CN114161020A - 一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统，所述方法包括步骤：对太阳电池供电使其电致发光；对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接；获取所述太阳电池的电致发光亮度情况；根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量。本发明提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统能够在焊接过程中对太阳电池的焊接质量进行评判，剔除不合格焊点，提升太阳电池的焊接质量。

Description

一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统。
背景技术
太阳电池是一种利用光电效应把光能转换成电能的器件，广泛应用于航天飞行器的电源系统中。由于太阳电池的光电转化特性，太阳电池在外界提供电能时会发光，称为电致发光。在外界输入能量变化时，随着流经电池的电流密度增加，电池发光强度增加。
如图1所示，太阳电池半导体层的正负极两端设计了金属栅线以收集半导体层的电荷，所以一片太阳电池相当于许多等效小电池通过金属栅线并联在上下电极间。若太阳电池的温度不均匀，相当于不同温度的等效小电池并联在上下电极间，由于电池为半导体材料，温度升高电阻减小，相当于这些等效小电池的电阻不同。
如图2所示，电池温度不均匀时，对电池外界提供电能，电池的光致发光过程中，由于上下电极间的等效小电池属于并联连接，上下电极间的电压相同，因此流过该电池每个等效小电池的电流密度不同，即电池面的各区域电流密度不同，温度高的区域电阻低，从而该区域电流密度大，发光光强更强。因此，在控制电流输入的光致发光时，可以通过发光亮度情况推断电池的温度情况。
太阳电池使用平行电阻焊焊接正负电极与互连片，焊接时一对焊头压住太阳电池电极，焊头流过焊接电流产生焦耳热，将工件局部熔化。焊接中产生的焦耳热将电池电极、互连片的局部部分熔化产生熔核，同时电池上存在一定范围的热影响区，热影响区的温度情况能够反映电池焊点熔核情况。
太阳电池电阻焊的质量存在波动性，但由于焊接时间短(100ms内)、焊接熔核在金属内部、焊点面积小(0.024mm2)，难以对焊接质量进行在线无损监测。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法，所述方法包括步骤：
对太阳电池供电使其电致发光；
对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接；
获取所述太阳电池的电致发光亮度情况；
根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量。
优选地，所述对太阳电池供电使其电致发光包括步骤：
配置直流电源；
将所述电源的正极与所述太阳电池正极连接；
将所述电源的负极与所述太阳电池负极连接。
优选地，所述对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接包括步骤：
配置焊机；
操作所述焊机的焊头对所述太阳电池进行平行电阻焊焊。
优选地，所述获取所述太阳电池的电致发光亮度情况包括步骤：
在焊机的焊接治具上配置相机；
焊接过程中操作所述相机采集所述太阳电池上焊接热影响区的图像信息。
优选地，所述根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量包括步骤：
获取焊接数据与焊点拉力数据；
根据所述焊接数据与所述焊点拉力数据标定极限亮度曲线；
标定亮度极限；
判断监测亮度曲线是否在所述亮度极限内；
若是，判断焊接质量合格；
若不是，判断焊接质量不合格。
本申请还提供了一种太阳电池电阻焊焊接质量监测系统，包括：
供电模块，用于对太阳电池供电使其电致发光；
平行电阻焊焊接模块，用于对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接；
图像信息获取模块，用于获取所述太阳电池的电致发光亮度情况；
焊接质量评价模块，用于根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量。
本申请提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统具有如下有益效果：
本发明提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统能够在焊接中对太阳电池的焊接质量进行评判，剔除不合格焊点，提升太阳电池的焊接质量。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的太阳电池结构示意图；
图2是现有技术中的太阳电池局部温度不同下的电致发光示意图；
图3是本发明提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法中太阳电池焊接完成瞬间的电致发光示意图；
图4是本发明提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法中相机安装位置示意图；
图5是本发明提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法得到的亮度曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本申请实施例中，本发明提供了一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法，所述方法包括步骤：
S1：对太阳电池供电使其电致发光；
在本申请实施例中，所述对太阳电池供电使其电致发光包括步骤：
配置直流电源；
将所述电源的正极与所述太阳电池正极连接；
将所述电源的负极与所述太阳电池负极连接。
在本申请实施例中，通过电源对太阳电池进行供电。具体地，将恒流源的正极与太阳电池正极连接，将电源的负极与太阳电池负极连接，由于太阳电池的电致发光原理，太阳电池此时均匀发光。
S2：对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接；
在本申请实施例中，所述对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接包括步骤：
配置焊机；
操作所述焊机的焊头对所述太阳电池进行平行电阻焊焊。
如图3所示，在本申请实施例中，在太阳电池发光状态下使用焊机对太阳电池进行平行电阻焊焊接，由于电阻焊在100ms内让主栅金属层产生1000℃的高温，太阳电池上会存在较大范围的热影响区(据测量热影响半径约25mm)，导致太阳电池颜色变化。
S3：获取所述太阳电池的电致发光亮度情况；
在本申请实施例中，所述获取所述太阳电池的电致发光亮度情况包括步骤：
在焊机的焊接治具上配置相机；
焊接过程中操作所述相机采集所述太阳电池上热影响区的图像信息。
如图4，在本申请实施例中，将相机固定在焊接治具上与焊头的位置保持相对固定。在焊接时间内相机对太阳电池进行拍照。因此时未完成焊接，焊头未抬起，电池也未移动，焊头与相机位置相对固定，照片以焊头中心位置为原点向外延伸半径2.5mm的范围内定义为热影响区域，太阳电池边缘亮度定义为基础亮度，建立热影响区相对于太阳电池的基础亮度的归一化亮度随焊头中心距离的曲线。
S4：根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量。
在本申请实施例中，所述根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量包括步骤：
获取焊接数据与焊点拉力数据；
根据所述焊接数据与所述焊点拉力数据标定极限亮度曲线；
标定亮度极限；
判断所述极限亮度曲线是否在所述亮度极限内；
若是，判断焊接质量合格；
若否，判断焊接质量不合格。
如图5所示，在本申请实施例中，热影响区的亮度与太阳电池基础亮度的对比，表征太阳电池焊接热量分布，进一步反映了电池熔核形成情况。根据大量焊接数据与焊点拉力数据的积累，标定处极限亮度曲线，即处于该曲线外大概率为劣质焊点(拉力小于160g)。即评价系统进行如下工作：亮度曲线与标定出的亮度极限进行对比，若在亮度极限内，则焊接质量合格，反之不合格。
本申请还提供了一种太阳电池电阻焊焊接质量监测系统，包括：
供电模块，用于对太阳电池供电使其电致发光；
平行电阻焊焊接模块，用于对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接；
图像信息获取模块，用于获取所述太阳电池的电致发光亮度情况；
焊接质量评价模块，用于根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量。
在本申请实施例中，本申请提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测系统可以执行本申请提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法。
本发明提供的一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法及系统能够在焊接后对太阳电池的焊接质量进行评判，剔除不合格焊点，提升太阳电池的焊接质量。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种太阳电池电阻焊焊接质量监测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
对太阳电池供电使其电致发光；
对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接；
获取所述太阳电池的电致发光亮度情况；
根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量。
2.根据权利要求1所述的太阳电池电阻焊焊接质量监测方法，其特征在于，所述对太阳电池供电使其电致发光包括步骤：
配置直流电源；
将所述直流电源的正极与所述太阳电池正极连接；
将所述直流电源的负极与所述太阳电池负极连接。
3.根据权利要求1所述的太阳电池电阻焊焊接质量监测方法，其特征在于，所述对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接包括步骤：
配置焊机；
操作所述焊机的焊头对所述太阳电池进行平行电阻焊焊。
4.根据权利要求1所述的太阳电池电阻焊焊接质量监测方法，其特征在于，所述获取所述太阳电池的电致发光亮度情况包括步骤：
在焊机的焊接治具上配置相机；
焊接过程中操作所述相机采集所述太阳电池上热影响区的图像信息。
5.根据权利要求1所述的太阳电池电阻焊焊接质量监测方法，其特征在于，所述根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量包括步骤：
获取焊接数据与焊点拉力数据；
根据所述焊接数据与所述焊点拉力数据标定极限亮度曲线；
标定亮度极限；
判断所述极限亮度曲线是否在所述亮度极限内；
若是，判断焊接质量合格；
若否，判断焊接质量不合格。
6.一种太阳电池电阻焊焊接质量监测系统，其特征在于，包括：
供电模块，用于对太阳电池供电使其电致发光；
平行电阻焊焊接模块，用于对所述太阳电池进行平行电阻焊焊接；
图像信息获取模块，用于获取所述太阳电池的电致发光亮度情况；
焊接质量评价模块，用于根据所述电致发光亮度情况评价焊接质量。
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