柔性砷化镓薄膜电池背电极激光开窗工艺及设备的制作方法

本发明涉及一种是用于切割砷化镓柔性薄膜电池片的工艺及其激光设备，属于光伏行业薄膜电池生产设备领域。

背景技术：

太阳能电池的主要性能指标之一是其能量转化效率，柔性砷化镓电池片是目前发电效率极高（29%）、平均每瓦重量最低的光伏产品。近年来，柔性砷化镓电池在移动电站、无人机等高端领域的应用刺激了制造业的高速发展和柔性砷化镓电池的产业化。

目前的电池片加工领域，其工艺复杂，特别是打码和切割都是分成两个工序来进行，并且也是单个电池片进行每次工序的加工，加工效率低下，加工效果差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种加工效率高、加工效果好的柔性砷化镓薄膜电池背电极激光开窗工艺及设备。

为了达到上述目的，本发明的一种技术方案是：一种柔性砷化镓薄膜电池背电极激光开窗工艺，其步骤为：

a、上料机从花篮中依次把电池片抽出，通过流道皮带的传输和吸盘吸取把电池片放置到转盘的第一工位上，电池片正面朝下通过真空吸附固定电池片；

b、转盘将电池片转到第二工位；底部照明与成像根据电池片正面的特征图案对电池片进行定位，定位后第一扫描头出光，在电池片背面指定区域打印电池片序列号以及二维码；同时第二扫描头也出光，在指定位置给电池片背电极开窗；

d、转盘将电池片转到第三工位；对激光加工后的电池片进行检测，通过成像和照明系统，用高倍-低倍摄像头拍摄加工区域整体和局部图像，使用图像处理对激光加工区域的各项指标进行测量；

e、转盘将电池片转回到第一工位；电池片由吸盘吸取至下料流道，电池片流向下一道加工工序或者自动下料机。

更进一步地，所述第二工位开窗激光器为9400nm的co2激光器，激光打孔的加工时间为3s；激光光束在外光学腔中经过光斑整形器doe整形后，形成能量密度均匀的平顶光斑；加工后的圆孔直径要求为430um±50um，圆度大于85%，圆孔中心到单元边距为1.00mm，圆孔边缘坡级高度差15~20um，圆孔轴位精度+/-50微米。

更进一步地，：所述激光开窗为多个电池片同时进行，往复激光开窗3次或3次以上，总开窗时间为3-5秒。

上述技术方案得以实现后，本发明通过两路激光同时工作，可以将打码和切割同时进行，能实现高效率的工作，并且是整板电池片一起进行，更加能高效率的生产。

本发明的另一种技术方案是：一种柔性砷化镓薄膜电池背电极激光开窗设备包括基座和旋转平台，而其：还包括有上下料单元、定位单元、打码切割单元和检测单元，所述旋转平台可将电池转动输送到其每个工作单元。

所述打码切割单元的激光器分为上光路和下光路，上光路分别通过扩速器、光斑整形器doe、衰减器以及功率计进行激光切割。

所述上下料单元为旋转平台，其包括旋转台、安装在旋转台上的两个料臂。

上述技术方案得以实现后，本发明的加工设备不仅生产效率高，且生产效果好。

附图说明

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下通过实施例，对本发明作进一步说明。

一种典型的具体实施方式，

一种柔性砷化镓薄膜电池背电极激光开窗工艺，而其：

a、上料机从花篮中依次把电池片抽出，通过流道皮带的传输和吸盘吸取把电池片放置到转盘的第一工位上，电池片正面朝下通过真空吸附固定电池片；

b、转盘将电池片转到第二工位；底部照明与成像根据电池片正面的特征图案对电池片进行定位，定位后第一扫描头出光，在电池片背面指定区域打印电池片序列号以及二维码；同时第二扫描头也出光，在指定位置给电池片背电极开窗；

d、转盘将电池片转到第三工位；对激光加工后的电池片进行检测，通过成像和照明系统，用高倍-低倍摄像头拍摄加工区域整体和局部图像，使用图像处理对激光加工区域的各项指标进行测量；

e、转盘将电池片转回到第一工位；电池片由吸盘吸取至下料流道，电池片流向下一道加工工序或者自动下料机。

本发明中采用了双光路，同时完成在砷化镓柔性电池的背面打码加工以及背电极开窗加工；晶圆正面朝下与chuck接触，本发明采用底部成像给晶圆定位；本发明在第四工位上使用成像系统和图像处理技术对激光加工效果进行在线测量和质量监控；每条光路可以单独控制，每条光路通过其扩束器和功率计使得聚焦高度、光斑大小、和功率都可以独立调节。

二维码加工：二维码分辨率为0.125mm。数字码高度为1-1.5mm。二维码和数字的轴位精度为+/-250微米。

所述第二工位开窗激光器为9400nm的co2激光器，激光打孔的加工时间为3s；激光光束在外光学腔中经过光斑整形器doe整形后，形成能量密度均匀的平顶光斑；加工后的圆孔直径要求为430um±50um，圆度大于85%，圆孔中心到单元边距为1.00mm，圆孔边缘坡级高度差15~20um，圆孔轴位精度+/-50微米。

所述：所述激光开窗为多个电池片同时进行，往复激光开窗3次或3次以上，且总开窗时间为3-5秒。

第二种典型的具体实施方式，

一种柔性砷化镓薄膜电池背电极激光开窗设备，包括基座1和旋转平台2，其特征在于：还包括有上下料单元3、定位单元4、打码切割单元5和检测单元6，所述旋转平台2可将电池转动输送到其每个工作单元。

所述打码切割单元5的激光器分为上光路5-1和下光路5-2，上光路分别通过扩速器10、光斑整形器doe7、衰减器8以及功率计9进行激光切割。

所述上下料单元3为旋转平台，其包括旋转台3-1、安装在旋转台上的两个料臂3-2。

本发明使用时，通过上料机上料，将备料送往上下料单元3，然后旋转平台2旋转带动物料分别进入定位单元4、打码切割单元5和检测单元6，各单元完成后进入下一单元，最后再回到上下料单元进行下料，完成一整个过程。本发明的打码切割单元5能同时完成打码和切割的功能，依靠两路激光同时工作，每条光路可以单独控制，每条光路通过其扩束器和功率计使得聚焦高度、光斑大小、和功率都可以独立调节。

本发明的初试小样在具体实施过程中其密封性、易操作性是十分理想，取得了很好的使用效果。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种柔性砷化镓薄膜电池背电极激光开窗工艺及设备，通过上料机上料，将备料送往上下料单元，然后旋转平台旋转带动物料分别进入定位单元、打码切割单元和检测单元，各单元完成后进入下一单元，最后再回到上下料单元进行下料，完成一整个过程。本发明的打码切割单元能同时完成打码和切割的功能，依靠两路激光同时工作，每条光路可以单独控制，每条光路通过其扩束器和功率计使得聚焦高度、光斑大小、和功率都可以独立调节。

技术研发人员：郦俐;王敏;朱俊
受保护的技术使用者：常州雷射激光设备有限公司
技术研发日：2019.04.03
技术公布日：2019.08.13