CN110444621B - 太阳能电池组件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池组件的制备方法，其包括以下步骤：将电池片放置到上料平台上，并使电池片背面向上；沿电池片背面的电极的延伸方向进行划片；在电池片背面的电极上设置导电胶；对设置导电胶后的电池片进行裂片操作，获得电池切片；对裂片后的电池切片进行检测，去除不合格电池切片；将合格的电池切片输送至叠片工位进行叠片操作，使相邻的电池切片交叠设置，形成电池串，前述导电胶位于电池切片交叠的部位之间；将交叠形成的电池串输送至高温区进行导电胶的固化连接。

Description

太阳能电池组件的制备方法
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种太阳能电池组件的制备方法。
背景技术
传统的光伏组件中，电池片之间通过焊带相互连接，使焊带的一端连接至电池片的正面电极，另一端连接至相邻电池片的背面电极，从而形成电池串联阵列。然而，随着市场对高功率组件的需求越来越高，传统光伏组件的功率已经很难达成较高的需求，市场上出现了采用电池片叠片的方式实现串联连接的连接方式，例如于2016年4月13日公开的中国大陆发明专利申请第CN105489688A号公开了一种叠片式的太阳能电池组件及其制备方法，其主要采用将电池片切割后，将电池切片采用焊锡材料相互交叠焊接形成电池串列。然而，现有的制备方法较为麻烦，效率相对较低。
因此，有必要提供一种改进的太阳能电池组件的制备方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高生产效率及光伏组件产品合格率的太阳能电池组件的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种太阳能电池组件的制备方法，其包括以下步骤：将电池片放置到上料平台上，并使电池片背面向上；
沿电池片背面的电极的延伸方向进行划片；在电池片背面的电极上设置导电胶；对设置导电胶后的电池片进行裂片操作，获得电池切片；对裂片后的电池切片进行检测，去除不合格电池切片；将合格的电池切片输送至叠片工位进行叠片操作，使相邻的电池切片交叠设置，形成电池串，前述导电胶位于电池切片交叠的部位之间；将交叠形成的电池串输送至高温区进行导电胶的固化连接。
作为本发明的进一步改进，所述电池片放置到上料平台上后，通过摄像头捕捉电池片边缘或背面边缘电极进行定位，并将定位结果发送给划片装置，划片装置根据定位结果对电池片进行划片处理。
作为本发明的进一步改进，所述划片装置为激光划片装置，划片时激光功率设置为20W～200W，频率为50KHZ～500KHZ，同一位置划线重复次数不少于1次，速度不小于400mm/s，划线深度控制在30％～90％，热影响区域不大于160um，线宽不大于60um。
作为本发明的进一步改进，经划片后通过机械臂将所述电池片吸取转运至导电胶设置平台，所述导电胶采用印刷或涂覆设置于电池片背面电极上。
作为本发明的进一步改进，所述导电胶采用印刷设置时，使印刷方向平行或垂直于划线方向，并且印刷速度设置为不小于30mm/s，压力设置为 40N～100N。
作为本发明的进一步改进，所述电池片设置导电胶后经皮带传输及机械手抓取输送至裂片装置上进行裂片。
作为本发明的进一步改进，所述裂片装置根据电池片的划片位置通过倾斜不同角度、向下及向外移动不同距离完成裂片操作，其中倾斜角度不大于 45°，向下移动距离不大于20mm，向外移动距离不大于40mm。
作为本发明的进一步改进，所述电池切片的检测在裂片装置旁侧的定位轨道上进行，所述定位轨道于电池切片的上方或下方设置有摄像头，通过摄像头对电池切片进行异常检测，在检测后将不合格的电池切片传送至废片篮。
作为本发明的进一步改进，所述电池片为单晶硅片，经裂片后形成有位于边缘处带倒角的边缘片和位于边缘片之间的中间片，每一单晶硅片裂片后形成的电池切片组成至少一个单元组，在检测时以单元组为单位进行检测，并将具有不合格切片的单元组中的不合格切片传送至废片篮，而将该单元组中其余的合格切片转移至缓冲花篮。
作为本发明的进一步改进，所述制备方法还包括根据缓冲花篮中电池切片的存放期限和存放数量设置报警提醒，当所述存放期限不大于3小时或存放数量不大于50片时，所述缓冲花篮内的合格切片被重新取出。
作为本发明的进一步改进，前述合格的电池切片通过搬运机器人从定位轨道上搬运并依次交叠放至叠片工位，所述叠片工位具有传送皮带和控制传送皮带带动电池切片移动的位移控制装置；其中，所述电池片为单晶硅片，且经裂片后包括有位于边缘处带倒角的边缘片和位于边缘片中间的中间片，上述电池切片在通过摄像头进行异常检测时，同时获取合格电池切片的形态信息发给搬运机器人，搬运机器人与叠片工位相互配合，根据电池切片的形态以预设方式对相应的电池切片进行转运交叠，使叠片后各电池切片的露出面积相同。
作为本发明的进一步改进，电池切片的交叠包括具有至少一个边缘片的倒角位置处的电极交叠的第一种交叠和不具有倒角位置处的电极交叠的第二种交叠；其中，第一种交叠的交叠宽度大于第二种交叠的交叠宽度，所述交叠宽度设置为0.5～2mm；在进行第一种交叠时，相应的两个电池切片中，传送皮带对位于前侧的电池切片的传输距离小于第二种交叠中对位于前侧的电池切片的传输距离，两者的差值为0.05mm～4mm。
作为本发明的进一步改进，高温区导电胶的固化温度设置在130℃～180℃，固化时间控制在10s～60s，经固化后导电胶的宽度在 100um～1200um，导电胶的粘接强度不小于2MPa。
本发明的有益效果是：本发明太阳能电池组件的制备方法可有效提高叠瓦方式制造的生产效率，且合格率高；特别是对于单晶硅片的裂片和叠瓦操作，可保证叠片后露出面积相同，解决电流失配问题，同时保证形成的太阳能电池组件的外观一致。
附图说明
图1是本发明所涉及的太阳能电池组件的示意图。
图2是图1中圈出部位的放大示意图。
图3是本发明所涉及的另一种太阳能电池组件的示意图。
图4是图1中太阳能电池组件在制备时所涉及的电池片的背面示意图。
图5是图4所示电池片的正面示意图。
图6是电池片进行裂片的示意图。
图7是本发明太阳能电池组件制备过程中的检测定位、叠片和加热固化部分的示意图。
具体实施例
以下将结合附图所示的实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
结合图1至图7所示，本发明主要涉及一种太阳能电池组件100的制备方法。
如图1所示，所述太阳能电池组件100为一种叠瓦组件，本实施例中所述太阳能电池组件100包括有电性连接的六个电池串列1，每个电池串列包括多个相互串联的电池切片11。同一电池串列1中相邻两个电池切片11相互交叠串联。所述电池切片11具有用于吸收光辐射的正面和相对正面背向设置的背面。正面和背面设置有用以通过导电胶相互交叠连接的电极，使得形成的电池串列1中电池切片11排列紧密，光接收面积增加，发电效率较高。
本发明太阳能电池组件100的制备方法主要包括以下步骤：
将电池片放置到上料平台上，并使电池片背面向上；
沿电池片背面的电极的延伸方向进行划片；
在电池片背面的电极上设置导电胶；
对设置导电胶后的电池片进行裂片操作，获得电池切片；
对裂片后的电池切片进行检测，去除不合格电池切片；
将合格的电池切片输送至叠片工位进行叠片操作，使相邻的电池切片交叠设置，形成电池串，前述导电胶位于电池切片交叠的部位之间；
将交叠形成的电池串输送至高温区进行导电胶的固化连接。
本发明上述制备方法各步骤的合理设置，例如，裂片前的导电胶整体设置，裂片后的检测、采用导电胶的交叠连接方式等，均可使本发明制备方法能够以高效率的方式进行太阳能电池组件的制备，并且保证电池串列的高品质。
结合图1至图5所示，本实施例中主要以单晶硅片制成的电池片10制作叠瓦组件为例。当然也适用于多晶硅片的叠瓦组件制备。其中，该电池片10 可以为一切五或一切六片制成电池切片11。其中，以一切五的电池切片制成太阳能电池组件的局部视图如图3所示，其基本以切片排列顺序交叠；以一切六的电池切片11制成太阳能电池组件100的局部视图如图2所示，其具有倒角的边缘电池切片11的倒角方向一致。本实施例中主要以一切六作为主要实施例进行详细说明，一切五基本也适用。请参图4所示为电池片10的背面视图，图5为电池片10的正面视图，从图中可以看出，电池片10正面和背面的电极12均以电池片10的中心线对称设置。
具体地，上述步骤中，在所述电池片10放置到上料平台上后，采用摄像头捕捉电池片10边缘或背面边缘电极位置进行定位，将该位置信息发给划片装置，划片装置根据前述位置信息沿电极延伸方向对电池片10进行划片处理。所述划片装置中预先设置有电池片10上的划线位置，并根据摄像头发送的位置信息对电池片10进行划片操作。前述摄像头捕捉的信息主要为例如电池片10的边缘角点或背面边缘电极的端点位置信息，划片装置根据角点或端点位置信息进行位置调整后再进行划片处理。
本发明中所述划片装置为激光划片装置，划片时激光功率设置为 20W～200W，频率为50KHZ～500KHZ，同一位置划线重复次数不少于1次，速度不小于400mm/s，划线深度控制在30％～90％，热影响区域不大于160um，线宽不大于60um。当然，所述划片装置也可为金刚石划片装置，只要能够实现电池片10的预先划线操作均可。
经划片后通过机械臂吸取所述电池片10，并将其转运至导电胶设置平台，将所述导电胶采用印刷或涂覆设置于电池片10背面电极上。其中，所述导电胶采用印刷设置时，使印刷方向平行或垂直于划线方向，并且印刷速度设置为不小于30mm/s，压力设置为40N～100N。
所述导电胶可以为有机硅体系、环氧树脂体系或丙烯酸体系。
所述电池片10设置导电胶后经皮带传输到一定位置后，通过机械手抓取输送至裂片装置上进行裂片。结合图6，以一切五为例，所述裂片装置根据电池片10的划片位置通过倾斜不同角度、向下及向外移动不同距离完成裂片操作，其中倾斜角度不大于45°，向下移动距离不大于20mm，向外移动距离不大于40mm。由此可使得电池片10受垂直力较小，避免掰片脱晶及缺口现象。
结合图7所示，经裂片后，所述电池切片11经搬运机器人分别搬运至裂片装置旁侧的定位轨道3上，所述电池切片11的检测在定位轨道3上进行。
所述定位轨道3于电池切片11的上方或下方设置有摄像头4，通过摄像头4对电池切片11进行异常检测，在检测后将不合格的电池切片11通过皮带传送至废片篮(未图示)。
优选地，因本实施例中所述电池片10为单晶硅片，其经裂片后包括有位于边缘处带倒角的边缘片111和位于边缘片111中间的中间片112，所述边缘片111的宽度大于中间片112的宽度，以保证叠片后各电池切片11的露出面积相同，解决电流失配问题。以电池片10一切六为例，每一单晶硅片上的电极以其中心线对称设置，该种情况下可将每一单晶硅片裂片后形成的电池切片11分成两个对称的单元组，在检测时以单元组为单位进行检测，并将具有不合格切片的单元组中的不合格切片传送至废片篮，而将该单元组内其余的合格切片转移至缓冲花篮。如果若采用一切五，则将每一电池片10切出的五片电池片为一单元组进行检测，进而提高检测效率。
进一步地，所述缓冲花篮中的电池切片11分隔放置，所述缓冲花篮旁侧还设置有报警装置(未图示)，所述制备方法还包括根据缓冲花篮中电池切片11的存放期限和存放数量设置报警提醒。当所述存放期限不大于3小时或存放数量不大于50片时，所述缓冲花篮内的合格切片11被重新取出。通过该种设置，可对缓冲花篮内的电池切片11进行有效管理，且能够在有效期内将缓冲花篮中的合格电池切片11重新利用。其中，所述制备方法还包括有返工工位，前述缓冲花篮中的合格电池切片11可被输送至返工工位，以替换返工电池串中的不合格电池切片。
进一步地，结合图7所示，前述合格的电池切片11通过搬运机器人5 从定位轨道3上搬运并依次交叠放至叠片工位6。所述叠片工位6具有传送皮带和控制传送皮带带动交叠后的电池切片11移动的位移控制装置。
其中，上述电池切片11在通过摄像头4进行异常检测时，同时获取合格的即将要进行叠片操作的电池切片11的形态信息，并发给搬运机器人5及叠片工位6的位移控制装置(未图示)，搬运机器人5与叠片工位6相互配合，根据电池切片11的形态信息以预设方式对相应的电池切片11进行转运交叠，使叠片后各电池切片11的露出面积相同。
具体地，以一切六形成的电池切片11为例，如前述，每一单晶硅片上的电极以其中心线对称设置，每一单晶硅片对应的其中一单元组的电池切片11 均需要进行水平方向的180°旋转，使得叠片后的边缘片111倒角方向一致。从而，前述形态信息包括每一单元组中边缘片111的倒角朝向信息等；由此使搬运机器人5能够确定是否需要对该单元组内电池切片11进行旋转，以及待叠片工位6对前一电池切片11移动对应距离后进行叠片操作。
其中，所述搬运机器人5通过吸盘51吸取的方式进行电池切片11的搬运，同时设置吸盘51的机械手臂可进行180°旋转；进一步地，同一搬运机器人5可设置多个吸盘51，并且可进行同时或分别控制，如此可使得进行搬运使以每一单元组进行统一搬运，在需要角度旋转时，可同时通过搬运机器人5对一单元组内的电池切片11进行统一旋转，提高生产效率。进一步地，因叠片时需要一一进行叠片，则可对各吸盘51吸取的电池切片11配合叠片工位6的传输进行一一叠放操作。
前述“待叠片工位6对前一电池切片11移动对应距离”具体理解如下：
首先，在进行电池切片11的交叠设置时，所述交叠宽度设置为 0.5～2mm；所述交叠包括具有至少一个边缘片的倒角位置处的电极交叠的第一种交叠和不具有倒角位置处的电极交叠的第二种交叠；其中，第一种交叠的交叠宽度大于第二种交叠的交叠宽度。
前述“移动对应距离”主要根据前述交叠宽度来确定，具体为：在进行第一种交叠时，相应的两个电池切片11中，传送皮带对位于前侧的电池切片11的传输距离小于第二种交叠中对位于前侧电池切片11的传输距离，两者的差值为0.05mm～4mm；由此，使得搬运机器人5配合叠片工位6位移控制装置对传送皮带的传送，可有效保证叠片后各电池切片11的露出面积相同。
例如，在中间片112位于边缘片111的交叠前方、并且边缘片111采用倒角处的电极与中间片112的电极进行交叠连接时，传送皮带对该位于前侧的中间片112的传输距离为第一传输距离；在相邻两个中间片112的交叠设置时，传送皮带对位于前侧的中间片112的传输距离为第二传输距离，前述第一传输距离小于前述第二传输距离。
此外，高温区导电胶的固化温度设置在130℃～180℃，固化时间控制在 10s～60s，经固化后导电胶的宽度在100um～1200um，导电胶的粘接强度不小于2MPa。
结合上述可知，本发明太阳能电池组件的制备方法可有效提高叠瓦方式制备的生产效率，且合格率高；特别是对于单晶硅片的裂片和叠瓦操作，可保证叠片后露出面积相同，解决电流失配问题，同时保证形成的太阳能电池组件的外观一致。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电池片放置到上料平台上，并使电池片背面向上；
沿电池片背面的电极延伸方向进行划片；
在电池片背面的电极上设置导电胶；
对设置导电胶后的电池片进行裂片操作，获得电池切片，其中，所述电池片为单晶硅片，经裂片后所述电池切片包括有位于边缘处带倒角的边缘片和位于边缘片中间的中间片；
对裂片后的电池切片进行检测，去除不合格电池切片；
将合格的电池切片输送至叠片工位进行叠片操作，使相邻的电池切片交叠设置，形成电池串，前述导电胶位于电池切片交叠的部位之间，其中，所述电池切片的交叠包括具有至少一个边缘片的倒角位置处的电极交叠的第一种交叠以及不具有倒角位置处的电极交叠的第二种交叠；其中，第一种交叠的交叠宽度大于第二种交叠的交叠宽度；在进行第一种交叠时，相应的两个电池切片中，传送皮带对位于前侧的电池切片的传输距离小于第二种交叠中对位于前侧的电池切片的传输距离；
将交叠形成的电池串输送至高温区进行导电胶的固化连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述电池片放置到上料平台上后，通过摄像头捕捉电池片边缘或背面边缘电极进行定位，并将定位结果发送给划片装置，划片装置根据定位结果对电池片进行划片处理。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述划片装置为激光划片装置，划片时激光功率设置为20W～200W，频率为50KHZ～500KHZ，同一位置划线重复次数不少于1次，速度不小于400mm/s，划线深度控制在30％～90％，热影响区域不大于160um，线宽不大于60um。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：经划片后通过机械臂将所述电池片吸取转运至导电胶设置平台，所述导电胶采用印刷或涂覆设置于电池片背面电极上。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述导电胶采用印刷设置时，使印刷方向平行或垂直于划线方向，并且印刷速度设置为不小于30mm/s，压力设置为40N～100N。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述电池片设置导电胶后经皮带传输及机械手抓取输送至裂片装置上进行裂片。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述裂片装置根据电池片的划片位置通过倾斜不同角度、向下及向外移动不同距离完成裂片操作，其中倾斜角度不大于45°，向下移动距离不大于20mm，向外移动距离不大于40mm。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述电池切片的检测在裂片装置旁侧的定位轨道上进行，所述定位轨道于电池切片的上方或下方设置有摄像头，通过摄像头对电池切片进行异常检测，在检测后将不合格的电池切片传送至废片篮。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：每一单晶硅片裂片后形成的电池切片组成至少一个单元组，在检测时以单元组为单位进行检测，并将具有不合格切片的单元组中的不合格切片传送至废片篮，而将该单元组中其余的合格切片转移至缓冲花篮，每一单晶硅片裂片后形成的电池切片为偶数个，并且每一单晶硅片上的电极以其中心线对称设置，使得每一单晶硅片裂片后形成的电池切片分成两个对称的单元组，所述制备方法在上述检测后还包括对前述两个对称的单元组中的其中一单元组的电池切片进行水平方向180°旋转，使得叠片后的边缘片倒角方向一致。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括根据缓冲花篮中电池切片的存放期限和存放数量设置报警提醒，当所述存放期限不大于3小时或存放数量不大于50片时，所述缓冲花篮内的合格切片被重新取出。
11.根据权利要求8所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：前述合格的电池切片通过搬运机器人从定位轨道上搬运并依次交叠放至叠片工位，所述叠片工位具有传送皮带和控制传送皮带带动电池切片移动的位移控制装置；上述电池切片在通过摄像头进行异常检测时，同时获取合格电池切片的形态信息发给搬运机器人，搬运机器人与叠片工位相互配合，根据电池切片的形态以预设方式对相应的电池切片进行转运交叠，使叠片后各电池切片的露出面积相同；其中，同一搬运机器人设置有多个吸盘，并且可进行同时或分别控制，在进行电池切片的搬运时以每一单元组进行统一搬运，在需要角度旋转时，通过搬运机器人对一单元组内的电池切片进行统一旋转。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述第一种交叠和第二种交叠的交叠宽度设置为0.5～2mm；在进行第一种交叠时，相应的两个电池切片中，传送皮带对位于前侧的电池切片的传输距离和第二种交叠中对位于前侧的电池切片的传输距离的差值为0.05mm～4mm。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：高温区导电胶的固化温度设置在130℃～180℃，固化时间控制在10s～60s，经固化后导电胶的宽度在100um～1200um，导电胶的粘接强度不小于2MPa。
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