激光多光束加工装置和太阳能电池多光束加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光多光束加工装置和太阳能电池多光束加工方法。激光多光束加工装置包括：激光发生系统，激光发生系统发射激光光束；分束衍射系统，分束衍射系统用于接收激光光束并将激光光束分为多束；大视场聚焦系统，大视场聚焦系统用于接收分束衍射系统的多束激光光束并输出多束平行光束，以使多束平行光束对待加工基板进行加工。本发明专利技术解决了现有技术中的激光多光束加工装置存在加工效率差的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
激光多光束加工装置和太阳能电池多光束加工方法


[0001]本专利技术涉及激光精密加工设备
，具体而言，涉及一种激光多光束加工装置和太阳能电池多光束加工方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，太阳能电池产业技术已经非常成熟，然而与常规能源相比，较高的成本制约了其发展，对于如何降低成本，人们进行了大量的研究。研究发现，太阳能电池片尺寸规格的增大对综合成本的降低有积极显著的影响。
[0003]目前，一些厂商提出了一种激光单光束加工装置，采用振镜和场镜聚焦扫描的加工方法，虽然有激光扫描速度快，加工图形容易编辑等优势而在太阳能电池加工领域得到了广泛的应用。但是，随着太阳能电池片尺寸的增大，其加工幅面、光斑尺寸和光斑均匀性受场镜焦距及设计的影响凸显，对于大尺寸电池片加工存在效率慢、设备结构升级复杂、产能受限于激光最高频率等的问题。
[0004]一些厂商提出了一种激光多光束加工装置，以将激光分成多束进行并行加工，在一定程度上提升了加工效率，但是，此种装置分束数量较少，多为分成两束、三束或者四束，由于太阳能电池加工尺寸变大，加工图形中需要激光线形扫描的扫描线很多，且以上分束的分束质量难以保证，同样存在加工效率差的问题。
[0005]也就是说，现有技术中的激光多光束加工装置存在加工效率差的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种激光多光束加工装置和太阳能电池多光束加工方法，以解决现有技术中的激光多光束加工装置存在加工效率差的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种激光多光束加工装置，包括：激光发生系统，激光发生系统发射激光光束；分束衍射系统，分束衍射系统用于接收激光光束并将激光光束分为多束；大视场聚焦系统，大视场聚焦系统用于接收分束衍射系统的多束激光光束并输出多束平行光束，以使多束平行光束对待加工基板进行加工。
[0008]进一步地，分束衍射系统包括衍射光栅和衍射分光镜中的一种。
[0009]进一步地，大视场聚焦系统包括扫描场镜、球面聚焦透镜组、非球面透镜及透镜组中的一种。
[0010]进一步地，激光多光束加工装置还包括：加工平台，加工平台用于承载待加工基板；移动装置，移动装置驱动加工平台相对于大视场聚焦系统进行移动。
[0011]进一步地，大视场聚焦系统为一个或多个，加工平台和大视场聚焦系统对应设置，当大视场聚焦系统为多个时，加工平台具有多个工位台面，多个工位台面上均对应设置有待加工基板，多个大视场聚焦系统与多个工位台面一一对应设置，以实现多个待加工基板的同时加工。
[0012]进一步地，激光多光束加工装置还包括：衰减系统，衰减系统位于激光发生系统与
分束衍射系统之间，衰减系统用于调节激光光束的能量；和/或扩束系统，扩束系统位于激光发生系统与分束衍射系统之间；和/或反射镜，反射镜为一个或多个，激光发生系统与衰减系统之间、衰减系统与分束衍射系统之间中的至少一个设置有至少一个反射镜；和/或滤波掩膜版，滤波掩膜版位于大视场聚焦系统的出光侧，以对激光光束进行滤光处理。
[0013]进一步地，激光多光束加工装置还包括机器视觉系统，机器视觉系统用于识别待加工基板的位置。
[0014]进一步地，机器视觉系统包括识别相机和二向色镜，识别相机和二向色镜间隔设置在分束衍射系统的上游位置，二向色镜位于识别相机与分束衍射系统之间，识别相机与分束衍射系统同轴设置。
[0015]进一步地，激光多光束加工装置还包括装调夹具，分束衍射系统、大视场聚焦系统和二向色镜设置在装调夹具上，装调夹具包括：分束衍射系统镜架，分束衍射系统可调节地设置在分束衍射系统镜架上；大视场聚焦系统镜架，大视场聚焦系统可调节地设置在大视场聚焦系统镜架上，大视场聚焦系统镜架与分束衍射系统镜架连接且同轴设置；二向色镜承载架，二向色镜承载架位于分束衍射系统镜架远离大视场聚焦系统镜架的一侧且与分束衍射系统镜架呈角度设置。
[0016]进一步的，分束衍射系统最大衍射全角范围为0.01
°
至65
°
，分束数量范围为2束至120束；和/或大视场聚焦系统具有
±
15
°
至
±
33
°
的视场范围，大视场聚焦系统的焦距为125mm
‑
350mm。
[0017]进一步地，分束衍射系统最大衍射全角范围为0.01
°
至30
°
，分束数量范围为2束至51束；和/或大视场聚焦系统具有
±
15
°
的视场范围，大视场聚焦系统的焦距为125mm
‑
350mm。
[0018]进一步地，分束衍射系统和大视场聚焦系统的光学参数满足：
[0019]d＝F*θ0；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式一
[0020]θ0＝θ1/N；
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公式二
[0021]其中，θ1为分束衍射系统的全衍射角，θ0为相邻两束激光光束的夹角，N为分束数量，F为大视场聚焦系统的焦距，d为聚焦到待加工基板的多束激光光束的相邻两束激光光束的间距。
[0022]进一步地，分束衍射系统搭配大视场聚焦系统以将激光光束分为2束至51束；和/或多束激光光束中相邻两束激光光束的间隔在0.5毫米到1.5毫米的范围内；和/或多束激光光束在待加工基板上的多个激光光斑的位置最大偏差小于0.03mm；和/或多束激光光束在待加工基板上的多个激光光斑的外径大于等于8μm且小于等于10μm；和/或多束激光光束的平行度偏差小于0.02
°
；和/或多束激光光束中相邻两个激光光束之间的距离差不超过0.006mm；和/或多束激光光束中至少两个激光光束的能量差不超过10％。
[0023]根据本专利技术的另一方面，提供了一种太阳能电池多光束加工方法，采用上述的激光多光束加工装置对待加工基板进行激光加工处理，使激光多光束加工装置的激光光斑大小适应待加工基板的待加工图形，相邻激光光斑的间距等于待加工图形的间距。
[0024]进一步地，激光加工处理为电镀工艺中晶硅电池片的钝化膜消融，使用脉冲激光器作为激光多光束加工装置的激光发生系统的激光器，其中，脉冲激光器的波长大于等于355纳米且小于等于1064纳米；和/或调整激光多光束加工装置的分束衍射系统和大视场聚
焦系统，以使相邻两束激光光束之间的间距在1毫米到1.5毫米的范围内；和/或激光光束的激光光斑尺寸为6μm 50μm；和/或分束数量为10束
‑
50束；和/或选用焦距在100毫米至200毫米的范围内和/或石英制成的扫描场镜作为激光多光束加工装置的大视场聚焦系统的扫描场镜；和/或设定激光多光束加工装置的平均加工速度在200mm/s至2000mm/s的范围内。
[0025]进一步地，激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光多光束加工装置，其特征在于，包括：激光发生系统，所述激光发生系统发射激光光束；分束衍射系统(30)，所述分束衍射系统(30)用于接收所述激光光束并将所述激光光束分为多束；大视场聚焦系统(40)，所述大视场聚焦系统(40)用于接收所述分束衍射系统(30)的多束所述激光光束并输出多束平行光束，以使所述多束平行光束对待加工基板(50)进行加工。2.根据权利要求1所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述分束衍射系统(30)包括衍射光栅和衍射分光镜中的一种。3.根据权利要求1所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述大视场聚焦系统(40)包括扫描场镜、球面聚焦透镜组、非球面透镜及透镜组中的一种。4.根据权利要求1所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述激光多光束加工装置还包括：加工平台(80)，所述加工平台(80)用于承载所述待加工基板(50)；移动装置，所述移动装置驱动所述加工平台(80)相对于所述大视场聚焦系统(40)进行移动。5.根据权利要求4所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述大视场聚焦系统(40)为一个或多个，所述加工平台(80)和所述大视场聚焦系统(40)对应设置，当所述大视场聚焦系统(40)为多个时，所述加工平台(80)具有多个工位台面，多个所述工位台面上均对应设置有所述待加工基板(50)，多个所述大视场聚焦系统(40)与多个所述工位台面一一对应设置，以实现多个所述待加工基板(50)的同时加工。6.根据权利要求1所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述激光多光束加工装置还包括：衰减系统，所述衰减系统位于所述激光发生系统与所述分束衍射系统(30)之间，所述衰减系统用于调节所述激光光束的能量；和/或扩束系统(70)，所述扩束系统(70)位于所述激光发生系统与所述分束衍射系统(30)之间；和/或反射镜(20)，所述反射镜(20)为一个或多个，所述激光发生系统与所述衰减系统之间、所述衰减系统与所述分束衍射系统(30)之间中的至少一个设置有至少一个所述反射镜(20)；和/或滤波掩膜版(100)，所述滤波掩膜版(100)位于所述大视场聚焦系统(40)的出光侧，以对所述激光光束进行滤光处理。7.根据权利要求1所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述激光多光束加工装置还包括机器视觉系统，所述机器视觉系统用于识别所述待加工基板(50)的位置。8.根据权利要求7所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述机器视觉系统包括识别相机(91)和二向色镜(92)，所述识别相机(91)和所述二向色镜(92)间隔设置在所述分束衍射系统(30)的上游位置，所述二向色镜(92)位于所述识别相机(91)与所述分束衍射系统(30)之间，所述识别相机(91)与所述分束衍射系统(30)同轴设置。9.根据权利要求8所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述激光多光束加工装置
还包括装调夹具，所述分束衍射系统(30)、所述大视场聚焦系统(40)和所述二向色镜(92)设置在所述装调夹具上，所述装调夹具包括：分束衍射系统镜架(201)，所述分束衍射系统(30)可调节地设置在所述分束衍射系统镜架(201)上；大视场聚焦系统镜架(202)，所述大视场聚焦系统(40)可调节地设置在所述大视场聚焦系统镜架(202)上，所述大视场聚焦系统镜架(202)与所述分束衍射系统镜架(201)连接且同轴设置；二向色镜承载架(203)，所述二向色镜承载架(203)位于所述分束衍射系统镜架(201)远离所述大视场聚焦系统镜架(202)的一侧且与所述分束衍射系统镜架(201)呈角度设置。10.根据权利要求1所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述分束衍射系统(30)最大衍射全角范围为0.01
°
至65
°
，分束数量范围为2束至120束；和/或所述大视场聚焦系统(40)具有
±
15
°
至
±
33
°
的视场范围，所述大视场聚焦系统(40)的焦距为125mm
‑
350mm。11.根据权利要求1所述的激光多光束加工装置，其特征在于，所述分束衍射系统(30)最大衍射全角范围为0.01
°
至30
°
，分束数量范围为2束至51束；和/或所述大视场聚焦系统(40)具有
±
15
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，牛永强，黄海平，朱胜鹏，朱凡，陆红艳，
申请(专利权)人：帝尔激光科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：