光伏組件及其生產工藝和生產設備的製作方法
2023-06-24 17:05:51
專利名稱：光伏組件及其生產工藝和生產設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及光伏電池生產技術領域，特別是涉及一種光伏組件的生產工藝和生產設備。此外，本發明還涉及一種利用此生產工藝和設備生產的光伏組件。
背景技術：
光伏組件是一種將光能轉化成電 能的產品，而光伏組件中的核心發電單元就是光伏電池，光伏電池的發電是根據其本身材料的特性來實現的，將多片光伏電池利用焊帶焊接成串，再將這些電池串按一定順序並聯在一起，得到合適的電壓電流，然後將玻璃，eva(一種高溫粘合劑)、背板、電池串利用eva的粘合作用層壓在一起，再安裝上鋁邊框，接線盒，形成現在的光伏組件。光伏組件的核心一電池片是將原矽片，經過制絨-擴散-溼法刻蝕-PECVD-印刷的工藝，得到具有發電功能的電池片，其中印刷工序，是在光伏電池的正面用銀漿印刷上主柵線來收集負電荷，光伏電池的背面印刷上銀鋁漿和鋁漿，用於收集正電荷，在正極和負極上利用焊帶焊接主柵線將電池片焊接在一起，就可以得到要求電壓的光伏電池串。請參考圖1，圖I為現有技術中一種典型光伏電池印刷工藝流程圖。目前的電池片印刷工藝，是將上一道工序-PECVD完成以後的半成品電池片進行各種漿料的印刷，現有技術的漿料印刷包括銀鋁漿印刷-烘乾-鋁漿印刷-烘乾-正面銀漿印刷-燒結，各工程流程依次分別為Sll銀鋁漿印刷在電池片的背面印刷上三條寬約I. 5mm的銀鋁漿主柵線，主要作用是因為銀鋁漿容易焊帶焊接到一起，將收集的正電荷通過與銀鋁漿焊接在一起的焊帶導出使用，銀鋁漿印刷是通過設備帶動刮刀擠壓絲網上有的銀鋁漿，收到擠壓的銀鋁漿會通過絲網上預先設置的通孔到達被印刷物上；S12烘乾因為銀鋁漿粘稠度高，在下一道工序鋁漿的印刷過程中，銀鋁漿不烘乾，就會汙染印刷鋁漿所用的絲網，並且，未烘乾的銀鋁漿也極易在鋁漿印刷過程中被破壞，所以需要進入烘乾爐，高溫將水分烘乾；S13鋁漿印刷在光伏電池的背面除主柵線以外其餘所有部分印刷上鋁漿，作用是將整個背面的電荷進行收集傳導並通過銀鋁漿上焊接的焊帶導出；S14烘乾與上一道烘乾的作用相同，為了將印刷到矽片上的鋁漿內的水分揮發掉；S15銀漿印刷在光伏電池的正面印上多條細柵線，和兩條或三條主柵線，細柵線與粗柵線垂直，因為光伏電池的正面為受光面，需要最大限度的保證受光面積，所以採用的細柵線印刷，細柵線可以保證最小面積的遮擋，而且材料使用的為銀漿，銀漿的導電性能好，可以最大限度的收集電荷，粗柵線便於與焊帶焊接，將電荷導出；S16燒結將印刷在娃片上的所有眾料在合適的溫度下,一部分擴散進入娃片,使矽片與各種漿料緊密的結合在一起，提高電荷的收集能力，提高電池片的轉換效率。經過燒結爐的電池片，就已經完成光伏電池片生產的全部工序。
但是，單片的電池片電壓電流低，需要將這些電池片焊接通過焊帶串聯焊接在一起，來提高電池的輸出電壓電流。焊接利用焊帶將電池片串聯焊接到一起，具體方法，將焊帶裁切成兩個電池片的長度，將一端鋪到一片光伏電池片正面的主柵線上，另一端鋪到第二片光伏電池片的背面，然後將第一片電池上面焊帶表面的鍍錫層高溫熔化，熔化以後就會和正面鍍有銀漿的主柵線結合到一起，再為第二片的背面主柵線上的焊帶加熱，將焊帶上附著的焊錫熔化與背面的銀鋁漿融合在一起，這樣依次焊接，得到規定片數的電池串。再將這些電池串並聯按規定順序擺放在一起，與玻璃，背板通過eva粘合劑，粘合在一起，然後安裝上保護鋁邊框，並安裝上接線盒，就形成現在的光伏組件。·在上述的生產過程中，存在以下缺點首先，現有光伏電池片背面進行印刷的時候，需要兩種不同的漿料，並且其中的銀鋁漿價格昂貴，增加了現有光伏電池片的製作成本；其次，現有光伏電池片在焊接的時候，需要正背面同時進行焊接，背面不易操作，焊接難度大，要求高，並且因為難操作，非常容易出現虛焊，漏焊等質量問題；而且，正背面同時焊接需上下同時對光伏電池片用力，極易造成光伏電池片的隱裂和碎片，出現浪費。因此，如何降低光伏組件的製作成本，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種光伏組件的生產工藝和設備，該生產工藝和設備能有效降低光伏電池片的生產成本，進而降低光伏組件的成本。本發明的另一目的是提供一種應用上述生產工藝和設備生產的光伏組件，該光伏組件生產成本低。為實現上述發明目的，本發明提供一種光伏組件的生產工藝，包括以下步驟步驟I)電池片背面敷設焊帶，該焊帶的長度大於或等於電池片長度的兩倍；步驟2)焊帶上印刷鋁漿後烘乾，並在電池片正面印刷銀漿；步驟3)將電池片之外的焊帶與電池片分區燒結。優選地，步驟3)分為兩步步驟31)將電池片之外的焊帶折彎；步驟32)將折彎後的焊帶放入燒結爐傳輸帶的小孔中，進入燒結爐下方的冷卻區域，電池片進入燒結爐中。優選地，所述焊帶包括第一段和第二段，所述第一段為銅帶段，所述第二段為銅帶鍍錫段，所述第一段與電池片的背面固定連接。優選地，所述第一段和所述第二段的長度比為7 9^1 :1。本發明還一種光伏組件的生產設備，包括載片臺，該載片臺具有若干容納焊帶的焊帶槽；所述焊帶槽的深度大於等於焊帶與焊帶漿料的高度之和，長度大於或等於電池片長度的兩倍。優選地，還包括焊帶壓緊裝置，該焊帶壓緊裝置安裝於焊帶印刷設備上。優選地，還包括焊帶折彎器，用於將電池片之外的焊帶垂直於所述電池片折彎90度。優選地，包括具有預留孔的燒結爐傳輸帶，折彎後的焊帶插入所述預留孔中，燒結爐包括燒結區和冷卻區，所述燒結區與所述冷卻區通過所述傳輸帶分隔。在上述基礎上，本發明進一步提供一種光伏組件，包括若干電池片，相鄰所述電池片通過焊帶固定連接，所述焊帶的長度大於或等於所述電池片的長度的兩倍，其一端與所述電池片的背面固定連接，另一端與相鄰的另一所述電池片的正面固定連接。優選地，所述焊帶包括第一段和第二段，所述第一段為銅帶段，所述第二段為銅帶鍍錫段，所述第一段與所述電池片的背面固定連接。本發明所提供的光伏組件的生產工藝，包括以下步驟步驟I)電池片背面敷設焊帶，該焊帶的長度大於或等於電池片長度的兩倍；步驟2)焊帶上印刷鋁漿後烘乾，並在電池片正面印刷銀漿；步驟3)將電池片之外的焊帶與電池片分區燒結。該生產工藝中，將焊 帶燒結在鋁漿之中，不需要印刷銀鋁漿，大大節約了電池片的製作成本。而且，在電池串焊接的時候，由於電池片背面帶有焊帶，只需要將焊帶中帶焊料的部分擺放在另一片電池的正面主柵線上，進行加熱焊接就可以，不需要對背面進行焊接和操作，大大減少了電池片背面焊接出現虛焊、漏焊等質量問題，降低了電池串的生產難度。同時，由於電池片的背面不需要進行任何操作，減少了現有技術中背面焊接時造成碎片的可能，降低了碎片率，減少浪費，進一步節約了成本。在一種優選的實施方式中，上述的步驟3)可分為兩步，分別為步驟31)將電池片之外的焊帶折彎；步驟32)將折彎後的焊帶放入燒結爐傳輸帶的小孔中，進入燒結爐下方的冷卻區域，電池片進入燒結爐中。焊帶上焊料的熔點低，在進行燒結時，為避免電池片外部的焊帶熔化，將此部分焊帶折彎，插入燒結爐傳輸帶的小孔中，使電池片外的焊帶進入燒結爐下方的冷卻區域，確保電池片及其上固定的焊帶在燒結過程中，電池片外的焊帶上的焊料不會熔化，避免焊料損失，同時也避免焊料汙染燒結爐。本發明還提供一種光伏組件的生產設備，該生產設備包括載片臺，該載片臺具有若干容納焊帶的焊帶槽，其深度大於等於焊帶與焊帶漿料的高度之和，長度大於或等於電池片長度的兩倍。電池片的背面敷設焊帶後，焊帶的高度大於電池片的高度。待焊帶敷設完畢且烘乾後，需要印刷電池片的正面，此時，焊帶面朝下。載片臺上設置容納焊帶的焊帶槽，可以將焊帶置於槽中，使電池片表面受載片臺支撐，避免印刷時受力不均，減少電池片出現破損的可能。在提供上述光伏組件的生產工藝和生產設備的基礎上，本發明還提供一種應用上述生產工藝和設備生產的光伏組件；該光伏組件包括若干電池片，相鄰所述電池片通過焊帶固定連接，所述焊帶的長度大於或等於所述電池片的長度的兩倍，其一端與所述電池片的背面固定連接，另一端與相鄰的另一所述電池片的正面固定連接。在電池串焊接的時候，由於電池片背面帶有焊帶，只需要將焊帶中帶焊料的部分擺放在相鄰的另一片電池的正面主柵線上，進行加熱焊接就可以，不需要對背面進行焊接和操作，大大減少了電池片背面焊接出現虛焊、漏焊等質量問題，降低了電池串的生產難度。同時，由於電池片的背面不需要進行任何操作，減少了現有技術中背面焊接時造成碎片的可能，降低了碎片率，減少浪費，節約了成本。
圖I為現有技術中一種典型光伏電池印刷工藝流程圖2為本發明所提供光伏組件生產工藝第一種具體實施方式
的生產流程圖；圖3為本發明所提供光伏組件生產工藝第二種具體實施方式
的生產流程圖；圖4為本發明所提供電池片背面敷設焊帶後一種具體實施方式
的結構示意圖；圖5為本發明所提供電池片正面且焊帶折彎後一種具體實施方式
的結構示意圖；圖6為本發明所提供的電池片分區燒結的工作原理圖；圖7為本發明所提供載片臺一種具體實施方式
的俯視圖；圖8為圖7所示載片臺的左視圖。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種光伏組件的生產工藝和設備，該生產工藝和設備能有效降低光伏電池片的生產成本，進而降低光伏組件的成本。本發明的另一核心是提供一種應用上述生產工藝和設備生產的光伏組件，該光伏組件生產成本低。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖2至圖6，圖2為本發明所提供光伏組件生產工藝第一種具體實施方式
的生產流程圖；圖3為本發明所提供光伏組件生產工藝第二種具體實施方式
的生產流程圖；圖4為本發明所提供電池片背面敷設焊帶後一種具體實施方式
的結構示意圖；圖5為本發明所提供電池片正面且焊帶折彎後一種具體實施方式
的結構示意圖；圖6為本發明所提供的電池片分區燒結的工作原理圖。需要說明的是，本發明所提供的光伏組件生產工藝，是在PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)後的半成品矽片背面印刷鋁漿後進行的。應當理解，本發明所提供的生產工藝，是背面印刷鋁漿完成後的矽片的後續工藝。在第一種具體的實施方式中，本發明所提供的光伏組件的生產工藝，包括以下步驟S21、電池片3背面敷設焊帶2，該焊帶2的長度大於或等於電池片長度的兩倍；將焊帶2按要求擺放在矽片塗好的鋁漿上，其長度為稍長於兩個電池片3的長度，一端可以為銅帶，另一端可以為銅帶上鍍錫，鍍錫部分可以佔整個銅帶的7/16。銅帶敷設時，將銅帶的一端敷設到鋁漿上，並要求銅帶頭端與電池片3相齊，不長於電池片3的外緣。具體可以在矽片烘乾鋁漿上共敷設三根新焊帶2，位置分別等同於現有光伏電池片3三根主柵線的位置。S22、焊帶2上印刷鋁漿後烘乾，並在電池片正面32印刷銀漿；焊帶印刷焊帶印刷是指通過絲網將鋁漿印刷在焊帶2上面，並且保證鋁漿的寬度大於焊帶2的寬度，利用鋁漿將焊帶2覆蓋。焊帶印刷過程中，焊帶2高於背面鋁漿，而焊帶鋁漿是印刷在焊帶2上，背面鋁漿與焊帶鋁漿有個高度，所以背面鋁漿不會汙染焊帶印刷的絲網；烘乾將焊帶印刷後的矽片放入烘乾爐，將鋁漿內的水分烘乾；銀漿印刷將烘乾好的矽片，翻轉，焊帶2面朝下放置在印刷矽片的載片臺4上，載片臺4上可預留出與焊帶2數量相同的焊帶槽41，槽的深度等於焊帶2加焊帶漿料的高度。將焊帶2入槽以後，就可以進行正面銀漿的印刷。
S23、將電池片3之外的焊帶2與電池片3分區燒結。焊帶2上焊料的熔點低，在進行燒結時，為避免電池片3外部的焊帶2熔化，可以將電池片3之外的焊帶2與電池片3分開，確保電池片3及其上固定的焊帶2在燒結過程中，電池片3外的焊帶2上的焊料不會熔化，避免焊料損失，同時也避免焊料汙染燒結爐。該生產工藝中，將焊帶2燒結在鋁漿之中，不需要印刷銀鋁漿，大大節約了電池片3的製作成本。而且，在電池串焊接的時候，由於電池片3的背面31帶有焊帶2，只需要將焊帶2中帶焊料的部分擺放在另一片電池的正面主柵線上，進行加熱焊接就可以，不需要對背面31進行焊接和操作，大大減少了電池片3背面31焊接出現虛焊、漏焊等質量問題，降低了電池串的生產難度。同時，由於電池片3的背面31不需要進行任何操作，減少了現有技術中背面31焊接時造成碎片的可能，降低了碎片率，減少浪費，進一步節約了成本。 在第二種具體的實施方式中，本發明所提供的光伏組件的生產工藝，包括以下步驟S31、在電池片3的背面31敷設焊帶2，該焊帶2的長度大於或等於電池片3長度的兩倍；S32、焊帶2上印刷鋁漿後烘乾，並在電池片3的正面32印刷銀漿；S33、將電池片3之外的焊帶2折彎；S34、將折彎後的焊帶2放入燒結爐傳輸帶5的小孔中，進入燒結爐下方的冷卻區B,電池片3進入燒結爐中。焊帶2上焊料的熔點低，在進行燒結時，為避免電池片3外部的焊帶2熔化，將此部分焊帶2折彎，插入燒結爐傳輸帶5的小孔中，使電池片3外的焊帶2進入燒結爐下方的冷卻區B，確保電池片3及其上固定的焊帶2在燒結過程中，電池片3外的焊帶2上的焊料不會熔化，避免焊料損失，同時也避免焊料汙染燒結爐。在一種具體的實施方式中，本發明所提供的焊帶2可以包括第一段和第二段，第一段和第二段的長度比為7 :9 1 :1，其中，第一段為銅帶段21，第二段為銅帶鍍錫段22，第一段與電池片3的背面31固定連接。銅帶敷設時，將銅帶一端敷設到鋁漿上，並要求銅帶頭端與電池的外緣相齊。可以在矽片烘乾鋁漿上共敷設三根焊帶2，位置分別等同於現有光伏電池片3三根主柵線的位置。銅帶段21和銅帶鍍錫段22的長度相當，銅帶段21固定在一個電池片3的背面31上，銅帶鍍錫段22在與下相鄰電池片3的時候固定在相鄰電池片3的正面32上。在燒結過程中，矽片背面鋁漿與矽片之間在一定溫度的作用下，鋁漿擴散進入矽片內，使矽片與鋁漿之間緊密結合在一起，背面鋁漿與焊帶2鋁漿會燒結在一起，將銅帶密封在鋁漿中。並且銅帶在高溫的作用下與鋁漿也形成一定得擴散，與鋁漿緊密連接在一起，這種帶焊帶2的光伏電池片3，在進行電池串焊接的時候，只需將焊帶2中鍍錫部分擺放在另一片電池的正面32主柵線上，進行加熱焊接，背面31不需要進行任何操作，就可以完成兩個電池片3的連接，方便快捷。請參考圖7和圖8，圖7為本發明所提供載片臺一種具體實施方式
的俯視圖；圖8為圖7所不載片臺的左視圖。本發明還提供一種光伏組件的生產設備，該生產設備包括載片臺4，該載片臺4具有若干容納焊帶2的焊帶槽41，其深度大於等於焊帶2與焊帶漿料的高度之和，長度大於或等於電池片3長度的兩倍。電池片3的背面31敷設焊帶2後，焊帶2的高度大於電池片3的高度。待焊帶2敷設完畢且烘乾後，需要印刷電池片3的正面32，此時，焊帶2面朝下。載片臺4上設置容納焊帶2的焊帶槽41，可以將焊帶2置於槽中，使電池片3表面受載片臺4支撐，避免印刷時受力不均，減少電池片3出現破損的可能。在一種具體的實施方式中，上述的生產設備還包括焊帶壓緊裝置，該焊帶壓緊裝置安裝於焊帶印刷設備上。焊帶2安裝在電池片3背面31後，需要利用鋁漿進行印刷，此過程稱為焊帶印刷。具體地可以通過絲網將鋁漿印刷在焊帶2上面，並且保證鋁漿的寬度大於焊帶2的寬度，利用鋁漿將焊帶2覆蓋。在焊帶印刷的過程中，印刷設備需安裝焊帶壓緊裝置，將焊帶2壓住壓緊，避免設備在印刷的時候，由於焊帶2移動造成的焊帶2偏離原始位置。同時，由於焊帶2高於電池片3的背面鋁漿，而焊帶鋁漿是印刷在焊帶2上，所以，背面鋁漿與焊帶鋁漿有一定的高度差，背面鋁漿不會汙染焊帶印刷的絲網。進一步地，本發明所提供的光伏組件的生產設備還可以包括焊帶折彎器，用於將 電池片3之外的焊帶2垂直於電池片3折彎90度。在燒結的時候，溫度可以達到800度左 右，而焊錫的熔點只有200度，如果電池片3和焊帶2直接燒結，焊帶2上的焊錫就會熔化損失掉，還可以汙染燒結爐。所以，可以利用焊帶折彎器將焊帶2設於電池片3外部的部分向垂直於電池片3的方向折彎90度，使帶焊料的部分與電池片3不在一個水平面內，以方便電池片3與帶焊料的部分在燒結時處於不同的溫度場內，實現分區燒結。印好銀漿的矽片進入燒結爐的時候，用機械手吸起矽片，並將折彎鍍錫的那一部分焊帶2放入燒結爐傳輸帶5預先設置的孔中，燒結爐包括燒結區A和冷卻區B，燒結區A與冷卻區B通過傳輸帶5分開，焊帶2中折彎的部分插入傳輸帶5的孔中，進入燒結爐下方的一個冷卻區B，實現電池片3與焊帶2分區燒結，保證焊帶2不熔化。在提供上述光伏組件的生產工藝和生產設備的基礎上，本發明還提供一種應用上述生產工藝和設備生產的光伏組件；該光伏組件包括若干電池片3，相鄰電池片3通過焊帶
2固定連接，焊帶2的長度大於或等於電池片3的長度的兩倍，其一端與電池片3的背面31固定連接，另一端與相鄰的另一電池片3的正面32固定連接。在電池串焊接的時候，由於電池片3背面31帶有焊帶2，只需要將焊帶2中帶焊料的部分擺放在相鄰的另一片電池的下面主柵線上，進行加熱焊接就可以，不需要對背面31進行焊接和操作，大大減少了電池片3背面31焊接出現虛焊、漏焊等質量問題，降低了電池串的生產難度。同時，由於電池片3的背面31不需要進行任何操作，減少了現有技術中背面31焊接時造成碎片的可能，降低了碎片率，減少浪費，節約了成本。以上對本發明所提供的光伏組件及其生產工藝和設備進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種光伏組件的生產工藝，其特徵在於，包括以下步驟步驟I)電池片背面敷設焊帶，該焊帶的長度大於或等於電池片長度的兩倍；步驟2)焊帶上印刷鋁漿後烘乾，並在電池片正面印刷銀漿；步驟3)將電池片之外的焊帶與電池片分區燒結。
2.根據權利要求I所述的光伏組件的生產工藝，其特徵在於，步驟3)分為兩步步驟31)將電池片之外的焊帶折彎；步驟32)將折彎後的焊帶放入燒結爐傳輸帶的小孔中，進入燒結爐下方的冷卻區域，電池片進入燒結爐中。
3.根據權利要求I所述的光伏組件的生產工藝，其特徵在於，所述焊帶包括第一段和第二段，所述第一段為銅帶段，所述第二段為銅帶鍍錫段，所述第一段與電池片的背面固定連接。
4.根據權利要求3所述的光伏組件的生產工藝，其特徵在於，所述第一段和所述第二段的長度比為7:9 1:1。
5.一種光伏組件的生產設備，包括載片臺，其特徵在於，該載片臺具有若干容納焊帶的焊帶槽；所述焊帶槽的深度大於等於焊帶與焊帶漿料的高度之和，長度大於或等於電池片長度的兩倍。
6.根據權利要求5所述的光伏組件的生產設備，其特徵在於，還包括焊帶壓緊裝置，該焊帶壓緊裝置安裝於焊帶印刷設備上。
7.根據權利要求5所述的光伏組件的生產設備，其特徵在於，還包括焊帶折彎器，用於將電池片之外的焊帶垂直於所述電池片折彎90度。
8.根據權利要求7所述的光伏組件的生產設備，其特徵在於，包括具有預留孔的燒結爐傳輸帶，折彎後的焊帶插入所述預留孔中，燒結爐包括燒結區和冷卻區，所述燒結區與所述冷卻區通過所述傳輸帶分隔。
9.一種光伏組件，包括若干電池片，相鄰所述電池片通過焊帶固定連接，其特徵在於， 所述焊帶的長度大於或等於所述電池片的長度的兩倍，其一端與所述電池片的背面固定連接，另一端與相鄰的另一所述電池片的正面固定連接。
10.根據權利要求9所述的光伏組件，其特徵在於，所述焊帶包括第一段和第二段，所述第一段為銅帶段，所述第二段為銅帶鍍錫段，所述第一段與所述電池片的背面固定連接。
全文摘要
本發明屬於光伏電池生產技術領域，公開了一種光伏組件及其生產工藝和生產設備，公開的生產工藝包括以下步驟1)電池片背面敷設焊帶，該焊帶的長度大於或等於電池片長度的兩倍；2)焊帶上印刷鋁漿後烘乾，並在電池片正面印刷銀漿；3)將電池片之外的焊帶與電池片分區燒結。由於電池片背面帶有焊帶，只需要將焊帶中帶焊料的部分擺放在另一片電池的正面主柵線上，進行加熱焊接就可以，不需要對背面進行焊接和操作，大大減少了電池片背面焊接出現虛焊、漏焊等質量問題，降低了電池串的生產難度。同時，由於電池片的背面不需要進行任何操作，減少了現有技術中背面焊接時造成碎片的可能，降低了碎片率，減少浪費，進一步節約了成本。
文檔編號H01L31/18GK102983223SQ20121052988
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者姜磊, 榮丹丹, 呂景記, 魏文秀, 于波 申請人:天津英利新能源有限公司