首页 > 机械加工 专利正文
一种用于光伏组件的焊接方法与流程

时间:2022-02-20 阅读: 作者:专利查询

一种用于光伏组件的焊接方法与流程

1.本发明涉及一种用于光伏组件的焊接方法。


背景技术:

2.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。
3.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。


技术实现要素:

4.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。
5.一种用于光伏组件的焊接方法,包括以下步骤:
6.(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;
7.(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;
8.(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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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。
14.有益效果:
15.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
16.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。
17.一种用于光伏组件的焊接方法,包括以下步骤:
18.(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;
19.(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;
20.(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。
21.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。
22.其中,步骤(2)中预热温度为90~120℃,预热时间为0.5~2s。
23.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。
24.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。
25.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。
26.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。
27.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。
28.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。
[0029][0030]
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。
[0031][0032]
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。