專利名稱：一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，特別是激光薄膜太陽能電池清邊領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前薄膜太陽能發(fā)展方興未艾，在薄膜太陽能玻璃基板電池最后一道工藝是對玻 璃基板進(jìn)行氣密性封裝，為了放止電池短路和更好的氣密性封裝，電池周邊IOmm到15mm區(qū) 域的薄膜(正負(fù)電極薄膜和有源層薄膜)是需要被清理掉的，業(yè)內(nèi)稱之為清邊或者掃邊，最 早采用噴砂的辦法，成本低，但是環(huán)境污染嚴(yán)重，因此逐漸被淘汰。用激光透過玻璃直接汽化電池玻璃周邊區(qū)域，是目前比較流行的辦法，為了滿足 一分鐘一片玻璃的生產(chǎn)節(jié)奏，業(yè)內(nèi)通常采用200W到500W的高功率紅外激光器進(jìn)行激光清 邊。這種激光器由于是側(cè)泵多模激光器，能耗很高，且壽命不長，使用成本很高，短時間很難 普及使用，同時，對于不同的透明導(dǎo)電膜，其清邊速度有數(shù)量級的差距，因此，其使用范圍也 有限。潛熱，相變潛熱的簡稱，指單位質(zhì)量的物質(zhì)在等溫等壓情況下，從一個相變化到另 一個相吸收或放出的熱量。這是物體在固、液、氣三相之間以及不同的固相之間相互轉(zhuǎn)變時 具有的特點之一。固、液之間的潛熱稱為熔解熱(或凝固熱)，液、氣之間的稱為汽化熱(或 凝結(jié)熱)，而固、氣之間的稱為升華熱(或凝華熱)。我們可以認(rèn)為，激光清邊過程中，太陽能薄膜是再激光作用下直接汽化的，這些薄 膜總厚度不超過5微米，多數(shù)電池的太陽能薄膜總厚度甚至不超過2微米，所需要的能量可 以根據(jù)相關(guān)材料的汽化熱計算出，但是可以肯定，采用200W到500W的高功率紅外激光器進(jìn) 行激光清邊，絕大部分能量沒有被吸收，直接浪費(fèi)掉了。這是因為薄膜太陽能電池導(dǎo)電膜對 可見光透明，對紅外光也有一定的透過率，很明顯，采用紅外激光用于激光清邊不是一個合 理的激光清邊方案。但是對于薄膜太陽能自動化生產(chǎn)線而言，激光清邊有其必然需求，因此，需要找到 更合理的激光清邊方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，把紫外脈沖激光冷加工方式引入激光薄膜太陽能電池清邊， 是一種全新的激光清邊方式，具備激光清邊效率高、適合不同種類透明導(dǎo)電膜清除、清邊質(zhì) 量好、不傷玻璃等優(yōu)點。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的采用透明導(dǎo)電膜吸收率很高的紫外脈沖激光作為 激光光源，聲光調(diào)Q紫外激光器輸出的紫外激光經(jīng)過一定的外光路元件耦合進(jìn)振鏡，再經(jīng) 振鏡耦合進(jìn)平場掃描鏡頭，使得激光聚焦焦點位于太陽能薄膜附近，振鏡反復(fù)掃描即可完 成激光清邊動作。由于透明導(dǎo)電膜對紫外激光吸收率很高，因此能量利用率很高，熱影響 也很小，邊緣質(zhì)量好，清邊速度很快。對于圓形激光光斑，需要一定的光斑重疊度才可以把 太陽能薄膜清除干凈，這樣效率下降不少，為了進(jìn)一步提高激光清邊效率，可以采用方形光 斑，這樣激光清邊速度有會提高一倍左右。為了進(jìn)一步提高激光能量的利用效率，可以采用平頂整形技術(shù)獲得平頂紫外激光束，這樣，能量利用率又會提高至少一倍以上，清邊質(zhì)量更 好，且不傷玻璃。選擇紫外激光光源的直接原因是透明導(dǎo)電膜對紫外激光吸收系數(shù)很高，因此，原 則上只要是透明導(dǎo)電膜吸收系數(shù)較高的脈沖紫外激光都可以非常好的用于透明導(dǎo)電膜激 光清邊，波長范圍從300nm到400nm，脈沖重復(fù)頻率從10赫茲到200千赫茲的紫外激光光 源，都可以用于薄膜太陽能激光清邊。本發(fā)明，一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法，由于采用了上述的技術(shù)方案，使 之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.本發(fā)明提出將紫外激光用于薄膜太陽能激光清邊，相對于目前紅外激光清邊而 言，本發(fā)明具備清邊速度快，清邊質(zhì)量好，激光能量利用率極大提高。2.本發(fā)明采用的紫外激光，如果設(shè)計成方形光斑，其激光清邊激光光斑重疊率可 以明顯降低，因此激光清邊速度和激光能量利用率會進(jìn)一步提高。3.本發(fā)明采用的紫外激光，如果設(shè)計成平頂激光，與高斯分布的紫外激光相比，其 激光清邊速度和激光能量利用率會進(jìn)一步提高，且不容易傷玻璃。4、本發(fā)明在實施時，如果采用方形平頂光束的紫外激光，其綜合激光清邊效果會 更為突出，清邊效率高，清邊質(zhì)量好，使用成本相對紅外激光清邊而言有所降低。


通過以下對本發(fā)明，一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法的兩個實施例結(jié)合其 附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1實施例一是振鏡平場掃描紫外激光清邊；圖2實施例一是長方形靜態(tài)聚焦光斑紫外激光清邊
圖3實施例二是長方形靜態(tài)聚焦光斑紫外激光清邊俯視具體實施例方式請參見圖1所示，這是本發(fā)明一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法的一種實施 例，待加工材料14為非晶硅薄膜太陽能玻璃電池基板，1是紫外激光器，波長355nm，脈沖重 復(fù)頻率30KHz，平均功率12W，脈寬18ns，光束質(zhì)量因子小于1. 1，2為5倍率激光擴(kuò)束器，將 入射擴(kuò)束準(zhǔn)直光束，光束直徑5毫米，3為激光平頂元件，將準(zhǔn)直激光束整形為平頂光束，其 輸出光束4入射到振鏡第一反射鏡片9，9由振鏡電機(jī)11的主軸10夾持，4經(jīng)9反射，輸出 光束8，8經(jīng)反射鏡6反射形成光束7，反射鏡6固定在振鏡電機(jī)5的主軸上。光束7經(jīng)過 焦距為100毫米的遠(yuǎn)心聚焦鏡頭12后形成匯聚激光13，13的焦點落在工件14下表面，工 件14下表面有三層膜鋁膜、硅膜、氧化鋅透明導(dǎo)電膜，三層膜總厚度2微米。振鏡電機(jī)5 和11在控制系統(tǒng)控制下，控制激光焦點在14下表面往返掃描，掃描經(jīng)過的區(qū)域的太陽能薄 膜即被清除干凈，完成激光清邊任務(wù)。激光光斑0. 4mmX0. 4mm，清邊面積速度可達(dá)40cm2/ 秒。這個速度足以超過目前紅外清邊速度，且清邊質(zhì)量更佳，適合于更大范圍透明導(dǎo)電膜激 光清邊。請參見圖2所示，這是本發(fā)明一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法的一種實施 例，待加工材料14為非晶硅薄膜太陽能玻璃電池基板，1是紫外激光器，波長355nm，脈沖重復(fù)頻率30KHz，平均功率12W，脈寬18ns，光束質(zhì)量因子小于1. 1，2為5倍率激光擴(kuò)束器，將 入射擴(kuò)束準(zhǔn)直光束，光束直徑5毫米，3為激光平頂元件，將準(zhǔn)直激光束整形為長方形平頂 光束，經(jīng)反射鏡15反射，反射光16經(jīng)成像鏡頭聚焦，會聚光束13的焦點位于14下表面，焦 點光斑尺寸為0. 03mmX 5mm,請見圖3，14是玻璃基板，18是聚焦光斑0. 03mmX 5mm,尺寸是， 位于14的邊緣，光斑18繞14走兩圈，即完成激光清邊。上述實施例只是本發(fā)明的一些具體應(yīng)用。實際上其應(yīng)用不限于上面所述情形，例 如還可以采用光纖耦合輸出振鏡平場掃描進(jìn)行激光清邊等。總之，本發(fā)明提出一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法，其重要特點是將透 明導(dǎo)電膜吸收率很高的紫外激光引入太陽能薄膜電池清邊應(yīng)用，相對于紅外激光清邊所用 激光功率，本發(fā)明采用小得多的紫外功率即可完成高效、高質(zhì)量的激光清邊，且不容易傷玻 璃，對玻璃透明導(dǎo)電膜兼容性極強(qiáng)，且使用成本有所降低。
權(quán)利要求
1.一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法，其主要特征在于，采用紫外激光光源，波長 范圍300納米到400納米之間，激光束經(jīng)光學(xué)透鏡聚焦，直接汽化包括透明導(dǎo)電膜在內(nèi)的薄 膜材料，實現(xiàn)薄膜太陽能玻璃基板表面薄膜清除。
2.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于光學(xué)聚焦系統(tǒng)是平場掃描鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于光學(xué)聚焦系統(tǒng)是靜態(tài)成像聚焦鏡。
4.如權(quán)利要求2或者3所述的一種方法，其特征在于其激光聚焦光斑是方形光斑。
5.如權(quán)利要求2或者3所述的一種方法，其特征在于激光聚焦光斑是平頂光斑。
6.如權(quán)利要求4或者5所述的一種方法，其特征在于激光聚焦光斑是平頂方形光斑。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，一種紫外激光薄膜太陽能電池清邊方法。本發(fā)明的重要特點是將透明導(dǎo)電膜吸收率很高的紫外激光引入太陽能薄膜電池清邊應(yīng)用，相對于紅外激光清邊所用激光功率，本發(fā)明采用較小的紫外功率即可完成高效、高質(zhì)量的激光清邊，且不容易傷玻璃，對不同種類透明導(dǎo)電膜兼容性極強(qiáng)，且使用成本降低。
文檔編號B23K26/00GK102097529SQ20101053547
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者張立國 申請人:張立國