CN114566555A - 一种光伏组件主栅结构、其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏组件主栅结构、其制备方法和用途，所述光伏组件主栅结构包括主栅以及间隔设置于主栅上的至少两个焊盘，由温度低至高的区域，所述焊盘的面积依次增大。本发明通过设置主栅结构中焊盘的面积不同，在焊接过程中，有效改善焊盘受热不均引起的焊接拉力不一致的问题，有效提升电池焊接拉力。
Description
技术领域
本发明属于技术领域，涉及一种光伏组件主栅结构、其制备方法和用途。
背景技术
光伏组件由光伏电池通过焊带串联，形成电路，导出电流。电池片上一般印刷银，焊带焊接在银上，从而实现电流从银到焊带的传递。焊带与银的焊接主要是通过高温化锡，锡与银形成Ag3Sn金属化合物层，从而提供焊接拉力。组件端管控焊接拉力一般通过管控焊带与银PAD(即焊盘)点的拉力。PAD点拉力起到固定焊带，保证产品可靠性的作用。
PAD点与焊带之间的拉力受三方面因素影响：1.银与电池的粘接力，2.Ag3Sn自身的拉伸强度，3.焊带锡铅层中锡含量，其中因素2和因素3都是受温度影响。Ag3Sn厚度生长是一个高温下锡往银中扩散的过程，相应的锡铅层中会留下富铅层，从而失去力学性能；Ag3Sn厚度生长的同时，它的颗粒组织也会生长，变得长而脆，导致Ag3Sn层拉升强度的下降。但温度过低，焊接时间不够，又会导致Ag3Sn层生长不足，形成虚焊。一般Ag3Sn层厚度在500nm～3um时具有良好的焊接拉力，在1um附近拉伸强度最高。
焊带与PAD点的焊接，一般通过底板和灯管加热实现。温度的来源主要为电池下底板加热和灯光加热，银作为高反射材料，一般会将光反射。硅作为吸收源，可以很好的将光吸收，转换为热量，传递到银PAD点，热量再通过银PAD点传递至焊带。所以焊带化锡的热源是来自经银传导的硅片。焊接过程中，一般1片或多片电池一起焊接，靠近箱体边缘的电池边的PAD点，由于对外散热通道短，所以温度相对较低；靠近焊接箱中间的电池边PAD点，由于散热通道较长，所以温度较高。这就导致了一根主栅上的电池片，存在温度梯度差，这个温度差会导致一条主栅上焊接拉力存在不均一的情况。焊接时，一般通过调节灯光强度及底板温度，使得中间PAD点达到最佳焊接拉力，而边缘PAD拉力较小。其中，位于烘箱外侧的PAD点，因为焊接温度低，Ag3Sn化合物层相对较薄，是偏虚焊导致的拉力偏低；位于烘箱内侧的PAD点，因为焊接温度偏高，所以Ag3Sn化合物层相对较厚，是偏过焊导致的拉力偏低。
CN213242563U公开了一种电池片，其一侧设置有一个或多个相间隔的PAD点,所述电池片上还设置有多根相间隔的细栅、与所述PAD点数量对应的副主栅，所述PAD点设置于细栅长度方向的一侧，每一所述副主栅均与所有细栅连接，且每一副主栅一端与一对应的PAD点连接；如此设置，在电流传输时，细栅收集到的电流会传输到副主栅，再经由副主栅传输到对应的PAD点，从而电流的传输路径大大缩短，进而降低了电流的传输损耗，大大提升了电池片的转换效率；且因为如此，从而如果要传输到PAD点同样多的电流，相比同样大小的传统电池片，该实用新型电池片需要的细栅数量要少很多，从而该实用新型电池片的生产成本大大降低。
CN212874497U公开了一种新型电池片，其上设置有一组或多组电流收集传输装置，每一组所述电流收集传输装置均包括一PAD点、多条细栅，所述PAD点设置于电池片一侧，且PAD点上设置有银浆，所述多条细栅的一端均连接于所述PAD点；如此设置，该实用新型电池片无需设置主栅，即无需在相邻两PAD点之间设置连接两PAD点的银浆，如此，大大降低了银浆用量，即大大降低了生产成本；且在电流传输时，细栅收集到的电流能直接传输到PAD点上，从而大大减少了电流的传输路径，降低了电池片的串阻，从而大大提升了电池片的转化效率。
在焊接过程中，如何保证电池主栅上不同PAD点的焊接拉力一致，成为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光伏组件主栅结构、其制备方法和用途，本发明通过设置主栅结构中焊盘的面积不同，在焊接过程中，有效改善焊盘受热不均引起的焊接拉力不一致的问题，有效提升电池焊接拉力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种光伏组件主栅结构，所述光伏组件主栅结构包括主栅以及间隔设置于主栅上的至少两个焊盘，由温度低至高的方向，所述焊盘的面积依次增大。
本发明通过设置焊盘结构，沿主栅靠近焊接箱中心区域的方向，即温度低至高的方向，焊盘的面积依次增大，从而调节热量流向焊带的距离，改变不同焊盘的温度，在焊接过程中，达到控制化锡温度的效果，抵消温度不均带来的影响，使得焊盘拉力趋向均一，达到提升电池焊接拉力的效果。
需要说明的是，本发明中温度不均造成的原因不做具体要求和特殊限定，例如可以是，焊接机压板引起的温度差异、烘箱防止位置引起的温度差异
需要说明的是，电池网版中大多采用长方形Pad点，垂直于主栅方向相对长些，平行主栅方向相对短些，故热量从短边方向传递至焊带相对容易。
作为本发明的一个优选技术方案，所述焊盘上设置有镂空结构，所述镂空结构内的镂空图案间隔设置。
本发明进一步地通过在焊盘上设置镂空结构，通过优化焊盘结构变热传递途径，将热传递途径从二维面传递，改为一维线传递，进一步地调节焊盘温度，使得焊接拉力趋于一致，从而提升电池焊接拉力。
优选地，所述镂空结构包括线状镂空、圆形镂空或网格状镂空中的一种或至少两种的组合。
作为本发明的一个优选技术方案，所述镂空结构为线状镂空，由温度低至高的方向，所述焊盘上线状镂空与主栅的角度依次增大。
本发明进一步地通过调整线状镂空与主栅的角度，改变热传输途径，均衡焊盘的温度。
优选地，所述线状镂空与主栅的角度为0～90°，例如为0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°或90°。
作为本发明的一个优选技术方案，位于焊接箱中心的焊盘，所述线状镂空与主栅的角度为90°。
优选地，位于焊接箱边缘的焊盘，所述线状镂空与主栅的角度为0°。
作为本发明的一个优选技术方案，由温度低至高的方向，所述焊盘上镂空结构的镂空间隔依次减小。
优选地，所述镂空结构的镂空图案宽度为30～100μm，例如为30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。
优选地，所述镂空间隔的距离为30～350μm，例如为30μm、60μm、90μm、120μm、150μm、180μm、210μm、240μm、270μm、300μm、330μm或350μm。所述镂空间隔宽度即相邻两个镂空图案之间的距离，以银焊盘的线性镂空为例，即银线的宽度即镂空间隔宽度。
作为本发明的一个优选技术方案，所述焊盘上设置有焊带。
优选地，所述焊盘与焊带之间设置有焊接层。
优选地，所述焊接层包括层叠设置的锡铅层和Ag3Sn层，所述Ag3Sn层靠近焊盘一侧。
本发明中Ag3Sn层是由锡铅层与银质焊盘焊接过程中生成，保证焊接的拉力。
优选地，所述焊带包括铜焊带。
优选地，所述焊盘的材质为银。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的光伏组件主栅结构的制备方法，所述制备方法包括：
在光伏组件的基底上设置主栅，并由温度低至高的方向，在主栅上设置面积依次增大的焊盘，制备得到所述的光伏组件主栅结构。
作为本发明的一个优选技术方案，所述制备方法具体包括以下步骤：
在光伏组件的基底上印刷主栅，将设置有主栅的基底放于加热台上，并依次将焊接层设置于焊盘上，在灯光加热下进行焊接后，制备得到所述的光伏组件主栅结构。
作为本发明的一个优选技术方案，所述加热台的加热温度为25～100℃，例如为25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃。
需要说明的是，灯光加热过程中采用灯管发出加热光进行照射加热。
第三方面，本发明提供了一种光伏组件，所述的光伏组件包括基底和栅线，所述栅线中主栅线采用第一方面所述的光伏组件主栅结构。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过设置焊盘结构，沿主栅靠近焊接箱中心区域的方向，即温度低至高的方向，焊盘的面积依次增大，从而调节热量流向焊带的距离，改变不同焊盘的温度，在焊接过程中，达到控制化锡温度的效果，抵消温度不均带来的影响，使得焊盘拉力趋向均一，达到提升电池焊接拉力的效果。
附图说明
图1为本发明实施例1-4中提供的光伏组件主栅结构的示意图，其中Ⅰ代表的是实施例1的光伏组件主栅结构，Ⅱ代表的是实施例2的光伏组件主栅结构，Ⅲ代表的是实施例3的光伏组件主栅结构，Ⅳ代表的是实施例4的光伏组件主栅结构；
图2为本发明一个具体实施方式中提供的镂空结构示意图，其中a、b和c分别代表横向线状镂空、纵向线状镂空和斜向线状镂空，d代表的是网格镂空，e代表的是圆形镂空；
图3为本发明一个具体实施方式中提供的光伏组件主栅结构的制备工艺示意图。
其中，1-基底；2-焊盘；3-Ag3Sn层；4-锡铅层；5-焊带；6-加热台；7-灯管；8-加热光；9-主栅。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种光伏组件主栅结构，所述光伏组件主栅结构包括主栅9以及间隔设置于主栅9上的至少两个焊盘2，由温度低至高的区域，所述焊盘2面积依次增大。
本发明通过设置焊盘2结构，沿主栅9靠近焊接箱中心区域的方向，即温度低至高的区域，焊盘2面积依次增大，从而调节热量流向焊带5的距离，改变不同焊盘2的温度，在焊接过程中，达到控制化锡温度的效果，抵消温度不均带来的影响，使得焊盘2拉力趋向均一，达到提升电池焊接拉力的效果。
具体地，焊盘2上设置有镂空结构，镂空结构内的镂空图案间隔设置。本发明进一步地通过在焊盘2上设置镂空结构，通过优化焊盘2结构变热传递途径，将热传递途径从二维面传递，改为一维线传递，进一步地调节焊盘2温度，使得焊接拉力趋于一致，从而提升电池焊接拉力。
进一步地，如图2所示，镂空结构包括线状镂空、圆形镂空或网格状镂空中的一种或至少两种的组合。
更进一步地，镂空结构为线状镂空，沿主栅9靠近焊接箱中心区域的方向，即由温度低至高的方向，焊盘2上线状镂空与主栅9的角度依次增大，线状镂空与主栅9的角度为0～90°。其中，位于焊接箱中心的焊盘2，线状镂空与主栅9的角度为90°，即横向线状镂空，位于焊接箱边缘的焊盘2，线状镂空与主栅9的角度为0°，即纵向线状镂空，此外，线状镂空与主栅9的角度处于0～90之间时，为斜向线状镂空。本发明进一步地通过调整线状镂空与主栅9的角度，改变热传输途径，均衡焊盘2的温度。
具体地，由温度低至高的方向，焊盘2上镂空结构的镂空间隔依次减小。进一步地，镂空间隔的距离为30～350μm，镂空图案的宽度(例如银线宽度)为30～100μm。
具体地，焊盘2上设置有焊带5。焊盘2与焊带5之间设置有焊接层。焊接层包括层叠设置的锡铅层4和Ag3Sn层3，所述Ag3Sn层3靠近焊盘2一侧。焊带5包括铜焊带5，焊盘2的材质为银。本发明中Ag3Sn层3是由锡铅层4与银质焊盘2焊接过程中生成，保证焊接的拉力。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种上述的光伏组件主栅结构的制备方法，如图3所示，所述制备方法具体包括以下步骤：
在光伏组件的基底1上印刷主栅9，将设置有主栅9的基底1放于25～100℃的加热台6上，并依次将焊接层设置于焊盘2上，灯光加热下进行焊接后，制备得到所述的光伏组件主栅结构。其中，灯光加热过程中采用灯管7发出加热光8进行照射加热。
本发明还提供了一种光伏组件，所述的光伏组件包括基底1和栅线，所述栅线中主栅9线采用上述的光伏组件主栅结构。
实施例1
本实施例提供了一种光伏组件主栅结构，基于一个具体实施方式，如图1中的Ⅰ所示，沿主栅9靠近焊接箱中心区域的方向，焊盘2面积依次增大。
实施例2
本实施例提供了一种光伏组件主栅结构，与实施例1相比，如图1中的Ⅱ所示，沿主栅9靠近焊接箱中心区域的方向，焊盘2面积依次增大，且在焊盘2上设置线状镂空，并且分为4个纵向线状镂空和5个横向线状镂空。
实施例3
本实施例提供了一种光伏组件主栅结构，与实施例1相比，如图1中的Ⅲ所示，沿主栅9靠近焊接箱中心区域的方向，焊盘2面积依次增大，且在焊盘2上设置线状镂空，并且分为3个纵向线状镂空、3个斜向线状镂空和3个横向线状镂空。
实施例4
本实施例提供了一种光伏组件主栅结构，与实施例1相比，如图1中的Ⅳ所示，沿主栅9靠近焊接箱中心区域的方向，焊盘2面积依次增大，且在焊盘2上设置线状镂空，并且分为4个纵向线状镂空和5个横向线状镂空。
对比例1
本对比例提供了一种光伏组件主栅结构，与实施例1相比，其区别在于，各个焊盘2的结构和面积相同。
对实施例1、2和对比例1制备的焊盘2的焊接拉力进行测试，如图1所示，Ⅰ和Ⅱ的焊盘由上至下分别为1号、2号……9号，测试结果如表1所示。
表1
通过上表可以看出，实施例1的焊接拉力测试结果明显优于对比例1，实施例2中能够看出，虽然由于镂空结构使得焊接拉力降低，但整体拉力分布差异较对比例1变小，即提高了焊盘上拉力一致性；对比例1中，部分焊盘靠近焊箱边缘，部分焊盘靠近焊箱内部，所以焊盘温度存在差异，串焊时容易存在偏过焊与偏虚焊的情况，其中，靠近烘箱***的焊盘，因为焊接温度低，Ag3Sn层3生长不充分，导致拉力偏低；靠近烘箱中间的焊盘，因为焊接温度偏高，Ag3Sn层3生长较厚，导致焊接拉力偏低。由此可以看出，本发明通过设置焊盘2结构，沿主栅9靠近焊接箱中心区域的方向，焊盘2面积依次增大，从而调节热量流向焊带5的距离，改变不同焊盘2的温度，在焊接过程中，达到控制化锡温度的效果，抵消温度不均带来的影响，使得焊盘2拉力趋向均一，达到提升电池焊接拉力的效果。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏组件主栅结构，其特征在于，所述光伏组件主栅结构包括主栅以及间隔设置于主栅上的至少两个焊盘，由温度低至高的区域，所述焊盘的面积依次增大。
2.根据权利要求1所述的光伏组件主栅结构，其特征在于，所述焊盘上设置有镂空结构，所述镂空结构内的镂空图案间隔设置；
优选地，所述镂空结构包括线状镂空、圆形镂空或网格状镂空中的一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的光伏组件主栅结构，其特征在于，所述镂空结构为线状镂空，由温度低至高的方向，所述焊盘上线状镂空与主栅的角度依次增大；
优选地，所述线状镂空与主栅的角度为0～90°。
4.根据权利要求2或3所述的光伏组件主栅结构，其特征在于，位于焊接箱中心的焊盘，所述线状镂空与主栅的角度为90°；
优选地，位于焊接箱边缘的焊盘，所述线状镂空与主栅的角度为0°。
5.根据权利要求2-4任一项所述的光伏组件主栅结构，其特征在于，由温度低至高的方向，所述焊盘上镂空结构的镂空间隔依次减小；
优选地，所述镂空结构的镂空图案宽度为30～100μm；
优选地，所述镂空间隔的距离为30～350μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光伏组件主栅结构，其特征在于，所述焊盘上设置有焊带；
优选地，所述焊盘与焊带之间设置有焊接层；
优选地，所述焊接层包括层叠设置的锡铅层和Ag3Sn层，所述Ag3Sn层靠近焊盘一侧；
优选地，所述焊带包括铜焊带；
优选地，所述焊盘的材质为银。
7.一种权利要求1-6任一项所述的光伏组件主栅结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在光伏组件的基底上设置主栅，并由温度低至高的方向，在主栅上设置面积依次增大的焊盘，制备得到所述的光伏组件主栅结构。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
在光伏组件的基底上印刷主栅，将设置有主栅的基底放于加热台上，并依次将焊接层设置于焊盘上，在灯光加热下进行焊接后，制备得到所述的光伏组件主栅结构。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述加热台的加热温度为25～100℃。
10.一种光伏组件，其特征在于，所述的光伏组件包括基底和栅线，所述栅线中主栅线采用权利要求1-6任一项所述的光伏组件主栅结构。
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