一种电池串阵列焊接系统的制作方法

本发明属于太阳能电池生产领域，尤其涉及一种电池串阵列焊接系统。

背景技术：

1、太阳能电池组件生产过程中，需要先将单体太阳能电池片组装成电池串，然后再对电池串进行串、并联连接、密封组装成组件。光伏组件是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。

2、ibc电池(全背电极接触晶硅光伏电池)是将正负两极金属接触均移到电池片背面的技术，使面朝太阳的电池片正面呈全黑色，完全看不到多数光伏电池正面呈现的金属线。这不仅为使用者带来更多有效发电面积，也有利于提升发电效率，外观上也更加美观。ibc电池最大的特点是pn结和金属接触都处于电池的背面，正面没有金属电极遮挡的影响，因此具有更高的短路电流jsc，同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻rs从而提高填充因子ff；加上电池前表面场(front surface field,fsf)以及良好钝化作用带来的开路电压增益，使得这种正面无遮挡的电池就拥有了高转换效率。

3、ibc电池的核心问题是如何在电池背面制备出质量较好、呈叉指状间隔排列的p区和n区。随着技术不断迭代发展，ibc电池的诸多问题都已经得到解决，ibc电池组件越来越受市场欢迎，但电池串的焊接方法基本沿用传统方法，组件生产效率没有明显变化。因为金属线均处于电池片的背面，串焊的过程中对于金属线的放置固定提出了更高的要求，相较于常规的串焊机用后一片电池片来固定金属线的位置，ibc电池无法做到这点，需要用到压网夹具来进行覆盖固定。

4、背接式电池片的背面设有极性相反的正电极和负电极，正电极成列设置并形成至少两列正电极排，负电极成列设置并形成至少两列负电极排，正极排和负电极排交错排布。背接式电池串的焊接成串的方式为：将n个(如图1中的12个)电池片背面朝上依次铺放，并使得相邻电池片处于同一直线上的电极排的极性相反。采用m根(如图1中78根，6组正电极焊带组，6组负电极焊带组，各正极焊带组比各负极焊带组的焊带相差一根焊带)焊带将n个电池片焊接成串，其中：正电极焊带组、负电极焊带组交错铺放。

5、公开号为cn 116469957 a的发明专利公开了一种ibc电池串焊接方法，先将焊带组按ibc电池串的成串规则地铺放在焊接承载部上，然后将ibc电池片背面朝下叠放至对应的焊带组上以形成待焊接的电池串。在ibc电池片自身重力作用下，焊带组即被压紧定位至对应的ibc电池片上，因此无需再使用焊带承压工装，消除了ibc电池片被压损的风险，但该方法仍然是一串一串的生产，无法实现多电池串阵列的焊接，且作业效率低下。

6、公开号为cn 116646417 a的发明专利公开了一种光伏组件排布装置、排布方法、生产系统及生产方法，电池片与焊带直接排布于基板组件上，以便排布完成的焊带与电池片直接在基板组件上进行焊接以及后续操作(如层压操作)，在此过程中，无需对电池片进行再次搬运，有效避免了电池片本身碎裂的机率，降低了碎片率，提高组件生产线良率。虽然该专利可实现多串电池串阵列焊接，但基板本身不能很好地固定电池片，容易发生错位，且焊带通过点胶粘贴在电池片上，容易造成二次污染。

7、整板生产电池串阵列，单次摆放的电池片、焊带、工装数量庞大，且输送机构输送过程中容易发生错位，由于焊带本身很窄，电池片的栅线也很细，即使有较小的错位也可能导致焊带与电池片栅线错位，影响焊接效果。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电池串阵列焊接系统，可一次性焊接多串电池串阵列，且结构紧促、效率高。

2、一种电池串阵列焊接系统，包括：

3、机架、焊带供料单元，焊带及工装搬运单元、工装输送单元、承载基板、基板输送单元、基板限位单元；

4、所述焊带供料单元一次可提供焊接一串电池片所需的焊带；

5、所述承载基板用于承载电池串阵列对应的电池片，所述承载基板上设置气孔阵列；

6、所述基板输送单元用于将所述承载基板输送到指定工位，所述基板输送单元为真空吸附式带输送机并设置在机架内；

7、所述工装及焊带搬运单元可一次性搬运一串电池串所需的全部工装和焊带；

8、所述工装输送单元和焊带供料单元均位于机架的侧边，并与所述基板输送单元呈平行布置，所述焊带供料单元可以将裁剪后的焊带移至工装输送单元上的工装下面；

9、所述基板限位单元用于调整承载基板位置。

10、通过设置带承载基板，便于定位单元以承载基板为基准进行定位，精准地摆放电池片以及后续工序工作，在承载基板上设置气孔以及基板输送单元选择为真空吸附式输送机，使电池片被稳固地吸附在承载基板上，而设置基板限位单位，可以在每个工序开始前修正承载基板位置，提高定位单元的定位精确度，后续的喷涂助焊剂、放置焊带和工装，以及焊接工序阶段，只需要将承载基板位置调整到合适位置即可，无需调整电池片位置，通过本发明设计，可实现可靠地完成电池串阵列焊接生产。

11、按上述方案，所述基板限位单元包括：设置在基板输送机构一侧的纵向伸缩装置、设置在基板输送机构另一侧的挡块或纵向伸缩装置，纵向伸缩装置可推动承载基板纵向移动。

12、按上述方案，所述基板限位单元还包括相对基板输送机构垂直布置的竖向伸缩装置，用于将承载基板限定在特定工位直至该工位的工序操作完成，电池串阵列焊接系统的至少一个工位末端附近设置有竖向伸缩装置。

13、通过设置竖向伸缩装置，当承载基板即将完全进入电池串阵列焊接系统的特定工位时，该工位相应的竖向伸缩装置向上升起，阻止承载基板继续前进，在基板输送单元的带动下，实现承载基板横向定位(承载基板输送方向)，纵向伸缩装置推动承载基板纵向移动，实现承载基板纵向定位，这样就完成了承载基板在该工位的定位，该工位对应的操作设备(如电池片搬运单元、焊带及工装搬运单元等)即可开始工作，当该工位的操作结束，竖向伸缩装置下降，承载基板在基板输送单元的推动下继续前进，进入下一个操作工位。

14、按上述方案，还包括基板回收单元，包括设置在基板输送单元两端的可升降输送机构，以及位于基板输送单元上方或下方的传输带。

15、通过设置基板回收装置，可便捷地回收承载基板并送至起始工位(即电池片放置工位)，且基板回收装置的传输带位于基板输送单元的下方或上方，不会增加设备的纵向尺寸。

16、按上述方案，还包括电池片搬运单元、助焊剂或锡膏喷涂单元、焊接单元、工装回收单元，所述电池片搬运单元、助焊剂或锡膏喷涂单元、焊带及工装搬运单元、焊接单元、工装回收单元沿所述承载基板输送方向依次排布，所述机架两侧均设置有电池片供料单元、焊带供料单元、工装输送单元，所述电池片搬运单元、焊带及工装搬运单元、工装回收单元均为两套。

17、通过在机架两侧均设置电池片上料单元、焊带供料单元、工装输送单元，并且电池片搬运单元、焊带及工装搬运单元、工装回收单元均为两套，可大大缩短各个工位操作所需要的时间，提高生产效率，避免因电池串阵列单元过大而降低了生产效率。

18、当然，也可将电池片供料单元、焊带供料单元、工装输送单元、电池片搬运单元、焊带及工装搬运单元、工装回收单元均设置一套，虽然会降低生产效率，但会大大降低整个系统的制造成本。

19、按上述方案，还包括安装在焊接工位的冷气供应接口，所述承载基板上还设置有吸附工装的磁铁、多排冷却气缝，相邻两排冷却气缝之间为放置电池片的位置，当承载基板移动至焊接工位时，所述冷气供应接口与冷却气缝对应，向冷却气缝吹入冷气。

20、通过设置冷却气缝与冷气供应接口，当承载基板移动至焊接工位时，冷却气缝与冷气供应接口相对应，焊接系统向冷却气缝吹入冷气，进而冷却焊带。

21、按上述方案，所述电池串阵列的长度为一个电池板组件中的电池串长度一半，两个电池串阵列连接后可形成一个电池板组件的电池串阵列。

22、一串电池串一般为24片，整个电池板组件的电池串很长，如果整板生产，则整个设备的尺寸就会很大，需要很大的场地空间。此外，连续生产时，各承载基板在每个工作的工作均完成后，再进入下一个工位，但每个工位的完成相应工作的时长却不同，整板生产等待的时间更长，反而降低生产效率。采用半板生产模式，电池串阵列的长度为一个电池板组件中的电池串长度一半，两个电池串阵列连接后可形成一个电池板组件的电池串阵列，不仅可以缩小设备的尺寸，还可以提高生产效率。

23、本专利中的电池串阵列，是指至少两串以上电池串，承载基板可承载的电池串阵列的电池串可以与电池板组件的电池串数量相同，当然电池串的长度/电池片数量并不一定要与电池板组件的一串电池串的电池片数量相同，如上所述可以是组件中电池串的电池片数量的一半。

24、本发明的电池串阵列焊接系统工作过程如下：

25、1、承载基板在基板传输单元的作用下进入电池片放置工位，基板传输单元停止前进，基板限位单位对承载基板位置进行校正(根据需要)；

26、2、承载基板位置校正后，电池片搬运单元开始向承载基板上搬运电池片，直至搬运工作结束，电池片被吸附在承载基板上；

27、3、基板限位单元停止对承载基板的限制，基板传输单元继续前进，将承载基板送至助焊剂喷涂工位，基板传输单元停止前进，基板限位单位对承载基板的位置进行校正(根据需要)；

28、4、承载基板位置校正后，助焊剂或锡膏喷涂单元开始工作，向电池片的栅线上喷涂助焊剂，直至喷涂结束；

29、5、基板限位单元停止对承载基板的限制，基板传输单元继续前进，将承载基板送至焊带及工装放置工位，基板传输单元停止前进，基板限位单位对承载基板的位置进行校正(根据需要)；

30、6、承载基板位置校正后，焊带和工装搬运单元开始工作，一次搬运焊接一串电池片所需的全部焊带和工装，焊带和工装搬运单元的机械移至工装输送单元开始搬运工装以前，焊带供料装置已经将一串电池片所需的焊带移送至工装下方，焊带和工装搬运单元的吸嘴和电磁铁，分别吸住焊带和工装，搬运至承载基板上的电池串上，直至将焊接所有电池片所需的全部工装和焊带搬运完毕；

31、7、基板限位单元停止对承载基板的限制，基板传输单元继续前进，将承载基板送至焊接工位，基板传输单元停止前进，基板限位单位对承载基板位置进行校正(根据需要)；

32、8、承载基板位置校正后，焊接单元开始工作，完成所有电池串的焊接工作；

33、9、基板限位单元停止对承载基板的限制，基板传输单元继续前进，将承载基板送至工装回收工位，基板传输单元停止前进，基板限位单位对承载基板位置进行校正(根据需要)；

34、10、工装回收单元将承载基板上的所有工装搬运至工装输送单元上，直至搬完全部工装；

35、11、基板限位单元停止对基板的限制，基板传输单元继续前进，将承载基板送至基板回收单元的可升降输送机构上，电池阵列被转移(电池串阵列也可以在承载基板进入可升降输送机构之前转移)，可升降输送机构将承载基板传输到传输带上，通过传出带送入位于电池片放置工位一侧的可升降输送机构，可升降输送机构再将承载基板送入电池片放置工位，如此往复生产。

36、需要说明的是，上述步骤只是针对一个承载基板而言，在实际生产中，设备的每个工位都有承载基板，每个工位都在工作，只是每个工位完成对应工作(如电池片焊接)的时长不同，待所有工位的工序全部完成后，所有承载基板再整体前进一个工位。

37、按上述方案，所述焊带供料单元，包括：

38、焊带裁切装置，用于将多根长焊带裁切成多段短焊带；

39、焊带承载及间距调整装置，用于承载裁切后的短焊带，并将各列短焊带沿长度方向分离一定距离；

40、所述焊带承载及间距调整装置包括基板、多个沿焊带长度方向排布的焊带承载单元，以及调整各相邻焊带承载单元间距的间距调整单元，所述焊带承载单元包括托板，设置在所述托板上的承载柱，以及设置在所述承载柱上的焊带承载件，所述托板设置在基板上；

41、所述焊带裁切装置包括滑动板，设置在滑动板上的多个焊带裁切单元，所述焊带裁切单元沿焊带长度方向排布，所述焊带裁切单元整体呈e型，包括呈切刀支座，设置在切刀支座上且上下平行布置的上切刀和下切刀，以及切刀驱动单元，所述上切刀和或下切刀上设置有焊带避让槽，使所述焊带裁切单元单次裁切时只裁切偶数列或奇数列的焊带；

42、裁切移动装置，可将各焊带裁切单元移入及移出焊带承载单元。

43、通过设置承载柱，使得焊带承载件与托板保持一定间距；将焊带裁切单元设置成e型结构，使得下切刀与支座的底部保持一定间距，当焊带裁切单元移入焊带承载单元时，上切刀位于焊带的上方，下切刀位于焊带承载件与托板之间，而托板位于切刀支座与下切刀之间，整体结构十分紧凑，不过多占用空间。奇数列焊带与偶数列焊带裁切位置不同，通过在下切刀和或上切刀设置避让槽以避免奇数列或偶数列的焊带被裁切，以实现各焊带裁切单元单次裁切时仅裁切奇数列或偶数列焊带。

44、按上述方案，所述间距调整单元包括驱动机构、菱形伸缩机构，驱动机构驱动菱形伸缩机构伸缩，所述各基板上设置有固定销作为所述菱形伸缩机构的交叉铰接点的铰接轴。

45、通过设置菱形伸缩机构，只需要一个驱动机构即可实现将各焊带承载单元等距分开或并拢。

46、按上述方案，所述裁切移动装置包括底座、设置在底座上的纵向滑轨、驱动单元，所述滑动板可滑动地安设在纵向滑轨上，通过驱动单元控制滑动板前进或后退。

47、按上述方案，所述焊带承载件上设置有放置焊带的限位槽，所述上切刀的侧边还设置有弹性件，弹性件可压在所述焊带承载件上。

48、通过设置限位槽可防止焊带纵向移动，通过设弹性件，可防止在裁切焊带时焊带弹出限位槽。

49、按上述方案，所述焊带承载件上沿限位槽设置多个可供焊带搬运装置的吸嘴插入的凹槽。

50、按上述方案，所述焊带供料单元位于工装输送单元的正下方，所述焊带供料单元还包括竖向移动机构，所述竖向移动机构可将焊带承载及间距调整装置向上托起，使得焊带承载件位于工装输送单元的工装的下方。

51、通过上述设置，焊带及工装搬运单元搬运工装时也同时搬运焊带。

52、按上述方案，还包括焊带牵引装置，所述焊带牵引装置包括焊带夹持机构、横向导轨、设置在横向导轨上的滑座、驱动单元，所述滑座侧边设置有竖向滑轨，所述焊带夹持机构可滑动地设置在竖向滑轨上，所述驱动单元控制焊带夹持机构上下、左右滑动。

53、焊带夹持机构将奇数列焊带和偶数列焊带均牵引到预定位置后，焊带夹持机构先向下移动，再回程移动，然后再向上移动回到起始位置，为下一次拉焊带做准备，这样可大大提高作业效率，并且可以使焊带夹持机构回程时位于焊带承载单元的下方，降低了整个设备的设计高度。

54、按上述方案，所述焊带夹持机构包括奇数列夹爪和偶数列夹爪，奇数列夹爪与偶数列夹爪分别通过第一驱动机构和第二驱动机构夹紧焊带或松开焊带，所述第一驱动机构与所述第二驱动机构分上下或前后错位布置。

55、通过第一驱动机构和第二驱动机构分别控制奇数列夹爪与偶数列夹爪的松开时间，可实现奇数列长焊带与偶数列长焊带端部位置错开一定距离，减少后续分距工作。将第一驱动机构与第二驱动机构布置成上下两层错位或前后错位布置，可大大缩小焊带夹持机构的纵向尺寸，结构更加紧凑。

56、按上述方案，所述焊带牵引装置还包括设置在焊带夹持机构起始位置的辅助承托机构，所述辅助承托机构包括辅助托板，以及可控制辅助托板升降的控制单元。

57、由于焊带牵引装置单次牵引的长焊带较长，而焊带承载及间距调整装置与焊带夹持机构的起始位置有一定距离，为避免牵引的长焊带变形，故而设置了辅助托板机构。将辅助承托机构的托板设置成可升降结构，当焊带夹持机构复位时，辅助托板下降到焊带夹持机构的下方，避免辅助托板挡住焊带夹持机构复位。

58、本发明的有益效果在于：

59、1、一种电池串阵列焊接系统，可精准、高速焊接ibc电池串阵列，结构布局紧凑、合理，不浪费空间；

60、2、其他技术效果在前面已经阐述，不再赘述。