[發明專利]多互聯導線的光伏電池的滾動焊接裝置及其焊接方法

有效

• 申請號: 201410594890.3
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104526191A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 黃強;劉江峰;耿曉菊;夏燕杰;馮巖;彭琪;陳華;黃家燁;程濤;韓會麗
• 申請（專利權）人: 信陽師范學院
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/04;B23K31/02;H01L31/18
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 張曉東

技術領域

本發明涉及多互聯導線的光伏電池的焊接技術領域，特別是一種多互聯導線的光伏電池的滾動焊接裝置及其焊接方法。

背景技術

2004年以來，中國光伏電池制造和應用迅猛發展。到2013年，中國不僅成為全球第一光伏制造大國，也已成為全球最大的光伏市場。未來光伏產業仍將保持高速增長，受到市場和投資人的巨大矚目。

目前，產業內多數光伏電池和組件制造廠商，采用2-5個主柵線(Bus?bar)的電池電極設計和互聯方式。首先，在光伏電池的制造過程中，一個電池單元的正面，通過絲網印刷和高溫燒結的方式形成大約55-90根60-100um寬度的細柵線。這些細柵線一般通過2根1.8mm的主柵線連接到一起。然后，在光伏組件的制造過程中，電池的主柵線通過高溫焊接過程和涂覆有Sn層的銅互聯條電性連接在一起。通過細柵線收集到的電池表面的光生電流，匯集到主柵線上，然后轉移到約0.4mm厚2mm寬的涂Sn銅互聯條上。這里，主柵線的寬度越寬，電性接觸越好，接觸電阻越低，有利于光電轉化效率提升。但主柵線越寬，主柵線以及相應的互聯條所造成的陰影遮蔽量也就越大，這又造成光電轉換效率降低。考慮接觸電阻和光學遮蔽兩因子競爭作用，目前產業有向5主柵線電池設計過渡的趨勢。

針對上述2-5主柵線電池設計，在光伏組件的制造過程中，電池的主柵線通過高溫焊接過程和涂覆有Sn層的銅互聯條電性連接在一起。焊接過程中，會施加機械壓力到銅互聯條和電池表面上。如果工藝條件波動或壓力控制不夠精準，就可能造成隱裂等可靠性缺陷。另外，熱膨脹系數方面，銅互聯條和硅片有巨大差異(分別為18ppm/度和2.5ppm/度)。光伏組件在自然環境中，不斷升溫降溫，也會在組件內部形成巨大的機械應力。如果銅互聯條的拉伸性能不好，也會造成安全隱患。

加拿大創新太陽能技術公司Day4Energy提出了通過提升組件成本的方法來制造高端組件，大幅度提升光伏組件的質量可靠性。根據加拿大專利局CA2496557中的技術信息公布，加拿大創新太陽能技術公司首先采用了多根互聯導線(直徑<1mm的細銅導線)和透明膜層結合的方式制備基本的電極連接單元。在上述設計中，互聯導線被嵌入光學透明的聚合物載體材料中并連接至太陽能電池，其中聚合物輔助材料是用于改善可操縱性。德國專利說明書DE10239845C1中，也描述了一種借助于光學透明的黏著劑將互聯導線固定至光學透明膜上并隨后固定至太陽能電池的金屬化層上的方法。

在上述布置當中，互聯導線的使用大大提升了光伏組件結構的可靠性。這得益于互聯導線表面體積比增加后，柔軟度大大增加。同時，由于互聯導線分布更為分散，可以連接到更多硅片表面。即使有部分隱裂，仍然可以通過互聯導線連接碎片部分而不影響電流收集，增強組件產品可靠性。由于膜及黏著劑保持在太陽能電池模塊中，這意味著對黏著劑及膜在長期穩定性方面存在相對高的要求，因此上述方案也導致相對高的成本。

2014年也被稱為中國分布式光伏發展的元年。光伏應用從大型電站應用，開始大面積擴展到家庭屋頂、工業廠房屋頂等更接近人們日常活動范圍的地方。這對光伏系統的可靠性和安全性也進一步提出了更高要求。因此，中國光伏產業迫切需要能夠在提高光伏組件性能的同時，降低組件成本的創新解決方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有的多互聯導線需要透明薄膜和粘結劑才能與光伏電池電連接，對透明薄膜和粘結劑存在相對較高的要求，導致成本太高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種多互聯導線的光伏電池的滾動焊接裝置，包括光伏電池識別定位裝置、布線裝置、上硅片傳送裝置、下硅片傳送裝置、焊接加熱裝置、前端剪線裝置和后端剪線裝置，上硅片傳送裝置、下硅片傳送裝置上下相對設置，并通過升降裝置驅動相對閉合或打開，上硅片傳送裝置、下硅片傳送裝置之間的重疊區域為焊接工作區，焊接工作區分為前后設置的第二焊接工作區和第一焊接工作區，布線裝置將互聯導線布線至上硅片傳送裝置和下硅片傳送裝置之間，光伏電池識別定位裝置將待焊接的光伏電池定位并放置于焊接工作區，前端剪線裝置和后端剪線裝置分別設置在焊接工作區的左右兩側，焊接加熱裝置對焊接工作區進行焊接加熱。

進一步限定，上硅片傳送裝置和下硅片傳送裝置由多個輸送滾輪構成，在輸送滾輪表面具有與互聯導線配合的導向槽；或者上硅片傳送裝置和下硅片傳送裝置由多個輸送滾輪和套在輸送滾輪上的傳導帶構成，在傳導帶表面具有與互聯導線配合的導向槽。