CN112599642A - 一种电池片的焊接方法以及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池片的焊接方法以及光伏组件，涉及太阳能光伏技术领域。其中，通过在电池片的表面铺设锡铅粉末层，再采用激光对锡铅粉末层进行熔融，以获得与电池片的表面上栅线对应的焊接辅助层，从而避免了电镀造成的严重污染，以及印刷中采用锡胶造成的较高的制备成本，降低了电池制备的成本，并且提高了电池制备的工艺效率；另外，通过焊接辅助层进行焊接，使得焊带上锡层厚度可以降低至1μm～5μm，仅用于保护金属丝防止氧化，无需焊带的锡层熔融焊接，降低了锡用量从而进一步降低了工艺成本，也减少了焊接后对光线的遮挡，提高了电池的转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是涉及一种电池片的焊接方法以及光伏组件。
背景技术
在光伏组件的制备过程中，通常采用焊带对两个以上电池片进行焊接。其中，焊带包括铜丝以及环绕铜丝的锡层，在焊接过程中锡层熔融从而与电池片的银栅线焊接。但是，在焊带上仅铜丝与银栅线接触的侧面为有效接触，焊带上其他侧面残余的锡层部分为非焊接接触，且焊带上的锡层厚度可达15μm～40μm，此时，其他侧面的锡层部分可能造成光线遮挡，以及锡材料的浪费，降低电池效率，且提升了电池的制造成本。
现有技术中，可以采用印刷、电镀等工艺在电池片上的焊接位上形成辅助焊接层，使得焊带可以通过熔融的辅助焊接层焊接在电池片的银栅线位置，无需焊带上包括可以熔融焊接的锡层，且仅在焊带与银栅线接触侧设置辅助焊接层，节省锡材料，避免了对光线的遮挡，从而提高电池效率，并降低电池的制造成本。
但是，电镀工艺造成严重的环境污染，无法大面积量产，导致电池的生产效率低，且需要对污染进行治理，提高了电池的生产成本；而印刷工艺需要应用高成本的锡胶，从而无法有效降低电池生产的成本。
发明内容
本发明提供一种电池片的焊接方法以及光伏组件，旨在对电池片进行焊接时，既保证减少焊带对光线的遮挡以及对锡材料的浪费，又降低电池的生产成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池片的焊接方法，该方法可以包括：
在电池片的表面铺设锡铅粉末层，所述表面为电池片上包括栅线的正面、背面中的任一个；
采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上的焊接辅助层，所述焊接辅助层与所述电池片的表面上的栅线对应；
重复上述步骤，至所述表面中任一面上均形成与栅线对应的焊接辅助层；
根据所述焊接辅助层采用焊带对所述电池片进行焊接，所述焊带的锡层厚度为1μm～5μm。
可选地，所述锡铅粉末层中锡粉末：铅粉末为(50％～70％)：(30％～50％)。
可选地，所述锡铅粉末层的厚度为20μm～40μm。
可选地，所述锡铅粉末层中粉末的数目为300目～800目。
可选地，所述采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上的焊接辅助层，包括：
确定所述表面对应的焊接图形信息，所述焊接图形信息包括所述表面上焊接节点的数量、位置、形状中的至少一个；
根据所述焊接节点，在所述表面上采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上栅线对应的所述焊接辅助层。
可选地，所述根据所述焊接辅助层采用焊带对所述电池片进行焊接，包括：
对所述电池片加热，以使所述焊接辅助层转化为熔融状态；
将所述焊带嵌入处于熔融状态的所述焊接辅助层中，以对所述电池片进行焊接。
可选地，所述熔融的温度为100℃～200℃。
可选地，所述激光的功率为20W～100W。
第二方面，本发明实施例提供了一种光伏组件，该光伏组件中包括至少两个电池片，所述至少两个电池片通过第一方面所述的电池片的焊接方法进行连接。
本发明实施例中，通过在电池片的表面铺设锡铅粉末层，再采用激光对锡铅粉末层进行熔融，以获得与电池片的表面上栅线对应的焊接辅助层，从而避免了电镀造成的严重污染，以及印刷中采用锡胶造成的较高的制备成本，降低了电池制备的成本，并且提高了电池制备的工艺效率；另外，通过焊接辅助层进行焊接，使得焊带上锡层厚度可以降低至1μm～5μm，仅用于保护金属丝防止氧化，无需焊带的锡层熔融焊接，降低了锡用量从而进一步降低了工艺成本，也减少了焊接后对光线的遮挡，提高了电池的转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的一种电池片的焊接方法的步骤流程图；
图2示出了本发明实施例提供的另一种电池片的焊接方法的步骤流程图；
图3示出了本发明实施例提供的一种电池片的示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种电池片的局部放大示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种采用激光对锡铅粉末层进行熔融的操作示意图；
图6示出了本发明实施例提供的一种电池片上焊接辅助层的示意图。
附图标记说明：
图3：301-主栅；302-主栅间距；
图4：3011-起始焊接节点；3012-中间焊接节点；
图5：401-激光头；402-激光振镜；403-铅锡粉末层；404-电池片；
图6：501-起始焊接辅助层；502-中间焊接辅助层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中对电池片进行串焊通常是由焊带上包裹的锡层熔融以于栅线焊接，从而对电池片进行焊接，如以直径为0.3mm的圆焊带为例，直径0.3mm圆焊带中心的直径0.26mm的铜丝为有效基材，用于收集电池片的电流，0.04mm为焊带的锡层，用于在熔融的状态将铜丝与电池片的栅线进行焊接，因此，在栅线的宽度为0.4mm的情况下，圆焊带上栅线与铜丝接触的有效区域为0.26mm*0.4mm，未用于焊接的其他0.04mm的锡层造成光线遮挡与金属材料锡的浪费。
图1示出了本发明实施例提供的一种电池片的焊接方法的步骤流程图，参照图1，该方法可以包括：
步骤101、在电池片的表面铺设锡铅粉末层，所述表面为电池片上包括栅线的正面、背面中的任一个。
本发明实施例中，电池片可以是晶硅电池片，也可以是非晶硅电池片，晶硅电池片可以是单晶硅电池片，也可以是多晶硅电池片，其中，电池片的表面可以包括相对的正面、背面，电池片的正面和背面上分别可以分布不同数量、位置的栅线。锡铅粉末层为混合了锡粉末、铅粉末的粉末层，可选地，可以根据表面的焊接需求在电池片的表面铺设锡铅粉末层，如，当电池片的正面需要焊接时可以在电池片的正面铺设锡铅粉末层，当电池片的背面需要焊接时可以在电池片的背面铺设锡铅粉末层；或者，当电池片的正面、背面均需要焊接时，可以正面、背面中的任一面铺设锡铅粉末层。
本发明实施例中，电池片的正面需要焊接，也可以是电池片的背面已焊接完成，也可以是电池片的背面已形成焊接辅助层；电池片的背面需要焊接可同理，本发明实施例对此不作具体限制。
步骤102、采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上的焊接辅助层，所述焊接辅助层与所述电池片的表面上的栅线对应。
本发明实施例中，可以通过激光对锡铅粉末层中的金属粉末进行熔融，使得熔融的金属粉末沉积、固化成焊接辅助层，其中，由于焊接辅助层用于间焊带焊接在栅线上，因此，焊接辅助层与电池片的表面上的栅线对应，可选地，可以是一条栅线对应至少一个焊接辅助层。
本发明实施例中，由于焊接辅助层与栅线对应，而栅线分散在电池片的表面，因此，应采用激光对栅线对应位置局域的锡铅粉末层进行熔融，而非对全局进行熔融，其中，由于电池片的表面中正面和背面的栅线、数量可能不同，对应的正面和背面的焊接辅助层也可能不同，本领域技术人员可以根据电池片的表面上栅线的分布确定形成不同的焊接辅助层。
步骤103、重复上述步骤，至所述表面中任一面上均形成与栅线对应的焊接辅助层。
本发明实施例中，可以对电池片的正面、背面上的栅线均形成栅线对应的焊接辅助层，从而可以串焊不同电池片的正极、负极，在电池片的表面上任一面中任一栅线上未形成对应的焊接辅助层的情况下，可以重复步骤101至步骤102，至表面中任一面上均形成与栅线对应的焊接辅助层，避免串焊工艺中的遗漏，提高产品的良率。
步骤104、根据所述焊接辅助层采用焊带对所述电池片进行焊接，所述焊带的锡层厚度为1μm～5μm。
本发明实施例中，焊带可以通过焊接辅助层焊接到电池片表面的不同栅线上，焊带的锡层无需提供焊接所需的锡层，对焊带的金属丝进行防氧化保护即可，此时，焊带的锡层厚度为1μm～5μm，远远低于现有焊带中15μm～30μm的锡层厚度，从而减少了金属材料锡的消耗，提高了工艺效率。
本发明实施例中，通过在电池片的表面铺设锡铅粉末层，再采用激光对锡铅粉末层进行熔融，以获得与电池片的表面上栅线对应的焊接辅助层，从而避免了电镀造成的严重污染，以及印刷中采用锡胶造成的较高的制备成本，降低了电池制备的成本，并且提高了电池制备的工艺效率；另外，通过焊接辅助层进行焊接，使得焊带上锡层厚度可以降低至1μm～5μm，仅用于保护金属丝防止氧化，无需焊带的锡层熔融焊接，降低了锡用量从而进一步降低了工艺成本，也减少了焊接后对光线的遮挡，提高了电池的转化效率。
图2示出了本发明实施例提供的另一种电池片的焊接方法的步骤流程图，如图2所示，该方法可以包括：
步骤201、在电池片的表面铺设锡铅粉末层，所述表面为电池片上包括栅线的正面、背面中的任一个。
本发明实施例中，步骤201可对应参照前述步骤101的相关描述，避免重复，在此不再赘述。
可选地，所述锡铅粉末层中锡粉末：铅粉末为(50％～70％)：(30％～50％)。
本发明实施中，锡铅粉末层中锡粉末与铅粉末可以调整在一定的组分比例，使得焊接辅助层的材料为一定组分比例的锡铅合金，在稳定焊接焊带的同时，避免金属材料锡、铅的浪费，可选地，锡粉末：铅粉末的组分比例为(50％～70％)：(30％～50％)，即锡粉末可以是50％～70％，具体的可以是50％、55％、60％、70％等，铅粉末可以是30％～50％，具体的可以是30％、35％、40％、50％等，本发明实施例对此不作具体限制。
可选地，所述锡铅粉末层的厚度为20μm～40μm。
本发明实施例中，锡铅粉末层的厚度可以为20μm～40μm之间的任意厚度，如可以是20μm、25μm、30μm、40μm等，以使得后续工艺中焊接辅助层可以充分固定焊带的同时，避免金属材料锡、铅的浪费，本发明实施例对此不作具体限制。
可选地，所述锡铅粉末层中粉末的数目为300目～800目。
本发明实施例中，锡铅粉末层中锡粉末、铅粉末的数目可以为300目～800目之间的任意数目，如可以是300目、350目、400目、600目、800目等，其中，锡粉末、铅粉末的数目可以相同，也可以不同，本发明实施例对此不作具体限制。
图3示出了本发明实施例提供的一种电池片的示意图，如图3所示，为电池片30的表面中任一面的示意图，其中包括电池片的主栅301，以及电池片的主栅间距302。
步骤202、确定所述表面对应的焊接图形信息，所述焊接图形信息包括所述表面上焊接节点的数量、位置、形状中的至少一个。
本发明实施例中，由于不同表面上栅线的数量、位置不同，因此，不同表面可以对应不同的焊接图形信息，其中，焊接图形信息可以包括表面上焊接节点的数量、位置、形状等，从而确定表面对应的焊接节点，可选地，可以是焊接图形信息中包括每一主栅对应的至少一个焊接节点，焊接节点的形状、大小不作限制，激光可以对焊接节点对应部分的铅锡粉末层进行熔融，以形成对应的焊接辅助层，本领域技术人员可以根据焊接需求设定不同表面对应的焊接图形信息，本发明实施例对此不作具体限制。
图4示出了本发明实施例提供的一种电池片的局部放大示意图，在图3的基础上，对主栅301进行均局部放大处理，如图4所示，焊接图形信息包括主栅间距302上的起始焊接节点3011以及中间焊接节点3012。
步骤203、根据所述焊接节点，在所述表面上采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上栅线对应的所述焊接辅助层。
本发明实施例中，激光可以根据焊接图形信息，将焊接节点对应的部分锡铅粉末层熔融，从而获得表面上栅线对应的焊接辅助层，其中，焊接辅助层可以是方形、圆形等。可选地，在获得焊接辅助层后可以通过清洗、吹扫等方式清理未熔融的金属粉末，避免多余的金属粉末对后续工艺造成干扰，另外，多余的金属粉末可以收集、复用，以提高金属材料的利用率。具体的，可以是采用激光3D打印技术，激光3D打印技术是高效率、打印金属零件的3D(3Dimension，三维)打印技术，包括采用激光热源熔融金属粉末，以在冷却后形成金属膜层，在需要厚度较厚的金属膜层时，可以多次铺设金属粉末层并熔融冷却成金属膜层，以获得较厚的金属膜层。
可选地，所述熔融的温度为100℃～200℃。
本发明实施例中，根据锡铅粉末层的厚度、形状以及锡粉末和铅粉末的比例等，熔融的温度可以有所不同，可选地，熔融的温度可以是100℃～200℃，如可以是105℃、110℃、115℃、120℃、150℃、180℃、200℃等，本发明实施例对此不作具体限制。
可选地，所述激光的功率为20W～100W。
本发明实施例中，激光的功率可以是20W～100W间的任意功率，如可以是20W、25W、30W、50W、70w、100W等，本发明实施例对此不作具体限制。
图5示出了本发明实施例提供的一种采用激光对锡铅粉末层进行熔融的操作示意图，如图5所示，包括激光头401、激光振镜402、锡铅粉末层403以及电池片404，采用激光头401通过激光振镜402将电池片404表面上焊接图形信息对应的锡铅粉末层403熔融，并使其冷却凝固为焊接辅助层。
图6示出了本发明实施例提供的一种电池片上焊接辅助层的示意图，如图6所示，在图4的基础上，对起始焊接节点3011以及中间焊接节点3012位置对应的锡铅粉末层进行激光打印获得了起始焊接辅助层501与中间焊接辅助层502，在锡铅粉末层的厚度为20μm、起始焊接节点3011以及中间焊接节点3012的形状为0.8mm*0.8mm方形的情况下，获得的起始焊接辅助层501与中间焊接辅助层502的体积为0.8mm*0.8mm*0.02mm。
步骤204、重复上述步骤，至所述表面中任一面上均形成与栅线对应的焊接辅助层。
本发明实施例中，步骤204可对应参照前述步骤103的相关描述，为避免重复，在此不再赘述。
步骤205、对所述电池片加热，以使所述焊接辅助层转化为熔融状态。
本发明实施例中，可以对电池片进行加热，从而使得电池片的正面、背面的焊接辅助层中锡铅合金融开，转化为熔融状态，可选地，可以通过焊机的灯箱、加热底板等对电池片进行加热，加热的温度可以参照前述激光熔融锡铅粉末层的温度。
步骤206、将所述焊带嵌入处于熔融状态的所述焊接辅助层中，以对所述电池片进行焊接，所述焊带的锡层厚度为1μm～5μm。
本发明实施例中，可以将焊带通过外加压力嵌入处于熔融状态的焊接辅助层中，从而在焊接辅助层凝固后，达到将焊带焊接在栅线上的效果，以对电池片进行焊接，其中，可以通过串焊机上的压针机构对焊带施加外加压力。可选地，焊接辅助层的宽度可以大于或等于焊带的直径或宽度，如当圆焊带的直径为0.3mm时，焊接辅助层的宽度可以是0.3mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm等等，以避免焊带与栅线不能充分、良好的接触。可选地，焊带的锡层厚度可以是1μm～5μm之间的任一厚度，可以是1μm、1.5μm、2μm、3μm、5μm等，此时，焊带的锡层达到避免被锡层包裹的金属丝氧化的作用即可，本发明实施例对此不作具体限制。
本发明实施例中，分别以主栅数量为9根，以及主栅数量为12根的电池片为例，现有串焊方案中金属材料锡用量如下表1所示：
表1现有串焊方案中金属材料锡用量
表2本发明实施例中金属材料锡用量
表3本发明实施例与现有串焊方案锡用量对比
根据上述表1的数据，在圆焊带的长度为172mm、焊带锡层厚度为0.02mm、圆焊带半径为0.15mm的情况下，针对主栅数量为9根的电池片，锡用量可达27.2200mm3，针对主栅数量为12根的电池片，锡用量可达36.2934mm3；而根据表2的数据可知，针对主栅数量为9根的电池片，锡用量最高可达1.7280mm3，最低可达0.4320mm3，主栅数量为12根的电池片，锡用量最高可达1.7280mm3，最低可达0.4320mm3；经过表3的数据中的对比可知，本发明实施例中金属材料锡用量远低于现有串焊方案中锡用量，具体的，如表3所示相比于现有串焊方案本发明实施例可以降低至少15倍锡用量，而在本发明实施例中采用现有串焊方案的锡用量时焊接辅助层的厚度达到0.315mm以上，因此，本发明实施例能够有效降低锡的消耗，降低工艺成本，提升原材料的利用率。
本发明实施例中，通过在电池片的表面铺设锡铅粉末层，再采用激光对锡铅粉末层进行熔融，以获得与电池片的表面上栅线对应的焊接辅助层，从而避免了电镀造成的严重污染，以及印刷中采用锡胶造成的较高的制备成本，降低了电池制备的成本，并且提高了电池制备的工艺效率；另外，通过焊接辅助层进行焊接，使得焊带上锡层厚度可以降低至1μm～5μm，仅用于保护金属丝防止氧化，无需焊带的锡层熔融焊接，降低了锡用量从而进一步降低了工艺成本，也减少了焊接后对光线的遮挡，提高了电池的转化效率。
本发明实施例还提供了一种光伏组件，该光伏组件中包括至少两个电池片，所述至少两个电池片通过图1、图2所述的电池片的焊接方法进行连接。
本发明实施例中，光伏组件中由至少两个电池片串焊得到，根据光伏组件中电池片的需求，可以循环图1或图2中的电池片的焊接方法，将至少两个电池片的通过焊带连接，从而进行电池片到电池串的制作，再通过电池串的串联或并联制备光伏组件。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定都是本申请实施例所必须的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种电池片的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：
在电池片的表面铺设锡铅粉末层，所述表面为电池片上包括栅线的正面、背面中的任一个；
采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上的焊接辅助层，所述焊接辅助层与所述电池片的表面上的栅线对应；
重复上述步骤，至所述表面中任一面上均形成与栅线对应的焊接辅助层；
根据所述焊接辅助层采用焊带对所述电池片进行焊接，所述焊带的锡层厚度为1μm～5μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锡铅粉末层中锡粉末：铅粉末为(50％～70％)：(30％～50％)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锡铅粉末层的厚度为20μm～40μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锡铅粉末层中粉末的数目为300目～800目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上的焊接辅助层，包括：
确定所述表面对应的焊接图形信息，所述焊接图形信息包括所述表面上焊接节点的数量、位置、形状中的至少一个；
根据所述焊接节点，在所述表面上采用激光对所述锡铅粉末层进行熔融，获得所述表面上栅线对应的所述焊接辅助层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述焊接辅助层采用焊带对所述电池片进行焊接，包括：
对所述电池片加热，以使所述焊接辅助层转化为熔融状态；
将所述焊带嵌入处于熔融状态的所述焊接辅助层中，以对所述电池片进行焊接。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔融的温度为100℃～200℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光的功率为20W～100W。
9.一种光伏组件，其特征在于，所述光伏组件中包括至少两个电池片，所述至少两个电池片通过权利要求1～8任一项所述的电池片的焊接方法进行连接。
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