CN103084688A - 光伏电池大回流焊 - Google Patents

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Abstract

本发明是光伏电池大回流焊。在一个实施方式中，一种用于焊接光伏太阳能电池的方法包括提供第一和第二PV电池、保持装置、焊带和大回流焊炉。该方法还包括将焊带放置进保持装置内的固定装置沟槽内。该方法还包括将第一和第二PV电池放置在保持装置内，使得焊带定位在第一和第二PV电池上的期望位置。该方法还包括将保持装置和第一和第二PV电池以及焊带放置进大回流焊炉内。该方法还包括在大回流焊炉内加热保持装置和第一和第二PV电池以及焊带，以焊接第一和第二PV电池。该方法还包括冷却所述保持装置和所述第一和第二PV电池以及焊带。

Description

光伏电池大回流焊
技术领域
本发明涉及光伏电池大回流焊。
背景技术
光伏电池（PV电池）在多种场境中用于为多种系统提供电力。在很多情况下，PV电池形成有一定的尺寸和形状。因此，可期望将多个PV电池互连。
在很多情况下，这是利用手动或自动焊接完成的。消除高价的自动片/串焊接设备和人工焊接片和串操作人员的人工劳动，可降低资金设备成本、人工或机器焊接劳动力人员总数及相关费用。大多数操作人员当前使用手动焊接或自动焊接将单个焊带焊接到晶体硅PV电池上。这些方法或因人力变化而具有较大产量变化，或因具有与资金、电力和维护相关的高额成本。手动、红外线、激光、对流、传导和软触摸焊接（soft touchsoldering）是现今大多数公司常用的全部方法，以将互联带以单一逐个单个化的方式手动地或者自动地焊接到PV电池。这些涵盖从桌顶应用到安装在封闭装置或机器内的大型焊接单元。
现有技术需要高资金、能量和维护成本。假定机器必须具有高度过程控制、机械公差、电特征、监测和对齐机构。手动焊接组件和PV电池的操纵在电池晶体硅结构上产生高的应力，因此导致PV电池的较高破损率和较劣性能。
发明内容
PV电池片/带焊接方法的实施方式可用来接合多种PV电池。通过在PV晶体硅电池到铜带片上利用用于SMT的热回流焊设备，成组PV电池可附连成电池串。带焊接方法的实施方式将容许很多晶体硅PV电池（2、10或12个电池）的互连片大回流焊成长达2100mm的单个长电池串（string）。在其它实施方式中，互连数量在实践措施中有效地没有限制。这种途径将为了在受控环境内大量加热的目的而利用现有SMT回流焊炉（即对流或红外线）。这种解决途径的总问题是需要购买高成本的自动片焊和电池串资产设备。这种技术也通过较低的温度速变率（temperature ramp rate）在晶体硅PV电池上引起较小应力。
简单的焊带和电池对齐固定装置（基部+顶部）也将使用以在回流热焊接过程中将部件保持在一起。
这种途径利用SMT（表面贴装技术）回流焊炉以大量焊接方法将很多焊带焊接到电池。在其它方法中，在机器中使用高精度制成的工具和机电特征以对齐、切割和放置互联条于其位进行焊接。替代地，相关人员能够将电池和焊带手动放置到固定装置上，并指引固定装置进入回流焊炉内，从而容许大量焊接，而非单个逐个焊接工艺。尚未看到在单程中大量焊接所有电池的机器。
用于SMT（表面贴装技术）PCBA（印刷电路板组件）焊接的现有回流焊炉的使用与上述机器进行对比。工业上不使用固定装置以行进穿过焊炉，而是通过烙铁、激光束、热气枪、感应、IR（红外）热脉冲或触摸感应方法简单地预热和焊接电池上的片，对比而言，在对流炉内，整个固定装置和电池串按照传送机速度顺次被加热。
在一个实施方式中，一种用于焊接光伏太阳能电池的方法包括提供第一和第二PV电池、保持装置、焊带和大回流焊炉。该方法还包括将焊带放置进保持装置内的固定装置沟槽内。该方法还包括将第一和第二PV电池放置在保持装置内，使得焊带定位在第一和第二PV电池上的期望位置。该方法还包括将保持装置和第一和第二PV电池以及焊带放置进大回流焊炉内。该方法还包括在大回流焊炉内加热保持装置和第一和第二PV电池以及焊带，以焊接第一和第二PV电池。该方法还包括冷却所述保持装置和所述第一和第二PV电池以及焊带。可选地，所述保持装置具有顶部和底部，所述顶部和所述底部均具有多个通孔并为大致板形形状，所述底部具有用于将所述第一和第二PV电池保持在位的多个保持托架，并具有用于保持所述焊带的多个固定装置沟槽。可选地，所述底部具有转动托架，所述转动托架定向为：转动使得它将所述顶部保持在位，以及转动使得它不将所述顶部保持在位。
在一个实施方式中，一种用于保持在大回流焊炉内焊接的光伏（PV）太阳能电池的固定装置包括：顶部和底部，所述顶部具有多个通孔并具有大致矩形板形状，所述底部具有大致矩形形状，并具有被构造成将所述第一和第二PV电池保持在位的多个保持托架，并具有用于将所述焊带保持在位以使得所述焊带横过所述第一和第二PV电池的多个固定装置沟槽。
附图说明
图1示出用于焊带构成电池串焊接的工艺流程；
图2示出用于焊带构成电池串焊接的固定装置；以及
图3示出焊带构成电池串焊接的工艺步骤。
具体实施方式
通常，光伏（PV）电池的焊接通过手工或通过机器人焊接机器来完成。这些方法中的任一个都是昂贵和/或浪费时间的。通过将焊带适当地定位在光伏电池上，施加轻微压力并利用大回流焊（mass reflow），可节省考虑焊炉时间和成本。
图1示出一种焊带构成电池串焊接的方法的工艺流程图。提供输入材料和工具105，包括预切割和经焊剂处理过的互联条（tabbing ribbon）110、光伏晶体硅（PV c-Si）电池115、以及电池串回流焊固定装置（String Reflow Fixture）120。电池串焊接工艺流程125包括将互联条加载到固定装置上的步骤130。互联条可为被选择用于与PV电池一起使用的低熔点金属合金，例如被选定为2mm宽×0.1mm厚的低熔点金属合金，合金为58Bi42Sn，大约140℃熔点。上述的将互联条加载到固定装置上的步骤130可通过操作人员执行或可通过机器执行，但由于工艺性质，因此不需要精确对齐。在将多个电池加载到互联带上方的步骤135中，将多个PV电池放置到互联带上方。在将互联带加载到末端电池（End Cell）上方的步骤140中，将互联带放置到PV电池上方。在回流焊炉步骤145中，将组件放置进位于传送带上的回流焊炉内，并前进到PV电池和互联带被热处理之处。在冷却步骤150中，使固定装置和已焊接的电池冷却。在移除步骤155中，从固定装置移除电池串以为冷却做准备。在相关步骤160中，可为了理想热曲线最优化回流焊炉，以在最小化焊炉对PV电池或系统的其它热敏零件的热冲击的同时，为焊带的附连做准备。之后，在附连步骤165中，可附连电池串总线（string buss bar），并且可进行附加焊接。
图2示出底部基础固定装置的例示实施方式。顶部下压固定装置205包括用于接收螺钉、销钉或其它附连机构的附连孔210。顶部下压固定装置205包括用于在焊接过程中牢固施压焊带的焊带保持区域215。可需要一些压力以防止上升。在一些实施方式中，略去保持区域215以防止粘住焊带。提供通孔220以备回流焊炉步骤过程中的热传递。顶部下压固定装置205可由耐高温的形式制成。底部基础固定装置225根据所用的PV电池确定尺寸，并包括很多用于PV电池、焊带和顶部下压固定装置205的定位机构。托架230和分隔器235提供用来保持和间隔开多个PV电池。焊带槽240为焊带的精确放置提供保持装置，使得当PV电池由托架230保持在位时，焊带在焊带槽240内的放置将精确。铰链式托架245可转动以保持顶部下压固定装置205在位。虽然示出了固定装置的特定尺寸和形状，但可使用多种尺寸和形状以适应多种尺寸和形状的PV电池。
图3示出用于组装多个电池和保持装置的逐步进行的工艺。在步骤305中，将焊带放置进焊带槽240（或固定装置沟槽）内。可选地，在步骤310中，可将总线用焊剂处理以改善焊接。在步骤315和320中，将焊带放置在PV电池的上方和下方。在步骤325中，将顶部下压固定装置205放置在PV电池上方并利用铰链式托架245保持在位。步骤330示出由固定装置沟槽保持在位的焊带。
以上描述和本文所示的实施方式是例示性的而非限制性的。焊带至电池串焊接以及关联系统和方法的范围由权利要求而非前述和附图确定。焊带至电池串焊接可在不脱离焊带至电池串焊接的主旨的情况下以其它具体形式实施。因此，落入权利要求范围内的这些以及其它变化意图包括在权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种用于焊接光伏（PV）太阳能电池的方法，包括：
提供第一和第二PV电池、保持装置、焊带和大回流焊炉；
将所述焊带放置进所述保持装置内的固定装置沟槽内，其中所述保持装置具有顶部和底部，所述顶部和所述底部均具有多个通孔并为大致板形形状，所述底部具有用于将所述第一和第二PV电池保持在位的多个保持托架，并具有用于保持所述焊带的多个固定装置沟槽；
将所述第一和第二PV电池放置在所述保持装置内，使得所述焊带定位在所述第一和第二PV电池上的期望位置；
将所述保持装置和所述第一和第二PV电池以及所述焊带放置进所述大回流焊炉内；
在所述大回流焊炉内加热所述保持装置和所述第一和第二PV电池以及所述焊带，以焊接所述第一和第二PV电池；以及
冷却所述保持装置和所述第一和第二PV电池以及所述焊带。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述底部具有转动托架，所述转动托架定向为：转动使得它将所述顶部保持在位，以及转动使得它不将所述顶部保持在位。
3.一种用于保持在大回流焊炉内焊接的光伏（PV）太阳能电池的固定装置，包括：
顶部和底部，所述顶部具有多个通孔并具有大致矩形板形状，所述底部具有大致矩形形状，并具有被构造成将所述PV电池保持在位的多个保持托架，并具有用于将所述焊带保持在所述焊带横过一对所述PV太阳能电池的位置的多个固定装置沟槽。
4.一种用于焊接光伏（PV）太阳能电池的系统，包括：
焊带；
保持装置，所述保持装置具有顶部和底部，所述顶部和所述底部均具有多个通孔并为大致板形形状，所述底部具有用于将所述PV太阳能电池保持在位的多个保持托架，并具有用于保持所述焊带的多个固定装置沟槽，其中各所述固定装置沟槽被构造成保持焊带；
大回流焊炉，所述大回流焊炉被构造成接受具有所述PV太阳能电池和所述焊带的所述保持装置；
所述大回流焊炉被构造成加热具有所述PV太阳能电池和所述焊带的所述保持装置以焊接一对所述PV太阳能电池。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述底部具有转动托架，所述转动托架定向为：转动使得它将所述顶部保持在位，以及转动使得它不将所述顶部保持在位。
6.一种用于焊接光伏（PV）太阳能电池的方法，包括：
提供保持装置、焊带和大回流焊炉，其中所述保持装置具有顶部和底部，所述顶部和所述底部均具有多个通孔并为大致板形形状，所述底部具有用于将所述PV电池保持在位的多个保持托架，并具有用于保持所述焊带的多个固定装置沟槽；
将所述焊带放置进所述保持装置内的各固定装置沟槽内；
将所述PV太阳能电池放置在所述保持托架内，其中各所述焊带相对于一对PV太阳能电池定位在期望位置；
将具有所述PV太阳能电池和所述焊带的所述保持装置放置进所述大回流焊炉内；
在所述大回流焊炉内加热所述保持装置，以焊接具有所述焊带的所述成对PV太阳能电池；以及
冷却所述保持装置和已焊接的PV太阳能电池。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述底部具有转动托架，所述转动托架定向为：转动使得它将所述顶部保持在位，以及转动使得它不将所述顶部保持在位。
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