用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法與流程

本發明屬于焊接技術領域，尤其涉及一種用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法。

背景技術：

IBC(Interdigitated Back Contact)指背對穿全背場高效單晶電池片作為一種高效率的太陽能電池片，有著光電轉化效率高、長期可靠性高、實際發電量高的諸多顯著優點，但是就其大批量高速焊接成串而言，一直存在有一個焊接技術和品質瓶頸，這種高效單晶電池片的焊接方式不同于市場上的傳統單/多晶體硅的銀柵線電池片焊接中常見的紅外焊接技術，市場上面大多數常見的串焊廠家都是采用了這種相對簡單的焊接方式(紅外加熱焊接)，采用遠紅外發熱管來達到所需要的焊接溫度，溫度控制粗糙，無法實現具有閉環控制的精確控制，而且通常都會造成電池片的高溫曲翹，其虛焊、漏焊都非常嚴重，最終焊點的質量差，通常焊點的剝離強度都在2N/cm²。另外，現有技術中的其它焊接方式，如熱風回流焊，其結構過于復雜；烙鐵焊接，其效率低，容易引起電池片的碎裂；激光焊接，其使用成本極高，后期維護不方便，焊接效果以微小焊接點為主；超聲焊接，其容易引起電池片的碎裂。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法，旨在解決現有技術中的焊接方式焊點質量差、焊點剝離強度低的技術問題。

本發明的技術方案是：提供了一種用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法，包括以下步驟：

在焊帶上開設若干用于熔融焊錫的開孔；

將IBC高效單晶太陽能電池片與所述焊帶的焊接部位對準高頻電流發生器產生交變磁場的位置；

往所述焊接部位噴射適量的助焊劑；

調整好所述高頻電流發生器的電流大小、電流頻率以及焊接延時時間，下壓焊頭進行焊接；

關斷所述高頻電流發生器的電流，通過所述焊頭上的風冷裝置冷卻所述焊接部位，結束焊接。

進一步地，所述焊帶沿其長度方向開設有兩排平行的所述開孔。

進一步地，所述焊帶上開設有六個所述開孔，且分別對應六個所述焊接部位，所述焊頭包括六個與所述焊接部位對應的電磁焊頭，每一所述電磁焊頭上設有所述高頻電流發生器。

進一步地，所述高頻電流發生器包括鐵磁圓棒、包圍所述鐵磁圓棒的高頻線圈，以及用于減少磁通量的泄露的磁通收集器。

進一步地，焊接時，所述高頻線圈的下端至與其對應的所述焊接部位的垂直距離為2mm±0.1mm。

進一步地，所述焊接部位的焊接溫度控制在220℃～260℃，焊接延時時間為1.5S。

進一步地，所述焊接部位的焊接溫度過設定裝置來設定，所述焊接部位的焊接延時時間通過計時器來設定。

進一步地，所述焊頭上設有用于檢測焊接溫度及控制所述高頻電流發生器打開或關閉的溫度傳感器，當所述焊接溫度高于設定溫度時，通過所述溫度傳感器關閉所述高頻電流發生器；所述焊接溫度低于設定溫度時，通過所述溫度傳感器打開所述高頻電流發生器以使焊接溫度達到設定溫度。

進一步地，所述用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法還包括檢測所述焊接部位的焊點質量的步驟。

進一步地，所述開孔的尺寸為3mm×3mm。

實施本發明的一種用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法，具有以下有益效果：焊接過程中，通過自動化設備的定位，電磁焊頭產生的交變磁場在靠近被焊接的IBC高效單晶太陽能電池片及焊帶部位附近產生感生渦流，感生渦流產生極高的熱量從而保證焊接部位的焊錫充分熔融；通過設定的焊接延時時間，關閉高頻電流發生器，渦流瞬間降為零；整個焊接過程采用溫度閉環控制，通過改變高頻電流發生器的電流的大小和電流的頻率，可以精確控制焊接溫度至每一度；焊接動作結束，通過焊頭上的風冷裝置，焊點融錫迅速冷卻，焊點表面平滑，焊接結合層非常牢固，剝離強度大于10N/cm²。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接或間接在另一個元件上。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接或間接連接到另一個元件。

還需要說明的是，本發明實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。

如圖1所示，本發明實施例提供的用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法，其包括以下步驟：

S1、在焊帶上開設若干用于熔融焊錫的開孔；

S2、將IBC高效單晶太陽能電池片與焊帶的焊接部位對準高頻電流發生器產生交變磁場的位置；

S3、往焊接部位噴射適量的助焊劑；

S4、調整好高頻電流發生器的電流大小、電流頻率以及焊接延時時間，下壓焊頭進行焊接；

S5、關斷高頻電流發生器的電流，通過焊頭上的風冷裝置冷卻焊接部位，結束焊接。

本發明實施例焊接過程中，通過自動化設備的定位，電磁焊頭產生的交變磁場在靠近被焊接的IBC高效單晶太陽能電池片及焊帶部位附近產生感生渦流，感生渦流產生極高的熱量從而保證焊接部位的焊錫充分熔融；通過設定的焊接延時時間，關閉高頻電流發生器，渦流瞬間降為零；整個焊接過程采用溫度閉環控制，通過改變高頻電流發生器的電流的大小和電流的頻率，可以精確控制焊接溫度至每一度；焊接動作結束，通過焊頭上的風冷裝置，焊點融錫迅速冷卻，焊點表面平滑，焊接結合層非常牢固，剝離強度大于10N/cm²。

具體地，在上述步驟S1中，在焊帶沿其長度方向開設有兩排平行的開孔，每一開孔分別對應太陽能電池片上的焊接部位的焊點。此時，該焊帶用于拼焊兩片太陽能電池片，且兩排開孔分別對應兩片太陽能電池片的邊緣區域。兩排開孔平行設置以使太陽能電池片的焊接質量分布均勻。

優選地，在本發明的一個實施例中，在焊帶上開設有六個開孔，即每一排包括3個開孔，該六個開孔分別對應太陽能電池片上的六個焊接部位，即六個焊接點，相應地，用于焊接的焊頭包括六個與焊接部位對應的電磁焊頭，每一電磁焊頭上設有高頻電流發生器。焊接時，六個電磁焊頭同時實現同等質量的焊接，電磁感應焊接就是通過高頻電流發生器在指定發熱區域內產生交變磁場從而在指定的發熱區域產生渦流效應，從而產生熱量并達到所需的焊接溫度，電磁感應特有的趨膚效應能夠將焊帶上的鍍錫層(15-30微米厚)精確的熔融到工件之。可以理解的是，在本發明的其它實施例中，開孔的個數可以根據實際情況確定。

進一步優選地，每一開孔的尺寸為3mm×3mm，相應地，設定焊接部位是3mm×3mm作為一個焊接點。

進一步地，高頻電流發生器包括鐵磁圓棒、包圍鐵磁圓棒的高密度高頻線圈，以及用于減少磁通量的泄露的磁通收集器，六個高頻線圈對應焊帶六個焊點，通過集膚效應產生渦流，從而加熱焊點。優選地，在焊接時，參考實驗數據，自動化設備及機械限位控制高頻線圈的下端和焊接部位的垂直距離為2mm±0.1mm。

進一步地，在上述步驟S2中，可通過啟動焊帶以及絕緣PIT上料機構按鈕，使得焊帶及絕緣PIT精確擺放到位；然后設置參數使得伺服電機、同步帶及相關機構將完整的太陽能電池片擺放就位，即太陽能電池片及焊帶焊接的部位對準交變磁通量產生渦流的準確位置。

進一步地，在上述步驟S3中，具體通過啟動助焊劑按鈕噴射適量的助焊劑，采用精確的助焊劑的噴射系統為正式焊接做準備。

進一步地，在上述步驟S4中，調整好高頻電流發生器的電流大小、電流頻率以及焊接延時時間，為焊接做準備，然后啟動按鈕，通過自動化執行設備下壓焊頭進行焊接。其中，焊接部位的焊接溫度控制在220℃～260℃，焊接延時時間約為1.5S。

具體地，IBC高效單晶太陽能電池片之間六個焊點的焊接溫度通過設定裝置來設定，同時六個焊點的焊接延時時間通過計時器來設定。當實際溫度高于設定溫度時，關斷高頻電流發生器，焊點加熱溫度瞬間為零；當實際溫度低于設定溫度時，打開高頻電流發生器，瞬間在六個焊點區域形成渦流從而加熱焊點至焊接要求溫度。

進一步地，在焊接時，六個電磁焊頭帶有六個溫度傳感器，該溫度傳感器用于檢測焊接區域的實際溫度，當焊接溫度為設定溫度時，可以保證焊接區域的焊錫充分熔融，但是又不會損壞電池片及焊帶。當焊點溫度高于設定溫度的情況下，通過溫度傳感器，控制電磁線圈的高頻電流關閉；當焊點溫度低于設定溫度時，通過溫度傳感器，控制電磁線圈的高頻電流打開。這個過程充分保證焊接區域的焊接溫度始終是一個恒定可控的過程，而且焊接區域產生的焊接熱量損失做到了最小，從而保證焊接質量的穩定可靠。

進一步地，在上述步驟S5之后，本發明實施例用于IBC高效單晶太陽能電池片的焊接方法還包括檢測焊接部位的焊點質量的步驟。具體地，檢查焊點部位的焊錫是否充分熔融，而且焊點表面是否平滑，焊接是否牢固，以及焊點的剝離強度。

綜上所述，本發明實施例專用于IBC高效單晶電池片的高精度全閉環電磁感應焊接方法很好地解決了現有技術中存在的一系列問題，其突破了焊接的瓶頸，焊點剝離強度可達到10N/cm²以上，利用全閉環的高精度溫控系統，精確鎖定了所需要的焊接溫度，并且提供了精確的溫度閾值，使其溫度持續精確運行在±1度范圍內，并通過電磁感應(非接觸焊接)確保了電池片不碎裂，無隱裂，機械應力也得到最好的控制，真正解決了因高溫引起的電池片曲翹、焊點虛焊、焊接質量差等現象。同時，本發明實施例的電磁感應特有的趨膚效應使得焊帶的錫鍍層得以精確的熔融于工件的目標焊接區域上，其與在電磁感應區內被加熱的工件，形成了最佳的兩個焊接要素。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。