图；

图8是本发明中激光组件和冷却部相对于电池片传输部移动示意图；

图1至图7为本发明的第一种实施例，图8是本发明的第二种实施例。

图中，10.固定架，20.激光组件，20-1.第一激光器，20-2.第二激光器，23.第一激光器上下微调组件，24.第一激光器水平微调组件，25.第二激光器微调组件，26.第一连接板，27.第二连接板，28.立柱，30.电池片传输部，31.水平驱动组件，32.升降驱动组件，33.承接台，40.冷却部，41.喷头，42.喷头前后位置微调组件，43.喷头左右位置微调组件，100.电池片，100-1待分裂线。

其中，由于激光本身具有自身的频率，因此分割线实际上由无数的分割点组成，下面实施例中的所述的分割线均包括分割点。

具体实施方式

下面结合图1至图8对本发明的实施方式进行说明。

实施例一：

图1示意了太阳能电池片的切割方法。同时运用第一激光束和第二激光束聚焦于电池片100的待分裂线100-1位置，其中第一激光束在电池片100一端部表面沿待分裂线100-1划出具有一定长度的分割线，且该分割线不足以使电池片断裂，第二激光束沿电池片待分裂线100-1对电池片进行加热，使得电池片100从待分裂线100-1处断开，上述两个激光束作用于待切割电池片100的同时，对电池片100的待分裂线100-1位置喷射冷却介质，由于冷却介质的作用，电池片100的被切割处始终温度较低 ，电池片100材料的断裂应力被减小，因此，电池片100的裂口处无堆积物。

图2示意了切割设备的整体组成部分。其中，固定架10设置于切割设备的最底部，用于承接和安装运输电池片100、分别产生第一激光束和第二激光束的部件；

电池片传输部30安装于固定架10上，用于将每一片待切割的太阳能电池片100沿待分裂线100-1路径相对于第一激光束和第二激光束的聚焦点运动，实现电池片的划裂；

激光组件20安装于固定架10上，且位于电池片传输部30上方，用于产生第一激光束和第二激光束。

冷却部40安装于固定架10上，且位于电池片传输部30上方，当两个激光束作用于待切割电池片100时，用于对电池片100的待分裂线100-1位置喷射冷却介质。

图3示意了第一激光器20-1的安装位置及结构组成。其中，立柱28安装于固定架10上，第一连接板26安装于立柱28上，可上下调节，第一连接板26的背面上设有第一激光器上下微调组件23和第一激光器水平微调组件24，第一激光器20-1安装于第一激光器上下微调组件23和第一激光器水平微调组件24上；

第一激光器20-1相对于电池片100的垂直距离可以先通过第一连接板26进行粗调，再通过第一激光器上下微调组件23进行精调，第一激光器20-1水平位置可以通过第一激光器水平微调组件24进行精调，使第一束激光的聚焦点位于电池片100的待分裂线100-1上。

图4示意了第二激光器20-2的安装位置及结构组成。其中，第二连接板27安装于立柱28上，可上下调整，第二激光器微调组件25按照一定的角度安装于第二连接板27上，第二激光器20-2安装于第二激光器微调组件25上；

第二激光器20-2的相对于电池片的距离可以先通过第二连接板27进行粗调，再通过第二激光器微调组件25进行精调，使第二束激光的聚焦点位于电池片100的待分裂线100-1上，并与第一激光器的聚焦点重合。

图5示意了冷却部40的安装位置。其中，第一连接板26的正面设有喷头前后位置微调组件42和喷头左右位置微调组件43，可以上下调节，冷却部40安装于喷头前后位置微调组件42和喷头左右位置微调组件43，冷却部40还包括喷头41，喷头41还可以为两个；

冷却部40相对于电池片的距离可以先通过第二连接板27进行粗调，再通过喷头前后位置微调组件42和喷头左右位置微调组件43进行精调，使喷头41喷出的冷却介质作用于电池片100的待分裂线100-1处，并与第一激光束和第二激光束的聚焦点重合；

冷却介质优选为去离子水，也可采用其他冷却介质，如使用冷风吹拂待分裂线100-1处。

图6示意了电池片传输部30的安装位置及结构组成。其中，水平驱动组件31安装于固定架10上，升降驱动组件32设置与水平驱动组件31上，升降驱动组件32上还设有承接台33；

水平驱动组件31可以沿着待分裂线100-1的方向做往复运动，所采用的机械结构包括但不限于：由电机驱动的导轨丝杠机构、齿轮齿条机构、导轨带传动机构或由压缩空气驱动的气缸传动机构；

升降驱动组件32可以在垂直与电池片100的方向做往复运动，并可以在水平驱动组件31的带动下沿着待分裂线100-1的方向做往复运动，所采用机械结构包括但不限于；由电机驱动的导轨丝杠机构、齿轮齿条机构、导轨带传动机构或由压缩空气驱动的气缸传动机构；

承接台33采用真空吸附的方式将电池片100固定在其上表面上，保证电池片100在运输的过程中不发生相对位置改变。

图7示意了电池片100切割时，各部件运动方向示意图，第一激光器20-1、第二激光器20-2和冷却部40固定设置，电池片传输部30按箭头方向带着电池片100运动，以完成电池片的切割。

第二实施例：

图8示意了电池片100切割时，各部件运动方向示意图，第二实施例与第一实施例的不同之处在于承接台33和电池片100固定设置，第一激光器20-1、第二激光器20-2和冷却部40在运动机构的驱动下可以按照箭头方向运动，以完成电池片100的切割。

工作原理：手动调节第一激光器上下微调组件23和第一激光器水平微调组件24，使第一激光器20-1射出的激光聚焦点位于电池片100中间的待分裂线100-1上；手动调节第二激光器微调组件25，使第二激光器20-2射出的激光聚焦点与第一激光器的聚焦点重合。手动调节喷头前后位置微调组件42和喷头左右位置微调组件43，使喷头41喷出的冷却介质作用在两束激光的聚焦点上；

升降驱动组件32在水平驱动组件31的带动下移动至设备前端， 承接台33升起至最高点，承接上一个工位供应的电池片100，当电池片100被放入承接台33时，电池片100被固定在承接台33中心，水平驱动组件31开始驱动升降驱动组件32和承接台33向设备后方移动至少一个电池片100的距离；

在移动过程中，第一激光束和第二激光束的聚焦点扫过电池片的待分裂线100-1，完成对电池片100的切割；

被切割的电池片100不再固定在承接台33上，电池片100被移交下一工位，承接台33降至低位，并移动回设备的前端，等待下一个待切电池片100到来。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种太阳能电池片的切割方法，其特征在于，同时运用第一激光束和第二激光束聚焦于电池片的待分裂位置，其中第一激光束在电池片（100）一端部表面切割具有一定长度的分割线，第二激光束沿所述分割线及其延长线对电池片（100）进行加热,同时沿电池片（100）的待分裂线(100-1)喷射冷却介质，用以使电池片（100）分割线下方及分割线延长线处材料的断裂应力减小并断裂；

第一激光束、所述第二激光束及所述喷射的冷却介质聚焦于电池片（100）的待分裂线（100-1）的同一起始点上；

所述第一激光束、所述第二激光束、所述冷却介质作用于电池片的过程中，所述第一激光束、所述第二激光束、所述冷却介质相对于电池片（100）沿待分裂线方向移动，或电池片相对于所述第一激光束、所述第二激光束、所述冷却介质沿待分裂线(100-1)方向移动。

2.如权利要求1所述太阳能电池片的切割方法，其特征在于，所述第一激光束为脉冲激光束，对电池片（100）实施划出分割线的动作。

3.如权利要求1或2所述太阳能电池片的切割方法，其特征在于，所述第二激光束为连续热激光束，对电池片（100）分割线及其延长线实施加热动作。

4.如权利要求1所述太阳能电池片的切割方法，其特征在于，所述第一激光束在电池片（100）表面形成的分割线沿电池片（100）待分裂线方向为间断或连续的分割线。

5.如权利要求1所述太阳能电池片的切割方法，其特征在于，所述第一激光束和第二激光束到达电池片内距离电池片（100）表面的距离通过调节电池片（100）高度位置实现。