專利名稱：太陽能硅晶片雙束激光雙線劃槽方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能硅晶片雙束激光雙線劃槽方法與裝置，屬于太陽能硅晶片加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外流行的都是單束激光的劃片機(劃槽機)，在激光器雙束激光同時雙線加工方面，目前國內(nèi)外尚無相關(guān)報道。
國內(nèi)目前還沒有自行制造的“太陽能硅晶片雙束激光雙線劃槽機”，國際上也無此產(chǎn)品。
太陽能是當(dāng)今最為光明的新興產(chǎn)業(yè)，該行業(yè)目前的困擾之一是太陽能硅片劃槽加工的產(chǎn)能已跟不上銷售的提高，急待解決。為此，本發(fā)明提出一種太陽能硅晶片雙光束激光雙線劃槽方法與裝置”，它利用Z型諧振腔的NdYAG激光器經(jīng)直角棱鏡發(fā)射雙束激光，實現(xiàn)雙線加工，使生產(chǎn)率提高100％，節(jié)約能源30％。它主要應(yīng)用于硅、鍺、砷化鎵和其他半導(dǎo)體襯底材料的劃槽與切割，特別適用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池的切割。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能硅晶片雙光束激光劃槽方法與裝置”，它發(fā)射雙束激光，實現(xiàn)雙線加工，使生產(chǎn)率提高100％，節(jié)約能源30％。
本發(fā)明的主要由激光器、反射鏡、聚焦鏡與X-Y移動平臺構(gòu)成，還包括激光電源、聲光Q開關(guān)驅(qū)動源，水冷系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是它由利用Z型諧振腔的Nd:YAG激光器經(jīng)直角棱鏡發(fā)射雙束激光，經(jīng)聲光Q開關(guān)調(diào)制發(fā)射雙束波長1064nm直徑Φ6的激光光束，調(diào)制頻率范圍5～35KHz，該雙束激光經(jīng)擴束后輸出到反射鏡反射到聚焦鏡，由其聚焦到太陽能多晶硅晶片表面，聚焦光斑為Φ9～19μm，它使被照射區(qū)域局部熔化、氣化后，形成溝槽、劃槽最小線寬10μm，最大劃片速度100mm/s，功率為20～40W，本機為雙束激光雙線劃刻，生產(chǎn)率提高100％，節(jié)約能源30％。
另外，在晶體棒外層設(shè)置水冷環(huán)形通道，在Nd:YAG晶體的縱向兩端垂直于軸線的位置，設(shè)置聲光Q開關(guān)，同時配置水冷通道，諧振腔一端優(yōu)化的凹形全反射鏡，其曲率半徑為2m，全部支撐結(jié)構(gòu)底部安裝在抗熱變形的硬鋁合金軌道上，再放置于機箱中，即構(gòu)成了大功率激光發(fā)生裝置，再配置激光電源及水冷恒溫器，重復(fù)頻率1～35KHZ可調(diào)，具有效率高、光束質(zhì)量好、體積小、壽命長及運轉(zhuǎn)成本低等特點。



圖1太陽能硅晶片雙束激光雙線劃槽機的結(jié)構(gòu)示意圖 圖1為本機的示意圖，其中，1為激光器箱體、2為平面全反鏡、3為泵浦組件、4為凹面輸出鏡I、5為平面全反鏡，6為直角棱鏡，7為平面全反鏡、8為聚焦鏡、9為硅晶片、10為X-Y移動平臺、11為X向步進(jìn)電機、12為Y向步進(jìn)電機、13為移動平臺基體、14為平面全反鏡、15為平面全反鏡、16為平面輸出鏡II、17為NdYAG激光晶體，18為聲光Q開關(guān)、19為凹面反射鏡。_另外還配置水冷恒溫器、激光電源、Q開關(guān)電源及計算機控制裝置組成全套機組。

具體實施例方式 下面結(jié)合圖1對本項目的研究內(nèi)容加以說明。
如圖1所示，太陽能硅晶片雙束激光雙線劃槽機主要由激光器1、反射鏡7、聚焦鏡8、X-Y移動平臺10組成。下面分別加以說明。
激光器1由激光電源帶動泵浦件3去泵浦Nd:YAG激光晶體10，Nd:YAG激光晶體輻射1064nm光子，一端由平面鏡1反射到凹面鏡輸出鏡4，有90％的1064nm再反射回來，經(jīng)平面鏡1穿過Nd:YAG激光晶體，到平面輸出鏡15，同樣有90％的1064nm再反射穿過聲光Q開關(guān)，到凹面反射鏡19反射回來，由反射鏡5、2、16與19，加之3、17與18構(gòu)成Z型腔結(jié)構(gòu)的諧振腔，形成1064nm激光，由輸出鏡I、II分別輸出兩束1064nm激光，分別由平面全反鏡5與14反射到直角棱鏡6上，由其反射成為平行雙束激光輸出，再由平面全反鏡7反射到聚焦鏡8上，焦距為254mm，雙束激光聚焦到硅晶片上，硅晶片置于X-Y移動平臺10上，由計算機控制實現(xiàn)X-Y移動，進(jìn)行雙束激光雙線刻槽加工。
激光晶體17擬采用Φ4～6mm長100～150mm的NdYAG晶體棒，它的側(cè)面打毛，兩端磨成平面， 兩端面鍍1064nm的增透膜。
系統(tǒng)配置激光電源、聲光Q開關(guān)電源、水冷恒溫器與電腦控制器，即組成了太陽能硅晶片雙束激光雙線劃槽機。
在本發(fā)明的裝置中，聲光器件參數(shù)為驅(qū)動功率為50W，工作頻率為27MHz，調(diào)制頻率為1～35kHz。其次，本發(fā)明裝置采用優(yōu)化Z型諧振腔，變換腔內(nèi)的振蕩光束直徑，既增大了模體積又減少了局部功率密度。
權(quán)利要求
利用Z型諧振腔的NdYAG激光器發(fā)射雙束輸出波長1064nm直徑Φ6的雙束激光，經(jīng)直角棱鏡合并成平行雙束激光，其間距1～4mm可調(diào)，經(jīng)聲光Q開關(guān)調(diào)制，經(jīng)反射鏡反射到聚焦鏡，由聚焦鏡實現(xiàn)雙束激光聚焦，聚焦光斑為Φ9～19μm，劃槽最小線寬10μm，實現(xiàn)雙束激光雙線劃刻太陽能硅晶片。
全文摘要
它利用Z型諧振腔的Nd:YAG激光器發(fā)射雙束輸出波長1064nm直徑Φ6的雙束激光，經(jīng)直角棱鏡合并成平行雙束激光，其間距1～4mm可調(diào)，經(jīng)聲光Q開關(guān)調(diào)制，經(jīng)反射鏡反射到聚焦鏡，由聚焦鏡實現(xiàn)雙束激光聚焦，聚焦光斑為Φ9～19μm，劃槽最小線寬10μm，最大劃片速度100mm/s，功率為20～40W，調(diào)制頻率范圍5～35KHz，實現(xiàn)雙束激光雙線劃槽加工。主要應(yīng)用于硅、鍺、砷化鎵等材料的劃槽與切割，特別適用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池的切割。
文檔編號B23K26/04GK101100019SQ200610028630
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者濤 王, 姚建銓, 古桂茹, 劉保利 申請人:無錫浩波光電子有限公司