CN111318793A - 一种光伏组件电池片焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件电池片焊接装置及方法，其中焊接装置包括用于向光伏焊带通入电流的通电电路、用于控制所述电流的大小的控制器以及用于监测所述光伏焊带的实时参数并反馈给所述控制器的监测部件，所述控制器与所述监测部件通讯连接。本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置，利用对光伏焊带直接通以电流的方式，将光伏焊带作为一个发热电阻，使得光伏焊带的温度升高达到焊接温度来实现焊接，将现有技术中的红外焊接的“面加热”变为“线加热”，使得焊接温度等参数更容易控制，能够规避局部区域的温度不均问题，保证较好的焊接效果，该装置焊接能量损耗较低，焊接时间缩短，能够有效提高整体生产产能。

Description

一种光伏组件电池片焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及光伏组件加工领域，特别是涉及一种光伏组件电池片焊接装置及方法。

背景技术

目前光伏行业发展迅速，行业内各大企业在近些年都以极快的速度扩充产能。现阶段在光伏行业内成熟的自动焊接技术主要有红外焊接和电磁焊接。其中，电磁焊接是通过在焊带附近施加一个交变磁场，使得焊带内部产生涡流而产热，使得焊带温度升高到焊接温度而实现焊接的目的，但是由于电磁焊接的实际焊接效果不佳而逐渐淡出市场。红外焊接则是现阶段主流的焊接方式，该技术依靠焊接灯箱中的红外灯管辐射的能量使得受辐射的电池片和焊带的温度升高而实现焊接的目的。除了上述两种自动焊接技术外，其他的焊接技术并未找到合适的方向来适配光伏行业的焊接运用。

然而，现有技术中，电磁焊接在焊接电池片和焊带时存在焊接效果不佳的问题，已经被逐渐淘汰；红外焊接可以看作为整个焊接灯箱针对一个面作热辐射来实现焊接加热过程，然而实际运用时整个焊接平面温度并不均匀，焊接密栅电池片时，由于密栅组件的光伏焊带细，焊点多，焊接过程中偶尔会出现局部虚焊和过焊的情况，虚焊和过焊都会带来光伏组件成品率降低和可靠性失效等问题。

因此，如何有效提高光伏组件的合格率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏组件电池片焊接装置及方法，用于降低能耗，提高产能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光伏组件电池片焊接装置，包括用于向光伏焊带通入电流的通电电路、用于控制所述电流的大小的控制器以及用于监测所述光伏焊带的实时参数并反馈给所述控制器的监测部件，所述控制器与所述监测部件通讯连接。

优选的，还包括用于压紧所述光伏焊带的焊带压块；所述光伏焊带的一侧位于相邻两个所述电池片中一者的上部，所述焊带压块位于该所述电池片的上方以压紧所述光伏焊带；所述光伏焊带的另一侧位于相邻两个所述电池片中另一者的底部。

具体的，每组电池片包括第一电池片和第二电池片，光伏焊带的一侧位于第一电池片的底部，另一侧位于第二电池片的上部，焊带压块位于第二电池片的上部，并压紧在光伏焊带之上。

优选的，还包括分别位于所述光伏焊带两端的第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极和第二接触电极分别与所述通电电路的两极连通。

优选的，还包括带动所述焊带压块、所述第一接触电极以及所述第二接触电极升起或降落的升降部件。

优选的，所述通电电路上还连接有保护电路。

优选的，还包括用于加热所述电池片的加热底板，所述加热底板位于所述电池片的底部。

优选的，所述电池片具有至少一组，每组所述电池片对应一个所述通电电路。

一种光伏组件电池片焊接方法，采用如上述的光伏组件电池片焊接装置，包括以下步骤：

步骤S1：获取光伏焊带和电池片，并将所述光伏焊带安装至通电电路上；

步骤S2：对所述光伏焊带通入电流；

步骤S3：监测所述光伏焊带的实时电流和/或实时电压、实时温度和焊接时间；

步骤S4：根据所述实时电流和/或所述实时电压、所述实时温度和所述焊接时间控制所述电流的大小。

优选的，所述步骤S2具体为：对所述光伏焊带通入直流电流。

优选的，所述步骤S2中，具体根据以下等式计算所述电流的大小：

焊带温度升高需要的热量Q1＝焊带通电后产生的热量Q2；

其中，Q1＝C铜×M铜×ΔT；M铜＝ρ铜×V铜＝ρ铜×π(d/2)×L；Q2＝I²×R铜×t；ΔT＝T熔点-T室温；R铜＝焊带米电阻×L/焊带截面积；t为预设焊接时间；C铜＝386J/(kg×℃)，ρ铜＝8920kg/m³，d为焊带直径，L为焊带长度。

本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置，包括用于向光伏焊带通入电流的通电电路、用于控制所述电流的大小的控制器以及用于监测所述光伏焊带的实时参数并反馈给所述控制器的监测部件，所述控制器与所述监测部件通讯连接。本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置，利用对光伏焊带直接通以电流的方式，将光伏焊带作为一个发热电阻，使得光伏焊带的温度升高达到焊接温度来实现焊接，将现有技术中的红外焊接的“面加热”变为“线加热”，使得焊接温度等参数更容易控制，能够规避局部区域的温度不均问题，保证较好的焊接效果，该装置焊接能量损耗较低，焊接时间缩短，能够有效提高整体生产产能。

本发明所提供的光伏组件电池片焊接方法，包括以下步骤：步骤S1：获取光伏焊带和电池片，并将所述光伏焊带安装至通电电路上；步骤S2：对所述光伏焊带通入电流；步骤S3：监测所述光伏焊带的实时电流、实时电压、实时温度和焊接时间；步骤S4：根据所述实时电流、所述实时电压、所述实时温度和所述焊接时间控制所述电流的大小。本发明所提供的光伏组件电池片焊接方法，通过将所述光伏焊带装配在所述通电电路上，利用通电电路上的电流流经光伏焊带时，发热达到焊接温度来实现光伏焊带与电池片之间的焊接连接，并通过对光伏焊带的实时电流、实时电压、实时温度和焊接时间进行监测，来提高电流的控制精度，进一步降低能耗，缩短焊接时间，避免由于光伏焊带温度过高等因素导致的损坏，提高合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置中所采用的电流焊接电路图；

图3为本发明所提供的光伏组件电池片焊接方法的流程图；

其中：电池片-1；光伏焊带-2；接触电极；焊带压块-4；加热底板-5；保护电路-6；监测部件-7；控制器-8。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种光伏组件电池片焊接装置及方法，用于降低能耗，提高产能。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置中所采用的电流焊接电路图；图3为本发明所提供的光伏组件电池片焊接方法的流程图。

在该实施方式中，光伏组件电池片焊接装置包括通电电路、控制器8和监测部件7。

其中，通电电路用于向光伏焊带2通入电流，控制器8用于控制电流的大小，监测部件7用于监测光伏焊带2的实时参数并反馈给控制器8，控制器8与监测部件7通讯连接，控制器8能够根据监测部件7的监测信息，来调节通入光伏焊带2的电流的大小。具体的，监测部件7可用于监测光伏焊带2的实时电流、实时电压、实时温度和焊接时间，当监测部件7监测到的实时温度大于温度阈值时，控制器8会降低通入光伏焊带2的电流值。

本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置，利用对光伏焊带2直接通以电流的方式，将光伏焊带2作为一个发热电阻，使得光伏焊带2的温度升高达到焊接温度来实现焊接，将现有技术中的红外焊接的“面加热”变为“线加热”，使得焊接温度等参数更容易控制，能够规避局部区域的温度不均问题，保证较好的焊接效果，该装置焊接能量损耗较低，焊接时间缩短，能够有效提高整体生产产能。

在上述各实施方式的基础上，还包括用于压紧光伏焊带2的焊带压块4，通过下压焊带压块4，来保证光伏焊带2的表面与电池片1接触，避免焊带有部分翘起可能导致的虚焊问题；光伏焊带2的一侧位于相邻两个电池片1中一者的上部，焊带压块4位于该电池片1的上方以压紧光伏焊带2；光伏焊带2的另一侧位于相邻两个电池片1中另一者的底部。

在上述各实施方式的基础上，还包括分别位于光伏焊带2两端的接触电极3，接触电极3包括第一接触电极和第二接触电极，第一接触电极和第二接触电极分别与通电电路的两极连通，第一接触电极和第二接触电极用于接触光伏焊带2对其导电。

在上述各实施方式的基础上，还包括带动焊带压块4、第一接触电极以及第二接触电极升起或降落的升降部件。

在上述各实施方式的基础上，通电电路上还连接有保护电路6，保护电路6的设置，可以防止不稳定因素影响电路效果，该保护电路6可以为过流保护电路、过压保护电路或者过热保护电路。

在上述各实施方式的基础上，还包括用于加热电池片1的加热底板5，加热底板5位于电池片1的底部。加热底板5可以预热电池片1，为了获得较好的焊接效果，也避免电池片1因不同区域温度差异过大而可能出现的隐裂问题。

在上述各实施方式的基础上，电池片1具有至少一组，每组电池片1对应一个通电电路，即可以通过进行多组电池片1的焊接连接，提高焊接效率。

进一步，输入电流I0经过保护电路6、监测部件7和控制器8后，输出电流I1流经通电电路中，控制器8可以通过改变输出电流I1的大小，来改变流入光伏焊带2中的电流大小。

具体的，如图1所示，为单根光伏焊带2对单组电池片1的焊接结构示意图，光伏焊带2的前半部分置于第一片电池片的正面，光伏焊带2的后半部分置于第二片电池片的背面，焊接过程如下:

电池片1及光伏焊带2就位→焊带压块4及接触电极3下压→通电→焊接→断电→焊带压块4及接触电极升起→电池片1及光伏焊带2移动→循环至步骤电池片1及光伏焊带2就位。

该装置在用于多主栅电池片1焊接时，则可以通过并列结构完成密栅的焊接，当然，也可以通过前后并排的结构完成同时两片或多片电池片1的焊接。

除上述光伏组件电池片焊接装置外，本发明还提供了一种光伏组件电池片焊接方法，该方法可采用本实施例所提供的光伏组件电池片焊接装置。

该光伏组件电池片焊接方法包括以下步骤：

步骤S1：获取光伏焊带2和电池片1，并将光伏焊带2安装至通电电路上；

步骤S2：对光伏焊带2通入电流；

步骤S3：监测光伏焊带2的实时电流和/或实时电压、实时温度和焊接时间；其中，实时电流和实时电压可以仅监测一者，另一者通过换算得到；

步骤S4：根据实时电流和/或实时电压、实时温度和焊接时间控制电流的大小。

在上述各实施方式的基础上，步骤S2具体为：对光伏焊带2通入直流电流，直流电流稳定，焊接效果好。具体的，可以直接通过串焊机通入直流电流，也可以通过整流器，将电网中的交流电流转换为直流电流后，再向光伏焊带2通入直流电流。

在上述各实施方式的基础上，步骤S2中，具体根据以下等式计算电流的大小：

焊带温度升高需要的热量Q1＝焊带通电后产生的热量Q2；

其中，Q1＝C铜×M铜×ΔT；M铜＝ρ铜×V铜＝ρ铜×π(d/2)×L；Q2＝I²×R铜×t；ΔT＝T熔点-T室温；R铜＝焊带米电阻×L/焊带截面积；t为预设焊接时间；C铜＝386J/(kg×℃)，ρ铜＝8920kg/m³，d为焊带直径，L为焊带长度。

具体的，在一种具体实施例中，光伏焊带2为铜基材+焊锡涂覆层组成，铜基层作为主体，将光伏焊带2看作一个发热电阻，其通电后发出的热量将用于光伏焊带2本身的温度升高。电流采用直流电流，直流电流较为稳定可控，可以对焊带通过电流的实际大小进行调整。综合上述即可以得到一个模型，以0.35mm圆形焊带为例：

ΔT＝T熔点-T室温＝200℃，上述取值考虑到实际焊接温度大于熔点且便于计算，取200℃；R铜＝焊带米电阻×L/焊带截面积＝0.035858Ω；t＝2s；C铜＝386J/(kg×℃)，ρ铜＝8920kg/m³，d＝0.35，L＝0.15m，最终计算得知电流I＝11.8A，即按照该模型，要在2S内完成焊接，通过焊带的电流至少为11.8V。

本发明所提供的光伏组件电池片焊接方法，通过将光伏焊带2装配在通电电路上，利用通电电路上的电流流经光伏焊带2时，发热达到焊接温度来实现光伏焊带2与电池片1之间的焊接连接，并通过对光伏焊带2的实时电流、实时电压、实时温度和焊接时间进行监测，来提高电流的控制精度，进一步降低能耗，缩短焊接时间，避免由于光伏焊带2温度过高等因素导致的损坏，提高合格率。

以上对本发明所提供的光伏组件电池片焊接装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，包括用于向光伏焊带(2)通入电流的通电电路、用于控制所述电流的大小的控制器(8)以及用于监测所述光伏焊带(2)的实时参数并反馈给所述控制器(8)的监测部件(7)，所述控制器(8)与所述监测部件(7)通讯连接。

2.根据权利要求1所述的光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，还包括用于压紧所述光伏焊带(2)的焊带压块(4)；所述光伏焊带(2)的一侧位于相邻两个电池片(1)中一者的上部，所述焊带压块(4)位于该所述电池片(1)的上方以压紧所述光伏焊带(2)；所述光伏焊带(2)的另一侧位于相邻两个所述电池片(1)中另一者的底部。

3.根据权利要求2所述的光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，还包括分别位于所述光伏焊带(2)两端的第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极和第二接触电极分别与所述通电电路的两极连通。

4.根据权利要求3所述的光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，还包括带动所述焊带压块(4)、所述第一接触电极以及所述第二接触电极升起或降落的升降部件。

5.根据权利要求3所述的光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，所述通电电路上还连接有保护电路(6)。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，还包括用于加热电池片(1)的加热底板(5)，所述加热底板(5)位于所述电池片(1)的底部。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，电池片(1)具有至少一组，每组所述电池片(1)对应一个所述通电电路。

8.一种光伏组件电池片焊接方法，采用如权利要求1至7任意一项所述的光伏组件电池片焊接装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：获取光伏焊带(2)和电池片(1)，并将所述光伏焊带(2)安装至通电电路上；

步骤S2：对所述光伏焊带(2)通入电流；

步骤S3：监测所述光伏焊带(2)的实时电流和/或实时电压、实时温度和焊接时间；

步骤S4：根据所述实时电流和/或所述实时电压、所述实时温度和所述焊接时间控制所述电流的大小。

9.根据权利要求8所述的光伏组件电池片焊接方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：对所述光伏焊带(2)通入直流电流。

10.根据权利要求8或9所述的光伏组件电池片焊接方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体根据以下等式计算所述电流的大小：

焊带温度升高需要的热量Q1＝焊带通电后产生的热量Q2；

其中，Q1＝C铜×M铜×ΔT；M铜＝ρ铜×V铜＝ρ铜×π(d/2)×L；Q2＝I²×R铜×t；ΔT＝T熔点-T室温；R铜＝焊带米电阻×L/焊带截面积；t为预设焊接时间；C铜＝386J/(kg×℃)，ρ铜＝8920kg/m³，d为焊带直径，L为焊带长度。

Images