CN111933735A - 一种叠片光伏组件用焊带及叠片光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叠片光伏组件用焊带，由圆形铜丝经局部冲压形成渐变厚度细长扁型的中段、过渡段，而后整体退火，再表面涂覆锡铅合金制得；并公开了具有该焊带的叠片光伏组件。通过对焊带结构优化和退火处理，焊带整体屈服强度降低，能够降低焊带与电池片接触后的应力冲击。焊带与电池片之间通过粘黏剂连接并分次固化粘黏剂，制得的叠片光伏组件在重叠区域能够避免电池片‑焊带‑电池片硬接触，粘黏剂厚度渐增，尤其在重叠区域可抵御层压过程中的应力冲击，降低制程碎片风险，提升叠片光伏组件的生产良率，经此封装的组件在外应力下作用下的隐裂风险大幅降低，组件可靠性大幅提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊带及其光伏组件，特别是一种叠片光伏组件用焊带及叠片光伏组件。
背景技术
目前，度电成本较高仍然是制约光伏占据能源主流市场的主要因素，唯有降本增效才能突破现有瓶颈。目前，量产的提效方法包括半片、双面、多主栅等技术，这导致光伏组件单体功率大幅增加，但是组件效率偏低。
为进一步降本增效，叠焊技术已成为行业发展的新方向，可进一步提升组件效率，目前常规叠焊技术即通过串焊中焊带拍扁后进行电池叠焊，但是焊带在直接应力作用拍扁后屈服强度大幅提升，电池与硬质焊带硬接触，制程碎片风险随之增加，同时外在应力下组件弯曲将导致焊带与电池隐裂风险大幅提升。
一种应用于叠片组件的焊带结构(国别：中国，公开号：107564987A，公开日期：2018-01-09)公开的焊带，包括焊带扁平部和位于焊带扁平部两侧的上层电池片连接部和下层电池片连接部；下/上层电池片的正/背面平行设有若干细栅线；下层电池片和上层电池片的切割方向平行于细栅线；焊带结构垂直于细栅线或平行于主栅线设置；上层电池片部分与下层电池片堆叠设置，堆叠区域通过焊带扁平部与下层电池片正面的细栅线/主栅线、上层电池片的背面的细栅线/主栅线焊接，上层电池片连接部与上层电池片的背面的细栅线/主栅线焊接，下层电池片连接部与下层电池片正面的细栅线/主栅线焊接。该技术减小了MBB叠片组件或Smartwire叠片组件载荷何温度应力下叠片处焊接点的应力，使得MBB与Smartwire技术可以应用于叠片组件。但是仅是通过焊带冲压实现，这导致焊带屈服强度大幅提升，而且冲压过程中易焊带表面锡层厚度不均，制程碎片风险大幅增加。
焊带及其制备方法、电池串及其制备方法以及光伏组件(国别：中国，公开号：110504335A，公开日期：2019-11-26)公开的焊带制备方法，包括对于所述焊带的中部进行加压、热处理以形成压扁部。该制备方法制得的焊带用以制备的光伏组件，提升了发电密度，降低了封装材料成本，且无电池片重叠遮挡，另外还降低了组件制程隐裂和碎片的风险。该技术虽然对焊带进行热处理，但是热处理方法处理后的焊带仍具有较高的屈服强度，因而电池片间仍需一定的间距才能降低制程的碎片率，而且片间距存在将降低组件的单位功率输出，导致成本增加。
太阳能电池片用极软涂锡铜带(国别：中国，公开号：102592702A，公开日期：2012-07-18)公开的涂锡铜带，包括铜材基体、合金涂层，所述合金涂层均匀的涂敷在铜材基体的正反表面形成涂锡铜带。所述正反表面的单面合金涂层厚度为0.01-0.03mm。所述涂锡铜带的屈服强度≤50N/mm2，抗拉强度≥135N/mm2，延伸率≥15％。该涂锡铜带在与电池片焊接时紧贴电池片，避免了因卷曲、拱起引起的虚焊、脱焊和偏焊，能全面提高太阳能电池片的发电效率和降低碎片率，节约成本扩大盈利空间，提高自身产品竞争力。涂锡铜带虽然硬度极软，但是由于通过整体拉升实现，整体厚度超薄，这可造成焊带电阻大幅提升，同时宽度也明显增加，导致电池遮挡面积提升，另一方面扁焊带光线反射率较低，这些因素导致组件的单位功率输出大幅降低，组件的单瓦成本大幅增加，产品的竞争力大幅降低。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种焊带，用于叠片光伏组件，提升组件抗隐裂能力，本发明的另一目的是提供具有这种焊带的叠片光伏组件。
技术方案：一种叠片光伏组件用焊带，所述焊带划分为中段、两端的头段、以及处于所述中段与所述头段之间的过渡段，所述中段的横截面、纵截面均为矩形，所述头段的横截面为矩形、纵截面为圆形，所述过渡段的横截面为梯形、纵截面为矩形，所述头段的直径D1大于所述中段的厚度D2，所述过渡段的厚度从D1向D2渐变，且以双侧厚度方向对称渐变，所述头段的直径D1小于所述中段的宽度D3，所述过渡段的宽度从D1向D3渐变。
进一步的，所述头段的直径D1为0.15～0.4mm，所述中段的厚度D2为0.2～0.75D1、宽度D3为1.5～3.5D1。
进一步的，所述中段的长度L1为0.8～6mm，所述头段的长度L2为20～210mm，所述过渡段的长度L3为1～10mm。
进一步的，所述焊带由圆形铜丝局部冲压形成所述中段、过渡段，而后整体退火，再表面涂覆锡铅合金制得，所述焊带的屈服强度为60～75MPa。
一种具有上述焊带的叠片光伏组件，所述焊带的两端分别连接相邻的两片电池片，两片所述电池片分别位于所述焊带的上下两侧且在所述中段的中心形成重叠区域，所述电池片与所述焊带通过粘黏剂连接，以此连续将所述电池片和所述焊带串焊形成叠片光伏组件；所述粘黏剂的涂覆面为所述电池片(4)与所述中段(1)、过渡段(3)的全接触面以及自所述过渡段(3)向所述头段(2)的部分接触面，所述粘黏剂(5)在所述头段(2)上的涂覆厚度为0.02～0.1mm，在所述中段(1)上的涂覆厚度为0.1～0.3mm，并在所述过渡段(3)上涂覆填充所述焊带与所述电池片(4)之间的间隙。
进一步的，所述焊带上下两侧的相邻两片所述电池片在所述中段的中心形成的重叠区域长度为0.2～0.8mm。
进一步的，所述粘黏剂在所述头段上的涂覆长度为自所述过渡段向所述头段方向5～20mm。
进一步的，所述粘黏剂为液体硅胶。
进一步的，所述粘黏剂涂覆连接所述电池片和所述焊带后，先经过初步加热使所述粘黏剂达到初步固化，而后在层压过程中使所述粘黏剂达到完全固化，初步加热温度为160～190℃，达到初步固化的交联度为20～40％。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：通过对焊带结构优化和退火处理，焊带整体屈服强度降低，能够降低焊带与电池片接触后的应力冲击。焊带与电池片之间通过粘黏剂连接并分次固化粘黏剂，制得的叠片光伏组件在重叠区域能够避免电池片-焊带-电池片硬接触，粘黏剂厚度渐增，尤其在重叠区域可抵御层压过程中的应力冲击，降低制程碎片风险，提升叠片光伏组件的生产良率，经此封装的组件在外应力下作用下的隐裂风险大幅降低，组件可靠性大幅提升。
附图说明
图1为焊带的主视图；
图2为焊带的俯视图；
图3为焊带与电池片连接形成叠片光伏组件的结构示意图；
图4为图3的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种叠片光伏组件用焊带，如附图1、2所示，焊带划分为中段1、两端的头段2、以及处于中段1与头段2之间的过渡段3。
中段1的横截面、纵截面均为矩形，头段2的横截面为矩形、纵截面为圆形，过渡段3的横截面为梯形、纵截面为矩形，头段2的直径D1＞中段1的厚度D2，过渡段3的厚度从D1向D2渐变，且以焊带双侧厚度方向对称渐变，头段2的直径D1＜中段1的宽度D3，过渡段3的宽度从D1向D3渐变。
该焊带是由直径D1的圆形铜丝经局部冲压形成渐变厚度细长扁型的中段1、过渡段3，而后整体退火，再表面涂覆锡铅合金制得。圆形铜丝局部冲压后，中段1、过渡段3区域的屈服强度为120～160MPa，退火采用电加热方式，设定电流5～15A、持续时间2.5～5s，整体退火后，焊带的屈服强度为60～75Mpa，中段1、过渡段3区域的达到与头段2相当的屈服强度。
头段2的直径D1为0.15～0.4mm，中段1的厚度D2为0.2～0.75D1、宽度D3为1.5～3.5D1。
中段1的长度L1为0.8～6mm，头段2的长度L2为20～210mm，过渡段3的长度L3为1～10mm。
具有上述焊带的叠片光伏组件，结合附图3、4所示，相邻的两片电池片4(记为电池片41、42)分别位于焊带的两端，且分别位于焊带的上下两侧，电池片41、42在中段1的中心处上下重叠，形成的重叠区域长度为0.2～0.8mm。
电池片4与焊带通过粘黏剂5连接，粘黏剂5的涂覆面为电池片4与中段1、过渡段3的全接触面，以及自过渡段3向头段2方向5～20mm长度的部分接触面，粘黏剂5在头段2上的涂覆厚度为0.02～0.1mm，在头段2上的涂覆厚度相等，在中段1上的涂覆厚度为0.1～0.3mm，在中段1上的涂覆厚度相等，并在过渡段3上涂覆填充焊带与电池片4之间的间隙。粘黏剂5采用液体硅胶。
按照以上结构连续将电池片和焊带串焊形成叠片光伏组件。在电池片串焊叠片组件的过程中，先在焊带上与电池片的涂覆面涂覆一层待固化的液体硅胶，然后将焊带与电池片叠层放置，先经过焊接时的初步加热使液体硅胶达到初步固化，初步加热温度为160～190℃，达到初步固化的交联度为20～40％，而后在层压过程中使液体硅胶达到完全固化。附图3所显示的是层压后叠片光伏组件的最佳状态，粘黏剂在电池片与焊带之间的间隙填充过渡良好。
该焊带的结构和经退火处理后，能保持涂覆的锡铅合金层厚度均匀，焊带整体相比于原材料铜丝屈服强度降低，冲压区域的屈服强度与未冲压部分相当，能够降低焊带与电池片接触后的应力冲击。制造叠片组件时，粘黏剂初步固化，赋予相邻的上下两片电池一定的缓冲区域，粘黏剂完全固化，在重叠区域能够避免电池片-焊带-电池片硬接触。两次固化提供不同的应力缓冲能力，由于电池片经激光切割后的边缘部分结构脆弱，电池片上下堆叠导致整体倾斜、重叠处承受的压力更大，而粘黏剂厚度渐增，尤其在重叠区域可抵御层压过程中的应力冲击，降低制程碎片风险，提升叠片光伏组件的生产良率，经此封装的组件在外应力下作用下的隐裂风险大幅降低，组件可靠性大幅提升。
以下各样品，基于相同的串焊条件制得叠片光伏组件，进行性能比较。
样品1：焊带是直径为0.3mm的圆形铜丝，未经处理，与电池片制成叠片光伏组件。
样品2：焊带是本发明结构，头段的直径D1为0.3mm，中段的厚度D2为0.15mm，但未经本发明退火处理，与电池片制成叠片光伏组件，但无粘黏剂连接。
样品3：焊带是本发明结构和经退火处理，头段的直径D1为0.3mm，中段的厚度D2为0.15mm，与电池片制成叠片光伏组件，但无粘黏剂连接。
样品4：焊带是本发明结构和经退火处理，头段的直径D1为0.3mm，中段的厚度D2为0.15mm，与电池片制成本发明结构的叠片光伏组件，粘黏剂在头段上的涂覆厚度为0.05mm，在中段上的涂覆厚度为0.2mm，在过渡段上涂覆填充焊带与电池片之间的间隙。
样品5：焊带是本发明结构和经退火处理，头段的直径D1为0.3mm，中段的厚度D2为0.15mm，与电池片制成本发明结构的叠片光伏组件，但粘黏剂仅涂覆中段、过渡段上与电池片的接触面，在过渡段上的涂覆厚度为0.1mm，在中段上的涂覆厚度为0.2mm。
样品6：焊带是本发明结构和经退火处理，头段的直径D1为0.3mm，中段的厚度D2为0.15mm，与电池片制成本发明结构的叠片光伏组件，粘黏剂在头段上的涂覆厚度为0.1mm，在中段上的涂覆厚度为0.3mm，在过渡段上涂覆填充焊带与电池片之间的间隙。
样品7：焊带是本发明结构和经退火处理，头段的直径D1为0.3mm，中段的厚度D2为0.15mm，与电池片制成本发明结构的叠片光伏组件，粘黏剂在头段上的涂覆厚度为0.02mm，在中段上的涂覆厚度为0.1mm，在过渡段上涂覆填充焊带与电池片之间的间隙。
比较样品1～样品4的叠片光伏组件批次产品：
比较样品4～样品7的叠片光伏组件批次产品：
Claims (9)
1.一种叠片光伏组件用焊带，其特征在于：所述焊带划分为中段(1)、两端的头段(2)、以及处于所述中段(1)与所述头段(2)之间的过渡段(3)，所述中段(1)的横截面、纵截面均为矩形，所述头段(2)的横截面为矩形、纵截面为圆形，所述过渡段(3)的横截面为梯形、纵截面为矩形，所述头段(2)的直径D1大于所述中段(1)的厚度D2，所述过渡段(3)的厚度从D1向D2渐变，且以双侧厚度方向对称渐变，所述头段(2)的直径D1小于所述中段(1)的宽度D3，所述过渡段(3)的宽度从D1向D3渐变。
2.根据权利要求1所述的一种叠片光伏组件用焊带，其特征在于：所述头段(2)的直径D1为0.15～0.4mm，所述中段(1)的厚度D2为0.2～0.75D1、宽度D3为1.5～3.5D1。
3.根据权利要求1所述的一种叠片光伏组件用焊带，其特征在于：所述中段(1)的长度L1为0.8～6mm，所述头段(2)的长度L2为20～210mm，所述过渡段(3)的长度L3为1～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种叠片光伏组件用焊带，其特征在于：所述焊带由圆形铜丝局部冲压形成所述中段(1)、过渡段(3)，而后整体退火，再表面涂覆锡铅合金制得，所述焊带的屈服强度为60～75MPa。
5.一种具有权利要求1～4任一所述焊带的叠片光伏组件，其特征在于：所述焊带的两端分别连接相邻的两片电池片(4)，两片所述电池片(4)分别位于所述焊带的上下两侧且在所述中段(1)的中心形成重叠区域，所述电池片(4)与所述焊带通过粘黏剂(5)连接，以此连续将所述电池片(4)和所述焊带串焊形成叠片光伏组件；所述粘黏剂(5)的涂覆面为所述电池片(4)与所述中段(1)、过渡段(3)的全接触面以及自所述过渡段(3)向所述头段(2)的部分接触面，所述粘黏剂(5)在所述头段(2)上的涂覆厚度为0.02～0.1mm，在所述中段(1)上的涂覆厚度为0.1～0.3mm，并在所述过渡段(3)上涂覆填充所述焊带与所述电池片(4)之间的间隙。
6.根据权利要求5所述的叠片光伏组件，其特征在于：所述焊带上下两侧的相邻两片所述电池片(4)在所述中段(1)的中心形成的重叠区域长度为0.2～0.8mm。
7.根据权利要求5所述的叠片光伏组件，其特征在于：所述粘黏剂(5)在所述头段(2)上的涂覆长度为自所述过渡段(3)向所述头段(2)方向5～20mm。
8.根据权利要求5所述的叠片光伏组件，其特征在于：所述粘黏剂(5)为液体硅胶。
9.根据权利要求5所述的叠片光伏组件，其特征在于：所述粘黏剂(5)涂覆连接所述电池片(4)和所述焊带后，先经过初步加热使所述粘黏剂(5)达到初步固化，而后在层压过程中使所述粘黏剂(5)达到完全固化，初步加热温度为160～190℃，达到初步固化的交联度为20～40％。
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