一种太阳能电池串焊接总装的制作方法

[0001]
本实用新型涉及太阳能电池焊接技术领域，尤其涉及一种太阳能电池串焊接总装。


背景技术：

[0002]
光伏技术的发展推动着与太阳能电池相关产业的不断壮大，对太阳能电池设备的要求也日趋提高。在太阳能电池组件的生产过程中，需要将电池片通过焊带焊接成电池串，然后将多个电池串排列整齐。焊带又称镀锡铜带或涂锡铜带，分为汇流带和互连条。
[0003]
目前，在将焊带焊接到电池片栅线上时，传统焊接方式使用助焊剂，因为焊带与电池片热膨胀系数相差较大，冷却收缩时，收缩量相差较大，容易将电池片拉破，产生破片，破片率较高。
[0004]
因此，业界急需一种能够稳定可靠快速地将焊带焊接到电池串上的装置。


技术实现要素：

[0005]
为了解决现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种太阳能电池串焊接总装，能够稳定可靠快速地将焊带焊接到电池串上，并降低电池串的破片率。
[0006]
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
[0007]
一种太阳能电池串焊接总装，包括上料工站和焊接工站，所述上料工站用于完成焊带、电池串的上料工序，所述焊接工站用于将所述焊带和电池串通过导电胶固化焊接；
[0008]
所述上料工站包括电池串上料机构、焊带上料机构、定位装置和喷胶机构，所述电池串上料机构用于电池串的上料，所述焊带上料机构用于焊带的上料，所述定位装置用于对电池串和焊带的位置进行拍照定位，所述喷胶机构用于在电池串的栅线和焊带上喷射导电胶；
[0009]
所述焊接工站包括电池串放置机构、焊带放置机构和焊接机构，所述电池串放置机构用于抓取并移动电池串，所述焊带放置机构用于抓取并移动焊带，所述焊接机构用于加热导电胶使其固化，将焊带焊接至所述电池串的栅线上；
[0010]
其中，所述焊接工站被配置为：所述电池串放置机构和焊带放置机构抓取后将所述电池串和焊带进行空间组装，并置于所述焊接机构进行固化焊接。
[0011]
可选地，所述电池串上料机构包括第一载串板、第一抓取装置、第二载串板；所述第一载串板用于接收前端流水线上的电池串；所述第一抓取装置将位于所述第一载串板上的电池串抓取后移动至所述第二载串板。
[0012]
可选地，所述第二载串板的数量为若干个，每一个所述第二载串板的下侧设置有电池片定位平台和直线传输装置，所述第二载串板和所述电池片定位平台及电池串沿所述直线传输装置的轨道进行移动。
[0013]
可选地，所述电池串上料机构还包括第二抓取装置，所述第二抓取装置采用吸盘结构；所述上料工站上设有第一横梁，所述第二抓取装置和喷胶机构设置于所述第一横梁
上，第二抓取装置可在所述第一横梁上移动。
[0014]
可选地，所述焊带上料机构包括焊带冲压装置和焊带拉出装置，所述焊带冲压装置用于冲压焊带，所述焊带拉出装置用于移动焊带。
[0015]
可选地，所述焊接工站设置有纵梁，纵梁上设置有导轨，电池串放置机构和焊带放置机构可滑动地安装在纵梁上。
[0016]
可选地，电池串放置机构包括第二横梁和可滑动地设于第二横梁的若干个第三抓取装置，所述第二横梁可滑动式地安装于所述纵梁上，电池串放置机构抓取电池串后可控制电池串沿xyz三向移动；所述焊带放置机构包括第三横梁和可滑动地设于第三横梁的若干个第四抓取装置，所述第三横梁可滑动式地安装于所述纵梁上，焊带放置机构抓取焊带后可控制焊带沿xyz三向移动。
[0017]
可选地，所述焊接机构的数量设置有若干组，任一组所述焊接机构包括焊接载串板和焊接机台，焊接载串板和焊接机台安装于焊接工站的主体支架上，所述焊接机台设有用于对组装后的电池串和焊带进行焊接的可升降焊接头。
[0018]
可选地，所述焊接总装还包括检测机构，检测机构用于检测是否存在焊接缺陷和电池串缺陷。
[0019]
可选地，焊接总装还包括下料机构，所述下料机构用于将焊接后的电池串移动至流水线上的下一工位。
[0020]
本实用新型提供的一种太阳能电池串焊接总装，包括上料工站和焊接工站，所述上料工站用于完成焊带、电池串的上料工序，所述焊接工站用于将所述焊带和电池串通过导电胶固化焊接；所述上料工站和焊接工站可与流水线配合，实现电池串的连续焊接。所述焊接工站设置有若干组焊接机构，以使得若干组焊接机构可轮流交替工作，实现高效、不间断的焊接。通过采用喷胶机构和加热导电胶的焊接机构，将传统的助焊剂改进为导电胶，利用导电胶固化后有一定弹性，在拉力下可发生形变，弥补焊带与电池串的收缩量之差，避免焊接时将电池串拉破，降低了破片率。
附图说明
[0021]
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]
图1是本实用新型实施例提供的一种太阳能电池串焊接总装的简化结构示意图；
[0023]
图2是本实用新型实施例提供的一种太阳能电池串焊接总装的结构示意图；
[0024]
图3是根据图2所示的太阳能电池串焊接总装的上料工站的结构示意图；
[0025]
图4是根据图2所示的太阳能电池串焊接总装的焊接工站的结构示意图；
[0026]
图5是根据图2所示的上料工站的焊带上料装置的结构示意图；
[0027]
图6是根据图2所示的上料工站的定位装置的结构示意图；
[0028]
图7是根据图2所示的上料工站的喷胶机构的结构示意图；
[0029]
图8是根据图2所示的上料工站的载串装置的结构示意图；
[0030]
图9是根据图3所示的焊接工站的电池串放置机构的结构示意图；
[0031]
图10是根据图3所示的焊接工站的焊带放置机构的结构示意图；
[0032]
图11是根据图3所示的焊接工站的焊接机台的结构示意图；
[0033]
图12是根据图3所示的焊接工站的检测机构的结构示意图；
[0034]
图13是本实用新型中电池串和焊带的连接示意图；
[0035]
图14是本实用新型实施例提供的一种太阳能电池串焊接总装的工作流程示意图。
具体实施方式
[0036]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0037]
本实用新型的实用新型人发现：传统的太阳能电池焊接装置采用的助焊剂焊接，而焊带与电池串热膨胀系数相差较大，冷却收缩时，焊带与电池串之间的收缩量相差较大，而助焊剂难以发生形变，容易将电池串拉破。为解决这一问题，实用新型人提出了本实用新型的技术方案，将传统的助焊剂改进为导电胶，利用导电胶(常用导电胶有环氧基、丙烯酸基、硅胶基及杂化基导电胶，常用导电材料有银、银包铜等，基材与导电材料按照一定比例掺杂，基材在受热时会发生固化，将需要焊接的材料焊接在一起。)固化后有一定弹性，在拉力下可发生形变，弥补焊带201与电池串101的收缩量之差，避免焊接时将电池串拉破，降低了破片率。
[0038]
如图1-2所示，本实用新型提供的一种太阳能电池串焊接总装，一般性地，可以包括上料工站100和焊接工站200。上料工站100用于完成焊带 201、电池串101的上料工序。焊接工站200用于将焊带201和电池串101通过导电胶固化焊接。焊带201和电池串101的焊接示意图如图13所示。
[0039]
如图3所示，上料工站100包括支架102、电池串上料机构1、焊带上料机构2、定位装置3和喷胶机构4。电池串上料机构1、焊带上料机构2、定位装置3和喷胶机构4均设置于支架102上。电池串上料机构1用于电池串101 的上料。电池串上料机构1与电池串的生产线对接，使得电池串101由前端的生产线直接流转至电池串上料机构1。焊带上料机构2用于焊带201的上料。定位装置3用于对电池串101和焊带201的位置进行拍照定位。喷胶机构4用于在电池串101的栅线和焊带201上喷射导电胶。
[0040]
其中，电池串上料机构1包括第一载串板11、第一抓取装置12、第二载串板13，第二抓取装置14。第一载串板11与电池串的生产线对接，使得电池串101可由前端的生产线直接流转输送至第一载串板11上。第一抓取装置12 采用机械手，用于将第一载串板11上的电池串101抓取并移动至一个第二载串板13上。可选地，第一载串板11的数量为两个，其长度方向与前端的电池串生产线同向，第一抓取装置12抓取电池串101后，进行旋转，然后再将电池串101移动至一个第二载串板13上。第二载串板13的数量为若干个，在图 3所示的实施例中其数量为3个。每一个第二载串板13的下侧设置有电池片定位平台16和直线传输装置17。一个第二载串板13及其下方设置的电池片定位平台16和直线传输装置17共同构成一个如图8所示的载串装置。载串装置安装在支架102上。可选地，电池片定位平台16为uvw平台。
uvw平台(又称uvw定位平台)可通过x轴移动，y轴移动，θ轴旋转，实现对电池串的对位功能。通过如图6所示的定位装置3的相机对电池串101和焊带201的位置进行拍照定位，然后再通过电池片定位平台16对电池串101的位置和角度进行调整。
[0041]
第二载串板13及电池片定位平台16可沿着直线传输装置17的轨道进行移动。载串装置上还设置有直线传输限位件18。直线传输限位件18用于对第二载串板13及电池片定位平台16的移动位置进行限位，防止脱落。
[0042]
如图5所示，焊带上料机构2包括焊带冲压装置21和焊带拉出装置22。焊带冲压装置21用于将金属片或者金属条冲压为焊接时所需形状的焊带201。焊带拉出装置22用于将冲压成型后的焊带201拉出并移动至下一工位。可选地，焊带拉出装置22上设置有焊带吸盘，以用于吸附移动焊带201。焊带拉出装置22设置有焊带调整装置，焊带调整装置可以向上下、前后、左右等各个方向移动，以用于对焊带201的位置进行调整，方便后续工序的抓取。
[0043]
上料工站100的支架102上设有第一横梁15。第二抓取装置14和喷胶机构4设置于第一横梁15上。第一横梁15上设有导轨，使得第二抓取装置14 可以在第一横梁15上沿导轨移动。喷胶机构4设于上料工站100的上方，当载串装置运载电池串101，以及焊带拉出装置22运载焊带201经过喷胶机构4 下方时，喷胶机构4在电池串101的栅线和焊带201上喷射导电胶，完成喷胶作业。如图7所示，喷胶机构4包括喷胶机构支架41和设于喷胶机构支架41 上的喷胶阀42。喷胶阀42能够精确地控制导电胶的喷射量。
[0044]
可选地，本实用新型采用的喷胶阀包括阀体、喷胶单元、液盒、介质容器和设置在阀体上的冷却装置。介质容器、液盒和喷胶单元依次连接，阀体设于液盒上并设有喷阀控制线。阀体能够通过控制喷胶单元的喷胶量。具体地，阀体内部设置有电子模块(图中未示出)和制动器系统(图中未示出)。阀体在制动器的驱动下撞针(图中未示出)高速来回移动撞击，将导电胶通过喷嘴孔 (喷胶单元)高速喷射而出。冷却装置用于对阀体进行降温，避免阀体的高温影响液盒和喷胶单元内的导电胶，从而减少因高温引起的固化堵塞。冷却装置可以采用本领域技术人员所熟知的各种冷却降温装置，例如风冷、水冷、热管散热、半导体制冷等，只要能够满足将阀体降低至需求温度即可。
[0045]
焊带201和电池串101经由直线传输装置17和焊带拉出装置22运输至下一工位后，再经由焊接工站200的抓取装置抓取。
[0046]
如图4所示，焊接工站200包括电池串放置机构5、焊带放置机构6、焊接机构7、检测机构8和下料机构9。焊接工站200设置有纵梁10，纵梁10的数量为两个，并分别设于焊接工站200的两边。纵梁10上设置有导轨，电池串放置机构5和焊带放置机构6分别安装在纵梁10的不同导轨上，以使得电池串放置机构5和焊带放置机构6均可以沿着纵梁10的导轨移动(设定沿着纵梁10的导轨移动方向为x方向，即电池串放置机构5和焊带放置机构6均可以沿着x方向移动)。
[0047]
如图9所示，电池串放置机构5包括第二横梁51和可滑动地设于第二横梁51的若干个第三抓取装置52。第二横梁51的两端可滑动地安装在纵梁10 的导轨上。第二横梁51上安装有轨道，第三抓取装置52安装于第二横梁51 上的轨道，使第三抓取装置52可沿第二横梁51上的轨道移动(设定沿着第二横梁51上的轨道移动方向为y方向，即电池串放置机构5可以沿着y方向移动)。第三抓取装置52包括第三抓取装置抓取头521、抓取头连接部522、第三
抓取装置主体523和第三抓取装置限位件524。第三抓取装置抓取头521采用吸盘结构，以实现对电池串101的吸取抓取。第三抓取装置主体523可滑动地安装在第二横梁51上的轨道上。第三抓取装置主体523上设有垂直于第二横梁51上的轨道的导轨，抓取头连接部522可沿着第三抓取装置主体523上的导轨上下移动(即实现z向的移动)，第三抓取装置限位件524用于对第三抓取装置52的移动位置进行限位。通过第三抓取装置52抓取载串装置上的电池串101后，即可控制电池串101沿xyz三向移动。
[0048]
如图10所示，焊带放置机构6包括第三横梁61和若干个第四抓取装置 62。若干个第四抓取装置62可滑动地设置于第三横梁61上。第三横梁61的两端可滑动地安装在纵梁10的导轨上。第三横梁61上安装有轨道，第四抓取装置62安装于第三横梁61的轨道上，使第四抓取装置62可沿第三横梁61上的轨道移动(即实现y向的移动)。第四抓取装置62包括第四抓取装置抓取头 621、第四抓取装置抓取头连接部622、第四抓取装置主体623和第四抓取装置限位件624。第四抓取装置抓取头621用于抓取焊带拉出装置22拉出的焊带 201。第四抓取装置主体623可滑动地安装在第三横梁61的轨道上。第四抓取装置主体623上设有垂直于第三横梁61上的轨道的导轨，第四抓取装置抓取头连接部622可沿着第四抓取装置主体623上的导轨上下移动(即实现z向的移动)，第四抓取装置限位件624用于对第四抓取装置62的移动位置进行限位。通过第四抓取装置62抓取焊带拉出装置22拉出的焊带201后，即可控制焊带201沿xyz三向移动。
[0049]
通过电池串放置机构5抓取电池串101，及第四抓取装置62抓取焊带201 后，将电池串101和焊带201进行空间组装(通过将电池串101和焊带201分别进行xyz三向移动实现)。组装后，电池串放置机构5和焊带放置机构6同步移动，从而将组装后的电池串101和焊带201放置于焊接机构7，然后进行加热焊接工序。
[0050]
如图1和11所示，焊接机构7包括焊接载串板71和焊接机台72。焊接载串板71和焊接机台72安装于焊接工站200的主体支架202上。焊接机台72 设有可升降焊接头73，以用于对组装后的电池串101和焊带201进行焊接。将电池片101及焊带201在焊接工位上按顺序叠放，可升降焊接头73下压，对焊接位置进行加热，导电胶在可升降焊接头73的加热作用下固化，将电池片 101及焊带201焊接在一起。
[0051]
可选地，可升降焊接头73的焊接头主体和压板之间通过片弹簧弹性变形连接，以用于压板下降/上升，焊接头主体抵触/远离电池串101及焊带201 时，焊接头主体和压板的间距在片弹簧的作用下发生变化。在片弹簧的作用下，压板下降/上升时，焊接头主体和压板的间距在片弹簧的作用下发生变化。即片弹簧弹性变形连接可以使得当压板下降抵触在电池串上时，压板继续下降，焊接头主体与压板的间距减小，从而使焊接头主体的下端面将电池串和焊带压平、压实，然后加热焊接；当焊接完成后，压板上升，焊接头主体的下端面脱离电池串和焊带，压板继续上升，在片弹簧的弹性回复作用下，焊接头主体和压板的间距恢复至为施压状态。将焊接头主体和压板通过片弹簧弹性变形连接。采用片弹簧取代传统焊接头中压紧组件与焊接头主体之间采用导向孔、销子和套设在销子上的弹簧进行缓冲的方式，避免了销子易受热膨胀变形，导致的销子卡在导向孔内，压板下压给电池串带来的隐裂或直接压破的安全隐患。
[0052]
可选地，焊接机构7的数量设置有若干组，以使得可以将组装后的电池串 101和焊带201放置于不同的焊接机构7中进行焊接，以使得若干组焊接机构 7可轮流交替工作，实
现高效的焊接。这是由于第一组焊接机构7进行焊接时，需要一定的加热、焊接和冷却时间(5-20s)，在第一组焊接机构7焊接的同时，可以将组装后的电池串101和焊带201放置于第二组、第三组，第若干组，待第若干组放置组装后的电池串和焊带后，第一组完成焊接，然后，即可以将组装后的电池串和焊带后继续放置于第一组，实现流水线不停止的循环焊接。
[0053]
如图12所示，检测机构8用于检测是否存在焊接缺陷和电池串缺陷。其中焊接缺陷包括漏焊和虚焊等，电池串缺陷包括破片和隐裂。焊接完毕，移串机构(移串机构的两端可滑动地安装在纵梁10的一个导轨上)将焊接好的电池串移动到此工位进行el检测，检测有无漏焊、虚焊等焊接缺陷，焊接头压力过大或压力不均导致的破片、隐裂等缺陷也能在此检测出来。检测后，通过下料机构9下料。下料机构9用于将焊接后的电池串移动至流水线上的下一工位。
[0054]
如图14所示，为本实用新型提供的太阳能电池串焊接总装的工作流程示意图。在一个具体的实施例中，太阳能电池串焊接总装在使用时，首先电池串由前端的电池串生产线流入输送至上料工站100的第一载串板11。然后由设于第一载串板11附近的定位相机进行定位，当定位相机判断电池串101被输送至第一载串板11上预定位置后，启动第一抓取装置12；第一抓取装置12的机械手抓取第一载串板11上的电池串101，旋转90度后，将电池串101放置于 3个第二载串板13中间的一个第二载串板13上。在通过第二抓取装置14的换位吸盘吸取电池串101，然后放置于两侧的两个第二载串板13上；待3个第二载串板13上均放有电池串101后，通过载串装置的直线传输装置17移动至拍照位置，通过定位装置3的定位相机对电池串101进行拍照定位，当电池串 101的位置不符合要求时，通过设置于第二载串板13下的电池片定位平台16 对电池串101的位置和角度进行调整，然后通过载串装置的直线传输装置17 将电池串101继续移动，在此移动过程中电池串101经过喷胶机构4的下侧，喷胶机构4打开，喷射导电胶，待电池串101完全通过喷胶机构4下方后，在电池串101首(尾)栅线上留下一条均匀的胶线。载串装置的直线传输装置17 继续运载电池串101至下一工位(等待焊接工站200的电池串放置机构5抓取的位置)；在电池串101上料的同时，焊带201进行上料。将锡铜合金的金属条或金属片置于焊带冲压装置21进行冲压成型，制备出预定形状的焊带201，然后经由焊带拉出装置22将焊带201移动，焊带拉出装置22移动过程中对焊带201的位置进行调整，然后运载焊带201经过喷胶机构4的下侧，喷胶机构 4打开，喷射导电胶，待焊带201完全通过喷胶机构4下方后，在焊带201上留下一条均匀的胶线，焊带拉出装置22继续运载焊带201至下一工位(等待焊接工站200的焊带放置机构6抓取的位置)。然后，电池串放置机构5抓取电池串101，焊带放置机构6抓取焊带201，抓取后，电池串放置机构5控制电池串101沿xyz三向移动，焊带放置机构6控制焊带201沿xyz三向移动，将电池串101和焊带201摆放成如图13所示位置，完成电池串101和焊带201 的空间组装；然后将组装后的电池串101和焊带201放置于焊接机构7的焊接载串板71上，再由焊接机台72的可升降焊接头73对组装后的电池串101和焊带201的喷射有导电胶的位置进行加热固化，完成对组装后的电池串101和焊带201的固化焊接；然后由移串机构将焊接后的电池串移动至检测机构8进行el检测，检测是否存在焊接缺陷和电池串缺陷。如检测合格，则通过下料机构9完成电池串的下料工序，如检测不合格，则判断电池串为不良品，通过下料机构9将不良品的移动至其他位置。
[0055]
本实用新型提供的一种太阳能电池串焊接总装，其上料工站100和焊接工站200可
与流水线配合，实现电池串101的连续焊接。焊接工站200设置有若干组焊接机构7，以使得若干组焊接机构7可轮流交替工作，实现高效、不间断的焊接。通过采用喷胶机构4和加热导电胶的焊接机构7，将传统的助焊剂改进为导电胶，利用导电胶固化后有一定弹性，在拉力下可发生形变，弥补焊带与电池串的收缩量之差，避免焊接时将电池串拉破，降低了破片率。