摘 要：本文主要介绍了激光打孔技术在光伏玻璃深加工生产中的应用，并对光伏玻璃在线激光打孔设备的主要结构组成、结构特性、打孔工艺流程进行阐述，对提高光伏玻璃深加工生产效率有参考意义。
关键词：光伏玻璃 激光打孔
1 引 言
太阳能光伏发电是一种绿色清洁能源，近年来飞速发展。光伏玻璃作为制造太阳能光伏电池组件必不可少的重要原材料，其生产制造技术及配套生产加工设备也在不断创新和进步。
随着近年来双玻光伏组件在发电效率、使用寿命等多方面的优势，其市场占有率逐步提高并开始广泛应用于各种光伏发电系统，客观上也促进了光伏玻璃背板打孔技术的发展。因为常规的光伏电池组件仅盖板使用光伏玻璃，而双玻组件的盖板和背板都使用光伏玻璃，而背板光伏玻璃必须在特定位置打孔才能把光伏电池组件的电流导线引出到接线盒。因此光伏玻璃背板打孔成为深加工生产中必不可少的一道工序。
2光伏玻璃打孔工艺选择
光伏玻璃最初的的打孔方式为机械钻孔工艺，随着技术的发展进步以及对生产效率、产品品质要求的提高，激光打孔方式逐渐成为目前行业内首选的打孔工艺。
机械打孔方式是使用专用玻璃钻孔机，采用上、下两个专用钻头同时钻孔的方法来实现。这种钻孔方式容易在玻璃孔边缘形成微裂痕或崩边破损等缺陷，使切割边缘的强度降低，并且随着玻璃板厚度越来越薄，切割时所造成的小裂纹也会增多，严重影响打孔的品质。除此之外，机械钻孔方式对钻头损耗严重，正常生产时，对于钻头打磨修复工作量很大，而且对工人操作经验水平要求高。因此，对于产品切割边缘的加工质量要求不高的玻璃产品可以采用机械打孔的生产工艺。
在目前光伏行业对玻璃加工质量要求越来越严的形势下，需要更为精密、细致的加工方法。激光打孔技术凭借其较高的加工质量和成熟的工艺，近几年被广泛应用到光伏玻璃深加工连续生产线中。
激光切割技术现已成为一种成熟的工业加工技术，并且可以切割任何材质。激光打孔过程中，经聚焦后的激光作为高强度热源对材料进行加热，使激光作用区内的材料融化或气化蒸发，形成孔洞的激光加工过程。由于激光具有高能量，高聚焦等特性，使得硬度大、熔点高的材料也容易加工。并且激光打孔工艺通过非接触式的方法，避免了机械冲击对于光伏玻璃这种易碎材料良品率的影响，逐渐成为光伏玻璃行业的主要生产工具。
3 激光打孔设备组成
3.1 设备组成
光伏玻璃在线激光打孔设备是光伏玻璃深加工连续生产线的一部分，是光、机、电一体化设备，主要由加速输送台、进料输送台（含旋转装置和涂液装置）、激光打孔机、出料输送台（含旋转装置和破孔装置）组成。可加工2～6mm厚度光伏玻璃。
其中激光打孔机是该工序的核心设备，一般由五大部分组成：激光器、电气控制系统、光学系统、投影系统和三维移动工作台，这五个组成部分相互配合完成打孔任务。激光器负责产生激光光源，电气控制系统主要负责对激光器供给电源和控制激光输出，光学系统是将激光束精确地聚焦到光伏玻璃的加工部位上。激光打孔方式加工精度高、效率高，无边部裂纹，且采用非接触打孔方式，加工过程无工具损耗，有效降低了制造成本。因此，在玻璃深加工行业应用越来越多。
3.2 工艺流程
打孔工序的工艺流程为：加速分离→旋转/涂液→进料→CCD视觉定位→激光打孔→出料→旋转/破孔检测。
玻璃经过前工序清洗干燥后，输送至加速输送台，加速输送台将玻璃加速分离，拉大玻璃间距，为后续打孔留出时间间隔，加速输送后玻璃进入进料输送台。
在进料输送工位，下方的旋转系统将玻璃抬起并旋转90度，同时气缸驱动定位机构对玻璃进行6点定位，同时涂液装置对玻璃打孔部位进行涂液，玻璃完成涂液后通过皮带进行高速传输到激光工作台打孔位置。
玻璃在激光工作台打孔位置通过CCD视觉系统抓拍，并判断产品位置与姿态，完成精准定位，激光打孔机结合测距数据，对玻璃进行打孔。打孔完成后，传送皮带将玻璃高速传输至出料输送台工位，旋转系统将玻璃抬起并旋转90度，同时进行破孔检测后向后输送，完成打孔。
3.3 设备特性
进料输送段：采用同步带传送，并具有旋转装置和涂液装置。采用气缸顶升机构对玻璃进行初定位，定位后采用压力桶将打孔液体输送到三个涂液头进行涂液，涂液量可根据工艺进行调整。输送线最大输送速度可达100m/min。
打孔段：配置3套激光装置，功率为50W的高频率激光器。激光装置交叉安装于横梁上，每套激光装置Y轴方向可单独调节间距，X轴方向通过伺服电机控制皮带进行联动控制位置。激光器的Y轴移动采用直线电机。
在打孔部位采用双层气吹方式保护镜片，场镜下方形成气幕，防止玻璃粉尘污染镜头。
具有打孔定位机构，当玻璃通过皮带高速传输到打孔位置时，由PLC精准控制定位在打孔位置，再通过CCD抓拍进行位置精准定位后再进行打孔。
打孔段设置有废料收集系统，在激光头下方安装有收料斗，采用风机吸风，将玻璃废料集中到设备下部的收料槽中。收料槽延伸到设备外壳部位，两端设有密封端盖，打开端盖可方便清理碎玻璃。
出料输送段：采用同步带传送，并具有旋转装置和破孔检测装置，可以避免孔打穿未掉落的情况，如果出现未打穿的孔会发出报警信号。最大输送速度可达100m/min。
自动控制系统采用触摸屏操作，实现全自动控制，可切换手动控制方式和自动控制方式。
4 结语
随着双玻组件市场需求量的增长，打孔光伏玻璃的需求量也必然同步增长。通过对光伏玻璃激光打孔设备、技术的研究，对提高光伏玻璃深加工生产效率有重要意义，用于玻璃加工的激光切割技术也将继续发展。
参考文献：
[1]金锐超，Yi-Zhen Z，Bei-Lei Z.激光打孔加工研究的现状分析[J].科技视界， 2017(14):134-134.
[2]杨慧杰，田芳，郭卫.玻璃的激光切割[J].玻璃，2018(8):25-27.
[3]王菲，王哲.玻璃激光切割新技术[J].中国科技博览，2010(33):423-423.
[4]全玉刚. 激光加工技术的应用现状与未来发展分析[J]. 科技展望, 2017(25):34-35.
论文作者:李军海,陈文学 石常青
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/15
标签：玻璃论文; 激光论文; 光伏论文; 装置论文; 加工论文; 方式论文; 设备论文; 《工程管理前沿》2019年第9期论文;