CN107968049A - 一种太阳能电池片的切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池片的切割方法，包括以下步骤：将多片电池片排列整齐后，通过灌入介质固定形成柱状电池片组；切割所述柱状电池片组；去除固定所述电池片的介质。多片电池片排列整齐后通过介质胶固定形成柱状电池片组，通过切割柱状电池片组可以保证每片电池片上的切割位置一致，从而保证去除介质胶体后得到的小尺寸的电池片的大小相同，降低小尺寸的电池片串联过程中的功率损失；切割时，柱状电池片组中的多个电池片通过介质胶体固定，有利于提高电池片的强度，切割过程中不会产生碎片；柱状电池片组直接切割，不需要机械外力掰开，可以避免电池片隐裂或破碎，保证串联后光伏组件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池片的切割方法。
背景技术
太阳能电池又称为太阳能芯片或光电池，是通过光电效应或光化学效应直接将光能转化为电能的光电半导体薄片，其中，以光电效应工作的晶硅太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的薄膜电池则还处于萌芽阶段。
由于单体太阳能电池片不能直接作为电源使用，需要将多片太阳能电池片连接后进行封装保护以形成光伏组件。光伏组件也称太阳能电池板，是太阳能发电系统中的重要组成单元，由多片太阳能电池片串联后进行封装保护后形成的组件。
光伏组件的转换效率低、功率提升小一直阻碍太阳能发电的大规模推广及应用。为降低光伏组件的功率损耗，提高光伏组件的转换效率，目前制备光伏组件过程中通常采用切半技术，即将多晶方片或单晶倒角片用激光切割技术切割成两半或更多后串联组成组件应用。以将电池片切割成两半为例，将切割后的两半串联形成组件后，组件的输出电流减小了50％，输出电压增大了一倍，因电流引起的功率损耗降低至原来的25％，每个光伏组件(由60片太阳能电池片串联组成)采用切半技术后(由120片半片太阳能电池片串联组成)，输出功率提升4W-5W；相应的，将60片电池片每片均切割为五片或更多小尺寸的电池片后，用导电胶将小尺寸的电池片彼此重叠串联组成的光伏组件的输出功率可以提高到20W左右。
现有技术中，如图1所示，切割太阳能电池片一般采用激光切割，利用高强度高密度的激光束在太阳能电池片11＇的正面或背面划出一定深度的划痕111＇，例如边长为156mm、厚度为180mm的电池片11＇的划痕111＇深度为10-20μm，之后通过机械外力将太阳能电池片11＇沿划痕111＇掰开，形成两个或多个尺寸较小的电池片。这种切割方法在施加外力掰开太阳能电池片11＇时，容易造成太阳能电池片11＇隐裂或破损形成碎片，影响光伏组件的质量。
此外，这种切割方式每次只能操作一片太阳能电池片11＇，产能一般只能做到1800片/小时，产能低；且每次激光划片时都需要单独对准，不同的太阳能电池片11＇的划痕111＇的位置容易错位，导致掰开的尺寸较小的电池片的面积不同，从而导致串联焊接过程出现错配，进而导致光伏组件出现额外的功率损失。
发明内容
本发明的目的在于提出一种太阳能电池片的切割方法，产能高，太阳能电池片的切割位置准确，避免太阳能电池片隐裂或碎裂。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能电池片的切割方法，包括以下步骤：
将多片电池片排列整齐后，通过灌入介质固定形成柱状电池片组；
切割所述柱状电池片组；
去除固定所述电池片的介质。
其中，每个所述柱状电池片组中排列的所述电池片的个数为10-2000片。
其中，多片所述电池片整齐排列后放置在槽体中，向所述槽体内填充介质，介质固化后脱模取出所述柱状电池片组。
其中，灌入介质前将所述槽体抽真空。
其中，所述槽体的截面形状与所述电池片的形状相同，所述电池片竖直放入所述槽体内且所述槽体的高度大于所述电池片的边长。
其中，所述介质为气凝胶、泡沫胶、固体胶或玻璃胶。
其中，多组所述柱状电池片组呈直线排列后同时切割。
其中，所述柱状电池片组采用金刚线切割机切割。
其中，切割所述柱状电池片组前，所述柱状电池片组通过固定胶固定于金刚线切割机的底座。
其中，固定所述电池片的介质通过加热方式或溶剂溶解方式去除。
有益效果：本发明提供的太阳能电池片的切割方法中，多片电池片排列整齐后通过介质固定形成柱状电池片组，通过切割柱状电池片组可以保证每片电池片上的切割位置一致，从而保证去除介质后得到的小尺寸的电池片的大小相同，降低小尺寸的电池片串联过程中的功率损失；切割时，柱状电池片组中的多个电池片通过介质固定，有利于提高电池片的强度，切割过程中不会产生碎片；柱状电池片组直接切割，不需要机械外力掰开，可以避免电池片隐裂或破碎，保证串联后光伏组件的质量。
附图说明
图1是现有技术中激光切割后电池片的结构示意图；
图2是本发明提供的太阳能电池片的切割方法的流程图；
图3是本发明提供的柱状电池片组的制备方法的流程图；
图4是本发明提供的柱状电池片组的结构示意图；
图5是本发明提供的槽体的结构示意图；
图6是本发明提供的金刚线切割机切割柱状电池片组的结构示意图；
图7是本发明提供的切割后的柱状电池片组。
其中：
1、柱状电池片组；11、电池片；
2、槽体；21、开口；22、推板；23、第一丝杠；24、插板；25、压板；26、挡板；27、弹簧；28、第二丝杠；
3、金刚线切割机；31、下压切线；32、底座；
11＇、太阳能电池片；111＇、划痕。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图2-图7所示，本实施例提供了一种太阳能电池片的切割方法，将太阳能电池片切割成两片或多片小尺寸的电池片，以方便多片小尺寸的电池片经过串联焊接后形成光伏组件，即太阳能电池板。
本实施例中的切割方法能够同时切割多片电池片11且保证切割后的小尺寸的电池片的大小一致。具体而言，如图2和图4所示，将多片电池片11排列整齐后，通过灌入介质的方式将多片电池片11固定并形成柱状电池片组1。由于电池片11一般为矩形，将多片电池片11的各边对齐后叠成立方体结构，之后通过介质粘结固定。当介质固化后，脱模取出柱状电池片组1，以便进行切割。
切割柱状电池片组1时，切割的位置和切割形成小尺寸电池片的数量可以根据实际需求确定，例如可以将单片太阳能电池片切割成大小相同的两片或五片等。切割完成后，将固定电池片11的介质去除，则得到大小完全相同的多片小尺寸的电池片11。
多片电池片11排列整齐后固定形成柱状电池片组1，通过切割柱状电池片组1可以保证每片电池片11上的切割位置一致，从而保证去除介质后得到的小尺寸的电池片11的大小相同，降低小尺寸的电池片11串联过程中的功率损失；切割时，柱状电池片组1中的多个电池片11通过介质连接固定，介质固化后有利于提高电池片11的强度，切割过程中不会产生碎片；柱状电池片组1直接切割，不需要机械外力掰开，可以避免电池片11隐裂或破碎，保证串联后光伏组件的质量。
具体而言，柱状电池片组1中排列的电池片11的个数可以为10-2000片，具体数量可以根据实际情况确定。多片电池片11排列有利于提高电池片11的切割速度，同时保证切割位置相同，相对现有技术而言，不需要每次划片时单独对准，节省工序，效率高。
如图5所示，电池片11可以在槽体2内排列整齐后，通过向槽体2内填充介质实现多片电池片11的固定，方便固定电池片11并保持电池片11叠放整齐。
为方便对电池片11进行定位，槽体2的截面形状可以与电池片11的形状相同，例如均为矩形，电池片11可以竖直放置在槽体2内，以方便多片电池片11的放入及排列。
为使灌胶时，填充的介质能够覆盖电池片11的上表面，槽体2的高度应当大于电池片11的边长，例如槽体2的高度可以略大于电池片11的边长，并且高度差可以控制在1％以内，以减少每次使用的介质的用量，降低成本。
为使电池片11能够顺利的放入槽体2中，槽体2的宽度可以略大于电池片11对应的边长，槽体2的长度可以根据排列的电池片11的数量确定，例如槽体2的长度可以为10-1000mm。为便于电池片11的放置以及槽体2对电池片11的限位，槽体2的边长最好不大于电池片11对应边长的1％。
具体的，槽体2的一个侧壁具有开口21，开口21处设置有挡板26，挡板26可以沿开口21上下滑动，从而打开或关闭开口21，以便放置或取出电池片11。
与开口21相对的一侧设置有推板22，推板22上转动连接有第一丝杠23，槽体2对应的侧壁上设置有第一螺纹孔，第一丝杠23与第一螺纹孔配合，通过旋转第一丝杠23可以带动推板22靠近或远离开口21，实现推板22在槽体2内的滑动。
当放入电池片11时，向上滑动挡板26打开开口21，向槽体2内放入电池片11，随着电池片11的数量的增多，推板22向远离开口21的方向移动，使多个电池片11夹持在挡板26和推板22之间，从而使多个电池片11贴紧配合，有利于电池片11的整齐排列。
为使多个电池片11贴合的更加紧密，挡板26上也设置有第二螺纹孔，挡板26通过与第二螺纹孔配合的第二丝杠28与压板25连接，旋转第二丝杠28时，可以以带动压板25靠近或远离开口21，使多个电池片11夹持固定在推板22和压板25之间，通过第一丝杠23和第二丝杠28，可以调整压板25与推板22之间的距离，以调整夹持多个电池片11的力，从而获得更好的固定效果。
制备柱状电池片组1时，将挡板26向上滑动，带动压板25一起移动，从而打开槽体2的开口21，之后旋转第一丝杠23，使得推板22靠近开口21，将电池片11平行于推板22放入槽体2后，电池片11的表面与推板22抵接，之后反向旋转第一丝杠23，挡板26远离开口21，以放入更多的电池片11，使得多片电池片11排列放置在槽体内。
在其他实施例中，推板22和压板25在槽体2内位置的调整也可以通过推杆实现。以推板22为例，推板22上可以连接有推杆，槽体2与开口21相对的侧壁上设置有通孔，推杆的另一端通过通孔伸出槽体2外，当需要移动推板22时，可以通过推动推杆实现推板22在槽体2内的滑动。
推板22沿槽体2的滑动可以通过人工推动，也可以通过连接驱动组件实现，例如第一丝杠23可以连接电机，通过电机带动第一丝杠23转动，或是推杆连接气缸，通过气缸输出端的伸缩，推拉推板22，实现推板22在槽体2内位置的调节。
为了使槽体2可以方便对不同片数的电池片11灌胶固定，在其他实施例中，挡板26可以沿槽体2的长度方向滑动，即挡板26水平滑动，当需要打开开口21时，挡板26可以带动压板25一起向槽体2外滑动，与槽体2脱离，从而打开开口21。电池片11装入完成后，挡板26可以带动压板25一起向槽体2内滑动，不仅可以遮挡开口21，还方便根据电池片11的个数调整压板25的位置，有利于减小第二丝杠28的长度，使槽体2的结构更加紧凑。
为避免电池片11数量过多时，电池片11错位，影响排列整齐性，槽体2还可以设置有插板24，插板24包括顶杆以及垂直与顶杆设置的侧杆，侧杆位于水平杆的两端，使用插板24时，侧杆插入槽体2内，且外侧面与槽体2的侧壁抵接，内侧面与电池片11抵接，从而限制电池片11在槽体2内的位置，保证电池片11对齐。
插板24的数量可以为两个，也可以为多个，且沿挡板26和推板22的排列方向设置。使用时，排列一定数量的电池片11后可以插入一个插板24，起到导向和校正的作用。
为方便装卸插板24，顶杆的两端可以凸出侧杆设置，并与槽体2的上端面抵接，装卸插板24时，可以手持顶杆的端部，操作方便。
当电池片11排列完成后，将挡板26向下滑入，遮挡开口21，并通过旋转第二丝杠28，使得压板25与最靠近开口21的电池片11的表面抵接，从而在两侧限制排列的多个电池片11，避免电池片11松散。
为进一步提高压板25对电池片11的限位作用，并且防止压板25施力过大损坏电池片11，压板25和挡板26之间还可以设置有多个弹簧27，通过第二丝杆28调整压板25和挡板26之间的距离，调整弹簧27的张力，使得压板25时刻保持压紧电池片11。
为方便工作人员操作，第一丝杠23和第二丝杠28还可以在端部设置有手柄或旋钮，方便工作人员把持并旋转。
灌胶前，将插板24抽出，抽出插板24之前，还可以将插板24沿电池片11的排列方向滑动到端部后在抽出，例如，将插板24由靠近开口21的一侧向推板22的一侧滑动，以再次保证电池片11排列的整齐性，之后抽出。具有多个插板24时，经过多次的校正，可以很好地保证电池片11的整齐性，进而保证切割柱状电池片组1时，同一柱状电池片组2内每个电池片11的切割位置相同。之后即可有槽体2的上方将槽体2内灌胶。
为了避免灌入胶体时，胶体由推板22、压板25与槽体2的侧壁之间的间隙、挡板26与开口21之间的间隙泄漏流出，推板22、压板25与槽体2之间可以设置有密封件，挡板26和开口21之间也可以设置密封件，从而避免胶体流出。
为使灌入介质时，介质能够填满电池片11与槽体2、相邻电池片11之间的空隙，槽体2可以设置能够封闭的结构，在灌入介质前，将槽体2放在可以形成密封环境的罩体内，或是通过盖体封闭槽体2的上端，之后可以将槽体2的内部抽真空，使得介质能够自动渗入到空隙中，加强介质对电池片11的固定效果。
介质固化后，打开槽体2并脱模，将柱状电池片组1与槽体2脱离，此时，柱状电池片组1的形状与槽体2的形状相同，方便定位切割位置，从而保证切割后的小尺寸的电池片11的尺寸。胶体填充相邻电池片11之间的空隙，还有利于增强电池片11的强度，避免切割过程中电池片11破碎。
本实施例中，灌入的介质可以为具有固定作用的胶体，由于切割完柱状电池片组1后，还需要去除固定电池片11的胶体，因此，灌胶时，选用的胶体需要满足容易去除且不会污染电池片11的要求，此外，为提高切割效率，胶体最好容易固化，以节省固化时间。本实施中，固定电池片11的胶体可以选取为气凝胶、泡沫胶、固体胶或玻璃胶，当然也可以为其他满足上述要求的胶体。
胶体固化后，还需要脱模取出柱状电池片组1，为避免槽体2的内壁与胶体粘连，槽体2、推板22和压板25可以根据胶体的种类选取合适的材料，或在槽体2的内壁、推板22和压板25的表面上涂覆不粘胶涂层，避免胶体与槽体2的内壁粘连，从而方便胶体固化后脱模。
具体脱模时，将挡板26和压板25向上滑动，减小滑动时的摩擦力，可以先通过第二丝杠28将压板25与柱状电池片组1的端面脱离，之后在向上滑动，操作更加省力。打开开口21后，旋转第一丝杠23，使推板22推动柱状电池片组1向开口21的方向移动，从而将柱状电池片组1缓慢地移出槽体2，完成脱模。
取出柱状电池片组1后即可进行切割，本实施例中柱状电池片组1可以采用金刚线切割技术切割，如图6所示，可以通过金刚线切割机3进行切割，切割后的柱状电池片组1如图7所示。
为进一步提高产能，可以制备多组柱状电池片组1后同时切割，例如可以同时切割6组柱状电池片组1。切割时，多组柱状电池片组1可以呈直线排列，并使用同一组下压切线31。多组柱状电池片组1可以沿下压切线31的长度方向呈直线排列，使得下压切线31向下运动时，可以切割多组柱状电池片组1，且每组柱状电池片组1的切割位置一致，保证切割后的小尺寸电池片11的大小相同，减小串联焊接时的功率消耗。
多组柱状电池片组1还可以呈矩阵排列，每一行或每一列的柱状电池片组1通过同一条下压切线31完成切割，不同条下压切线31对应的柱状电池片组1的尺寸可以不同，切割位置以及每片电池片11切割的数量也可以不同，只要保证使用同一条下压切线31的一行或一列柱状电池片组1内的电池片11的尺寸相同且切割位置和数量相同即可，每条下压切线31可以通过程序控制调整切割位置和切割数量，有利于提高电池片11切割的效率。例如多组柱状电池片组1可以组成6×6的矩阵，当需要将每片电池片11切割为两片小尺寸电池片时，每一行的6个柱状电池片组1共用1条下压切线31；当需要将每片电池片11切割为5片小尺寸电池片时，每一行的6个柱状电池片组1共用4条下压切线31。通过多组柱状电池片组1同时切割，可以保证每片电池片11切割为2片或5片小尺寸电池片的切割任务在0.5-2小时内完成。
为避免柱状电池片组1在切割的过程中移动，从而影响切割的精度，切割前，柱状电池片组1可以通过固定胶固定在金刚线切割机3的底座32上。为了便于取走切割后的电池片11，该固定胶也要满足容易去除、易固化且不会污染电池片11的要求，可以选取气凝胶、泡沫胶、固体胶或玻璃胶，当然也可以为其他满足上述要求的胶体。
切割完成后，可以通过加热方式或溶剂溶解方式去除固定电池片11的胶体，从而得到小尺寸的电池片11，以便制备太阳能电池板。
本实施例提供的太阳能电池片的切割方法，具体包括以下步骤：
1、将多片规格相同的电池片11放入槽体2内，使电池片11的各边对齐；
2、关闭槽体2的开口21，使槽体2形成密封环境；
3、通过吸真空装置将槽体2内抽真空；
4、向槽体2内灌入能够固定电池片11的介质；
5、介质固化后，脱模取出槽体2内的柱状电池片组1；
6、重复步骤1-5，制备多组柱状电池片组1；
7、将多组柱状电池片组1放置在金刚线切割机3的底座32上，并按照直线或矩阵排列，定位完成后通过固定胶将柱状电池片组1固定在底座32上；
8、确定同一行(或同一列)的多组柱状电池片组1需要的下压切线31数量以及每条下压切线31的切割位置，开始切割；
9、切割完成后，按照对应的固定胶的去除方法，去除固定胶以将切割后的小尺寸柱状电池片组取下，根据选取的介质选择适当的方法去除固定电池片11的介质。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种太阳能电池片的切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多片电池片(11)整齐排列后，通过灌入介质固定形成柱状电池片组(1)；
切割所述柱状电池片组(1)；
去除固定所述电池片(11)的介质。
2.如权利要求1所述的切割方法，其特征在于，每个所述柱状电池片组(1)中排列的所述电池片(11)的个数为10-2000片。
3.如权利要求1所述的切割方法，其特征在于，多片所述电池片(11)整齐排列放置在槽体(2)中，向所述槽体(2)内填充介质，介质固化后脱模取出所述柱状电池片组(1)。
4.如权利要求3所述的切割方法，其特征在于，灌入介质前将所述槽体(2)抽真空。
5.如权利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述槽体(2)的截面形状与所述电池片(11)的形状相同，所述电池片(11)竖直放入所述槽体(2)内且所述槽体(2)的高度大于所述电池片(11)的边长。
6.如权利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述介质为气凝胶、泡沫胶、固体胶或玻璃胶。
7.如权利要求1-6中任一项所述的切割方法，其特征在于，多组所述柱状电池片组(1)呈直线排列后同时切割。
8.如权利要求7所述的切割方法，其特征在于，所述柱状电池片组(1)采用金刚线切割机(3)切割。
9.如权利要求8所述的切割方法，其特征在于，切割所述柱状电池片组(1)前，所述柱状电池片组(1)通过固定胶固定于所述金刚线切割机(3)的底座(32)。
10.如权利要求1-6中任一项所述的切割方法，其特征在于，固定所述电池片(11)的介质通过加热方式或溶剂溶解方式去除。
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