CN105609584A - 一种太阳能电池组件生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池组件生产方法。本发明的特征是，在焊接联接晶体硅太阳能电池的过程中，晶体硅太阳能电池位置被保持在底层的某个位置不动，通过移动焊接装置，或者通过移动底层，对所有的晶体硅太阳能电池实施焊接联接。使用本发明的晶体硅太阳能电池焊接联接方法，简化并加快了晶体硅太阳能电池的焊接联接过程，同时也解决了太阳能电池在焊接联接过程中出现隐裂和组件功率衰退等问题。
Description
技术领域
本发明是有关晶体硅太阳能电池组件的生产方法，特别是涉及晶体硅太阳能电池的焊接联接方法。本发明提供了一种焊接联接太阳能电池的方法，使用本发明的晶体硅太阳能电池焊接联接方法，简化并加快了晶体硅太阳能电池的焊接联接过程，同时也解决了太阳能电池在焊接联接过程中出现隐裂和组件功率衰退等问题。
背景技术
传统生产太阳能电池组件的方法是，首先按照晶体硅太阳能电池组件的设计，用互联条，采用人工或者采用自动化的方法把晶体硅太阳能电池焊接联接成一串电池串，然后再把几个晶体硅太阳能电池串联接起来，形成一个太阳能电池组件。
传统生产太阳能电池组件方法的缺点之一是，晶体硅太阳能电池在整个生产太阳能电池组件的过程中，被数次移动。例如，在自动化串焊太阳能电池的过程中，由于焊接装置被固定在一个特定的位置上，所以首先被焊接的太阳能电池会不断被往一个方向移动，以满足后几个太阳能电池被焊接的要求。
另一方面，为了满足降低晶体硅太阳能电池成本的要求，晶体硅太阳能电池的厚度不断地被减薄。这样，晶体硅太阳能电池在被数次移动的过程中，存在很大的破碎的风险。
传统生产太阳能电池组件方法的另一个缺点之是，需要多步操作才能完成一个晶体硅太阳能电池组件的焊接步骤，生产效率低下。例如，在采用自动化焊接的方法中，晶体硅太阳能电池首先被焊接成一串电池串，然后该电池串被移出自动串焊机。然后，被移出自动串焊机的电池串再被移到由玻璃和EVA所组成的叠层上，然后人工把这些电池串联接起来。
这些晶体硅太阳能电池串被数次移动的步骤，不仅使得生产效率低下，存在晶体硅太阳能电池被破碎的风险，而且需要大量的自动化操作的配合，增加了设备投资成本，也增加了生产场地面积。
发明内容
针对以上现有技术的缺陷，本发明提供了一种晶体硅太阳能电池的焊接联接的方法。
本发明的目的是寻求简化焊接联接晶体硅太阳能电池的方法，该方法能一次性完成一个晶体硅太阳能电池组件中所有晶体硅太阳能电池的焊接联接，大幅度地简化操作步骤，提高晶体硅太阳能电池组件的生产效率。
本发明的另一个目的是寻求一种焊接联接晶体硅太阳能电池的方法，该方法能减少晶体硅太阳能电池在被焊接联接过程中被移动的次数，以减少晶体硅太阳能电池在被移动的过程中出现隐裂的风险。
本发明最后一个目的是寻求在简化晶体硅太阳能电池组件生产步骤和降低晶体硅太阳能电池被破碎风险的同时，减小从电池到组件的功率损失。
为了实现上述目的，本发明公开了一种焊接联接晶体硅太阳能电池方法，更具体地说，本发明公开了一种把一个晶体硅太阳能电池组件所需要的所有晶体硅太阳能电池和相应的互联条在底层上全部定位后再实施焊接联接晶体硅太阳能电池的方法。
相对比于传统的太阳能电池的焊接方法，本发明的特征是，在焊接联接晶体硅太阳能电池的过程中，晶体硅太阳能电池位置被保持在底层的某个位置不动，通过移动焊接装置，或者通过移动底层，对所有的晶体硅太阳能电池实施焊接联接。
本发明的优点是，本发明的焊接联接晶体硅太阳能电池的方法大大减小了晶体硅太阳能电池被移动的次数，从而大大降低了在焊接联接过程中，晶体硅太阳能电池被破碎的风险。例如，对于制备一个由60片晶体硅太阳能电池组件，如果采用传统的焊接联接晶体硅太阳能电池方法，首先要把该60片电池焊接联接成6串由10个电池所组成的电池串。在这种串焊过程中，每个电池串中的第一个电池被至少移动了10次。然后再把电池串移出串焊机，最后再移到组件的EVA上。因此，采用传统焊接联接方法，有6个电池被至少移动了11次。采用本发明的焊接联接方法后，可以把每个电池被移动次数降低到2次，或者只有一次。这样就可以降低在焊接联接晶体硅太阳能电池过程中被破碎的风险。
本发明的另一个优点是简化了在生产晶体硅太阳能电池组件的过程中焊接联接晶体硅太阳能电池步骤。由于焊接联接过程被简化，不仅有利于降低在焊接联接晶体硅太阳能电池过程中被破碎的风险，而且还可以简化焊接联接设备，降低生产成本。
本发明的焊接联接方法的进一步优点是，本发明的方法可以减小晶体硅太阳能电池的金属栅线的拉力要求。在本发明的一些实施例中，在实施本发明的焊接联接方法后，晶体硅太阳能电池不再被移动，因此在互联条与电池的金属栅线之间不会产生拉力，也就是说，减小了对金属栅线的拉力要求。
在减小对金属栅线的拉力要求的同时，本发明的焊接联接方法的另一个优点被浮现出来，即本发明的焊接联接方法为采用较厚的互联条提供了必要条件。采用传统焊接联接方法时，如果使用较厚的互联条，例如互联条的厚度大于0.25毫米，在电池串被移动时，电池的边缘容易造成隐裂。而本发明的焊接联接方法，在电池被焊接联接后，最多只被移动一次，甚至不再被移动，因此减少了，甚至消除了电池边缘由应力产生的隐裂现象。
附图说明
图1.定位晶体硅太阳能电池示意图
图2.非接触焊接联接晶体硅太阳能电池实施例截面图
图3.优化非接触焊接联接晶体硅太阳能电池实施例截面图。
具体实施方式
参照附图，可以对本发明做进一步详细说明。显然，这些说明并不是用于限制本发明。在不背离本发明精神及其实质情况下，本领域的技术人员可根据本发明做出各种其它相应的组合，变更或修改。这些相应的组合，变更和修改都属于本发明所附权利要求的保护范围内。
本发明的焊接联接晶体硅太阳能电池的方法是把一个晶体管太阳能电池组件所需的所有晶体硅太阳能电池和相应的互联条全部按该晶体硅太阳能电池组件的设计定位在一个底层上，然后实施对这些晶体管太阳能电池的焊接联接。
参照图1，按照顺序，首先把互联条200按照该晶体硅太阳能电池组件的设计要求定位在底层300上。所谓设计要求包括，但不限于，互联条的个数，互联条之间的间距，互联条的方向等。
在一些应用中，底层300是由一个单层材料所组成的底层。在其它应用中，底层300可以是一个叠层，即有多层材料所组成的叠层。在另一些应用中，可以在底层上开一些槽，有助于互联条的定位。或者，可以在底层300上开一些真空孔，用于吸住晶体硅太阳能电池100。进一步，可以直接采用晶体硅太阳能电池组件的封装材料作为底层300，例如由玻璃和EVA所组成的底层300。这样，在完成焊接联接晶体硅太阳能电池后，就可以直接实施层压步骤了。
把互联条200定位在底层300后，再把一个晶体硅太阳能电池100定位在互联条上。在一般情况下，互联条的位置是对准晶体硅太阳能电池100的主栅线。在其它一些情况下，例如对于无主栅线的晶体硅太阳能电池，互联条的位置可以相对随意些，只要满足美观即可。根据不同的生产晶体硅太阳能电池组件的设计，在一些情况下，晶体硅太阳能电池100的受光面可以向上，在另一些情况下，晶体硅太阳能电池100的受光面也可以向下。随后不断地重复定位互联条200和晶体硅太阳能电池100，直至把该组件中所有晶体硅太阳能电池100和相应的互联条200全部定位在底层300上。根据需要，互联条200和晶体硅太阳能电池100可以是串联排列，也可以是串联和并联混合排列。
在把该组件中所有晶体硅太阳能电池100和相应的互联条200全部定位在底层300上后，如图1所示，最后放置顶层320。在一些应用中，顶层320是由一个单层材料所组成的顶层。在其它应用中，顶层320可以是一个叠层，即有多层材料所组成的叠层。
图2展示了本发明的一个实施例。在这个实施例中，底层300由一层柔性材料350和一层刚性材料340所组成。柔性材料350的目的之一是减小晶体硅太阳能电池100在被定位和被焊接连接过程中造成破碎的风险。待整个晶体硅太阳能电池组件所需的所有晶体硅太阳能电池100和相应的互联条200被全部定位底层300上后，或者说，定位在柔性材料350上后，放置顶层320。在本实施例中，顶层320包括柔性材料360，以及刚性材料370。同样，柔性材料360的目的之一是减小晶体硅太阳能电池100在被焊接连接过程中被破碎的风险。
在完成定位一个晶体硅太阳能电池组件所需的晶体硅太阳能电池100和相应的互联条200，以及在互联条200上放好柔性材料350和刚性材料370后，即可实施本发明的非接触焊接联接晶体硅太阳能电池的步骤。装置400是一种非接触式焊接装置。例如，装置400可以是红外非接触焊接装置或电磁感应非接触焊接装置。如果装置400是采用红外非接触焊接装置，柔性材料360和刚性材料370必需使用透光材料，例如玻璃和透光高分子柔性材料等。如果装置400是采用电磁感应非接触焊接装置，那么柔性材料360和刚性材料370既可以使用透光材料，也可以使用非透光刚性材料，例如，陶瓷等和非透光橡胶等。
在图2中，压滚轮450的作用是向刚性材料370施压。刚性材料370受到压力后，通过柔性材料360向互联条200施压，确保互联条200能够与晶体硅太阳能电池100的金属栅线有良好接触，使得互联条200被加热后，或者晶体硅太阳能电池被加热后，熔融的锡合金能良好地润湿晶体硅太阳能电池100的金属栅线，达到焊接联接晶体硅太阳能电池的效果。
通过装置400前后和左右移动，或者通过底层300和顶层320的同时前后和左右移动，完成预先所定位好的一个组件的所有晶体硅太阳能电池100和互联条200的焊接联接。由于所有晶体硅太阳能电池100和互联条200已被固定，因此非接触焊接联接装置400在非接触焊接联接晶体硅太阳能电池100时，焊接面积可以根据装置400的特征和焊接设备设计随意而定。例如，可以把焊接面积缩小到一个点，以减小由于晶体硅太阳能电池100和互联条200之间的热膨胀系数的不同所造成的热应力。也可以把焊接面积扩大到一个晶体硅太阳能电池100的一个主栅线的面积，或者焊接面积是一个晶体硅太阳能电池的面积，甚至焊接面积可以是大于一个晶体硅太阳能的面积。
在完成本发明的焊接联接晶体硅太阳能电池100后，可以把刚性材料370和柔性材料360移开，这样就可以把整个组件的所有晶体硅太阳能电池一次性转移到组件的玻璃面板和EVA上，然后再盖上EVA和组件背板后就可以实施生产晶体硅太阳能电池组件中的层压步骤了。
进一步，如果把玻璃作为本实施例的刚性材料340，把EVA作为柔性材料350，这样，在完成本发明的焊接联接所有晶体硅太阳能电池100后，用EVA和组件背板分别替换上柔性材料360和刚性材料370，就可以直接实施生产晶体硅太阳能电池组件中的层压步骤了。
图3展示了本发明的一个优化实施例。在这个实施例中，底层300由柔性材料350和刚性材料340所组成。柔性材料350的作用之一是减小晶体硅太阳能电池100在被定位和被焊接连接过程中造成破碎的风险。在整个晶体硅太阳能电池组件所需的所有晶体硅太阳能电池100和相应的互联条200被全部定位在底层300上后，或者说，定位在柔性材料350上后，放置顶层320。在本实施例中，顶层320包括柔性材料360，以及刚性材料370。同样，柔性材料360的目的之一是减小晶体硅太阳能电池100在被焊接连接过程中被破碎的风险。
在完成定位一个晶体硅太阳能电池组件所需的晶体硅太阳能电池100和相应的互联条200，以及放置顶层的柔性材料360和刚性材料370后，即可实施本发明的焊接联接晶体管太阳能电池100的步骤。
与图3实施例不同的是，本实施例在底层300和顶层320之间的四周放置了一圈密封圈500，然后通过抽气孔600抽真空。或者说，通过抽气口600抽真空后，使顶层320和底层300之间的气体压力小于大气压。在大气压的作用下，通过顶层320和底层300，向互联条200均匀地施压，使互联条200紧贴在晶体硅太阳能电池100的金属栅线上，保证了在焊接联接晶体硅太阳能电池100的过程中，互联条200上的锡合金被熔融后，润湿并且冷却后凝固在晶体硅太阳能电池100的金属栅线上，有效地完成焊接联接步骤。
装置400是一种非接触式焊接装置。例如，装置400可以是红外非接触焊接装置或电磁感应非接触焊接装置。如果装置400是采用红外非接触焊接装置，柔性材料360和刚性材料370必需使用透光材料，例如玻璃和透光高分子柔性材料等。如果装置400是采用电磁感应非接触焊接装置，那么柔性材料360和刚性材料370既可以使用透光材料，也可以使用非透光刚性材料，例如，陶瓷等和非透光橡胶等。
通过装置400前后和左右移动，或者通过底层300和顶层320的前后和左右同时移动，完成预先所定位好的一个组件的所有晶体硅太阳能电池100和互联条200的焊接联接。由于所有晶体硅太阳能电池100和互联条200已被固定，因此非接触焊接联接装置400在非接触焊接联接晶体硅太阳能电池100时，焊接面积可以根据装置400的特征和焊接设备设计随意而定。例如，可以把焊接面积缩小到一个点，以减小由于晶体硅太阳能电池100和互联条200之间的热膨胀系数的不同所造成的热应力。也可以把焊接面积扩大到一个晶体硅太阳能电池100的一个主栅线的面积，或者焊接面积是一个晶体硅太阳能电池的面积，甚至焊接面积可以是大于一个晶体硅太阳能的面积。
在完成本发明的焊接联接晶体硅太阳能电池100后，可以把刚性材料370和柔性材料360移开，这样就可以把整个组件的所有晶体硅太阳能电池一次性转移到组件的玻璃面板和EVA上，然后再盖上EVA和组件背板后就可以实施生产晶体硅太阳能电池组件中的层压步骤了。
进一步，如果把玻璃作为本实施例的刚性材料340，把EVA作为柔性材料350，这样，在完成本发明的焊接联接所有晶体硅太阳能电池100后，用EVA和组件背板分别替换上柔性材料360和刚性材料370，就可以直接实施生产晶体硅太阳能电池组件中的层压步骤了，省略了移动被焊接联接好的晶体硅太阳能电池100的步骤。
再进一步，如果，如果把玻璃作为本实施例的刚性材料340和370，把EVA作为柔性材料350和360，这样，在完成本发明的焊接联接所有晶体硅太阳能电池100后，甚至不用替换上基板320和上柔软基板360，直接进行层压，制备双面玻璃晶体硅太阳能电池组件。
Claims (10)
1.一种焊接联接晶体硅太阳能电池生产晶体硅太阳能电池组件的方法，其特征在于，首先把一个晶体硅太阳能电池组件所需的晶体硅太阳能电池和相应的互联条，按照晶体硅太阳能电池组件设计的排列方式定位，然后非接触焊接联接太阳能电池，包括以下步骤：
1).在底层上定位晶体硅太阳能电池和相应的互联条；
2).在晶体硅太阳能电池和相应的互联条上覆盖顶层；
3).利用顶层的自重，或者依靠外部压力，使互联条紧贴在晶体硅太阳能电池的金属栅线上；
4).非接触焊接联接所有晶体硅太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在底层上定位晶体硅太阳能电池和相应的互联条是把一个晶体硅太阳能电池组件所需的所有晶体硅太阳能电池和相应的互联条一次定位。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，所述的底层和顶层分别至少由一层材料所组成。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，优化的所述的底层和顶层分别由一层刚性材料和一层弹性材料所组成。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，优化的所述的刚性材料是玻璃，所述弹性材料是晶体硅太阳能电池组件封装材料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的使互联条紧贴在晶体硅太阳能电池的金属栅线上是利用顶层的自重，或者依靠外部压力，把互联条紧贴在晶体硅太阳能电池的金属栅线上。
7.根据权利要求1和6所述的方法，其特征在于，所述的依靠外部压力使互联条紧贴在晶体硅太阳能电池的金属栅线上是施加在顶层上的接触式外部压力，或者是同时施加在底层和顶层上的接触式外部压力，把互联条紧贴在太阳能电池的金属栅线上。
8.根据权利要求1和6所述的方法，其特征在于，所述的依靠外部压力使互联条紧贴在晶体硅太阳能电池的金属栅线上是在底层和顶层之间抽真空，依靠底层和顶层内的压力与底层和顶层外的压力差，把互联条紧贴在太阳能电池的金属栅线上。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的非接触焊接方法焊接联接晶体硅太阳能电池是红外加热焊接方法，或者是微波加热焊接方法，或者是电磁感应加热焊接方法。
10.根据权利要求1和9所述的方法，其特征在于，所述的采用非接触式焊接方法焊接联接晶体硅太阳能电池的方法是，电池相对于底层和顶层的位置不变，而移动非接触焊接装置完成对所有晶体硅太阳能电池的焊接联接，或者同时移动底层和顶层完成对所有晶体硅太阳能电池的焊接联接。
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