一种柔性CIGS太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置的制作方法

    专利2025-05-23  31


    本发明属于太阳能电池加工设备领域,涉及一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置。


    背景技术:

    1、柔性cigs太阳能电池制备工艺流程中,铜铟镓硒蒸镀以及磁控溅射都需要在真空环境下完成,为了实现柔性cigs太阳能电池的大规模连续制备,cigs太阳能电池的制备过程通常采用卷对卷的方式进行,即将不锈钢基底从真空腔的一侧放卷,不锈钢基底经过真空腔完成铜铟镓硒蒸镀或磁控溅射工艺后再进行收卷,这样可以对整卷的材料进行连续制备。

    2、而卷对卷制备的柔性cigs太阳能电池卷加工成可以光伏发电的太阳能电池模块,则需要切割成设计大小的太阳能电池片,然后将太阳能电池片排列整齐后进行串焊形成太阳能电池模块。卷对卷生产耳朵柔性cigs太阳能电池卷需要切割切成一片片规定尺寸的方形太阳能电池片。

    3、切割成方形的太阳能电池片,仍需要一系列的工艺才能制作成可以光伏发电的太阳能电池模块。传统的方式是将太阳能电池片正面采用丝网印刷工艺在电池片正面上制备负电极栅线部分,然后采用汇流条连接前一电池片背面的正电极与下一电池片正面的负电极,以达到电池片之间的串联,这种串联方式汇流条与电池片的正反面分别连接,因此工艺相对复杂,汇流条较长,电阻大,采用银浆印刷的栅线粗,遮挡面积大,影响电池模块的效率。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于解决现有的柔性cigs太阳能电池模块在切割好的太阳能电池片印刷栅线,相邻电池片正反面之间采用汇流条串焊,影响电池模块的效率问题,提供一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,以切割完成的太阳能电池片为材料,可以采用单面焊接的全新方式自动化完成柔性cigs太阳能电池模块的加工,并克服了单面焊接工艺中的难点。

    2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,包括平台作业机架,所述平台作业机架上设置有转盘,所述转盘环周依次设置有电池片上料工位,视觉检测工位,激光划线绝缘工位,电池片开压检测分档工位,电池分选传送工位;转盘上均匀设置有若干对应各工位的电池片载盘,电池片载盘上设置有吸附电池片的负压吸孔;所述激光划线绝缘工位在电池片镀膜层的一侧均匀划出若干u型槽,形成电池内串互联的绝缘独立连接区,u型槽内侧为第一连接部;电池分选传送工位上方设置第一传送带的前端,第一传送带后端下方设置有第二传送带,第一传送带为可吸附电池片的磁吸带,第二传送带上铺设有前膜,第一传送带和第二传送带之间设置有贴片机械手;所述前膜上设有与电池片一一对应的贴片位,前膜最上面复合有铜网层,铜网层包括与每一片电池片分别对应的栅格状铜网,铜网侧边通过铜连接带串接,铜连接带与绝缘槽分设在同一电池片的相对两侧边,铜连接带向外凸设有若干第二连接部,所述第二连接部与相邻电池片的第一连接部一一对齐;第二传送带后端设置有激光焊接工位,激光焊接仓的后端设置有加热层压工位。

    3、本装置用于加工单面焊接的柔性cigs太阳能电池模块,电池片在电池片上料工位上料,镀膜层朝上,上料到转盘后,先通过视觉检测工位定位电池片在电池片载盘上位置,电池片上料工位和视觉检测工位除了定位电池片位置之外,视觉检测还可以对电池片表面缺陷进行初步质量分选,初步质量分选不合格的电池片可以不进行激光划线,节约能源;然后在激光划线绝缘工位在电池片侧边划出若干u型槽,u型槽使内外两侧的电池片镀膜层完全绝缘,u型槽内侧为第一连接部。电池片开压检测分档工位对电池片的开压进行检测,开压检测可以参照本技术人专利号为2020116003486的开压检测结构,也可以采用常规的开压检测装置,对电池片开压检测不达标的电池片进行标记,在后续步骤中对不合格电池片进行剔除,然后将电池片转动到电池分选传送工位,电池分选传送工位将电池片转移到第一输送带上,并使电池片镀膜层朝下,到达第二输送带上方后,利用贴片机械手将电池片一一贴设在前膜的贴片位上,使铜网层栅格状铜网与电池片镀膜层u型槽外侧的区域对应,第二连接部与相邻电池片的第一连接部对应,并利用加热定位头加热融化铜网层下方的热融层,使热融层在加热定位头位置对电池片粘附定位。贴片机械手同时用于将开压检测不合格的电池片分拣到废料盒。然后将前膜送入激光焊接工位处,将第一连接部和第二连接部激光击穿焊接,使第二连接部与相邻电池片的不锈钢基底连通,形成内串互联结构。最后进行加热层压封装,形成柔性cigs太阳能电池模块。层压参数为115-180℃温度,10-80psi压力,0.3-5mm/s的前进速度。

    4、作为优选,所述电池片上料工位的侧方设置有料盒,所述料盒和电池片上料工位之间设置有上料机械手。上料机械手将料盒中的完成切割的电池片拾取到转盘电池片上料工位。

    5、作为优选,所述料盒下方设置有上料盘,上料盘可180°转动,上料盘两侧设置两个料盒。上料盘设置两个,可以互相切换,往上料盒补充物料时候无需停机。

    6、作为优选,所述视觉检测工位利用ccd定位电池片的位置,所述激光划线绝缘工位根据视觉检测工位的定位确定划线位置。

    7、作为优选,第一传送带上侧为输送侧,下侧为回转侧,第一传送带前端的回转侧与电池分选传送工位对齐设置有下压机构。下压机构将第一传送带下压到电池片上,同时电池片载盘切断负压吸附,使第一传送带将电池片磁吸带走,并在回转侧回转到输送侧时,顺势完成电池片的正反面翻转。

    8、作为优选,所述下压机构包括可升降的下压块,下压块的前侧或后侧设置有弹性张紧第一输送带的弹性补偿张紧辊。下压块和弹性补偿张紧辊配合保持第一输送带始终保持张紧并减少抖动。

    9、作为优选,所述贴片机械手设有负压吸盘,贴片机械手上方设有检测电池片一角位置的第一ccd相机,所述前膜上方设置有检测贴片位的第二ccd相机,所述贴片机械手依据第一ccd相机和第二ccd相机信息对齐贴片。

    10、作为优选,所述贴片机械手的抓取端至少设置两个可下压的加热定位头,所述前膜在第二输送带上从下到上依次为前基膜层、热融层、铜网层,所述加热定位头压住电池片并融化热融层粘附定位电池片。所述热融层热可塑形聚烯烃酮(tpo)或者热塑性聚氨酯(tpu)或者聚氨酯(pu)层;所述前基膜层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或者聚酰亚胺(pi)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(pen)层。

    11、作为优选,所述贴片机械手在第二输送带两侧分别设置一个。

    12、作为优选,所述电池片包括不锈钢基底和镀膜层,所述激光划线绝缘工位划穿镀膜层但不划穿不锈钢基底,u型槽内外两侧的镀膜层完全隔断;所述激光焊接工位击穿第一连接部的不锈钢基底和镀膜层以及第二连接部,使第二连接部穿透隔离的cigs电池镀膜层与不锈钢基底熔融连通。激光划线绝缘工位用2w-5w功率脉冲激光在电池片的镀膜层一侧以1000mm/s至3000mm/s速度划出若干u型槽,所使用激光脉冲宽度在0.1-3ns,频率在10-500khz。激光焊接工位使用50w-200w功率连续激光打穿第二连接部、电池片镀膜层与不锈钢基底层。

    13、本发明提供了一种新的柔性cigs太阳能电池模块自动化加工装置,采用了全新的加工工位布局,可以完成柔性cigs太阳能电池片的单面内串互联加工,并在加工过程中全程保持电池片吸附定位,不产生翻卷。


    技术特征:

    1.一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,包括平台作业机架,其特征在于,所述平台作业机架上设置有转盘,所述转盘环周依次设置有电池片上料工位,视觉检测工位,激光划线绝缘工位,电池片开压检测分档工位,电池分选传送工位;转盘上均匀设置有若干对应各工位的电池片载盘,电池片载盘上设置有吸附电池片的负压吸孔;所述激光划线绝缘工位在电池片镀膜层的一侧均匀划出若干u型槽,形成电池内串互联的绝缘独立连接区,u型槽内侧为第一连接部;电池分选传送工位上方设置第一传送带的前端,第一传送带后端下方设置有第二传送带,第一传送带为可吸附电池片的磁吸带,第二传送带上铺设有前膜,第一传送带和第二传送带之间设置有贴片机械手;所述前膜上设有与电池片一一对应的贴片位,前膜最上面复合有铜网层,铜网层包括与每一片电池片分别对应的栅格状铜网,铜网侧边通过铜连接带串接,铜连接带与绝缘槽分设在同一cigs电池片的相对两侧边,铜连接带向外凸设有若干第二连接部,所述第二连接部与相邻cigs电池片的第一连接部一一对齐;第二传送带后端设置有激光焊接工位,激光焊接仓的后端设置有加热层压工位。

    2.根据权利要求1所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述电池片上料工位的侧方设置有料盒,所述料盒和电池片上料工位之间设置有上料机械手。

    3.根据权利要求2所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述料盒下方设置有上料盘,上料盘可180°转动,上料盘两侧设置两个料盒。

    4.根据权利要求1所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述视觉检测工位利用ccd定位电池片的位置,所述激光划线绝缘工位根据视觉检测工位的定位确定划线位置。

    5.根据权利要求1所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,第一传送带上侧为输送侧,下侧为回转侧,第一传送带前端的回转侧与电池分选传送工位对齐设置有下压机构。

    6.根据权利要求5所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述下压机构包括可升降的下压块,下压块的前侧或后侧设置有弹性张紧第一输送带的弹性补偿张紧辊。

    7.根据权利要求1所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述贴片机械手设有负压吸盘,贴片机械手上方设有检测电池片一角位置的第一ccd相机,所述前膜上方设置有检测贴片位的第二ccd相机,所述贴片机械手依据第一ccd相机和第二ccd相机信息对齐贴片。

    8.根据权利要求1所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述贴片机械手的抓取端至少设置两个可下压的加热定位头,所述前膜在第二输送带上从下到上依次为前基膜层、热融层、铜网层,所述加热定位头压住电池片并融化热融层粘附定位电池片。

    9.根据权利要求1所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述贴片机械手在第二输送带两侧分别设置一个。

    10.根据权利要求1所述的一种柔性cigs太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,其特征在于,所述电池片包括不锈钢基底和镀膜层,所述激光划线绝缘工位划穿镀膜层但不划穿不锈钢基底,u型槽内外两侧的镀膜层完全隔断;所述激光焊接工位击穿第一连接部的不锈钢基底和镀膜层以及第二连接部,使第二连接部穿透隔离的cigs电池镀膜层与不锈钢基底熔融连通。


    技术总结
    本发明涉及一种柔性CIGS太阳能电池金属化内串互联的自动化模块加工装置,包括平台作业机架上设置有转盘,所述转盘环周依次设置有电池片上料工位,视觉检测工位,激光划线绝缘工位,电池片开压检测分档工位,电池分选传送工位;转盘上均匀设置有若干对应各工位的电池片载盘,激光划线绝缘工位在电池片划出若干第一连接部;电池分选传送工位上方设置第一传送带的前端,第一传送带后端下方设置有第二传送带,第二传送带上铺设有前膜,第一传送带和第二传送带之间设置有贴片机械手;所述前膜上设有贴片位,前膜最上面复合有铜网层,铜网层向外凸设有若干第二连接部,所述第二连接部与相邻电池片的第一连接部一一对齐;第二传送带后端设置有激光焊接工位,激光焊接仓的后端设置有加热层压工位。本发明采用了全新的加工工位布局,可以完成柔性CIGS太阳能电池片的单面内串互联加工。

    技术研发人员:陈云友,张一帆,李霆枫,任宇刚,任宇航,张志衡
    受保护的技术使用者:浙江尚越新能源开发有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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