CN219246647U - 太阳能电池片图形化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池片图形化设备，包括工作台、图形化装置及移载装置，其中，图形化装置至少具有掩膜板，工作台上设有自后向前依次分布的上料工位、加工工位及下料工位，所述加工工位设于所述掩膜板的下方；移载装置包括能够沿前后方向平移运动地设于所述工作台上的平台、能够沿上下方向升降地设置在所述平台上且用于承载电池片的载台，所述平台自后向前平移的过程中顺序地经过所述上料工位、所述加工工位及所述下料工位；所述移载装置设有两组，两组所述移载装置中的所述载台交替地经过所述加工工位而与图形化装置配合以进行图形化加工，提升了加工效率。

Description

太阳能电池片图形化设备

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池片及半导体制造领域，具体涉及一种太阳能电池片图形化设备。

背景技术

目前，在太阳能电池片生产过程中，电池栅线图形的制作通常采用丝网印刷的方法来制作，该方法使用丝网印刷银浆料，再经过高温或低温烧结来形成半导体与金属的欧姆接触电极以导出光生载流子，该方法工艺简单，是目前主流的量产工艺。但是，该方法所使用的银浆料的成本高，且印刷出的银栅线的宽度及高宽比受到限制，导致电池效率较低，同时还需要定期清洗维护丝网。

采用电镀法制作太阳能电池的栅线可以降低成本和提升电池效率，该方法可以使用更为便宜的镍、铜等金属替代丝网印刷工艺中需要使用的银，从而实现成本的降低，同时，该方法还可以通过光刻蚀形成更窄的栅线，降低电池的遮光面积，提高电池的电流，从而提高光电转换效率。

上述电镀法中涉及对太阳能电池片上掩膜的图形化，需要通过图形化设备来予以加工。在对电池片予以图形化处理的过程中，需要保持掩膜板与电池片的上表面之间的间距恒定。然而由于电池片每片的厚度不一致，生产过程中便会导致曝光间距发生变化，出现曝光图案不一致，超出图案公差范围的缺陷；这就使得电池片在曝光工位进行曝光处理时，需要调整曝光间距，进一步导致图形化设备中很难采用简单流水线进行快速生产。同时，图形化设备在上料和传输过程中，会导致电池片的位置参数发生变化，电池片在曝光工位进行曝光处理时，还需要调整电池片的位置参数。因此，目前的图形化设备中，一次仅传输一片电池片至曝光工位进行曝光处理，在电池片到达曝光工位之前，预先调整电池片的曝光间距和位置参数，避免在曝光工位进行调整，这在一定程度上提升了图形化设备的效率。然而上述的单片曝光工艺，生产效率仍然较低，较难满足太阳能电池片低成本、大批量的生产需要。

需要声明的是，以上背景技术内容仅用于辅助理解本专利申请的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能电池片图形化设备，以解决现有技术的一个或多个问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种太阳能电池片图形化设备，所述图形化设备包括：

图形化装置，包括光源***和掩膜板机构，所述光源***至少包括光源，所述掩膜板机构至少包括掩膜板，所述掩膜板使得所述光源发出的光选择性地通过后向下投射；

工作台，所述工作台上设有自后向前依次分布的上料工位、加工工位及下料工位，所述加工工位设于所述掩膜板的下方；

移载装置，包括能够沿前后方向平移运动地设于所述工作台上的平台、能够沿上下方向升降地设置在所述平台上且用于承载电池片的载台、用于驱使所述载台升降的升降驱动单元，以及用于驱使所述平台沿前后方向平移的平移驱动单元，所述平台自后向前平移的过程中顺序地经过所述上料工位、所述加工工位及所述下料工位；

所述移载装置设有两组，两组所述移载装置中的所述载台交替地经过所述加工工位。

优选地，所述平台自后向前平移而顺序地经过所述上料工位、所述加工工位及所述下料工位的过程中，所述载台保持在第一高度位置；所述平台自前向后平移而由所述下料工位返回所述上料工位的过程中，所述载台保持在第二高度位置，所述第二高度位置沿竖直方向低于所述第一高度位置。

进一步地，当所述平台位于所述加工工位且与所述图形化装置配合以对所述电池片图形化加工的过程中，所述载台位于第三高度位置，所述第三高度位置沿竖直方向高于所述第一高度位置。

在一些实施例中，所述载台处于所述第三高度位置下，所述载台的上表面与所述掩膜板的下表面之间的间距为5μm～500μm，优选为50μm～250μm。

优选地，两组所述移载装置分别安装在所述工作台的左侧部与右侧部上，且两组所述载台均位于所述工作台的上方。

优选地，所述图形化设备还包括：

第一传输装置，用于将电池片自后向前传输，所述第一传输装置设于所述工作台的后方；

第一搬运装置，用于将所述第一传输装置上的电池片搬运至位于所述上料工位处的所述载台上；

第二传输装置，用于将电池片自后向前传输，所述第二传输装置设于所述工作台的前方；

第二搬运装置，用于将位于所述下料工位处所述载台上的电池片搬运至所述第二传输装置上。

进一步地，所述第一搬运装置和/或所述第二搬运装置包括旋转臂，所述旋转臂能够绕竖直方向延伸的旋转中心线转动地设置，所述旋转臂长度方向的相异两端部上均设置有用于吸附固定电池片的吸附头。

优选地，所述掩膜板机构还包括：

第一驱动单元，用于驱使所述掩膜板沿左右方向平移；

第二驱动单元，用于驱使所述掩膜板绕竖直方向延伸的转动中心线旋转。

在一些实施例中，所述第一驱动单元为第一线性驱动件，第二驱动单元包括第二线性驱动件，以及连接在所述第二线性驱动件与所述掩膜板之间的驱动杆组。

在一些实施例中，所述图形化设备还包括光学相机，所述光学相机用于采集位于所述载台上所述电池片的位置，所述掩膜板机构还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述第一驱动单元与所述第二驱动单元的工作状态，其中，所述光学相机与所述控制单元之间通信连接。

优选地，所述图形化设备还包括用于测量电池片的厚度的电池片厚度测量装置，所述电池片厚度测量装置包括与所述工作台固定连接的基座，以及固定地设置在所述基座上的厚度测量传感器。

在一些实施例中，所述基座为大理石材质制成，所述基座固定地设置在所述工作台的左侧部或右侧部，所述厚度测量传感器通过连接件固定地安装在所述基座上。

在一些实施例中，所述厚度测量传感器为三维测量传感器。

优选地，所述移载装置中，所述载台包括沿左右方向并排设置的第一载台与第二载台，所述第一载台与所述第二载台之间的相对位置能够调整地设置。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的太阳能电池片图形化设备，其中采用两组移载装置来传输电池片，两组移载装置的载台交替地经过加工工位而与图形化装置配合，以实现对电池片的图形化加工，提升了加工效率。

附图说明

附图1为本实用新型一具体实施例的图形化设备的整体结构示意图；

附图2为附图1的图形化设备中两组移载装置在工作台上的安装结构示意图；

附图3为附图2的后视图；

附图4为移载装置中载台在不同工位下处于不同高度位置的示意图；

附图5为掩膜板机构的结构示意图；

附图6为附图1的图形化设备中电池片厚度测量装置的结构示意图；

附图7为本实用新型的图形化设备另一实施例中两组移载装置在工作台上的俯视示意图；

附图8为附图7的后视图；

其中：1、工作台；2、图形化装置；21、光源***；22、掩膜板机构；221、掩膜板；3、移载装置；31、平台；32、载台；321、第一载台；322、第二载台；33、平移驱动单元；34、升降驱动单元；4、第一传输装置；5、第二传输装置；6、第一搬运装置；61、旋转臂；7、第二搬运装置；71、旋转臂；8、电池片厚度测量装置；81、基座；82、厚度测量传感器；83、连接件；9、光学相机。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

以下关于前、后、左、右、上、下等方位的描述，均是基于电池片被右后向前传输作为基准来定义的，目的主要用于说明该图形化设备中各部件的相对位置关系，详细方位参见图1中的示意性标示。

参见图1至图3所示的一种太阳能电池片图形化设备，该图形化设备包括工作台1、图形化装置2，以及移载装置3，其中：图形化装置2包括光源***21和掩膜板机构22，该光源***21至少包括光源，掩膜板机构22至少包括掩膜板221，光源位于掩膜板221的正上方，该掩膜板221能够使得光源发出的光选择性地通过后向下投射，从而在位于其下方的电池片表面的掩膜上进行图形打印，进而实现电池片表面的图形化加工。工作台1上设有自后向前依次分布的上料工位S1、加工工位S2及下料工位S3，加工工位S3设于掩膜板221的正下方。

移载装置3包括能够沿前后方向平移运动地设于工作台1上的平台31、能够沿上下方向升降地设置在平台31上且用于承载电池片的载台32、用于驱使载台32升降的升降驱动单元34，以及用于驱使平台31沿前后方向平移的平移驱动单元33，该平台31自后向前平移的过程中顺序地经过上料工位S1、加工工位S2及下料工位S3，以相应地进行电池片的上料、加工及下料处理。该图形化设备中，移载装置3设置有两组，该两组移载装置3中的载台32交替地经过加工工位S2，减少图形化装置2的等待时间，从而达到快速提升生产效率的目的。

具体地，参见各附图所示，两组移载装置3分别安装在工作台1的左侧部与右侧部上，且两组载台32均位于工作台1的上方。该工作台1具体选用大理石平台，其左侧部与右侧部上均设置有沿前后方向水平延伸的导轨或者导槽，两组移载装置3的平台31分别侧挂在工作台1的左侧部与右侧部上并与上述的导轨或导槽滑动配合，以使得平台31、升降驱动单元34及载台32整体稳定地沿前后方向平移，从而在不同的工位之间予以切换。

参见图4所示，对于任一移载装置3，平台31自后向前平移而顺序地经过上料工位S1、加工工位S2及下料工位S3的过程中，载台32保持在第一高度位置H1；在平台31自前向后平移而由下料工位S3返回上料工位S1的过程中，载台32保持在第二高度位置H2，上述第二高度位置H2沿竖直方向低于第一高度位置H1。

也就是说，移载装置3中载台32保持的第一高度位置H1自后向前运动，使其依次在上料工位S1接收待处理的电池片、在加工工位S2与图形化装置2配合对电池片进行图形化加工、在下料工位S3将加工好的电池片转移出去；随后，载台32下降至第二高度位置H2，随后自前向后运动，使得载台32返回至上料工位S1处。这也使得两组移载装置3的载台32能够沿上下方向一高一低地交互运行，两个载台32之间互不干涉。

当平台31位于加工工位S2且与图形化装置2配合以对电池片进行图形化加工的过程中，载台32位于第三高度位置H3，该第三高度位置H3沿竖直方向高于第一高度位置H1，亦即，当载台32以第一高度位置H1由上料工位S1运行至加工工位S2处，载台32沿竖直方向上升至第三高度位置H3以与掩膜板机构22配合，待加工完成后，载台32再沿竖直方向下降至第一高度位置H1，最后运行至下料工位S3处。在载台32处于第三高度位置H3下，载台32的上表面与掩膜板221的下表面之间的距离范围为5μm～500μm，优选为50μm～250μm，实现对电池片的图形化加工。

参见图1所示，该图形化设备还包括第一传输装置4、第二传输装置5、第一搬运装置6及第二搬运装置7，其中，第一传输装置4设于工作台1的后方，用于将电池片自后向前传输；第一搬运装置6用于将第一传输装置4上的电池片搬运至位于上料工位S1处的载台32上；第二传输装置5设于工作台1的前方，用于将电池片自后向前传输；第二搬运装置7用于将位于下料工位S3处载台32上的电池片搬运至第二传输装置5上。上述第一传输装置4、第二传输装置5此处采用的均为传输带。

第一搬运装置6包括旋转臂61，该旋转臂61能够绕竖直方向延伸的旋转中心线转动地设置，旋转臂61长度方向的相异两端部上均设置有用于吸附固定电池片的吸附头。如图1所示，当旋转臂61沿前后方向延伸时，旋转臂61一端部的吸附头位于第一传输装置4的上方且能够吸附第一传输装置4上的电池片，旋转臂61另一端部的吸附头位于上料工位S1的正上方，用于将被吸附头吸附固定的电池片转移至位于上料工位S1处的载台32上，两个吸附头交替地在拾取电池片与释放电池片之间切换，基本不需要等待时间，能够满足电池片的快节奏生产需要。类似地，第二搬运装置7也包括旋转臂71，其结构与工作原理与旋转臂61相似，能够快速地将完成加工的电池片下料转移至第二传输装置5上，从而传输至下一工序。

参见图5所示，掩膜板机构22中，掩膜板221能够沿左右方向平移地调整位置，以及能够绕竖直方向延伸的转动中心线旋转来调整角度，从而与移载装置3沿前后方向平移运动相结合，使得载台32上的电池片的位置与掩膜板221的位置相互对应。具体地，掩膜板机构22还包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元（图中未示出）用于驱使掩膜板221沿左右方向平移，第二驱动单元（图中未示出）用于驱使掩膜板221绕竖直方向延伸的转动中心线旋转，其中，第一驱动单元为第一线性驱动件，第二驱动单元包括第二线性驱动件，以及连接在第二线性驱动件与掩膜板221之间的驱动杆组（图中未示出），通过该驱动杆组将第二线性驱动件输出的直线运动转换成掩膜板221的旋转运动。上述第一线性驱动件、第二线性驱动件此处具体为线性电机。

在其他实施例中，第二驱动单元可以为旋转驱动件，例如旋转电机或者旋转气缸。但是当采用旋转驱动件时，需要避免旋转驱动件遮挡光源发出的光。可以将旋转驱动件的部分区域镂空以用于透过光源发出的光。也可以将旋转驱动件设置在掩膜板221的边缘，此时掩膜板221的转动中心线和旋转驱动件的转动中心线不重合，这可能会增加掩膜板221旋转过程的控制难度。

该图形化设备还包括光学相机9，该光学相机9用于采集位于载台32上电池片的位置，掩膜板机构22还包括控制单元，控制单元用于控制第一驱动单元与第二驱动单元的工作状态，光学相机9与控制单元之间通信连接。此处，载台32处于上料工位S1处且待加工的电池片转移至载台32上后，光学相机9便启动对载台32上电池片位置的采集，并发送至控制单元，在载台32传输至加工工位S2的过程中，控制单元便控制掩膜板机构21中第一驱动单元与第二驱动单元工作而调整掩膜板221的位置，使得掩膜板221与电池片对齐位置。

在掩膜板机构21对电池片予以图形化处理的过程中，需要掩膜板221与电池片的上表面之间的间距恒定。然而由于电池片每片的厚度不一致，生产过程中便会导致曝光间距发生变化，出现曝光图案不一致，超出图案公差范围的缺陷。为此，该图形化设备还包括用于测量电池片的厚度的电池片厚度测量装置8。

参见图1、图6所示，电池片厚度测量装置8包括与工作台1固定连接的基座81，以及固定地设置在基座81上的厚度测量传感器82，此处，基座81为大理石材质制成，基座81固定地设置在工作台1的左侧部或者右侧部，且厚度测量传感器82通过连接件83固定地安装在基座81上并位于基座81的顶部。厚度测量传感器82具体为三维测量传感器。

此处，电池片厚度测量装置8位于第一传输装置4的上方，当第一传输装置4输送电池片时，电池片厚度测量装置8测量电池片的多个点位的厚度值，并反馈至控制***，在载台32达到加工工位S2处后，由第一高度位置H1上升至第三高度位置H3的过程中，控制***根据电池片的厚度值，相应地调整第三高度位置H3的实际数值，使得掩膜板221与电池片的上表面之间的间距保持恒定，保证曝光的精度。

参见图7、图8所示，在其他的一些实施例中，每组移载装置3中，载台32包括沿左右方向并排设置的第一载台321和第二载台322，第一载台321用于承载第一电池片，第二载台322用于承载第二电池片，使得移载装置3每次移动至上料工位S2处时，有两块电池片同时与图形化装置2配合加工，进一步提升加工效率。该第一载台321和第二载台322之间的相对位置能够调整地设置，该位置调整可以仅由第一载台321与第二载台322中的一者的调整实现，也可以是由第一载台321与第二载台322共同调整实现，其调整时包括沿前后方向上的平移、沿左右方向的平移，以及绕竖直方向延伸的转动中心线的旋转。

上料工位S1处，在第一电池片与第二电池片相应地被转移至第一载台321与第二载台322上后，通过光学相机9获取第一电池片与第二电池片的实际位置，对该两片电池片予以定位，随后，第一载台321与第二载台322之间的相对位置予以调整而对第一电池片及第二电池片的位置进行补偿，同时调整或不调整掩膜板机构22的左右位置及角度，使得第一电池片、第二电池片的方向和位置都可以在加工工位S2与掩膜板221上的图案方向一致，如此，同时可以实现对两片电池片的图形化加工。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种太阳能电池片图形化设备，其特征在于，所述图形化设备包括：

图形化装置，包括光源***和掩膜板机构，所述光源***至少包括光源，所述掩膜板机构至少包括掩膜板，所述掩膜板使得所述光源发出的光选择性地通过后向下投射；

工作台，所述工作台上设有自后向前依次分布的上料工位、加工工位及下料工位，所述加工工位设于所述掩膜板的下方；

移载装置，包括能够沿前后方向平移运动地设于所述工作台上的平台、能够沿上下方向升降地设置在所述平台上且用于承载电池片的载台、用于驱使所述载台升降的升降驱动单元，以及用于驱使所述平台沿前后方向平移的平移驱动单元，所述平台自后向前平移的过程中顺序地经过所述上料工位、所述加工工位及所述下料工位；

所述移载装置设有两组，两组所述移载装置中的所述载台交替地经过所述加工工位。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述平台自后向前平移而顺序地经过所述上料工位、所述加工工位及所述下料工位的过程中，所述载台保持在第一高度位置；所述平台自前向后平移而由所述下料工位返回所述上料工位的过程中，所述载台保持在第二高度位置，所述第二高度位置沿竖直方向低于所述第一高度位置。

3.根据权利要求2所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：当所述平台位于所述加工工位且与所述图形化装置配合以对所述电池片图形化加工的过程中，所述载台位于第三高度位置，所述第三高度位置沿竖直方向高于所述第一高度位置。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述载台处于所述第三高度位置下，所述载台的上表面与所述掩膜板的下表面之间的间距为5μm～500μm。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述载台处于所述第三高度位置下，所述载台的上表面与所述掩膜板的下表面之间的间距为50μm～250μm。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：两组所述移载装置分别安装在所述工作台的左侧部与右侧部上，且两组所述载台均位于所述工作台的上方。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述图形化设备还包括：

第一传输装置，用于将电池片自后向前传输，所述第一传输装置设于所述工作台的后方；

第一搬运装置，用于将所述第一传输装置上的电池片搬运至位于所述上料工位处的所述载台上；

第二传输装置，用于将电池片自后向前传输，所述第二传输装置设于所述工作台的前方；

第二搬运装置，用于将位于所述下料工位处所述载台上的电池片搬运至所述第二传输装置上。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述第一搬运装置和/或所述第二搬运装置包括旋转臂，所述旋转臂能够绕竖直方向延伸的旋转中心线转动地设置，所述旋转臂长度方向的相异两端部上均设置有用于吸附固定电池片的吸附头。

9.根据权利要求1所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述掩膜板机构还包括：

第一驱动单元，用于驱使所述掩膜板沿左右方向平移；

第二驱动单元，用于驱使所述掩膜板绕竖直方向延伸的转动中心线旋转。

10.根据权利要求9所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述图形化设备还包括光学相机，所述光学相机用于采集位于所述载台上所述电池片的位置，所述掩膜板机构还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述第一驱动单元与所述第二驱动单元的工作状态，其中，所述光学相机与所述控制单元之间通信连接。

11.根据权利要求1所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述图形化设备还包括用于测量电池片的厚度的电池片厚度测量装置，所述电池片厚度测量装置包括与所述工作台固定连接的基座，以及固定地设置在所述基座上的厚度测量传感器。

12.根据权利要求11所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述基座为大理石材质制成，所述基座固定地设置在所述工作台的左侧部或右侧部，所述厚度测量传感器通过连接件固定地安装在所述基座上；所述厚度测量传感器为三维测量传感器。

13.根据权利要求1所述的太阳能电池片图形化设备，其特征在于：所述移载装置中，所述载台包括沿左右方向并排设置的第一载台与第二载台，所述第一载台与所述第二载台之间的相对位置能够调整地设置。

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