CN114054921A - 一种用于光伏组件的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光伏组件的焊接方法，包括以下步骤：(1)在一条待焊接的分汇流带上每隔一段距离做上标记，将分汇流带放入冲压模具，使用冲压工艺对分汇流带标记的位置进行冲压，将分汇流带的被标记的局部位置冲压成一个扁平块体，冲压位置与电池焊点的位置相对应；(2)将进行冲压后的分汇流带放置在需要焊接的电池片上，扁平块体的位置与电池焊点的位置对齐，并对电池片进行预热；(3)将分汇流带接入电源，分汇流带上扁平块体的电阻大于其他部位的电阻，产生更多的焦耳热，从而在电流流经分汇流带的过程中，分汇流带上扁平块体上涂层会先融化，实现与电池片的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于光伏组件的焊接方法。
背景技术
目前光伏组件焊接主要基于高温热红外焊接。通过加热灯丝使其产生高温，再通过热辐射对分汇流带进行加热，使其表面的涂层熔融，并与电池银电极发生反应，形成合金，从而确保焊接可靠性。
但是传统红外焊接仍存在一些问题。一方面，焊接需维持较长时间、较高温度以确保分汇流带涂层充分熔融，一般设定为200℃以上，这是由于与银电池接触的分汇流带涂层受分汇流带本体遮挡、并非全部直接接收热辐射，相当一部分来源于分汇流带正面及侧面的热传导，而且焊接区域整体温差较大，因而电池在不均匀热场作用下易发生翘曲，从而导致焊接不良，且随着光伏平价上网推动，硅片厚度减薄将进一步加剧翘曲发生的风险。另一方面，对于新型异质结电池，需采用低温焊接工艺以免影响表层的TCO层，即使涂层中添加Bi、In等低温金属，但是红外温度的大幅降低导致与银电极接触的涂层难以充分熔融，从而导致焊接拉力不足。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种用于光伏组件的焊接方法。
一种用于光伏组件的焊接方法，包括以下步骤：
(1)在一条待焊接的分汇流带上每隔一段距离做上标记，将分汇流带放入冲压模具，使用冲压工艺对分汇流带标记的位置进行冲压，将分汇流带的被标记的局部位置冲压成一个扁平块体，冲压位置与电池焊点的位置相对应；
(2)将进行冲压后的分汇流带放置在需要焊接的电池片上，扁平块体的位置与电池焊点的位置对齐，并对电池片进行预热；
(3)将分汇流带接入电源，分汇流带上扁平块体的电阻大于其他部位的电阻，产生更多的焦耳热，从而在电流流经分汇流带的过程中，分汇流带上扁平块体上涂层会先融化，实现与电池片的焊接。
作为进一步改进，分汇流带的横截面为圆形，分汇流带上扁平块体的宽度为原来分汇流带直径的1.5～2倍。
作为进一步改进，步骤(2)中预热温度为90～120℃，预热时间为0.5～2s。
作为进一步改进，步骤(3)中通电电流为连续电流或脉冲电流，连续电流大小为40～200A、通电时间为0.5～5s，脉冲电流为40～200A、间隔时间为0.3～5s、持续时间为0.3～10s，通电过程中辐照度低于10W/m2。
作为进一步改进，所述的圆形分汇流带的直径为0.2～0.4mm，电池片上焊点的宽度为0.4～1mm，焊点的长度为0.4～1mm，扁平块体的厚度为圆形分汇流带直径的0.25～0.75倍，扁平块体的宽度为0.3～0.9mm，扁平块体的长度为0.3～0.9mm。
作为进一步改进，扁平块体的宽度≤焊点的宽度，扁平块体的长度≤焊点的长度。
有益效果：
通过分汇流带特定区域压扁后产生的更高焦耳热直接熔化表层涂层，降低传热途径，实现精准焊接温度控制、降低焊接温度、更适配异质结电池焊接，并实现焊接点均匀分布，避免温场温度不均造成的电池翘曲、常规热红外焊接温度过高导致的分汇流带锡珠等问题，进而减少受力隐裂、分汇流带偏移等风险，提升串焊、层压良率，同时压扁部位与焊点接触面积增加，从而进一步提升焊接效果。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种用于光伏组件的焊接方法，包括以下步骤：
(1)在一条待焊接的分汇流带上每隔一段距离做上标记，将分汇流带放入冲压模具，使用冲压工艺对分汇流带标记的位置进行冲压，将分汇流带的被标记的局部位置冲压成一个扁平块体，冲压位置与电池焊点的位置相对应；
(2)将进行冲压后的分汇流带放置在需要焊接的电池片上，扁平块体的位置与电池焊点的位置对齐，并对电池片进行预热；
(3)将分汇流带接入电源，分汇流带上扁平块体的电阻大于其他部位的电阻，产生更多的焦耳热，从而在电流流经分汇流带的过程中，分汇流带上扁平块体上涂层会先融化，实现与电池片的焊接。
其中，分汇流带的横截面为圆形，分汇流带上扁平块体的宽度为原来分汇流带直径的1.5～2倍。
其中，步骤(2)中预热温度为90～120℃，预热时间为0.5～2s。
其中，步骤(3)中通电电流为连续电流或脉冲电流，连续电流大小为40～200A、通电时间为0.5～5s，脉冲电流为40～200A、间隔时间为0.3～5s、持续时间为0.3～10s，通电过程中辐照度低于10W/m2。
其中，所述的圆形分汇流带的直径为0.2～0.4mm，电池片上焊点的宽度为0.4～1mm，焊点的长度为0.4～1mm，扁平块体的厚度为圆形分汇流带直径的0.25～0.75倍，扁平块体的宽度为0.3～0.9mm，扁平块体的长度为0.3～0.9mm。
其中，扁平块体的宽度≤焊点的宽度，扁平块体的长度≤焊点的长度。
利用金属通电后产生焦耳热熔化分汇流带涂层、实现与电池焊接，而将分汇流带通过机械方式局部压扁并避免额外热处理，一方面，铜本体晶界错乱导致局部电阻增大，因而局部焦耳热效应更加明显；另一方面，随着组件多主栅技术发展，光伏分汇流带直径显著降低，这意味着分汇流带与电池的接触面积进一步减少，从而导致焊接拉力显著降低、进而影响组件的长期可靠性，而本方案将分汇流带局部压扁，可显著增加焊点接触面积，可显著提升焊接效果。连续电流及分段脉冲电流均可实现以上技术效果，但是分段脉冲电池更具优势，分段脉冲电流可以在极短的时间内，快速提升导体的电流密度，产生的焦耳热更加明显，时间更短，可显著降低生产节拍，同时显著降低能耗。除此之外，分汇流带通电前需进行局部压扁的必要性还在于可防止短路风险，缩减电池片间距，多切串并联设计可显著提升组件效率、降低组件综合成本，缩减片间距后分汇流带与电池片的夹角显著增加。当分汇流带不进行局部压扁，通电后整根分汇流带均匀受热，熔化分汇流带表面涂层，此时分汇流带涂层熔融后将沿着分汇流带向下流动、堆积，当涂层与电池切面相接触时，将导致电池短路，从而影响可靠性。
常规热红外加热需全区域高温加热，因而存在能耗高、温控精度差、焊接效果差、制程不良比例高等问题，本发明相比具有如下优势：通过分汇流带特定区域压扁后产生的更高焦耳热直接熔化表层涂层，降低传热途径，实现精准焊接温度控制、降低焊接温度、更适配异质结电池焊接，并实现焊接点均匀分布，避免温场温度不均造成的电池翘曲、常规热红外焊接温度过高导致的分汇流带锡珠等问题，进而减少受力隐裂、分汇流带偏移等风险，提升串焊、层压良率，同时压扁部位与焊点接触面积增加，从而进一步提升焊接效果。
实验基于异质结电池，分汇流带采用Sn/Pb/Bi合金低温分汇流带，具体数据详见下表：提升通电电流将显著提升焦耳热，从而提升焊接温度，实现更好的焊接效果，但是当温度过高时，容易导致过焊、反而降低焊接拉力。拍扁厚度亦对焦耳热产生影响，拍扁后的厚度越薄，分汇流带本体晶相越混乱，局部电阻增加越多，产生的焦耳热更加明显；更高的底板温度可降低分汇流带通电提供的焦耳热；脉冲电流较连续电流产生的焦耳热更显著，降低焊接时间，减少过焊风险，同时提升生产节拍。
对比实验基于异质结电池，分汇流带采用Sn/Pb 60/40合金低温分汇流带，具体数据详见下表：与Sn/Pb/Bi合金分汇流带相比，对于电池焊接温度需求提升，这是由于Sn/Pb合金熔点为180℃；相同条件下Sn/Pb合金低温分汇流带焊接效果更好、焊接拉力更大，这是由于两者相容性更好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于光伏组件的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在一条待焊接的分汇流带上每隔一段距离做上标记，将分汇流带放入冲压模具，使用冲压工艺对分汇流带标记的位置进行冲压，将分汇流带的被标记的局部位置冲压成一个扁平块体，冲压位置与电池焊点的位置相对应；
(2)将进行冲压后的分汇流带放置在需要焊接的电池片上，扁平块体的位置与电池焊点的位置对齐，并对电池片进行预热；
(3)将分汇流带接入电源，分汇流带上扁平块体的电阻大于其他部位的电阻，产生更多的焦耳热，从而在电流流经分汇流带的过程中，分汇流带上扁平块体上涂层会先融化，实现与电池片的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件的焊接方法，其特征在于，分汇流带的横截面为圆形，分汇流带上扁平块体的宽度为原来分汇流带直径的1.5～2倍。
3.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件的焊接方法，其特征在于，步骤(2)中预热温度为90～120℃，预热时间为0.5～2s。
4.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件的焊接方法，其特征在于，步骤(3)中通电电流为连续电流或脉冲电流，连续电流大小为40～200A、通电时间为0.5～5s，脉冲电流为40～200A、间隔时间为0.3～5s、持续时间为0.3～10s，通电过程中辐照度低于10W/m2。
5.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件的焊接方法，其特征在于，所述的圆形分汇流带的直径为0.2～0.4mm，电池片上焊点的宽度为0.4～1mm，焊点的长度为0.4～1mm，扁平块体的厚度为圆形分汇流带直径的0.25～0.75倍，扁平块体的宽度为0.3～0.9mm，扁平块体的长度为0.3～0.9mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于光伏组件的焊接方法，其特征在于，扁平块体的宽度≤焊点的宽度，扁平块体的长度≤焊点的长度。
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