專利名稱：太陽能薄膜電池自動劃線裝置及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種劃線裝置及其設(shè)備，特別是指一種對CIGS薄膜太陽能電池的鍍膜層進行自動劃線的裝置及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展而形成的巨大能源需求，以及新能源技術(shù)的進步，能源結(jié)構(gòu)正在發(fā)生著根本性的變革。傳統(tǒng)的能源如煤炭、石油、天然氣的使用量將在幾十年后到達高峰，而之后將會逐漸枯竭。可再生的替代能源(主要是太陽能)技術(shù)從2000年開始迅猛發(fā)展，預計到2050年，其使用量將達到高峰。傳統(tǒng)太陽能電池是使用單晶硅或多晶硅薄片，其硅的用量較大，浪費嚴重，而且硅元素的提純工藝復雜、能耗大、成本很高。而目前主流的薄膜太陽能電池一非晶硅薄膜太陽能電池雖然工藝成熟、成本低，但其轉(zhuǎn)換效率低、穩(wěn) 定性差等缺點也制約著其進一步發(fā)展。新一代的CIGS薄膜太陽能電池由于其光吸收范圍寬、光照射強度與角度彈性大、長期穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)換效率高，以及可撓性、易大面積化及相對較低的制作成本等優(yōu)勢，正在成為下一個太陽能電池廠家角逐的焦點。為了降低成本，目前薄膜太陽能電池板的尺寸越來越大，傳統(tǒng)的機械劃線設(shè)備由于結(jié)構(gòu)上的缺陷，難以實現(xiàn)對大尺寸的薄膜太陽能電池板進行刻劃，即使勉強進行刻劃，刻劃效果亦不理想，容易出現(xiàn)次品，所以很多設(shè)備廠家引入了 TFT行業(yè)氣墊支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)備。但氣墊支撐氣墊表面平面度要求高，加工困難，加工成本高；多個氣墊安裝在一起，表面平齊度要求較高，給安裝調(diào)試造成很大困難，增加人力成本；另外，氣墊對空氣質(zhì)量要求高，長期工作，氣體浪費很大，而且一旦空氣處理不干凈，容易對氣墊氣孔造成堵塞，且電池板的待刻劃面可能與氣體是直接接觸的，所以不干凈的空氣與電池板之間發(fā)生摩擦，容易損傷電池板。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種太陽能薄膜電池自動劃線裝置及其設(shè)備，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的氣墊支撐安裝調(diào)試困難、平面度要求高、加工困難、浪費氣體、加工成本高以及易損傷電池板等問題。本實用新型采用如下技術(shù)方案太陽能薄膜電池自動劃線裝置，包括夾持待刻工件的夾具、可對該工件進行刻劃的機械劃線頭、分別帶動該夾具和機械劃線頭做縱、橫運動的運動系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，上述夾具包括通過毛刷支撐該待刻工件的支撐部分和夾持該待刻工件的夾持部分。更具體地，上述夾具位于一縱向運動系統(tǒng)上，上述機械劃線頭位于一橫向運動系統(tǒng)上，上述縱向運動系統(tǒng)的運動方向與上述待刻工件的運動方向一致。上述縱向運動系統(tǒng)包括對應上述待刻工件兩側(cè)的兩個縱向?qū)к壱约皟蓚€直線電機，上述夾具與上述縱向?qū)к壔瑒舆B接并受上述直線電機驅(qū)動。上述夾持部分包括對稱設(shè)在待刻工件兩側(cè)的兩組夾緊氣缸、與該夾緊氣缸連接的夾頭以及與上述兩組夾緊氣缸固定連接的上述夾具支撐板。運動系統(tǒng)包括所述縱向運動系統(tǒng)和所述橫向運動系統(tǒng)。所述縱向運動系統(tǒng)包括位于底部的大理石基座、位于大理石基座上的四條立柱、位于立柱之上的兩條縱向橫梁及裝于橫梁上的直線導軌及直線電機；所述橫向運動系統(tǒng)包括位于大理石基座上的兩條立柱、位于兩條立柱上的一條橫向橫梁及裝于橫梁上的直線導軌及直線電機。太陽能薄膜電池自動劃線設(shè)備，包括上述的太陽能薄膜電池自動劃線裝置，還包括位于上述劃線裝置入料一側(cè)的入料裝置和位于上述劃線裝置出料一側(cè)的出料裝置。上述入料裝置包括對應上述劃線裝置兩側(cè)位置的兩個升降氣缸、分別位于上述兩個升降氣缸上部的接料部分，上述接料部分包括傳送帶以及驅(qū)動上述傳送帶動的電機；上述出料裝置包括對應上述劃線裝置兩側(cè)位置的兩個升降氣缸、分別位于上述兩個升降氣缸上部的接料部分，上述接料部分包括傳送帶以及驅(qū)動上述傳送帶動的電機。上述機械劃線設(shè)備從上到下依次包括驅(qū)動上述夾具的縱向運動系統(tǒng)、支撐上述縱向運動系統(tǒng)的縱向運動系統(tǒng)基座、驅(qū)動上述機械劃線頭的橫向運動系統(tǒng)、支撐上述橫向運動系統(tǒng)的橫向運動系統(tǒng)基座，上述橫向運動系統(tǒng)基座由天然大理石制成。 由上述對本實用新型結(jié)構(gòu)的描述可知，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點由于采用毛刷支撐所述待刻工件，實現(xiàn)了對大尺寸薄膜太陽能電池板等待刻工件的刻劃，而所述待刻工件的待刻表面與所述夾具之間沒有任何接觸，減少了對待刻工件表面的損傷；另外，通過縱向運動系統(tǒng)及橫向運動系統(tǒng)之間插補調(diào)節(jié)，可在刻劃過程中根據(jù)控制系統(tǒng)返回的信息適時調(diào)整機械劃線頭運動路線，從而修正刻劃軌跡，大大提高了刻劃精度；最后，該毛刷支撐方式，制造成本低，安裝調(diào)試容易，不需要空氣，使用成本低。

圖I為CIGS薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為自動劃線設(shè)備的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為自動劃線設(shè)備的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3中自動劃線設(shè)備C-C方向剖視示意圖。圖5為圖4中局部X的放大圖。圖6為夾具的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖3中自動劃線設(shè)備D-D方向剖視示意圖。圖8為夾具支撐部分和機械劃線頭工作狀態(tài)的剖視示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。參照圖1，這種CIGS薄膜太陽能電池在基板Ia (玻璃)上共有三層背電極lb、吸收層(CIGS) Ic和前電極Id。CIGS薄膜太陽能電池的機械劃線是根據(jù)這種CIGS薄膜太陽能電池的制作工藝過程，分別在不同的工藝時段進行刻劃。由于CIGS薄膜太陽能電池共有三層，所以需要進行三次刻劃才能完成整個制作過程。本技術(shù)方案是針對吸收層Ic和前電極Id進行刻劃的設(shè)備，按刻劃CIGS薄膜電池的工藝要求，刻劃CIGS電池薄膜，要求精確重復定位的機床、劃線均勻的劃線裝置，刻劃線寬P1、P2、P3要細，且刻線直線性好、光滑清晰，刻線膜層兩側(cè)無粘連短路，為了使單片電池板上能發(fā)出較高的功率，P1、P2、P3之間的距離要盡可能的小。參照圖I、圖2、圖3，太陽能薄膜電池自動劃線設(shè)備包括自動劃線裝置I、位于該自動劃線裝置I入料一側(cè)的入料裝置2和位于該自動劃線裝置I出料一側(cè)的出料裝置3以及控制系統(tǒng)，上述各部分被設(shè)置在一基座4上。以下以CIGS薄膜太陽能電池作為待刻工件B，對上述各組成部分分別作詳細介紹。上述自動劃線裝置I包括夾持待刻工件B的夾具11、可對上述工件B進行刻劃的機械劃線頭12、縱向運動系統(tǒng)13、橫向運動系統(tǒng)14。上述夾具11位于上述縱向運動系統(tǒng)13上，上述機械劃線頭12位于上述橫向運動系統(tǒng)14上，上述縱向運動系統(tǒng)13的運動方向與上述待刻工件B的運動方向一致。這樣，在上述縱向運動系統(tǒng)13和橫向運動系統(tǒng)14的配合下，機械劃線頭12就可對待刻工件B表面的任意一點進行刻劃。請結(jié)合參照圖5及圖7，上述夾具11包括通過毛刷支撐上述待刻工件B的支撐部分111和夾持上述待刻工件B的夾持部分112。支撐部分111為由若干束軟毛刷A排列構(gòu)成的一個支持結(jié)構(gòu)，為減少毛刷對待刻工件B的摩擦，軟毛刷接觸工件B的一端端部作磨圓處理。上述夾持部分112包括對稱設(shè)在待刻工件兩側(cè)的兩組夾緊氣缸114、與上述夾緊氣缸114連接的夾頭113以及夾具支撐板115，上述兩組夾緊氣缸114與上述夾具支撐板115固定連接。這樣，當上述待刻工件B經(jīng)由入料裝置2送至上述夾具11上時，即可被支撐部分111通過軟毛刷A頂起，而上述兩組夾緊氣缸114即可從上方下壓，將待刻工件B夾在上述夾具支撐板115和夾緊氣缸114之間，從而實現(xiàn)對上述待刻工件B的夾緊定位。請結(jié)合參照圖3，上述縱向運動系統(tǒng)13包括對應上述待刻工件B前進方向兩側(cè)的兩個縱向?qū)к?31以及兩個直線電機132，上述夾具11與上述縱向?qū)к?31滑動連接并受上述直線電機132驅(qū)動。采用兩個直線電機132同時驅(qū)動上述夾具11，可以保證上述待刻工件B的兩側(cè)在前進過程中速度和位置的同步性。如果上述待刻工件B的兩側(cè)的速度和位置存在差異，則必然會造成待刻工件B在水平面內(nèi)的扭擺和震動，從而影響刻劃精度，損壞電池板，導致不能刻劃。為了提高刻劃精度，在控制系統(tǒng)中設(shè)有CCD相機定位校正系統(tǒng)，待刻工件B運動預覽線路與上道工序已經(jīng)刻劃好的線不平行時，通過CCD相機121捕捉定位及控制系統(tǒng)中縱向運動系統(tǒng)13及橫向運動系統(tǒng)14之間插補可實現(xiàn)糾偏操作。其工作原理如下工件B固定于夾具11后，在縱向運動系統(tǒng)13的驅(qū)動下前后運動，此時機械刻劃頭12上的C⑶相機121在橫向運動系統(tǒng)14的驅(qū)使下，捕捉工件B的背電極Ib上刻畫的其中一條線段的兩個端點，計算兩端點的位置坐標，控制系統(tǒng)根據(jù)這兩端點位置坐標及需在吸收層Ic上刻劃的線相對于背電極Ib上刻畫的線的位置關(guān)系，計算出機械刻劃頭12刻畫該吸收層Ic上刻劃時的運行軌跡，通過縱向運動系統(tǒng)13及橫向運動系統(tǒng)14之間插補運動實現(xiàn)加工位置的糾偏校正。上述出料裝置3包括對應上述劃線裝置I兩側(cè)位置的四個升降氣缸31、分別位于上述四個升降氣缸31上部的接料部分32，上述接料部分32包括傳送帶以及驅(qū)動上述傳送帶動的電機。請參照圖7，基座4包括立柱41、支撐上述縱向運動系統(tǒng)13的縱運動系統(tǒng)基座42、支撐上述橫向運動系統(tǒng)14的橫向運動系統(tǒng)基座43。從而上述機械劃線設(shè)備從上到下依次包括縱運動系統(tǒng)13、支撐上述縱運動系統(tǒng)13的縱運動系統(tǒng)基座42、橫向運動系統(tǒng)14、支撐上述橫向運動系統(tǒng)14的橫向運動系統(tǒng)基座43。為了保證精度,上述縱運動系統(tǒng)基座42由天然大理石制成，大理石基座的變形量較小，可確?；?的穩(wěn)定性。另外，為了排除在刻劃過程中所產(chǎn)生的煙塵等，本實施例還設(shè)有吸塵裝置6，吸塵裝置6設(shè)在整個機械劃線設(shè)備的上方。工作時，待刻工件B從上一道工序通過傳動裝置傳送到上述入料裝置2的上方，此時，上述四個升降氣缸21上升，上述接料部分22的傳送帶即可與待刻工件B的基板Ia的底面接觸，在電機的帶動下使待刻工件B繼續(xù)前進。當待刻工件B運動至上述夾具11上方時，上述四個升降氣缸21下降復位。此時，待刻工件B落于上述夾具11上，并被上述支撐部分111通過毛刷A頂起，而上述兩組夾緊氣缸114即可從上方下壓，從而將上述待刻工件B夾緊定位。此時，控制系統(tǒng)即可指示上述縱向運動系統(tǒng)13和橫向運動系統(tǒng)14按照預設(shè)的 刻劃軌跡進行刻劃?？虅澒ぷ魍瓿珊?，上述出料裝置3的四個升降氣缸31即升起，并通過接料部分32的傳送帶與上述待刻工件B結(jié)合，并在電機的帶動下使待刻工件B繼續(xù)前進。上述僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本實用新型進行非實質(zhì)性的改動，均應屬于侵犯本實用新型保護范圍的行為。
權(quán)利要求1.太陽能薄膜電池自動劃線裝置，包括夾持待刻工件的夾具、可對所述工件進行刻劃的機械劃線頭、分別帶動所述夾具和機械劃線頭做縱、橫運動的運動系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，其特征在于所述夾具包括通過毛刷支撐所述待刻工件的支撐部分和夾持所述待刻工件的夾持部分。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽能薄膜電池自動劃線裝置，其特征在于所述夾具位于一縱向運動系統(tǒng)上，所述機械劃線頭位于一橫向運動系統(tǒng)上，所述縱向運動系統(tǒng)的運動方向與所述待刻工件的運動方向一致。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能薄膜電池自動劃線裝置，其特征在于所述縱向運動系統(tǒng)包括對應所述待刻工件兩側(cè)的兩個縱向?qū)к壱约皟蓚€直線電機，所述夾具與所述縱向?qū)к壔瑒舆B接并受所述直線電機驅(qū)動。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能薄膜電池自動劃線裝置，其特征在于所述夾持部分包括對稱設(shè)在待刻工件兩側(cè)的兩組夾緊氣缸、與該夾緊氣缸連接的夾頭以及與所述兩組夾緊氣缸固定連接的所述夾具支撐板。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽能薄膜電池自動劃線裝置，其特征在于所述運動系統(tǒng)包括所述縱向運動系統(tǒng)和所述橫向運動系統(tǒng)；所述縱向運動系統(tǒng)包括位于底部的大理石基座、位于大理石基座上的四條立柱、位于立柱之上的兩條縱向橫梁及裝于橫梁上的直線導軌及直線電機；所述橫向運動系統(tǒng)包括位于大理石基座上的兩條立柱、位于兩條立柱上的一條橫向橫梁及裝于橫梁上的直線導軌及直線電機。
6.太陽能薄膜電池自動劃線設(shè)備，其特征在于包括如權(quán)利要求I至5任意一項所述的太陽能薄膜電池自動劃線裝置，還包括位于所述劃線裝置入料一側(cè)的入料裝置和位于所述劃線裝置出料一側(cè)的出料裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能薄膜電池自動劃線設(shè)備，其特征在于所述入料裝置包括對應所述劃線裝置兩側(cè)位置的四個升降氣缸、分別位于所述四個升降氣缸上部的接料部分，所述接料部分包括傳送帶以及驅(qū)動所述傳送帶動的電機；所述出料裝置包括對應所述劃線裝置兩側(cè)位置的四個升降氣缸、分別位于所述四個升降氣缸上部的接料部分，所述接料部分包括傳送帶以及驅(qū)動所述傳送帶動的電機。
8.如權(quán)利要求6所述的太陽能薄膜電池自動劃線設(shè)備，其特征在于所述機械劃線設(shè)備從上到下依次包括驅(qū)動所述夾具的縱向運動系統(tǒng)、支撐所述縱向運動系統(tǒng)的縱向運動系統(tǒng)基座、驅(qū)動所述機械劃線頭的橫向運動系統(tǒng)、支撐所述橫向運動系統(tǒng)的橫向運動系統(tǒng)基座，所述橫向運動系統(tǒng)基座由天然大理石制成。
專利摘要太陽能薄膜電池自動劃線裝置，包括夾持待刻工件的夾具、可對該工件進行刻劃的機械劃線頭、分別帶動該夾具和機械劃線頭做縱、橫運動的運動系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，上述夾具包括通過毛刷支撐該待刻工件的支撐部分和夾持該待刻工件的夾持部分。由于采用毛刷支撐所述待刻工件，實現(xiàn)了對大尺寸薄膜太陽能電池板等待刻工件的刻劃，而所述待刻工件的待刻表面與所述夾具之間沒有任何接觸，減少了對待刻工件表面的損傷；另外，通過縱向運動系統(tǒng)及橫向運動系統(tǒng)之間插補調(diào)節(jié)，可在刻劃過程中根據(jù)控制系統(tǒng)返回的信息適時調(diào)整機械劃線頭運動路線，從而修正刻劃軌跡，大大提高了刻劃精度；最后，該毛刷支撐方式，制造成本低，安裝調(diào)試容易，不需要空氣，使用成本低。
文檔編號H01L31/18GK202678293SQ201220357599
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者楊與勝, 倪鵬玉 申請人:福建鈞石能源有限公司