光伏电池片自动化切割分离设备的制作方法

本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及一种使用于离网型光伏电池片自动化切割分离设备。

背景技术：

光伏电池是一种利用太阳光能转化为电能的发电组件，其过程中不会造成环境污染，因此在能源短缺的情形下，光伏电池已被广泛地研究及应用。

常见的光伏组件有晶硅组件和薄膜组件，其中又由于晶硅组件的原材料丰富、制作工艺成熟，且具有效率高的光电转化优势，因而占据了光伏组件的大部分市场。由于单一晶硅电池片只能提供0.5V至0.7V的输出电压，因此，通常会由数个光伏电池片串接在一起并构成一个光伏电池组件，以提供足够的使用电压。又，鉴于小尺寸离网型(off-grid)光伏组件的市场趋势发展渐长，小尺寸光伏组件已逐渐引起业界的高度重视。不同于大尺寸组件的全自动化的制作工序，目前现有的小尺寸离网型光伏组件制作的流程主要是仰赖人力作业，包括：电池片切割、分离、电池片单焊、串焊、层压、装框、安装接线盒等工序，特别是在前段电池片切割、分离等工序中，必须靠人力完成。具体来说，首先利用人力搬运的方式，将电池片从进料区取出并运送至一载台上，接着人工以单片的方式，将电池片放置一可移动载具上定位定位、启动激光机后，借由驱动装置移动载具，以于电池片表面形成数条预定深度的浅切割道。其后，仍必须靠人力操作，谨慎地将电池片从载具上取下，并搬运至另一人工作业台上，再由作业员延着切割道施加一定压力，使得电池片恰好能沿着浅切割道分开而成不同尺寸电池片单元。

惟，过度仰赖人工工序，存在着许多无法预期问题。其一、电池片轻薄如蝉翼，十分脆弱，人工搬运过程中若稍有不慎，便会造成裂片或破片等损伤，对良率、成本乃是一大威胁。其二、作业员不停重复地取、放电池片，在搬运过程中，不仅耗费大量劳力资源、延长作业时间、降低生产效率，而且也大幅提高了电池片的损坏率。其三、在对电池片施加压力的人工工序中，基本上是凭藉着作业员个人的经验，对电池片施加一特定力道以分离电池片，然而，在施加压力的过程中溷杂了诸多人工经验判断上的误差，致使良率与品质始终无法提高。

此外，现有技术的雷射切割工序是组合了固定式雷射切割头及移动式载台，凭藉着载台的移动，让固定雷射光来切割电池片，以于电池片上产生所需的切割道。但是，这种切割工序存在着切割速度缓慢以及切割精度不稳定的问题。总的来说，承载电池片的载台连接一驱动装置，使其可于ＸＹ方向上移动，不过由于驱动装置，如螺杆、导轨等机构本身结构的限制以及移动式载台往复运动需要相当的移动时间，从而影响了载台的移动速度。如此一来，便难以缩短切割制程，造成产能低落。又，移动式载台的移动精度存在某种程度的误差，其会直接影响到雷射切割的精度，造成切割精度的稳定性欠佳。

有鉴于此，有必要提供一种有别于以往需要大量人力、高劳动成本以及切割速度缓慢的技术，以克服上述不利情况发生，并且同时兼顾效率提升、良率提高及降低人工成本等需求。

技术实现要素：

本发明便提供一种光伏电池片自动化切割分离设备，其解决了上述这些问题。

本发明的技术方案是一种光伏电池片自动化切割分离设备，包括：进料装置、运输装置、激光切割装置、传送装置、横向断开装置、纵向断开装置及分离装置。进料装置上堆叠有数个电池片，运输装置配置成可将电池片从进料装置运送至激光切割装置。激光切割装置包括激光切割单元、载座及转动组件。激光切割单元位于载座上方，激光切割单元产生激光束，以对固定于载座上的一电池片进行不完全切割，载座一侧边枢接于转动组上，使得载座可相对水平面翻转。

传送装置位于邻近激光切割装置一侧，沿着电池片的传送方向依序包含第一载送部与第二载送部。

横向断开装置沿着传送方向设置于第一载送部与第二载送部之间，包括横向保持部及横向断开部，保持部位于断开部上方，保持部的底部于传送方向下游侧有一凹段，横向断开部沿着传送方向依序包含有固定段及掣动段，掣动段枢设于固定段一侧且可相对固定段转动，掣动段与凹段对应设置，其中掣动段与固定段枢接在一起的枢设轴是对齐凹段与保持部底面的交界线。当横向保持部及横向断开部位于横向断开工作位置时，掣动段转动并朝凹面移动。

纵向断开设备设置于第二载送部的传送方向上，包括纵向断开部及及纵向保持部，保持部位于断开部上方，纵向保持部的底面沿着垂直传送方向设置有一中间面及自中间面相对两侧延伸的二陷段，纵向断开部沿着垂直传送方向设置有固定段及分别枢接于固定段的相对两侧二移动段，二移动段可相对固定段转动且分别与二陷段对应设置。其中，二移动段分别与固定段枢接在一起的二枢设轴分别对齐二陷段与压面分别连接在一起的二交界线。当纵向断开部与保持部位于断开工作位置时，二移动段转动并分别朝二陷段移动。

传送装置的第一载送部是用于将电池片从激光切割装置传送至横向断开装置上，第二载送部是用于将电池片从横向断开装置传送至纵向断开装置上。

分离装置设置于第二载送部下游侧，且沿着电池片的传送方向上设置有多个传送带，相邻二传送带呈一角度，以完全分离相邻二电池片单元。

本发明通过光伏电池片自动化切割分离设备，取代现有技术工序中采用了大量的人力作业，不仅精简人力、降低人力成本与生产成本，而且能解决人为因素而导致产能低以及良率表现不佳的困境，如此，便可缩短制程时间、有效提高产量与生产效率，从而提升产品的市场竞争力。

附图说明

图1是分别本发明一较佳实施例中的光伏电池片自动化切割分离设备的上视图。

图2是分别本发明一较佳实施例中的光伏电池片自动化切割分离设备的剖面示意图。

图3是本发明一较佳实施例中的激光切割装置的部分放大剖面示意图。

图4是本发明一较佳实施例中的横向断开装置的放大剖面示意图。

图5是本发明一较佳实施例中的纵向断开装置的放大剖面示意图。

图6A是本发明一较佳实施例中的光伏电池片的示意图。

图6B是本发明一较佳实施例中的长条状电池片的示意图。

图6C是本发明一较佳实施例中的电池片单元的示意图。

图7是分别本发明另一较佳实施例中的光伏电池片自动化切割分离设备的上视图。

图8是分别本发明另一较佳实施例中的光伏电池片自动化切割分离设备的剖面示意图。

图9是本发明一较佳实施例中的横向断开装置的放大剖面示意图。

图10是本发明一较佳实施例中的纵向断开装置的放大剖面示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下，但本发明不受限于具体的该实施例。

本发明的目的，在于提供一种光伏电池片自动化切割分离设备，可取代现有技术使用人工的作业方式，并同时兼顾高制程效率、高产量及高良率。

本发明一较佳实施例的光伏电池片自动化切割分离设备，包括有以下说明。

请参考图1－图6C，为本发明所提供一实施例的光伏电池片自动化切割分离设备的示意图。请同时参考图1、图6A-6C，本发明所提供的光伏电池片自动化切割分离设备200是用于依序切割、分离太阳能电池片500，以形成多个电池片单元520，如图6C。在一较佳实施例中，如图6A，晶硅太阳能电池片500 的尺寸为现有技术尺寸大小，如125mm×125mm或156mm×156mm尺寸的正方形单晶硅电池片或多晶硅电池片，但并不仅限于此。其次，太阳能电池片500上有数条金属栅线，一般为三条，但也有四条或五条不等设计，在此实施例中主要是以三条栅线为应用说明，但并不限用以本发明的保护范围。

请同时参考图1、图2，光伏电池片自动化切割分离设备200沿着电池片传送方向D依序包括有：进料装置210、运输装置220、激光切割装置230、传送装置260的第一载送部262及第二载送部264、横向断开装置240、纵向断开装置250及分离装置270。在另一较佳实施例中，也可以将横向断开装置240与纵向断开装置250的位置对调，也就是纵向断开装置250设置于第一载送部262上且位于激光切割装置230与横向断开装置240之间，此横向、纵向断开装置的位置排列可依需求调整，并非用以限定本发明的保护范围。

进料装置210配置有数个料盘与设置于料盘周边的定位件，每一料盘上可承载有复数个堆叠在一起的电池片(未绘示)，且堆置于料盘上的电池片会通过定位件初步定位。

运输装置220设置于进料装置210与激光切割装置230之间，以将电池片从进料装置210运送至激光切割装置230。运输装置220例如可以为XZ轴方向上移动的一机械手臂，且还装配有数个吸附器，以吸附电池片，但并不限定于此。其次，吸附器可以是数个吸附垫或连接抽气装置的数个吸附孔，但并不限定于此。

请参考图3，其是图1、图2中的激光切割装置230的部分放大图。激光切割装置230包括有激光切割单元232、载座234以及转动组件236。激光切割单元232位于载座234上方。激光切割单元232包含有激光头，在此实施例中，还包含数个导引光学组件等光学组件，如透镜。激光头产生一激光束，而导引光学组件的旋转改变焦点，而导引激光束沿着X轴且/或Ｙ轴移动。此实施例中所采用的激光头为光纤激光头(fiber laser head)，其波长为1064nm，但此并不用以限定本发明。在此实施例中，激光切割单元232即为激光飞行单元，如此，激光切割单元232便能产生可移动的激光束，以对固定于载座的电池片进行激光预切割作业。此外，激光切割单元232也可以是固定式的现有技术的激光头，而载座234则装配成可X轴且/或Ｙ轴移动的平台。

请再参考图3，载座234包含有数个吸附孔234a与一抽气装置(未绘示)，吸附孔234a连接抽气装置，用于吸附一电池片500于其上。载座234一侧边枢接于转动组件236上，更具体而言，转动组件236进一步包含有对应设置的二枢接座236b与一转轴236a，二枢接座236b分别固定机台上，转轴236a相对两端分别枢接于二枢接座236b上，且载座234固定于转轴236a上，使得载座234可借由转动组件236而相对于水平面翻转。

请参考图4，其是图1、图2中的横向断开装置240的部分放大图。横向断开装置240包括有横向保持部242及横向断开部244，横向保持部242位于横向断开部244正上方。在此实施例中，横向保持部242与横向断开部242分别连接一升降装置，使得其可分别沿着Ｚ轴方向移动。横向保持部242的底面具有一抵固段242a及一凹段242b，抵固段242a及凹段242b的位置排列是依序沿着电池片的传送方向D设置。更具体而言，如图4所示，抵固段242a为平行水平面的一平面，抵固段242a沿着传送方向D下游侧连接凹段242b。凹段242b为一呈三角形状的凹口，或是弧形等任何形状皆可的凹口，只要凹段242b与抵固段242a的水平面之间存在有一容置空间即可。此外，抵固段242a及凹段242b连接在一起的交界线AB是垂直于传送方向D。横向断开部244是由固定段244a及掣动段244b所组成，固定段244a与掣动段244b是依序沿着传送方向D设置，掣动段244b借由一枢接组件246枢接于固定段244a一侧上并且通过驱动装置243，使得其可相对固定段244a转动。再者，掣动段244b与固定段244a分别面对其上的凹段242b及抵固段242a，且掣动段244b与固定段244a枢接在一起的枢设轴是对齐凹段242b与抵固段242a的交界线AB。

在一实施例中，如图4所示，横向保持部242还可以包含有一弹性件242c装配于其底面，为缓冲用途，以保护电池片。弹性件242c可为一与横向保持部242面积大小相当的弹片，一侧面平贴靠于抵固段242a上，另一侧则与凹段242b之间具有一间隙P，以供弹性件242b于间隙P中弹性位移。

请参考图5，纵向断开装置250包括有纵向保持部252及纵向断开部254，纵向保持部252位于纵向断开部254正上方，且纵向保持部252与断开部254分别连接一升降装置，使得其可沿着Ｚ轴方向移动。纵向保持部252的底面沿着垂直传送方向D设置有一压面252a及位于压面252a相对两侧的二陷段252b。如图5所示，压面252a为一平面，二陷段252b分别连接压面252a的相对两侧边，且连接在一起的交界线是平行于传送方向D。其次，二陷段252b可以为一呈三角形状的凹陷口，或弧形等任何形状的凹陷口，只要二陷段252b与压面252a的平面间存在有一容置空间即可。纵向断开部254为承载电池片的承载台，是由固定段254a与位于固定段254a相对两侧的二移动段254b所组成。固定段254a与二移动段254b是依序沿着垂直于传送方向D设置，固定段254a固定于升降装置上，二移动段254b分别枢接于固定段254a的相对两侧，且二移动段254b可借由驱动机构253，使其可以其内侧边为轴心而同时相对固定段254a转动。其中，固定段254a的位置是对应压面252a设置，二移动段254b是分别对应二陷段252b设置。再者，二移动段254b分别与固定段254a枢接在一起的二枢设轴是分别对齐二陷段252b与压面252a分别连接在一起的二交界线。需特别注意的是，纵向断开部254也可依需求由一固定段以及至少二移动段所组成，例如一固定段及三移动段，如同上述说明，二移动段分别枢接于固定段的相对两侧，第三移动段位于其中一移动段一侧并且邻近固定段一端枢设于升降装置上，另一端连接一驱动机构，使其可以邻近固定段一端为轴心而同时相对固定段转动，移动段的数量多寡并非用以限定本发明。

在一实施例中，如图5所示，纵向保持部252还包含有一弹性件252c装配于其底面，为缓冲用途，以保护电池片。弹性件252c可为一与纵向保持部252面积大小相当的弹片，中间部分平贴靠于压面252a上，相对二侧部分则分别与二陷段252b之间具有一空隙Q，以允许弹性件252c于空隙Q中弹性移动。

请再参考图1、图2，传送装置260沿着电池片的传送方向D包含有第一载送部262与第二载送部264，其中，第一载送部262与第二载送部264可依需求同时或分别由一旋转动力装置带动而循环运转。第一载送部262是用于将电池片从激光切割装置230传送至横向断开装置240上，第二载送部264是用于将电池片从横向断开装置240传送至纵向断开装置250上。更具体而言，请同时参考图1、图2，第一载送部262具有数条互相平行的传送带262a与数对轮组，传送带262a分别连接同动轮组并且传送带262a贯穿横向断开部244的固定段244a与掣动段244b)，以带动电池片沿着传送方向D运输。相同地，第二载送部264具有数条互相平行的传送带264a与数对轮组，传送带264a分别连接同动轮组并且其贯穿纵向断开部254的固定段254a与二移动段254b，以将电池片沿着传送方向D运输。

请参考图1、图2，分离装置270设置于第二载送部264下游侧，且沿着电池片的传送方向D上设置有多个传送带，且相邻传送带之间呈一传送角度，其中每一组传送带分别对应其中一固定段或一移动段，以同时接收自纵向断开设备传送来的电池片单元。换言之，每一传送带分别自第二载送部264承接一已断开的电池片单元于其上，且由于相邻二传送带之间有一输送角度，使得相邻二电池片单元得以完全分离。

请参考图1、图6A－6C，多个电池片500堆叠于进料装置210上，运输装置220自进料装置210吸取其中一片电池片500，并传送至激光切割装置230的载座234上。其后，依预先定义好电池片的激光切割线，激光切割单元232对电池片500表面进行横向及纵向刻槽502、504。经刻槽后的电池片500，接着被传送装置260的第一载送部262传送至横向断开装置240。横向断开装置240的横向保持部242及横向断开部244上下对应配置，横向断开部244可选择性斜折一角度或展开。当第一载送部262传送电池片500，直至其第一条横向刻槽502a到达与横向断开部244的枢设轴方向重疉时，传送停止，此时横向保持部242下压保持住电池片500，横向断开部244上升至顶住电池片500后，横向断开部244的掣动段244b朝向横向保持部242转动，以使电池片500得以沿着第一条横向刻槽502a断开。也就是说，由于横向保持部242的凹段242b有一容置空间，所以当掣动段244b带动其上的电池片500转动时，会同时向上推动弹性件242c朝凹段242b弹性移动，以令电池片500沿着第一条横向刻槽502a断开，而形成一长条状电池片510(如图6B)。

接着，断开的长条状电池片510被传输到纵向断开装置250。而剩下的部分再使第二条横向刻槽502移动到与横向断开部244的枢设轴方向重疉，重复上述横向折断开的动作。

第二载送部264将长条状电池片510传输到纵向断开装置250，其中纵向断开部254的枢设轴方向与长条状电池片510的纵向刻槽504平行。当长条状电池片510到达与纵向断开部254的枢设轴方向重疉时，传送停止，此时纵向保持部252下压保持住长条状电池片510，纵向断开部254上升至顶住长条状电池片510后，纵向断开部254的二移动段254b同时朝向纵向保持部252转动，以使长条状电池片510得以沿着纵向刻槽504断开。也就是说，由于纵向保持部252的二陷段252b分别有一容置空间，所以当二移动段254b分别带动其上的电池片转动时，会同时向上推动弹性件252c朝二陷段252b弹性移动，以令长条状电池片510沿着纵向刻槽504断开，而形成数个电池片单元520 (如图6C)。最后，分离装置270是利用多个具有不同输送角度的传送带，将断开后的电池片单元520完全分离开并传送至不同储位，以与后续的自动化程序，如串焊等，直接进行对接。

请参考图7－图10，为本发明所提供另一实施例的光伏电池片自动化切割分离设备的示意图。第二实施例与第一实施例的差异处在于，第二实施例中的横向断开装置740、纵向断开装置750同时具备有传送与断开电池片的双重机制，详细说明如下。如图7、图8所示，光伏电池片自动化切割分离设备700沿着电池片传送方向D依序包括有：进料装置710、运输装置720、激光切割装置730、横向断开装置740、纵向断开装置750及分离装置770。在第二实施例中，料装置710、运输装置720、激光切割装置730、分离装置770的配置及运作与第一实施例相当，故不在此多加赘述。

请同时参考图7－图9，其中图9是图7、图8中的横向断开装置740的部分放大图。横向断开装置740包括有上方保持部744、下方承载部742、弹性体746及斜板748。上方保持部744位于下方承载部742上方，且上方保持部744与下方承载部742为上下二片式传送带，以将电池片夹入。再者，上方保持部744与下方承载部742的下游侧有一边界线，其是垂直于电池片的传送方向D。弹性体746设置于横向断开装置740的下游侧，其一端固定于机台上，弹性体746的另一自由端设有一抵轴746a，抵轴746a位于上方保持部744与下方承载部742的下游侧且邻近其下游侧出口处。具体而言，抵轴746a的底面是与上下二片式传送带742、744接触水平面成同一水平高度。斜板748位于位于上方保持部744与下方承载部742的下游侧，且位于抵轴746a下方，用于接收已断开的电池片500(长条状电池片510)。因此，当电池片500被传送直至其第一条横向刻槽502a到达与上方保持部744与下方承载部742的下游侧边界线重疉时，传送停止，在此过程中，部分暴露在外的电池片500会持续推顶弹性体746向外弹性移动，而让弹性体746积存一复位弹力，直至传送停止时，恰好为弹性体746释放此复位弹力，并同时施力于电池片500，使得电池片500得以沿着第一条横向刻槽502a断开，并让长条状电池片510可顺着斜板748而移动到纵向断开装置750。

请同时参考图7、图8、图10所示，其中图10是图7、图8中的纵向断开装置750沿着AA’线段的剖面放大示意图。纵向断开装置750包括有纵向保持部752、纵向承载部754及一斜板756，纵向保持部752位于纵向承载部754上方，且纵向保持部752及纵向承载部754为上下二片式传送带，以将电池片夹入其中并传送。纵向保持部752及纵向承载部754的接触面上分别设置有数个互相配合的斜折面752a、754a，其中相邻二斜折面752a、754a有一连接线并呈一夹角，每一连接线平行于电池片的传送方向D。因此，当长条状电池片510被传输至其纵向刻槽504分别与二斜折面752a、754a的连接线重疉时，由于相邻二斜折面752a、754a呈一角度，且上下二片体的夹压，致使长条状电池片510得以沿着纵向刻槽504断开，并接着借由斜板756传送到分离装置770。

通过上述说明可知，本发明所揭示的光伏电池片自动化切割分离设备，有别于现有技术工序中采用了大量的人力作业，其是通过全自动化制作工序，解决了以往过度仰赖人工作业所带来的诸多问题。因此，本发明的问世不仅可以舍弃完全过往采用人力搬运、分割等作业方式，又可以解决人为因素而导致产能低以及良率表现不佳的困境，如此，便能降低人力成本、生产成本，并且可同时缩短制程时间、有效提高产量与生产效率，从而提升产品的市场竞争力。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当权利要求所界定的为准。