[实用新型]非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划设备及其工件夹具

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非晶硅(a-Si)和/或后电极进行激光刻划设备及其工件夹具。

[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。

现有的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轴机座、Y轴运动系统、Y轴机座、工件夹具、立柱和光路系统。工件夹具安装在Y轴运动系统上，Y轴运动系统安装在Y轴机座上，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。光路系统的左切割头和右切割头都位于工件夹具上方且都平行安装在X轴运动系统上。现有的非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划设备存在的主要缺点是，不便于安装自动化的进出料系统，设备自动化程度差，操作者劳动强度大，生产效率较低。另外，与非晶硅薄膜太阳能电池的非晶硅前电极进行激光刻划设备不同的是，对非晶硅(a-Si)和/或后电极进行激光刻划设备要能够以已刻划好的前电极刻划线为基准自动找正，对其工件夹具和控制系统有特殊的要求。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于对非晶硅(a-Si)和/或后电极进行自动激光刻划设备的工件夹具。

本实用新型另一个要解决的技术问题是提供一种自动化程度高，操作者劳动强度较低，生产效率高，产品质量好的太阳能电池非晶硅(a-Si)和/或后电极激光刻划设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划设备工件夹具，所述的工件夹具包括框形的底板，在框形底板的端梁和侧梁上安装有二维定位机构，所述的二维定位机构包括3个固定定位点和3个气缸夹紧点，第一固定定位点固定在夹具底板的一个端梁上，第一气缸夹紧点沿Y轴方向对应第一固定定位点设置底板的另1个端梁上；第二固定定位点和第三固定定位点分别固定在底板的1个侧梁上，第二气缸夹紧点和第三气缸夹紧点沿X轴方向分别对应第二固定定位点和第三固定定位点设置在底板的另1个侧梁上；其中，第三固定定位点是纠偏调节定位点。

以上所述的工件夹具，所述的第一固定定位点和第一气缸分别安装在2个垂直升降气缸上，所述的2个垂直升降气缸分别固定在底板的2个端梁上。

以上所述的工件夹具，所述的框形底板为曰字形，曰字形底板的两侧梁和与侧梁平行的中梁上安装有复数个支承工件的支撑柱，支撑柱的顶面位于同一平面上，曰字形底板的两侧梁上装有工件导向柱。

以上所述的工件夹具，所述的纠偏调节定位点，可以用伺服电机驱动，精密丝杆传动。

一种非晶硅薄膜太阳能电池激光刻划设备采用的技术方案是，包括X轴运动系统、Y轴运动系统、Y轴机座、工件夹具、机座、光路系统和计算机工控系统，所述的工件夹具是权利要求1所述的工件夹具，所述的X轴运动系统安装在机座上，Y轴机座通过立柱安装在机座的上方；Y轴运动系统安装在Y轴机座的下面，工件夹具以悬挂方式安装在Y轴运动系统的下面，所述的光路系统包括CCD定位系统和激光切割头，位于工件夹具的下方并分别安装在X轴运动系统上，CCD定位系统采集的定位数据传送给计算机工控系统，由计算机工控系统对工件夹具的纠偏调节定位点进行控制。