CN112510118A - 光伏电池切片焊接方法和光伏电池组件 - Google Patents

光伏电池切片焊接方法和光伏电池组件 Download PDF

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CN112510118A CN202011481923.5A CN202011481923A CN112510118A CN 112510118 A CN112510118 A CN 112510118A CN 202011481923 A CN202011481923 A CN 202011481923A CN 112510118 A CN112510118 A CN 112510118A
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Abstract

本申请提供一种光伏电池切片焊接方法和光伏电池组件，通过控制片间距和焊接工艺，解决上下焊带间互联短路风险，实现多切小片并联焊接，且对版型扩大影响较小。采用整片多切后并联焊接成一个单体，极大降低电池片内部损耗，而整体电流和主流电路无异、不影响组件功率。方法包括：获取一待加工电池片，待加工电池片上设有主栅线；沿垂直于主栅线方向设置切割线；根据切割线将待加工电池片切割成n个光伏电池切片；在相邻的光伏电池切片连接处设置遮光板；利用焊带覆盖主栅线，并将m个光伏电池切片并联焊接成电池片单体，其中，n和m为大于1的整数。

Description

光伏电池切片焊接方法和光伏电池组件
技术领域
本申请涉及光伏电池领域，具体而言，涉及一种光伏电池切片焊接方法和光伏电池组件。
背景技术
近年来，随着产业技术和规模的不断发展，光伏日渐成为全球内最具竞争力的能源之一。其中大尺寸电池片的高功率组件备受行业青睐，然而电池片尺寸的增大会带来电流的变大，如182尺寸电池片电流为13A左右，210尺寸为18A左右，远大于常规156尺寸的9A左右。根据P损＝I2R，电池片尺寸变大后会极大的增加内阻损耗。
目前主流串并联电路，当某个电池片发生遮挡或失效时，会影响整个组件或相邻的两个电池串的功率输出，大幅影响组件整体的发电效率。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种光伏电池切片焊接方法和光伏电池组件，通过控制片间距和焊接工艺，解决上下焊带间互联短路风险，实现多切小片并联焊接，且对版型扩大影响较小。采用整片多切后并联焊接成一个单体，极大降低电池片内部损耗，而整体电流和主流电路无异、不影响组件功率。
第一方面，本发明提供一种光伏电池切片焊接方法，包括：获取一待加工电池片，待加工电池片上设有主栅线；沿垂直于主栅线方向设置切割线；根据切割线将待加工电池片切割成n个光伏电池切片；在相邻的光伏电池切片连接处设置遮光板；利用焊带覆盖主栅线，并将m个光伏电池切片并联焊接成电池片单体，其中，n和m为大于1的整数。
在可选的实施方式中，光伏电池切片具有第一表面和第二表面，焊带包括第一焊带和第二焊带；其中，第一焊带在第一表面覆盖主栅线；所述第二焊带在第二表面覆盖主栅线。
在可选的实施方式中，电池片单体相互串联。
在可选的实施方式中，切割线至少有一条，光伏电池切片至少有两个包括：第一电池片和第二电池片；第一焊带的一端从第一电池片的第一表面上，向远离第二电池片的一端延伸出第一电池片的第一表面，第一焊带的另一端延伸至第二电池片的第一表面上；第二焊带的一端从第二电池片的第二表面上，向远离第一电池片的一端延伸出第二电池片的第二表面，第二焊带的另一端延伸至第一电池片的第二表面上。
在可选的实施方式中，切割线至少有两条，光伏电池切片至少有三个包括：起始电池片、中间电池片和末尾电池片；第一焊带的一端从起始电池片的第一表面上，向远离中间电池片的一端延伸出起始电池片的第一表面，第一焊带的另一端延伸至中间电池片的第一表面，并继续延伸至末尾电池片的第一表面上；第二焊带的一端从末尾电池片的第二表面上，向远离中间电池片的一端延伸出末尾电池片的第二表面，第二焊带的另一端延伸至中间电池片的第二表面，并继续延伸至起始电池片的第二表面上；起始电池片上的第二焊带与末尾电池片上的第一焊带连接。
在可选的实施方式中，当切割线为奇数，光伏电池片个数为偶数时，光伏电池切片两两并联成电池片单体。
在可选的实施方式中，当切割线为偶数，光伏电池片个数为奇数时，光伏电池片两两并联成电池片单体，剩余的光伏电池片生成电池片单体。
在可选的实施方式中，切割线数量为三条，根据切割线将待加工电池片切割成四个光伏电池切片，光伏电池切片两两并联焊接成电池片单体。
在可选的实施方式中，相邻的光伏电池切片之间的间距为0-0.5mm；遮光板无接触覆盖相邻的光伏电池切片的间距上。
第二方面，本发明提供一种光伏电池组件，包括：多个串并联连接的光伏电池单体，每个光伏电池单体通过上述实施方式中任一项方法焊接，每个光伏电池单体包括将正片电池片切片切成N片的电池切片并联连接而成。
在可选的实施方式中，任一个电池片单体的第二焊带连接于相邻的另一个电池片单体的第一焊带。
本申请提供的一种光伏电池切片焊接方法和切片光伏电池，具有以下优点：
1、多切小片并联极大降低了单个小片的内部损耗，改善大尺寸电池片的整体功率损耗，提升整体功率输出。
2、小片并联焊接，为电池片上下表面焊带平行。小片间距控制在0-0.5mm，并在串焊机压针区域将遮光板位置精确匹配小片间距处，可解决上下焊带平行空间内下垂搭接或融锡短路，即解决上下焊带在小片间隙处短路问题；同时小间隙增加了光反射，提升功率。
3、通过多个小片并联方式，改善因组件局部问题导致组件效率大幅度降低的情况；如遮挡热斑，单片失效。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种光伏电池组件的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电池片单体的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种切片光伏电池的焊接方法的流程图；
图4a为本申请实施例提供的一种切片后的电池片单体的结构示意图；
图4b为本申请实施例提供的另一种切片后的电池片单体的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种光伏电池切片的结构示意图；
图5a为本申请实施例提供的一种光伏电池切片的连接示意图；
图5b为本申请实施例提供的另一种光伏电池切片的连接示意图；
图6为本申请实施例提供的一种遮光板的放置示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电池片单体并联焊接方式的示意图；
图8为本申请实施例提供的一种待加工电池片的切割示意图。
图标：1-光伏电池组件；10-待加工电池片；11-电池片单体；12-光伏电池切片；121-第一电池片；122-第二电池片；123-起始电池片；124-中间电池片；125-末尾电池片；13-焊带；131-第一焊带；132-第二焊带；14-主栅线；15-切割线；16-遮光板；17-U型槽；171-第一U型槽；172-第二U型槽。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
如图1所示，其为本申请实施例提供的一种光伏电池组件1的结构示意图，光伏电池组件1由电池片单体11和焊带13组成。其中电池片单体11至少有两个，焊带13将两个电池片单体11焊接在一起，焊接后的电池片单体11串联成光伏电池组件1。
如图2所示，电池片单体11可以等分切分成若干个光伏电池切片12，光伏电池切片12至少有两个，两个光伏电池切片12由焊带13连接，并联形成电池片单体11。具体的，本申请实施例提供了一种光伏电池组件1的焊接方法，如图3所示，该方法用于将整片电池片多切后并联焊接成一个单体，极大降低电池片内部损耗，而整体电流和主流电路无异、不影响组件功率。步骤如下：
步骤301：获取一待加工电池片10，待加工电池片10上设有主栅线14。
步骤302：沿垂直于主栅线14方向设置切割线15。
步骤303：根据切割线15将待加工电池片10切割成n个光伏电池切片12。
步骤304：在相邻的光伏电池切片12连接处设置遮光板16。
步骤305：利用焊带13覆盖主栅线14，并将m个光伏电池切片12焊接成电池片单体11。
在上述步骤中，n和m为大于1的整数。
通过上述步骤整片多切后并联焊接成单体，单体串联成串后并联，降低电池片内部损耗，提升组件输出功率。小片采取小间隙排布，可增加光反射、提升功率，同时版型扩大影响较小(组件面积0.3％-0.6％)。采取单小片并联方式，可降低组件局部故障带来的功率损失。单体并联焊接仅需拉伸2次长焊带13即可，与常规半片串联焊接相比能提升50％节拍。
于一实施例中，光伏电池切片12切割后，可以任意个数组合进行并联成单体。如整片切成1/5的一个和2/5的两个，并联1个1/5和1个2/5作为一个单体，每个单体电流为3/5I，I为整片电流，串联单体时每个单体的电流理论一致，为3/5I，不会导致产生局部负载。而且在实际生产中，焊机采取分开电池片上料和一体式抓取后，放置电池片焊接。
优选的，切割线15可以是等分切割线，待加工电池片10整片被等分n小片，并联m个小片为单体，n和m没有大小限制，n和m为＞1的整数，也可根据光伏组件输出功率及组件尺寸的需求而对整片进行非等分切割。具体的，如图4a所示，将整片的待加工电池片10沿着切割线15切成n等分的光伏电池切片12。切分后的电池片样式如图4b所示。在主栅线14与切割线15相交处设置U型槽17。U型槽17设置于光伏电池切片12垂直于主栅线14的两边沿，U型槽17包括第一U型槽171和第二U型槽172。
在可选的实施方式中，光伏电池切片12上的主栅线14连接设置在两个U型槽17之间，焊带13依次连接两个U型槽17。U型槽17是为了防止焊接过程后，电池片头尾区域电池片和焊带13出现搭接，可以有效解决头尾切割区域的隐裂问题。
如图5所示，光伏电池切片12具有第一表面和第二表面，焊带13包括第一焊带131和第二焊带132。其中，第一焊带131在第一表面覆盖主栅线，第二焊带132在第二表面覆盖主栅线。
如图5a所示，切割线15至少有一条，此时光伏电池切片12至少有两个包括：第一电池片121和第二电池片122。那么，第一焊带131的一端从第一电池片121的第一表面上，向远离第二电池片122的一端延伸出第一电池片121的第一表面，第一焊带131的另一端延伸至第二电池片122的第一表面上。
第二焊带132的一端从第二电池片122的第二表面上，向远离第一电池片121的一端延伸出第二电池片122的第二表面，第二焊带132的另一端延伸至第一电池片121的第二表面上。
如图5b所示，切割线15至少有两条，光伏电池切片12至少有三个包括：起始电池片123、中间电池片124和末尾电池片125。此时，第一焊带131的一端从起始电池片123的第一表面上，向远离中间电池片124的一端延伸出起始电池片123的第一表面，第一焊带131的另一端延伸至中间电池片124的第一表面，并继续延伸至末尾电池片125的第一表面上。
第二焊带132的一端从末尾电池片125的第二表面上，向远离中间电池片124的一端延伸出末尾电池片125的第二表面，第二焊带132的另一端延伸至中间电池片124的第二表面，并继续延伸至起始电池片123的第二表面上，起始电池片123上的第二焊带132与末尾电池片125上的第一焊带131连接。
如图6所示，遮光板16无接触覆盖相邻的光伏电池切片12的间距上。电池片单体11在设备串焊机焊接区域位置时，在压盘区域增加遮光板16，遮光板16宽度略小于相邻两光伏电池切片12的U型槽17的槽口。
如图7所示，其为本申请提供的电池片单体11并联焊接方式侧面图。由于焊带13自身屈服强度，在小片间距中不易变形致上下搭接短路；焊接温度来源主要为灯管红外辐射，将遮光板16位置精确匹配小片间距处，小片间隙处无焊带13融锡，即无短路风险。
经过上述光伏电池组件1的焊接方法，在可选的实施方式中，当切割线为奇数，光伏电池切片12的个数为偶数时，光伏电池切片12两两并联成电池片单体11。多个电池片单体11之间串联成光伏电池组件1。
在可选的实施方式中，当切割线为偶数，光伏电池切片12的个数为奇数时，光伏电池切片12两两并联成电池片单体11，剩余的单个光伏电池切片12直接作为电池片单体11。多个电池片单体11之间串联成光伏电池组件1。
在可选的实施方式中，也可以直接选取任意个光伏电池切片12并联成电池片单体11，若干个电池片单体11之间串联成光伏电池组件1。
在可选的实施方式中，切割线15的数量可以为三条，根据切割线15将待加工电池片10切割成四个光伏电池切片12(如图8所示)，光伏电池切片12可以两两并联焊接成电池片单体11。
本申请提供的最佳实施例为切成4片，并联2小片为单体。①1/4小片并联2个后，整体电路和常规切半组件一致，无需重新开发接线盒，组件户外并网不会增加系统端成本(逆变器、线缆)；②整片4切的切割损失较小，且相互并联的电池小片会进一步降低光伏电池模块的等效电阻，从而可以降低每个单体自身电阻所引起的功率损失，以提高组件的输出功率，降低成本，提高产品竞争力。
在实际切割过程中，可以是多个待加工电池片10叠在一起进行切片，并联时可以根据实际需要选取大于单体切割出的个数，例如，每个电池片单体11被切割成4片光伏电池切片12，为了降低切割成本，每次切割过程是2个待加工电池片10同时被切割，那么将会产生8片光伏电池切片12，进一步地，在并联成电池片单体11时，可以选取大于4片的光伏电池切片12进行并联。
将整片的光伏电池片沿切割线15将电池片切成n片，每小片主栅带有对称型U型槽17，n片以间距0-0.5mm进行并联焊接作为一个单体，其中，电池片等分切成n个小片，m个小片以间距0—0.5mm进行并联焊接作为一个单体(n,m无大小限制，n和m为＞1的整数)采取小间隙和精确遮光方式焊接，解决短路问题，同时小间隙可增加光反射、版型扩大影响较小。单体内小片的电流变成1/n*I，组件整体P损＝(1/n*I)2*1/n R*n*M＝1/n2*I2*R*M(M为整片电池片数量)。其中，不考虑切损，组件整体：
P损＝P电池片+P焊带
P电池片＝(1/n*I)2*(nR)*m*a
其中，a为单体的数量，当a＝M/(m/n)时，单块组件电池片用量为M个整片，P电池片＝I2RM，即P损与电池片内阻无关。
P焊带＝(1/n*I)2*(R’)*m*a
其中，a为单体数量，当a＝M/(m/n)时，则P焊带＝1/n*I2R’M(M为整片电池片数量)；n＞2时，P损小于主流切半常规切半组件，M个整片，即n＝2，m＝1，P损＝I2RM+1/2*I2R’M。
上述式中，整片n等分，单小片内阻变成n倍，R电池片＝nR；焊带电阻不变，R焊带＝R’，即等分片n＞2时，P损会小于主流切半1/4I2*R*M。将单体以0.5-2.0mm常规片间距先串联成串，后并联成组件。
在可选的实施方式中，小片的光伏电池切片12的连接方式除焊带13外，可选择其他材料互联，如导电胶。小片的光伏电池切片12的间距在焊机设备精度内可控内，可走极限，趋向于0mm，进一步缩小版型，提升组件转换效率。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光伏电池切片焊接方法，其特征在于，包括：
获取一待加工电池片，所述待加工电池片上设有主栅线；
沿垂直于所述主栅线方向设置切割线；
根据所述切割线将所述待加工电池片切割成n个光伏电池切片；
在相邻的所述光伏电池切片连接处设置遮光板；
利用焊带覆盖所述主栅线，并将m个所述光伏电池切片并联焊接成电池片单体，其中，n和m为大于1的整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光伏电池切片具有第一表面和第二表面，所述焊带包括第一焊带和第二焊带；其中，
所述第一焊带在第一表面覆盖所述主栅线；
所述第二焊带在第二表面覆盖所述主栅线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电池片单体相互串联。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述切割线至少有一条，所述光伏电池切片至少有两个包括：第一电池片和第二电池片；
所述第一焊带的一端从所述第一电池片的所述第一表面上，向远离所述第二电池片的一端延伸出所述第一电池片的所述第一表面，所述第一焊带的另一端延伸至所述第二电池片的第一表面上；
所述第二焊带的一端从所述第二电池片的第二表面上，向远离所述第一电池片的一端延伸出所述第二电池片的所述第二表面，所述第二焊带的另一端延伸至所述第一电池片的第二表面上。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述切割线至少有两条，所述光伏电池切片至少有三个包括：起始电池片、中间电池片和末尾电池片；
所述第一焊带的一端从所述起始电池片的所述第一表面上，向远离所述中间电池片的一端延伸出所述起始电池片的所述第一表面，所述第一焊带的另一端延伸至所述中间电池片的第一表面，并继续延伸至所述末尾电池片的第一表面上；
所述第二焊带的一端从所述末尾电池片的第二表面上，向远离所述中间电池片的一端延伸出所述末尾电池片的所述第二表面，所述第二焊带的另一端延伸至所述中间电池片的第二表面，并继续延伸至所述起始电池片的第二表面上；
所述起始电池片上的所述第二焊带与所述末尾电池片上的所述第一焊带连接。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，当所述切割线为奇数，所述光伏电池片个数为偶数时，所述光伏电池切片两两并联成所述电池片单体。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，当所述切割线为偶数，所述光伏电池片个数为奇数时，所述光伏电池片两两并联成所述电池片单体，剩余的所述光伏电池片生成所述电池片单体。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述切割线数量为三条，根据所述切割线将所述待加工电池片切割成四个所述光伏电池切片，所述光伏电池切片两两并联焊接成所述电池片单体。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻的所述光伏电池切片之间的间距为0-0.5mm；
所述遮光板无接触覆盖所述相邻的所述光伏电池切片的所述间距上。
10.一种光伏电池组件，其特征在于，包括：
多个串并联连接的光伏电池单体，每个所述光伏电池单体通过权利要求1-9任一项所述的方法焊接，每个所述光伏电池单体包括将整片电池片切片切成N片的电池切片并联连接而成。
11.根据权利要求10所述的光伏电池组件，其特征在于，任一个所述电池片单体的第二焊带连接于相邻的另一个所述电池片单体的第一焊带。
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