CN103752975A - 太阳能电池焊盘修整 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池焊盘修整。一种用于修整焊料焊盘的过程从例如电路引线、其他焊料焊盘和靠近被修整的焊料焊盘的组件等的应该没有焊料的位置去除过量的焊料。基板的第一区域包括将要被去除的焊料并且被加热到第一温度。基板的第二区域被加热到第二温度。真空喷嘴被加热到足以熔化焊料的第三温度，并且跨将要被修整的区域进行扫描，熔化并且真空吸走过量的焊料。通过使用计算机数控(CNC)机器控制扫描过程。

Description

太阳能电池焊盘修整
相关申请
本申请是于2012年8月1日提交的、题为“Vacuum ReflowVoiding Rework System”的共同待决非临时美国专利申请序列号13/564,568的部分继续申请，通过全文引用的方式将其并入于此。
技术领域
本发明涉及再加工光伏(太阳能)模块的领域。更具体地，本发明涉及太阳能模块焊料焊盘的精确重修整，特别是在对焊料焊盘进行再加工以减少或去除焊料焊盘中的焊料空隙后。
背景技术
太阳能电池模块包括焊接到基板的太阳能电池裸片。在制造太阳能电池模块中已知的缺陷是在太阳能电池裸片和基板之间的焊料中出现的空隙。焊料中的空隙可以在太阳能电池模块中引入至少两个问题。第一，焊料中的全部空隙面积的总和减少了在太阳能电池裸片和基板之间的焊料接触面积。接触面积的减少增加了将太阳能电池裸片电耦合至基板的焊料中出现的电流密度。第二，在聚光光伏(CPV)系统中，光线聚焦到太阳能电池裸片上，以最大化太阳能转换。在CPV系统中，光线的集中也通过裸片到焊料，从焊料到基板，并且到下层的片金属平面，将大量热量基本集中到太阳能电池裸片上。焊料空隙包括减少热量热传递面积并增加接点温度的大气。增加的接点温度需要使用散热片来保持太阳能电池冷却，否则太阳能电池的操作效率将会明显地下降。由于增加的电路密度，接触面积的减少进一步加剧加热，并且会导致太阳能电池模块失效。
为了解决这些问题，可取的是，控制任何单个焊料空隙的面积低于太阳能电池裸片和基板之间的总焊料面积的1％。进一步可取的是，控制空隙的总面积低于太阳能电池裸片和基板之间的总焊料面积的5％。
对太阳能电池进行再加工以去除或减少焊料空隙可能涉及裸片和基板之间的焊料连接的回流。焊料的回流可能产生不期望的效果，例如焊料流到基板的超过太阳能电池裸片和基板之间接触面积的区域，流到用于其他组件或其他电路接线的相邻焊料焊盘。修复、或“修整”焊接的焊盘需要精确地定位焊料去除装备以及焊料去除设备的精确的温度控制，以避免对周围组件、接线、和用于其他组件的焊料焊盘的损害。修整焊料焊盘的现有技术方法使用不足够精确的手持工具以避免损害组件、接线、和靠近要被修整的焊料焊盘的其他焊料焊盘。当物理接近要被再加工的焊料焊盘受到限制并且手持工具的尺寸比起接近要被修整的焊盘的区域而言很大的时候，现有技术的方法特别不理想。
发明内容
为了减少太阳能电池模块中的、在太阳能电池裸片和裸片焊接到的基板之间的焊接空隙的出现，可以将太阳能电池模块在真空室中再加工。该再加工包括在对其施加真空的密封室内部，施加热量以熔化包围焊料空隙的一些或全部的焊料。该密封室优选地为至少部分由基板和在其中安装所述太阳能电池模块的外罩中的一个形成。真空抽出空隙中的空气，术语为去气，从而通过将焊料附赠到空隙区域中来使空隙塌陷。真空回流排空的再加工系统和方法还可以应用到其他类型的被类似地焊接到基板的电子组件，特别是由于电流密度而受高热量积聚影响的组件，例如连接盘网格阵列(L.G.A.)集成电路表面安装封装和方形扁平无引线(QF)集成电路表面安装封装。所述系统和方法还可以用于需要减少或消除焊接接点中的空隙的非电子组件。
在真空回流排空焊料连接之后，通过精确控制数个加热元件，去除位于应该没有焊料的区域的过量的焊料的真空源，以及使用由计算机数控(CNC)机器控制的步进电机组件对这些元件进行精确控制，来完成太阳能模块焊料焊盘的精确修整。
在第一方面中，一种减少模块中的焊接空隙的方法，包括：将焊料加热到预先确定的温度以及向密封室施加真空。该模块包括焊接到基板的组件，其被安装在外罩中并且耦合到热源，该模块被耦合到真空源，并且该方法在至少部分由所述外罩形成的密封室内实施。在优选实施例中，预先确定的温度为焊料的熔点。在将热源耦合到基板之前，可以将热源加热到一个温度。所述方法优选地还包括：将真空盖放低到外罩上，从而由外罩、真空盖、以及基板形成密封室。在一些实施例中，加热所述焊料包括：加热焊料的基本上包围焊料中的空隙的区域。在其他实施例中，加热焊料包括加热基本上全部焊料，例如在向该室施加真空之后。在一些实施例中，调节真空压力。在另外的其他实施例中，所述方法还包括：向该组件和基板中的一个施加压力，使得所述焊料在压缩力下。
在第二方面中，一种用处理器可执行的指令进行编程的计算机可读介质，所述指令用于实现减少包括焊接到基板的组件的模块中的焊料空隙的上述方法的任一个。
在第三方面中，一种用于减少模块中的焊料空隙的系统，包括：密封室，其包括所述模块和真空盖；热源，耦合到密封室；以及真空源，耦合到密封室。该模块包括焊接到基板且安装在外罩中的组件。在优选的实施例中，热源可从密封室缩回。在这样的实施例中，热源可以在将热源耦合到密封室之前进行预加热。加源被配置为向基板和焊料中的一个施加热量，使得基板的至少部分被熔化。在一些实施例中，热源包括多个热量模块。在这样的实施例中，多个热量模块独立地可控制。真空源可被配置为在所述室内产生经调节的真空。在优选的实施例中，真空源是可调整的。在优选的实施例中，该系统进一步包括：热量传感器阵列，被配置为检测该组件、基板、以及焊料中的一个的至少部分的温度。优选地，该系统进一步包括：控制系统，可操作地耦合到热源和真空源，该控制系统包括处理器和被配置为控制热源和真空源的内存。在一些实施例中，该控制系统可被配置为控制热源的缩回。
在第四方面中，一种使用包括X-Y平移平台的机器从基板的表面的区域去除过量的焊料的方法，包括将具有尖端的真空喷嘴加热到等于或高于焊料的熔融温度的第一温度，向真空喷嘴施加真空，将真空喷嘴的尖端基本上定位在基板的表面处，以及扫描基板上的第一区域。在优选的实施例中，该方法进而包括将基板的基本上包围第一区域的第二区域加热到第二温度。该方法还可以包括将基板的基本上全部的剩余部分加热到第三温度。在一些实施例中，该第一区域是预先确定的。该第一区域是由被配置为实施该方法的机器的操作员预先确定的。在优选的实施例中，该第一区域是由被配置为实施所该方法的机器预先确定的。在一些实施例中，该第一区域是由被配置为实施该方法的机器、通过分析基板的图像预先确定的。扫描第一区域包括该机器至少在X-Y平面内平移真空喷嘴。
在第五方面中，本发明包括一种用处理器可执行指令编程的永久的计算机可读介质，所述指令实施上述方法的任一个。
在第六方面中，一种被配置为从基板的第一区域去除过量焊料的系统。所述系统包括被配置为耦合到X-Y平移平台的真空喷嘴。真空喷嘴流体地耦合到真空源并且耦合到加热源。所述系统还包括控制器，其被配置为将真空喷嘴加热到第一温度，向真空喷嘴施加真空源，以及控制X-Y平移平台以扫描第一区域。该平移平台优选地包括计算机数控(CNC)机器。在优选的实施例中，该系统还包括被配置为热耦合到基板的第一区域的加热源，焊料将要从第一区域被去除。在另一优选的实施例中，热源包括多个热源模块。每个热源模块是独立地可控制的和可监测的。在一些实施例中，该多个热源模块中的至少一个被配置为将基板的区域加热到第二温度。优选地，该多个加热源模块中的至少一个被配置为将基板的不同于第一区域的第二区域加热到第三温度。在一些实施例中，该控制器还被配置为接收包围基板的图像，以及分析图像以确定第一区域。在优选的实施例中，该控制器还被配置为接收用于指定第一区域的输入。在一些实施例中，该系统还被配置为从系统的操作员接收该输入。
在本公开内容全文中，对包括焊接到基板的太阳能电池裸片的太阳能模块进行了参考。本领域内的技术人员将认识到，本公开内容可以一般地应用于焊接到基板的具有焊料空隙的组件(例如焊接到基板的二极管阵列)中。
附图说明
图1A图示本领域已知的具有焊料空隙的太阳能电池模块。
图1B图示在根据当前要求保护的发明的实施例进行再加工后的太阳能电池模块。
图2A图示根据一些实施例的组装在外罩中的太阳能电池模块。
图2B图示本领域已知的太阳能电池模块。
图2C是根据一些实施例的组装在外罩中的太阳能电池模块的侧面横截面图。
图3图示根据一些实施例的真空回流排空再加工系统的下部装配件。
图4图示根据一些实施例的真空回流排空再加工系统的上部装配件。
图5图示根据一些实施例的真空回流排空再加工系统。
图6图示根据一些实施例的再加工具有在太阳能电池裸片和基板之间的焊料中的空隙的太阳能电池模块的方法的步骤。
图7图示根据一些实施例的再加工具有在太阳能电池裸片和基板之间的焊料中的空隙的太阳能电池模块的方法的步骤。
图8图示根据一些实施例的用于自动化地操作在再加工系统上施行的再加工方法的控制系统。
图9图示根据一些实施例的用于从基板表面去除过量焊料的真空喷嘴。
图10图示根据一些实施例的用于从基板表面去除过量焊料的系统。
图11图示根据一些实施例的为从基板表面去除过量的焊料的系统的子系统。
图12图示根据一些实施例的用于自动化地从基板表面去除过量焊料的控制器子系统。
图13图示根据一些实施例的从基板表面去除过量焊料的方法。
具体实施例
在以下的附图的详细描述中，所描述的实施例旨在举例说明档当前要求保护的发明的特征。相似的标记指代相似或相同的元件。
图1A图示本领域已知的具有一个或多个焊料空隙110的太阳能电池模块100。太阳能电池模块100包括焊接115到基板120的太阳能电池裸片(未示出)。图1B图示根据当前要求保护的发明的实施例进行再加工后的太阳能电池模块100。在图1B中，焊料空隙110被基本上减少或消除。
图2A图示根据一些实施例的已安装的太阳能电池模块150，其包括组装在外罩125中的太阳能电池模块100。导体140从两个相对侧的每一侧进入外罩125。将导体140焊接145到太阳能电池模块100上的触点。在于2012年8月1日提交的、标题为“Hot BarSoldering”的共同待决美国专利申请序列号13/564,452中公开了将导体140焊接到太阳能电池模块100上的触点的系统和方法，出于所有目的，通过全文引用的方式将其并入于此。
图2B图示本领域已知的示例太阳能电池模块100。典型的太阳能电池模块100包括焊接115到基板120的太阳能电池裸片105。太阳能电池裸片105进一步包括P层112、N层113、前栅格114、以及抗反射涂层116。
图2C是根据一些实施例的已安装的太阳能电池模块150的从图2A的线A-A取得的侧面横截面图，该已安装的太阳能电池模块150包括和焊接145到太阳能电池模块100上的触点的导体140一起组装在外罩125中的太阳能电池模块100。
图3图示根据一些实施例的真空回流排空再加工系统500的下部装配件200。图3中顶部的图是沿线A-A所取的底部的图的侧面横截面图。下部装配件200包括底座210的凹进区域212，其容纳以上在图2A和2C中所述的已安装的太阳能电池模块150(未示出)。下部装配件200包括热源240，其与组装在底座210的凹进区域212中的已安装的太阳能电池模块150(未示出)的焊料区域115(未示出)的位置对准。热源240包括多个热量模块245，每个热量模块具有用于读取相关联的热量模块245的温度的传感器242。在图3中，热源240具有4个热量模块，均标记为245，并且具有对应的热量传感器242。每个热量模块245可以使用伺服算法进行控制，伺服算法例如比例积分微分增益(PID)伺服算法或时间比例控制伺服算法。图3图示了致动器241，其可以用于定位在已安装的太阳能模块(未示出)下方的热源240以及从已安装的太阳能电池模块(未示出)中缩回加热模块240。
图4图示根据一些实施例的真空回流排空再加工系统500的上部真空装配件250。上部真空装配件250包括可缩回真空盖275，其用紧固件272耦合到致动器270。致动器270耦合到顶架265。致动器270可以使用空气供给262进行气动操作，空气供给262用紧固件254在顶架265处耦合到致动器270。可缩回真空盖275包括真空源260，其用导向真空源点252的耦合器254耦合到可缩回真空盖275。真空源点252在至少部分由容纳太阳能电池模块的外罩(例如，以上在图2A和图2C中描述的外罩125)形成的密封室之内抽真空。真空源260和致动器270耦合到如以下的图8所示的控制器800。当可缩回真空盖275被放低到外罩(未示出)上并且由密封垫280密封时，上部真空装配件250被密封到太阳能模块外罩(未示出)，从而形成密封室。真空传感器261耦合到可缩回真空盖275，以感测密封室内的真空。真空感测器261的输出被路由到如以下的图8所述的控制系统800。
图5图示根据一些实施例的真空回流排空再加工系统500。如图3和图5所示，下部装配件200包括具有凹进区域212的底座210，用以容纳已安装的太阳能电池模块150。下部装配件200进一步包括加热器模块240，其能够由致动器241定位在已安装的太阳能电池模块150的基板120下方以及从基板120缩回。上部真空装配件250包括上部真空盖275，其能够使用270进行定位。上部真空盖275进一步包括真空源点252、真空传感器261、以及密封垫280。一旦已安装的太阳能电池模块150放置到底座210中，上部真空盖275可以下降以使用上部真空盖275表面上的密封垫280来与已安装的太阳能模块150的外罩125的顶部进行密封。将真空260应用到真空源点252，用真空传感器261监测真空，以及由图8所示的控制系统800实现到加热器模块240的热量的控制。在图6和图7中描述用于真空回流排空再加工的示例性方法。
图6图示根据一些实施例的再加工已安装的太阳能电池模块150的方法的步骤600，该已安装的太阳能电池模块150具有在太阳能电池裸片(如105)和基板(如120)之间的焊料115中的空隙110。该方法在步骤610开始，其中，把将要被再加工的已安装的太阳能电池模块150加载到以上在图3中描述的下部装配件200中。在步骤620，上部真空盖275密封到已安装的太阳能电池模块150的外罩125，从而形成密封室。如本领域已知的，合适的密封垫280被用来保证上部真空盖275和外罩125之间的良好密封。在步骤630，向焊料区域115施加热量以熔化焊料，从而可以减少焊料中的空隙110的尺寸或者使其消除。可以通过加热在其上安装已安装的太阳能电池模块150的基板，来向焊料施加热量。热量通过基板传输，并且熔化焊料。在一些实施例中，已安装的太阳能电池模块150具有构建在基板120中的用于再加工后的热传递元件，其耦合到热耗散装配件，如鳍状金属热交换器。在这样的装配件中，来自热源的热量基本上由基板中的热交换元件传输到焊料，而不是由基板材料本身。在步骤640，向密封室施加真空以帮助抽出由于焊料中的空隙而陷入在熔化后的焊料中的空气。在图4所示的实施例中，上部真空盖275包括真空源点252。选择真空的量以帮助陷入的空气克服熔融焊料的表面张力，从而可以较少空隙的尺寸或者使其消除。
图7图示根据一些实施例的再加工太阳能电池模块的方法的步骤600，该太阳能电池模块具有在太阳能电池裸片和基板之间的焊料中的空隙。步骤700包括图6中所描述的步骤610、620和640。在图7中，用于向焊料区块施加热量的热源包括多个可以彼此独立地被控制的加热模块。在步骤730，通过选择合适的加热元件，向焊料区域中的基本上包围空隙的区块施加热量。熔化空隙周围的焊料，使得可以通过在步骤640中施加的真空来减少空隙。在步骤760，向在太阳能电池裸片和基板之间的基本上全部的焊料区域施加热量，使得作为结果的焊料回流将重新分布并且获得整个焊料区域上的均匀厚度。为了帮助在焊料回流期间获得焊料的均匀厚度，在一些实施例中，在步骤770，向基板和太阳能电池裸片中的至少一个施加压力，以有效地将基板和太阳能电池裸片按压在一起。
图8图示根据一些实施例的用于自动化地操作在再加工系统上施行的再加工方法的控制系统800。控制系统800包括控制器810、内存820、存储器830、用户接口I/O端口840、网络接口850、其他I/O860、以及扩展I/0模块870，所有这些都通过系统总线880可通信地耦合。控制器810执行被编程在存储器830中并且被读取到内存820中的指令。被编程的指令执行方法步骤600、700、或两者，
用于再加工太阳能电池模块以减少或消除焊料空隙。其他I/O860可以包括中断线、定时器/计数器输入和输出、通信线(例如时钟串行I/O、I2C、USB、RS232、RS485以及其他通信协议)。扩展I/O模块870包括模拟输入(AI)、模拟输出(AO)、数字输入(DI)和数字输出(DO)。如图8所示，模拟输出控制真空泵、热量位置致动器、上部真空盖位置致动器、以及一个或多个热量模块245。模拟输入包括真空传感器261以及一个或多个加热传感器242。在并入真空源的调制的实施例中，可以将真空源的控制实现为来自其他I/O860中的定时器/计数器的中断例程。真空传感器261耦合到模拟输入，以测量至少部分由外罩125形成的密封室内部的真空。本领域技术人员可以想到其他由图8中所示的控制系统所例示的其他控制方案。用于获得用户输入并且向用户提供信息的用户接口可以通过用户接口I/O端口840耦合到控制系统。
图9图示根据一些实施例的用于从基板120表面去除过量焊料的真空喷嘴900。真空喷嘴900包括主体940、延伸部945和尖端920。真空室915在主体940内部。真空源910耦合到主体940并因此耦合到真空室915。真空室915与延伸部945和真空尖端920流体连通。主体940进一步包括组合加热元件和温度传感器930，其具有电源及通信线缆925。主体耦合到机械附着杆905，该机械附着杆可以耦合到X-Y平移平台，以相对于将要从其去除过量焊料的基板表面精确定位真空喷嘴900。本领域的技术人员将理解可以将真空喷嘴900可以实现为单独的真空喷嘴和加热的尖端。图9中的实施例是优选的，因为真空室915作为加热整个真空喷嘴900的结果而被加热并有助于从真空室915排出焊料。
图10图示根据一些实施例的用于从基板表面120去除过量焊料的系统1000。真空喷嘴900耦合到X-Y平移平台(未示出)。如图3和图5所示，下部装配件200包括具有用于容纳已安装的太阳能电池模块150的凹进区域212的底座210。下部装配件200进一步包括加热器模块240，其能够通过致动器241被定位到已安装的太阳能电池模块150的基板120下方，并且从基板120缩回。一旦已安装的太阳能电池模块150被放置到底座210内，针对基板120上的将从其取出过量焊料的选定的区域，真空喷嘴900被定位在开始位置。加热真空喷嘴900的尖端920到将要被去除的焊料的熔融温度。在真空源点910向真空喷嘴900施加真空。X-Y平移平台(未示出)跨所选定的区域进行扫描真空喷嘴900，通过熔化过量焊料以及经由真空尖端920将过量的焊料真空吸入到真空喷嘴室915中而去除焊料。用于从基板表面120去除过量焊料的示例方法在图13中进行描述。
图11图示根据一些实施例的从太阳能电池模块150的基板表面120的所选定的区域去除过量焊料的系统1000的子系统。系统1000的子系统包括控制系统1200、X-Y平移平台1130、真空源1120、真空喷嘴900、太阳能模块底座210和热源240。在以下的图12中具体描述控制系统1200。控制系统1200经由控制线路1115控制真空源1120。真空源1120经由至X-Y平移平台1130的连接1125向真空喷嘴900提供真空。本领域的技术人员将认识到真空源1120可以直接耦合到真空喷嘴900。X-Y平移平台1130的扫描移动通过通信线路1135、经由通信接口850被控制系统1200控制，如以下的图12所示。通信线1135进一步包括用于真空喷嘴900、如以上图9中描述的组合加热元件和温度传感器的控制和监测信号，以及经由在X-Y平移平台1130和真空喷嘴900之间的耦合器1145耦合到真空喷嘴900。耦合器1145包括机械耦合器并且进一步包括用于真空喷嘴900加热源和加热监测器的控制和监测信号。太阳能模块125被安装到底座210中。通过控制系统1200经由监测和控制线路1155控制和监测可选的太阳能模块基板120(未示出)的预加热和可选的用于去除过量焊料的基板120的选定的区域的加热。
图12图示根据一些实施例的用于自动化地从基板120表面去除过量焊料的控制系统1200。除了扩展I/O1270的映射略微不同于扩展I/O模块870，控制系统1200基本上与控制系统800等同。在扩展I/O1270中，模拟输出包括真空源910控制，和用于每个加热模块1到4的独立输出控制，以及真空喷嘴组合加热模块和温度传感器930。模拟输入包括对应每个加热模块1到4的热量传感器1到4和真空喷嘴热量传感器。模拟输出和输入中的每一个经由系统总线880接口连接到控制器810，以及由控制器810监测或控制。控制系统1200经由网络接口850接口连接到X-Y平移平台。
图13图示根据一些实施例的从基板表面去除过量焊料的方法1300的步骤。方法1300在步骤1310开始。在步骤1310，确定基板的将要从其去过量焊料的区域(“选定区域”)。如上所述，可以由系统操作由将选定区域输入到系统中，以去除过量焊料。备选地，可以根据存储的关于特定太阳能模块设计的信息预先确定区域。在一些实施例中，选定区域的确定可以由系统根据特定太阳能模块的基板的图像的分析以解析地完成。在步骤1320，执行将基板预加热到第一温度T1的可选的步骤。预加热基板减小了在基板表面上的焊料将被熔化和去除的选定区域和基板的温度之间的温度梯度。在步骤1330，执行将选定区域预加热到第二温度T2的可选的步骤。典型地，T2大于T1。预加热选定区域进一步减小了在选定区域和将要被熔化和去除焊料的表面之间的温度梯度。避免在基板和选定区域之间、以及在选定区域和焊料去除发生的点之间的大的温度梯度，有助于减少由在这些元件之间的剧烈温度梯度所导致的缺陷。缺陷可以包括由虚焊导致的焊料接点的破裂和对附近元件的损害。通过使选定区域的温度更接近焊料的熔融温度，焊料可以被更快地熔化和去除，因而增加去除过量焊料的效率。在步骤1340，将真空喷嘴预加热到第三温度T3。第三温度等于或高于焊料的熔融温度，并且高于第二温度T2。在步骤1350，开启真空源并且向真空喷嘴施加真空，使得在真空喷嘴的尖端出现真空吸力。在步骤1360，用加热的真空喷嘴扫描选定区域。真空吸嘴的尖端熔化在真空喷嘴尖端附近的过量焊料，并且在尖端的真空通过真空、经过真空喷嘴尖端去除过量焊料，并且进入真空喷嘴中。该方法在完成步骤1360中的扫描后结束。可以增加或删去步骤，并且可以以不同顺序执行步骤。例如，可选的步骤1320、1330和预加热步骤1340可以同时或以其他顺序执行。
加热方式
在下部装配件内部，热源以热耦合到焊接到基板的太阳能电池的焊料区域的方法进行设置。优选地，热源由如上所述的控制系统进行控制，以熔化焊料区域的全部或部分，以通过排出陷入空隙中的空气以及对焊料进行回流来减少焊料中的空隙。热源可以包括电阻元件和电流驱动器。热源优选地在从环境温度到400℃的范围上是可控制的。对于具有较低熔点的焊料，可以使用高功率帕尔贴(Peltier)热电冷却器将焊料加热到多达约200℃以及快速冷却焊料。还可以通过脉冲或持续波激光器实现加热。其他热源包括流体地耦合到密封真空室的那些，例如加热后的大气、等离子、或火焰。此外，加热源可以热耦合到密封真空室，如加热后的大气或流体。热源还可以包括用于每个热量模块的热量传感器，热量传感器针对对应的热量模块的精确控制提供闭环反馈。热量模块可以使用伺服算法进行控制，如成比例、积分、微分(PID)伺服或时间比例控制伺服。如上所述，热源可以提供在致动器上，该致动器定位热源使其耦合到太阳能电池模块的基板。在定位热源以与基板热耦合前，可以将热源预热到预定温度。备选地，可以将热源耦合到基板，然后带入到预定温度。加热处理还可以包括在将热源热耦合到基板前，将热源预加热到第一温度，然后在将热源耦合到基板之后，将热源加热到第二温度。这样的处理步骤可以使用图8所述的控制系统800程序化地实现。本领域技术人员可以认识到，可以使用符合实施例的其他热量控制算法。
真空控制方式
可以使用真空泵将真空吸力施加到由基板、外罩、以及上部真空盖形成的密封室。在一些实施方式中，可取的是，调节室内的真空，以帮助排出陷入在焊料空隙区块的空气。通过调节或脉冲化真空，在空隙的空气内生成原动力，其能帮助克服溶化后的焊料的表面张力，从而排除空隙。备选地，在真空吸力维持恒定时，可以将正压力暂时地注入密封室内。最终结果将是调节或脉冲化密封室内部的真空吸力。
压力控制方式
可以将压力施加到太阳能电池裸片和基板中的一个或两者。这样的压力可以通过机械手段相抵基板施加于太阳能电池裸片。在焊料空隙已经被减少并且已经开始焊料回流之后，在焊料回流期间，可以释放真空室内的真空，并向密封真空施加气动压力以将太阳能电池裸片和基板按压在一起，以促进焊料的均匀厚度。
编程循环操作
可以使用预编程循环基于变量输入执行再加工操作，一些变量输入可以被预编程到控制器810内。变量包括焊料内的空隙的特性，如尺寸、形状、以及在焊料区域内的位置。其他变量包括焊料材料厚度、材料成分和熔点，以及基板材料、厚度和导热性。基于特定的太阳能电池模块的规格，这些变量的一些将是相对恒定的。再加工系统的操作员可以选择具有预编程规格的特定太阳能电池模块类型用于再加工。操作员还检查焊料内的空隙的性质，并且将已安装的太阳能电池模块定位到下部装配件中。基于操作员的检查，操作员还可以选择在室内的真空源点处的特定真空压力。操作员还可以选择是否一次性加热整个焊料区域，或者加热一个或多个选定的区域，以在整个焊料区域回流之前减少空隙。其他参数包括制定热源缓变率、循环时长、真空吸力设置、真空源调节率以及幅度、热源缓降率、帕尔贴热源冷却率、以及循环时长。
致动器方式
如上所述，可以借助致动器241将加热器模块240定位在下部装配件底座210中的已安装的太阳能电池模块150的基板120的下侧之下，以及从其中缩回。如上所述，可以借助致动器241将上部真空盖275定位在已安装的太阳能电池模块150的外罩125上，以及从其中缩回。在图3-5中，致动器241和270示出为气动致动器，由空气源260和262驱动。本领域的技术人员可以认识到致动器可以可替换地为水压操作、电操作、或人工操作。
扫描方式
X-Y平移平台优选地包含在CNC机器内。扫描基板上的区域意味着跨将要被扫描的区域的表面上移动真空喷嘴，使得基本上全部的将要被扫描的暴露于喷嘴的加热的尖端以及在喷嘴尖端的真空吸力。通过真空喷嘴的加热的尖端熔化焊料，以及在真空喷嘴的尖端的真空将熔化的焊料引到真空喷嘴之内，而去除过量焊料。可以如下地扫描区域：将区域分裂成顺序扫描的数行，以及移动喷嘴到下一行直到所有表示区域的行都被真空喷嘴所扫描过。如果将要被扫描的区域被确定为非矩形，可以使用不规则的扫描模式，例如在不相等长度的行的情形下。将要被扫描的区域可以通过手动输入、通过分析基板的图像、或者通过预编程用于特定太阳能模块配置的扫描模式来确定。
再加工过程改进
所描述的用于去除过量焊料的过程是补救也在本文描述的焊料回流过程中的缺陷的再加工过程。不管用来确定将要被扫描的区域的方法，扫描区域可以被存储，并且与之前以及随后的再加工扫描区域进行比较，以确定焊料回流过程所造成的缺陷模式。通过分析此模式，可以确定回流过程中的缺陷并且在回流过程中进行改进，因而减少去除过量焊料的需求，并且改进再加工过程的总产量和质量。
在操作中，从基板的区域去除过量焊料的方法包括用加热到将熔化过量焊料的温度的真空喷嘴扫描区域。将真空源耦合到真空喷嘴并且致动真空源以在真空喷嘴的尖端提供真空。将真空喷嘴耦合到CNC机器的X-Y平移平台以扫描将要去除焊料的区域。热源位于基板之下，并且被加热到如下温度，该温度足以加热基板使得在加热的被扫描的区域和基板之间的温度梯度被最小化。优选地，热源包括多个加热模块，每个都是独立地可控制和可监测的。基本上包围将要被扫描的区域的加热模块被加热到如下温度，该温度低于焊料熔融温度，并且典型地高于将基板的剩余部分加热到的温度。这利于快速地熔化在真空喷嘴的尖端的焊料，而不过度地加热基板的剩余部分。优选地，编程控制器以执行扫描过程。控制器可以被预编程为具有针对特定的太阳能模块配置的将要被扫描的区域。备选地，操作员可以输入将要被扫描的模块基板上的区域。在更加自动化的实施例中，控制器被配置为接收基板的图像并且分析图像以确定将要被扫描的区域。理想地，分析仅仅识别基板上的需要去除过量焊料的区域，从而增加焊料去除过程的效率。
已经根据包含细节的具体实施例描述了本发明，以利于理解本发明的构造和操作的原理。本文中对具体实施例及其细节的参考并非旨在限定本发明的范围。本领域的技术人员清楚的是，在不偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，还可以对选择的用于进行举例说明的实施例进行其他各种修改。

Claims (18)

1.一种使用包括X-Y平移平台的机器从基板的表面上的区域去除过量焊料的方法，所述方法包括：
a.将具有尖端的真空喷嘴加热到等于或高于所述焊料的熔融温度的第一温度；
b.向所述真空喷嘴施加真空；
c.将所述真空喷嘴的所述尖端基本上定位在所述基板的所述表面处；以及
d.扫描所述基板上的第一区域。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述基板的基本上包围所述第一区域的第二区域加热到第二温度。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括将所述基板的基本上全部的剩余部分加热到第三温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一区域是预先确定的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一区域是由被配置为实施所述方法的机器的操作员预先确定的。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一区域是由被配置为实施所述方法的机器预先确定的。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一区域是由被配置为实施所述方法的机器通过分析所述基板的图像预先确定的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中扫描所述第一区域包括所述机器至少在所述X-Y平面内平移所述真空喷嘴。
9.一种用处理器可执行指令编程的永久的计算机可读介质，所述处理器可执行指令使用包括X-Y平移平台的机器实施从基板的表面上的区域去除过量焊料的方法，所述方法包括：
a.将具有尖端的真空喷嘴加热到等于或高于所述焊料的熔融温度的第一温度；
b.向所述真空喷嘴施加真空；
c.将所述真空喷嘴的所述尖端基本上定位在所述基板的所述表面处；以及
d.扫描所述基板上的第一区域。
10.一种被配置为从基板的第一区域去除过量焊料的系统，所述系统包括：
a.被配置为耦合到X-Y平移平台的真空喷嘴，其中所述真空喷嘴流体地耦合到真空源并且耦合到加热源；以及
b.控制器，被配置为：
i.将所述真空喷嘴加热到第一温度；
ii.向所述真空喷嘴施加真空源；以及
iii.控制所述X-Y平移平台以扫描所述第一区域。
11.根据权利要求10所述的系统，还包括被配置为热耦合到所述基板的所述第一区域的热源，而焊料将从所述第一区域去除。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述热源包括多个热源模块，其中每个热源模块是能够独立地控制和监测的。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述多个热源模块中的至少一个被配置为将所述第一区域加热到第二温度。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述多个热源模块中的至少一个被配置为将所述基板的不同于所述第一区域的第二区域加热到第三温度。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制器还被配置为：
c.接收所述基板的图像；以及
d.分析所述图像以确定所述第一区域。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器还被配置为接收用于指定所述第一区域的输入。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述系统被配置为从所述系统的操作员接收所述输入。
18.根据权利要求10所述的系统，其中所述平移平台包括计算机数控(CNC)机器。
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