背景

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一種綠色清潔能源，近年來(lái)飛速發(fā)展。光伏玻璃作為制造太陽(yáng)能光伏電池組件必不可少的重要原材料，其生產(chǎn)制造技術(shù)及配套生產(chǎn)加工設(shè)備也在不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。光伏玻璃主要用于光伏組件的透光面板，覆蓋在光伏組件上的光伏玻璃經(jīng)過(guò)鍍膜后，可以確保有更高的光線透過(guò)率，同時(shí)經(jīng)過(guò)鋼化處理的光伏玻璃具有更高的強(qiáng)度，可以使太陽(yáng)能電池片承受更大的風(fēng)壓及較大的晝夜溫差變化。因此光伏玻璃的質(zhì)量以及加工工藝是決定光伏組件使用壽命及光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素。

隨著近年來(lái)雙玻光伏組件在發(fā)電效率、使用壽命等多方面的優(yōu)勢(shì)，其市場(chǎng)占有率逐步提高并開(kāi)始廣泛應(yīng)用于各種光伏發(fā)電系統(tǒng)，客觀上也促進(jìn)了光伏玻璃背板打孔技術(shù)的發(fā)展。因?yàn)槌Ｒ?guī)的光伏電池組件僅蓋板使用光伏玻璃，而雙玻組件的蓋板和背板都使用光伏玻璃，而背板光伏玻璃必須在特定位置打孔才能把光伏電池組件的電流導(dǎo)線引出到接線盒。因此光伏玻璃背板打孔成為深加工生產(chǎn)中必不可少的一道工序。

光伏玻璃打孔工藝選擇

光伏玻璃最初的的打孔方式為機(jī)械鉆孔工藝，但是隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步以及對(duì)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)要求的不斷提高，激光打孔逐漸成為目前行業(yè)內(nèi)首選的打孔工藝。

機(jī)械打孔方式是使用專(zhuān)用玻璃鉆孔機(jī)，采用上、下兩個(gè)專(zhuān)用鉆頭同時(shí)鉆孔的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種鉆孔方式容易在玻璃孔邊緣形成微裂痕、崩邊破損等缺陷，使切割邊緣的強(qiáng)度降低，并且隨著玻璃板厚度越來(lái)越薄，切割時(shí)所造成的小裂紋也會(huì)增多，嚴(yán)重影響打孔的品質(zhì)。除此之外，機(jī)械鉆孔方式對(duì)鉆頭損耗嚴(yán)重，正常生產(chǎn)時(shí)，對(duì)于鉆頭打磨修復(fù)工作量很大，而且對(duì)工人操作經(jīng)驗(yàn)水平要求高。因此，對(duì)于產(chǎn)品切割邊緣的加工質(zhì)量要求不高的玻璃產(chǎn)品可以采用機(jī)械打孔的生產(chǎn)工藝。

在目前光伏行業(yè)對(duì)玻璃加工質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)的形勢(shì)下，需要更為精密、細(xì)致的加工方法。激光打孔技術(shù)憑借其較高的加工質(zhì)量和成熟的工藝，近幾年被廣泛應(yīng)用到光伏玻璃深加工連續(xù)生產(chǎn)線中。

激光打孔過(guò)程是激光和物質(zhì)相互作用的熱物理過(guò)程，它是由激光光束特性（包括激光的波長(zhǎng)、脈沖寬度、光束發(fā)散角、聚焦?fàn)顟B(tài)等）和物質(zhì)的諸多熱物理特性決定。激光打孔是最早達(dá)到實(shí)用化的激光加工技術(shù),也是激光加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。硬度大、熔點(diǎn)高的材料傳統(tǒng)的加工方法已不能滿足某些工藝要求。這一類(lèi)的加工任務(wù)用常規(guī)機(jī)械加工方法很困難，有時(shí)甚至是不可能的，而用激光打孔則不難實(shí)現(xiàn)。激光束在空間和時(shí)間上高度集中，利用透鏡聚焦，可以將光斑直徑縮小到微米級(jí)從而獲較高的激光功率密度。

激光打孔機(jī)與傳統(tǒng)打孔工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）激光打孔速度快,效率高,經(jīng)濟(jì)效益好。

（2）激光打孔可獲得大的深徑比。

（3）激光打孔可在硬、脆、軟等各類(lèi)材料上進(jìn)行。

（4）激光打孔無(wú)工具損耗。

（5）激光打孔適合于數(shù)量多、高密度的群孔加工。

（6）用激光可在難加工材料傾斜面上加工小孔。

（7）激光打孔對(duì)工件裝夾要求簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上的聯(lián)機(jī)和自動(dòng)化。

（8）激光打孔易對(duì)復(fù)雜形狀零件打孔，也可在真空中打孔。

由于激光具有高能量，高聚焦等特性，使得硬度大、熔點(diǎn)高的材料也容易加工。并且激光打孔工藝通過(guò)非接觸式的方法，避免了機(jī)械沖擊對(duì)于光伏玻璃這種易碎材料良品率的影響，逐漸成為光伏玻璃行業(yè)的主要生產(chǎn)工具。

激光打孔設(shè)備組成

1.設(shè)備組成

光伏玻璃在線激光打孔設(shè)備是光伏玻璃深加工連續(xù)生產(chǎn)線的一部分，是光、機(jī)、電一體化設(shè)備，主要由加速輸送臺(tái)、進(jìn)料輸送臺(tái)（含旋轉(zhuǎn)裝置和涂液裝置）、激光打孔機(jī)、出料輸送臺(tái)（含旋轉(zhuǎn)裝置和破孔裝置）組成。可加工2～6mm厚度光伏玻璃。

其中激光打孔機(jī)是該工序的核心設(shè)備，一般由五大部分組成：激光器、電氣控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、投影系統(tǒng)和三維移動(dòng)工作臺(tái)，這五個(gè)組成部分相互配合完成打孔任務(wù)。激光器負(fù)責(zé)產(chǎn)生激光光源，電氣控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)激光器供給電源和控制激光輸出，光學(xué)系統(tǒng)是將激光束精確地聚焦到光伏玻璃的加工部位上。

2.工藝流程

打孔工序的工藝流程為：加速分離→旋轉(zhuǎn)/涂液→進(jìn)料→CCD視覺(jué)定位→激光打孔→出料→旋轉(zhuǎn)/破孔檢測(cè)。

玻璃經(jīng)過(guò)前工序清洗干燥后，輸送至加速輸送臺(tái)，加速輸送臺(tái)將玻璃加速分離，拉大玻璃間距，為后續(xù)打孔留出時(shí)間間隔，加速輸送后玻璃進(jìn)入進(jìn)料輸送臺(tái)。

在進(jìn)料輸送工位，下方的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)將玻璃抬起并旋轉(zhuǎn)90度，同時(shí)氣缸驅(qū)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)對(duì)玻璃進(jìn)行6點(diǎn)定位，同時(shí)涂液裝置對(duì)玻璃打孔部位進(jìn)行涂液，玻璃完成涂液后通過(guò)皮帶進(jìn)行高速傳輸?shù)郊す夤ぷ髋_(tái)打孔位置。

玻璃在激光工作臺(tái)打孔位置通過(guò)CCD視覺(jué)系統(tǒng)抓拍，并判斷產(chǎn)品位置與姿態(tài)，完成精準(zhǔn)定位，激光打孔機(jī)結(jié)合測(cè)距數(shù)據(jù)，對(duì)玻璃進(jìn)行打孔。打孔完成后，傳送皮帶將玻璃高速傳輸至出料輸送臺(tái)工位，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)將玻璃抬起并旋轉(zhuǎn)90度，同時(shí)進(jìn)行破孔檢測(cè)后向后輸送，完成打孔。

結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，新能源發(fā)展前景廣闊。我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)近幾年來(lái)經(jīng)歷了緩慢-快速-爆炸式的開(kāi)展過(guò)程，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，無(wú)論在核心技術(shù)、產(chǎn)品制造、設(shè)備，還是在市場(chǎng)開(kāi)發(fā)、安裝與效勞等方面，都具有了一定自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)鏈，有些已到達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，在國(guó)際市場(chǎng)上占有舉足輕重的地位。隨著雙玻組件市場(chǎng)需求量的增長(zhǎng)和市場(chǎng)占有率的升高，激光打孔技術(shù)在光伏玻璃上的應(yīng)用也將不斷升級(jí)。光伏玻璃激光打孔設(shè)備和技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。