CN115446509A - 光伏电池的焊接装置和焊接方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光伏电池的焊接装置和焊接方法。焊接装置具有多个条形出风口。光伏电池的焊带沿第一方向延伸，并覆盖电池片上沿第一方向排列的多个电极焊点。焊接过程中，焊接装置的条形出风口与焊带垂直，且多个条形出风口沿第一方向排列，多个条形出风口分别对应电池片上沿第一方向排列的多个电极焊点。同一个焊带上的电极焊点对应不同的条形出风口，各个条形出风口间隔分布，条形出风口输出的焊接热风，在电极焊点对应的区域内焊接覆盖在电极焊点上焊带，电极焊点之间的焊带受热较少。焊带整体在受热时膨胀量小于现有技术，焊带冷却后收缩量也比较小，因而可减少电池片的翘曲。

Description

光伏电池的焊接装置和焊接方法

技术领域

本申请涉及光伏电池领域，具体地，涉及一种光伏电池的焊接装置和焊接方法。

背景技术

太阳能光伏技术中，IBC太阳电池最显著的特点是PN结和金属接触都处于电池片的背面。电池片的正面彻底避免了金属栅线电极的遮挡，能够最大限度地利用入射光，减少光学损失，具有更高的短路电流。

但IBC电池片的正负电极、串联焊带均布置在背面，焊接后容易造成电池片翘曲。这会导致电池片在后道层压工序中发生破片、裂开、隐裂等缺陷，硬性产品质量。

因此，如何减少电池片的翘曲是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种光伏电池的焊接装置和焊接方法。焊接装置具有多个条形出风口，多个条形出风口分别加热焊带覆盖的电池片的多个电极焊点，减少了电极焊点之间的焊带的受热，进而在焊带冷却收缩时，减小了电池片的翘曲。

为实现本申请的目的而提供一种光伏电池的焊接装置，包括输出焊接热风的多个条形出风口，所述多个条形出风口按第一方向排列，以分别对应沿第一方向延伸的焊带所覆盖的电池片的多个电极焊点，且各个所述条形出风口的长度方向均垂直于所述第一方向，以对在垂直第一方向上排列的多个焊带进行焊接。

在一些实施例中，所述焊接装置为聚式热风加热器。

在一些实施例中，所述条形出风口的宽度大于等于2mm、且小于等于4mm。

在一些实施例中，所述条形出风口的长度大于或等于所述电池片靠近边缘的两条焊带之间的距离。

在一些实施例中，还包括压具，所述压具用于在焊接所述焊带和所述电极焊点时将所述焊带压紧于所述电池片。

在一些实施例中，所述压具为弹性压具。

在一些实施例中，所述光伏电池包括n个所述电池片，各个所述电池片上所述电极焊点的矩阵的行的数量相同，其中，n为大于等于3的正整数；

所述焊带包括第一焊带、第二焊带以及第三焊带，所述第一焊带用于连接自所述光伏电池一端第2a+1个电池片和第2a+2个电池片，所述第二焊带用于连接第2a+2个电池片和第2a+3个电池片，所述第三焊带设置在第1个电池片和第n个电池片上、用于连接剩余的电极焊点的矩阵的行，其中，a为大于等于0的整数；

所述第一焊带和所述第二焊带沿所述电极焊点的矩阵的列的方向交替分布。

本申请还提供了一种光伏电池的焊接方法，包括：

使电池片的第一表面朝向条形出风口所在方向，并沿第一方向移动所述电池片至所述条形出风口下方，使各个垂直第一方向的电极焊点的排分别对应各个条形出风口；

各个所述条形出风口输出焊接热风，以焊接多个在沿垂直第一方向上排列、且在第一方向覆盖所述电池片的电极焊点的焊带。

在一些实施例中，所述各个所述条形出风口输出焊接热风，以焊接多个在沿垂直第一方向上排列、且在第一方向覆盖所述电池片的电极焊点的焊带，包括：

控制焊接装置的各个所述条形出风口同步输出焊接热风，以同步焊接多个在沿垂直第一方向上排列、且在第一方向覆盖所述电池片的电极焊点的焊带。

在一些实施例中，所述各个所述条形出风口的焊接热风的温度大于等于183℃、且小于等于210℃。

本申请具有以下有益效果：

本申请提供的光伏电池的焊接装置具有多个条形出风口。光伏电池的焊带沿第一方向延伸，并覆盖电池片上沿第一方向排列的多个电极焊点。焊接过程中，焊接装置的条形出风口与焊带垂直，且多个条形出风口沿第一方向排列，多个条形出风口分别对应电池片上沿第一方向排列的多个电极焊点，因而焊接装置的条形出风口可将在垂直第一方向排列的多个焊带与其覆盖的电极焊点进行焊接。同一个焊带上的电极焊点对应不同的条形出风口，各个条形出风口间隔分布，条形出风口输出的焊接热风，在电极焊点对应的区域内焊接覆盖在电极焊点上焊带，电极焊点之间的焊带受热较少。焊带整体在受热时膨胀量小于现有技术，焊带冷却后收缩量也比较小，因而可减少电池片的翘曲。

另外，本申请还提供了一种应用上述焊接装置的焊接方法，并具有上述优点。

附图说明

图1为电池片构成的光伏电池串的结构示意图；

图2为图1中电池片第一表面的电极焊点分布的示意图；

图3为本申请一种具体实施方式中焊接装置与电池片配合的主视图；

图4为图3中焊接装置与电池片配合的侧视图；

图5为图3中焊接装置与电池片配合的结构示意图；

图6为图3中压具的结构示意图。

其中，图1至图6中的附图标记为：

焊接箱1、焊接风嘴2、电池片3、电极焊点31、焊带4、第一焊带41、第二焊带42、第三焊带43、弹性压具5、压具本体51、压紧针52、避让孔53。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图来对本申请提供的光伏电池的焊接装置和焊接方法进行详细描述。

本申请所提供的光伏电池的焊接装置用于焊接光伏电池的焊带4和电极焊点31。如图1和图2所示，光伏电池包括多个电池片3和多个焊带4，电池片3沿第一方向排列，图1和图2中箭头所示的方向为第一方向。电池片3的正极和负极均位于第一表面。各个电池片3的第一表面设有对应于正极或负极的多个电极焊点31，各个电池片3的第一表面上的多个电极焊点31呈矩形阵列分布。焊带4沿第一方向延伸，并覆盖沿第一方向分布的一排电极焊点31。电池片3上沿第一方向分布的电极焊点31为多排，且沿垂直第一方向分布。多个焊带4也垂直第一方向分布，且一一对应地覆盖在各排沿第一方向分布的电极焊点31上。焊接装置将焊带4与其覆盖的各个电极焊点31焊接固定。焊带4在焊接过程中受热膨胀，长度增加，并与电极焊点31固定。随后经过冷却后产生收缩，导致焊带4长度缩短。虽然电池片3受热也会膨胀，但由于电池片3的膨胀率小于焊带4的膨胀率，受热后焊带4长度的增加量较大，此时将焊带4与电极焊点31焊接固定，冷却后焊带4的收缩量大于电池片3的收缩量，因而在电极焊点31处产生拉应力，造成电池片3翘曲。

如图3至图5所示，焊接装置具有多个条形出风口。焊接时，条形出风口朝向电池片3的第一表面，并输出焊接热风，加热焊带4和电极焊点31，实现焊接固定。多个条形出风口间隔分布，条形出风口的排布方式与电极焊点31的排布方式相适应。焊接时，条形出风口的长度方向垂直于第一方向。多个条形出风口与沿第一方向分布的多排电极焊点31一一对应。当然，用户可根据需要，设置两个以上的条形出风口对同一排垂直第一方向的电极焊点31进行焊接，各个条形出风口对应该排上不同的电极焊点31，在此不做限定。需要说明的是，焊带4覆盖在电极焊点31的上方，图5为表示焊带4、电极焊点31以及条形出风口的位置关系将电极焊点31示出，并不代表电极焊点31位于焊带4的上方。

如图5所示，焊接装置在焊接过程中，条形出风口与焊带4相垂直。条形出风口与电极焊点31的位置相对应，而相邻的两个电极焊点31之间的焊带4上方没有条形出风口。因而焊接过程中，焊接热风主要加热对应于电极焊点31的区域，焊带4位于两个电极焊点31之间的部分受热较少，相应产生的热膨胀也较小。在焊带4冷却后，焊带4位于两个电极焊点31之间的部分收缩量较小，从而减少了电池片3的翘曲。

在一些实施例中，焊接装置为聚式热风加热器，聚式热风加热器具有焊接箱1，焊接箱1中设有焊接风嘴2，焊接风嘴2的出口为条形出风口。焊接过程中，电池片3在焊接箱1下方移动，条形出风口朝向电池片3，并向电极焊点31输送焊接热风。聚式热风加热器其他部分的结构可参考现有技术，在此不再赘述。

在一些实施例中，条形出风口的宽度与电极焊点31的尺寸相适应，通常电极焊点为矩形，条形出风口的宽度等于或接近于电极焊点31的长度。具体的，条形出风口的宽度大于等于2mm、且小于等于4mm。条形出风口的宽度较小，在进行焊接时，能够减少焊接热风向电极焊点31外的区域扩散，从而减少焊带4位于相邻两个电极焊点31之间的部分的受热，进一步减少电池片3的翘曲。当然，用户也可根据需要设置条形出风口的宽度，在此不做限定。

在一些实施例中，条形出风口的长度大于或等于电池片3靠近边缘的两条焊带4之间的距离，因而一个条形出风口可完成一排垂直第一方向的电极焊点31的焊接。具体的，条形出风口的长度可大于等于电池片3在垂直第一方向上的长度。本申请的一种具体实施方式中，条形出风口的长度比电池片3在垂直第一方向上的长度大5mm至20mm。当然，用户也可根据需要设置条形出风口的长度，在此不做限定。

可选的，条形出风口的数量可与两个电池片3分布在垂直第一方向上的电极焊点31的排的数量相等。焊接过程中条形出风口与一个电池片3上按该方式分布的排一一对应，各个条形出风口同步输出焊接热风，在一次焊接操作中完成两个电池片3的焊接。当然，用户也可根据需要设置条形出风口的数量，在此不做限定。

本实施例中，聚式热风加热器的条形出风口的长度大于等于电池片3在垂直第一方向上的长度，条形出风口的数量等于两个电池片3对应于条形出风口的电极焊点31的排的数量。聚式热风加热器一次可完成两个电池片3的焊接，从而提高焊接效率。另外，条形出风口的宽度与电极焊点31的尺寸相适应，减少焊接热风对相邻的两个电极焊点31之间的焊带4的加热，进一步减少了电池片3的翘曲。当然，本实施例中的各种尺寸也可用于其他类型的热风加热器，在此不做限定。

在一些实施例中，焊接装置还包括压具。如图3和图4所示，焊接过程中，压具设置在电池片3上方，将焊带4压紧在电池片3的第一表面，避免焊带4在焊接过程中产生移动，并减小焊接受热过程中压紧区域的焊带变形。

可选的，压具具有多个压紧针52。如图6所示，压具包括压具本体51和压紧针52，压紧针52设置在压具本体51的下表面，用于将焊带压紧。另外，压具本体51设有让位孔53，用于避让焊接热风。压紧针52设置在让位孔53的两侧，既能保证焊带4于电池片3压紧，也能避免压具影响焊接装置的焊接。另外，压紧针52可采用偶数根，且分别设置在电极焊点31的两侧，压紧针52、电极焊点31、压紧针52可沿第一方向分布，压紧针52可进一步减少焊接热风向焊带4位于电极焊点31之间的部分扩散。压具的结构可参考现有技术，在此不做赘述。

可选的，压具为弹性压具5，弹性压具5中通过弹簧等支撑件支撑压紧针52。压紧焊带4时，弹性件发生弹性变形，弹性件的弹性力既可保证将焊带4于电池片3压紧，也能避免压紧力过大造成电池片3变形、破裂。弹性压具5的结构可参考现有技术，在此不做赘述。

本实施例中，焊接装置还包括弹性压具5，弹性压具5在焊接过程中将焊带4于电池片3压紧，避免焊带4在电池片3移动和焊接过程中发生移动，同时避免压紧力过大造成电池片3变形、破裂。

在一些实施例中，光伏电池包括n个电池片3，各个电池片3上电极焊点31的矩阵的行的数量相同，其中，n为大于等于3的正整数；焊带4包括第一焊带41、第二焊带42以及第三焊带43，第一焊带41用于连接自光伏电池一端第2a+1个电池片3和第2a+2个电池片3，第二焊带42用于连接第2a+2个电池片3和第2a+3个电池片3，第三焊带43设置在第1个电池片3和第n个电池片3上、用于连接剩余的电极焊点31的矩阵的行，其中，a为大于等于0的整数；第一焊带41和第二焊带42沿电极焊点31的矩阵的列的方向交替分布。在图1所示的具体实施方式中，第一个电池片3和第二个电池片3上第一排沿第一方向分布的电极焊点31通过一个第一焊带41串联，第三个电池片3和第四个电池片3上第一排沿第一方向分布的电极焊点31也通过一个第一焊带41串联。第二个电池片3和第三个电池片3上第二排沿第一方向分布的电极焊点31通过一个第二焊带42串联。第一个电池片3上第二排沿第一方向分布的电极焊点31通过一个第三焊带43串联，第四个电池片3上第二排沿第一方向分布的电极焊点31通过一个第三焊带43串联。其余各个焊带4重复上述分布方式，将电池片3上的各个电极焊点31电连接。本具体实施方式中，以4个电池片3为例进行说明，电池片3的数量、电极焊点31的数量和分布方式不限于图1的具体实施方式。

本实施例中，第一焊带41和第二焊带42与第三焊带43的组合沿垂直第一方向交替分布，将各个电池片3串联，各个第一焊带41和第二焊带42可分配电池片3之间的拉力，降低光伏电池损坏的风险。

本申请还提供了一种光伏电池焊接方法，用于上述任意一种焊接装置，包括：

使电池片的第一表面朝向条形出风口所在方向，并沿第一方向移动电池片至条形出风口下方，使各个垂直第一方向的电极焊点的排分别对应各个条形出风口；

电极焊点在电池片的第一表面呈举行阵列分布，具体可参考图2中的具体实施方式。

各个条形出风口输出焊接热风，以焊接多个在沿垂直第一方向上排列、且在第一方向覆盖电池片的电极焊点的焊带。

焊带4沿第一方向延伸，并覆盖电池片3中沿第一方向分布的各个电极焊点31。多个焊带4垂直第一方向排列，从而覆盖电极片3上的各个电极焊点31。

如图3所示，光伏电池中的各个电池片3沿第一方向条形出风口下方移动，完成焊接后继续向前移动，直至将光伏电池焊接完成。图3中箭头的方向即为各个电池片3的移动方向。

在一些实施例中，焊接焊带4和对应于焊带4的电极焊点31，包括：

控制焊接装置的各个条形出风口同步输出焊接热风、以焊接焊带4和对应于焊带4的电极焊点31。

焊接装置具有热风输送机构，热风输送机构控制热风从各个条形出风口同步输出。为保证条形出风口的输出风量和输出时间更为一致，焊接装置可通过电磁阀分别控制焊接风嘴2输出焊接热风的时间和风量。

本实施例中，在进行焊接时，将电池片3上垂直第一方向的电极焊点31的排分别对应各个条形出风口。条形出风口对电极焊点31对应的区域进行加热，相邻的两电极焊点31之间的部分不会受到条形出风口的直接加热，因而能够给减小焊接过程中焊带4的膨胀量，进而减少焊带4冷却后的收缩量，达到减少电池片3翘曲的目的。另外，各个条形出风口同步输出焊接热风，能够避免焊带4的热膨胀累积，进一步减少电池片3的翘曲。

在一些实施例中，各个条形出风口的焊接热风的温度大于等于183℃、且小于等于210℃。焊带4具有热熔层，经加热后，热熔层熔化，从而与电极焊点31形成一体结构。本申请一种具体实施方式中，热熔层的成分为63％的锡和37％的铅，或为60％的锡和40％的铅，电极焊点31采用银浆。经加热后热熔层和电极焊点31熔化，且相互融合。冷却后，二者凝固成为一体。当然，在其他实施例中，热熔层和电极焊点31也可采用其他成分或比例，在此不做限定。

本实施例中，条形出风口的焊接热风的较为集中，加热范围较小，能够减少对焊带4位于电极焊点31之间的部分的加热，因而能够减小焊带4在焊接过程中的膨胀量，进一步降低光伏电池中电池片3的翘曲。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，然而本申请并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏电池的焊接装置，其特征在于，包括输出焊接热风的多个条形出风口，所述多个条形出风口按第一方向排列，以分别对应沿第一方向延伸的焊带所覆盖的电池片的多个电极焊点，且各个所述条形出风口的长度方向均垂直于所述第一方向，以对在垂直第一方向上排列的多个焊带进行焊接。

2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置为聚式热风加热器。

3.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述条形出风口的宽度大于等于2mm、且小于等于4mm。

4.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述条形出风口的长度大于或等于所述电池片靠近边缘的两条焊带之间的距离。

5.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，还包括压具，所述压具用于在焊接所述焊带和所述电极焊点时将所述焊带压紧于所述电池片。

6.根据权利要求5所述的焊接装置，其特征在于，所述压具为弹性压具。

7.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，所述光伏电池包括n个所述电池片，各个所述电池片上所述电极焊点的矩阵的行的数量相同，其中，n为大于等于3的正整数；

所述焊带包括第一焊带、第二焊带以及第三焊带，所述第一焊带用于连接自所述光伏电池一端第2a+1个电池片和第2a+2个电池片，所述第二焊带用于连接第2a+2个电池片和第2a+3个电池片，所述第三焊带设置在第1个电池片和第n个电池片上、用于连接剩余的电极焊点的矩阵的行，其中，a为大于等于0的整数；

所述第一焊带和所述第二焊带沿所述电极焊点的矩阵的列的方向交替分布。

8.一种光伏电池的焊接方法，其特征在于，包括：

使电池片的第一表面朝向条形出风口所在方向，并沿第一方向移动所述电池片至所述条形出风口下方，使各个垂直第一方向的电极焊点的排分别对应各个条形出风口；

各个所述条形出风口输出焊接热风，以焊接多个在沿垂直第一方向上排列、且在第一方向覆盖所述电池片的电极焊点的焊带。

9.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，所述各个所述条形出风口输出焊接热风，以焊接多个在沿垂直第一方向上排列、且在第一方向覆盖所述电池片的电极焊点的焊带，包括：

控制焊接装置的各个所述条形出风口同步输出焊接热风，以同步焊接多个在沿垂直第一方向上排列、且在第一方向覆盖所述电池片的电极焊点的焊带。

10.根据权利要求9所述的焊接方法，其特征在于，所述各个所述条形出风口的焊接热风的温度大于等于183℃、且小于等于210℃。

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