CN107464853B - 一种多主栅晶硅太阳能电池片及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多主栅晶硅太阳能电池片及其焊接方法，多主栅晶硅太阳能电池片，包括电池片本体、电池片正面结构、电池片背面结构；所述电池片正面结构包括至少两平行排列的主栅线、与主栅线垂直连接的若干细栅线；所述主栅线和细栅线在电池片正面连续印刷而成；所述电池片背面结构包括铝背场、沿与主栅线垂直方向设置的至少两列分段式背电极；所述铝背场印刷在背电极四周。采用逐步预热后再将多主栅焊带垂直焊接背电极上的常规焊带上，焊接完成再逐步降温后再放置常温区。电池背电极采用垂直于主栅线的设计，结合本发明中的焊接方法不仅可以避免多主栅焊带对位背电极的困难问题，还降低电池片碎片率，减少人工成本和损坏成本。

Description

一种多主栅晶硅太阳能电池片及其焊接方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种多主栅晶硅太阳能电池片及其焊接方法。
背景技术
人类的发展离不开能源，随着经济的迅速发展，对能源需求的不断增加，将太阳光直接转化为电能的新能源-太阳能电池在能源需求中的比例将越来越高。
太阳能电池串包括多个太阳能电池片，每个太阳能电池片的正面设置主栅线(和细栅线，背面设置背电极。通过焊带将多个太阳能电池片依次进行连接形成所述太阳能电池串。即依次通过焊条将前一个太阳能电池片的主栅线与相邻的太阳能电池片的背电极相互连接。
太阳光从电池正面进入电池，正面的金属电极(栅线)会遮挡一部分硅片，这部分照在金属电极上的光能也就无法转变成电能，从这个角度看，我们希望栅线做的越细越好。而栅线的责任在于传导电流，从电阻率的角度分析，栅线越细则导电横截面积越小，电阻损失越大。因此栅线设计的核心是在遮光和导电之间取得平衡。
为了进一步提升太阳能电池片的输出功率，太阳能电池片的栅数由传统的两栅、三栅增加到四栅、五栅甚至更多主栅数。这样不但可以减少电流在细栅线中经过的距离，还减少了每条主栅线自身承载的电流。意味着三主栅结构在电池层面可以配合更细的栅线而不会显著影响填充因子，增加主栅的数量对减小电池组串后的电阻同样有效。
主栅线的宽度越窄对太阳能电池片相互连接时焊带和主栅线对准的精准度要求越高，背面电极结构为多条电极列，电极列数量、位置与正面主栅线一一对应。由于多主栅焊带较常规焊带更细更轻。因此，多主栅焊带于电池片背面处难以固定，背面焊带脱焊问题难以有效解决，此外主栅线数量的增多降低了太阳能电池片连接的工作效率，增加了太阳能电池片的碎片率和焊带的使用量。所以，传统的太阳能的电池片连接技术制约着多主栅太阳能电池的工业化生产。
综上可知，所述太阳能电池片及焊接方法，实际中存在不便的问题，所以有必要加以改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种多主栅晶硅太阳能电池片及其焊接方法，解决了焊带不易对位和电池片碎片率高的问题。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种多主栅晶硅太阳能电池片，包括电池片本体、电池片正面结构、电池片背面结构；所述电池片正面结构包括至少两平行排列的主栅线、与主栅线垂直连接的若干细栅线；所述主栅线和细栅线在电池片正面连续印刷而成；所述电池片背面结构包括铝背场、沿与主栅线垂直方向设置的至少两列分段式背电极；所述铝背场印刷在背电极四周。
较佳地，所述背电极沿垂直于主栅线方向列数包括2～5；所述每列背电极段数包括2～5；所述背电极宽度不大于2mm。
较佳地，所述主栅线包括若干焊盘、若干细线；所述焊盘沿垂直于细栅线的方向等间距设置；所述焊盘两两之间沿垂直于细栅线的方向采用两细线连接。
较佳地，所述主栅线数量为10～24；所述每一主栅线包括焊盘数量为10～90，且焊盘沿主栅线垂直方向的长度不大于1mm。
较佳地，所述每一主栅线包括一首焊盘、一尾焊盘、16个中间焊盘；所述首焊盘和尾焊盘的横截面尺寸为1mm*2.5mm；所述中间焊盘的横截面尺寸为1mm*0.5mm。
较佳地，所述细栅线宽度为15μm～65μm；所述主栅线、细栅线、背电极均为银浆烧结而成。
本发明还包括上述多主栅晶硅太阳能电池片的焊接方法：
一种多主栅晶硅太阳能电池片焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
1)沿输送带运动方向放置若干短多主栅焊带于第一工位，垂直于输送带运动方向放置若干常规焊带于短多主栅焊带上侧；采用加热装置将常规焊带与短多主栅焊带焊接在一起；将第一电池片本体的主栅线沿输送带运动方向放置于第一工位的常规焊带上侧，并将其背电极与常规焊带重合；第一工位将第一电池片本体及其下侧焊带预热至80℃；
2)第一工位输送带真空吸附孔打开，将第一电池片本体背面吸附在输送带上；第一电池片本体、短多主栅焊带、常规焊带随输送带移至第二工位；第一工位真空吸附孔关闭，第二工位真空吸附孔常开将第一电池片本体背面吸附在输送带上；
3)外部机械手将与短多主栅焊带数量一致的长多主栅焊带平行于输送带方向一端放置于第一工位，另一端放置第二工位的第一电池片本体的主栅线上侧，机械手抓取金属网框压住第一电池片本体正面上的长多主栅焊带；第二工位将第一电池片本体及其上下侧焊带预热至100℃；同时，外部机械手将若干常规焊带垂直放置于第一工位的长多主栅焊带上侧，加热装置将第一工位的常规焊带、长多主栅焊带焊接在一起；将第二电池片本体的主栅线沿输送带运动方向放置于第一工位的常规焊带上侧，并将其背电极与常规焊带重合；第一工位将第二电池片本体及其下侧焊带预热至80℃；
4)第一工位输送带真空吸附孔打开，将第二电池片本体背面吸附在输送带上；第二电池片本体、长多主栅焊带、常规焊带随输送带移至第二工位；第一工位真空吸附孔关闭，第二工位真空吸附孔常开将第二电池片本体背面吸附在输送带上；此后，第二电池片本体重复第一电池片本体第二工位及其后续工位工序即可完成串焊；
5)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带分别移动至第三工位、第四工位，第三工位、第四工位分别将第一电池片本体及其上下侧焊带预热至120℃、140℃；
6)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带移动至第五工位，红外加热装置将第一电池片本体背面的常规焊带焊接在背电极上，同时将长多主栅焊带焊接在第一电池片本体正面的主栅线上；
7)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带分别移动至第六工位、第七工位、第八工位、第九工位，第六工位、第七工位、第八工位、第九工位分别将第一电池片本体及其上下侧焊带的温度降至140℃、120℃、100℃、80℃；其中，外部机械手在第八工位将金属网框从输送带上抓取下来移至第二工位压住该工位上电池片本体上的长多主栅焊带；
8)第一电池片本体从第九工位出后完成第一电池片本体及其上下侧焊带在输送带上的输送、焊带铺设及固定、焊接工序；
9)第三……N-1电池片本体重复第二电池片本体的输送、焊带铺设及固定、焊接工序即可完成串焊，其中N为大于或等于4的正整数；
10)第N电池片本体随输送带移动至在第二工位上时，将若干短多主栅焊带铺设在第N电池片本体的主栅线上侧，机械手抓取金属网框压住第N电池片本体正面上的长多主栅焊带；第N电池片的其余输送、焊带铺设及固定、焊接工序与第二电池片的工序相同。
较佳地，所述每两电池片本体之间的长多主栅焊带、第一电池片本体和第N电池片本体的短多主栅焊带的数量均与主栅线数量一致，且两者均为圆形镀锡铜焊带，直径均为0.2mm～0.6mm；所述短多主栅焊带的长度略大于电池片本体沿主栅线平行方向长度；所述长多主栅焊带的长度略大于2倍电池片本体沿主栅线平行方向长度。
较佳地，所述常规焊带为矩形镀锡铜焊带，其横截面尺寸为1.2mm*0.15mm；所述常规焊带的长度小于电池片本体沿主栅线垂直方向长度。
较佳地，所述金属网框包括网架、若干金属丝、金属丝两倍数量的金属丝固定轴、两可伸缩压块；所述网架包括两横端、垂直连接两横端的两细杆；所述两可伸缩压块分别设置于网架两横端底部；所述金属丝固定轴设置于网架两横端的内侧；所述每一金属丝两端各与一金属丝固定轴连接；所述金属网框压在多主栅焊带上侧时，输送带的真空吸附空将可伸缩压块吸住，以给金属网框一拉力使金属丝紧压长多主栅焊带。
采用上述方案，本发明的有益效果是：
1)背电极设置与主栅线垂直，在使用多主栅焊带连接时，避免了对位精准度不高的问题；
2)主栅线若干焊盘和曲线连接组成，减少银浆使用量的同时，减少主栅线对电池片的遮光面积；
3)常规焊带为矩形镀锡铜焊带，其将分段式背电极连接起来，既节省了银浆使用量，又方便将长多主栅焊带与背电极连接。
4)对电池片进行焊接前逐步将温度增加到150℃再进行焊接，焊接完成后将温度逐步减少到80℃再到常温区才算完成，减少电池片的碎片率；
5)使用金属网框将电池片正面的多主栅焊带压着，防止多主栅焊带偏移，造成焊接不良。
附图说明
图1为本发明的电池片串焊结构示意图；
图2为本发明的电池片背面结构示意图；
图3为本发明的电池片正面结构示意图；
图4为本发明的电池片背面焊带铺设结构示意图；
图5为本发明的电池片正面焊带铺设结构示意图；
图6为本发明的金属网框侧面结构示意图；
图7为本发明的金属网框俯视结构示意图；
其中，附图标识说明：
1—电池片本体， 2—电池片正面结构，
3—电池片背面结构， 4—金属网框，
5—多主栅焊带， 6—常规焊带，
21—主栅线， 22—细栅线，
31—铝背场， 32—背电极，
211—焊盘， 212—细线，
41—网架， 42—金属丝，
43—金属丝固定轴， 44—可伸缩压块。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
参照图1至7所示，本发明提供一种多主栅晶硅太阳能电池片，包括电池片本体1、电池片正面结构2、电池片背面结构3；所述电池片正面结构2包括至少两平行排列的主栅线21、与主栅线21垂直连接的若干细栅线22；所述主栅线21和细栅线22在电池片正面连续印刷而成；所述电池片背面结构3包括铝背场31、沿与主栅线21垂直方向设置的至少两列分段式背电极32；所述铝背场31印刷在背电极32四周。
其中，所述背电极32沿垂直于主栅线21方向列数包括2～5；所述每列背电极32段数包括2～5；所述背电极32宽度不大于2mm。
所述主栅线21包括若干焊盘211、若干细线212；所述焊盘211沿垂直于细栅线22的方向等间距设置；所述焊盘211两两之间沿垂直于细栅线22的方向采用两细线212连接。所述主栅线21数量为10～24；所述每一主栅线21包括焊盘211数量为10～90，且焊盘211沿主栅线21垂直方向的长度不大于1mm。所述每一主栅线21包括一首焊盘、一尾焊盘、16个中间焊盘；所述首焊盘和尾焊盘的横截面尺寸为1mm*2.5mm；所述中间焊盘的横截面尺寸为1mm*0.5mm。
所述细栅线22宽度为15μm～65μm；所述主栅线21、细栅线22、背电极32均为银浆烧结而成。
本发明还包括上述多主栅晶硅太阳能电池片的焊接方法：
一种多主栅晶硅太阳能电池片焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
1)沿输送带运动方向放置若干短多主栅焊带于第一工位，垂直于输送带运动方向放置若干常规焊带6于短多主栅焊带上侧；采用加热装置将常规焊带6与短多主栅焊带焊接在一起；将第一电池片本体的主栅线沿输送带运动方向放置于第一工位的常规焊带6上侧，并将其背电极32与常规焊带6重合；第一工位将第一电池片本体及其下侧焊带预热至80℃；
2)第一工位输送带真空吸附孔打开，将第一电池片本体背面吸附在输送带上；第一电池片本体、短多主栅焊带、常规焊带6随输送带移至第二工位；第一工位真空吸附孔关闭，第二工位真空吸附孔常开将第一电池片本体背面吸附在输送带上；
3)外部机械手将与短多主栅焊带数量一致的长多主栅焊带平行于输送带方向一端放置于第一工位，另一端放置第二工位的第一电池片本体的主栅线上侧，机械手抓取金属网框4压住第一电池片本体正面上的长多主栅焊带；第二工位将第一电池片本体及其上下侧焊带预热至100℃；同时，外部机械手将若干常规焊带6垂直放置于第一工位的长多主栅焊带上侧，加热装置将第一工位的常规焊带6、长多主栅焊带焊接在一起；将第二电池片本体的主栅线沿运动方向放置于第一工位的常规焊带6上侧，并将其背电极32与常规焊带6重合；第一工位将第二电池片本体及其下侧焊带预热至80℃；
4)第一工位输送带真空吸附孔打开，将第二电池片本体背面吸附在输送带上；第二电池片本体、长多主栅焊带、常规焊带6随输送带移至第二工位；第一工位真空吸附孔关闭，第二工位真空吸附孔常开将第二电池片本体背面吸附在输送带上；此后，第二电池片本体重复第一电池片本体第二工位及其后续工位工序即可完成串焊；
5)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带分别移动至第三工位、第四工位，第三工位、第四工位分别将第一电池片本体及其上下侧焊带预热至120℃、140℃；
6)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带移动至第五工位，红外加热装置将第一电池片本体背面的常规焊带6焊接在背电极32上，同时将长多主栅焊带焊接在第一电池片本体正面的主栅线上；
7)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带分别移动至第六工位、第七工位、第八工位、第九工位，第六工位、第七工位、第八工位、第九工位分别将第一电池片本体及其上下侧焊带的温度降至140℃、120℃、100℃、80℃；其中，外部机械手在第八工位将金属网框4从输送带上抓取下来移至第二工位压住该工位上电池片本体上的长多主栅焊带；
8)第一电池片本体从第九工位出后完成第一电池片本体及其上下侧焊带在输送带上的输送、焊带铺设及固定、焊接工序；
9)第三……N-1电池片本体重复第二电池片本体的输送、焊带铺设及固定、焊接工序即可完成串焊，其中N为大于或等于4的正整数；
10)第N电池片本体随输送带移动至在第二工位上时，将若干短多主栅焊带铺设在第N电池片本体的主栅线上侧，机械手抓取金属网框4压住第N电池片本体正面上的长多主栅焊带；第N电池片的其余输送、焊带铺设及固定、焊接工序与第二电池片的工序相同。
所述每两电池片本体之间的长多主栅焊带、第一电池片本体和第N电池片本体的短多主栅焊带的数量均与主栅线21数量一致，且两者均为圆形镀锡铜焊带，直径均为0.2mm～0.6mm；所述短多主栅焊带的长度略大于电池片本体1沿主栅线21平行方向长度；所述长多主栅焊带的长度略大于2倍电池片本体1沿主栅线21平行方向长度。所述常规焊带6为矩形镀锡铜焊带，其横截面尺寸为1.2mm*0.15mm；所述常规焊带6的长度小于电池片本体1沿主栅线21垂直方向长度。
所述金属网框4包括网架41、若干金属丝42、金属丝42两倍数量的金属丝固定轴43、两可伸缩压块44；所述网架41包括两横端、垂直连接两横端的两细杆；所述两可伸缩压块44分别设置于网架41两横端底部；所述金属丝固定轴43设置于网架41两横端的内侧；所述每一金属丝42两端各与一金属丝固定轴43连接；所述金属网框4压在长多主栅焊带上侧时，输送带的真空吸附孔将可伸缩压块44吸住，以给金属网框4一拉力使金属丝42紧压长多主栅焊带。
本发明工作原理：
本实施例中的每一电池片背电极32采用3列背电极32，每列背电极32包括3段背电极32；主栅线21包括16根，细栅线22包括90根，电池片本体1的边长为156.75mm。对应地，每一电池片背面需要三根常规焊带5将背电极32进行连接，每一电池片正面的主栅线21需要16根多主栅焊带5连接后一电池片背面。
电池片背面结构3由银浆和铝浆烧结而成，其中银浆形成背电极32，铝浆形成铝背场31，由于两者材质的不同，背电极32与铝背场31之间存在高度差(5μm-30μm)。如若直接将多主栅焊带5与背电极32焊接，容易出现虚焊等不良。
在第一工位时将常规焊带6与多主栅焊带5焊接在一起，形成井字型交叉焊接；在第五工位将常规焊带6焊接在电池片的背电极32上时，第一常规焊带将每列背电极32中的第一段背电极32连接在一起，第二常规焊带将每列背电极32中的第二段背电极32连接在一起，第三常规焊带将每列背电极32中的第三段背电极32连接在一起(每列背电极32从上往下分别为第一段背电极32、第二段背电极32、第三段背电极32)，从而实现多主栅焊带5经常规焊带6与背电极32焊接(主栅线21经多主栅焊带5与背电极32垂直连接，而不是平行连接，避免了多主栅焊带5与背电极32对位困难的问题)。
其中第一电池片本体作为首片，其前没有电池片本体1，不存在其背电极32需要与前一电池片正面连接的问题，故只需采用短多主栅焊带；其中第N电池片本体作为尾片，其后没有电池片本体1，故也只需采用短多主栅焊带。文中提到的多主栅焊带5包括短多主栅焊带、长多主栅焊带。另外，本实施例中的焊盘之间的连接细线采用细曲线，且两两焊盘之间采用两细曲线连接，防止在主栅线与多主栅焊带连接时出现吸银现象。
第二工位及其后续的工位输送带真空吸附孔一直开启(因输送带的输送速度较快，输送带需将电池片紧紧吸附在输送带上可是实现将其快速移动至下一工位)，第一工位真空吸附孔视情况开启(多主栅焊带5与常规焊带6焊接在一起，放置电池片本体1在常规焊带5上侧之后开启第一工位的真空吸附孔将电池片本体1及其下侧的焊带快速输送至第二工位，输送完成后第一工位的真空吸附孔关闭再放置焊带继续串接下一电池片)。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多主栅晶硅太阳能电池片焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)沿输送带运动方向放置若干短多主栅焊带于第一工位，垂直于输送带运动方向放置若干常规焊带于短多主栅焊带上侧；采用加热装置将常规焊带与短多主栅焊带焊接在一起；将第一电池片本体的主栅线沿输送带运动方向放置于第一工位的常规焊带上侧，并将其背电极与常规焊带重合；第一工位将第一电池片本体及其下侧焊带预热至80℃；
2)第一工位输送带真空吸附孔打开，将第一电池片本体背面吸附在输送带上；第一电池片本体、短多主栅焊带、常规焊带随输送带移至第二工位；第一工位真空吸附孔关闭，第二工位真空吸附孔常开将第一电池片本体背面吸附在输送带上；
3)外部机械手将与短多主栅焊带数量一致的长多主栅焊带平行于输送带方向一端放置于第一工位，另一端放置第二工位的第一电池片本体的主栅线上侧，机械手抓取金属网框压住第一电池片本体正面上的长多主栅焊带；第二工位将第一电池片本体及其上下侧焊带预热至100℃；同时，外部机械手将若干常规焊带垂直放置于第一工位的长多主栅焊带上侧，加热装置将第一工位的常规焊带、长多主栅焊带焊接在一起；将第二电池片本体的主栅线沿输送带运动方向放置于第一工位的常规焊带上侧，并将其背电极与常规焊带重合；第一工位将第二电池片本体及其下侧焊带预热至80℃；
4)第一工位输送带真空吸附孔打开，将第二电池片本体背面吸附在输送带上；第二电池片本体、长多主栅焊带、常规焊带随输送带移至第二工位；第一工位真空吸附孔关闭，第二工位真空吸附孔常开将第二电池片本体背面吸附在输送带上；此后，第二电池片本体重复第一电池片本体第二工位及其后续工位工序即可完成串焊；
5)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带分别移动至第三工位、第四工位，第三工位、第四工位分别将第一电池片本体及其上下侧焊带预热至120℃、140℃；
6)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带移动至第五工位，红外加热装置将第一电池片本体背面的常规焊带焊接在背电极上，同时将长多主栅焊带焊接在第一电池片本体正面的主栅线上；
7)第一电池片本体及其上下侧焊带随输送带分别移动至第六工位、第七工位、第八工位、第九工位，第六工位、第七工位、第八工位、第九工位分别将第一电池片本体及其上下侧焊带的温度降至140℃、120℃、100℃、80℃；其中，外部机械手在第八工位将金属网框从输送带上抓取下来移至第二工位压住该工位上电池片本体上的长多主栅焊带；
8)第一电池片本体从第九工位出后完成第一电池片本体及其上下侧焊带在输送带上的输送、焊带铺设及固定、焊接工序；
9)第三……N-1电池片本体重复第二电池片本体的输送、焊带铺设及固定、焊接工序即可完成串焊，其中N为大于或等于4的正整数；
10)第N电池片本体随输送带移动至在第二工位上时，将若干短多主栅焊带铺设在第N电池片本体的主栅线上侧，机械手抓取金属网框压住第N电池片本体正面上的长多主栅焊带；第N电池片的其余输送、焊带铺设及固定、焊接工序与第二电池片的工序相同。
2.根据权利要求1所述的多主栅晶硅太阳能电池片焊接方法，其特征在于，所述每两电池片本体之间的长多主栅焊带、第一电池片本体和第N电池片本体的短多主栅焊带的数量均与主栅线数量一致，且两者均为圆形镀锡铜焊带，直径均为0.2mm～0.6mm；所述短多主栅焊带的长度略大于电池片本体沿主栅线平行方向长度；所述长多主栅焊带的长度略大于2倍电池片本体沿主栅线平行方向长度。
3.根据权利要求1所述的多主栅晶硅太阳能电池片焊接方法，其特征在于，所述常规焊带为矩形镀锡铜焊带，其横截面尺寸为1.2mm*0.15mm；所述常规焊带的长度小于电池片沿主栅线垂直方向长度。
4.根据权利要求1所述的多主栅晶硅太阳能电池片焊接方法，其特征在于，所述金属网框包括网架、若干金属丝、金属丝两倍数量的金属丝固定轴、两可伸缩压块；所述网架包括两横端、垂直连接两横端的两细杆；所述两可伸缩压块分别设置于网架两横端底部；所述金属丝固定轴设置于网架两横端的内侧；所述每一金属丝两端各与一金属丝固定轴连接；所述金属网框压在多主栅焊带上侧时，输送带的真空吸附空将可伸缩压块吸住，以给金属网框一拉力使金属丝紧压长多主栅焊带。
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