生产太阳能电池串的设备的制作方法

1.本实用新型涉及自动化制造设备技术领域，尤其涉及一种生产太阳能电池串的设备。


背景技术：

2.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。利用太阳能组件发电是当今人们使用太阳能的一种主要方式，其中太阳能电池片是太阳能组件的主要组成部分。
3.为了提高太阳能电池片的输出功率，将多块电池片串联是一种常用手段。参见图1至图3所示，现有技术中，太阳能电池片的串联方法如下：焊带供料机构能够提供一组相互平行的焊带211，每个电池片1的正反面上均具有多条相互平行的栅条11，利用一组焊带211将一块电池片1的正面与相邻电池片1的背面相连接，每条焊带211与两个电池片1相应位置的栅条11贴合并焊接在一起，自动化设备连续交替地放置焊带211和电池片1，并对其进行传输和焊接，形成相互连接的电池串10，其中，焊带211的长度延伸方向、栅条11的长度延伸方向与电池串10的延伸方向相互平行。此外，位于第一片电池片1下方的一组焊带211能够构成电池串10的正极20a，而位于最后一片电池片1上方的一组焊带211能够构成电池串10的负极20b。
4.由上可知，常规电池串的串焊焊带上料方法为在平行于电池片栅条的方向上设置焊带供料机构，该焊带供料机构用于供给与电池串的延伸方向相同的焊带。为了满足多并焊接（同时焊接多个电池串）需求，就会极大的增加焊带供料机构组数。例如，对于m并电池串焊接，每片电池片上有n根栅条，则需要将m组焊带供料机构并排放置，每组焊带供料机构需要具有n个转轴。随着电池片并数或栅条数的增加，焊带供料机构的总数、每台焊带供料机构的体积都会大幅增多，因此极大地增加了设备的占地面积及成本，对于后期设备的使用及维护也带来了极大的麻烦，进而限制了生产效率的提高。
5.此外，实际生产过程中，由于每条焊带的质量小、容易滚动，通常需要设置用于将焊带定位在电池片上的定位机构，而用于将焊带传输到电池片相应位置的往往是另一组夹持机构。这也就意味着，直到定位机构将焊带与电池片相对定位之前，夹持机构都需要保持将焊带夹持住而不能松开，夹持机构也就无法用于制备下一组焊带，从而降低了整个电池串的生产效率。
6.另一方面，现有技术中，上述定位机构通常采用盖板，多块盖板由传输装置依次传输到电池片上方将焊带压紧。对于单条电池串的生产线，该盖板的传输装置通常为沿水平方向循环转动的传输带。而对于需要同时生产多条电池串的生产线，该设备显然会占用极大的空间，设备也不便于摆放。
7.综上所述，现有技术中太阳能电池串的生产设备大多存在生产效率低、生产成本高、占地面积大、使用维护困难等一个或多个问题。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种操作方便、节省占地面积及成本、生产效率高的生产太阳能电池串的设备。
9.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
10.一种生产太阳能电池串的设备，所述电池串包括至少两个电池片，同一组所述电池串中的所述电池片沿y方向排列，所述设备包括：
11.焊带制备装置，用于制备沿y方向延伸的所述焊带；
12.电池片供给装置，用于供给所述电池片；
13.中转工位，用于放置沿y方向延伸的所述焊带，所述中转工位设有用于限制所述焊带的位置的限位机构；
14.布置工位，用于接收来自所述电池片供给装置的所述电池片，以及用于接收来自所述中转工位供给的所述焊带，并将所述电池片与所述焊带布置成待焊接的所述电池串，其中，m个所述电池片在所述布置工位处沿x方向排列，所述m≥2，所述x方向与y方向相交；
15.焊接工位，用于接收来自所述布置工位的待焊接的所述电池串，并焊接所述电池串中的所述电池片及所述焊带。
16.优选地，所述设备还包括：
17.第一传输装置，用于将待焊接的所述电池串从所述布置工位传输至所述焊接工位；
18.第二传输装置，用于将所述电池片从所述电池片供给装置传输至所述布置工位；
19.第三传输装置，用于将沿y方向延伸的所述焊带组从所述焊带制备装置传输至所述中转工位；
20.第四传输装置，用于将沿y方向延伸的所述焊带组从所述中转工位传输至所述布置工位。
21.优选地，所述中转工位具有多条中转槽，所述多条中转槽沿x方向间隔设置，每条所述中转槽沿y方向延伸，每条所述中转槽用于对应放置一条所述焊带。
22.优选地，所述焊带制备装置包括用于卷绕焊带带材的焊带卷绕机构，以及用于从所述焊带卷绕机构拉出沿x’方向延伸的所述焊带带材的拉带机构，所述焊带带材用于制备沿y方向延伸的所述焊带，所述x’方向与y方向相交，所述x’方向与x方向平行或相交。
23.进一步优选地，所述焊带卷绕机构具有n组，所述拉带机构用于从n组所述焊带卷绕机构中同时拉出n条所述焊带带材，所述n≥1。
24.进一步优选地，所述x’方向与x方向相交时，所述焊带制备装置还包括转动机构，所述转动机构用于将沿x’方向延伸的所述原焊带旋转至沿x方向延伸。
25.进一步优选地，所述焊带制备装置还包括：切割机构，用于将沿x’方向延伸的所述焊带带材切割后制得沿x’方向延伸的原焊带，且用于将所述原焊带切割分成m条所述焊带，所述m≥1；夹持机构，用于夹持所述焊带；旋转机构，与所述夹持机构相连接，所述旋转机构用于将所述焊带的延伸方向旋转至y方向。
26.更进一步优选地，所述夹持机构具有沿x’方向间隔设置的m组，所述旋转机构具有沿x’方向间隔设置的m组，每组所述夹持机构与一组所述旋转机构连接。
27.进一步优选地，所述切割机构具有沿所述x’方向间隔设置的（m+1）组。
28.优选地，所述设备还包括定位组件传输装置，所述定位组件传输装置用于将定位组件传输至所述布置工位，所述定位组件用于限制待焊接的所述电池串中所述焊带与所述电池片的相对位置，所述定位组件传输装置包括用于沿y方向传输所述定位组件的传输带。
29.进一步优选地，所述定位组件传输装置还包括第一移动机构及第二移动机构，所述第一移动机构用于将所述定位组件从所述传输带移动至待焊接的所述电池串的上方，所述第二移动机构用于将所述定位组件从已焊接的所述电池串的上方移动至所述传输带上，所述传输带用于将所述定位组件从所述第二移动机构传输至所述第一移动机构。
30.根据本实用新型，所述x方向与y方向之间的夹角为α，0<α<180
°
。优选地，α=90
°
。
31.优选地，所述x’方向与x方向平行。
32.根据本实用新型，焊接方式包括但不限于红外焊接、热风焊接、接触焊接、电磁感应焊接等。
33.由于上述技术方案的运用，本实用新型提供的生产太阳能电池串的设备，仅需要一台焊带制备装置就能够实现多组电池串的同时生产，且中转工位的设置能够及时释放夹持机构或传输机构，使其能够用于制备下一组焊带组，大大提高了太阳能电池串的生产效率，该设备进一步设有能够有效利用空间的定位组件传输装置，整台设备构造简单，便于使用和维护，极大地缩减了设备成本和占地面积，提高了生产效率。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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。
35.附图1为现有技术中太阳能电池串的结构示意图；
36.附图2为图1侧视示意图；
37.附图3为现有技术中电池片的结构示意图；
38.附图4为本实用新型一具体实施例中生产太阳能电池串的设备的立体示意图；
39.附图5为图4中a处放大示意图；
40.附图6为图4的俯视示意图；
41.附图7为图4的主视示意图；
42.附图8为本实施例中焊带制备装置处于步骤s2时的局部立体示意图；
43.附图9为本实施例中焊带制备装置处于步骤s3时的局部立体示意图；
44.附图10为本实施例中焊带制备装置处于步骤s3时的另一局部立体示意图；
45.附图11为本实施例中一组夹持机构及旋转机构的立体示意图，其中夹持机构未旋转；
46.附图12为本实施例中一组夹持机构及旋转机构的立体示意图，其中夹持机构旋转90
°
；
47.附图13为本实施例中生产太阳能电池串的方法中步骤s1的示意图；
48.附图14为本实施例中生产太阳能电池串的方法中步骤s2的示意图；
49.附图15为本实施例中生产太阳能电池串的方法中步骤s3的示意图；
50.附图16为本实施例中生产太阳能电池串的方法中步骤s3的另一示意图；
51.附图17为本实施例中生产太阳能电池串的方法中步骤s5的示意图；
52.附图18为图17的侧视示意图；
53.附图19为本实施例中生产太阳能电池串的方法中步骤s6的示意图；
54.附图20为图19的侧视示意图；
55.附图21为本实施例中生产太阳能电池串的方法中步骤s7的示意图；
56.其中：1000、焊带制备装置；1100、焊带卷绕机构；1200、拉带机构；1300、切割机构；1400、夹持机构；1500、旋转机构；2000、布置工位；2100、中转工位；3000、电池片供给装置；4000、焊接工位；5000、第一传输装置；6000、第二传输装置；7100、x向移动轴；7200、y向移动轴；7300、z向移动轴；7400、第四传输装置；7501、传输带；7502、第二移动机构；8000、机架；
57.1、电池片；11、栅条；10、电池串；2、焊带带材；21、原焊带；211、焊带；20、焊带组；20a、正极；20b、负极；3、夹持单元；31、夹爪；4、夹持气缸；5、定位组件；6、中转槽。
具体实施方式
58.下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，但它们不是对本实用新型的限定。
59.本实用新型的设备用于同时生产m组如图1及图2所示的太阳能电池串10，其中m≥2，在设备示意图中以m=6为例，在方法示意图中以m=3为例，应当理解，m取范围内的任意值都不影响本实用新型构思的基本原理。
60.每组电池串10中，包括沿y方向依次排列的k个电池片1，k≥2，相邻两个电池片1之间通过一组焊带组20串联在一起，每组焊带组20包括n条沿y方向延伸的焊带211，n≥1，此处n=12。本实施例中，每个电池片1的上表面构成其自身的负极，下表面构成其自身的正极。沿y方向上，每条焊带211的一部分连接于后一个电池片1的上方，另一部分连接于前一个电池片1的下方，即，焊带组20与电池片1沿y方向上下交错排布，从而就能实现一组电池串10的串联。在一些实施例中，沿y方向最后方的电池片1的下方连接有一组焊带组20，构成整组电池串10的正极20a；沿y方向最前方的电池片1的上方连接有另一组焊带组20，构成整组电池串10的负极20b。
61.参见图3所示，每个电池片1的正反两面分别设置有n个栅条11，电池片1的同一侧面上，n个栅条11的延伸方向相互平行，电池片1正面的栅条11与反面的栅条11沿电池片1的厚度方向位置对应。在电池串10中，所有栅条11均沿y方向延伸，从而每个电池片1的每一侧均能够与一组焊带组20对应，一条焊带211能够对应焊接在一条栅条11上。
62.本实施例中，m组上述电池串10沿x方向依次排列， x方向与y方向相交，本实施例中x方向与y方向相互垂直且均沿水平方向延伸，m组电池串10中的各个电池片1呈阵列排布。
63.参见图4至图7所示为一种用于同时生产m组上述电池串10的设备，该设备包括机架8000及安装在机架8000上的焊带制备装置1000、电池片供给装置3000、第一传输装置5000、第二传输装置6000、第三传输装置及第四传输装置7400等。其中，焊带制备装置1000用于制备沿y方向延伸的焊带组20，电池片供给装置3000用于供给电池片1。
64.本实施例中，焊带制备装置1000制备好的焊带组20与电池片1在布置工位2000处
布置成待焊接的电池串10，然后待焊接的电池串10在焊接工位4000处被焊接。
65.进一步地，该设备还包括中转工位2100，中转工位2100用于暂时放置焊带制备装置1000制备好的焊带组20，中转工位2100设有用于限制各条焊带211的位置的限位机构。
66.相应地，上述第二传输装置6000用于将电池片1从电池片供给装置3000传输至布置工位2000；第三传输装置用于将制备好的沿y方向延伸的焊带组20从焊带制备装置1000传输至中转工位2100；第四传输装置7400用于将沿y方向延伸的焊带组20从中转工位2100传输至布置工位2000；第一传输装置5000用于将待焊接的电池串10从布置工位2000传输至焊接工位4000，第一传输装置5000进而能够用于传输焊接好的电池串10成品。
67.本实施例中，第二传输装置6000每次将m个电池片1沿x方向排列在布置工位2000上。与之相对应地，焊带制备装置1000制备好的焊带组20具有沿x方向间隔排列的m组，每组焊带组20均包括n条相互平行且均沿y方向延伸的焊带211。如此，在布置工位2000处，m个电池片1与m组焊带组20的位置一一对应。进一步地，焊接工位4000、布置工位2000、中转工位2100、焊带制备装置1000沿y方向依次排布，第一传输装置5000采用输送带，第一传输装置5000能够沿y方向的逆向传输电池串10。
68.为了节省设备成本及占地面积、提高生产效率，本实施例中的一台焊带制备装置1000能够同时制备出m组上述焊带组20。具体地，焊带制备装置1000包括焊带卷绕机构1100、拉带机构1200、切割机构1300、夹持机构1400及旋转机构1500。
69.其中，焊带卷绕机构1100设置在机架8000沿x方向的一侧部上，用于供给焊带211的原材料——焊带带材2。焊带卷绕机构1100具有n组，每组焊带卷绕机构1100均具有可旋转的转轴，n组焊带带材2对应卷绕n组焊带卷绕机构1100的转轴上。拉带机构1200能够沿x’方向前后移动地设置在机架8000上，拉带机构1200能够同时牵拉n组焊带带材2的一端部，将n组焊带带材2同时沿x’方向从焊带卷绕机构1100拉出，得到n条相互平行且均沿x’方向延伸的焊带带材2。其中，x’方向与y方向相交，本实施例中，x’方向与x方向平行。
70.切割机构1300用于将焊带带材2切割，使得拉带机构1200拉出的焊带带材2与卷绕在焊带卷绕机构1100上的焊带带材2分离，切割下来的焊带带材2为沿x’方向延伸的原焊带21，并继续对原焊带21进行切割，得到多条沿x’方向延伸的焊带211。具体地，切割机构1300具有沿x’方向间隔设置的（m+1）组，位于两端部的两组切割机构1300能够将拉出的n条焊带带材2同时切割，得到沿x’方向延伸的n条原焊带21，位于中间的切割机构1300进而能够将每条原焊带21都分成m条焊带211，每条焊带211均沿x’方向延伸。切割方式包括但不限于机械切割、激光切割等。
71.需要说明的是，在其他一些实施例中，例如在受限于厂房空间的场景下，x’方向可以与x方向相交。这种情况下，焊带制备装置1000还设有转动机构，用于将沿n条x’方向延伸的原焊带21整体转动为沿x方向延伸，进而可以进行后续步骤。
72.参见图8及图12所示，由上可知，经过切割机构1300切割后，能够得到m组沿x方向延伸的焊带组20，每组焊带组20包含n条沿x方向延伸的焊带211，为了得到m组沿y方向延伸的焊带组20，该焊带制备装置1000进一步设有m组夹持机构1400及m组旋转机构1500，两者一一对应，每组夹持机构1400的上方连接有一组旋转机构1500。具体地，m组夹持机构1400沿x方向排列设置，每组夹持机构1400均包括n个夹持单元3，每个夹持单元3又包括分设于两侧的两组夹爪31，夹持机构1400还包括用于驱动相邻两组夹爪31相向或反向运动的夹持
气缸4，从而每个夹持单元3能够夹持住一条焊带211的两端部，每组夹持机构1400能够同时夹持住一组焊带组20中相互平行的所有焊带211，从而使得所有焊带211的位置相对固定，不会偏离其应在的位置，并能够使得焊带211保持绷紧的状态。由此，旋转机构1500能够驱动夹持机构1400整体绕转动中心线p旋转，转动中心线p沿z方向延伸，旋转90
°
后，旋转机构1500就使得夹持机构1400所夹持的所有焊带211的延伸方向同时旋转至y方向。本实施例中，m组旋转机构1500相互独立，能够分别或同时旋转。
73.在其他实施例中，切割机构1300也可以集成在夹持机构1400上，方便对原焊带21进行切割。
74.由上，当沿y方向延伸的焊带组20制备好后，需要通过第三传输装置将其传输至中转工位2100。为了实现精准定位，第三传输装置具体包括x向移动轴7100、y向移动轴7200及z向移动轴7300，三者能够两两相对运动地连接在一起，其中x向移动轴7100沿x方向延伸，y向移动轴7200沿y方向延伸，z向移动轴7300沿z方向延伸，此处z方向延伸为向上延伸方向。上述m组旋转机构1500分别通过动子与x向移动轴7100连接并能够沿着x向移动轴7100相对滑动，从而夹持机构1400所夹持的焊带组20能够通过第三传输装置精准地放置到中转工位2100处。
75.本实施例中，x方向、y方向、z方向不共面，且三个方向之间相互垂直，因此连接于x向移动轴7100上的旋转机构1500和夹持机构1400可以到达这三个移动轴所张起的空间范围中的每一位置，实现焊带组20与中转工位2100的精准配对。
76.参见图5及图7所示，本实施例中，中转工位2100的工作面与布置工位2000基本齐平，中转工位2100上设有用于限制焊带组20的位置的限位机构。从而夹持机构1400将焊带组20放置在该中转工位2100上后，即可返回制备下一组焊带组20，不再需要等待定位组件7进行定位，有效提高了生产效率。
77.具体地，中转工位2100上的限位机构为多条中转槽6，每条中转槽6沿y方向延伸，中转槽6具有沿x方向间隔设置的m*n条，每条焊带211能够对应放置在一条中转槽6中，从而m组焊带组20能够一一对应地同时放置在所有中转槽6中，各条焊带211之间位置固定，不易滚动。
78.在其他实施例中，限位机构也可以采用弹销、卡勾等不同形式，只要能起到限制焊带组20位置的作用即可。
79.相应地，由于中转工位2100在x方向与布置工位2000保持一致，在z方向上与布置工位2000也基本齐平，第四传输装置7400主要起到沿y方向将m组焊带组20整体移动到布置工位2000的作用。具体地，第四传输装置7400包括沿x方向排列设置的m*n组夹爪，m*n组夹爪能够将m组焊带组20整体移动至布置工位2000。
80.此外，该设备还包括定位组件传输装置，定位组件传输装置用于将定位组件7传输至布置工位2000，其中定位组件7为能够将待焊接的电池串10中的焊带组20与电池片1压紧在一起的盖板。定位组件传输装置具体包括传输带7501、第一移动机构及第二移动机构7502。
81.其中，传输带7501用于沿y方向传输定位组件7，传输带7501沿自身长度方向首尾相接，传输带7501能够进行循环转动，构成一上下回流，传输带7501的上部沿y方向运动，下部沿y方向的逆向运动，定位组件7沿y方向排列在传输带7501的上表面上。
82.相应地，第二移动机构7502、传输带7501、第一移动机构与布置工位2000沿y方向依次设置，且焊接工位4000位于第二移动机构7502的y方向上。第一移动机构用于将定位组件7从传输带7501移动至待焊接的电池串10的上方，第二移动机构7502用于将定位组件7从已焊接的电池串10的上方移动至传输带7501上，传输带7501用于将定位组件7从第一移动机构传输至第二移动机构7502。如此，整个定位组件传输装置就实现了对定位组件7的循环传输和使用。
83.本实施例中，第一移动机构与第二移动机构7502均采用机械抓手的结构，其移动方式与上述第三传输装置类似，在此不再赘述，且此处第一移动机构与第二传输装置6000可共用同一套机构，既可以抓取电池片1，又可以抓取定位组件7。
84.本实施例中，由于同时生产沿x方向排列的m组电池串10，为了有效实现定位，定位组件7也呈沿x方向延伸的长条状，每个定位组件7能够同时压紧在m个电池片1的上方。相应地，为了简化设备结构、降低设备成本，传输带7501具有分设于机架8000沿x方向两侧的两组，两组传输带7501的高度、长度及运行速度保持一致，从而每个定位组件7的两端部能够对应放置在两组传输带7501上，实现平稳传输。
85.本实施例中所采用的定位组件传输装置，其传输方向与电池串10的延伸方向保持一致，且定位组件传输装置整体位于电池串10的上方，对于如此大规模的电池串10生产线能够不占用多余空间，大大提高了空间利用率，节省占地面积。
86.参见图13至图21所示，为本实施例中生产太阳能电池串的方法的过程示意图，其具体步骤如下：
87.s1、将电池片1自电池片供给装置3000由第二传输装置6000沿x方向传输，使得m个电池片1在布置工位2000处沿x方向排列；
88.s2：拉带机构1200从焊带卷绕机构1100中同时拉出n条沿x’方向（此处即x方向）延伸的焊带带材2，m组夹持机构1400移动至拉出的焊带带材2上方并分别将部分焊带带材2夹持住，每组夹持机构1400位于两组切割机构1300之间；所有切割机构1300将对应位置处的焊带带材2切断，得到n条沿x方向延伸的原焊带21，进而得到m组焊带组20，每组焊带组20包括n条沿x方向延伸的焊带211，每条焊带211被一个夹持单元3夹持，每组焊带组20被一组夹持机构1400夹持；
89.s3：x向移动轴7100将m组夹持机构1400沿x方向分散开，即，将m组焊带组20沿x方向分散开，使得沿x方向相邻的两组焊带组20相互远离；每组旋转机构1500分别驱动与之连接的夹持机构1400绕转动中心线p旋转90
°
（本实施例中为逆时针旋转），从而使得所有焊带211的延伸方向旋转至y方向，制备得到沿y方向延伸的m组焊带组20，其中所有夹持机构1400为同时旋转；
90.s4：第三传输装置将所有夹持机构1400均传输至中转工位2100，将m组沿y方向延伸的焊带组20对应放置在中转槽6中，然后空载的夹持机构1400即可返回用于制备下一批焊带组20；
91.s5：第四传输装置7400 m组沿y方向延伸的焊带组20移动至布置工位2000，m组焊带组20分别布置在m个电池片1的上方，每组焊带组20与一个电池片1相对应，并且每条焊带211的一部分位于电池片1的上方，另一部分超出电池片1的边缘并沿y方向向外延伸；
92.s6：第二传输装置6000将新的m个电池片1分别布置m组焊带组20的上方，形成m组
待焊接的电池串10，每组电池串10中的多个电池片1沿y方向依次排列，沿y方向相邻两个电池片1中，每组焊带组20分别位于前一个电池片1的上方和后一个电池片1的下方；
93.重复步骤s2至步骤s6，直至每组待焊接的电池串含有i个电池片，i≥3，再执行步骤s7；
94.s7：第一传输装置5000沿y方向的逆向将m组待焊接的电池串10传输至焊接工位4000，将焊带组20与相应位置的电池片1焊接，m组电池串10可以被同时或单独焊接，焊接方式包括但不限于红外焊接、热风焊接、接触焊接、电磁感应焊接等。
95.综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的生产太阳能电池串的设备，不需要多组焊带制备装置，用一组焊带制备装置1000即可为多组电池串的生产同时供料，且中转工位2100的设置能够有效提高生产效率，定位组件传输装置大大提高了空间利用率，节省占地面积，降低了生产成本，便于使用和维护。
96.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。