CN105215497B - 光伏组件晶体硅电池片焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏组件电池片焊接工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）在电池片表面的主栅线印刷锡膏（可以是有铅锡膏，也可以采用更环保的无铅锡膏）；（2）将焊带（可以是有铅焊带，也可以采用更环保的无铅焊带）贴放到电池片主栅线的锡膏上；所述焊带的正面和/或背面布置焊接面和非焊接面，在将所述焊带贴放到电池片上时，电池片与焊带的焊接面连接；（3）将电池片和焊带一同放入回流焊炉中整体加热，回流焊炉前段温度为130～200℃，后段温度为140～230℃，电池片和焊带在回流焊炉前段加热时间为1～3分钟，后段加热时间为0.5～2分钟；回流后冷却至室温使锡膏焊料固化，冷却降温速度为2～4℃/秒。本发明提高了焊接速度，焊接好的电池串可靠性高；并且可以无铅环保、成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，属于太阳能晶体硅组件生产工艺技术领域。
背景技术
现有技术中，光伏组件的晶体硅电池片焊接技术一般是采用电烙铁或串焊机对电池片及焊带局部加热和局部受力的方式将电池片与焊带焊接到一起。现有的焊接工艺主要存在以下缺陷：（1）随着与电池片焊接的焊带宽度的变窄和焊带数量的不断增多，焊带间距越来越小，现有的焊接技术将成为瓶颈；（2）现有的焊接技术是通过电烙铁或串焊机将电池片与焊带焊接到一起，其焊接是单片焊接，然后形成电池串，焊接效率低；（3）现有的电池片焊接工艺采用的是镀锡铜带与电池片使用电烙铁或者串焊机局部受热和局部受力，使其焊接到一起；由于电池片局部受热和局部受力，电池片易产生变形、隐裂和破损，并且会影响电池片的电性能；（4）采用现有的焊接工艺，由于在焊接过程中电池片局部受力和局部受热，电池片的厚度不能太薄；（5）现有的焊接工艺使用的焊带需要进行表面镀锡处理；（6）因焊带宽度越来越窄，手工焊接或串焊机焊接难度加大，且特别容易出现虚焊的情况。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种光伏组件电池片焊接工艺，提高了焊接速度，焊接好的电池串可靠性高；并且环保、成本较低。
按照本发明提供的技术方案，所述光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）在电池片表面的主栅线印刷锡膏（可以是有铅锡膏，也可以采用更环保的无铅锡膏）；
（2）将焊带（可以是有铅焊带，也可以采用更环保的无铅焊带）贴放到电池片主栅线的锡膏上；所述焊带的正面和/或背面布置焊接面和非焊接面，在将所述焊带贴放到电池片上时，电池片与焊带的焊接面连接；
（3）将电池片和焊带一同放入回流焊炉中整体加热，回流焊炉前段温度为130～200℃，后段温度为140～230℃，电池片和焊带在回流焊炉前段加热时间为1～3分钟，后段加热时间为0.5～2分钟；回流后冷却至室温使锡膏焊料固化，冷却降温速度为2～4℃/秒。
进一步的，所述焊带在贴放以前先在焊带的表面涂抹粘接剂。
进一步的，所述电池片和焊带在回流焊炉中加热后还包括检测步骤和清洗步骤。
进一步的，所述焊带包括焊带带体，在焊带带体的正面和背面依次循环布置焊接面和非焊接面，在焊接面布置若干凹进焊接面表面的空腔区域。
进一步的，所述焊接面和非焊接面为平面，在焊带带体设置连通焊接面和非焊接面的通孔。
进一步的，所述焊带带体的焊接面和非焊接面为锯齿面。
进一步的，在所述焊带带体的焊接面沿焊带带体的长度方向加工多排凹进焊接面表面的凹孔，在焊带带体的非焊接面加工与焊接面的凹孔对应的凸起。
进一步的，在所述焊接面的凹孔与对应的非焊接面的凸起之间加工通孔。
进一步的，所述凹孔和相邻排中相邻的凹孔中心的连线与焊带带体的宽度方向具有夹角。
进一步的，所述凹孔的深度为0.04～0.24mm，凸起的高度为0.04～0.1mm；所述凸起的侧部与焊带带体的非焊接面之间的夹角为110°～130°。
本发明具有以下优点：（1）本发明将定位和焊接分离开来，使得工序的独立性充分显出，由此对工序的改善窗口大大增加，使得其在未来的电池片焊接技术中将发挥很大的优势；（2）本发明将一串或者几串同时放在回流焊炉中一次完成全部焊接，焊接速度可以大大提高，可大大降低电池片焊接的成本；（3）本发明将电池片与焊带一起放入回流焊炉中整体加热至焊浆熔化，经冷却、焊浆固化后便实现了焊带与电池片之间的机械和电气连接；其好处是电池片不会出现局部受热以及电池片表面不会受力，焊接后的电池片不会出现变形、隐裂和破损的情况，焊接好的电池串可靠性大大提高；（4）本发明中电池片的栅线可以根据需要任意设计，不受焊接工艺的约束；（5）本发明所述的焊接工艺中，电池片可以设计得更薄，可大大降低电池片的成本；（6）本发明采用的焊带只需要使用铜带作为焊接材料即可，可大大降低导电焊带的成本；（7）本发明可大大提高焊接可靠性，不良焊点率将大大降低；（8）本发明可以实现无铅焊接，这是对环保的贡献；（9）现有的MWT和IBC电池片焊接采用导电背板加导电胶的焊接方式，或者使用传统焊接的方式，但是现有焊接比较复杂；采用本发明所述焊接工艺既可以保证焊接性能的稳定，又可以实现自动化；为MWT和IBC电池片的产业化提供可能。
附图说明
图1为所述电池片印刷锡膏后的示意图。
图2为所述焊带的示意图。
图3为所述电池串的示意图。
图4-1为实施例四中焊带一种实施方式的结构示意图。
图4-2为实施例四中焊带另一种实施方式的结构示意图。
图5为实施例五所述焊带的结构示意图。
图6为实施例六所述焊带的结构示意图。
图7为实施例七所述焊带的结构示意图。
图8为实施例八所述焊带的结构示意图。
图9为实施例九所述焊带非焊接面的结构示意图。
图10为实施例九所述焊带焊接面的结构示意图。
图11为实施例九所述焊带的整体图。
图12为实施例十所述焊带的结构示意图。
图13为实施例十一所述焊带的结构示意图。
图14为实施十二所述焊带的结构示意图。
图15为实施例十三所述焊带的结构示意图。
图16为实施例十四所述焊带的结构示意图。
图17为MWT/IBC电池的背面结构示意图。
图18为MWT/IBC电池由焊带连接成电池串的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
实施例一：一种光伏组件电池片焊接工艺，包括以下步骤：
（1）焊浆印刷：如图1所示，在电池片10表面的主栅线采用焊浆印刷机印刷锡膏20（可以是有铅锡膏，也可以采用更环保的无铅锡膏）；所述电池片10可以为常规电池片、HIT电池或者双面电池；也可以采用MWT/IBC背接触电池，如图17所示，其中丝网印刷模板的图形根据电池片的主栅图形及尺寸进行设计；
（2）焊带贴放：采用贴片机将起导电作用的焊带30（可以是有铅焊带，也可以采用更环保的无铅焊带）准确贴放到电池片10主栅线的锡膏20上，将多个电池片10通过焊带30串连在一起，具体如图3所示；所述焊带30可以采用镀锡焊带或纯铜带，如图2所示，所述焊带30的正面和背面依次循环布置焊接面S1和非焊接面S2；所述焊带30正面为焊接面S1的区域，对应的背面为非焊接面S2；焊带30的正面为非焊接面S2的区域，对应的背面为焊接面S1；在将所述焊带30贴放到电池片1上时，相邻的电池片10分别与焊带30正面的焊接面S1和背面的焊接面S1连接，从而实现电池片1的连接；
如图18所示，当电池片10采用MWT和IBC电池时，由于MWT和IBC电池的正极5和负极6在同一面上，传统的焊接较难焊接，采用本发明所述的工艺只需要印刷电池片10背面的正负主栅，通过焊带贴放设备可以将焊带任意摆放到设计要求的位置，然后再经回流焊炉焊接成串；
所述焊带30在贴放以前可以先在焊带30的表面涂抹粘接剂；
（3）回流焊接：将电池片10和焊带30一同放入回流焊炉中整体加热至锡膏熔化，回流焊炉前段温度为130℃，后段温度为140℃，电池片10和焊带30在回流焊炉前段加热时间为3分钟，后段加热时间为2分钟；回流后冷却至室温使锡膏焊料固化，实现焊带与电池片之间的机械和电气连接，冷却降温速度为2℃/秒；
（4）焊接检测：将经步骤（3）处理后的电池串通过影像系统检测焊接好的电池串是否有露白、隐裂或裂片等焊接缺陷，通过电性能检测仪检测焊接好的电池串，确保不会产生虚焊等性能不良的状况；
（5）清洗：采用清洗剂将因回流焊接过程中锡膏产生的污染物清洗掉，确保电池片表面不被污染；
（6）返工：如焊接检测出现不良，可通过电烙铁手工拆卸的方式将电池串拆开，焊带报废，将电池片重新投入焊浆印刷步骤进行生产。
实施例二：一种光伏组件电池片焊接工艺，包括以下步骤：
（1）焊浆印刷：如图1所示，在电池片10表面的主栅线采用焊浆印刷机印刷锡膏20（可以是有铅锡膏，也可以采用更环保的无铅锡膏）；
（2）焊带贴放：采用贴片机将起导电作用的焊带30（可以是有铅焊带，也可以采用更环保的无铅焊带）准确贴放到电池片10主栅线的锡膏20上，将多个电池片10通过焊带30串连在一起，具体如图3所示；所述焊带30可以采用镀锡焊带或纯铜带，纯铜带表面不需要进行镀锡处理；如图2所示，所述焊带30的正面和背面依次循环布置焊接面S1和非焊接面S2；所述焊带30正面为焊接面S1的区域，对应的背面为非焊接面S2；焊带30的正面为非焊接面S2的区域，对应的背面为焊接面S1；在将所述焊带30贴放到电池片1上时，相邻的电池片10分别与焊带30正面的焊接面S1和背面的焊接面S1连接，从而实现电池片1的连接；
所述焊带30在贴放以前可以先在焊带30的表面涂抹粘接剂；
（3）回流焊接：将电池片10和焊带30一同放入回流焊炉中整体加热至锡膏熔化，回流焊炉前段温度为200℃，后段温度为230℃，电池片10和焊带30在回流焊炉前段加热时间为1分钟，后段加热时间为0.5分钟；回流后冷却至室温使锡膏焊料固化，实现焊带与电池片之间的机械和电气连接，冷却降温速度为2℃/秒；
（4）焊接检测：将经步骤（3）处理后的电池串通过映像系统检测焊接好的电池串是否有露白、隐裂或裂片等焊接缺陷，通过电性能检测仪检测焊接好的电池串，确保不会产生虚焊等性能不良的状况；
（5）清洗：采用清洗剂将因回流焊接过程中锡膏产生的污染物清洗掉，确保电池片表面不被污染；
（6）返工：如焊接检测出现不良，可通过电烙铁手工拆卸的方式将电池串拆开，焊带报废，将电池片重新投入焊浆印刷步骤进行生产。
实施例三：一种光伏组件电池片焊接工艺，包括以下步骤：
（1）焊浆印刷：如图1所示，在电池片10表面的主栅线采用焊浆印刷机印刷锡膏20（可以是有铅锡膏，也可以采用更环保的无铅锡膏）；
（2）焊带贴放：采用贴片机将起导电作用的焊带30（可以是有铅焊带，也可以采用更环保的无铅焊带）准确贴放到电池片10主栅线的锡膏20上，将多个电池片10通过焊带30串连在一起，具体如图3所示；所述焊带30可以采用镀锡焊带或纯铜带，纯铜带表面不需要进行镀锡处理；如图2所示，所述焊带30的正面和背面依次循环布置焊接面S1和非焊接面S2；所述焊带30正面为焊接面S1的区域，对应的背面为非焊接面S2；焊带30的正面为非焊接面S2的区域，对应的背面为焊接面S1；在将所述焊带30贴放到电池片1上时，相邻的电池片10分别与焊带30正面的焊接面S1和背面的焊接面S1连接，从而实现电池片1的连接；
所述焊带30在贴放以前可以先在焊带30的表面涂抹粘接剂；
（3）回流焊接：将电池片10和焊带30一同放入回流焊炉中整体加热至锡膏熔化，回流焊炉前段温度为180℃，后段温度为200℃，电池片10和焊带30在回流焊炉前段加热时间为2分钟，后段加热时间为1分钟；回流后冷却至室温使锡膏焊料固化，实现焊带与电池片之间的机械和电气连接，冷却降温速度为3℃/秒；
（4）焊接检测：将经步骤（3）处理后的电池串通过映像系统检测焊接好的电池串是否有露白、隐裂或裂片等焊接缺陷，通过电性能检测仪检测焊接好的电池串，确保不会产生虚焊等性能不良的状况；
（5）清洗：采用清洗剂将因回流焊接过程中锡膏产生的污染物清洗掉，确保电池片表面不被污染；
（6）返工：如焊接检测出现不良，可通过电烙铁手工拆卸的方式将电池串拆开，焊带报废，将电池片重新投入焊浆印刷步骤进行生产。
为了能够进一步保证焊带焊接牢固，避免虚焊现象，本发明对焊带进行了一定改进，具体如下。
实施例四：
如图4-1所示，所述焊带包括焊带带体1，焊带带体1的正面和背面均为平面。
另外，如图4-2所示，在所述焊带带体1上还可以采用滚压的方式加工各种尺寸和形状的通孔2，通孔2在焊带带体1的宽度方向上并排布置1～5个，通孔2的直径d为0.1～0.5mm。
实施例五：
如图5所示，所述焊带包括焊带带体1，焊带带体1的正面和背面为形状、尺寸相同的锯齿面；在所述焊带带体1的宽度方向锯齿面的锯齿数为5～12个，锯齿深度为0.1～0.3mm，锯齿表面与焊带带体1表面之间的夹角Φ1=140°～170°，焊带带体1正面和背面的锯齿角度Φ2=110°～130°。
实施例六：
如图6所示，在实施例五所述焊带带体1上加工各种尺寸和形状的通孔2。
实施例七：
如图7所示，所述焊带包括焊带带体1，焊带带体1的正面和背面为形状、尺寸相同的锯齿面；在所述焊带带体1的宽度方向锯齿面的锯齿数为5～12个，锯齿深度为0.04～0.1mm，焊带带体1正面和背面的锯齿角度Φ=110°～140°。
实施例八：
如图8所示，在实施例七所述焊带带体1上加工各种尺寸和形状的通孔2。
实施例九：
如图9～图11所示，所述焊带包括焊带带体1，按照所需连接电池片的尺寸，在焊带带体1的正面和背面依次循环布置焊接面S1和非焊接面S2，在焊接工艺中，焊带带体1的焊接面与电池片焊接；具体如图11所示，焊带带体1正面为焊接面S1的区域，对应的背面为非焊接面S2；焊带带体1的正面为非焊接面S2的区域，对应的背面为焊接面S1；焊接面S1和非焊接面S2的长度按照所需连接电池片的尺寸决定，如156mm、125mm、78mm、52mm、39mm；
在所述焊带带体1的焊接面S1沿焊带带体1的长度方向加工多排凹进焊接面表面的凹孔3，在焊带带体1的非焊接面S2加工与焊接面S1的凹孔3对应的凸起4；所述凹孔3的深度为0.04～0.24mm；所述凸起4的侧部与焊带带体1的非焊接面S2之间的夹角为110°～130°。
如图9、图10所示，所述凹孔3和相邻排中相邻的凹孔3中心的连线与焊带带体1的宽度方向具有夹角。
所述凹孔3和凸起4采用三角形或其他形状。
实施例十：
如图12所示，焊带带体1与实施例九相同，在焊接面S1的凹孔3与对应的非焊接面S2的凸起4之间加工通孔2；该通孔2可以采用三角形通孔。
实施例十一：
如图13所示，焊带带体1与实施例九相同，在焊接面S1沿焊带带体1的长度方向布置1～5排凹孔3，在非焊接面S2加工相应的凸起4。其中，凹孔3的形状为圆形，凸起4的形状也相应地为圆形。
所述凸起4的高度为0.04～0.1mm。
实施例十二：
如图14所示，焊带带体1与实施例十一相同，在焊接面S1的凹孔3与对应的非焊接面S2的凸起4之间加工通孔2；该通孔2可以采用圆形通孔。
实施例十三：
如图15所示，焊带带体1与实施例九相同，其中，凹孔3的形状为长方形，凸起4的形状也相应地为长方形；所述凸起4的高度为0.04～0.1mm，凸起4的长度为1～5mm，凸起4的宽度为0.05～0.15mm；所述凸起4的侧部与非焊接面S2之间的夹角为110°～130°。
实施例十四：
如图16所示，焊带带体1与实施例十三相同，在焊接面S1的凹孔3与对应的非焊接面S2的凸起4之间加工通孔；该通孔2可以采用长方形通孔。
上述焊带带体均采用区别于常规光伏组件用的镀锡焊带，直接采用铜带或表面处理后的铜带，焊带带体不需要表面镀锡。所述焊带带体采用表面钝化处理工艺或者在非焊接面涂敷防腐材料，防止焊带氧化，延长焊带使用寿命；或在非焊接表面镀一层反光材料。
本发明所述焊带具有以下优点：
（1）本发明所述焊带能够大大改善焊接接触，一方面降低虚焊的发生和热应力的产生，另一方面焊带的提高导电性，带来组件功率的提高，同时降低材料的综合成本；
（2）本发明所述焊带带体可以不需要表面镀锡，大大降低焊带的制造成本低和制造难度；
（3）本发明所述焊带带体不需要表面镀锡，与传统镀锡焊带相比，相同的焊接面导电能力增强；
（4）本发明所述焊带带体的焊接面凹孔结构可大大提高焊带与锡膏的接触面，提高SMT焊接性能，与传统焊带焊接工艺相比可大大降低虚焊隐患；
（5）本发明通过在焊带带体上打孔可以大大增加焊带与焊浆的粘接面积，在通孔或凹孔内形成固化的柱状焊浆，可大大提高焊浆与焊接的机械连接和电气连接，且通孔有利于焊接工艺过程中焊带焊接面中的焊浆产生的气体排出；
（6）本发明所述焊带带体非焊接面的凸起结构可将照射在焊带面上的太阳光反射到电池上，可提高组件的功率；焊带带体的非焊接面的钝化处理或者涂敷反光材料，可增加焊带的反射，进而进一步提高电池片的受光密度，提高组件的输出功率。
Claims (8)
1.一种光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）在电池片（10）表面的主栅线印刷锡膏（20）；
（2）将焊带（30）贴放到电池片（10）主栅线的锡膏（20）上；所述焊带（30）的正面和/或背面布置焊接面（S1）和非焊接面（S2），在将所述焊带（30）贴放到电池片（10）上时，电池片（10）与焊带（30）的焊接面（S1）连接；
（3）将电池片（10）和焊带（30）一同放入回流焊炉中整体加热，回流焊炉前段温度为130～200℃，后段温度为140～230℃，电池片（10）和焊带（30）在回流焊炉前段加热时间为1～3分钟，后段加热时间为0.5～2分钟；回流后冷却至室温使锡膏焊料固化，冷却降温速度为2～4℃/秒；
所述焊带包括焊带带体（1），在焊带带体（1）的正面和背面依次循环布置焊接面（S1）和非焊接面（S2），在焊接面（S1）布置若干凹进焊接面（S1）表面的空腔区域；
在所述焊带带体（1）的焊接面（S1）沿焊带带体（1）的长度方向加工多排凹进焊接面（S1）表面的凹孔（3），在焊带带体（1）的非焊接面（S2）加工与焊接面（S1）的凹孔（3）对应的凸起（4）。
2.如权利要求1所述的光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是：所述焊带（30）在贴放以前先在焊带（30）的表面涂抹粘接剂。
3.如权利要求1所述的光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是：所述电池片（10）和焊带（30）在回流焊炉中加热后还包括检测步骤和清洗步骤。
4.如权利要求1所述的光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是：所述焊接面（S1）和非焊接面（S2）为平面，在焊带带体（1）设置连通焊接面（S1）和非焊接面（S2）的通孔（2）。
5.如权利要求1所述的光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是：所述焊带带体（1）的焊接面（S1）和非焊接面（S2）为锯齿面。
6.如权利要求1所述的光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是：在所述焊接面（S1）的凹孔（3）与对应的非焊接面（S2）的凸起（4）之间加工通孔（2）。
7.如权利要求1所述的光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是：所述凹孔（3）和相邻排中相邻的凹孔（3）中心的连线与焊带带体（1）的宽度方向具有夹角。
8.如权利要求1所述的光伏组件晶体硅电池片焊接工艺，其特征是：所述凹孔（3）的深度为0.04～0.24mm，凸起（4）的高度为0.04～0.1mm；所述凸起（4）的侧部与焊带带体（1）的非焊接面（S2）之间的夹角为110°～130°。
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