常小琴

摘 要：太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵是太陽(yáng)能電池組件，而組件發(fā)揮作用的核心是對(duì)電池片的焊接。焊接質(zhì)量和技術(shù)操作的好壞直接關(guān)乎到組件的質(zhì)量以及其使用的時(shí)間長(zhǎng)短，所以，對(duì)晶硅太陽(yáng)能電池片進(jìn)行焊接工藝的管理和研究具有很現(xiàn)實(shí)的意義和作用。

關(guān)鍵詞：晶體太陽(yáng)電池；焊接工藝；新型焊接工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.052

太陽(yáng)能電池發(fā)電是以光伏組件作為實(shí)際應(yīng)用中的最小單元，現(xiàn)在電池片都在市場(chǎng)中作為單獨(dú)的產(chǎn)品進(jìn)行銷售和買賣，所以進(jìn)行光伏組件的生產(chǎn)實(shí)際上就是從對(duì)電池片的焊接工作入手的。在既定質(zhì)量要求的電池片規(guī)定下，是否擁有完善純熟的焊接工藝是對(duì)光伏組件質(zhì)量好壞最大的影響因素。本文重點(diǎn)對(duì)當(dāng)前晶硅太陽(yáng)能發(fā)展中對(duì)電池進(jìn)行焊接技術(shù)的具體工藝以及影響其發(fā)展的因素展開(kāi)分析，并對(duì)焊接工藝中手工焊接和自動(dòng)焊接技術(shù)特點(diǎn)、流程做了一個(gè)全面客觀的比較，最后詳細(xì)的介紹了在雨后能夠在晶體硅太陽(yáng)能電池中使用的新型焊接工藝。

1 焊接工藝及其主要影響因素

焊接是進(jìn)行晶體硅太陽(yáng)能組件生產(chǎn)的關(guān)鍵和核心工藝，正確合理的焊接工藝是得到質(zhì)量合格的光伏組件的保證。焊接，主要包括單焊和串焊，在對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池實(shí)施單焊或者是串焊等焊接方式的過(guò)程中，不僅僅要對(duì)電池片本身的質(zhì)量進(jìn)行考慮，此外還要注重以下幾個(gè)方面因素的影響：

（1）溫度。溫度會(huì)對(duì)焊接工藝造成一定的影響，主要表現(xiàn)在預(yù)熱溫度以及冷卻溫度和焊接溫度三個(gè)方面。在進(jìn)行電池片焊接工藝的過(guò)程中，對(duì)電池片焊接之前和接受焊接過(guò)程中的存在的溫差高低會(huì)對(duì)焊接工藝造成重要的影響。主要的影響表現(xiàn)在焊接質(zhì)量以及在電池片中殘余的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使得生產(chǎn)的產(chǎn)品的合格率降低。要是焊接的溫差很低，則會(huì)造成電池片焊接不牢固的問(wèn)題影響質(zhì)量，相反，要是溫度過(guò)高，很容易造成電池片的劈裂而使整個(gè)電池片報(bào)廢。進(jìn)行預(yù)熱處理就是為了防止這種溫差過(guò)低或者是過(guò)高對(duì)電池片焊接工藝帶來(lái)的不利影響，提高焊接的質(zhì)量。

（2）壓力。焊接壓力指的是指焊接過(guò)程中對(duì)焊帶操作施加的壓力。要是施加的壓力過(guò)大很容易造成電池片的破損，施加壓力過(guò)小則可能出現(xiàn)虛焊的問(wèn)題，因此需要對(duì)壓力做出合理的控制。針對(duì)具體的空間太陽(yáng)電池進(jìn)行焊接操作，要結(jié)合時(shí)間和工藝的需要對(duì)焊接點(diǎn)的壓力承受度和抗拉強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，以降低焊接時(shí)對(duì)電池片的破壞和提高產(chǎn)品的合格率。

（3）時(shí)間。焊接時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)該依據(jù)焊接操作的溫度需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。一般而言，在穩(wěn)定的壓力和合理的溫度條件下，焊接的壓力和溫度與需要的時(shí)間之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，也即是焊接的溫度越高、壓力越大，則整個(gè)焊接工作需要的時(shí)間就越短，反之則越長(zhǎng)。在穩(wěn)定的壓力和合理的溫度條件下，長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行焊接操作可能導(dǎo)致焊接的電池片的破碎，而時(shí)間過(guò)短則可能出現(xiàn)虛焊或者是脫焊問(wèn)題的出現(xiàn)影響焊接的質(zhì)量和效率。

2 電池片傳統(tǒng)焊接工藝及其局限性

晶體硅太陽(yáng)能電池片的焊接方式主要有手工和自動(dòng)兩種。

（1）手工焊接由工人手持電烙鐵進(jìn)行電池片的焊接工作，需要正反兩面輪流進(jìn)行焊接。在焊接工作開(kāi)始之前要有制作專門(mén)的負(fù)責(zé)安放電池片的凹槽，以提高焊接的效率和起到穩(wěn)定電池片的作用。正面焊接完成后將其放置在凹槽里在進(jìn)行串焊操作，完成對(duì)電池片電極和電池片引線的焊接工作。

（2）自動(dòng)焊接工藝。自動(dòng)焊接工藝自動(dòng)焊接具有效率高、焊接質(zhì)量好、成品質(zhì)量一致和人員使用少的優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在一次性的資金投入過(guò)大。而且對(duì)不同需要的焊接操作工藝和程序也是有所差別的。自動(dòng)焊接與傳統(tǒng)的人工焊接技術(shù)相比較最明顯的區(qū)別是自動(dòng)焊接采用的是串焊的方式，而人工焊接需要先進(jìn)行單面焊接然后在進(jìn)行串焊操作。此外，實(shí)施自動(dòng)焊接只需要人工定時(shí)的進(jìn)行上料工作，其它時(shí)間由焊接機(jī)自動(dòng)完成。

3 新型焊接工藝

隨著硅片厚度逐漸變薄和電池面積的變大，使得焊接中電池破片的概率變大，加大了生產(chǎn)的成本，所以很對(duì)的新型焊接工藝被引進(jìn)晶體硅太陽(yáng)能電池焊接操作中，下面介紹幾種新技術(shù)。

（1）激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。其原理是借助光學(xué)系統(tǒng)量激光束聚焦在需要焊接的區(qū)域，在短時(shí)間內(nèi)在焊接區(qū)形成高度熱源區(qū)，實(shí)現(xiàn)焊接物的熔化并形成牢度的焊點(diǎn)。脈沖激光焊接是進(jìn)行晶體硅太陽(yáng)能電池焊接最常用的方法，它可以將激光束直接照射到需要焊接的材料表面，釋放熱源材料吸收后發(fā)生熔化，然后將熱力進(jìn)行傳導(dǎo)直到材料相互接觸焊接在一起。

（2）半導(dǎo)體激光器則是一種無(wú)須接觸進(jìn)行晶體硅太陽(yáng)能電池片焊接工作的焊接方法，具體操作方式是在時(shí)空上輸入熱量定義并保證太陽(yáng)能電池自身的熱應(yīng)力最小的前提下來(lái)進(jìn)行焊接。在操作中，半導(dǎo)體激光器能夠在一個(gè)閉環(huán)控制回路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫計(jì)的控制，確保焊接時(shí)輸入的熱量的穩(wěn)定和控制符合焊縫操作的熱量輸入需要，具有高效益和高效率的優(yōu)勢(shì)。

（3）超聲波金屬焊接主要的操作原理是利用高頻振動(dòng)波傳達(dá)到需要進(jìn)行焊接操作的金屬表面，通過(guò)加壓的方，使得兩個(gè)需要進(jìn)行焊接的金屬面進(jìn)行相互摩擦而在分子層之間實(shí)現(xiàn)熔合。使用超聲波金屬焊接主要是具有焊接的速度快捷、的能源消耗以及導(dǎo)電性穩(wěn)定、焊接后機(jī)械強(qiáng)度高以及避免和降低熱應(yīng)力的影響等優(yōu)點(diǎn)；主要的缺點(diǎn)表現(xiàn)在不能進(jìn)行厚度高于五毫米的金屬焊接工作、焊接過(guò)程需要加壓操作很焊接位不能過(guò)大。其主要應(yīng)用在非晶硅太陽(yáng)能電池焊接操作中。

（4）導(dǎo)電膠是一種經(jīng)過(guò)固化或者是干燥后具備導(dǎo)電性的膠黏劑，其主要的構(gòu)成是基體樹(shù)脂與導(dǎo)電粒子填充物，二者組合在一起形成了導(dǎo)電通路， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)被粘材料的導(dǎo)電操作，導(dǎo)電膠的制備工藝不是很復(fù)雜而且簡(jiǎn)單易操作，完全可以代替電池片焊接中的焊料，提升焊接的效率和質(zhì)量。應(yīng)用導(dǎo)電膠作為焊接的工藝材料其主要的優(yōu)點(diǎn)有降低電池破片的發(fā)生、減少虛焊問(wèn)題以及減薄電池片厚度。

目前晶體硅太陽(yáng)能電池在進(jìn)行焊接時(shí)采取的方式主要是以自動(dòng)或者是手動(dòng)的方式，而對(duì)上述提及的三種焊接工藝不是很常使用。分析來(lái)看制約其應(yīng)用的核心因素還是集中表現(xiàn)在自動(dòng)化稱呼以及焊接效果和電池片成本等三個(gè)方面。

4 結(jié)論

太陽(yáng)能發(fā)電無(wú)輻射，無(wú)噪聲，綠色環(huán)保是未來(lái)的良好選擇。對(duì)晶體硅太陽(yáng)電池進(jìn)行焊接是進(jìn)行電池封裝流程中很關(guān)鍵的一個(gè)步驟，焊接工藝技術(shù)的成熟與否以及電池片自身質(zhì)量的高低都對(duì)實(shí)際焊接的效果和組件的生產(chǎn)成本帶來(lái)很大的影響。隨著晶體硅電池片的厚度的減薄和面積增大，在保證焊接效果以及實(shí)現(xiàn)對(duì)成本控制的前提下，新型的無(wú)接觸的焊接技術(shù)會(huì)更廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代的晶體硅太陽(yáng)能電池焊接中。