多晶硅电池焊接技术的研究及发展方向

【前言】多晶硅电池焊接技术的研究及发展方向由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。此焊接技术，加热单元采用的压缩空气给热风管通气体，利用加热管给压缩空气加热，将热量传递给焊带，使焊带与电池片进行焊接。 热风管结构：（1）往不锈钢筒中注入干燥空气；（2）通过安装在玻璃管内的加热器加热空气；（3）放出加热后的空气；（4）通过加热器出口端...

摘 要：本文首先例举了光伏行业内几种焊接技术，分别对这几种技术进行了阐述，最后阐述了对未来焊接技术的一个发展方向。

关键词：热风焊接；电磁焊接；红外焊接；软接触焊接；导电胶带焊接

中图分类号：TM910 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 10-0180-01

国内光伏行业发展至今已有十几年的历史，从整个产品制作过程分铸锭、切片、电池、组件四个环节，组件环节下又可细分为焊接、敷设、层压、装框、测试等主要工序，焊接技术随着光伏产业的发展，由最初的手工焊，发展到当前的自动焊接，焊接技术正朝着多样化发展，选择不同的焊接技术，设备性能及维修成本方面各不相同，大概有以下几种，一是热风焊接、二是电磁焊接、三是红外焊接、四是软接触焊接，另外区别此类焊接还有导电胶带焊接技术。这几种焊接技术在市场上均占据一定的份额。

一、热风焊接

此焊接技术，加热单元采用的压缩空气给热风管通气体，利用加热管给压缩空气加热，将热量传递给焊带，使焊带与电池片进行焊接。

热风管结构：（1）往不锈钢筒中注入干燥空气；（2）通过安装在玻璃管内的加热器加热空气；（3）放出加热后的空气；（4）通过加热器出口端的温度测定部的K热电偶对温度进行测量；（5）由于测定部的热电偶是位于玻璃管内部的，所以不会受到外部空气的影响。

控制方法：通过三菱制造的PLC的温度控制单元控制；以1秒为周期对热电偶的温度进行测量，通过PID（注1）控制，为使其与设定温度保持一致不出误差，自动进行SSR的输出调整。

注1：PID控制；PID动作即为比例动作、积分动作和微分动作相互结合的动作方式，可以使控制对象得到最精准优秀的控制效果。因为此控制方式可以通过比例动作防止发生逆向现象，通过积分动作自动进行OFF-SET的修正，并通过微分动作加快对外部问题的响应时间。

异常处理：1秒周期的控制中，管理对热电偶断线、加热器断线、温度异常的检测功能，有异常情况的话可以强制关闭加热器。

设定温度和实际温度的差异：与一般的加热器那种通过加热铁或者铝制材料，测量加热部件的温度的控制状态不同，这里是通过直接放出加热后的空气，在出口处通过热电偶进行温度管理的。热电偶的检测温度直接显示在触摸屏上，在一秒周期内，若检测出热电偶的断线、加热器的断线等异常情况，立即强制关闭加热器。因此，触摸屏上显示的温度应该不会与热电偶的实际温度有差异。此焊接技术焊接质量可靠，操作方便，碎片率低，唯一的缺陷就是焊接产生的助焊剂粉尘未经过处理，直接排到室外，影响了市区环境，这是后期待改进的地方。

二、电磁焊接

电磁焊接部分由传输带，加热板、焊台、焊带加紧机构，除烟装置组成。

此焊接技术原理采用低温闭环电池焊接技术，完全系统控制焊接温度，静态电磁场内的正反面焊带同时感应到磁场产生涡电流，从而使正面和背面焊带熔化焊接，通常焊接时焊带和电池片的焊接温度只有180-200度；电磁焊接方式可以基本达到激光焊接的效果。采用快速响应温度传感器，配合智能化的PID控制焊接程序和反馈控制。精准的PID读温和在焊接过程中，利用红外非接触式温度计读取电池片和焊带连接处的焊接真实温度，温度变化被模拟成温度变化曲线，采用PID（比例、积分、微分控制模式）的控制，使系统自动调整控制温度，焊接材料的温度实际控制在±2℃。电磁焊接将焊带、电池置于感应线圈产生的交变磁场中，由此产生的感应电流将其加热。从高频焊接电源主电路的结构特点来看，电源周围分布着不同频率的电磁场，有工频的电磁场以及不同逆变频率的电磁场，在高频变压器的原边，电压值较小，而变压器的次级电压值较大。其中，工频交流来自于电网，但是由于焊接电源内开关器件对电流的调制作用，此交流信号的高次谐波分量较大，严重时谐波分量的幅值甚至高于基波分量，所以在焊接电源周围会产生工频电场并带有谐波。此焊接技术采用低温焊接，碎片率低，焊接质量可靠，能把能量集中在焊带焊接上，相比于热风焊接或红外焊接等大面积散布热量的方式，减少了许多能量浪费。

三、红外焊接

此焊接技术焊接装置由两个预热单元和加热单元组成。每个预热单元包括8个短波红外灯，下部装有高温计的温度控制，焊接过程产生的废气，经排放管道排出。

预热区温度设定范围，从50℃到200℃之间，焊接单元加热区控制并可调到250℃，加热区终结段，用于冷却电池串，控制并可调范围从50℃到200℃。先进的预加热功能设计，电池片、焊带、助焊剂在加热平台上加热，通过电池片温度控制，确保工艺的可重复性。

为了保证焊接质量，当助焊剂喷涂在电池片上后，电池片先被预加热，然后进行红外焊接，焊接温度由温度控制器精确的控制焊接循环，焊接完成后，自控冷却系统，已最大程度的降低电池片的热应力。

红外焊接技术优点是非接触式焊接，六段独立温控的加热平台，使电池片的温度稳步上升到焊接温度。焊接后，控制温度缓慢下降，从而避免电池片因温度激变造成破碎，实践证明，碎片率较低，焊接稳定可靠且设备维护低。

四、软接触焊接

软接触焊接技术是将多个焊接烙铁头，有序并联在一起，通过PID控制程序，分别对每个焊接头进行温度控制。在焊接时，烙铁头下压接触焊带，焊锡熔化后，焊头抬起，背面通过热传导使背面焊锡熔化，完成焊接。此焊接技术维护简单，备件成本较低，焊接稳定。

五、导电胶带焊接

此焊接技术不同于传统焊接，传统焊接均采用助焊剂作为辅助材料，完成焊接。而此焊接技术，是通过机械手将导电胶带贴附在电池主栅上，在焊接单元通过焊接压头温度及压头压力完成焊接。

此焊接优势是不会产生异味，对环境不会造成影响。能够焊接薄片电池片且碎片率低。目前市场上应用还很少，随着技术进步，薄片电池片在将来会是一个发展趋势，此焊接技术会应用越来越广。

六、总结

市场上应用的焊接技术，品种繁多，我这里仅是列举了一些占有一定市场的技术。置于哪个焊接技术，能够被各组件厂认可，还需市场来证明，每种焊接技术的存在都会有的优势和缺点。大家在选择的时候，既要考虑技术是否先进，是否满足现有需求及未来升级的空间，能否引导行业发展，同时也要关注电池的发展方向，原材料的投入，综合成本在设备运行中是否是最优的等一系列的问题。

参考文献：

[1]游德勇，高向东.激光焊接技术的研究现状与展望[J].焊接技术，2008，8，28.

[2]陆斌锋，芦凤桂，唐新华，姚舜.激光焊接工艺的现状与进展[J].焊接，2008，4，25.