论文部分内容阅读
摘要：自进入二十一世纪，世界经济发展持续加快，全球能源总需求得以迅速增长，而在能源环境与气候变化上问题日渐突出。坚持开发利用可再生能源，减少对化石能源依赖，促进保护赖以生存的环境，抵御全球气候变暖，推进人类社会的可持续发展，已然成为全社会共识。该研究主要通过对超薄多晶硅电池焊接关键技术入手，在保证原有配合材料不变情况下，调整优化焊接最高温度、焊接时长、焊体降温时间、提前预热系统、焊体承受压力、焊带脱落拉伸力等方面的研究，借助采用新型焊接方法，将电池焊接碎片率目标稳定在0.6%以内，实现优良焊接效果，从而保证组件二十五年寿命中稳定的电气性能输出。
关键词：焊接碎片；低温导电；胶带
中图分类号： TM243 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）07（b）-0000-00
太阳能转换成电能有两种方式：1、光热电转换方式，2、光电直接转换方式。光电直接转换方式利用光生伏特效应，当太阳光照射到光电二极管上时，光电二极管就会把光能变成电能产生电流。当若干个电池片串联或并联就可成为大功率输出的太阳能电池方阵了。太阳能电池组件是发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转化为电能，通过导线传输至蓄电池中存储起来，或带动负载工作。太阳能电池组件的质量与成本将直接决定整个发电系统的质量与成本。组件生产过程是将太阳能电池片通过五道工艺即焊接、敷设、层压、装框和测试，封装成可以提供一定的电性能及可靠耐用性的装置，通过实际安装应用，给人类提供持续不断的清洁能源。
1太阳能电池组件焊接方法的研究
该研究方向主要围绕提高产品质量，提升生产效率，降低制造成本为中心。主要从焊接生产工艺优化以及新焊接方式入手，优化自动化生产，不断引入新工艺新技术，通过大量的实验，验证并持续对制作工艺进行改进。为消费者生产物廉价美的光伏产品，推动新能源大规模平价利用，生产老百姓用的起的绿色电力。
太阳能电池组件的核心部件是太阳能晶体硅电池片，因太阳能电池片本身的物理特性，不能直接暴露在户外各种自然环境下，故为了实现太阳能发电的应用，就要对其进行密闭封装。没有良好的封装工艺，再好的太阳能电池也不能发挥自身的最大效能。封装不仅使电池寿命得到保证，还增强了电池的抗冲击强度。太阳能电池组件制造经过焊接（自动焊接、人工焊接），敷设（自动敷设、人工敷设），层压，组框等工序，将电池封装在钢化玻璃、EVA、背板和铝框的耐候防水防沙耐酸碱耐高电压的坚固外壳内。组件的高品质与长寿命是赢得可客户认可满意的关键。
2太阳能电池组件焊接影响因素分析
1、太阳能电池：使用硼掺杂的0.18毫米正公差多晶硅片，通过表面清洗、酸制绒、高频扩散制备PN结、氮化硅减反射膜气相沉积法、丝网印刷正背场电极、栅线烧结与效率测试。在电池正背面覆盖的金属栅线，通过光生伏特效应收集内部电子，借助栅线输出电能。
2、镀锡铜带（焊带）：将电气用铜线压制加工成扁平线，使用铜成分大于99.9%的无氧铜，材料不得有弯折、变色、污染、伤痕、油污等不良缺陷，外部采用浸铅锡合金的方式加工而成。
3、助焊剂：太阳能电池焊接采用非松香型免洗助焊剂，在自动焊接应用领域有尚佳表现。助焊剂中适宜的固体含量和内部机理活性来保证电池焊后极少的残留物，且表干清洁。可免除清洗工序，节约生产费用。此外焊后电池有很高的表面绝缘电阻，保证电气性能可靠性。
3太阳能电池组件焊接工艺优化
1、减少被焊合金在液体状态下的相互接触时间，防止或减少生成金属化合物和氧化物。
2、延长焊接成型后温度降低时间，减少冷却时间，减少焊带与电池间应力释放冲击对电池片造成隐裂。
3、保证焊接过程中焊带与电池压力稳定适宜性，研究探针结构与材质的改变，减少金属探针对电池片的内在损伤。
4、检验焊接用热风吹扫至电池表面的温度稳定适宜性，保证均匀受热，减少因温度差异，造成电池不同位置的内应力差异性大，造成焊带沿电池主栅线处开裂，或虚焊引起欧姆接触电阻异常。
选择不同类型的焊带，使用更加柔软轻薄的焊带作为电气传导载体，减少其对电池片的应力冲击。在保证焊接质量的前提下，降低焊接问题，降低温度对焊接材料的热冲击。
5、自动焊接设备工艺调整，通过优化焊接环境温度稳定性，加装焊接机密封装置，改善排风结构，保持机内平稳温度，避免骤冷骤热对控制焊接温度的有害影响。在焊接过程中，提升电池预热盘温度，降低焊带电池间温差。摸索电池片的预热温度及时间，增加焊带预热系统，降低两种材料在焊接过程温差提高适应性。
4太阳能电池组件焊接方式建议
除了现有的自动热风焊接方式以外，太阳能电池片的厚度已经能够做到180μm甚至更薄，在焊接过程中对于薄片极易造成电池片的碎裂从而降低电池片的利用率，增加生产成本。为此我们引入更先进焊接工艺，能够减少电池片的碎片几率，达到节约生产成本的目的。该工艺主要采用低温焊接方式，解决热风焊接过程中造成的焊带与电池片间的应力这一缺陷为突破口，达到降低电池片碎片几率的目的。ACF介于焊带与电池主栅线之间，可大大降低焊接温度，减少焊带镀锡层与电池主栅线在焊接完冷却时内应力释放对电池可能造成的冲击与损伤。
5结束语
通过对太阳能电池薄片低温焊接工艺的摸索，与导电胶带焊接工艺的实验，相对于传统热风焊接技术来讲，导电胶带焊接是一全新的技术。
随着焊接工艺温度的提升，电池片内温度梯度有明显差异，而温度梯度的差异将直接影响焊接后电池片内残余内应力，电池片内残余内应力越大，在使用过程中碎片的风险也将越大，由于在焊带与电池粘接过程中实现了低温操作，电池片内应力将会较低，导电胶带组件可以避免组件在生产、运输、仓储、安装过程中的隐裂问题。
由于导电胶带采用的是低温焊接工艺，焊接过程中电池片受应力变化小，因此适用于超薄电池片粘接。超薄电池片的应用可在节约硅料的同时也为环境保护做出巨大贡献。
由于导电胶带粘接工艺特点，对于太阳能电池的主栅线没有特别要求。在电池栅线设计时，具有很强的灵活性，同时扩大了电池浆料的选择范围。此外可以完全去掉主栅线，这在贵金属价格居高不下的前提下，其优势将更加明显，扩大了光伏组件成本降低的潜在空间。
本文研究对于超薄电池焊接的规模工业化生产有积极的指导意义，最终目标实现为消费者生产物廉价美的光伏产品，推动新能源大规模平价利用，让绿色电力更快的走近寻常百姓家。
参考文献
[1]陈哲良.降低晶体硅太阳能电池和组件制造成本的探讨[J]三.中国新能源，2008（7）：l一4.
[2]国家发改委能源研究所.世界可再生能源发展趋势解读[J].中国新能源，2008（7）：21.
[3]杨晓蝉.三菱电机开发高效无铅软钎料太阳能电池组件仁[J].现代材料动态，2004（l）：G.
关键词：焊接碎片；低温导电；胶带
中图分类号： TM243 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）07（b）-0000-00
太阳能转换成电能有两种方式：1、光热电转换方式，2、光电直接转换方式。光电直接转换方式利用光生伏特效应，当太阳光照射到光电二极管上时，光电二极管就会把光能变成电能产生电流。当若干个电池片串联或并联就可成为大功率输出的太阳能电池方阵了。太阳能电池组件是发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转化为电能，通过导线传输至蓄电池中存储起来，或带动负载工作。太阳能电池组件的质量与成本将直接决定整个发电系统的质量与成本。组件生产过程是将太阳能电池片通过五道工艺即焊接、敷设、层压、装框和测试，封装成可以提供一定的电性能及可靠耐用性的装置，通过实际安装应用，给人类提供持续不断的清洁能源。
1太阳能电池组件焊接方法的研究
该研究方向主要围绕提高产品质量，提升生产效率，降低制造成本为中心。主要从焊接生产工艺优化以及新焊接方式入手，优化自动化生产，不断引入新工艺新技术，通过大量的实验，验证并持续对制作工艺进行改进。为消费者生产物廉价美的光伏产品，推动新能源大规模平价利用，生产老百姓用的起的绿色电力。
太阳能电池组件的核心部件是太阳能晶体硅电池片，因太阳能电池片本身的物理特性，不能直接暴露在户外各种自然环境下，故为了实现太阳能发电的应用，就要对其进行密闭封装。没有良好的封装工艺，再好的太阳能电池也不能发挥自身的最大效能。封装不仅使电池寿命得到保证，还增强了电池的抗冲击强度。太阳能电池组件制造经过焊接（自动焊接、人工焊接），敷设（自动敷设、人工敷设），层压，组框等工序，将电池封装在钢化玻璃、EVA、背板和铝框的耐候防水防沙耐酸碱耐高电压的坚固外壳内。组件的高品质与长寿命是赢得可客户认可满意的关键。
2太阳能电池组件焊接影响因素分析
1、太阳能电池：使用硼掺杂的0.18毫米正公差多晶硅片，通过表面清洗、酸制绒、高频扩散制备PN结、氮化硅减反射膜气相沉积法、丝网印刷正背场电极、栅线烧结与效率测试。在电池正背面覆盖的金属栅线，通过光生伏特效应收集内部电子，借助栅线输出电能。
2、镀锡铜带（焊带）：将电气用铜线压制加工成扁平线，使用铜成分大于99.9%的无氧铜，材料不得有弯折、变色、污染、伤痕、油污等不良缺陷，外部采用浸铅锡合金的方式加工而成。
3、助焊剂：太阳能电池焊接采用非松香型免洗助焊剂，在自动焊接应用领域有尚佳表现。助焊剂中适宜的固体含量和内部机理活性来保证电池焊后极少的残留物，且表干清洁。可免除清洗工序，节约生产费用。此外焊后电池有很高的表面绝缘电阻，保证电气性能可靠性。
3太阳能电池组件焊接工艺优化
1、减少被焊合金在液体状态下的相互接触时间，防止或减少生成金属化合物和氧化物。
2、延长焊接成型后温度降低时间，减少冷却时间，减少焊带与电池间应力释放冲击对电池片造成隐裂。
3、保证焊接过程中焊带与电池压力稳定适宜性，研究探针结构与材质的改变，减少金属探针对电池片的内在损伤。
4、检验焊接用热风吹扫至电池表面的温度稳定适宜性，保证均匀受热，减少因温度差异，造成电池不同位置的内应力差异性大，造成焊带沿电池主栅线处开裂，或虚焊引起欧姆接触电阻异常。
选择不同类型的焊带，使用更加柔软轻薄的焊带作为电气传导载体，减少其对电池片的应力冲击。在保证焊接质量的前提下，降低焊接问题，降低温度对焊接材料的热冲击。
5、自动焊接设备工艺调整，通过优化焊接环境温度稳定性，加装焊接机密封装置，改善排风结构，保持机内平稳温度，避免骤冷骤热对控制焊接温度的有害影响。在焊接过程中，提升电池预热盘温度，降低焊带电池间温差。摸索电池片的预热温度及时间，增加焊带预热系统，降低两种材料在焊接过程温差提高适应性。
4太阳能电池组件焊接方式建议
除了现有的自动热风焊接方式以外，太阳能电池片的厚度已经能够做到180μm甚至更薄，在焊接过程中对于薄片极易造成电池片的碎裂从而降低电池片的利用率，增加生产成本。为此我们引入更先进焊接工艺，能够减少电池片的碎片几率，达到节约生产成本的目的。该工艺主要采用低温焊接方式，解决热风焊接过程中造成的焊带与电池片间的应力这一缺陷为突破口，达到降低电池片碎片几率的目的。ACF介于焊带与电池主栅线之间，可大大降低焊接温度，减少焊带镀锡层与电池主栅线在焊接完冷却时内应力释放对电池可能造成的冲击与损伤。
5结束语
通过对太阳能电池薄片低温焊接工艺的摸索，与导电胶带焊接工艺的实验，相对于传统热风焊接技术来讲，导电胶带焊接是一全新的技术。
随着焊接工艺温度的提升，电池片内温度梯度有明显差异，而温度梯度的差异将直接影响焊接后电池片内残余内应力，电池片内残余内应力越大，在使用过程中碎片的风险也将越大，由于在焊带与电池粘接过程中实现了低温操作，电池片内应力将会较低，导电胶带组件可以避免组件在生产、运输、仓储、安装过程中的隐裂问题。
由于导电胶带采用的是低温焊接工艺，焊接过程中电池片受应力变化小，因此适用于超薄电池片粘接。超薄电池片的应用可在节约硅料的同时也为环境保护做出巨大贡献。
由于导电胶带粘接工艺特点，对于太阳能电池的主栅线没有特别要求。在电池栅线设计时，具有很强的灵活性，同时扩大了电池浆料的选择范围。此外可以完全去掉主栅线，这在贵金属价格居高不下的前提下，其优势将更加明显，扩大了光伏组件成本降低的潜在空间。
本文研究对于超薄电池焊接的规模工业化生产有积极的指导意义，最终目标实现为消费者生产物廉价美的光伏产品，推动新能源大规模平价利用，让绿色电力更快的走近寻常百姓家。
参考文献
[1]陈哲良.降低晶体硅太阳能电池和组件制造成本的探讨[J]三.中国新能源，2008（7）：l一4.
[2]国家发改委能源研究所.世界可再生能源发展趋势解读[J].中国新能源，2008（7）：21.
[3]杨晓蝉.三菱电机开发高效无铅软钎料太阳能电池组件仁[J].现代材料动态，2004（l）：G.