多互联导线的光伏电池的滚动焊接装置及其焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多互联导线的光伏电池的焊接技术领域，特别是一种多互联导线的光伏电池的滚动焊接装置及其焊接方法。
【背景技术】
[0002]2004年以来，中国光伏电池制造和应用迅猛发展。到2013年，中国不仅成为全球第一光伏制造大国，也已成为全球最大的光伏市场。未来光伏产业仍将保持高速增长，受到市场和投资人的巨大瞩目。
[0003]目前，产业内多数光伏电池和组件制造厂商，采用2-5个主栅线(Bus bar)的电池电极设计和互联方式。首先，在光伏电池的制造过程中，一个电池单元的正面，通过丝网印刷和高温烧结的方式形成大约55-90根60-100um宽度的细栅线。这些细栅线一般通过2根1.8mm的主栅线连接到一起。然后，在光伏组件的制造过程中，电池的主栅线通过高温焊接过程和涂覆有Sn层的铜互联条电性连接在一起。通过细栅线收集到的电池表面的光生电流，汇集到主栅线上，然后转移到约0.4mm厚2mm宽的涂Sn铜互联条上。这里，主栅线的宽度越宽，电性接触越好，接触电阻越低，有利于光电转化效率提升。但主栅线越宽，主栅线以及相应的互联条所造成的阴影遮蔽量也就越大，这又造成光电转换效率降低。考虑接触电阻和光学遮蔽两因子竞争作用，目前产业有向5主栅线电池设计过渡的趋势。
[0004]针对上述2-5主栅线电池设计，在光伏组件的制造过程中，电池的主栅线通过高温焊接过程和涂覆有Sn层的铜互联条电性连接在一起。焊接过程中，会施加机械压力到铜互联条和电池表面上。如果工艺条件波动或压力控制不够精准，就可能造成隐裂等可靠性缺陷。另外，热膨胀系数方面，铜互联条和硅片有巨大差异(分别为ISppm/度和2.5ppm/度)。光伏组件在自然环境中，不断升温降温，也会在组件内部形成巨大的机械应力。如果铜互联条的拉伸性能不好，也会造成安全隐患。
[0005]加拿大创新太阳能技术公司Day4Energy提出了通过提升组件成本的方法来制造高端组件，大幅度提升光伏组件的质量可靠性。根据加拿大专利局CA2496557中的技术信息公布，加拿大创新太阳能技术公司首先采用了多根互联导线(直径〈1_的细铜导线)和透明膜层结合的方式制备基本的电极连接单元。在上述设计中，互联导线被嵌入光学透明的聚合物载体材料中并连接至太阳能电池，其中聚合物辅助材料是用于改善可操纵性。德国专利说明书DE10239845C1中，也描述了一种借助于光学透明的黏着剂将互联导线固定至光学透明膜上并随后固定至太阳能电池的金属化层上的方法。
[0006]在上述布置当中，互联导线的使用大大提升了光伏组件结构的可靠性。这得益于互联导线表面体积比增加后，柔软度大大增加。同时，由于互联导线分布更为分散，可以连接到更多硅片表面。即使有部分隐裂，仍然可以通过互联导线连接碎片部分而不影响电流收集，增强组件产品可靠性。由于膜及黏着剂保持在太阳能电池模块中，这意味着对黏着剂及膜在长期稳定性方面存在相对高的要求，因此上述方案也导致相对高的成本。
[0007]2014年也被称为中国分布式光伏发展的元年。光伏应用从大型电站应用，开始大面积扩展到家庭屋顶、工业厂房屋顶等更接近人们日常活动范围的地方。这对光伏系统的可靠性和安全性也进一步提出了更高要求。因此，中国光伏产业迫切需要能够在提高光伏组件性能的同时，降低组件成本的创新解决方案。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:现有的多互联导线需要透明薄膜和粘结剂才能与光伏电池电连接，对透明薄膜和粘结剂存在相对较高的要求，导致成本太高。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多互联导线的光伏电池的滚动焊接装置，包括光伏电池识别定位装置、布线装置、上硅片传送装置、下硅片传送装置、焊接加热装置、前端剪线装置和后端剪线装置，上硅片传送装置、下硅片传送装置上下相对设置，并通过升降装置驱动相对闭合或打开，上硅片传送装置、下硅片传送装置之间的重叠区域为焊接工作区，焊接工作区分为前后设置的第二焊接工作区和第一焊接工作区，布线装置将互联导线布线至上硅片传送装置和下硅片传送装置之间，光伏电池识别定位装置将待焊接的光伏电池定位并放置于焊接工作区，前端剪线装置和后端剪线装置分别设置在焊接工作区的左右两侧，焊接加热装置对焊接工作区进行焊接加热。
[0010]进一步限定，上硅片传送装置和下硅片传送装置由多个输送滚轮构成，在输送滚轮表面具有与互联导线配合的导向槽；或者上硅片传送装置和下硅片传送装置由多个输送滚轮和套在输送滚轮上的传导带构成，在传导带表面具有与互联导线配合的导向槽。
[0011]进一步限定，布线装置包括线轮、前端夹线装置和后端夹线装置，互联导线绕在线轮上，前端夹线装置和后端夹线装置在前后两个方向分别夹持线轮释放的互联导线，并将夹持的互联导线布线至上硅片传送装置和下硅片传送装置之间。
[0012]进一步限定，焊接加热装置包括提供基础温度的基础温度加热器和提供峰值温度的峰值温度加热器。
[0013]进一步限定，滚动焊接装置还包括汇流条引出装置，汇流条引出装置将汇流条引出至焊接工作区。
[0014]进一步限定，布线装置还包括为互联导线涂覆助焊层的预处理装置和对涂覆助焊层的互联导线进行预加热的预加热装置，预处理装置和预加热装置设置在线轮和前端夹线装置之间。
[0015]一种上述多互联导线的光伏电池的滚动焊接装置的焊接方法，具有如下步骤:
[0016]a)上硅片传送装置和下硅片传送装置打开，布线装置布线；
[0017]b)光伏电池识别定位装置将首片待焊接的光伏电池定位并放置于第一焊接工作区的互联导线上；
[0018]c)上硅片传送装置和下硅片传送装置闭合，互联导线被临时固定在光伏电池背面；
[0019]d)前端剪线装置和后端剪线装置剪断多余的互联导线；
[0020]e)焊接加热装置对焊接工作区进行焊接加热，将互联导线焊接在光伏电池背面；
[0021]f)上硅片传送装置和下硅片传送装置向前移动背面焊接完成的光伏电池至第二焊接工作区；
[0022]g)上硅片传送装置和下硅片传送装置打开，布线装置布线；
[0023]h)上硅片传送装置和下硅片传送装置闭合，互联导线被临时固定在光伏电池正面；
[0024]i)前端剪线装置剪断多余的互联导线；
[0025]j)焊接加热装置对焊接工作区进行焊接加热，将互联导线焊接在光伏电池正面；
[0026]k)上硅片传送装置和下硅片传送装置打开，光伏电池识别定位装置将下一片待焊接的光伏电池定位并放置于第一焊接工作区的互联导线上；
[0027]I)上硅片传送装置和下硅片传送装置闭合，互联导线被临时固定在当前待焊接的光伏电池背面；
[0028]m)后端剪线装置剪断多余的互联导线；
[0029]η)焊接加热装置对焊接工作区进行焊接加热，将互联导线焊接在光伏电池背面；
[0030]ο)重复步骤f?η，完成光伏模块内光伏电池的互联
[0031]进一步限定，在步骤j中，在焊接加热装置对焊接工作区进行焊接加热时，上硅片传送装置和下硅片传送装置向后移动当前光伏电池并复位。
[0032]本发明的有益效果是:实现多根互联导线在光伏电池表面的直接布线和焊接，免除了透明薄膜和粘结剂的使用，降低成本，提升了可靠性。
【附图说明】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
[0034]图1a是本发明的光伏模块内的光伏电池的结构示意图；
[0035]图1b是本发明的光伏模块内的光伏电池的串焊结构示意图；
[0036]图1c是本发明的光伏模块的封装结构示意图；
[0037]图2a是本发明的“川字形”布线装置的结构示意图；
[0038]图2b是本发明的“凹字形”布线装置的结构示意图；
[0039]图3是本发明的光伏电池的滚动焊接装置的整体结构示意图；
[0040]图4a是本发明的光伏电池的滚动焊接方法的步骤a至