一种太阳能电池薄膜清边加工装置的制作方法

本实用新型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。

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。

技术实现要素：

本实用新型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。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

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，借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。

本实用新型公开的太阳能电池薄膜清边加工装置，其利用超快激光对柔性薄膜太阳能电池的薄膜进行清边加工，相比现有技术而言，本实用新型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。

附图说明

图1为本实用新型太阳能电池薄膜清边加工装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种太阳能电池薄膜清边加工装置，请参照图1，其包括有用于发射激光的超快激光器1，沿激光的传输方向依次设有激光扩束器2、反射镜组3、平场扫描镜4和聚焦镜5，所述聚焦镜5出射的聚焦光束作用于待加工的薄膜工件10上，借由该聚焦光束对阳能电池薄膜进行清边加工。

上述太阳能电池薄膜清边加工装置，其利用超快激光对柔性薄膜太阳能电池的薄膜进行清边加工，相比现有技术而言，本实用新型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10表面，进而除去基板膜层(PI)之外的膜层(ZnS/ZOM/AZO、 CIGS、Mo)，使其直接气化，同时不损伤基板膜层(PI)，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。

本实施例中，所述超快激光器1是脉冲宽度≤15皮秒的激光器。

进一步地，所述激光扩束器2是6倍率的激光扩束器。

作为一种优选方式，所述反射镜组3包括有第一反射镜30、第二反射镜31 和第三反射镜32。

本实施例中，所述聚焦镜5为远心聚焦镜。所述聚焦镜5的焦距为F＝650mm。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。

本实施例能够在材料表面形成约为50um的聚焦光斑，此时的能量密度约为 1J/cm，既能够有效的清除各个膜层，又不损伤基底PI材料的激光参数，若超过该能量密度，容易引起基底材料的损伤，若低于该能量密度，则加工的效果将明显降低。此外，本实用新型可在不通过其他运动平台辅助的情况下，实现最大450mm*450mm的清边范围，薄膜只需卷动即可，不必做其他运动。

本实用新型公开的太阳能电池薄膜清边加工装置，充分利用透明导电膜对超快激光吸收率很高的特点，使得超快激光经过外光路原件耦合进振镜，再经振镜耦合进平场扫描镜头，使得激光聚焦焦点在太阳能薄膜附近，振镜反复扫描即可完成清边动作，由于透明导电膜对高峰值功率密度的超快激光吸收率很高，因此具有较高的能量利用率，同时热影响也更小，薄膜边缘的质量更好，清边效率更快。

以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。