一种高性能板块太阳能光伏组件加工工艺

摘要

本发明公开了一种高性能板块太阳能光伏组件加工工艺，涉及光伏技术领域，该工艺在每相邻两个电池片层之间铺设隔离缓冲模组，隔离缓冲模组中的热熔缓冲胶层位于第二纵向焊接层上对应预定区域处、隔离层位于热熔缓冲胶层与第二纵向焊接层之间，存在至少一个隔离缓冲模组中的隔离层上还固定有横向焊接线与纵向焊接线的交叉位置接触；因此在焊接过程中，纵向焊接线和横向焊接线可以同时焊接完成，而且热熔缓冲胶层热熔并与电池片背面边缘粘接固定，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，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，该加工工艺的加工效率较高，且加工得到的太阳能光伏组件的性能也较优。

说明书

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，尤其是一种高性能板块太阳能光伏组件加工工艺。

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。

基于板块互联组件技术理念，这几年行业也在开始实质性的制造和应用。其中基于常规组件焊机制作串单元，后面多串排列并列，再通过互联条进行互联。这个工艺就存在工艺复杂，需要二次焊接的问题困扰，比如虚焊过焊隐裂问题。另外就是常规的板块互联专用一次焊接工艺方式，但这也遇到困扰。在焊接之前需要实现铺设横向焊丝、铺设纵向焊丝组、铺设电池片组、基于铜丝位置限位还最好增加压块铺设。这就是4个大的要素。这对焊接设备的复杂难道就增加很多，导致设备的设计及设备的输出节拍都比较难以达到理想目标。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种高性能板块太阳能光伏组件加工工艺，本发明的技术方案如下：

一种高性能板块太阳能光伏组件加工工艺，该加工工艺包括：

在铺设工站将第一纵向焊接层、第一电池片层、若干个基本单元和第三纵向焊接层依次铺设在焊接台传送模组上形成待焊接模组；每个基本单元包括第二纵向焊接层、隔离缓冲模组和第二电池片层，第二纵向焊接层位于第二电池片层和前一个电池片层之间，隔离缓冲模组至少包括热熔缓冲胶层和隔离层，热熔缓冲胶层位于第二纵向焊接层上对应预定区域处，隔离层位于热熔缓冲胶层与第二纵向焊接层之间，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；第三纵向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；各个电池片层主栅线分别与上下两侧的焊接层的焊接位置对齐；其中，每个纵向焊接层包括若干根平行间隔的纵向焊接线，每根纵向焊接线的长度方向沿着焊接台传送模组的传输方向；每个电池片层包括沿着垂直于焊接台传送模组的传输方向依次排布形成一排的若干个电池片；

存在至少一个隔离缓冲模组中的隔离层上还固定有横向焊接线，横向焊接线的长度方向垂直于焊接台传送模组的传输方向，横向焊接线位于第二电池片层背面非焊接位置区域；隔离层至少在横向焊接线与第二纵向焊接层中的各根纵向焊接线的交叉位置呈镂空结构使得横向焊接线与第二纵向焊接层中的各根纵向焊接线的交叉位置接触；

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、纵向焊接线和横向焊接线焊接在一起，同时，热熔缓冲胶层热熔并粘结在第二电池片层边缘处；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电池板块，基于电池板块加工形成太阳能光伏组件的基本电路。

其进一步的技术方案为，固定有横向焊接线的隔离层的垂直于焊接台传送模组传输方向的一侧边缘呈锯齿形结构，锯齿形结构包括依次间隔的镂空结构和非镂空结构且镂空结构对应各根纵向焊接线的位置，横向焊接线固定在隔离层的锯齿形结构处，横向焊接线粘接在锯齿形结构的非镂空结构表面，横向焊接线通过锯齿形结构的镂空结构与各根纵向焊接线接触。

其进一步的技术方案为，铺设形成的待焊接模组中每个隔离缓冲模组中的隔离层表面均固定有横向焊接线，或者，部分隔离缓冲模组中的隔离层表面均固定有横向焊接线。

其进一步的技术方案为，隔离层表面还固定有压块，当隔离层铺设在同一个基本单元中的第二纵向焊接层表面时，压块压住第二纵向焊接层。

其进一步的技术方案为，加工工艺还包括：在隔离缓冲模组加工工站将热熔缓冲胶层热熔固定在隔离层表面加工形成隔离缓冲模组，或者，在隔离缓冲模组加工工站将热熔缓冲胶层和横向焊接线热熔固定在隔离层表面加工形成隔离缓冲模组，将加工形成的隔离缓冲模组铺设在对应的基本单元中的第二纵向焊接层上。

其进一步的技术方案为，加工工艺还包括：通过隔离层传送模组将从移除的所有隔离层传输回隔离缓冲模组加工工站进行循环重复使用。

其进一步的技术方案为，一个基本单元中的热熔缓冲胶层包括若干个分离的块状缓冲胶，每个块状缓冲胶与第二电池片层边缘与第二纵向焊接层的一个接触位置对应。

其进一步的技术方案为，一个基本单元内的热熔缓冲胶层呈连续块状结构且至少覆盖第二电池片层边缘与第二纵向焊接层的各个接触位置。

其进一步的技术方案为，加工工艺还包括：

对所有纵向焊接线至少在焊接线的交叉位置以及预定区域进行压扁处理，对所有横向焊接线至少在焊接线的交叉位置进行压扁处理。

其进一步的技术方案为，加工工艺还包括：对纵向焊接线在预定区域处进行软化处理，经过软化后的预定区域的纵向焊接线的屈服强度相对于其他区域变小。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种高性能板块太阳能光伏组件加工工艺，该加工工艺在每个基本单元中铺设隔离缓冲模组，且存在至少一个隔离缓冲模组中包括提前通过粘结固定在隔离层上的横向焊接线，提前将工艺动作实现了前置，且不占用额外的工艺时间，不和正常的铺设纵向焊接线及电池片层集中在一起完成，就无需再考虑和分配时序动作，另外隔离缓冲模组前置和集中多项功能为一体。在焊接过程中，纵向焊接线和横向焊接线可以同时焊接完成，而且热熔缓冲胶层热熔并与电池片背面边缘粘接固定，从而得到的太阳能光伏组件发电单元，电池片背面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，降低电池片隐裂风险。这种巧妙的通过隔离层材料特性，将缓冲材料进行转移的工艺设计，线下也安排了反复的实验和验证，配合专门分离工具，可以实现非常平滑的分离操作。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。因此加工效率较高，且加工得到的太阳能光伏组件的性能也较优。

另外该加工工艺基于隔离材料模组多功能的设计思路，可以非常好的解决横向多片并联长度及多因素的节拍影响因素，实现板块互联制造的高速高效一次焊接成型的理想方案。该设计非常巧妙的利用多种材料的输入交替铺设多次才进行一次输送，利用这个焊接工艺的停顿间隙，来实现隔离缓冲模组模块的内置循环周转。不占用外部空间，不占用额外的节拍时间，实现设备的设计更加可靠、高效、低成本。

附图说明

图1是本申请公开的加工工艺中铺设工站的铺设流程示意图。

图2是铺设形成待焊接模组过程中的一个状态下的结构图。

图3是每个纵向焊接层的结构示意图。

图4是图2中在每个隔离缓冲模组处的侧视结构放大图。

图5是隔离缓冲模组的一种俯视结构示意图。

图6是横向焊接线的结构示意图。

图7是隔离缓冲模组的另一种俯视结构示意图。

图8是本申请公开的加工工艺中隔离层的循环重复使用的流程示意图。

图9是隔离层传送模组和焊接台传送模组的排布结构示意图。

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。

本申请公开了一种高性能板块太阳能光伏组件加工工艺，请参考图1所示的流程图，该加工工艺包括如下步骤：

在铺设工站将第一纵向焊接层2、第一电池片层3、若干个基本单元和第三纵向焊接层4依次铺设在焊接台传送模组1上形成待焊接模组。

请参考图2，第一纵向焊接层2直接铺设在焊接台传送模组1，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上铺设第一个基本单元。请参考图3，本申请中每个纵向焊接层包括若干根平行间隔的纵向焊接线A，每根纵向焊接线A的长度方向沿着焊接台传送模组1的传输方向，每根纵向焊接层A采用焊带或金属线实现。在实际实现时，每个纵向焊接层也可以包括若干根平行间隔设置的横向焊接线，横向焊接线垂直于纵向焊接线A并与各根纵向焊接线A交叉焊接形成类似网状交织结构，本申请对此不做限定。

可选的在本申请中，首先对所有纵向焊接线A至少在焊接线的交叉位置以及预定区域处进行压扁处理，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3中每根纵向焊接线A上包括若干个压扁处理的压点B，本申请要求厚度控制在0.15mm以内。压扁处理可以采用辊压方式或者冲压模具方式实现。进一步的，还可以对纵向焊接线A在预定区域处进行软化处理，经过软化处理后的预定区域的纵向焊接线的屈服强度相对于其他区域变小。软化处理包括退火软化处理或化学药剂软化处理。

本申请中所有电池片层的结构相同，每个电池片层包括沿着垂直于焊接台传送模组1的传输方向依次排布形成一排的若干个电池片，各个电池片层主栅线分别与上下两侧的焊接层的焊接位置对齐，也即电池层的主栅线与纵向焊接层2的纵向焊接线对齐。电池片可以采用分片电池片，分片电池片电流降低为等分，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。

每个基本单元至少包括第二纵向焊接层5、隔离缓冲模组和第二电池片层6，图2虚线框所示的隔离缓冲模组的放大结构如图4所示，第二纵向焊接层5的一部分铺设在前一个电池片层的正面、另一部分位于前一个电池层外部，第一个基本单元的前一个电池片层即为第一电池片层3。隔离缓冲模组至少包括隔离层7和热熔缓冲胶层8，热熔缓冲胶层8位于第二纵向焊接层5上对应预定区域处，隔离层7位于热熔缓冲胶层8与第二纵向焊接层5之间，预定区域即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。相邻两个电池片层中对应位置的电池片位于同一列，第二纵向焊接层同时与两个电池片层接触，从而可以实现相邻两个电池片层的串联。

在本申请铺设形成的待焊接模组中，存在至少一个隔离缓冲模组中的隔离层7上还固定有横向焊接线9，也可以采用热熔胶固定，如图4所示，横向焊接线9的长度方向垂直于焊接台传送模组的传输方向。如图5所示，隔离层7至少在横向焊接线9与第二纵向焊接层中的各根纵向焊接线的交叉位置呈镂空结构使得横向焊接线与第二纵向焊接层中的各根纵向焊接线的交叉位置接触，且横向焊接线9位于第二电池片层背面非焊接位置区域。可选的在本申请中，隔离层7的垂直于焊接台传送模组传输方向的一侧边缘呈锯齿形结构，锯齿形结构包括依次间隔的镂空结构和非镂空结构且镂空结构对应第二纵向焊接层5中的各根纵向焊接线的位置，横向焊接线9固定在隔离层7的锯齿形结构处，横向焊接线9粘接在锯齿形结构的非镂空结构表面，粘接点如图5中结构D所示，粘接点的数量本申请不作限定，粘结材料采用缓冲胶。横向焊接线9通过锯齿形结构的镂空结构与各根纵向焊接线接触，横向焊接线9与各根纵向焊接线交叉接触位置如图中结构C所示。

与纵向焊接线类似，本申请对所有横向焊接线9至少在焊接线的交叉位置进行压扁处理，如图6所示，横向焊接线9压扁处理的位置即为图5中横向焊接线9与各根纵向焊接线交叉接触位置C。

可选的，隔离层上固定有一根或多根横向焊接线9，多根横向焊接线9平行间隔设置且均分别与第二纵向焊接层5中的各根纵向焊接线的交叉位置接触，如图4以包括两根横向焊接线9为例。

在应用时，铺设形成的待焊接模组中每个隔离缓冲模组中的隔离层表面均固定有横向焊接线9。或者，出于成本控制采用间隙式排布，也即部分隔离缓冲模组中的隔离层表面均固定有横向焊接线9，比如每隔若干个电池片铺设一个设置有横向焊接线9的隔离缓冲模组。

在本申请中，为了便于铺设，对于不包括横向焊接线的隔离缓冲模组来说，先在隔离缓冲模组加工工站将热熔缓冲胶层8热熔固定在隔离层7表面加工形成隔离缓冲模组。对于包括横向焊接线的隔离缓冲模组来说，先在隔离缓冲模组加工工站将热熔缓冲胶层8热熔固定在隔离层7表面，并将横向焊接线9固定在隔离层7表面加工形成隔离缓冲模组。在加工得到隔离缓冲模组后，将加工形成的隔离缓冲模组转移铺设在对应的基本单元中的第二纵向焊接层上。

热熔缓冲胶层8具有多种结构形式，主要有如下两种：(1)热熔缓冲胶层8呈连续块状结构且至少覆盖第二电池片层6边缘与第二纵向焊接层5的各个接触位置，如上图5所示。(2)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，每个块状缓冲胶与第二电池片层6边缘与第二纵向焊接层5的一个接触位置对应，如图7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为表面光滑粘性非常弱的材料，包括表面涂有不粘的耐高温基材，常用的四氟布或者称呼为特氟龙高温布，涂油硅油的隔离耐高温材料等。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。

除此之外，隔离层7上表面还固定有压块10，当隔离缓冲模组铺设在同一个基本单元中的第二纵向焊接层5表面时，压块10压住第二纵向焊接层5防止第二纵向焊接层5移位。

若还有其他更多基本单元，则依次铺设其他的基本单元，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纵向焊接层4。若没有其他更多基本单元，则在第一个基本单元上铺设第三纵向焊接层4，第一个基本单元同时也是最后一个基本单元，第三纵向焊接层4覆盖最后一个基本单元中的第二电池片层6的正面的预定区域。

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，在本申请中，通常是铺设完三个隔离缓冲模组时，通过焊接台传送模组传输预定距离。传输完成后，焊接台传送模组恢复静止，继续铺设。

请参考图8所示的流程图，当已铺设的结构传输到焊接工站时，在焊接工站将电池片、纵向焊接线和横向焊接线焊接在一起。在本申请中，焊接工站包括上加热装置、下加热装置和压针阵，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，压针阵位于焊接台传送模组上方对应各个焊接位置，焊接位置包括电池片、纵向焊接线和横向焊接线的交叉接触位置，以及电池片与纵向焊接线的其他焊接位置。在焊接工站进行加热焊接时，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。实际隔离缓冲模组本身可以带压块功能，可以实现并替代压针类似的功能。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表面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分别与其正面和背面的焊接线对应焊接在一起。基于对应的电池片工艺特点需求，也可以采用低温的镀锡铋焊接材料，实现低温焊接加热方式。

同时，每个基本单元中的热熔缓冲胶层8热熔并固定在同一个基本单元内的第二电池片层6边缘与第二纵向焊接层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纵向焊接层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。当在铺设工站铺设完每一个隔离缓冲模组时，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。

对热熔缓冲胶层8进行冷却降温，当热熔缓冲胶层8降温冷却至低于预定温度时，移除所有隔离层7，可以采用预设专用工具进行分离，实现隔离层7与热熔缓冲胶层8和横向焊接线9的分离。

在移除隔离层后，通过隔离层传送模组11将移除的所有隔离层7传输回隔离缓冲模组加工工站进行循环重复使用，用于加工形成新的隔离缓冲模组。隔离层传送模组11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11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以隔离层传送模组11设置在焊接台传送模组1上方为例。

当整个待焊接模组都铺设完成、并经过焊接工站的加热焊接，且移除隔离层后加工形成电池板块，该电池板块中同一排的电池片通过横向金属线并联，同一列的电池片通过纵向金属线串联，然后可以基于焊接得到的电池板块继续加工形成太阳能光伏组件，后续操作是较为常规的操作，本申请不再赘述。

以上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。