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          解決方案

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          造成電池片焊接的不良問題及解決方法

          造成電池片焊接的不良問題及解決方法

          分類:
          電池行業
          作者:
          新華鵬電池激光焊接
          2017-11-08

          光伏太陽能電池的焊接,不管是單焊還是串焊,目前國內大都是純手工實現的,由于受作業人員的熟練程度、焊接材料、焊接條件等方面的影響,手工焊接時,往往會出現焊接困難、虛焊、堆錫、焊接不牢固等焊接缺陷。焊接缺陷一方面影響太陽能電池的外觀,另一方面影響電池的電學性能,因此,焊接質量的高低很大程度上決定了光伏組件的質量優劣。在焊接過程中,必須嚴格按規范操作,焊接出高質量的電池片及電池串。本文主要就電池片單焊過程中出現的典型焊接缺陷進行分析,并提出一些有效的解決措施。對于電池片串焊,由于其焊接材料、工具、工藝等與單焊一致,可能出現的焊接缺陷及解決措施也與單焊相似,本文不再贅述。
          1、電池片單焊焊接工藝介紹
          電池片焊接要求待焊電池片完整、無碎片、無劃痕,電池片表面清潔干凈,焊錫條要均勻地焊接在電池片主柵線內,電池焊接后要求焊錫條平直、光滑、牢固,用手沿45°左右提拉焊帶不脫落。
          1.1焊前準備
          1)預熱電烙鐵。用測溫儀對電烙鐵實際溫度進行測量,看實測溫度是否與顯示溫度一致,若存在較大差異,需進行修正,且每隔4h檢查一次。
          2)浸泡焊帶。在一個清潔干凈的玻璃器皿中倒入適量助焊劑,將要使用的焊帶在助焊劑中浸泡清洗,8~10m后,用鑷子將焊帶取出,放在干凈的器皿中鋪開晾干,5m后即可用于焊接。

          1.2焊接過程
          焊接時,左手帶上聚酯絕緣手指套,右手帶上防靜電滌綸布手套,左手輕按焊帶左端約1/3~2/3位置處,將其平放在電池片主柵線上,且完全覆蓋住主柵線,焊帶的左端與電池片第一條細柵線對齊。右手拿電烙鐵,從右至左用力均勻地沿焊帶輕輕壓焊。焊接時,烙鐵頭的起始點應在距電池右邊邊緣0.5mm處,且烙鐵頭的平面應始終緊貼焊帶。焊接結束,當烙鐵頭離開電池片時,輕提烙鐵頭,并快速離開電池片,以防烙鐵頭停留時間過長,造成電池片碎片。對于標準的125型電池片,典型焊接時間為每片3~5s[2]。
          1.3焊后檢查
          ①焊后電池片表面光滑明亮,無錫珠,無毛刺,無虛焊、脫焊和過焊情況出現。②電池片無碎裂、缺角和缺塊現象出現,焊后無殘留助焊劑成分。③焊帶要均勻、平直地鋪展在主柵線內,焊帶與主柵線的錯位應小于0.5mm。④焊帶與電池片之間具有一定的機械強度,沿45°方向輕拉焊帶不脫落。
          2、焊接缺陷及解決對策
          電池片在焊接過程中,由于材料、焊接條件、人為因素等方面的原因,經常會出現焊接不上、焊后脫落等不良焊接缺陷,這些缺陷會嚴重影響電池片的電學性能和光電轉換效率,因此必須采取有效措施杜絕這些現象發生。下面將焊接時易出現的一些典型缺陷進行介紹和分析,并提出有效的解決措施。
          2.1焊帶無法焊接在電池片上
          在電池片單焊環節,多次出現焊帶無法焊接在電池片上的問題,經過反復分析及試驗,發現可能的原因主要有以下幾點,現將可能的原因及解決對策進行簡要闡述。
          2.1.1電池片柵線受潮氧化
          1)原因。電池片正面主柵線材料主要成分是金屬銀(Ag),為增加其可焊性,Ag表面都有一層焊錫材料,在電池片的存放過程中,如果密封條件不好,可能會導致柵線表面的焊錫會被氧化,最終使得焊錫失效,從而無法完成和焊帶的焊接。
          2)解決措施。此問題主要是由于電池片密封不良所致,因此,在實際中需要采取措施,保證電池片的密封環境;同時,電池片存放時,一定要放在干燥通風的環境,切勿放置于潮濕的環境中;除此之外,拆封后的電池片,盡量在當天完成焊接,避免長時間存放。

          2.1.2焊帶浸泡時間過短
          1)原因。焊帶由于長時間存放,受潮濕空氣的影響,表面的焊錫有可能受到氧化而變質。因此,使用前,需用助焊劑進行清洗,以去除表面的污染物及氧化層。典型的浸泡時間為5~8m,浸泡后將焊帶鋪平晾干,約5m后即可使用。
          2)解決措施。若確定焊接不上是由浸泡時間不充分引起的,則焊帶在浸泡時,可以延長浸泡時間到10分鐘以上,同時,在浸泡時,可用干凈的鑷子不斷的攪動,增加清洗效果。
          2.1.3助焊劑不符規范要求或失效
          1)原因。焊帶浸泡時,應選用乙醇純度在98%以上的免清洗的助焊劑,乙醇純度較低,可能含有別的雜質存在,會影響清洗效果;同時,助焊劑應存放于陰涼干燥的環境中,避免太陽暴曬;應存放在溫度為-25℃~18℃、濕度為74%~85%的環境中;助焊劑開封后,超過3個月以上,也會引起失效。
          2)解決對策。若發現是助焊劑的原因導致焊帶無法焊接,則需更換助焊劑,重新對焊帶進行浸泡處理。

          2.1.4電烙鐵及墊板加熱溫度設置過低
          1)原因。進行電池片焊接時,所采用的電烙鐵一般選取功率為75W以上太陽能電池專用電烙鐵,電烙鐵溫度根據電池片的類型,一般設置在350℃~380℃,墊板溫度設置在45℃~50℃。如果焊接不上,可能是由于電烙鐵或加熱墊板溫度過低。
          2)解決對策。適當調高電烙鐵及加熱墊板的溫度。進行溫度調高的時候,電烙鐵每次調高5℃,待溫度升高到設定值,再進行焊接,若還是不能有效地焊接,則再調高5℃,最高可將溫度調高到400℃。若還是無法進行有效焊接,則用測溫儀對電烙鐵實際溫度進行測試,看實測溫度是否與設定溫度一致,若不一致,則可認為電烙鐵故障,更換電烙鐵。

          2.2漏焊
          電池片焊接結束后,會發現局部地方焊帶未焊接上,從而導致電池片的光電轉換效率下降,形成漏焊的原因主要有以下幾個方面:
          1)焊接速度過快。對于單晶硅電池片,典型的焊接速度為2~3mm/s,若烙鐵頭滑過焊帶速度過快,可能導致焊帶表面局部地方的焊錫還未充分熔化,焊帶就無法與電池片表面的柵線焊接在一起。
          2)焊帶局部區域受到污染。焊帶使用前,通過助焊劑浸泡,以去除焊帶表面的污染物及雜質。但也有可能焊帶局部地方受到污染更嚴重,在相同的浸泡時間里,表面污物可能還未完全去除,這也影響后續的焊接,從而形成漏焊。
          3)烙鐵溫度不穩定。焊接前,首先將電烙鐵溫度設置于合適的溫度下,并用測溫儀進行實測。在焊接過程中,可能由于烙鐵本身的故障,引起溫度變化起伏,這樣,在烙鐵頭滑過焊帶的過程中,可能局部地方由于烙鐵頭溫度降低,而無法熔化焊帶,這樣也會形成漏焊。
          若漏焊是由上述幾種原因造成的,則可通過如下措施進行解決:
          1)降低焊接速度,使得整個焊帶完全熔化,以保證電池片柵線任何地方都與焊帶形成完全焊接。
          2)對于局部污物未去除而影響焊接的焊帶,在焊接時,可用海綿沾上助焊劑進行局部擦拭,待助焊劑揮發后再進行焊接。
          3)若是電烙鐵溫度不穩定的緣故,則需更換電烙鐵。
          2.3焊后易脫落
          電池片焊接完畢后,要求焊帶與電池片主柵線應焊接牢固,用手沿45°提拉焊帶,不脫落。但實際中,焊接完畢后,用手輕提焊帶,焊帶就會脫落。造成此現象主要有以下幾方面的原因[3]:
          1)焊接速度過快。焊接時,如果烙鐵頭滑過焊帶速度過快,也會引起焊帶融化不完全,這樣也會影響焊帶與電池片柵線的焊接效果,引起焊帶脫落。
          2)烙鐵頭壓力過小。烙鐵頭滑過焊帶時,需要往焊帶上施加一定的壓力,以促進焊帶與電池片柵線之間的結合,壓力過小,會導致焊帶與柵線之間的結合力不足,引起脫落;反之,壓力過大,會使得電池片碎裂。因此,在焊接過程中,一定要控制電烙鐵往下施加的壓力。
          若焊帶易脫落是由以上幾個方面的原因造成的,則可通過下幾個方式進行解決:
          1)降低焊接速度。烙鐵頭緩慢滑過焊帶,可使得焊帶與柵線表面助焊劑充分熔化,同樣可以提高焊帶與柵線之間的焊接強度。
          2)增加焊接壓力。焊接時,適當增加烙鐵頭施加在焊帶上的壓力,以提高焊帶與電池片柵線之間的結合能力,從而提高焊接效果。
          除此之外,焊后易脫落,也有可能是由于電烙鐵或加熱墊板溫度不夠所導致。其產生原因及解決對策,與上述中關于焊帶無法焊接到電池片上相似,此處不再贅述。
          3、結束語
          電池片焊接不良是由很多原因造成的,有材料、環境的因素,也有人為的因素。其中,材料本身的影響因素是最大的,但是材料的性能很大程度又受環境影響。所以,為保證焊接質量,減少焊接缺陷,焊接材料需按要求嚴格存放。焊帶、電池片、助焊劑等材料,一定要存放在干燥、常溫、密閉的環境中,避免受潮和氧化。同時,在焊接過程中,嚴格按照規范操作,正確設置烙鐵及加熱墊板溫度,控制好焊接速度和壓力,這樣,就能順利完成電池片的焊接工藝。

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