《太陽能電池組件製造工藝》是王興華於2006年7月3日申請的專利，該專利的申請號為2006100857922，公布號為CN1937263，公布日為2007年3月28日，發明人是王興華、王維亮，該發明涉及太陽能光伏技術領域。
《太陽能電池組件製造工藝》包括如下步驟：1.預後加熱後，用製備好的互連條將若干太陽能電池片焊接為一體，2.緩速冷卻焊接好的晶體矽太陽電池陣列，3.自下而上將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT疊合放入真空層壓機內，4.採用真空層壓法將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出，5.加裝框線，製成太陽能電池組件。
2011年，《太陽能電池組件製造工藝》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：太陽能電池組件製造工藝
- 公布號：CN1937263
- 公布日：2007年3月28日
- 申請號：2006100857922
- 申請日：2006年7月3日
- 申請人：王興華
- 地址：江蘇省泰州市台商工業園區世紀大道中盛光電有限公司內
- 發明人：王興華、王維亮
- 分類號：H01L31/18（2006.01）
- 代理機構：泰州地益專利事務所
- 類別：發明專利
- 代理人：王楚雲
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
單體太陽能電池由矽單晶或多晶材料製成，由於其薄而脆，不能經受較大力的撞擊（易發生碎片和隱裂）、太陽能電池的電極不能長期裸露使用及單體太陽能電池的工作電壓低等原因，需將若干單體太陽能電池串、並聯連線和嚴密封裝成太陽能電池組件，才能使之成為一個能獨立作為電源使用的最小單元。
對太陽能電池組件的要求可歸納為以下幾點：有一定的標稱工作電壓和標稱輸出功率；工作壽命長；有足夠的機械強度；組合引起的電性能損失小；組合成本小。
2006年7月前已有太陽能電池組件的製造工藝大都如下：
1.用製備好的互連條將若干太陽能電池片焊接為一體；
2.冷卻焊接好的晶體矽太陽電池陣列；
3.自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
4.採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
5.加裝框線，製成太陽能電池組件。
在太陽能電池組件的上述製造工藝中，焊接工藝十分重要，直接影響組件的輸出功率、工作壽命及機械強度。電池片的隱裂和碎片均影響組件的輸出功率。
2006年7月前已有技術中，上述步驟1中的焊接工藝一般是在室溫下用電烙鐵在工作檯上將塗錫銅帶分別焊於太陽能電池片正負電極的主柵線上，此時，電烙鐵頭溫度一般都在380℃以上才能將塗錫帶上的焊錫熔化，根據焊材材質的不同略有差異，對含銀塗錫帶一般需400℃以上，而電池片本身的溫度跟環境溫度接近，（通常室溫恆定在25±3℃）。焊接好的晶體矽太陽電池陣列置於室溫中自然冷卻。存在著焊接破損率高及組件的輸出功率不理想的問題。
發明內容
專利目的
《太陽能電池組件製造工藝》旨在提供一種焊接破損率較低的太陽能電池組件製造工藝。
技術方案
《太陽能電池組件製造工藝》包括如下步驟：
1.用製備好的互連條將若干太陽能電池片焊接為一體；
2.冷卻焊接好的晶體矽太陽電池陣列；
3.自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
4.採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
5.加裝框線，製成太陽能電池組件。
其特徵在於：所述步驟1中，先將電池片和焊帶進行預加熱，加熱至60~90℃，然後，再用電烙鐵將塗錫銅帶分別焊於太陽能電池片正負電極的主柵線上。
該發明採用上述技術方案後，由於電池片和焊帶先進行了預加熱，減小了電池片、焊帶和高溫的電鉻鐵頭間的溫差，也就減小了電池片因突然接觸到高溫的電鉻鐵頭所引起的溫度衝擊而造成電池片的隱裂和碎片的可能，產品的破損率明顯下降，組件的電性能也得到了提高。
進一步的技術方案為：先將電池片和焊帶進行預加熱至60~90℃，然後，再用電烙鐵頭溫度較室溫下焊接所需正常溫度低20~40℃的電烙鐵在工作檯上將塗錫銅帶分別焊於太陽能電池片正負電極的主柵線上。
由於電池片和焊帶先進行了預加熱，減小了電鉻鐵正常焊接所需的溫度，此時，電烙鐵頭溫度較室溫下焊接所需正常溫度低20~40℃，這就進一步減小了電池片、焊帶和高溫的電鉻鐵頭間的溫差，也就減小了電池片所受的溫度衝擊，降低了產品的破損率。同時，由於焊接時的溫度比常規焊接降低有助於減少浮渣的形成及毛刺和焊球的產生。
再進一步的技術方案，其特徵在於：所述步驟2為：勻速而緩慢地冷卻焊接好的晶體矽太陽電池陣列。
再進一步的技術方案的作用在於：減小剛焊接好的晶體矽太陽電池陣列的降溫速率有助於減小了電池片因快速降溫而產生較大應力從而引起的隱裂和碎片可能。
為了便於工業化生產，上述預加熱和緩慢而勻速地冷卻均可通過將工件置於一定溫度的工作檯上來實現。
一種太陽能電池組件製造工藝，包括如下步驟：
1.用製備好的互連條和太陽能電池片置於表面溫度為60~90℃工作檯上；
2.待互連條和太陽能電池片溫度升至工作檯表面溫度後，使用電烙鐵在比常溫焊接低20~40℃的溫度下將互連條與太陽能電池片焊接為一體；
3.將焊接好的晶體矽太陽電池陣列經多個工作檯逐步轉移冷卻，每一轉移冷卻過程以晶體矽太陽電池陣列冷卻至工作檯溫度為止，上述各工作檯的表面溫度呈梯級依次降低；
4.自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
5.採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
6.加裝框線，製成太陽能電池組件，上述製造工藝的步驟3中，工作檯的個數越多，即工作檯相互間的表面溫度梯度越小，效果越佳。各相鄰兩個工作檯的表面溫度的差值越一致，效果越佳。
理想的狀態為，各相鄰兩個工作檯的表面溫度之差相同。
實驗一：
分別採用預加熱工藝和2006年7月前已有技術進行焊接，並統計電池片破損率。
選用同一公司生產的同型號的同一批次的36組電池片（每一樣品組為四組、每組72片）分別在下列環境溫度下焊接，統計電池片破損率（％）如下：
溫度/樣品組 | 22℃ | 28℃ | 60℃ | 65℃ | 70℃ | 75℃ | 80℃ | 85℃ | 90℃ |
1 | 1.47 | 1.25 | 0.86 | 0.75 | 0.65 | 0.54 | 0.53 | 0.54 | 0.53 |
2 | 1.38 | 1.22 | 0.83 | 0.73 | 0.64 | 0.53 | 0.52 | 0.51 | 0.53 |
3 | 1.51 | 1.25 | 0.83 | 0.69 | 0.61 | 0.52 | 0.52 | 0.51 | 0.52 |
4 | 1.45 | 1.27 | 0.86 | 0.76 | 0.69 | 0.57 | 0.56 | 0.54 | 0.55 |
實驗二：
對焊接好的晶體矽太陽電池陣列進行分別採用自然冷卻和梯級降溫工藝，並統計電池片破損率，其中，梯級降溫工藝路線為：
工藝路線1：焊接後放入180℃加熱台冷卻至工作檯溫度，然後放入120℃加熱台冷卻至工作檯溫度，再放入60℃加熱台冷卻，最後冷卻至常溫，進行下道工序操作。計算此過程中平均降溫速率為15℃/分鐘。
工藝路線2：焊接後放入190℃加熱台冷卻至工作檯溫度，然後放入140℃加熱台冷卻至工作檯溫度，再放入90℃加熱台冷卻，再放入50℃加熱台冷卻，最後冷卻至常溫，進行下道工序操作。計算此過程中平均降溫速率為10℃/分鐘。
工藝路線3：焊接後放入180℃加熱台冷卻至工作檯溫度，然後放入150℃加熱台冷卻至工作檯溫度，再放入120℃加熱台冷卻，再放入90℃加熱台冷卻，再放入60℃加熱台冷卻，最後冷卻至常溫，進行下道工序操作。計算此過程中平均降溫速率為5℃/分鐘。
選用同一公司生產的同型號的同一批次的16組電池片（每一樣品組為四組、每組72片）分別在下列降溫工藝路線下，統計焊接電池片破損率（％）如下：
冷卻方式/樣品組 | 自然冷卻 | 工藝路線1 | 工藝路線2 | 工藝路線3 |
1 | 0.53 | 0.29 | 0.26 | 0.23 |
2 | 0.51 | 0.27 | 0.24 | 0.19 |
3 | 0.53 | 0.25 | 0.24 | 0.21 |
4 | 0.50 | 0.25 | 0.22 | 0.18 |
改善效果
通過上述實驗可知，《太陽能電池組件製造工藝》焊接質量有了提高，碎片率得到下降，產品的電性能、使用壽命得到了保證。方便地實現了發明目的。
該發明通過採取預加熱，減小了電池片所受的溫度衝擊，降低了產品的破損率。通過採取緩速冷卻，減小了電池片產生隱裂的可能性。工藝方法簡單，效果明顯。碎片率比已往減少2個百分點以上。
權利要求
1、《太陽能電池組件製造工藝》包括如下步驟：
（1）用製備好的互連條將若干太陽能電池片焊接為一體；
（2）冷卻焊接好的晶體矽太陽電池陣列；
（3）自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
（4）採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
（5）加裝框線，製成太陽能電池組件。
其特徵在於：所述步驟（1）中，先將電池片和焊帶進行預加熱，加熱至60~90℃，然後，再用電烙鐵將塗錫銅帶分別焊於太陽能電池片正負電極的主柵線上。
2、根據權利要求1所述的一種太陽能電池組件製造工藝，其特徵在於：先將電池片和焊帶進行預加熱至60~90℃，然後，再用電烙鐵頭溫度較室溫下焊接所需正常溫度低20~40℃的電烙鐵在工作檯上將塗錫銅帶分別焊於太陽能電池片正負電極的主柵線上。
3、根據權利要求1、2任一所述的一種太陽能電池組件製造工藝，其特徵在於：所述步驟（2）為：勻速而緩慢地冷卻焊接好的晶體矽太陽電池陣列。
4、根據權利要求1、2任一所述的一種太陽能電池組件製造工藝，其特徵在於：所述步驟（2）為：將焊接好的晶體矽太陽電池陣列經多個工作檯逐步轉移冷卻，每一轉移冷卻過程以晶體矽太陽電池陣列冷卻至工作檯溫度為止，上述各工作檯的表面溫度呈梯級依次降低。
實施方式
實施例1
《太陽能電池組件製造工藝》包括如下步驟：
1.用製備好的置於表面溫度為60℃工作檯上；
2.3分鐘後，用電烙鐵頭溫度為360℃的電烙鐵用互連條將太陽能電池片焊接為一體；
3.將焊接好的晶體矽太陽電池陣列自然冷卻至常溫，進行下道工序操作；
4.自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
5.採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
6.加裝框線，製成太陽能電池組件。
實施例2
該發明包括如下步驟：
1.用製備好的置於表面溫度為60℃工作檯上；
2.3分鐘後，用電烙鐵頭溫度為360℃的電烙鐵用互連條將太陽能電池片焊接為一體；
3.將焊接好的晶體矽太陽電池陣列放入150℃加熱台待晶體矽太陽電池陣列冷卻至工作檯溫度，然後放入100℃加熱台待晶體矽太陽電池陣列冷卻至工作檯溫度，再放入60℃加熱台冷卻，最後冷卻至常溫，進行下道工序操作；
4.自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
5.採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
6.加裝框線，製成太陽能電池組件。
實施例3
該發明包括如下步驟：
1.用製備好的置於表面溫度為75℃工作檯上；
2.3分鐘後，用電烙鐵頭溫度為350℃的電烙鐵用互連條將太陽能電池片焊接為一體；
3.將焊接後放入190℃加熱台冷卻至工作檯溫度，然後放入140℃加熱台冷卻至工作檯溫度，再放入90℃加熱台冷卻，再放入50℃加熱台冷卻，最後冷卻至常溫，進行下道工序操作；
4.自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
5.採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
6.加裝框線，製成太陽能電池組件。
實施例4
該發明包括如下步驟：
1.用製備好的置於表面溫度為75℃工作檯上；
2.3分鐘後，用電烙鐵頭溫度為350℃的電烙鐵用互連條將太陽能電池片焊接為一體；
3.將焊接後放入180℃加熱台冷卻至工作檯溫度，然後放入150℃加熱台冷卻至工作檯溫度，再放入120℃加熱台冷卻，再放入90℃加熱台冷卻，再放入60℃加熱台冷卻，最後冷卻至常溫，進行下道工序操作。計算此過程中平均降溫速率為5℃/分鐘；
4.自下而上將玻璃、乙烯-醋酸乙烯酯材料、經串並聯形成晶體矽太陽電池陣列、乙烯-醋酸乙烯酯材料（EVA）、複合氟塑膠膜（TPT）疊合在一起並放入真空層壓機內；
5.採用真空層壓法將層壓機下腔室抽真空，加壓加熱，將玻璃/EVA/太陽電池串/EVA/TPT熱壓到一起，成型後取出；
6.加裝框線，製成太陽能電池組件。
榮譽表彰
2011年，《太陽能電池組件製造工藝》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
