[发明专利]一种太阳能电池薄膜清边加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种太阳能电池薄膜清边加工装置，其包括有用于发射激光的超快激光器，沿激光的传输方向依次设有激光扩束器、反射镜组、平场扫描镜和聚焦镜，所述聚焦镜出射的聚焦光束作用于待加工的薄膜工件上，藉由该聚焦光束对太阳能电池薄膜进行清边加工。本发明采用透明导电膜吸收率很高的高峰值功率的超快激光，经由扩束、二维扫描、长焦聚焦镜后，将激光聚焦在薄膜工件表面，进而除去基板膜层之外的膜层，使其直接气化，同时不损伤基板膜层，较好地实现了对柔性太阳能薄膜电池的大面积清边，并具有激光能量的利用率高、热影响小、边缘质量好、清边效率快等有益效果。

技术领域

本发明涉及柔性薄膜太阳能电池的加工装置，尤其涉及一种太阳能电池薄膜清边加工装置及加工方法。

背景技术

柔性薄膜太阳能电池是世界太阳能产业的新兴技术产品，它是在柔性衬底材料如PI上制成的太阳能电池，与玻璃衬底的电池相比，它最大的特点是重量轻、可折叠和不易破碎，因此其应用广泛。柔性薄膜太阳能电池的最后一道工艺是对柔性基板进行气密性封装，为了防止电池短路和更好的气密性封装，电池周边10mm到15mm区域的薄膜是需要被清理掉的，业内称之为清边或扫边，最早采用喷砂的办法，虽然成本低，但是环境污染严重，因此逐渐被淘汰。

其次，用激光透过柔性衬底材料直接汽化电池周边区域，是目前比较流行的方法。现在业内通常采用200W到500W的高功率红外激光器进行激光清边，这种激光器由于是侧泵多模激光器，能耗很高，且寿命不长，使用成本很高，易对柔性衬底材料造成损伤，短时间很难普及使用。在激光清边过程中，通常认为柔性太阳能薄膜是在激光作用下直接汽化的，这些薄膜总厚度不超过5um,多数电池的柔性太阳能薄膜不超过2um，所需要的能量可以通过相关材料的汽化热算出，但是可以肯定，采用200w到500w的高功率红外激光器进行激光清边，绝大部分能量没有被吸收，直接浪费掉了，这是因为柔性薄膜太阳能电池导电膜对可见光透明，对红外光也有一定的透过率，而且易对柔性衬底材料造成损伤，很显然，采用红外激光器用于柔性太阳能电池的清边不是一个好的选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种激光能量的利用率高、热影响小、边缘质量好、清边效率快的太阳能电池薄膜清边加工装置及加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种太阳能电池薄膜清边加工装置，其包括有用于发射激光的超快激光器，沿激光的传输方向依次设有激光扩束器、反射镜组、平场扫描镜和聚焦镜，所述聚焦镜出射的聚焦光束作用于待加工的薄膜工件上，藉由该聚焦光束对阳能电池薄膜进行清边加工。

优选地，所述超快激光器是脉冲宽度≤15皮秒的激光器。

优选地，所述激光扩束器是6倍率的激光扩束器。

优选地，所述反射镜组包括有第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜。

优选地，所述聚焦镜为远心聚焦镜。

优选地，所述聚焦镜的焦距为F＝650mm。

优选地，所述聚焦光束具有50μm的聚焦光斑，所述聚焦光束的能量密度为1J/cm。

一种太阳能电池薄膜清边加工方法，该方法基于一装置实现，所述装置包括有超快激光器，以及沿激光的传输方向依次设有激光扩束器、反射镜组、平场扫描镜和聚焦镜，所述方法包括如下步骤：步骤S1，所述超快激光器发射发射激光；步骤S2，所述激光扩束器对激光进行扩束后输出入射激光；步骤S3，入射激光经过反射镜组传输至平场扫描镜；步骤S4，平场扫描镜出射的激光经过聚焦镜后形成聚焦光束；步骤S5，利用平场扫描镜驱使聚焦光束在薄膜工件上扫描，藉由该聚焦光束对阳能电池薄膜进行清边加工。