在 “雙碳” 目標(biāo)推動(dòng)下,光伏產(chǎn)業(yè)正從 “剛性” 向 “柔性” 轉(zhuǎn)型 —— 柔性太陽(yáng)能板因能適配曲面建筑、便攜式設(shè)備、移動(dòng)交通工具等非常規(guī)場(chǎng)景,成為廠商布局的重點(diǎn)賽道。而柔性太陽(yáng)能板的性能突破,關(guān)鍵在于微孔加工工藝:微孔可降低面板重量 30%、提升散熱效率 25%,還能優(yōu)化光線折射路徑,讓光電轉(zhuǎn)換效率提高 1-2 個(gè)百分點(diǎn)。但柔性基材的特殊性讓傳統(tǒng)加工方式 “力不從心”,激光鉆孔設(shè)備通過(guò)技術(shù)迭代,逐漸成為柔性太陽(yáng)能板微孔加工的核心支撐,其精度、自動(dòng)化、兼容性的提升,正推動(dòng)柔性板向 “更高性能、更低成本” 方向發(fā)展。
早期用于柔性材料的激光鉆孔設(shè)備多采用光纖激光器,雖能實(shí)現(xiàn)鉆孔,但熱影響區(qū)較大(>10μm),易導(dǎo)致 PET/PI 基材邊緣碳化,影響導(dǎo)電性能。2023 年以來(lái),激光鉆孔設(shè)備的激光器技術(shù)迎來(lái)兩大突破,徹底解決 “碳化”“孔徑偏差” 問(wèn)題:
新一代紫外激光鉆孔設(shè)備光子能量高,可直接破壞材料分子鍵,加工時(shí)幾乎不產(chǎn)生熱量,熱影響區(qū)控制在 3-5μm 以內(nèi)。加工 PET 薄膜時(shí),微孔邊緣無(wú)碳化痕跡,導(dǎo)電涂層完好率達(dá) 99.9%;加工 PI 薄膜時(shí),孔徑精度可控制在 ±0.002mm,完全滿足高端柔性板的微孔標(biāo)準(zhǔn)。某測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,用紫外激光鉆孔設(shè)備加工 0.1mm 孔徑的 PI 基材,1000 個(gè)微孔的孔徑偏差均<0.001mm,一致性遠(yuǎn)超光纖激光設(shè)備。
針對(duì)超薄玻璃(厚度<0.1mm)這類(lèi)脆性柔性基材,綠光激光鉆孔設(shè)備通過(guò)脈沖調(diào)控技術(shù),將脈沖寬度降至 10ps(皮秒)級(jí),減少激光對(duì)玻璃的沖擊力度,避免加工時(shí)出現(xiàn)裂紋。某廠商測(cè)試,用綠光激光鉆孔設(shè)備加工超薄玻璃柔性板,不良率從傳統(tǒng)光纖激光的 8% 降至 1.2% 以下,且微孔邊緣光滑,無(wú)需后續(xù)打磨工序。
傳統(tǒng)激光鉆孔設(shè)備需人工上料、定位,每臺(tái)設(shè)備需 1-2 名操作員,且定位誤差(>0.005mm)易導(dǎo)致微孔位置偏移。2024 年,全自動(dòng)激光鉆孔設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn) “三級(jí)跳”,從 “半自動(dòng)化” 邁向 “全流程無(wú)人化”:
1.自動(dòng)送料 + 聯(lián)動(dòng)生產(chǎn):新一代設(shè)備可對(duì)接柔性板生產(chǎn)線的前道(涂層)、后道(封裝)工序,通過(guò)傳送帶實(shí)現(xiàn)基材連續(xù)輸送,無(wú)需人工搬運(yùn),單條生產(chǎn)線的銜接效率提升 40%。
2.AI 視覺(jué)定位:誤差<0.001mm:設(shè)備搭載高像素工業(yè)相機(jī)與 AI 算法,可自動(dòng)識(shí)別基材邊緣、基準(zhǔn)點(diǎn),定位誤差控制在 0.001mm 以內(nèi)。即使基材存在輕微形變,AI 系統(tǒng)也能實(shí)時(shí)調(diào)整鉆孔位置,避免微孔偏移。
3.實(shí)時(shí)檢測(cè) + 自動(dòng)剔除:鉆孔后,設(shè)備通過(guò)機(jī)器視覺(jué)立即檢測(cè)微孔的孔徑、圓度、位置,不合格產(chǎn)品自動(dòng)分流剔除,無(wú)需后續(xù)人工復(fù)檢。某廠商引入該設(shè)備后,產(chǎn)品合格率從 92% 提升至 99.3%,復(fù)檢人力成本完全省去。
某華北柔性太陽(yáng)能板廠商的實(shí)踐表明:引入 2 臺(tái)全自動(dòng)激光鉆孔設(shè)備后,單條生產(chǎn)線的人均產(chǎn)能從 800 片 / 人 / 天提升至 1600 片 / 人 / 天,人力成本降低 50%,同時(shí)因定位精準(zhǔn),微孔不良率從 7% 降至 1.8%。
隨著柔性太陽(yáng)能板的應(yīng)用場(chǎng)景拓展,基材類(lèi)型從單一的 PET 薄膜,擴(kuò)展到 PI 薄膜、超薄玻璃、金屬 - 聚合物復(fù)合膜等。過(guò)去,廠商需為不同基材配置不同激光鉆孔設(shè)備,投入成本高、切換繁瑣。2024 年,多基材兼容型激光鉆孔設(shè)備的出現(xiàn),解決了 “一機(jī)一用” 的痛點(diǎn):
這類(lèi)激光鉆孔設(shè)備內(nèi)置了 PET、PI、超薄玻璃等 10 余種常見(jiàn)柔性基材的加工參數(shù)(激光功率、脈沖頻率、進(jìn)給速度),操作員只需在觸控屏選擇基材類(lèi)型,設(shè)備即可自動(dòng)調(diào)整參數(shù),無(wú)需反復(fù)調(diào)試。例如,從加工 PET 薄膜切換到 PI 薄膜,僅需 30 秒,比傳統(tǒng)設(shè)備節(jié)省 2 小時(shí)的調(diào)試時(shí)間。
除了圓形微孔,部分激光鉆孔設(shè)備還支持方形、橢圓形、條形等異形孔加工,通過(guò)軟件編程即可調(diào)整微孔形狀。例如,用于建筑光伏一體化(BIPV)的柔性板,需加工條形微孔提升散熱效率,設(shè)備可通過(guò)參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn),無(wú)需更換模具,滿足多樣化場(chǎng)景需求。
某專注建筑光伏柔性板的廠商反饋:“引入多基材兼容型激光鉆孔設(shè)備后,我們不再需要為 PET 和超薄玻璃分別配設(shè)備,初期投入減少 40%,且切換產(chǎn)品型號(hào)的時(shí)間從 2 小時(shí)縮短至 30 秒,每月可多生產(chǎn) 5 種定制化產(chǎn)品,訂單響應(yīng)速度提升 60%。”
隨著柔性太陽(yáng)能板向 “透明化、柔性化、一體化” 發(fā)展,激光鉆孔設(shè)備還將迎來(lái)三大升級(jí)方向,進(jìn)一步賦能產(chǎn)業(yè):
1.飛秒激光:超精細(xì)加工適配透明柔性板針對(duì)透明柔性太陽(yáng)能板(如透明 PI 基材)的加工需求,飛秒激光鉆孔設(shè)備將成為主流 —— 飛秒激光脈沖寬度達(dá) 100fs(飛秒)級(jí),可實(shí)現(xiàn) 0.01mm 以下的超小微孔加工,且不影響基材的透光率,未來(lái)有望應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的透明太陽(yáng)能充電模塊。
2.綠色化:低能耗 + 無(wú)油煙下一代激光鉆孔設(shè)備將優(yōu)化激光能量利用效率,能耗降低 20% 以上;同時(shí)配備高效油煙收集系統(tǒng),加工時(shí)產(chǎn)生的微量氣化粉塵可實(shí)時(shí)收集,實(shí)現(xiàn) “零排放”,符合光伏產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展理念。
3.多工藝集成:鉆孔 + 切割 + 雕刻一體化未來(lái)的激光鉆孔設(shè)備將整合微孔加工、邊緣切割、表面雕刻等功能,柔性板無(wú)需在多臺(tái)設(shè)備間轉(zhuǎn)移,加工流程縮短 50%。例如,用于房車(chē)光伏板的柔性基材,可在一臺(tái)設(shè)備上完成 “微孔散熱 + 邊緣異形切割 + 品牌標(biāo)識(shí)雕刻”,大幅提升生產(chǎn)效率。
在柔性太陽(yáng)能板產(chǎn)業(yè)快速擴(kuò)張的當(dāng)下,激光鉆孔設(shè)備已不再是簡(jiǎn)單的 “加工工具”,而是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)的 “核心引擎”。其精度的提升,讓柔性板能實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);自動(dòng)化的升級(jí),降低了生產(chǎn)成本;兼容性的突破,拓寬了應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)于廠商而言,選擇適配的激光鉆孔設(shè)備,不僅能解決當(dāng)前的加工難題,更能在 “柔性光伏” 的賽道上搶占先機(jī)。未來(lái),隨著激光技術(shù)與新能源產(chǎn)業(yè)的深度融合,激光鉆孔設(shè)備還將在更多細(xì)分領(lǐng)域創(chuàng)造價(jià)值,助力全球光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn) “更柔性、更高效、更環(huán)保” 的發(fā)展目標(biāo)。