专利名称：生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光刻膜机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光设备，具体涉及一种生产非晶硅薄膜太 阳能电池用激光刻膜机。
背景技术：
激光刻膜技术涉及当今的环保产业一一太阳能电池制造行业，属 于新兴技术。众所周之，太阳能产业潜力巨大，对减少常规能源的消 耗以及保护环境有着不可替代的作用。在制造太阳能电池的过程中， 生产商需要在镀膜玻璃板上按工艺要求将已镀的薄膜刻断，且对激光 刻划精度和速度要求很高，而现有的刻划技术难以做到。为此发明一 种可靠的、高效的，同时能满足非晶硅薄膜太阳能电池苛刻的生产工 艺要求的激光刻膜机十分必要。
实用新型内容
(一) 要解决的技术问题 本实用新型的目的是提供一种刻划精度高，运行速度快，效率高
的生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光刻膜机。
(二) 技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采取以下方案 本实用新型是一种生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光刻膜机，包 括用于刻划非晶硅薄膜的激光器系统、计算机系统、四光路分光装置、 聚焦装置、二维运动工作台，所述计算机系统分别与激光器系统、四 光路分光装置、二维运动工作台连接，激光器系统输出的激光通过四 光路分光装置、聚焦装置作用在二维运动工作台上的工件上。
其中，所述激光器系统包括激光器、扩束镜、光纤及其耦合准直 装置、激光电源、声光电源、冷却系统，激光器分别与激光电源、声光电源、冷却系统连接，扩束镜、光纤及其耦合准直装置位于激光器 的输出端。
其中，所述激光器包括绿光激光器、红外光激光器，其中，绿光
激光器由反射镜、Q开关、激光模块、谐波反射镜、倍频晶体、输出 镜组成，红外光激光器由反射镜、Q开关、激光模块、输出镜组成。 (三)有益效果
1由于采用了以上技术方案，本刻膜机完全能满足非晶硅薄膜太 阳能电池的生产工艺要求1)、 TCO膜层刻划后线条两边电阻值要 大于2MD，线条宽度小于0.05mm，直线度小于0.02mm/1400mm。 2 )、 a-Si膜层刻划后边缘锐利，线条中无刻蚀残留物，不灼伤TCO膜层； 线条宽度在0.05-0.08mm、直线度小于0.02mm/1400mm。 3)、 AL膜 层刻划后边缘锐利，不灼伤TCO膜层，线条宽度在0.05-0.08mm、直 线度小于0.02mm/1400mm。
2本激光刻膜机的刻膜精度高。
3本激光刻膜机的刻膜速度高，有效提高生产效率。
图l是本实用新型的方框示意图； 图2是本实用新型的工作流程图。
参见图i,本实用新型的一种生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光 刻膜机由激光器系统、计算机系统、四光路分光装置、聚焦装置、二 维运动工作台组成。
所述激光器系统由激光器、扩束镜、激光电源、声光电源、光纤 及其耦合准直装置、冷却系统组成，用于产生工作激光。
当采用绿光激光器时，激光器由反射镜、Q开关、激光模块、谐 波反射镜、倍频晶体、输出镜组成，其中，倍频晶体用以将1064nm 波长的红外光倍频为532nm波长的绿色激光。当釆用红外光激光器 时，激光器由反射镜、Q开关、激光模块、输出镜组成。本实用新型的激光刻膜机包括有红外光的和绿光的两种型号的 激光器， 一种激光器只会出现在一种型号的设备中。
所述激光电源，可为激光模块提供驱动电流，驱动半导体发光阵
列激发模块中的Nd:YAG晶体产生受激辐射。
所述声光电源，用以为Q开关(即声光开关)提供需要的射频 信号，以控制激光的输出以及输出频率。
所述光纤及其耦合准直装置，为刻膜机用绿光激光器所专用装 置，把激光器输出的高斯光束转换为近似平顶的高斯光束，以使输出 的绿激光更符合非晶硅薄膜太阳能电池加工工艺需要。
所述冷却系统，为激光模块和Q开关提供恒温冷却水流，起到 散热的作用。
所述四光路分光装置及聚焦装置用于将激光器中的激光均匀地 分成四路激光，并控制每路激光聚焦于工件表面
所述二维运动工作台用于放置工件，并精确移动工件使之与激光 头产生相对运动。
所述计算机控制系统控制二维运动工作台、四光路分光聚焦系 统、激光器系统协调工作，并为人机交互提供平台。
本实用新型的具体实施方案如下
1为满足刻膜工艺需要，需要设计出两种激光器输出波长为 1064nm的红外光激光器和波长为532nm的绿光激光器
所述红外光激光器专门刻划非晶硅电池生产过程中镀上的TCO 透明导电薄膜。其输出激光，光学模式好，功率稳定且不小于30W。
所述绿光激光器是用来刻划电池生产工序中镀上的另外两层薄 膜A-Si和Al膜。这两层膜对绿激光的吸收好于红外光，故采用绿 激光刻划。
'2为满足刻膜精度需要，在设备结构上需釆取将较重的激光器 和激光头固定不动，让工作台带动工件相对激光头移动的方案。
53为满足刻膜精度和速度需要，应釆用全闭环数控二维移动的
工作台。该工作台的移动速度能满足不小于400mm/s的要求，且其Y 轴重复定位精度应不小于土2)im， X轴重复定位精度不小于土5nm, 直线度满足在20jum/1400mm以内的要求。
参见图2，本实用新型的计算机系统的控制过程如下
1) 计算机控制气缸，将工作台上的工件夹紧固定；
2) 依照事先设定的程序，计算机控制二维工作台移动；
3) 当镀膜玻璃移动到四个激光头下时，计算机控制激光器系统以 及四光路分光聚焦系统输出激光；
4) 工作台X轴带动工件朝垂直于激光入射的方向迅速移动，当 激光移出工件时，计算机控制四光路分光聚焦系统关闭经过聚焦系统 射向工件的激光，同时此轴停止转动；而工作台Y轴开始转动，带 动工件垂直于刚才移动的方向移动一定的距离；此距离由用户在计算 机中设定，这个距离是由生产厂家的工艺要求决定的；Y轴移动结束 后，计算机系统控制分光聚焦装置再次开启激光；
5) 工作台继续4)中所述的动作，只是X轴动作方向与4)中所
述的相反;
6) 反复4)和5)所述动作，但当四光路中任一个激光头移出工 件时，该光路的激光会被计算机系统关闭，如此，Y轴朝一方向运动， X轴往复运动，可在工件上刻划出间距相等的平行线；
7) 当6)所述平行线被完全刻满在整个工件上后，工作台自动回 到零点，此时需卸下工件，开始新工件的刻划。
权利要求1、一种生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光刻膜机，其特征在于包括用于刻划非晶硅薄膜的激光器系统、计算机系统、四光路分光装置、聚焦装置、二维运动工作台，所述计算机系统分别与激光器系统、四光路分光装置、二维运动工作台连接，激光器系统输出的激光通过四光路分光装置、聚焦装置作用在二维运动工作台上的工件上。
2、 如权利要求1所述生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光刻膜机， 其特征在于所述激光器系统包括激光器、扩束镜、光纤及其耦合准 直装置、激光电源、声光电源、冷却系统，激光器分别与激光电源、 声光电源、冷却系统连接，扩東镜、光纤及其耦合准直装置位于激光 器的输出端。
3、 如权利要求2所述的一种生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光 刻膜机，其特征在于所述激光器包括绿光激光器、红外光激光器， 其中，绿光激光器由反射镜、Q开关、激光模块、谐波反射镜、倍频 晶体、输出镜组成，红外光激光器由反射镜、Q开关、激光模块、输 出镜组成。
专利摘要本实用新型涉及一种激光设备。本实用新型公开了一种生产非晶硅薄膜太阳能电池用激光刻膜机，包括用于刻划非晶硅薄膜的激光器系统、计算机系统、四光路分光装置、聚焦装置、二维运动工作台，所述计算机系统分别与激光器系统、四光路分光装置、二维运动工作台连接，激光器系统输出的激光通过四光路分光装置、聚焦装置作用在二维运动工作台上的工件上。本实用新型具有精度高、速度快、效率高的特点。
文档编号H01L31/20GK201349017SQ20082024112
公开日2009年11月18日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者斌 付, 青 叶, 文 孙, 徐爱忠 申请人:武汉楚天激光(集团)股份有限公司