CN110948078A - 光伏电池的焊接装置和焊接*** - Google Patents

光伏电池的焊接装置和焊接*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光伏电池的焊接装置和焊接***，焊接装置包括外壳，包括具有开放端的空腔；第一加热组件，设于空腔内，且包括多个沿第一方向间隔分布的第一加热灯，各第一加热灯均沿第二方向延伸，第一方向与所述第二方向不同；两个第二加热组件，分别设于第一加热组件的两端，两个第二加热组件均包括沿第二方向分布的第二加热灯，且各第二加热灯沿所述第一方向延伸。本发明焊接箱提供了足够的焊接温度，确保了焊接质量；且能对加热灯两端的气体温度进行补偿，弥补电池片表面焊接气体温度不均匀的问题，保证了整张电池片的焊接质量。

Description

光伏电池的焊接装置和焊接***
技术领域
本发明涉及电池焊接技术领域，具体而言，涉及一种光伏电池的焊接装置和焊接***。
背景技术
光伏行业中，电池片串焊的一种常用焊接工艺是，以热风作为热源对电池片进行串焊。其具体过程是，空气经过风扇加速，从上向下运动，经过灯管吸热，带热量的空气到达电池片表面，在和下部加热底板温度共同作用下，对电池片进行焊接。
采用该工艺串焊的焊接箱通常包括预热炉和焊接炉，分别用于预热和焊接，电池片在传送带带动下先经过预热炉进行预热，再移动至焊接炉进行焊接。目前常规预热炉采用平行排列的红外灯管对风加热进行预热，焊接炉采用平行排列的加热灯管对风加热进行焊接。
但这种结构仍存在一定的缺陷，并行排列的灯管四周温度不均匀，导致电池片表面温度不均匀，容易造成虚焊或过焊的结果。同时，热量的不均衡和较大的温差，会导致电池片整条栅线焊接效果不均匀，偏差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏电池的焊接装置和焊接***，解决现有焊接箱焊接温度不均衡的问题。
根据本发明的一个方面，提供一种光伏电池的焊接装置，包括：
外壳，包括具有开放端的空腔；
第一加热组件，设于所述空腔内，且包括多个沿第一方向间隔分布的第一加热灯，各所述第一加热灯均沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向不同；
两个第二加热组件，分别设于所述第一加热组件的两端，两个所述第二加热组件均包括沿所述第二方向分布的第二加热灯，且各所述第二加热灯沿所述第一方向延伸。
在本发明一种示例性实施方式中，所述空腔包括相互独立的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室内，均设有所述第一加热组件和两个第二加热组件；所述第一腔室和第二腔室分别用于对电池进行焊接和预热。
在本发明一种示例性实施方式中，所述空腔还包括至少一个第三腔室，相邻设置于所述第二腔室远离第一腔室的一侧，所述第三腔室内设有所述第一加热组件。
在本发明一种示例性实施方式中，所述第一腔室、第二腔室和第三腔室中各所述加热灯都连接独立的控制器。
在本发明一种示例性实施方式中，所述第一腔室、第二腔室和第三腔室都还包括位于所述加热组件上方的风扇和通风隔板。
在本发明一种示例性实施方式中，所述通风隔板上安装有温度传感器。
在本发明一种示例性实施方式中，所述第一腔室还包括聚风腔，所述聚风腔围设于所述风扇和通风隔板四周。
在本发明一种示例性实施方式中，所述第一腔室还包括外罩，所述外罩围设于所述第一加热组件和第二加热组件的四周。
在本发明一种示例性实施方式中，所述焊接装置还包括：第一排风口，开设于所述第一腔室、第二腔室和第三腔室相对的两侧面，且沿所述第一方向延伸。
在本发明一种示例性实施方式中，所述焊接装置还包括：第二排风口，开设于所述第一腔室和第二腔室之间。
在本发明一种示例性实施方式中，所述空腔还包括冷却腔，位于所述第二腔室远离第一腔室的一侧。
在本发明一种示例性实施方式中，所述冷却腔上开设有第三排风口。
根据本发明的另一个方面，提供一种光伏电池的焊接***，包括以上任一项所述的焊接装置，以及电池片传送装置，所述电池片传送装置的部分传送区域正对所述焊接装置空腔的开放端。
本发明光伏电池的焊接装置在焊接炉内设置平行排列的加热灯，并在其两端增设垂直设置的加热灯。一方面，提供足够的焊接温度，确保了焊接质量；另一方面，对加热灯两端的气体温度进行补偿，弥补了电池片表面焊接气体温度不均匀的问题，保证了整张电池片的焊接质量。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为光伏电池串焊传送带示意图；
图2为本发明焊接炉灯管排布示意图；
图3为本发明第一预热炉灯管排布示意图；
图4为本发明第二预热炉灯管排布示意图；
图5为本发明焊接箱灯管排布示意图；
图6本发明焊接炉排风口和聚风腔结构示意图；
图7本发明焊接箱冷却腔结构示意图；
图8本发明焊接箱和电池传送带整体结构示意图。
图中，1、电池片；2、传送带；3、第一腔室；41、第一焊接灯管；42、第二焊接灯管；5、第二腔室；61、第一预热灯管；62、第二预热灯管；7、第三腔室；8、第三预热灯管；9、风扇；10、通风隔板；11、温度传感器；12、外罩；13、第一排风口；14、第二排风口；15、冷却腔；16、第三排风口。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
相关技术中，参考图1，光伏电池片1串焊时通过传送带2运送至焊接位点，位于焊接位点上方的焊接箱提供高温热风，利用其热量将电池片焊接在焊带上。常规焊接箱通常由四个炉子并排设置，每个炉顶带两个风扇，共八个风扇，风扇风速均约为3.0m/s。1#、2#为预热炉，每个预热炉各有七根平行排列的红外灯管用于预热，3#炉为焊接炉，有七根平行排列的加热灯管用于焊接，4#炉为降温炉，有七根平行排列的温度较低的红外灯管，用于逐步冷却电池片。
由于现有技术中，所有灯管都垂直于电池片移动方向排列，两端气体温度和中心温度会有一定的差距，因此，气体温度难以保证均匀，容易造成电池片中心区域过焊或四侧虚焊的现象。例如，若保证电池片中心焊接温度合适，则电池片四侧温度偏低，易形成虚焊；若保证四侧温度合适，则会造成中间温度过焊。另外，也容易造成电池片背面过焊或正面虚焊的现象，在满足背面焊接质量的情况下，容易造成电池片正面虚焊，在满足正面焊接质量的情况下，容易造成背面过焊。焊接拉力不足。而且，由于热量的不均衡和较大的温差，导致电池片整条栅线焊接效果不均匀，偏差较大，进而导致焊接拉力不足。
本发明实施方式中提供了一种光伏电池的焊接装置，适用于对电池片进行串焊，也可适用于所有类型的光伏电池片的串焊，在此不再一一列举。
本发明实施方式的光伏电池的焊接装置，包括外壳，外壳包括具有开放端的空腔；空腔内设置有第一加热组件，包括多个沿第一方向间隔分布的第一加热灯，各第一加热灯均沿第二方向延伸，第一方向与第二方向不同；空腔内还设置有两个第二加热组件，分别设于第一加热组件的两端，两个第二加热组件均包括沿第二方向分布的第二加热灯，且各第二加热灯沿第一方向延伸。
该装置可以用于电池串焊时的焊接，也可以用于串焊时的预热，相应的，其内部的第一加热灯和第二加热灯用于预热时，温度较低，用于焊接时，温度较高。
与传统焊接或预热的灯管相比，本发明在加热灯两端增加了加热灯，对两端的气体温度进行补偿，弥补了电池片表面焊接气体温度或预热气体温度不均匀的问题，保证了整张电池片的焊接质量。
下面对本发明实施方式的光伏电池的焊接装置进行详细说明：
加热灯可以是任何能够将周围气体加热至焊接温度或者预热温度的灯管，例如常用的红外灯管，用于焊接时温度较高，用于预热时温度较低。加热灯还可以是灯丝、灯带等其他结构。以下以加热灯管为例进行说明。
第二加热灯管位于第一加热灯管两端，既包括第二加热灯管与第一加热灯管在同一平面且恰好相接触，也包括第二加热灯管与第一加热灯管不位于同一平面而上下设置，上下设置既包括第二加热灯管的水平投影恰好位于第一加热灯管两端，也包括第二加热灯管的水平投影与第一加热灯管交叉，还包括第二加热灯管的水平投影与第一加热灯管有较小的距离。因此，本发明所指的两端是指位于第一加热灯管端点附近的任意位置，只要能对第一加热灯管两端的气体温度进行补偿即可。
为了描述方便，下面将用于焊接的加热灯管称为焊接灯管，用于预热的加热灯管成为预热灯管。
举例而言，在本示例性实施方式中，该第一空腔用于焊接，如图2所示，该空腔内设有七根平行排列的第一焊接灯管41和两根平行排列的第二焊接灯管42，第一焊接灯管41均垂直于电池片移动方向(传动带运动方向，即第一方向)，第二焊接灯管42均平行于电池片移动方向(即第二方向)，且分别位于第一焊接灯管41上部两端。
在本发明的其它实施方式中，第一焊接灯管41和第二焊接灯管42的个数可以根据焊接温度的情况进行适当调整。例如，若两侧温差较大，则可增加第二焊接灯管42的数量。同时，第一焊接灯管41和第二焊接灯管42的间距、长短也均可根据焊接温度的分布情况及灯管性质进行适当调整。本发明不对此进行特殊限定。
为了便于调控不同位置处的焊接温度，所有的第一焊接灯管41和第二焊接灯管42可以连接独立的控制器，实现输出功率的单独控制，第一焊接灯管41和第二焊接灯管42的温度可以相同，也可以不同，通过单独的控制使整体温度达到一致即可。当然，在进行温度补偿的前提下，出于成本及操作方便的考虑，也可以分组控制各个加热灯管，举例而言，在本示例性实施方式中，图1中9个焊接灯管，①、②为一组，③、④、⑤为一组，⑥、⑦为一组，⑧为一组，⑨为一组，每一组能单独控制输出功率。
在本示例性实施方式中，参考图2，该焊接装置还包括用于对电池片在焊接前进行预热的第二腔室5，第二腔室5相邻设置于第一腔室3(图中第一腔室左侧)；如图3所示，第二腔室5内设置有七根平行排列的第一预热灯管61和两根平行排列的第二预热灯管62，第一预热灯管61的延伸方向均垂直于电池片移动方向(传动带运动方向，即第一方向)，第二预热灯管62的延伸方向均平行于电池片移动方向(即第二方向)，且分别位于第一预热灯管61上部两端。
与第一腔室的灯管设置同理，在第一预热灯管61两端增加了第二预热灯管62，对第一预热灯管61两端的气体温度进行补偿，弥补了电池片两侧预热温度不足的问题，确保电池片表面预热均匀，为后续焊接质量提供保障。
第一预热灯管可以是任何能够将周围气体加热进行预热的灯管，例如常用的红外灯管，其功率通常低于用于焊接的加热灯管，本发明不对此进行特殊限定。第二预热灯管62分散于第一预热灯管61两端的含义与第二焊接灯管42分散于第一焊接灯管41相同。
在本发明的其它实施方式中，第一预热灯管61和第二预热灯管62的个数可以根据预热温度的情况进行适当调整。例如，若两侧温差较大，则可增加第二预热灯管62的数量。同时，第一预热灯管61和第二预热灯管62的间距、长短也均可根据预热温度的分布情况及灯管性质进行适当调整。本发明不对此进行特殊限定。
为了控制预热温度均匀，除了调整预热灯管的个数和位置，也可以改变预热灯管的功率，在温度较低的位置处可使用大功率加热灯管，同时，设置个别大功率预热灯管可以对电池片的预热温度进行适当的提升，以平稳过渡至焊接温度，避免温差过大影响电池片质量。例如，在本示例性实施方式中，两个第二预热灯管62使用与焊接灯管相同功率的红外灯管；七个第一预热灯管61中位于中心的灯管也采用与焊接灯管相同功率的红外灯管。当然，还可以是其他功率。为了便于调控电池片不同位置的预热温度，所有的第一预热灯管61和第二预热灯管62可以连接独立的控制器，实现输出功率的单独控制。当然，在进行温度补偿的前提下，出于成本及操作方便的考虑，也可以采用如第一腔室类似的分组形式来控制各预热灯管。
在本示例性实施方式中，参考图4，焊接装置空腔内还包括第三腔室7，第三腔室7相邻设置于第二腔室5远离第一腔室3的一侧(图中第二腔室左侧)；第三腔室内设置有七根平行排列的第三预热灯管8，第三预热灯管8的延伸方向均垂直于电池片移动方向(传动带运动方向)。
第三腔室7的目的是为了对电池片进行初步预热，以使电池片的温度稳定过渡至第二腔室，避免温度变化过快影响电池片质量。
第三预热灯管8可以是任何能够将周围气体加热进行预热的灯管，例如常用的红外灯管，其功率通常低于用于焊接的加热灯管，可以为功率与第一预热灯管或第二预热灯管一致的红外灯管，也可以为功率低于第一预热灯管或第二预热灯管的红外灯管，本发明不对此进行特殊限定。第三预热灯管8的个数可以根据预热温度的情况进行适当调整。第三预热灯管8的间距、长短也均可根据预热温度的分布情况及灯管性质进行适当调整。本发明不对此进行特殊限定。
本示例性实施方式采用上述由左至右依次设置的第三腔室7、第二腔室5和第一腔室3结构，如图5所示，可以使电池片逐步升温至焊接温度，确保了电池片本身的性能。另外，第二腔室5和第一腔室3中增设的灯管能够补偿两侧的温度差，使整个电池片表面温度均匀一致，确保了焊接质量。
在本示例性实施方式中，参考图2-4，该焊接箱的第三腔室7、第二腔室5和第一腔室3都还包括安装于各自灯管上方的风扇9和通风隔板10。通风隔板10用于将风打散，均匀的输送至各加热灯管表面，确保热风温度均匀的覆盖电池片，其可以为网状、栅状等各种形状，本发明不对此进行特殊限定。
三个通风隔板10上均安装有温度传感器11。通过温度传感器11可以获得实施预热温度和焊接温度，以确保其达到工艺要求。温度传感器11的个数及具***置也可以根据要求进行调整，本发明亦不对此进行特殊限定。
在本示例性实施方式中，参考图6，第一腔室3还包括聚风腔11，聚风腔11围设于所述风扇和通风隔板四周，该聚风腔11对风起聚拢作用，使风能够集中通过通风隔板10进入加热灯管处进行加热，有利于控制其温度。聚风腔优选上大下小的漏斗状。
在本示例性实施方式中，参考图7，第一腔室3还包括外罩12，外罩12围设于第一加热灯管41和第二加热灯管42外部。其可以起到风向导流的作用，保持风流流向一致，热空气充满整个腔体，保证第一腔室温度的稳定性，避免焊接外部环境影响(例如前后横风)。而且，该外罩12能够保留焊接时风的热余量，热余量与加热底板结合，可以让电池片逐渐缓慢冷却，防止外界不规则冷风进入，电池片突然的冷却，对电池片带来损坏。
在本示例性实施方式中，焊接箱还包括第一排风口13，开设于第二腔室5、第三腔室7和第一腔室3沿传送带移动方向的相对两个侧面，且沿传送带移动方向延伸。举例而言，参考图5、图6，第一腔室3沿电池片移动方向的前后两个侧面各设置一个长槽状的第一排风口13，该长槽状的第一排风口13一直延伸至第二腔室和第三腔室。预热或焊接的热风将一直优先从第一排风口排出，形成流动的空气幕，起到保温和维持预热或焊接温度稳定作用。风量大小通过排风口开口大小来控制。
在本发明的其它实施方式中，也可以在三个炉上分别开设各自的第一排风口，通过排风口开口大小来控制风量大小。第一排风口的形状包括但不限于长槽状，本发明不对此进行特殊限定。
在本示例性实施方式中，焊接箱还包括第二排风口14，第二排风口14开设于第二腔室5和第一腔室3之间，用于将多余热风引出炉体。参考图6，第二腔室和第一腔室之间开设的第二排风口14为长槽状，但第二排风口的形状还可以是其它形状，本发明不对此进行特殊限定。
在本示例性实施方式中，参考图5-7，焊接箱还包括冷却腔15，设于第二腔室远离第一腔室的一侧(图中右侧)，冷却腔15上开设有第三排风口16。第一腔室内的余热流向右侧冷却腔，能够使电池片在冷却腔内余热的过渡下缓慢冷却，防止突然冷却温差过大，导致电池片隐裂。同时，冷却腔替代了传统的加热灯管，节约了设备和能耗成本。冷却腔的体积大小根据降温需求设计，第三排风口用于排出冷却腔内的热量，可以设计在如图7所示的腔体顶部，也可以设计在其他位置，本发明不对此进行特殊限定。
本发明实施方式还提供了一种光伏电池的焊接***，参考图8，包括上述实施方式所描述的焊接装置，还包括电池片传送装置，电池片传送装置的部分传送区域正对焊接装置空腔的开放端，具体结构不再赘述。使用该焊接***时，将其安装在电池片传送带正上方，并使得电池片传送方向依次经过第三腔室7、第二腔室5、第一腔室3和冷却腔15，经过该工艺电池片即可完成串焊。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (13)

1.一种光伏电池的焊接装置，其特征在于，包括：
外壳，包括具有开放端的空腔；
第一加热组件，设于所述空腔内，且包括多个沿第一方向间隔分布的第一加热灯，各所述第一加热灯均沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向不同；
两个第二加热组件，分别设于所述第一加热组件的两端，两个所述第二加热组件均包括沿所述第二方向分布的第二加热灯，且各所述第二加热灯沿所述第一方向延伸。
2.根据权利要求1所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述空腔包括相互独立的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室内，均设有所述第一加热组件和两个第二加热组件；所述第一腔室和第二腔室分别用于对电池进行焊接和预热。
3.根据权利要求2所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述空腔还包括至少一个第三腔室，相邻设置于所述第二腔室远离第一腔室的一侧，所述第三腔室内设有所述第一加热组件。
4.根据权利要求3所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述第一腔室、第二腔室和第三腔室中各所述加热灯都连接独立的控制器。
5.根据权利要求3所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述第一腔室、第二腔室和第三腔室都还包括位于所述加热组件上方的风扇和通风隔板。
6.根据权利要求5所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述通风隔板上安装有温度传感器。
7.根据权利要求5所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述第一腔室还包括聚风腔，所述聚风腔围设于所述风扇和通风隔板四周。
8.根据权利要求2所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述第一腔室还包括外罩，所述外罩围设于所述第一加热组件和第二加热组件的四周。
9.根据权利要求3所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，还包括：
第一排风口，开设于所述第一腔室、第二腔室和第三腔室相对的两侧面，且沿所述第一方向延伸。
10.根据权利要求9所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，还包括：
第二排风口，开设于所述第一腔室和第二腔室之间。
11.根据权利要求2所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述空腔还包括冷却腔，位于所述第二腔室远离第一腔室的一侧。
12.根据权利要求11所述的光伏电池的焊接装置，其特征在于，所述冷却腔上开设有第三排风口。
13.一种光伏电池的焊接***，包括：
权利要求1-12中任一项所述的焊接装置；
电池片传送装置，所述电池片传送装置的部分传送区域正对所述焊接装置空腔的开放端。
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