(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210920691.1 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 山东理工大 学 地址 255086 山东省淄博市高新 技术开发 区高创园A座313室 (72)发明人 王后孝　梁皓杰　于国强　李锐　 (51)Int.Cl. B23K 26/70(2014.01) B23K 26/08(2014.01) B23K 26/12(2014.01) B23K 26/362(2014.01) B23K 101/36(2006.01) (54)发明名称 一种用于太阳能 电池片的飞秒激光高效无 损精密划片方法及装置 (57)摘要 本发明提供了一种用于太阳能 电池片的飞 秒激光高效无损精密划片方法及装置， 该装置包 括电源、 电路控制器、 激光产生与聚焦单元、 工件 吸装单元、 抽气单元、 惰性辅助气流吹气 装置。 本 发明采用飞秒激光对太阳能电池片进行划槽微 加工， 划片更精准， 槽壁表面光洁， 无热影响、 应 力、 变形及微裂纹。 通过抽气单元将真空吸盘阵 列孔内的空气抽出， 形成局部真空， 将薄脆的太 阳能电池片完好无损地牢牢吸附于移动式吸装 平台上。 设置了惰性辅助气流轴向吹气装置， 在 飞秒激光划片过程中即时吹除激光烧蚀的工件 废料， 减少了烧蚀废料与光致等离子体对入射激 光的屏障影响， 同时避免了氧化问题， 从而实现 了飞秒激光对太阳能电池片进行高效无损精密 划片的目的。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115302112 A 2022.11.08 CN 115302112 A 1.一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片装置， 其特征在于， 包括滑轨 （1） 、 机床 （2） 、 电路控制器 （3） 、 激光聚焦系统 （4） 、 激光头 （5） 、 真空吸盘 （6） 、 移动式吸装平 台 （7） 、 抽气单元 （8） 、 承重工作台 （9） 、 支撑柱 （10） 、 折射镜 （11） 、 聚焦透镜 （12） 、 惰性辅助气 流 （13） 、 太阳能电池片 （14） 和折 射镜 （15） 。 2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片装置， 其特征在于， 所述激光聚焦系统 （4） 内部包含折射镜 （11） 、 聚焦透镜 （12） 、 折射镜 （15） 和惰 性辅助气流 （13） ； 所述惰性辅助气流 （13） 的导向气管沿着先水平后轴向的方向内置于激光 头 （5） 的立柱中。 3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片装置， 其特征在于， 所述真空吸盘 （6） 通过焊接方式固连于移动式吸装平台 （7） 上， 所述移动式吸 装平台 （7） 位于承重工作台 （9） 的上方， 通过移动滑轨进 行X、 Y、 Z方向的精密移动， 真空吸盘 （6） 的精密移位由数控平台和移动式吸装平台 （7） 操控， 以满足飞秒激光划槽微加工过程中 太阳能电池片 （14） 在各个方向上的精密移位要求； 所述激光聚焦系统 （4） 和激光头 （5） 沿滑 轨 （1） 的精密移位由电路控制器 （3） 控制数控平台实现。 4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片装置， 其特征在于， 提出采用了一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片新方法， 在 移动式吸装平台 （7） 的真空吸盘 （6） 上打通了阵列小孔， 通过抽气单元 （8） 和真空吸盘 （6） 将 阵列孔内的空气抽出， 形成局部真空， 将薄脆的太阳能电池片 （14） 完好无损地牢牢 吸附于 移动式吸装平台 （7） 上， 以避免飞秒激光划片过程中太阳能电池片 （14） 移动产生的位置误 差以及机 械装夹方法对太阳能电池片 （14） 造成的损坏。 5.根据权利要求4所述的一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片方法， 其特征在于， 所述激光头 （5） 的立柱中内置了惰性辅助气流 （13） 吹气装置， 在利用飞秒 激光 对太阳能电池片 （14） 进行划 槽微加工的同时， 进行惰性辅助气流 （13） 轴向吹气， 即时吹除 激光烧蚀的工件废料， 避免了飞秒激光划片的氧化问题。 6.根据权利要求4所述的一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 将太阳能电池片 （14） 水平放置于移动式吸装平台 （7） 的真空吸盘 （6） 上， 启动 抽气单元 （8） ， 调节气阀， 调控真空吸盘 （6） 吸力的大小， 避免吸力过大损坏太阳能电池片 （14） ， 同时确保太阳能电池片 （14） 牢固地水平吸装于真空吸盘 （6） 上； 步骤二： 操控数控平台， 调节移动式吸装平台 （7） ， 对太阳 能电池片 （14） 进行精密移位， 将工件的待加工位置移至 激光头 （5） 下 方； 步骤三： 开启飞秒激光器， 调节激光头 （5） 的位置进行聚焦和对刀， 将激光束聚焦至工 件表面的待加工位置处， 开启惰性辅助气流 （13） 进 行轴向吹气， 通过移动式吸装平台 （7） 和 激光头 （5） 的精密移位对太阳能电池片 （14） 进行飞秒激光精密划槽微加工； 步骤四： 激光划片结束后， 断开电源， 停止抽气， 取出工件， 将移动式吸装平台 （7） 和激 光头 （5） 恢复至起始位置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115302112 A 2一种用于太阳能电池片的飞秒激光高 效无损精密划片方 法及 装置 技术领域 [0001]本发明涉及 光伏新能源及激光加工领域， 尤其涉及一种用于太阳能电池片的飞秒 激光高效无损精密划片方法及 装置， 可满足飞秒激光对各类太阳能电池片的高效无损精密 划槽微加工 。 背景技术 [0002]太阳能是一种取之不尽、 用之不竭的可再生能源。 太阳能光伏电池环保安全、 不易 损坏、 寿命长、 可靠性高、 成本低， 在通信、 交通、 国 防、 航空航天、 石油、 海洋、 医疗器械、 仪器 仪表、 气象、 农业及日常生活中的应用越来越广泛， 特别适用于一些无人值守的特殊环境和 场合。 [0003]太阳能电池板是光伏发电系统的核心部分， 电池板上的抗反射薄膜涂层是一层光 反射率低的物质， 电池板内部的半导体结构是光伏发电的关键结构。 太阳能电池片的高效 无损精密划片是制 造太阳能电池板的关键工艺。 然而， 太阳能电池片的材料主要为脆性的 单晶硅、 多晶硅或非晶硅， 厚度很薄 （一般不超过200微米） ， 划片过程中需对划槽微加工的 宽度和深度进 行精密控制， 而且要求电池片不能直接划断。 因此， 传统的机械装夹及划切方 法无法满足太阳能电池片精密划槽微加工的严苛要求。 [0004]激光划片有效率高、 精度 高、 非接触式加工、 无机械应力及无工具损耗等优点， 纳 秒激光划片和皮秒激光划片已逐步应用于在太阳能电池板生产领域。 然而， 纳秒激光和皮 秒激光对加工的微槽区域会产生热影响， 从而产生热应力， 导致太阳能电池片变形， 切口区 容易产生微裂纹， 太阳能电池板的载荷风险相应增加， 而且槽壁表 面也会存在一些缺陷， 划 切质量有限。 [0005]为了解决上述问题， 本发明提供了一种用于太阳能电池片的飞秒激光高效无损精 密划片方法及装置。 在飞秒激光划片过程中， 利用飞秒激光光斑更小、 能量密度更高、 划片 更精准、 几乎无热影响等独特优点， 采用了 真空吸盘方便快捷地吸装薄脆的太阳能电池片， 并辅以惰性气流轴向吹气， 以实现太阳能电池片的飞秒激光高效无损精密划片。 发明内容 [0006]针对现有技术中存在的不足， 本发明提供了一种用于太阳能电池片的飞秒激光高 效无损精密划片方法及 装置。 采用飞秒激光对太阳能电池片进 行划槽微加工， 划片更精准， 槽壁表面光洁， 无热影响、 应力、 变形及微裂纹。 通过抽气单元和真空吸盘将阵列孔内的空 气抽出， 形成局部真空， 将薄脆的太阳能电池片 完好无损地牢牢吸附于移动式 吸装平台上， 避免了机械装夹方法对太阳能电池片造成的损坏、 应力及变形， 同时保证了飞秒激光划片 的位置精度。 通过惰性辅助气流轴向吹气， 即时吹除激光烧蚀的工件废料， 减少了烧蚀废料 与光致等离子体对入射激光的屏障影响， 同时避免了飞秒激光划片过程中的氧化问题。 [0007]本发明是通过以下技 术手段实现上述 技术目的的。说　明　书 1/4 页 3 CN 115302112 A 3