CN103639586B - 一种太阳能电池组件焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能电池组件焊接方法，包括：将太阳能电池串放置在前板上的预设位置；将汇流带与太阳能电池串端部的焊带搭接，得到半成品；将半成品放置在超声波焊接机的工作平台上；启动超声波焊接机，将超声波焊接机的超声模头对准汇流带和焊带搭接的位置；根据预设的超声波频率、超声波焊接机的工作功率、以及超声模头压合压力和压合时间，采用超声模头压合汇流带与焊带，使汇流带与焊带焊接在一起。由于超声波焊接只需在常温下进行，无需消耗较多能源，且对焊接对象无要求，进而可以优选价格低廉的金属作为焊带或汇流带；另外，由于超声波焊接可以实现自动化焊接，从而有效提高焊接效率，并提高太阳能电池组件的生产效率。

Description

一种太阳能电池组件焊接方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池组件生产技术领域，更具体的说是涉及一种太阳能电池组件焊接方法。

背景技术

单片的太阳能电池不能直接做电源使用，必须将若干单片的太阳能电池片经过焊带连接成太阳能电池串，然后将多个太阳能电池串用汇流带串联或并联，并严密封装成太阳能电池组件后才能作为电源使用。

具体的，太阳能电池组件的生产流程包括：提供多片太阳能电池片，并在多片太阳能电池片上焊接焊带形成太阳能电池串，其中，所述焊带一般为涂锡铜带；提供钢化玻璃，在所述钢化玻璃上铺设EVA（ethylene-vinylacetatecopolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物），在所述EVA上铺设多个太阳能电池串；焊接汇流带，用汇流带将所述多个太阳能电池串串联或并联在一起；在焊接汇流带的太阳能电池串上铺设另一层EVA，再在新增的EVA上铺设背板，通过层压机层压得到层压件；提供边框，将边框组装到层压件的四周并用密封胶密封；连接接线盒得到太阳能电池组件；测试得到的太阳能电池组件，最后包装入库。

发明人发现，目前太阳能电池组件的生产效率较低且生产过程中需要消耗较多的能源。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种太阳能电池组件焊接方法，以解决现有技术中太阳能电池组件生产过程中消耗的能源较多且存在的生产效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能电池组件焊接方法，包括：

将太阳能电池串放置在前板上的预设位置；

将汇流带与所述太阳能电池串端部的焊带搭接，得到半成品；

将半成品放置在超声波焊接机的工作平台上；

启动超声波焊接机，将所述超声波焊接机的超声模头对准所述汇流带和焊带搭接的位置；

根据预设的超声波频率、超声波焊接机的工作功率、以及超声模头压合压力和压合时间，采用所述超声模头压合所述汇流带与所述焊带，使所述汇流带与所述焊带焊接在一起。

优选地，所述预设的超声波频率范围为10KHz-100KHz，包括端点值。

优选地，所述预设的超声波焊接机的工作功率范围为100W-5000W，包括端点值。

优选地，所述预设的超声模头的压合压力范围为0.01Pa-1Pa，包括端点值。

优选地，所述汇流带为铝带或表面具有锡合金的铝带。

优选地，所述焊带由芯材和表面保护层组成。

优选地，所述芯材的材质为铜、铝、锡或镍。

优选地，所述表面保护层为银、铜、铅、锌、钴、钛、镁或锡。

优选地，所述超声模头的个数为多个。

优选地，所述太阳能电池组件中的太阳能电池片为单晶硅太阳能电池片、类单晶太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的太阳能电池组件焊接方法，用于焊接太阳能电池组件中的焊带与汇流带，由于本发明中采用超声波焊接方法代替现有技术中的手工热熔焊，能够实现自动化焊接，具有焊接质量好且生产效率高的优点，从而有效提高太阳能电池组件的生产效率。

同时，由于所述超声波焊接方法采用的是低温焊接，在常温下即可实现两种金属的焊接，相对于热熔焊必须工作在300℃以上的温度，加热过程消耗大量能源而言，本发明中提供的太阳能电池组件焊接方法，更加节能。

另外，为保证焊接质量，热熔焊时必须在焊接位置涂覆助焊剂，而本发明中采用的超声焊接利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成原子层之间的熔合，无需助焊剂等其他辅助材料，一方面，免除了采用辅助材料所带来的不便，提高了焊接效率；另一方面，还可以节省辅助材料的使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池组件焊接方法的工艺流程图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，现有技术中太阳能电池组件生产效率较低且生产过程中消耗的能源较多。

发明人发现，出现上述现象的原因是，现有技术中太阳能电池组件在焊带和汇流带焊接的过程中，采用的焊接方法仍旧是传统的手工焊接，由于手工焊接只能单点焊接，焊接效率较低，且为保证焊接质量，手工焊接过程中还需要涂覆助焊剂，涂覆助焊剂过程同样造成焊接效率较低；另外，手工焊接过程采用的是电烙铁并涂覆助焊剂的热熔焊方法，由于电烙铁必须工作在300℃以上的温度，为保持所述电烙铁的温度，需要电烙铁始终通电，这样在太阳能电池组件的生产过程中，消耗掉大量的能源。

基于此，发明人经过研究发现，提供一种太阳能电池组件焊接方法，包括：

将太阳能电池串放置在前板上的预设位置；

将汇流带与所述太阳能电池串端部的焊带搭接，得到半成品；

将半成品放置在超声波焊接机的工作平台上；

启动超声波焊接机，将所述超声波焊接机的超声模头对准所述汇流带和焊带搭接的位置；

根据预设的超声波频率、超声波焊接机的工作功率、以及超声模头压合压力和压合时间，采用所述超声模头压合所述汇流带与所述焊带，使所述汇流带与所述焊带焊接在一起。

由上述的技术方案可知，本发明提供的太阳能电池组件焊接方法，采用超声波焊接方法焊接所述太阳能电池组件中的焊带和汇流带，代替现有技术中的手工焊接，一方面，所述超声波焊接能够实现自动化焊接，相对于现有技术中的手工焊接只能单点焊接而言，能够有效提高太阳能电池组件的生产效率；另一方面，由于所述超声波焊接可以在常温下实现金属之间的焊接，无需加热并持续高温，因此能够节省加热和持续高温所需要的能源。另外由于超声波焊接的特点，无需使用助焊剂等辅助材料即可得到较好的焊接质量，因此能够节省助焊剂等辅助材料的使用，同样能够节省资源。

以上是本申请的核心思想，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面通过几个实施例具体描述本发明中提供的太阳能电池组件焊接方法。

实施例一

本实施例中公开了一种太阳能电池组件焊接方法，如图1所示，为所述焊接方法的工艺流程图，所述焊接方法包括：

步骤S101：将太阳能电池串放置在前板上的预设位置。

需要说明的是，本实施例中所述太阳能电池组件中包括封装太阳能电池片的封装材料，所述封装材料包括位于所述太阳能电池片两侧的两层EVA，以及分别位于所述两层EVA背离所述太阳能电池片表面的钢化玻璃和背板，其中所述钢化玻璃和位于所述钢化玻璃上的EVA组成本实施例中所述的前板。在组装太阳能电池串的过程中，由于所述太阳能电池串的组装形式不同，需要设置不同的太阳能电池串的位置，本实施例中不限定所述太阳能电池串的位置，所述太阳能电池串的位置根据实际太阳能电池组件的输出功率而设定。

步骤S102：将汇流带与所述太阳能电池串端部的焊带搭接，得到半成品。

该步骤中，将汇流带与所述太阳能电池串端部的焊带搭接可以通过人工搭接，也可以通过机械手实现汇流带与焊带的搭接。本实施例中对此不做限定，由于超声波焊接时间较短，焊接效率较高，本实施例中优选的所述汇流带与所述焊带的搭接采用机械手自动化操作完成。

步骤S103：将半成品放置在超声波焊接机的工作平台上。

同样的，该步骤可以通过机械手实现也可以通过人工实现，本实施例中对此不做限定。

步骤S104：启动超声波焊接机，将所述超声波焊接机的超声模头对准所述汇流带和焊带搭接的位置。

步骤S105：根据预设的超声波频率、超声波焊接机的工作功率、以及超声模头压合压力和压合时间，采用所述超声模头压合所述汇流带与所述焊带，使所述汇流带与所述焊带焊接在一起。

所述超声波焊接是一种利用超声波的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在超声模头的静压力之下，将超声波的振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升；接头间的冶金结合是工件在不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接，因此它有效地克服了普通焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。

本实施例中所述超声模头的个数可以为多个也可以是单个的。采用超声波焊接的过程中，焊接时间极短，一般为2秒到3秒之间，因此，在单个超声模头工作的情况下，可以通过移动半成品的位置，实现单个超声模头对多个焊接点的焊接。对于太阳能电池组件生产量较大的车间，还可以通过增加超声模头，多个超声模头一起工作，实现大规模汇流带和焊带的焊接，因此，本实施例中优选的所述超声模头的个数为多个。

需要说明的是，现有技术中的热熔焊焊接汇流带和焊带时，由于电烙铁的温度通常在300℃以上，且在使用电烙铁过程中，其温度必须持续保证在300℃以上，为此必须消耗较多能源来维持。并且由于焊接汇流带和焊带时，是在前板上进行的，所述前板上包括EVA，当焊接所述焊带和所述汇流带的温度较高时，容易对所述EVA造成损坏，使所述EVA熔化形成凹坑，在后续层压过程中，导致太阳能电池组件的密封性较差，因此，所述汇流带和所述焊带的材料只能是镀锡的铜带，其熔点相对较低，不需要太高的焊接熔融温度，对所述EVA造成损坏的几率较小。而对于单价相对于铜带更低的铝带，由于铝的熔点较高，一般在600℃以上，采用热熔焊时，电烙铁的温度必须更高，从而消耗更多的能源，因此，对于现有技术中的手工焊接方法，适用的焊接对象范围较小，不能从原材料方面降低太阳能电池组件的成本，即现有技术中，太阳能电池组件的焊带和汇流带的材料受到焊接工艺的较大。

本实施例中采用超声波焊接方法焊接汇流带和焊带，由于所述超声波焊接方法是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成原子层之间的熔合，超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接。焊接材料无需熔融，常温状态下就能够实现两种金属之间的焊接，因此，所述汇流带能够选择其他金属材质的金属带，而不仅仅限定为镀锡铜带。

由于铝的价格相较于铜的价格较低，且每个太阳能电池组件上基本需要约1.6米长的汇流带，因此，用镀锡铝带或铝带代替现有技术中的镀锡铜带作为汇流带能够降低一部分太阳能电池组件的成本。本实施例中优选的，所述汇流带为铝带或表面具有锡合金的铝带。

由于所述超声波焊接机可以焊接同种金属或异种金属，因此，本实施例中所述焊带也不限定为镀锡铜带，所述焊带还可以为其他材质的金属带。焊带由芯材和表面保护层组成，所述芯材的材质优选为铜、铝、锡或镍，所述表面保护层优选为银、铜、铅、锌、钴、钛、镁或锡。本实施例中不限定所述焊带的芯材与表面保护层的具体组合，且不限定一个太阳能电池组件中仅仅包含一种类型的焊带，即一个所述太阳能电池组件中可以包括多种类型的焊带，如既可以包括芯材为铜，表面保护层为锌的焊带，也可以包括芯材为铝，表面保护层为锡的焊带，具体所述焊带的类型，可以根据实际情况进行选择，本实施例中不再赘述。

需要说明的是，在超声波焊接汇流带和焊带时，超声波频率较小，其机械振动的能量不足以焊接汇流带和焊带，而超声波频率较大时，容易出现虚焊；超声波焊接机工作功率较小时，需要较长的焊接时间，才能得到较好的焊接质量，而工作功率较大时，超声波焊接机产生较多的热量，对太阳能电池组件产生损坏；当超声模头的压合压力较小时，也会使焊带和汇流带焊接不牢，而当超声模头的压合压力较大时，在焊带和汇流带的焊接部分与非焊接部分的交界处会出现裂痕，影响太阳能电池组件的质量。因此，本实施例中优选的，所述超声波焊接机的超声波频率范围优选为10KHz-100KHz，包括端点值。所述超声波焊接机的工作功率范围优选为100W-5000W，包括端点值。所述超声模头的压合压力范围优选为0.01Pa-1Pa，包括端点值。其中，所述超声波焊接机的超声波频率、超声波焊接机的工作功率、超声模头的压合压力压合时间等参数均可以通过超声波焊接机的控制器进行预先设置，从而在太阳能电池组件生产过程中实现大规模、自动化焊接。

由于本实施例中采用超声波焊接方法代替了现有技术中手工焊接焊带和汇流带的热熔焊方法，一方面容易实现自动化，有效提高太阳能电池组件的生产效率，适合大规模生产；另一方面，由于所述超声波焊接工艺中无需其他辅助材料，能够仅仅通过超声波振动能量和压合压力将两种金属在常温下实现焊接，无需消耗较多能源。

另外，由于所述超声波焊接机可以焊接多种同种金属或异种金属，因此所述焊带和所述汇流带可以采用价格低廉的金属代替现有技术中的镀锡铜带，从而降低太阳能电池组件的生产成本。

实施例二

本实施例中提供的超声波焊接方法可以应用在多种晶体硅太阳能电池组件的焊带与汇流带焊接过程中，所述晶体硅太阳能电池组件中的太阳能电池片可以为单晶硅太阳能电池片、类单晶太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片等中的任意一种，为方面说明本发明中提供的太阳能电池组件焊接方法，以下实施例中仅以单晶硅太阳能电池片为例进行说明，但是并不代表本发明中所述太阳能电池组件中的太阳能电池片仅限于单晶硅太阳能电池片。

本实施例中提供的太阳能电池组件焊接方法包括：

将单晶硅太阳能电池串放置在前板上的预设位置；

将铝带与所述太阳能电池串端部的镀锡铜带搭接，得到半成品；

将半成品放置在超声波焊接机的工作平台上；

启动超声波焊接机，将所述超声波焊接机的超声模头对准所述铝带和镀锡铜带搭接的位置；

预设超声波频率为20KHz、超声波焊接机的工作功率为200W、以及超声模头压合压力为0.02Pa和压合时间为2S，根据以上参数采用超声模头压合所述铝带与所述镀锡铜带，使超声波的机械振动能量传递到铝带和镀锡铜带的搭接处，同时超声模头施加压合压力，最终使所述铝带与所述镀锡铜带焊接在一起。

一般的，焊带和汇流带在90度测试实验中得到的焊接拉力＞1N/mm，即可认为所述太阳能电池组件为合格产品。通过本实施例中提供的焊接方法得到的太阳能电池组件，经过焊带和汇流带的焊接强度测试装置得到所述铝带和所述镀锡铜带，在90度测试实验中得到的焊接拉力为2.3N/mm，远大于1N/mm，即本实施例中提供的焊接方法得到的太阳能电池组件的焊接质量满足产品的基本要求。

本实施例中还提供了其他工作参数下，超声波焊接机对铝带和镀锡铜带焊接后，通过焊接强度测试装置得到的焊接拉力情况，列出表格如下（包含上述实施例中的情况，即表中的示例一）：

通过表格中的数据可以看出，所有的示例中焊带和汇流带之间的焊接拉力均满足太阳能电池组件的焊带和汇流带焊接拉力的基本要求，即所述焊接拉力均大于1N/mm；也即本实施例中提供的焊接方法能够保证较好的焊接质量。

另外，①对比示例一和示例二，以及示例三和示例四可知，在其他条件相同的情况下，超声波频率在10KHz-100KHz范围内变化时，所述超声波频率越大，焊接后的焊带和汇流带之间的焊接拉力越大；②对比示例四、示例六和示例七可知，在其他条件相同的情况下，超声模头的压合压力在0.01Pa-1Pa范围内变化时，超声模头的压合压力越大，焊接后的焊带和汇流带之间的焊接拉力越大。即本实施例中提供的超声波焊接太阳能电池组件的焊带和汇流带时，在满足上一实施例中所述的超声波频率、超声波焊接机的工作功率、以及超声模头压合压力的参数范围后，均能够得到较好的焊接质量，即本实施例中提供的超声波焊接方法可以完全代替现有的手工焊接方法，实现太阳能电池组件中的焊带和汇流带的连接。

需要说明的是，将上述几个示例中的铝带替换为表面具有锡合金的铝带，其他工作参数不变的情况下，同样能够得到焊接拉力大于1N/mm的焊带和汇流带，即本实施例中并不限定所述汇流带的材质，可以优选为价格低廉的镀锡铝带，从而降低太阳能电池组件的生产成本。

同样的，将所述单晶硅太阳能电池组件更换为多晶硅太阳电池组件或基于晶体硅的异质结太阳能电池组件时，也能够得到焊接拉力大于1N/mm的焊带和汇流带，即本实施例中并不限定所述超声波焊接方法只适用于单晶硅太阳能电池组件，还可以适用于其他类型的太阳能电池组件。

由于本实施例中采用超声波焊接方法焊接所述太阳能电池组件中的焊带和汇流带，在常温状态中即可实现金属的焊接，不需要升温，无需消耗大量的能源维持高温。并且超声波焊接还可以有效地克服普通热熔焊焊接时所产生的飞溅和氧化等现象；超声波焊接不需要使用助焊剂，能够有效节省辅助材料资源。同时，由于超声波焊接可以实现不同金属的低温焊接，因此，可以改善焊带和汇流带的材料，采用价格相对低廉的铝带代替现有的镀锡铜带，从而有效降低太阳能电池组件的原材料成本。并且超声波焊接时间很短，可以实现自动化生产，从而所述超声波焊接方法还能够有效提高太阳能电池组件的生产效率。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，包括：

将太阳能电池串放置在前板上的预设位置；

将汇流带与所述太阳能电池串端部的焊带搭接，得到半成品；

将半成品放置在超声波焊接机的工作平台上；

启动超声波焊接机，将所述超声波焊接机的超声模头对准所述汇流带和焊带搭接的位置；

根据预设的超声波频率、超声波焊接机的工作功率、以及超声模头压合压力和压合时间，采用所述超声模头压合所述汇流带与所述焊带，使所述汇流带与所述焊带焊接在一起；

所述太阳能电池组件中的太阳能电池片为单晶硅太阳能电池片、类单晶太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述预设的超声波频率范围为10KHz-100KHz，包括端点值。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述预设的超声波焊接机的工作功率范围为100W-5000W，包括端点值。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述预设的超声模头的压合压力范围为0.01Pa-1Pa，包括端点值。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述汇流带为铝带或表面具有锡合金的铝带。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述焊带由芯材和表面保护层组成。

7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述芯材的材质为铜、铝、锡或镍。

8.根据权利要求6所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述表面保护层为银、铜、铅、锌、钴、钛、镁或锡。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的太阳能电池组件焊接方法，其特征在于，所述超声模头的个数为多个。