一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法与流程

1.本发明属于薄膜太阳能电池技术领域，尤其涉及一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法。


背景技术：

2.薄膜太阳能电池具有光吸收能力强、制造成本低、可柔性化、发电稳定以及环境友好等优点，是未来最有可能取代硅电池的材料之一，目前实验室最高转换效率已经超过22％。薄膜太阳能电池一般是以玻璃为基板，在玻璃衬底上共镀有三层膜：前电极，半导体层及背电极，传统的薄膜太阳能电池的制作过程是在玻璃衬底上沉积前电极层(材料包括fto、ito、azo、bzo及mo)，然后使用激光刻蚀前电极，形成多个子电池，再去沉积半导体层，半导体层可以是非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒等，然后使用激光刻蚀，完成后再沉积背电极，然后再使用激光刻蚀，这就是通常所说的p1,p2,p3三道激光工艺，完成电池片子电池的串并联，而整个镀膜覆盖了整个电池基板，需要对周边区域的所有膜层进行清除，再将电极引出、封装、测试等。其中对所有膜层进行清除的工序是在太阳能电池的生产工艺中必不可少的工序，业内称之为清边，清边工艺也是薄膜太阳能电池片基板气密性封装前的一道重要工序，清边的主要目的有两个，一是为防止薄膜太阳能电池在安装时与金属边框接触发生短路，或者有水分进入使得其导电性能降低，二是为防止边缘膜层脱离导致气密性封装失效。因此，在太阳能电池的生产工艺中，会沿着太阳能电池玻璃基板边缘进行清边，也就是p4工艺，而清边后的效果好坏也将直接影响到电池封装后的性能。
3.目前，在薄膜太阳能电池清边工艺中，包括喷砂法，激光方法清除边缘膜层，喷砂法清边在在污染大，加工一致性不佳等问题，因此逐渐被市场所淘汰，现有通常采用激光方法清除边缘膜层，也叫激光清边，激光清边包括近红外激光进行一次清边和使用1064nm脉冲光纤激光器，还有就是采用振镜的方式，通过输出方形激光光斑，通过设定一定光斑以及图形重叠率参数，振镜控制激光光斑在相应的清边区域内类似于划线填充的方式进行清边工艺，但无论是哪一种激光清边工艺，在薄膜太阳能电池激光清边后，一般都没有一个科学合理的工艺表征清边效果的方法，大部分的生产线工艺流程中并没有任何的清边效果的质量监控，个别的采用离线式的绝缘电阻检测，这种方式没有办法完成全部检测，因此需要找到一种在线的可实现全部检测的工艺表征方法，来表征激光清边工艺的好坏，以保证该道工艺的稳定性，如果不满足工艺要求即可以提前报废，避免不合格产品流入后面封装工艺而造成相应的成本浪费和影响后期产能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种利用光在清边区域透过率的检测来表征清边效果好坏的方式，以解决产品易提前报废、影响后面封装工艺、造成浪费、清边工艺质量无法合理表征等问题的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法。
5.本发明所提出的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，包括：在玻璃基
板的一侧设置光源模块，照射清边区域；在玻璃基板的另一侧设置光强接收传感器；检测照射清边区域光的透过率；所述光源模块包括光源、光学定位相机模块、光强测量传感器、反射镜、聚集镜和伺服电机模块。
6.所述光强测量传感器与光强接收传感器敏感度相同。
7.所述光强测量传感器测量光源处发出光的光强，与光强接收传感器对比，通过光强差计算出透过率。
8.所述光源为可见光段任意波段的光，光源发出的光线为清边区域宽度大小的方形光，并通过反射镜、聚集镜或光罩获得，所述方形光的大小由聚焦镜通过伺服电机模块控制上下方向的位置获得。
9.所述光学定位相机模块通过光学定位使光源的光斑位置正好覆盖在清边区域宽度位置，且在检测过程中光斑始终覆盖清边区域。
10.所述光学定位采用两点定位方式，对整个玻璃基板区域的位置精度进行定位，计算出清边区域的位置和角度。
11.所述清边区域包括玻璃基板的四个边部，通过移动玻璃基板或者移动光源模块依次完成四个边部的全部检测。
12.所述光强接收传感器与光源集成一起，检测过程中两者始终保持相对位置不变，以获得最佳检测。
13.所述透过率包括平均透过率和单点透过率，通过两个透过率指标表征薄膜太阳能电池激光清边效果。
14.所述检测过程中所有操作均在暗室环境下进行。
15.本发明所提出的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，通过光在清边区域的透过率的检测来表征清边效果的好坏，该方法合理科学，可实现在线检测，且检测速度快，可以突破产能瓶颈。由于清边工艺是要去除所有的边缘膜层，只留下玻璃基板，因测量透过率可以科学地表征清边效果的好坏，而透过率的高低也是和绝缘电阻大小有着线性的关系，透过率越高，绝缘电阻越大，通过光强差来表征透过率，进而科学有效地表征清边效果，避免不合格产品流入后面工序，通过平均透过率和单点透过率两个指标来表征清边效果，也是一种科学有效的质量控制表征方式；保持光源和光强接收传感器同步，可以保证测试的精度和准确性。
附图说明
16.附图1为本发明所提出的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法整体流程结构示意图。
17.附图2为本发明所提出的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法中光源发出的方形光原理框图。
具体实施方式
18.参见图1和图2，这两个图给出本发明所提出的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法整体流程框图。该方法包括：在玻璃基板的一侧设置光源模块，用以照射清边区域，在玻璃基板的另一侧设置光强接收传感器，检测照射清边区域光的透过率，其中，光源
模块包括光源、光学定位相机模块、光强测量传感器、反射镜、聚集镜和伺服电机模块。进一步地，所述光源内部集成光强测量传感器，所述光强测量传感器与光强接收传感器敏感度相同，所述光强测量传感器测量光源处发出光的光强，与光强接收传感器对比，得出光强差，计算出透过率，所述透过率的计算公式为：接收光强/入射光强，从而完成透过率的测量，透过率越高，绝缘电阻越大，二者呈线性关系，可以通过透过率表征绝缘电阻。所述光源和光强接收传感器集成在同一个模块上，可以保证移动过程中二者的相对位置不变，且二者中间区域镂空，不会影响玻璃基板或者光源模块的移动，可以保证测量顺利进行，在测量时始终保持光源在上，光强接收传感器在下。
19.进一步地，由于不同膜层对不同波长光吸收不同，为更科学的测量透过率，所述光源为可见光段多个波段的连续光或者准连续光，还可以采用氙灯方式，所述光源发出的光线为清边区域宽度大小的方形光，并通过反射镜、聚集镜或光罩获得，聚焦镜通过伺服电机模块控制上下方向的位置以实现控制方形光大小。
20.进一步地，为更好实现该方法，保证光源的光斑位置正好覆盖在清边区域的宽度，集成了光学定位相机模块，所述光学定位相机模块与光源模块集成在一起可以保证设备的精度，其中光学定位相机模块通过光学定位，可以使光源的光斑位置正好覆盖在清边区域的宽度，以保证检测过程中光斑始终覆盖清边区域。
21.其中，光学定位采用两点定位方式，完成对整个玻璃基板区域的位置精度定位，计算出清边区域的位置和角度，所述清边区域包括玻璃基板的四个边部，通过移动玻璃基板或者移动光源模块依次完成四个边部的全部检测。
22.进一步地，完成定位后，光源打开，玻璃基板清边区域的一个边部刚好移动到光源处时开始检测，根据光源模块的检测控制以及测量步长的精度，设置玻璃基板的移动速度，其中，在玻璃基板移动的过程中，光源和光强接收传感器始终保持不动，以完成对玻璃基板一个边部的检测，所述玻璃基板移动的过程为保持平稳移动，不会出现位置偏移和震动等问题；在完成玻璃基板一个边部的检测后，开始进行第二个边部的检测，采用玻璃基板不动，光源模块移动的方式进行，通过伺服电机模块带动光源模块整体移动，检测结束后再以同样的方式完成玻璃基板第三个边部和第四个边部的检测。
23.所述光强接收传感器与光源集成一起，检测过程中两者始终保持相对位置不变，可以实现最佳测量。
24.所述透过率包括平均透过率和单点透过率，并通过两个透过率指标表征薄膜太阳能电池激光清边效果，所述透过率的指标设置为75％-85％，当两个透过率指标同时满足该指标时，视为产品合格，可进入后面封装工序。
25.为保证检测的准确性，所述检测过程的全部操作均在暗室环境下进行。
26.该方法通过测量光的透过率，用光强差来表征透过率，进而科学有效地表征清边效果，避免不合格产品流入后面工序，并通过平均透过率和单点透过率两个指标来表征清边效果，是一种科学有效的质量控制表征方式，通过对保证光源和光强接收传感器设置同步，从而保证了测量精度和准确性，该方法科学、合理，可实现在线检测，且检测速度快，检测效果佳，是很好的检测和评价、表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法。

技术特征：
1.一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：包括：在玻璃基板的一侧设置光源模块，照射清边区域；在玻璃基板的另一侧设置光强接收传感器；检测照射清边区域光的透过率；所述光源模块包括光源、光学定位相机模块、光强测量传感器、反射镜、聚集镜和伺服电机模块。2.根据权利要求1所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述光强测量传感器与光强接收传感器敏感度相同。3.根据权利要求1所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述光强测量传感器测量光源处发出光的光强，与光强接收传感器对比，通过光强差计算出透过率。4.根据权利要求1所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述光源为可见光段任意波段的光，光源发出的光线为清边区域宽度大小的方形光，并通过反射镜、聚集镜或光罩获得，所述方形光的大小由聚焦镜通过伺服电机模块控制上下方向的位置获得。5.根据权利要求1所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述光学定位相机模块通过光学定位使光源的光斑位置正好覆盖在清边区域宽度位置，且在检测过程中光斑始终覆盖在清边区域。6.根据权利要求5所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述光学定位采用两点定位方式，对整个玻璃基板区域的位置精度进行定位，计算出清边区域的位置和角度。7.根据权利要求1所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述清边区域包括玻璃基板的四个边部，通过移动玻璃基板或者移动光源模块依次完成四个边部的全部检测。8.根据权利要求1所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述光强接收传感器与光源集成一起，检测过程中两者始终保持相对位置不变，以获得最佳检测。9.根据权利要求3所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述透过率包括平均透过率和单点透过率，通过两个透过率指标表征薄膜太阳能电池激光清边效果。10.根据权利要求8所述的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，其特征在于：所述检测过程中所有操作均在暗室环境下进行。

技术总结
本发明所提出的一种表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法，包括：在玻璃基板的一侧设置光源模块，照射清边区域；在玻璃基板的另一侧设置光强接收传感器；检测照射清边区域光的透过率；所述光源模块包括光源、光学定位相机模块、光强测量传感器、反射镜、聚集镜和伺服电机模块。该方法通过测量光的透过率，进而科学有效地表征清边效果，避免不合格产品流入后面工序，并通过平均透过率和单点透过率两个指标表征清边效果，是一种科学有效的质量控制表征方式，通过对光源和光强接收传感器同步设置，保证了测量精度和准确性，该方法科学合理，可实现在线检测，且检测速度快，检测效果佳，是很好的检测和评价、表征薄膜太阳能电池激光清边效果的方法。边效果的方法。边效果的方法。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：仁烁光能（苏州）有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/18