CN103071879B - 一种晶硅太阳能电池焊接方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶硅太阳能电池焊接装置，包括校准工位、焊接装置、光学传感器、互联条校准控制装置、可调节互联条夹持机构与执行机构；晶硅太阳能电池和互联条上方设有光学传感器对互联条和主栅线位置进行检测；光学传感器接互联条校准控制装置，互联条校准控制装置输出控制信号连接可调节互联条夹持机构与执行机构；互联条校准控制装置输出控制信号连结可调节电池片校准工位二的位置；晶硅太阳能电池单元在校准工位二上先进行互联条与主栅线的校准；校准工位二上部的焊接装置下压进行焊接。校准工位二的四角处附有向上的凸起用于防止碎片；互联条的截面为椭圆形或者圆形。本发明可用于大于3条主栅线的晶硅太阳能电池的焊接。

Description

一种晶硅太阳能电池焊接方法与装置

技术领域

本发明涉及光伏技术、自动化技术领域，具体涉及一种晶硅太阳能电池焊接方法与装置。

背景技术

在太阳能电池的制作中，增加主栅线（并减低主栅线的宽度）的数量可以增加太阳能电池的光电转换效率，例如，将（多晶）硅太阳能电池单元的主栅线（主栅线是硅太阳能电池单元硅工艺的流水）的数量从3增加到5，可以将太阳能电池的效率从17.0％增加到17.5％，可以使太阳能电站的收益提升3％，在晶硅太阳能电池这种非常成熟的领域中，这种提升是很有价值的。将主栅线的数量提升至十几甚至二十几条时，太阳能电池的效率将会有更大的提升。但是，随着主栅线的数量的增加，从主栅线焊接电连接的互联条变细，给光伏组件的制作带来了许多挑战。互联条是金属电极条，用于电连接硅太阳能电池单元主栅线，是硅太阳能电池组件制备时的串并联电极，例如，在将多根主栅线太阳能电池焊接成太阳能电池组件时，随着主栅线变细，难免甚至必然出现互联条与电池主栅线偏焊甚至焊漏的现象。目前的自动和半自动焊接机，均是采用一个校准工位对电池片位置进行校准，没有专门对互联条和主栅线位置进行校准，这种校准方式对目前的三条和两条主栅线的太阳能电池的焊接，互联条与电池主栅线偏焊的现象不严重，但是对于五条及以上主栅线的太阳能电池单元的焊接中存在严重的偏焊现象，仅通过电池片位置的校准是不够的。而且，随着主栅线数量的增加和主栅线的变细，常规的截面为矩形的互联条会出现扭曲和翻转，给焊接带来了难题；同时，随着主栅线数量的增加和主栅线间距的变小，常规采用定位压杆的焊接方式在空间上已经不能将压杆排布在并将互联条压焊在每条主栅线的上方。

综上所述，提出一种用于多主栅线晶硅太阳能电池的焊接方法与装置是十分必要的。

发明内容

本发明目的是，旨在克服上述现有技术的不足，提供一种用于多主栅晶硅太阳能电池的焊接方法与装置，解决多主栅线晶硅太阳能电池单元在制作成光伏组件时的焊接难题。

本发明目的是，晶硅太阳能电池焊接方法，对晶硅太阳能电池单元的主栅线与互联条的焊接，晶硅太阳能电池单元的校准与焊接工位上先进行互联条与主栅线的校准，再进行焊接。其步骤如下：

1）每根互联条的一端从互联条卷经牵引夹持机构置于对应的晶硅太阳能电池单元的主栅线上方；

2）晶硅太阳能电池和互联条上方设有光学传感器对互联条和主栅线位置进行检测；

3）互联条和主栅线位置有偏移时发出互联条卷经牵引夹持机构或互联条卷或校准与焊接工位的移动指令，当光学传感器检测到互联条和主栅线位置准确时完成校准；

4）校准与焊接工位上部的焊接板下压进行焊接。

本发明的改进是，每根互联条的牵引夹持机构均进行左右位置的调整动作；

进一步的，每根互联条的一端从互联条卷位置均进行左右位置的调整动作；

每根互联条的牵引夹持机构均进行左右位置的调整动作；当平行的例如五根互联条卷位置相对固定时，每根互联条的牵引夹持机构在夹持时互联条的一端部没有对准准确的位置（精度要求在0.1mm或更高）时，每根牵引夹持机构在垂直于互联条的方向的轨道上进行左右位置的调整。

校准工位二可根据控制信号可进行自身位置的调整；

校准工位二可根据校准作业时提供的偏差控制信号进行左右位置的调整以及旋转调整，完成互联条与电池片的准确定位；

晶硅太阳能电池焊接装置，包括校准工位（包括但不限于校准及焊接工位）、焊接装置（包括但不限于开槽上加热板）、光学传感器、互联条校准控制装置、可调节互联条夹持机构与执行机构；晶硅太阳能电池和互联条上方设有光学传感器对互联条和主栅线位置进行检测；光学传感器接互联条校准控制装置，互联条校准控制装置输出控制信号连接可调节互联条夹持机构与执行机构；互联条校准控制装置输出控制信号连接可调节校准及焊接工位位置；晶硅太阳能电池单元的校准与焊接工位上先进行互联条与主栅线的校准；校准与焊接工位上部的焊接装置下压进行焊接。

每根互联条的牵引夹持机构在垂直于互联条的方向的轨道上进行左右位置的调整。

校准及焊接工位可根据校准装置的输出控制信号进行自身左右及旋转位置的调整。

进一步的，校准工位可以包括校准工位一和校准工位二，校准工位一主要用于电池片完整性和电池位置的校准；校准工位二为校准及焊接工位，用于互联条和电池主栅线位置的校准以及互联条和电池主栅线的焊接；校准工位二（或者开槽下加热板）的四角处附有向上（下）的凸起用于防止碎片；互联条夹持机构可以调整互联条的位置；校准工位二可以调整自身位置；开槽上加热板的开槽处放置用于校准互联条和电池主栅线的校准探测器；互联条的截面为椭圆形或者圆形。本发明可用于大于3条主栅线的晶硅太阳能电池的焊接。

所述装置的工位可设有两个工位，分别用于电池片完整性和电池位置的校准、互联条位置和电池主栅线位置的校准和焊接。

焊接装置为开槽上加热板，开槽上加热板的开槽处放置用于校准互联条和电池主栅线的校准探测器；

所述装置具有互联条位置可调节功能，该功能通过互联条夹持机构（9、10）移动互联条的位置来实现。

所述装置的校准工位二可以是具有加热功能的下加热板。校准工位二具备左右调整自身位置以及旋转调整的功能。

本发明的有益效果是：与现有装置相比具有以下优点：

（1）采用双工位校准方式，增加了一个主栅线和互联条校准装置，而且，互联条的位置或校准工位二的位置可以移动校准，能够较好的对准主栅线和互联条，解决了主栅线和互联条的偏焊、漏焊等问题；

（2）校准工位二的上表面有凸起，可以解决焊接时碎片率偏高的问题；

（3）采用截面为椭圆形或者圆形的互联条，解决了焊接过程中互联条的扭曲和翻转现象。

附图说明

图1是本发明的晶硅太阳能电池焊接装置的结构示意图。

图2是图1中工位示意图。

图中：1-晶硅电池片；2-校准工位一；3-开槽上加热板；4-校准互联条和电池主栅线的校准探测器；5-开槽；6-晶硅电池片；7-校准工位二；8-互联条；9-可调节互联条夹持机构；10-可调节互联条夹持机构；11-校准工位二上的凸起。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

互联条夹持机构由校准工位一、校准工位二、焊接加热、互联条、可调节互联条夹持机构等五部分构成。校准工位一主要用于电池片完整性和电池位置的校准；校准工位二为校准及焊接工位，用于互联条和电池主栅线位置的校准以及互联条和电池主栅线的焊接；校准工位二（或开槽下加热板）的四角处附有向上（下）的凸起用于防止碎片；互联条夹持机构可以调整互联条的位置；校准工位二可以调整自身位置；焊接板开槽上加热板的开槽处放置用于校准互联条和电池主栅线的校准探测器；互联条的截面为椭圆形或者圆形。本发明可用于大于3条（如五条）主栅线的晶硅太阳能电池的焊接。

为了检测电池片的完整性，剔除破碎的电池片，校准工位一采用光学影像筛选方法，将破碎的电池片剔除。

为了检测电池片的位置，校准工位一的光学筛选系统还具有定位功能，将电池片的位置信息传递给计算机，计算机处理后将动作指令传递给机械手，机械手将电池片放入校准工位二的特定位置。

在校准工位一（2）上放置晶硅电池片（1），光学校准机构对其进行完整性检测和电池片位置校准，剔除掉破碎的电池片，对于完整的电池片，确定出其位置，校准机构将电池片位置信息传递给计算机，计算机处理后将动作指令传递给机械手，机械手将电池片放入校准工位二（7）的特定位置，开槽上加热板（3）移动到校准工位二（7）的上方，位于上加热板（3）开槽（5）处的校准互联条和电池主栅线的校准探测器（4）对晶硅电池片（6）上主栅线和互联条（8）的位置进行探测，并将位置信息传递给计算机，计算机处理后将动作指令传递给可调节互联条夹持机构（9、10）或校准工位二（7），互联条夹持机构（9、10）运动，带动互联条（8）进行运动，使互联条（8）位置和电池主栅线位置重合，或调整校准工位二（7）的位置，使互联条（8）位置和电池主栅线位置重合，开槽上加热板（3）向下运动，对互联条（8）和晶硅电池片（6）加热，并对两者施加压力，将互联条（8）和晶硅电池片（6）焊接在一起，在校准工位二凸起（11）的保护下，上加热板（3）和晶硅电池片（6）的距离不至于过近，压力不至于过大，降低了碎片率。

所述装置的开槽上加热板（3）上有开槽（5），用于放置校准互联条和电池主栅线的校准探测器（4）。

所述装置的校准工位二（7）或开槽上加热板（3）上设有凸起（11），用于防止焊接时压碎电池片。所述凸起（11）的位置位于校准工位二（7）的上表面或开槽上加热板（3）下表面的边缘、四角或者中心处。为了便于焊接，校准工位二（7）还设有下加热板。

为了校准电池主栅线和互联条的位置，开槽上加热板上进行了开槽，以便放入校准工位二的互联条和电池主栅线的校准探测器，该探测器可以采用光学影像定位或者其它方式的定位。

为了校准电池主栅线和互联条的位置，互联条和电池主栅线的校准探测器探测的栅线位置和互联条位置信息传入计算机（控制器），计算机处理后将动作指令传递给可调节互联条夹持机构或校准工位二，可调节互联条夹持机构对互联条进行位置调整或校准工位二调整自身位置，使互联条的位置与主栅线位置重合。

为了防止焊接过程中的碎片现象的发生，校准工位二的上表面或开槽上加热板的下表面的四角处有四个凸起，该凸起的高度比电池片加互联条的总厚度略低。

互联条夹持机构可以调整互联条的位置；校准工位二可以调整自身位置；校准工位一和校准工位二之间设有机械手。

开槽上加热板的开槽处放置用于校准互联条和电池主栅线的校准探测器；校准工位二的的四角处附有向上的凸起用于防止碎片；互联条的截面为椭圆形或者圆形。本发明可用于大于3条主栅线的晶硅太阳能电池的焊接。

每根互联条的牵引夹持机构均进行左右位置的调整动作；

进一步的，每根互联条的一端从互联条卷位置均进行左右位置的调整动作；校准工位二的位置可以进行左右及旋转位置调整

采用多轴运动控制卡PMAC的伺服电机同步检测控制系统，用于检测控制每根互联条在数控轨道上位置，通过伺服电机的运行由控制器根据光学校准探测器探测的栅线位置和互联条位置信息传入计算机。硬件还可以设有上位机、下位机和伺服驱动部分。也可以采用步进电机，因步进电机、伺服电机都是控制电机，主要用于精密定位控制用途。伺服电机是数控系统常用电机。一般使用控制器+驱动器+伺服（步进）电机+联轴器+丝杠副+导轨，伺服和步进速度根据脉冲频率可以大范围调节速度。伺服电机是闭环控制，步进一般开环控制，可以从左右的一端定位向另一端被控制动作。伺服的成本稍高。步进都是用于定位使用情况下，比如，从原点以一定的速度运动到10mm再到25mm停止返回。

Claims (1)

1.晶硅太阳能电池焊接装置，其特征是包括校准工位、焊接装置、光学传感器、互联条校准控制装置、可调节互联条夹持机构与执行机构；晶硅太阳能电池和互联条上方设有光学传感器对互联条和主栅线位置进行检测；光学传感器接互联条校准控制装置，互联条校准控制装置输出控制信号连接可调节互联条夹持机构与执行机构；互联条校准控制装置输出控制信号连结可调节电池片校准工位二的位置；校准工位包括校准工位一和校准工位二，校准工位一用于电池片完整性和电池位置的校准；校准工位二为校准及焊接工位，用于互联条和电池主栅线位置的校准以及互联条和电池主栅线的焊接；校准工位二的四角处附有向上的凸起用于防止碎片；互联条夹持机构能够调整互联条的位置；校准工位二根据控制信号调整自身位置；校准工位一和校准工位二之间设有机械手；晶硅太阳能电池单元在校准工位二上先进行互联条与主栅线的校准；校准工位二上部的焊接装置下压进行焊接；每根互联条的牵引夹持机构在垂直于互联条的方向的轨道上进行左右位置的调整；焊接装置为开槽上加热板，开槽上加热板的开槽处放置用于校准互联条和电池主栅线的校准探测器；互联条的截面为椭圆形或者圆形。