[发明专利]一种用于光伏太阳能硅片的丝网印刷定位设备及定位方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池制造领域，更具体地，涉及一种用于光伏太阳能硅片的丝网印刷定位设备及相应的定位方法。

背景技术

光伏太阳能硅片是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。光伏太阳能硅片的作用是将太阳能转化为电能，电能被送往蓄电中存储起来，或直接用于推动负载工作。光伏太阳能硅片的质量和成本将直接决定整个太阳能发电系统的质量和成本。对于光伏太阳能硅片的基本电极而言，目前最普遍采用的生产工艺是采用丝网印刷方法。丝网印刷的工作原理是利用丝网图形部分网孔透过浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动，这样浆料在移动中被刮刀从图形部分的网孔挤压到基片上并附着，从而完成印刷行程。

现有技术中的光伏太阳能硅片的丝网印刷工艺通常采用一遍式印刷，即正面印刷图形包括主电极及金属细栅线，对两者同时执行丝网印刷以获得电极接触。这种印刷工艺方法步骤简单、易于操作，但容易产生漏浆，印刷图形高度不易控制等现象，从而大大影响电池的最终性能。为了提高太阳能电池片的转化效率，减小正面电极的接触电阻，一种将正面电极进行两次叠印的方法在业内开始流行。该方法将正面电极进行两次叠印，增加了正面电极的厚度却不增加电极的宽度，由此使得电池片的效率能够产生有0.5%左右的提升；而面临的技术难点是几十条100微米左右宽度的金属栅线将被印刷两次，为保证套印精度这两次印刷之间的偏移最好应小于1微米。在这种情况下，有必要对光伏太阳能硅片的丝网印刷套准及定位精度作出进一步改善，以尽可能避免以往方法及设备中对印刷偏移要求不高（50微米内一般可接受）的缺陷。

中国专利CN101794842A公开了一种光伏硅片自动丝印视觉装置，其中公开了通过视觉定位部件来调整光伏硅片丝印套准及定位精度的方法，该方法利用三套视觉系统来进行定位和缺陷检测，其中两套视觉系统用于印前印后的破片检测，一套视觉系统用于丝网与硅片定位。然而，该方法仍然存在以下缺陷：首先，通过视觉来对硅片进行破片检测虽然能起到一定效果，但是实际生产中，碎片传递过程中不容易造成破损，更多的是硅片在打印过程中由于受到刮刀压力引起的暗纹，而暗纹通过视觉来检测的可行性很差；其次，业内硅片的尺寸一般为156*156mm，今后也是朝着大尺寸硅片的趋势前进，通过一套视觉系统拍摄整个硅片的四条边缘，同样精度条件下，视野越大，所需要的相机分辨率就要越高，另外，视野范围扩大，同时造成安装相机的高度也被拉大，这样对其他机构的设计也提出了挑战。

发明内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种用于光伏太阳能硅片的丝网印刷定位设备及相应方法，其能够通过结构简单、便于操作的设备及方法来检测硅片和丝网的对角位置，来实现印刷过程中的全自动定位检测和偏差补偿，并对定位监测和偏差补偿的具体过程进行优化处理，由此能够保证印刷偏差在±20um微米以内，相应获得更佳性能的光伏太阳能电池产品。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于光伏太阳能硅片的丝网印刷定位设备，该设备包括：

承载平台，该承载平台用于放置光伏太阳能硅片和叠合在硅片上以便对其执行丝网印刷的丝网，并具有对应所述硅片和丝网两个对角位置的通孔结构；

分别嵌入在所述承载平台的通孔结构中的透镜；

摄像装置，该摄像装置对应于所述硅片和丝网的两个对角位置设置在各个所述透镜的下方，用于摄取所述硅片和丝网的对角位置图像；

分别设置在各个所述摄像装置与相应透镜之间的光源；以及

定位校准装置，该定位校准装置包括预标定单元、位置图像获取单元、位置偏差计算单元和位置偏差调整单元，其中所述预标定单元用于对各个所述摄像装置所要拍摄的位置图像建立像素坐标，并将像素坐标转换成同一坐标系下的坐标值；所述位置图像获取单元与所述摄像装置相连，用于采集摄像装置所拍摄的位置图像；所述位置偏差计算单元用于根据所采集的位置图像以及所述预标定单元转换获得的坐标值，获取所述硅片和丝网各自的包括几何中心和偏转角度在内的位置特性参数，相应计算出两者之间的位置偏差，同时根据目标位置引入补偿偏差由此得到综合偏差；所述位置偏差调整单元用于根据所获得的综合偏差，来调整所述丝网相对于硅片的位置和偏转角度。

按照以上构思，由于采用对硅片和丝网的两个对角位置来执行视觉定位，可以以简单、紧凑的结构来实现对硅片和丝网各自位置的检测，并能保证检测和定位调整的精度，此外，由于硅片的尺寸不会对摄像装置的安装高度和分辨率造成不利影响，这样视觉定位装置便于安装并具备可靠的适应性。