一种板块太阳能光伏组件加工工艺的制作方法

本发明涉及光伏组件加工领域，尤其是一种板块太阳能光伏组件加工工艺。

背景技术：

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。利用太阳能电池发电是当今人们使用太阳能的一种主要方式。

为了提高光伏组件的发电效率，目前通常会采用半片、1/3片、1/4片、1/5片、1/6片电池片来降低光伏组件的电流，减少光伏组件的内损耗。但使用经过分切的电池片会导致光伏组件的加工难度增大，一方面，经过分切的电池片容易破片，一旦清理不当，碎电池片会粘到电池片或电池串上容易造成组件不良；另一方面，所需要的焊带需求也变小，串联用的焊带越来越细，也越来越软，在生产过程中，容易会发生焊带偏移的现象。现有的光伏组件加工工艺在当前串焊机串出来直接都是背面朝上，对正面的检测和返修都是比较不便利的，尤其对正面电池片焊带等需要进行返修处理的。另外当前的光伏组件在串互联都需要单独的汇流条焊接，也同样面临比较复杂的设备和工艺来完成，单独的汇流条焊接设备还比较昂贵。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种板块太阳能光伏组件加工工艺，自动化程度较高，电池片正面朝上排版设计并采用两道检测工序和两道返修工序，可以防止批量不良产生，提高太阳能光伏组件的成品稳定性和生产效率。

本发明的技术方案如下：

一种板块太阳能光伏组件加工工艺，该加工工艺包括：

在焊接工站对电池片进行焊接形成电池板块后传送到排版工站，在排版工站将焊接工站加工完成的至少两个电池板块按顺序且正面朝上摆放于前板材上进行排版以及正面加工形成电池片层；

对电池片层的正面进行外观检测和el检测，在检测到正面存在外观不良和/或el不良时将电池片层传送到返修台工站正面返修后传送到翻转工站，否则直接传送到翻转工站；

在翻转工站将电池片层翻转为背面朝上并进行背面加工形成光伏组件半成品；

对光伏组件半成品的背面进行外观检测和el检测，在检测到背面存在外观不良和/或el不良时将光伏组件半成品传送到返修台工站进行背面返修后传送到翻转工站重新进行背面的外观检测和el检测，否则直接传送到层压工站；

在层压工站将光伏组件半成品加工形成板块太阳能光伏组件。

其进一步技术方案为，

焊接工站输出的电池板块的两端焊接有汇流条，则在排版工站将相邻两个电池板块的尾部的汇流条进行连接；

或者，焊接工站输出的电池板块的两端焊接有汇流条，则在翻转工站将相邻两个电池板块的尾部的汇流条进行连接；

或者，焊接工站输出的电池板块的两端不存在汇流条，则在排版工站在每个电池板块的两端焊接汇流条并将相邻两个电池板块的尾部的汇流条进行连接；

或者，焊接工站输出的电池板块的两端不存在汇流条，则在排版工站在每个电池板块的两端焊接汇流条，并在翻转工站将相邻两个电池板块的尾部的汇流条进行连接。

其进一步技术方案为，对于两端已经焊接有汇流条的电池板块，在排版工站在相邻两个电池板块的头部的汇流条上自动焊接引出线，或者，在翻转工站在相邻两个电池板块的头部的汇流条上焊接引出线。

其进一步技术方案为，在电池板块两端的汇流条上设置标识码，标识码的设置方式包括但不限于贴附、冲印、喷码和雕刻。

其进一步技术方案为，每个电池板块包括至少两个电池串，至少两个电池串通过串间互联条并联；则在翻转工站中进行背面加工时，在完成汇流条和引出线铺设的电池片层上铺设虚拟线，每根虚拟线的一端与电池板块中的串间互联条焊接、另一端连接到电池板块的引出线的位置；在电池片层上铺设虚拟线绝缘层对虚拟线和电池片进行绝缘；对电池片层中的各个电池板块进行固定后，依次铺设后胶膜层和后板材形成光伏组件半成品。

其进一步技术方案为，在排版工站，在前板材上依次铺设前胶膜层和焊接工装后将至少两个电池板块正面朝上摆放于焊接工装上，则在翻转工站对电池片层进行翻转，移除焊接工装，对前胶膜层和前板材进行清洁后将完成翻转的电池片层背面朝上摆放于前胶膜层上进行背面加工；

或者，在排版工站，在前板材上直接铺设焊接工装后将至少两个电池板块正面朝上摆放于焊接工装上，则在翻转工站对电池片层进行翻转，移除焊接工装，对前板材进行清洁后铺设前胶膜层，并将完成翻转的电池片层背面朝上摆放于前胶膜层上进行背面加工；

或者，在排版工站，将至少两个电池板块正面朝上直接摆放于前板材上，则在翻转工站对电池片层进行翻转，对前板材进行清洁后铺设前胶膜层，并将完成翻转的电池片层背面朝上摆放于前胶膜层上进行背面加工。

其进一步技术方案为，加工工艺还包括：在进行外观检测和el检测时，对检测确定存在外观不良和/或el不良的电池片进行标记，标记的方法包括但不限于：在存在外观不良和/或el不良的电池片上添加预定记号，以及，按照编码原则对电池片层中的电池片进行编码并记录存在外观不良和/或el不良的电池片对应的编码。

其进一步技术方案为，返修工序的加工流向由mes系统控制，则加工工艺还包括：在进行外观检测和el检测时获取电池片图像并发送给mes系统，返修台工站从mes系统获取存在外观不良和/或el不良的电池片对应的电池片图像。

其进一步技术方案为，返修工序的加工流向由外观检测和el检测对应的检测组件控制，则加工工艺还包括：在进行外观检测和el检测时获取电池片图像并直接发送给返修台工站。

其进一步技术方案为，加工工艺还包括：在返修台工站，通过投影的方式标识出存在外观不良和/或el不良的电池片。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种板块太阳能光伏组件加工工艺，从焊接机将电池片直接焊接成电池板块，将电池板块正面朝上摆放于前板材上进行排版，完成正面的外观检测和el检测后对电池片层进行翻转，可以提前发现正面的外观不良和el不良，避免批量性不良流入到产线后段，然后完成背面的外观检测和el检测后才进行层压，确保组件的良率，采用两道检测工序和两道返修工序可以使生产得到的组件成品良率更高。而且整个加工过程自动化程度高，可以提高生产效率、大大减少人工人员数量、减少人工成本，且可以很好地避免人员操作带来的不良使得生产出来的产品稳定性高。

在焊接工序做外观检测、排版工序做el检测，可以及时了解焊接工序的良率，避免大批量出现不良的问题。在检测过程中可以实现自动判别，并对不良电池片进行标记，方便后工序操作人员确认和维修，可以提高操作人员的维修速度。

该板块太阳能光伏组件加工工艺在排版、汇流条焊接、电路连接等工序都比较容易植入自动化动作，操作流程都比较简单，也可以实现单玻组件和双玻组件的无缝对接，不需要更改设备，切换时直接使用，通用性高。

附图说明

图1是本申请公开的板块太阳能光伏组件加工工艺的工艺流程示意图。

图2是多串电池片同时进行电池片焊接时的示意图。

图3是串间互联条焊接时通过串间互联条将多串电池串并联的示意图。

图4a是焊接工站输出的电池板块的一种结构示意图。

图4b是焊接工站输出的电池板块的另一种结构示意图。

图5是排版工站输出的电池片层的结构示意图。

图6是虚拟线焊接的示意图。

图7是加工形成的板块太阳能光伏组件的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种板块太阳能光伏组件加工工艺，请参考图1的流程图，该加工工艺流程包括如下步骤：

步骤s1，焊接工序，也即在焊接工站利用焊接机进行电池片焊接和串间互联条焊接形成电池板块。

其中，电池片焊接是指通过片间互联条1将电池片2串联形成一个电池串，片间互联条1的一半位于一片电池片2的上方、另一半位于另一片电池片2的下方，从而将相邻两个电池片2连接起来，片间互联条1的数量和排序间隔基于对光伏组件产品的设计要求，技术本身没有限制。电池片2是整片电池片、1/2片电池片、1/3片电池片、1/4片电池片、1/5片电池片、1/6片电池片中的任意一种。片间互联条1具体可以实现为光伏焊带、导电胶带或导电胶等。在本申请中，采用专用的焊接机配合现有的光伏组件版型同时焊接至少两串电池串，比如常用的利用焊接机一次产出3串电池串，如图2所示。

串间互联条焊接是指将串间互联条3与至少两个电池串中的片间互联条1进行焊接，从而将这至少两个电池串并联形成一个电池板块，如图3所示。串间互联条3具体可以实现为光伏焊带、导电胶带或导电胶等。串间互联条3的数量和排序间隔基于对光伏组件产品的设计要求，技术本身没有限制。

在完成片间互联条和串间互联条的焊接后，还可以在焊接工站完成汇流条的焊接，也即在每个电池板块的两端焊接汇流条。焊接完成后，焊接工站将电池板块传送到排版工站。若在焊接工站对电池板块两端焊接汇流条，则焊接工站输出到排版工站的电池板块的两端是已经带有汇流条4的，如图4a所示。若在焊接工站没有对电池板块两端焊接汇流条，则焊接工站输出到排版工站的电池板块的两端是没有汇流条的，如图4b所示。

步骤s2，进行玻璃上料工序，将前板材传送到排版工站，前板材通常是玻璃。需要说明的是，玻璃上料工序与焊接工站执行的电池片焊接工序可以是同步进行的。

步骤s3，在排版工站，将焊接工站加工完成的至少两个电池板块按顺序且正面朝上摆放于前板材上进行排版，并进行正面加工形成电池片层，这里主要有如下几种方法：

(1)在前板材上依次铺设前胶膜层和焊接工装，则上述步骤s2在完成玻璃上料工序后，还包括前胶膜层铺设工序，也即将前胶膜层铺设到前板材上；还包括工装上料工序，也即将焊接工装摆放于前胶膜层上，焊接工装包括但不限于焊接用的环氧板治具和耐高温伺服布。然后将焊接工站加工完成的至少两个电池板块按顺序且正面朝上摆放于焊接工装上进行排版及正面加工。

(2)在前板材上直接铺设焊接工装，也即上述步骤s2在完成玻璃上料工序后执行进行工装上料工序摆放焊接工装，然后将焊接工站加工完成的至少两个电池板块按顺序且正面朝上摆放于焊接工装上进行排版及正面加工，工装上料工序为设备自动摆放。

(3)将焊接工站加工完成的至少两个电池板块按顺序且正面朝上直接摆放于前板材上并进行排版及正面加工。

若在焊接工站输出的电池板块的两端已经带有汇流条4，也即如图4a所示，则可以此时在排版工站对相邻两个电池板块的尾部的汇流条4进行连接，或者在后续工序中再进行连接。

若在焊接工站输出的电池板块的两端还没有焊接汇流条4，也即如图4b所示，则此时在排版工站在每个电池板块的两端焊接汇流条4，即形成图4a的结构。在电池板块的两端焊接汇流条4后，还可以将相邻两个电池板块的尾部的汇流条4进行连接，或者也可以在后续工序中再进行连接。

同时，无论在哪一工站中在电池板块两端焊接汇流条，都可以在汇流条4上设置标识码方便统计各个机台的运行状况，标识码包括但不限于条形码、二维码或设置rfid标签等，标识码的设置方式包括但不限于贴附、冲印、喷码和雕刻。

可选的，无论是在焊接工站还是排版工站焊接电池板块两端的汇流条4，对于两端已经焊接有汇流条4的电池板块，还可以在排版工站在相邻两个电池板块的头部的汇流条4上自动焊接引出线5。引出线5的焊接在此处是可选执行步骤，引出线的焊接也可以在后续步骤中执行。

根据正面加工时所采用工序的不同，排版工站产出的电池片层的具体结构会存在差异，本申请以在排版工站对相邻两个电池板块的尾部的汇流条4进行连接、且在排版工站进行引出线的连接为例，则排版工站产出的电池片层的结构如图5所示。

步骤s4，对电池片层的正面进行外观检测和el检测。

外观检测主要用于检测是否有异物或者脏污留在电池串上以及检测电池片是否有破片缺角的外观不良。外观检测在排版后进行，可以与正面加工同时进行。el检测主要用于检测电池片是否存在内部缺陷，el检测在汇流条焊接完成后进行，el通电的两个电极对应压在电池板块两端的汇流条上，可以避免对电池片的直接物理接触和压力损伤风险。

在外观检测和el检测的过程中，对检测确定存在外观不良和/或el不良的电池片进行标记，方便后续返修人员查找和维修电池片。标记的方法包括但不限于：在存在外观不良的电池片上添加预定记号，以及，按照编码原则对电池片层中的电池片进行编码并记录存在外观不良的电池片对应的编码。

步骤s5，若在外观检测和el检测过程中检测确定电池片层的正面不存在外观不良和el不良，则排版工站将放置有电池片层的前板材直接输送到翻转工站。

若在外观检测和el检测过程中检测确定电池片层的正面存在外观不良和/或el不良，则排版工站将放置有电池片层的前板材输送到返修台工站进行电池片层的正面返修。同时在外观检测和el检测的过程中，需要对电池片拍照得到每片电池片的电池片图像。返修台工站可以获取到标记的存在外观不良和/或el不良的电池片的电池片图像，由人工或者智能ai判断根据展示的电池片图像与电池片实物确认电池片是否存在不良需要维修，若确实需要维修的话则进行维修或更换存在不良的电池片，并在完成正面返修后将放置有完成正面返修后的电池片层的前板材输送到翻转工站进行下一步工序，否则直接将放置有电池片层的前板材输送到翻转工站进行下一步工序。返修台工站获取电池片图像的方式主要有两种情况：

在第一种情况中，加工车间使用mes(manufacturingexecutionsystem)系统，返修工序的加工流向由mes系统控制，则外观检测和el检测的判定结果发送给mes系统，mes系统根据判定结果将放置有电池片层的前板材输送到返修台工站或翻转工站。同时在进行外观检测和el检测时将获取到的电池片图像发送给mes系统，则返修台工站可以从mes系统中获取到标记的存在外观不良和/或el不良的电池片的电池片图像。

在第二种情况中，加工车间不使用mes系统，返修工序的加工流向直接由外观检测和el检测对应的检测组件控制，则在进行外观检测和el检测时直接将获取到的电池片图像发送给返修台工站，返修台工站从而可以获取到存在外观不良和/或el不良的电池片对应的电池片图像。

返修台工站除了提供对外观不良和/或el不良的电池片的标记和对应的电池片图像之外，还可以通过投影的方式标识出存在外观不良和/或el不良的电池片。

步骤s6，在翻转工站对电池片层进行翻转，使得原来正面朝向的电池片层变为背面朝上。若上述步骤s2中，在前板材上铺设有前胶膜层和焊接工装，在该步骤中先移除焊接工装并自动传送工装上料工序，然后对前胶膜层和前板材进行清洁，防止有焊接异物，然后将完成翻转的电池片层背面朝上摆放于前胶膜层上进行背面加工。若上述步骤s2中，在前板材上仅铺设了焊接工装，则在该步骤中先移除焊接工装并自动传送工装上料工序，然后对前板材进行清洁，然后在清洁完成的前板材上铺设前胶膜层，最后将完成翻转的电池片层背面朝上摆放于前胶膜层上进行背面加工。若上述步骤s2直接将电池片层摆放在前板材上，则在该步骤中对前板材进行清洁，然后在清洁完成的前板材上铺设前胶膜层，最后将完成翻转的电池片层背面朝上摆放于前胶膜层上进行背面加工。

步骤s7，在完成电池片层的翻转和摆放后可以进行背面加工。在进行背面加工时，若上述步骤s3中未在正面对相邻两个电池板块之间的尾部的汇流条进行连接，则此时在翻转工站对相邻两个电池板块之间的尾部的汇流条进行连接。另外，若上述步骤s3中未在正面完成引出线5的焊接，则此时在翻转工站在相邻两个电池板块的头部的汇流条上焊接引出线5，此处的引出线5的焊接通常是人工焊接。

无论采用何种方案，至此已经完成了汇流条4和引出线5的焊接且完成了电池板块之间的串联，然后根据光伏组件的产品要求，在背面加工时还可以在电池片层上铺设若干根虚拟线6，将每根虚拟线6的一端与电池板块的一根串间互联条3相连、另一端连接到引出线5位置，如图6所示。并在电池片层上铺设虚拟线绝缘层对虚拟线6和电池片2进行绝缘，防止虚拟线6和电池片2接触发生短路现象。

对电池片层中的各个电池板块进行固定，可以利用固定胶带，防止后续层压的时候电池板块之间发生位移。然后在电池片层上依次铺设后胶膜层和后板材形成光伏组件半成品。后胶膜层在引出线5位置有做开口处理，可以采用设备自动裁切开口铺设处理。后板材在引出线5位置也有做开口处理，此工序可以采用设备自动裁切开口铺设处理或设备自动铺设，后板材在单玻组件中实现为背板、在双玻组件中实现为玻璃，也即本申请对于单玻组件和双玻组件是通用的。然后采用人工方式将引出线5穿出后胶膜层和后板材并加以固定。在透明双玻双面电池组件上，虚拟线的绝缘材料可选择透明的。

步骤s8，通过翻转工站相应的检测组件对光伏组件半成品的背面进行外观检测和el检测。若在外观检测和el检测过程中检测确定光伏组件半成品的背面不存在外观不良和el不良，则将光伏组件半成品直接输送到层压工站。

若在外观检测和el检测过程中检测确定光伏组件半成品的背面存在外观不良和/或el不良，则将光伏组件半成品输送到返修台工站进行背面返修，返修台工站对光伏组件半成品的外观不良和/或el不良进行确认并维修及进行返修。在完成背面返修后，返修台工站将完成背面返修的光伏组件半成品输送到翻转工站重新进行背面的外观检测和el检测。背面的外观检测和el检测的具体细节与正面的外观检测和el检测是类似的，本申请不再详细说明。

步骤s9，层压工站对输送过来的光伏组件半成品进行高温处理，将光伏组件半成品中的前板材、前胶膜层、电池片层、后胶膜层和后板材压合成整体，然后进行修边、el检测、装边框、装接线盒、固化、光效、终检和包装等工序，最终加工形成板块太阳能光伏组件，得到的板块太阳能光伏组件的剖视图如图7所示，包括从上到下依次层叠的前板材74、前胶膜层72、电池片层71、后胶膜层73和后板材75，前胶膜层72和后胶膜层73填充在电池片层71的两侧对电池片层71形成包裹并将前板材74和后板材75粘接成一个整体。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。