背景

太陽能光伏發(fā)電是一種綠色清潔能源，近年來飛速發(fā)展。光伏玻璃作為制造太陽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)過鍍膜后，可以確保有更高的光線透過率，同時經(jīng)過鋼化處理的光伏玻璃具有更高的強度，可以使太陽能電池片承受更大的風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。

隨著近年來雙玻光伏組件在發(fā)電效率、使用壽命等多方面的優(yōu)勢，其市場占有率逐步提高并開始廣泛應(yīng)用于各種光伏發(fā)電系統(tǒng)，客觀上也促進了光伏玻璃背板打孔技術(shù)的發(fā)展。因為常規(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械鉆孔工藝，但是隨著技術(shù)的發(fā)展進步以及對生產(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。

機械打孔方式是使用專用玻璃鉆孔機，采用上、下兩個專用鉆頭同時鉆孔的方法來實現(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，使切割邊緣的強度降低，并且隨著玻璃板厚度越來越薄，切割時所造成的小裂紋也會增多，嚴重影響打孔的品質(zhì)。除此之外，機械鉆孔方式對鉆頭損耗嚴重，正常生產(chǎn)時，對于鉆頭打磨修復工作量很大，而且對工人操作經(jīng)驗水平要求高。因此，對于產(chǎn)品切割邊緣的加工質(zhì)量要求不高的玻璃產(chǎn)品可以采用機械打孔的生產(chǎn)工藝。

在目前光伏行業(yè)對玻璃加工質(zhì)量要求越來越嚴的形勢下，需要更為精密、細致的加工方法。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。

激光打孔過程是激光和物質(zhì)相互作用的熱物理過程，它是由激光光束特性（包括激光的波長、脈沖寬度、光束發(fā)散角、聚焦狀態(tài)等）和物質(zhì)的諸多熱物理特性決定。激光打孔是最早達到實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。這一類的加工任務(wù)用常規(guī)機械加工方法很困難，有時甚至是不可能的，而用激光打孔則不難實現(xiàn)。激光束在空間和時間上高度集中，利用透鏡聚焦，可以將光斑直徑縮小到微米級從而獲較高的激光功率密度。

激光打孔機與傳統(tǒng)打孔工藝相比，具有以下優(yōu)點：

（1）激光打孔速度快,效率高,經(jīng)濟效益好。

（2）激光打孔可獲得大的深徑比。

（3）激光打孔可在硬、脆、軟等各類材料上進行。

（4）激光打孔無工具損耗。

（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）激光打孔對工件裝夾要求簡單，易實現(xiàn)生產(chǎn)線上的聯(lián)機和自動化。

（8）激光打孔易對復雜形狀零件打孔，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、熔點高的材料也容易加工。并且激光打孔工藝通過非接觸式的方法，避免了機械沖擊對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、電一體化設(shè)備，主要由加速輸送臺、進料輸送臺（含旋轉(zhuǎn)裝置和涂液裝置）、激光打孔機、出料輸送臺（含旋轉(zhuǎn)裝置和破孔裝置）組成?？杉庸?～6mm厚度光伏玻璃。

其中激光打孔機是該工序的核心設(shè)備，一般由五大部分組成：激光器、電氣控制系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、投影系統(tǒng)和三維移動工作臺，這五個組成部分相互配合完成打孔任務(wù)。激光器負責產(chǎn)生激光光源，電氣控制系統(tǒng)主要負責對激光器供給電源和控制激光輸出，光學系統(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→進料→CCD視覺定位→激光打孔→出料→旋轉(zhuǎn)/破孔檢測。

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

在進料輸送工位，下方的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)將玻璃抬起并旋轉(zhuǎn)90度，同時氣缸驅(qū)動定位機構(gòu)對玻璃進行6點定位，同時涂液裝置對玻璃打孔部位進行涂液，玻璃完成涂液后通過皮帶進行高速傳輸?shù)郊す夤ぷ髋_打孔位置。

玻璃在激光工作臺打孔位置通過CCD視覺系統(tǒng)抓拍，并判斷產(chǎn)品位置與姿態(tài)，完成精準定位，激光打孔機結(jié)合測距數(shù)據(jù)，對玻璃進行打孔。打孔完成后，傳送皮帶將玻璃高速傳輸至出料輸送臺工位，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)將玻璃抬起并旋轉(zhuǎn)90度，同時進行破孔檢測后向后輸送，完成打孔。

結(jié)語

隨著科技的進步和時代的發(fā)展，新能源發(fā)展前景廣闊。我國光伏產(chǎn)業(yè)近幾年來經(jīng)歷了緩慢-快速-爆炸式的開展過程，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，無論在核心技術(shù)、產(chǎn)品制造、設(shè)備，還是在市場開發(fā)、安裝與效勞等方面，都具有了一定自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)鏈，有些已到達國際領(lǐng)先水平，在國際市場上占有舉足輕重的地位。隨著雙玻組件市場需求量的增長和市場占有率的升高，激光打孔技術(shù)在光伏玻璃上的應(yīng)用也將不斷升級。光伏玻璃激光打孔設(shè)備和技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。