專利名稱：光伏電池大回流焊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏電池大回流焊。
背景技術(shù)：
光伏電池(PV電池)在多種場境中用于為多種系統(tǒng)提供電力。在很多情況下，PV電池形成有一定的尺寸和形狀。因此，可期望將多個PV電池互連。在很多情況下，這是利用手動或自動焊接完成的。消除高價的自動片/串焊接設(shè)備和人工焊接片和串操作人員的人工勞動，可降低資金設(shè)備成本、人工或機器焊接勞動力人員總數(shù)及相關(guān)費用。大多數(shù)操作人員當(dāng)前使用手動焊接或自動焊接將單個焊帶焊接到晶體硅PV電池上。這些方法或因人力變化而具有較大產(chǎn)量變化，或因具有與資金、電力和維護相關(guān)的高額成本。手動、紅外線、激光、對流、傳導(dǎo)和軟觸摸焊接(soft touch soldering)是現(xiàn)今大多數(shù)公司常用的全部方法，以將互聯(lián)帶以單一逐個單個化的方式手動地或者自動地焊接到PV電池。這些涵蓋從桌頂應(yīng)用到安裝在封閉裝置或機器內(nèi)的大型焊接單元?，F(xiàn)有技術(shù)需要高資金、能量和維護成本。假定機器必須具有高度過程控制、機械公差、電特征、監(jiān)測和對齊機構(gòu)。手動焊接組件和PV電池的操縱在電池晶體硅結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生高的應(yīng)力，因此導(dǎo)致PV電池的較高破損率和較劣性能。

發(fā)明內(nèi)容
PV電池片/帶焊接方法的實施方式可用來接合多種PV電池。通過在PV晶體硅電池到銅帶片上利用用于SMT的熱回流焊設(shè)備，成組PV電池可附連成電池串。帶焊接方法的實施方式將容許很多晶體硅PV電池(2、10或12個電池)的互連片大回流焊成長達2100mm的單個長電池串(string)。在其它實施方式中，互連數(shù)量在實踐措施中有效地沒有限制。這種途徑將為了在受控環(huán)境內(nèi)大量加熱的目的而利用現(xiàn)有SMT回流焊爐(即對流或紅外線)。這種解決途徑的總問題是需要購買高成本的自動片焊和電池串資產(chǎn)設(shè)備。這種技術(shù)也通過較低的溫度速變率(temperature ramp rate)在晶體娃PV電池上引起較小應(yīng)力。簡單的焊帶和電池對齊固定裝置(基部+頂部)也將使用以在回流熱焊接過程中將部件保持在一起。這種途徑利用SMT (表面貼裝技術(shù))回流焊爐以大量焊接方法將很多焊帶焊接到電池。在其它方法中，在機器中使用高精度制成的工具和機電特征以對齊、切割和放置互聯(lián)條于其位進行焊接。替代地，相關(guān)人員能夠?qū)㈦姵睾秃笌謩臃胖玫焦潭ㄑb置上，并指引固定裝置進入回流焊爐內(nèi)，從而容許大量焊接，而非單個逐個焊接工藝。尚未看到在單程中大量焊接所有電池的機器。用于SMT (表面貼裝技術(shù))PCBA (印刷電路板組件)焊接的現(xiàn)有回流焊爐的使用與上述機器進行對比。工業(yè)上不使用固定裝置以行進穿過焊爐，而是通過烙鐵、激光束、熱氣槍、感應(yīng)、IR (紅外)熱脈沖或觸摸感應(yīng)方法簡單地預(yù)熱和焊接電池上的片，對比而言，在對流爐內(nèi)，整個固定裝置和電池串按照傳送機速度順次被加熱。
在一個實施方式中，一種用于焊接光伏太陽能電池的方法包括提供第一和第二 PV電池、保持裝置、焊帶和大回流焊爐。該方法還包括將焊帶放置進保持裝置內(nèi)的固定裝置溝槽內(nèi)。該方法還包括將第一和第二 PV電池放置在保持裝置內(nèi)，使得焊帶定位在第一和第二PV電池上的期望位置。該方法還包括將保持裝置和第一和第二 PV電池以及焊帶放置進大回流焊爐內(nèi)。該方法還包括在大回流焊爐內(nèi)加熱保持裝置和第一和第二PV電池以及焊帶，以焊接第一和第二PV電池。該方法還包括冷卻所述保持裝置和所述第一和第二PV電池以及焊帶?？蛇x地，所述保持裝置具有頂部和底部，所述頂部和所述底部均具有多個通孔并為大致板形形狀，所述底部具有用于將所述第一和第二 PV電池保持在位的多個保持托架，并具有用于保持所述焊帶的多個固定裝置溝槽?？蛇x地，所述底部具有轉(zhuǎn)動托架，所述轉(zhuǎn)動托架定向為:轉(zhuǎn)動使得它將所述頂部保持在位，以及轉(zhuǎn)動使得它不將所述頂部保持在位。在一個實施方式中，一種用于保持在大回流焊爐內(nèi)焊接的光伏(PV)太陽能電池的固定裝置包括:頂部和底部，所述頂部具有多個通孔并具有大致矩形板形狀，所述底部具有大致矩形形狀，并具有被構(gòu)造成將所述第一和第二 PV電池保持在位的多個保持托架，并具有用于將所述焊帶保持在位以使得所述焊帶橫過所述第一和第二 PV電池的多個固定裝置溝槽。


圖1示出用于焊帶構(gòu)成電池串焊接的工藝流程；圖2示出用于焊帶構(gòu)成電池串焊接的固定裝置；以及圖3示出焊帶構(gòu)成電池串焊接的工藝步驟。
具體實施例方式通常，光伏(PV)電池的焊接通過手工或通過機器人焊接機器來完成。這些方法中的任一個都是昂貴和/或浪費時間的。通過將焊帶適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉诠夥姵厣?，施加輕微壓力并利用大回流焊(mass reflow),可節(jié)省考慮焊爐時間和成本。圖1示出一種焊帶構(gòu)成電池串焊接的方法的工藝流程圖。提供輸入材料和工具105,包括預(yù)切割和經(jīng)焊劑處理過的互聯(lián)條(tabbing ribbon) 110、光伏晶體娃(PV c_Si)電池115、以及電池串回流焊固定裝置(String Reflow Fixture) 120。電池串焊接工藝流程125包括將互聯(lián)條加載到固定裝置上的步驟130?；ヂ?lián)條可為被選擇用于與PV電池一起使用的低熔點金屬合金，例如被選定為2mm寬X0.1mm厚的低熔點金屬合金，合金為58Bi42Sn，大約140°C熔點。上述的將互聯(lián)條加載到固定裝置上的步驟130可通過操作人員執(zhí)行或可通過機器執(zhí)行，但由于工藝性質(zhì)，因此不需要精確對齊。在將多個電池加載到互聯(lián)帶上方的步驟135中，將多個PV電池放置到互聯(lián)帶上方。在將互聯(lián)帶加載到末端電池(EndCell)上方的步驟140中，將互聯(lián)帶放置到PV電池上方。在回流焊爐步驟145中，將組件放置進位于傳送帶上的回流焊爐內(nèi)，并前進到PV電池和互聯(lián)帶被熱處理之處。在冷卻步驟150中，使固定裝置和已焊接的電池冷卻。在移除步驟155中，從固定裝置移除電池串以為冷卻做準(zhǔn)備。在相關(guān)步驟160中，可為了理想熱曲線最優(yōu)化回流焊爐，以在最小化焊爐對PV電池或系統(tǒng)的其它熱敏零件的熱沖擊的同時，為焊帶的附連做準(zhǔn)備。之后，在附連步驟165中，可附連電池串總線(string buss bar),并且可進行附加焊接。
圖2示出底部基礎(chǔ)固定裝置的例示實施方式。頂部下壓固定裝置205包括用于接收螺釘、銷釘或其它附連機構(gòu)的附連孔210。頂部下壓固定裝置205包括用于在焊接過程中牢固施壓焊帶的焊帶保持區(qū)域215?？尚枰恍毫σ苑乐股仙?。在一些實施方式中，略去保持區(qū)域215以防止粘住焊帶。提供通孔220以備回流焊爐步驟過程中的熱傳遞。頂部下壓固定裝置205可由耐高溫的形式制成。底部基礎(chǔ)固定裝置225根據(jù)所用的PV電池確定尺寸，并包括很多用于PV電池、焊帶和頂部下壓固定裝置205的定位機構(gòu)。托架230和分隔器235提供用來保持和間隔開多個PV電池。焊帶槽240為焊帶的精確放置提供保持裝置，使得當(dāng)PV電池由托架230保持在位時，焊帶在焊帶槽240內(nèi)的放置將精確。鉸鏈?zhǔn)酵屑?45可轉(zhuǎn)動以保持頂部下壓固定裝置205在位。雖然示出了固定裝置的特定尺寸和形狀，但可使用多種尺寸和形狀以適應(yīng)多種尺寸和形狀的PV電池。圖3示出用于組裝多個電池和保持裝置的逐步進行的工藝。在步驟305中，將焊帶放置進焊帶槽240 (或固定裝置溝槽)內(nèi)。可選地，在步驟310中，可將總線用焊劑處理以改善焊接。在步驟315和320中，將焊帶放置在PV電池的上方和下方。在步驟325中，將頂部下壓固定裝置205放置在PV電池上方并利用鉸鏈?zhǔn)酵屑?45保持在位。步驟330示出由固定裝置溝槽保持在位的焊帶。以上描述和本文所示的實施方式是例示性的而非限制性的。焊帶至電池串焊接以及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法的范圍由權(quán)利要求而非前述和附圖確定。焊帶至電池串焊接可在不脫離焊帶至電池串焊接的主旨的情況下以其它具體形式實施。因此，落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的這些以及其它變化意圖包括在權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于焊接光伏(PV)太陽能電池的方法，包括: 提供第一和第二 PV電池、保持裝置、焊帶和大回流焊爐； 將所述焊帶放置進所述保持裝置內(nèi)的固定裝置溝槽內(nèi)，其中所述保持裝置具有頂部和底部，所述頂部和所述底部均具有多個通孔并為大致板形形狀，所述底部具有用于將所述第一和第二 PV電池保持在位的多個保持托架，并具有用于保持所述焊帶的多個固定裝置溝槽； 將所述第一和第二 PV電池放置在所述保持裝置內(nèi)，使得所述焊帶定位在所述第一和第二 PV電池上的期望位置； 將所述保持裝置和所述第一和第二PV電池以及所述焊帶放置進所述大回流焊爐內(nèi)；在所述大回流焊爐內(nèi)加熱所述保持裝置和所述第一和第二 PV電池以及所述焊帶，以焊接所述第一和第二 PV電池；以及 冷卻所述保持裝置和所述第一和第二 PV電池以及所述焊帶。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述底部具有轉(zhuǎn)動托架，所述轉(zhuǎn)動托架定向為 轉(zhuǎn)動使得它將所述頂部保持在位，以及轉(zhuǎn)動使得它不將所述頂部保持在位。
3.一種用于保持在大回流焊爐內(nèi)焊接的光伏(PV)太陽能電池的固定裝置，包括: 頂部和底部，所述頂部具有多個通孔并具有大致矩形板形狀，所述底部具有大致矩形形狀，并具有被構(gòu)造成將所述PV電池保持在位的多個保持托架，并具有用于將所述焊帶保持在所述焊帶橫過一對所述PV太陽能電池的位置的多個固定裝置溝槽。
4.一種用于焊接光伏(PV)太陽能電池的系統(tǒng)，包括: 焊帶； 保持裝置，所述保持裝置具有頂部和底部，所述頂部和所述底部均具有多個通孔并為大致板形形狀，所述底部具有用于將所述PV太陽能電池保持在位的多個保持托架，并具有用于保持所述焊帶的多個固定裝置溝槽，其中各所述固定裝置溝槽被構(gòu)造成保持焊帶；大回流焊爐，所述大回流焊爐被構(gòu)造成接受具有所述PV太陽能電池和所述焊帶的所述保持裝置； 所述大回流焊爐被構(gòu)造成加熱具有所述PV太陽能電池和所述焊帶的所述保持裝置以焊接一對所述PV太陽能電池。
5.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述底部具有轉(zhuǎn)動托架，所述轉(zhuǎn)動托架定向為:轉(zhuǎn)動使得它將所述頂部保持在位，以及轉(zhuǎn)動使得它不將所述頂部保持在位。
6.一種用于焊接光伏(PV)太陽能電池的方法，包括: 提供保持裝置、焊帶和大回流焊爐，其中所述保持裝置具有頂部和底部，所述頂部和所述底部均具有多個通孔并為大致板形形狀，所述底部具有用于將所述PV電池保持在位的多個保持托架，并具有用于保持所述焊帶的多個固定裝置溝槽； 將所述焊帶放置進所述保持裝置內(nèi)的各固定裝置溝槽內(nèi)； 將所述PV太陽能電池放置在所述保持托架內(nèi)，其中各所述焊帶相對于一對PV太陽能電池定位在期望位置； 將具有所述PV太陽能電池和所述焊帶的所述保持裝置放置進所述大回流焊爐內(nèi)；在所述大回流焊爐內(nèi)加熱所述保持裝置，以焊接具有所述焊帶的所述成對PV太陽能電池；以及冷卻所述保持裝置和已焊接的PV太陽能電池。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述底部具有轉(zhuǎn)動托架，所述轉(zhuǎn)動托架定向為:轉(zhuǎn)動使得它將所述頂部保持 在位，以及轉(zhuǎn)動使得它不將所述頂部保持在位。
全文摘要
本發(fā)明是光伏電池大回流焊。在一個實施方式中，一種用于焊接光伏太陽能電池的方法包括提供第一和第二PV電池、保持裝置、焊帶和大回流焊爐。該方法還包括將焊帶放置進保持裝置內(nèi)的固定裝置溝槽內(nèi)。該方法還包括將第一和第二PV電池放置在保持裝置內(nèi)，使得焊帶定位在第一和第二PV電池上的期望位置。該方法還包括將保持裝置和第一和第二PV電池以及焊帶放置進大回流焊爐內(nèi)。該方法還包括在大回流焊爐內(nèi)加熱保持裝置和第一和第二PV電池以及焊帶，以焊接第一和第二PV電池。該方法還包括冷卻所述保持裝置和所述第一和第二PV電池以及焊帶。
文檔編號B23K3/08GK103084688SQ20121043056
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者丹尼斯·威利, 克里斯·斯特拉塔斯, 大衛(wèi)·蓋革 申請人:弗萊克斯電子有限責(zé)任公司