一种降低电池片隐裂风险的光伏组件加工工艺

摘要

本发明公开了一种降低电池片隐裂风险的光伏组件加工工艺，涉及光伏技术领域，该工艺在每两个电池片层间设置热熔缓冲胶层和隔离层，热熔缓冲胶层位于两个电池片层间的第二焊接层一侧对应预定区域处，隔离层位于热熔缓冲胶层与第二焊接层之间，预定区域包括两个电池片层的叠加区域和/或两个电池片层之间的间隙区域，在焊接过程中，热熔缓冲胶层热熔并与电池片边缘与焊接层接触位置粘接固定进行缓冲，减少或者避免焊接层与电池片边缘的直接接触所作用于电池片上的压力，保护电池片，降低电池片隐裂风险；同时由于隔离层的存在，热熔缓冲胶层另一侧并不会与焊接层粘接固定，也不会流淌粘连到更下方的焊接台传送模组等。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其是一种降低电池片隐裂风险的光伏组件加工工艺。

背景技术

随着能源价格的上涨，开发利用新能源成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制、取之不竭等优点，研究太阳能发电成为开发利用新能源的主要方向。利用太阳能光伏组件发电是当今人们使用太阳能的一种主要方式。

常规的太阳能光伏组件中焊带是传输电流的主要材料，焊带的厚度和宽度影响到焊带材料的电阻，尺寸越大、电阻就越小，反之尺寸越小、电阻就越大。太阳能光伏组件要追求高的输出，就需要低的内部电阻，严格控制内部的损耗，这就是一直以来的矛盾，为此常规整片电池片的组件，对应的焊带厚度基本在0.25mm左右，而受到焊带高度影响，需要将电池片间距放大到2mm左右，这样会降低太阳能光伏组件单位面积发电效率。

随着组件的电池片MBB多主栅的发展和应用，组件进一步采用划片工艺的设计也多，这时候焊带就采用圆形的铜丝为基材了，为了提升组件转换效率，行业继续在这个片间距离方面寻找机会和优化空间。随着组件技术发展，多家组件基于铜丝工艺，基于MBB多主栅电池片，都想办法来最优化电池片片间距离，其中晶科的Tiger组件就是这个重叠片间距的方案。但电池片重叠面临一个隐裂的困扰，这是因为电池片经过划片后，电池片被划边更加脆弱，而且缩小电池片间距后，焊带/圆丝没有折弯空间，应力释放不了，直接压在电池片边缘，因此在层压过后，电池片边缘容易被焊带或圆形铜丝压破，随着后续的搬运，运输和安装过程，以及安装后受到风吹动，发电时电池片发热，电池片破片处会变得越来越大，容易造成太阳能光伏组件损坏，减少太阳能光伏组件的发电量和使用寿命，而这个工艺不良的太阳能光伏组件带来的危险会转嫁到电站。目前针对这一问题，大家都在铜丝方面进行研究，其中主要是在电池片片间位置，将铜丝进行压扁处理，另外就是尽量保持电池自身的物理强度不损伤抗弯曲抗隐裂的能力，典型的工艺就是划片方面采用无损切割模式，但可惜这些都没有根本性的解决叠片工艺带来的隐裂风险。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种降低电池片隐裂风险的光伏组件加工工艺，本发明的技术方案如下：

一种降低电池片隐裂风险的光伏组件加工工艺，该光伏组件加工工艺包括：

在铺设工站将第一焊接层、第一电池片层、若干个基本单元和第三焊接层沿着传输方向按顺序依次铺设在焊接台传送模组上形成待焊接模组，第一电池片层的背面铺设第一焊接层上；每个基本单元包括第二焊接层、热熔缓冲胶层、隔离层和第二电池片层，第二焊接层位于第二电池片层和前一个电池片层之间，热熔缓冲胶层位于第二焊接层一侧对应预定区域处，隔离层位于热熔缓冲胶层与第二焊接层之间，预定区域包括两个电池片层的叠加区域和/或两个电池片层之间的间隙区域；第三焊接层铺设在最后一个基本单元中的第二电池片层的正面；各个电池片层分别与两侧的焊接层的焊接位置对齐；

在铺设形成待焊接模组的过程中，通过焊接台传送模组将已铺设的结构沿着传输方向向焊接工站传输，当已铺设的结构传输到焊接工站时，在焊接工站将电池片层的焊接位置分别与其两侧的焊接层对应焊接在一起，同时，热熔缓冲胶层热熔并固定在其所在侧的电池片层边缘；当热熔缓冲胶层降温冷却至低于预定温度时，移除热熔缓冲胶层接触的隔离层；

当对整个待焊接模组均焊接完成且移除隔离层后加工形成半成品光伏单元，基于半成品光伏单元加工形成太阳能光伏组件。

其进一步的技术方案为，光伏组件加工工艺还包括：通过隔离层传送模组将移除的所有隔离层传输回铺设工站进行重复使用。

其进一步的技术方案为，在铺设形成的待焊接模组中，一个基本单元中的热熔缓冲胶层热熔固定在隔离层上或者热熔固定在第二电池片层的背面边缘或者热熔固定在前一个电池片层的正面边缘。

其进一步的技术方案为，热熔缓冲胶层热熔固定在隔离层表面，则在铺设形成每个基本单元时，将第二焊接层铺设在前一个电池片层的正面，将隔离层铺设在第二焊接层上，将热熔缓冲胶层热熔固定在隔离层上且对应第二焊接层的预定区域处，将第二电池片层的背面铺设在第二焊接层上。

其进一步的技术方案为，热熔缓冲胶层热熔固定在隔离层表面，加工工艺还包括：将热熔缓冲胶层热熔固定在隔离层上加工形成隔离缓冲层；

则在铺设形成每个基本单元时，将第二焊接层铺设在前一个电池片层的正面，将隔离缓冲层铺设在第二焊接层上使得隔离层与第二焊接层接触且热熔缓冲胶层对应第二焊接层的预定区域，将第二电池片层的背面铺设在第二焊接层上。

其进一步的技术方案为，热熔缓冲胶层热熔固定在第二电池片层的背面边缘，则在铺设形成每个基本单元时：

将第二焊接层铺设在前一个电池片层的正面，将隔离层铺设在第二焊接层上，将背面边缘热熔固定有热熔缓冲胶层的第二电池片层铺设在第二焊接层上、使得热熔缓冲胶层对应第二焊接层的预定区域。

其进一步的技术方案为，热熔缓冲胶层热熔固定在前一个电池片层的正面边缘，则在铺设形成每个基本单元时：

将隔离层铺设在前一个电池片层的正面边缘热熔固定的热熔缓冲胶层表面，将第二焊接层铺设在前一个电池片层上、使得热熔缓冲胶层对应第二焊接层的预定区域，将第二电池片层铺设在第二焊接层上；

或者，将热熔缓冲胶层热熔固定在前一个电池片层的正面边缘，将隔离层铺设在热熔缓冲胶层表面，将第二焊接层铺设在前一个电池片层上、使得热熔缓冲胶层对应第二焊接层的预定区域，将第二电池片层铺设在第二焊接层上。

其进一步的技术方案为，热熔缓冲胶层包括若干个分离的块状缓冲胶，每个块状缓冲胶与电池片层和第二焊接层的一个接触位置对应，则隔离层呈分离块状结构或连续块状结构且至少覆盖每个块状缓冲胶所在区域。

其进一步的技术方案为，隔离层位于第二焊接层的正面，隔离层的正面还固定有压块，当隔离层铺设在第二焊接层上时，压块固定住第二焊接层。

其进一步的技术方案为，每个焊接层包括若干根焊带、若干根金属丝以及金属网中的至少一种，焊带包括扁平焊带、圆形焊带和不规则焊带中的至少一种，金属丝包括横向金属丝和/或纵向金属丝，金属网包括有骨架金属网和无骨架金属网中的至少一种。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种降低电池片隐裂风险的光伏组件加工工艺，该加工工艺在每个基本单元中铺设热熔缓冲胶层和隔离层，在焊接过程中，热熔缓冲胶层热熔并与电池片层边缘粘接固定，从而使得加工得到的光伏组件电池单元，电池片边缘与焊接层接触位置粘接热熔缓冲胶层进行缓冲，减少或者避免焊接层与电池片边缘的直接接触所作用于电池片上的压力，从而减少或消除焊接层对电池片的边缘的压力，保护电池片，解决电池片隐裂风险。由于隔离层的存在，热熔缓冲胶层另一侧并不会与焊接层粘接固定，也不会流淌粘连到下方的焊接台传送模组等。

另外，热熔缓冲胶层的存在还可以有效避免焊接层的焊接材料表面在高温下产生的堆锡渣现象所导致的电池片短路的问题，而且该结构适用于叠片结构和窄间距结构，适用范围较广。

附图说明

图1是本申请公开的光伏组件加工工艺的工艺流程图。

图2是铺设形成第一个基本单元后的结构示意图。

图3是铺设形成的待焊接模组的结构示意图。

图4是铺设形成待焊接模组的一种工艺流程图。

图5是铺设形成待焊接模组的另一种工艺流程图。

图6是铺设形成待焊接模组的另一种工艺流程图。

图7是铺设形成待焊接模组的另一种工艺流程图。

图8是铺设形成待焊接模组的另一种工艺流程图。

图9是热熔缓冲胶层和隔离层的一种结构示意图。

图10是热熔缓冲胶层和隔离层的另一种结构示意图。

图11是焊接台传送模组与隔离层传送模组的排布设置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种降低电池片隐裂风险的光伏组件加工工艺，该光伏组件加工工艺包括如下步骤，请参考图1所示流程图：

在铺设工站将第一焊接层2、第一电池片层3、若干个基本单元和第三焊接层4沿着传输方向按顺序依次铺设在焊接台传送模组1上形成待焊接模组。

如图2所示，第一焊接层2直接铺设在焊接台传送模组1上，第一电池片层3的背面铺设在第一焊接层2上，然后在第一电池片层3的正面铺设第一个基本单元。

其中，每个基本单元包括第二焊接层5、第二电池片层6、隔离层7和热熔缓冲胶层8。第二焊接层5位于第二电池片层6和前一个电池片层之间。热熔缓冲胶层8位于第二焊接层5一侧对应预定区域处，可以是位于第二电池片层6所在一侧，也可以是位于前一个电池片层所在一侧，如图2以位于第二电池片层6所在侧为例。隔离层7位于热熔缓冲胶层8与第二焊接层5之间且至少覆盖热熔缓冲胶层8所在区域。在本申请中，相邻两个电池片层存在预定大小的重叠形成叠片结构或者存在预定大小的间隙形成窄间距结构，因此热熔缓冲胶层8所在的预定区域包括两个电池片层的叠加区域和/或两个电池片层之间的间隙区域，如图2以形成叠片结构为例。

若有多个基本单元，则依次铺设各个基本单元，第一个基本单元的前一个电池片层为第一电池片层3，其余各个基本单元的前一个电池片层为前一个基本单元中的第二电池片层6，当所有基本单元铺设完成后，在最后一个基本单元上铺设第三焊接层4。若仅有一个基本单元，则在第一个基本单元上铺设第三焊接层4，第一个基本单元同时也是最后一个基本单元，也即第三焊接层4铺设在最后一个基本单元中的第二电池片层6的正面。则在图2结构的基础上，包括多个基本单元的待焊接模组的结构如图3所示，在铺设形成的待焊接模组中，各个电池片层分别与两侧的焊接层的焊接位置对齐；

在本申请中，热熔缓冲胶层8采用热熔缓冲材料形成，热熔缓冲材料具有加热热熔和冷却固化的特性。在铺设形成热熔缓冲胶层8时，需要在热熔状态下对其进行铺设使其冷却后固定在附着层上，在本申请中，一个基本单元中的热熔缓冲胶层8热熔固定在隔离层上或者热熔固定在同一个基本单元中的第二电池片层6的背面边缘或者热熔固定在前一个电池片层的正面边缘。则铺设形成一个基本单元的方式也各有不同，分别介绍如下：

1、热熔缓冲胶层8热熔固定在隔离层7的表面。这种情况又可以有两种方式，分别介绍如下：

(1)在铺设形成每个基本单元时，将第二焊接层5铺设在前一个电池片层的正面，将隔离层7铺设在第二焊接层5上，将热熔缓冲胶层8热熔固定在隔离层7上且对应第二焊接层5的预定区域处，然后将第二电池片层6的背面铺设在第二焊接层5上。请参考图4所示的工艺流程图。

(2)先将热熔缓冲胶层8热熔固定在隔离层7上加工形成隔离缓冲层，然后将加工形成的隔离缓冲层用于铺设形成基本单元。则在铺设形成每个基本单元时，将第二焊接层5铺设在前一个电池片层的正面，将加工形成的隔离缓冲层铺设在第二焊接层5上使得隔离层7与第二焊接层5接触且热熔缓冲胶层8对应第二焊接层5的预定区域，然后将第二电池片层6的背面铺设在第二焊接层5上。请参考图5所示的工艺流程图。

2、热熔缓冲胶层8热熔固定在第二电池片层6的背面边缘，这种做法是先将热熔缓冲胶层8热熔固定在第二电池片层的背面边缘，然后将背面边缘热熔固定有热熔缓冲胶层的第二电池片层用于铺设形成基本单元。则在铺设形成每个基本单元时，将第二焊接层5铺设在前一个电池片层的正面，将隔离层7铺设在第二焊接层5上，将背面边缘热熔固定有热熔缓冲胶层8的第二电池片层6铺设在第二焊接层5上、使得热熔缓冲胶层8对应第二焊接层5的预定区域。请参考图6所示的工艺流程图。

3、热熔缓冲胶层8热熔固定在前一个电池片层的正面边缘，这种情况也可以有两种方式，分别介绍如下：

(1)先将热熔缓冲胶层8热熔固定在前一个电池片层的正面边缘，然后在正面边缘热熔固定有热熔缓冲胶层8的前一个电池片层上铺设形成基本单元。则在铺设形成每个基本单元时，将隔离层7铺设在前一个电池片层的正面边缘热熔固定的热熔缓冲胶层8表面，将第二焊接层5铺设在前一个电池片层上、使得热熔缓冲胶层8对应第二焊接层5的预定区域，将第二电池片层6铺设在第二焊接层5上。请参考图7的工艺流程图。

(2)在铺设形成每个基本单元时，将热熔缓冲胶层8热熔固定在前一个电池片层的正面边缘，将隔离层7铺设在热熔缓冲胶层8表面，将第二焊接层5铺设在前一个电池片层上、使得热熔缓冲胶层8对应第二焊接层5的预定区域，将第二电池片层6铺设在第二焊接层5上。请参考图8的工艺流程图。

需要说明的是，不同基本单元可以采用不同方式铺设，但是实际为了方便操作，通常采用相同的铺设方式。

隔离缓冲层中的热熔缓冲胶层8和隔离层7可以有多种不同的结构形式，主要有如下两种：(1)热熔缓冲胶层8包括若干个分离的块状缓冲胶形成分离式块状结构，每个块状缓冲胶与电池片层和第二焊接层5的一个接触位置对应。则隔离层包括若干个分离的隔离块呈分离块状结构，每个隔离块分别位于每个块状缓冲胶下方且至少覆盖块状缓冲胶所在区域；或者，隔离层7呈连续块状结构且至少覆盖每个块状缓冲胶所在区域。如图9以热熔缓冲胶层8呈分离式块状结构、隔离层7呈连续块状结构为例。(2)热熔缓冲胶层8呈连续块状结构且至少覆盖电池片层与第二焊接层的各个接触位置，则隔离层7也呈连续块状结构且至少覆盖热熔缓冲胶层8所在区域，如图10所示。

无论采用哪种结构、哪种铺设方式，本申请中的隔离层7可以采用特氟龙布、油布和隔离纸中的任意一种制成。

在实际使用时，通常将热熔缓冲胶层铺设在第二电池片层所在一侧，则隔离层铺设在第二焊接层的正面，则可选的，如图1所示，隔离层7上表面还固定有压块9，当隔离层铺设在同一个基本单元中的第二焊接层5表面时，压块9固定住第二焊接层5防止第二焊接层5移位。

在本申请中，待焊接模组中的每个电池片层可以包括可以仅包括一个电池片，或者包括若干个沿着垂直于传输方向依次排布形成一排的若干个电池片，电池片层的焊接位置包括每个电池片的主栅或焊盘处。其中电池片可以采用分片电池片，从而可以使得加工得到的太阳能光伏组件内部电路损耗大大降低，提高太阳能光伏组件的功率，则具体的，在铺设一个电池片层时，首先进行划片裂片工序，划片裂片的工序可以设置在线内作业，也可以设置在线外作业。不管是线内作业还是线外作业，将划片裂片完成的电池片装入料盒并放入焊接机，装入料盒时需要注意电池片放入的方向。通过机械手臂和吸盘将电池片抓取至检测台对电池片做外观检测和定位，并做判定，将不良电池片放入待判区域，通过栅线或/和电池片外边缘来进行定位，并作出调整，以便可以精确摆放到下一道工序。将电池片抓取至焊接台传送模组1上指定区域直至铺设完成电池片层。

本申请中的每个焊接层包括若干根焊带、若干根金属丝以及金属网中的至少一种，焊带包括扁平焊带、圆形焊带和不规则焊带中的至少一种，金属丝包括横向金属丝和/或纵向金属丝，所述金属网包括有骨架金属网和无骨架金属网中的至少一种。

待焊接模组中的每个焊接层包括常规焊接材料或金属网，常规焊接材料沿着焊接台传送模组传输方向铺设，还可以沿着垂直于焊接台传送模组传输方向铺设，常规焊接材料包括光伏焊带、金属线和导电胶带等，金属网由横纵交织的金属线预先交叉焊接形成。焊接层所形成的互连导电结构根据实际使用需要调整设置，本申请不对其具体结构进行限定。

在铺设形成待焊接模组的过程中，焊接台传送模组在铺设过程中静止，每铺设完成预定层次结构，通过焊接台传送模组将已铺设的结构沿着传输方向向焊接工站传输预定距离。传输完成后，焊接台传送模组恢复静止继续铺设。

当已铺设的结构传输到焊接工站时，在焊接工站对已传输到焊接工站的已铺设的结构进行加热焊接，将电池片层的焊接位置分别与其正面和背面的焊接层对应焊接在一起。在本申请中，焊接工站包括上加热装置、下加热装置和压阵针，上加热装置位于焊接台传送模组1上方对待焊接模组的正面加热，下加热装置位于焊接台传送模组下方对待焊接模组的背面加热，压阵针位于焊接台传送模组上方对应待焊接模组中各个焊接位置。具体的，利用压阵针对各个焊接位置进行压设保持贴合，由上加热装置和下加热装置对正反面进行加热实现焊接。本申请采用红外加热方式。焊接时采用的焊接温度在焊接层所使用的焊接材料的熔融温度之上，保持一定的安全窗口。比如常规的铜丝表面锡铅SnPb合金和常规晶体硅电极焊接在183度以上，合理的焊接窗口推进195-205度。焊接过程，要求保持焊接材料表面形成熔融状态，形成合金，从而使得每个电池片层的焊接位置分别与其正面和背面的焊接层对应焊接在一起。同时，每个基本单元中热熔缓冲胶层8热熔并固定在所在侧的电池片层边缘与第二焊接层5接触位置处，而由于隔离层7的作用，热熔缓冲胶层8与同一个基本单元内的第二焊接层5之间是隔离的、并不会粘接在一起。

在本申请中，在焊接台传送模组静止过程中，在铺设工站铺设层次结构，在焊接工站对已铺设且传输到焊接工站的结构进行加热焊接。当在铺设工站完成当前阶段的铺设时，同时焊接工站也完成焊接加工操作，此时焊接台传送模组将已铺设的结构沿着传输方向传输预定距离直至下一次传输。

在该步骤中，若一个电池片层包括一个电池片，则该步骤将多个电池片焊接形成串联结构，形成串单元结构。若一个电池片层包括形成一排的若干个电池片，则该步骤在焊接时将沿着传输方向位于同一列的电池片焊接形成串联结构、如果结合有横向互联焊接材料比如金属网层，多个串联结构可以进一步实现同一排的电池片焊接形成并联结构，最终形成大的板块单元结构。

当热熔缓冲胶层降温冷却至低于预定温度时，移除隔离层。本申请在移除半成品光伏单元中的隔离层后，通过隔离层传送模组10将从半成品光伏单元中移除的所有隔离层7传输回铺设工站进行重复使用。隔离层传送模组10可以与焊接台传送模组1并排设置，但较为优选的，隔离层传送模组10设置在焊接台传送模组1的相同投影区域的上方或下方，减少整体设备的占地空间，如图9以设置在焊接台传送模组1上方为例。基于设计原来上隔离材料可以是一次性隔离纸或者隔离膜，但基于光伏对成本的严格要求，采用隔离材料循环利用不作为BOM中耗材，控制设计源头的成本。

当对整个待焊接模组均焊接完成且移除隔离层后加工形成半成品光伏单元，然后可以基于半成品光伏单元加工形成太阳能光伏组件，基于半成品光伏单元加工形成太阳能光伏组件的步骤是较为常规的操作，本申请不再赘述。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。