CN107552911B - 一种双焊接工位的串焊机及电池片串焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双焊接工位的串焊机及电池片串焊方法，该串焊机包括金属网框、焊接装置、传送装置、机架；所述焊接装置安装在机架上，且架设在传送装置的上方；所述传送装置用于传送电池片；所述焊接装置包括第一焊接单元、第二焊接单元、焊接架；所述第一焊接单元用于焊接电池片背面焊带并将电池片加热以提升焊接节拍；所述金属网框用于固定电池片正面焊带，第二焊接单元用于焊接被金属网框固定后的电池片正面焊带。同时，还公开了利用该双焊接工位的串焊机进行电池片串焊方法，设置两个焊接工位分别用于电池片正面和背面的焊接。本发明解决电池片正面和背面焊带焊接偏移问题，保证多主栅电池片焊接效果，提高焊接质量。

Description

一种双焊接工位的串焊机及电池片串焊方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造技术领域，尤其涉及一种双焊接工位的串焊机及电池片串焊方法。

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。

目前，市场上主流的晶体硅太阳电池组件主栅线数一般为3栅。近年来，为提高太阳电池效率，降低成本，电池厂商从提高效率的角度将主栅由3栅提高到4栅，甚至5栅。随着技术的发展，出现了多主栅技术，即在电池片正面印刷多条主栅(一般为10-20根主栅线)，该技术允许副栅线的印刷宽度由60μm降低至15μm-30μm，大大降低了银浆的使用量。较多的栅线数缩短了副栅线上电流的传输距离，降低了副栅线电阻功率损耗。

针对上述多主栅太阳电池，因其栅线数较多且各栅线间距较小，焊接工艺较复杂。因此，必须研制焊接效率高的多主栅晶硅太阳能电池串焊机。相比于常规焊接机，电池片正面和背面焊带焊接偏移的问题，成为目前难以解决的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双焊接工位的串焊机及电池片串焊方法，解决电池片正面和背面焊带焊接偏移问题，保证多主栅电池片焊接效果，提高焊接质量。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种双焊接工位的串焊机，包括金属网框、焊接装置、传送装置、机架；所述焊接装置安装在机架上，且架设在传送装置的上方；所述传送装置用于传送电池片；所述焊接装置包括第一焊接单元、第二焊接单元、焊接架；所述第一焊接单元、第二焊接单元分别设置在焊接架两端；所述第一焊接单元用于焊接电池片背面焊带并将电池片加热以提升焊接节拍；所述金属网框用于固定电池片正面焊带，第二焊接单元用于焊接被金属网框固定后的电池片正面焊带。

较佳地，所述第一焊接单元包括第一灯箱、第一金属压条、第一弹簧支撑架；所述第一金属压条通过第一弹簧支撑架与第一灯箱连接；所述第二焊接单元包括第二灯箱、第二金属压条、第二弹簧支撑架；所述第二金属压条通过第二弹簧支撑架与第二灯箱连接。

较佳地，所述第一灯箱、第二灯箱均包括若干红外灯管，且第一灯箱的红外灯管数量大于第二灯箱的红外灯管数量。

较佳地，所述传送装置包括传送带、驱动单元、若干预热及保温单元、若干第一真空吸附孔、若干第二真空吸附孔；所述驱动单元用于驱动传送带传送电池片；所述第一真空吸附孔用于将电池片背面吸附在传送带上侧；所述第二真空吸附孔用于吸附金属网框来固定电池片正面焊带；所述传送装置设置为若干工位，且每一工位均对应开设第一真空吸附孔、第二真空吸附孔；所述预热及保温单元与工位的数量一致，用于每一工位上电池片的预热和保温。

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，第二真空吸附孔将可伸缩压块吸住，以给金属网框一拉力使金属丝固定多主栅焊带；所述金属丝表面涂覆Teflon材料，以防止金属丝污染焊带。

同时，本发明还公开了一种双焊接工位的电池片串焊方法，包括以下步骤：

1)沿传送带运动方向铺设若干短多主栅焊带于第一工位的传送带上；

2)外部机械手将已经预热的第一电池片放置于第1步中的短多主栅焊带上侧，第一电池片的背电极与短多主栅焊带的位置重合；

3)第一焊接单元进行焊接动作，将第一工位的短多主栅焊带焊接至第一电池片背面，焊接完成后第一工位的第一真空吸附孔打开；

4)传送带带动第一电池片及其背面的焊带移动至第二工位，第一工位的第一真空吸附孔关闭，第二工位的第一真空吸附孔开启；

5)外部机械手将与短多主栅焊带数量一致的长多主栅焊带沿传送带运动方向铺设于第一工位及第一电池片正面，外部机械手抓取金属网框放置于第一电池片上并将长多主栅焊带固定在第一电池片上侧，外部机械手将已经预热的第二电池片放置于第一工位的长多主栅焊带上侧，第二电池片背电极与长多主栅焊带重合；

6)第一焊接单元、第二焊接单元分别对应将长多主栅焊带焊接至第二电池片背面、第一电池片正面；焊接完成后第一工位的第一真空吸附孔打开；

7)传送装置上的第二工位之后的若干工位对第一电池片进行逐级降温，且外部机械手在第四工位上将金属网框从第一电池片正面上抓取下来，并将其移动至第一工位循环使用；

8)传送带带动第二电池片及其背面的焊带移动至第二工位，第一工位的第一真空吸附孔关闭；

9)第二电池片重复第一电池片的第5-7步的传送、焊带铺设及固定、焊接工序，即可完成第二电池片的串焊；

10)第三……N-1电池片重复第二电池片的传送、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；

11)第N电池片随传送带移动至第二工位上时，将若干短多主栅焊带铺设在第N电池片正面上侧，外部机械手抓取金属网框压住第N电池片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，所述电池片正面主栅线和背电极数量均为10-24。

较佳地，所述多主栅焊带采用圆形焊带，焊带直径0.2mm-0.6mm。

较佳地，所述第一焊接单元的最高焊接温度低于第二焊接单元的最高焊接温度。

较佳地，所述第一焊接单元的温度为190℃-220℃；所述第一金属压条直接与电池片接触；所述第二焊接单元的温度为210℃-240℃；所述第二金属压条与金属丝接触。

采用上述方案，本发明的有益效果是：

1)电池片经外部预热后，分为两个工位进行焊接，防止电池片在移动至下一工位时，焊带偏移；其中，第一工位(第一焊接单元)焊接温度较低，主要用于焊接电池片背面焊带，同时将电池片加热至较高温度以提升焊接节拍；第二工位(第二焊接单元)焊接温度较高，焊接电池片正面焊带，同时提升背面焊带的焊接拉力；

2)传送装置上设置第一真空吸附孔，防止电池片于第一工位焊接后出现翘曲现象，且有助于将电池片传送至下一工位；

3)传送装置上设置第二真空吸附孔，配合金属网框使用，将焊带固定在电池片正面，防止电池片正面的焊带偏移。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的金属网框俯视图；

图3为本发明的金属网框侧视图；

图4为电池片正面结构示意图；

图5为电池片背面结构示意图；

其中，附图标识说明：

1—传送装置， 2—金属网框，

3—焊接装置， 4—电池片，

5—短多主栅焊带， 6—长多主栅焊带，

11—传送带， 12—预热及保温单元，

21—网架， 22—金属丝，

23—金属丝固定轴， 24—可伸缩压块，

31—第一焊接单元， 32—第二焊接单元，

41—主栅线， 42—背电极，

311—第一灯箱， 312—第一金属压条,

313—第一弹簧支撑架， 321—第二灯箱，

322—第二金属压条， 323—第二弹簧支撑架。

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5所示，本发明提供一种双焊接工位的串焊机，包括金属网框2、焊接装置3、传送装置1、机架；所述焊接装置3安装在机架上，且架设在传送装置1的上方；所述传送装置1用于传送电池片4；所述焊接装置3包括第一焊接单元31、第二焊接单元32、焊接架；所述第一焊接单元31、第二焊接单元32分别设置在焊接架两端；所述第一焊接单元31用于焊接电池片4背面焊带并将电池片4加热以提升焊接节拍；所述金属网框2用于固定电池片4正面焊带，第二焊接单元32用于焊接被金属网框2固定后的电池片4正面焊带。

其中，所述第一焊接单元31包括第一灯箱311、第一金属压条312、第一弹簧支撑架313；所述第一金属压条312通过第一弹簧支撑架313与第一灯箱311连接；所述第二焊接单元32包括第二灯箱321、第二金属压条322、第二弹簧支撑架323；所述第二金属压条322通过第二弹簧支撑架323与第二灯箱321连接。所述第一灯箱311、第二灯箱321均包括若干红外灯管，且第一灯箱311的红外灯管数量大于第二灯箱321的红外灯管数量。

所述传送装置1包括传送带11、驱动单元、若干预热及保温单元12、若干第一真空吸附孔、若干第二真空吸附孔；所述驱动单元用于驱动传送带11传送电池片4；所述第一真空吸附孔用于将电池片4背面吸附在传送带11上侧；所述第二真空吸附孔用于吸附金属网框2来固定电池片4正面焊带；所述传送装置1设置为若干工位，且每一工位均对应开设第一真空吸附孔、第二真空吸附孔；所述预热及保温单元12与工位的数量一致，用于每一工位上电池片4的预热和保温。

所述金属网框2包括网架21、若干金属丝22、金属丝22两倍数量的金属丝固定轴23、两可伸缩压块24；所述网架21包括两横端、垂直连接两横端的两细杆；所述两可伸缩压块24分别设置于网架21两横端底部；所述金属丝固定轴23设置于网架21两横端的内侧；所述每一金属丝22两端各与一金属丝固定轴23连接；所述金属网框2压在多主栅焊带上侧时，第二真空吸附孔将可伸缩压块24吸住，以给金属网框2一拉力使金属丝22固定多主栅焊带；所述金属丝22表面涂覆Teflon材料，以防止金属丝22污染焊带。

同时，本发明还公开了一种双焊接工位的电池片串焊方法，包括以下步骤：

1)沿传送带11运动方向铺设若干短多主栅焊带5于第一工位的传送带11上；

2)外部机械手将已经预热的第一电池片4放置于第1步中的短多主栅焊带5上侧，第一电池片4的背电极42与短多主栅焊带5的位置重合；

3)第一焊接单元31进行焊接动作，将第一工位的短多主栅焊带5焊接至第一电池片4背面，焊接完成后第一工位的第一真空吸附孔打开；

4)传送带11带动第一电池片4及其背面的焊带移动至第二工位，第一工位的第一真空吸附孔关闭，第二工位的第一真空吸附孔开启；

5)外部机械手将与短多主栅焊带5数量一致的长多主栅焊带6沿传送带11运动方向铺设于第一工位及第一电池片4正面，外部机械手抓取金属网框2放置于第一电池片4上并将长多主栅焊带6固定在第一电池片4上侧，外部机械手将已经预热的第二电池片4放置于第一工位的长多主栅焊带6上侧，第二电池片4背电极42与长多主栅焊带6重合；

6)第一焊接单元31、第二焊接单元32分别对应将长多主栅焊带6焊接至第二电池片4背面、第一电池片4正面；焊接完成后第一工位的第一真空吸附孔打开；

7)传送装置1上的第二工位之后的若干工位对第一电池片4进行逐级降温，且外部机械手在第四工位上将金属网框2从第一电池片4正面上抓取下来，并将其移动至第一工位循环使用；

8)传送带11带动第二电池片4及其背面的焊带移动至第二工位，第一工位的第一真空吸附孔关闭；

9)第二电池片4重复第一电池片4的第5-7步的传送、焊带铺设及固定、焊接工序，即可完成第二电池片4的串焊；

10)第三……N-1电池片重复第二电池片4的传送、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；

11)第N电池片4随传送带移动至第二工位上时，将若干短多主栅焊带5铺设在第N电池片4正面上侧，外部机械手抓取金属网框2压住第N电池片4正面上的长多主栅焊带6；第N电池片4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。

其中，所述电池片4正面主栅线和背电极数量均为10-24。所述多主栅焊带采用圆形焊带，焊带直径0.2mm-0.6mm。所述第一焊接单元31的最高焊接温度低于第二焊接单元32的最高焊接温度。所述第一焊接单元31的温度为190℃-220℃；所述第一金属压条312直接与电池片接触；所述第二焊接单元32的温度为210℃-240℃；所述第二金属压条322与金属丝22接触。

本发明工作原理：

本发明用于逐一将焊带焊接至多主栅电池片4上，完成多主栅电池片4的电性能连接。采用两个焊接工位：第一工位(第一焊接单元31)焊接温度较低，该工位电池片4的背面放置焊带但正面未放置焊带，主要焊接电池片4背面焊带，同时将电池片4加热至较高温度以提升焊接节拍。第二工位(第二焊接单元32)焊接温度较高，该工位的电池片4背面焊带已经焊接完成，其正面放置未焊接的焊带，且电池片4正面放置有金属网框2，以固定正面焊带。第一工位、第二工位具有独立的加热和吸附功能，且温度可以自由调节。

第一工位(第一焊接单元31)焊接温度190-220℃，焊接灯管数目为5根，采用第一金属压条312与电池片4接触，第一金属压条312与第一灯箱311的连接为弹性结构，第一金属压条312直接与电池片4接触。第二工位(第二焊接单元32)焊接温度210-240℃，焊接灯管数目为7根，金属网框2通过其金属丝22将焊带压在第二工位电池片4正面，金属丝22表面涂覆一层Teflon以防止焊带与金属丝22粘连，第二金属压条322与金属丝22接触，但不与焊带、电池片4接触。

外部机械手将已经预热好的电池片4放入第一工位，第一焊接单元31将焊带焊接至电池片4背面后，传送装置1对电池片4进行吸附，并将其运输至第二工位；外部机械手同时放置焊带和金属网框2至电池片4正面，传送装置1对电池片4、金属网框2进行吸附，第二焊焊接单元32将焊带焊接至电池片4正面，传送装置1的后续工位对焊接完后的电池片4进行逐级降温。

第一工位的第一真空吸附孔在电池片4焊接前关闭，背面焊带焊接至电池片4背面后再打开第一真空吸附孔来传送电池片4至下一工位，以防止电池片4翘曲；传送装置1上除第一工位的第一真空吸附孔外的其余第一真空吸附孔均处于常开状态。所有焊接工位具有预热、保温功能，以降低电池片4碎片。

本实施例中，短多主栅焊带5用于第一电池片4(首片)的背面焊接和第N电池片4(尾片)的正面焊接。短多主栅焊带5的长度略大于一电池片4沿传送带11运动方向的长度，长多主栅焊带6的长度略大于两电池片4沿传送带11运动方向的长度。

铺设的多主栅焊带数量为10-24(与电池片4正面主栅线41和背电极42数量一致)，焊带为圆形焊带，焊带直径0.2-0.6mm，焊带长度170mm；第一真空吸附孔、第二真空吸附孔开口位置与焊带放置位置不重合，以防止吸附气流使焊带偏移。

第一灯箱的红外灯管数小于或等于第二焊接灯箱灯管数。

本实施例中的电池片结构如图4-5所示，该电池片正面主栅线的长度方向与背电极的长度方向一致，且放置在传送带上时为垂直于传送带的运动方向放置。多主栅焊带均垂直于正面主栅线的长度方向、背电极的长度方向铺设。

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 (9)

1.一种双焊接工位的串焊机，其特征在于，包括金属网框、焊接装置、传送装置、机架；所述焊接装置安装在机架上，且架设在传送装置的上方；所述传送装置用于传送电池片；所述焊接装置包括第一焊接单元、第二焊接单元、焊接架；所述第一焊接单元、第二焊接单元分别设置在焊接架两端；所述第一焊接单元用于焊接电池片背面焊带并将电池片加热以提升焊接节拍；所述金属网框用于固定电池片正面焊带，第二焊接单元用于焊接被金属网框固定后的电池片正面焊带；所述传送装置包括传送带、驱动单元、若干预热及保温单元、若干第一真空吸附孔、若干第二真空吸附孔；所述驱动单元用于驱动传送带传送电池片；所述第一真空吸附孔用于将电池片背面吸附在传送带上侧；所述第二真空吸附孔用于吸附金属网框来固定电池片正面焊带；所述传送装置设置为若干工位，且每一工位均对应开设第一真空吸附孔、第二真空吸附孔；所述预热及保温单元与工位的数量一致，用于每一工位上电池片的预热和保温；

所述焊带包括短多主栅焊带和长多主栅焊带，所述短多主栅焊带用于第一电池片的背面焊接和第N电池片的正面焊接，所述短多主栅焊带的长度略大于一电池片沿传送带运动方向的长度，所述长多主栅焊带的长度略大于两电池片沿传送带运动方向的长度；

所述传送装置上的第二工位之后的若干工位对第一电池片进行逐级降温，且外部机械手在第四工位上将金属网框从第一电池片正面上抓取下来，并将其移动至第一工位循环使用。

2.根据权利要求1所述的双焊接工位的串焊机，其特征在于，所述第一焊接单元包括第一灯箱、第一金属压条、第一弹簧支撑架；所述第一金属压条通过第一弹簧支撑架与第一灯箱连接；所述第二焊接单元包括第二灯箱、第二金属压条、第二弹簧支撑架；所述第二金属压条通过第二弹簧支撑架与第二灯箱连接。

3.根据权利要求2所述的双焊接工位的串焊机，其特征在于，所述第一灯箱、第二灯箱均包括若干红外灯管，且第一灯箱的红外灯管数量大于第二灯箱的红外灯管数量。

4.根据权利要求1所述的双焊接工位的串焊机，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，第二真空吸附孔将可伸缩压块吸住，以给金属网框一拉力使金属丝固定多主栅焊带；所述金属丝表面涂覆Teflon材料，以防止金属丝污染焊带。

5.一种双焊接工位的电池片串焊方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)沿传送带运动方向铺设若干短多主栅焊带于第一工位的传送带上；

2)外部机械手将已经预热的第一电池片放置于第1步中的短多主栅焊带上侧，第一电池片的背电极与短多主栅焊带的位置重合；

3)第一焊接单元进行焊接动作，将第一工位的短多主栅焊带焊接至第一电池片背面，焊接完成后第一工位的第一真空吸附孔打开；

4)传送带带动第一电池片及其背面的焊带移动至第二工位，第一工位的第一真空吸附孔关闭，第二工位的第一真空吸附孔开启；

5)外部机械手将与短多主栅焊带数量一致的长多主栅焊带沿传送带运动方向铺设于第一工位及第一电池片正面，外部机械手抓取金属网框放置于第一电池片上并将长多主栅焊带固定在第一电池片上侧，外部机械手将已经预热的第二电池片放置于第一工位的长多主栅焊带上侧，第二电池片背电极与长多主栅焊带重合；

6)第一焊接单元、第二焊接单元分别对应将长多主栅焊带焊接至第二电池片背面、第一电池片正面；焊接完成后第一工位的第一真空吸附孔打开；

7)传送装置上的第二工位之后的若干工位对第一电池片进行逐级降温，且外部机械手在第四工位上将金属网框从第一电池片正面上抓取下来，并将其移动至第一工位循环使用；

8)传送带带动第二电池片及其背面的焊带移动至第二工位，第一工位的第一真空吸附孔关闭；

9)第二电池片重复第一电池片的第5-7步的传送、焊带铺设及固定、焊接工序，即可完成第二电池片的串焊；

10)第三……N-1电池片重复第二电池片的传送、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；

11)第N电池片随传送带移动至第二工位上时，将若干短多主栅焊带铺设在第N电池片正面上侧，外部机械手抓取金属网框压住第N电池片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；

其中，所述短多主栅焊带用于所述第一电池片的背面焊接和所述第N电池片的正面焊接，所述短多主栅焊带的长度略大于一电池片沿传送带运动方向的长度，所述长多主栅焊带的长度略大于两电池片沿传送带运动方向的长度。

6.根据权利要求5所述的双焊接工位的电池片串焊方法，其特征在于，所述电池片正面主栅线和背电极数量均为10-24。

7.根据权利要求6所述的双焊接工位的电池片串焊方法，其特征在于，所述多主栅焊带采用圆形焊带，焊带直径0.2mm-0.6mm。

8.根据权利要求5所述的双焊接工位的电池片串焊方法，其特征在于，所述第一焊接单元的最高焊接温度低于第二焊接单元的最高焊接温度。

9.根据权利要求8所述的双焊接工位的电池片串焊方法，其特征在于，所述第一焊接单元的温度为190℃-220℃；第一金属压条直接与电池片接触；所述第二焊接单元的温度为210℃-240℃；第二金属压条与金属丝接触。

Images