用于自动水平式组装电池片前后连接及预固定的光伏面板的装置及系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于由H型晶体硅太阳电池片自动水平式组装光伏面板的装置和系统，电池片的正面和背面连接是在低温下实现的，并且进行预固定；所述装置以及系统尤其是自动类型的，具有高生产量以及高精度以及高部件定位准确度。
[0002]本发明的特定应用是在光伏面板的工业生产中，尤其是由单晶硅或多晶硅的电池片构成的第一代面板，相反极性的电触头分别定位在电池片的正面和背面(还可以分别称为前面和后面)，这称为是H型，还可以是这种电池片的现代发展，例如，电池片的类型是异质结，也称为HIT?或hjt (英文缩写)。
[0003]从不暴露于太阳的背侧起，H类型面板的基本部件基本上是:支撑背层以及保护元件层，英文中称为背板；单晶硅或多晶硅的光伏电池片；纵向互连条，适于串焊两两相邻的电池片的正面和背面，英文中称为互连带；横向导电条，位于面板的头部和底部，英文中称为交叉带，目的是串联连接上述纵向条与接线盒中的二极管；两个封装材料层，通常是醋酸乙烯乙酯或EVA(英文缩写)，作用是封闭电池片的正面和背面以及互连带和交叉带；玻璃，其封闭和保护面板暴露于太阳的正面；框架，其封闭面板的周边；所述接线盒位于背板的后侧，英文中还称为接线箱，目的是从与交叉带连接的背面收集触头。作为例子，请见现有技术的图(图1、图2)。
[0004]光伏面板的这种构造现在是很有名的，在市场上很流行，但是，发现的是，这种面板的组装方法的方案是很慢且不精确的，除了将互连带焊接到电池片上之外，其他过程很大程度上都是需要人工进行的。一般来说，该方法是这样设置的，开始于从放置在水平面上的前玻璃组装各部件，在前玻璃上叠置有ECA封装材料层，然后通过焊接实现各电池片的正面和背面的串接，然后通过随后的焊接将所有导电元件定位在互连带和交叉带之间，进行观察检查，定位封装材料和支撑背板，在炉中层压以固定和封装各部件，因此，最后组装接线箱和框架。
[0005]此外，发现的是，电池片的正面和背面电互接的常规技术即使是使用自动焊接实现，还需要在很多方面有所改进，因为存在一些以下描述的公知问题，即粘结不连续、接触电阻、变形、因残留应力导致的不同热膨胀，生产率和质量方面的特定问题。
[0006]更详细来说，关于H型电池片的结构，应注意的是，为了利于焊接阶段，还为了改善收集光伏电流的效率，通过用表面金属化以形成电极的创造性方案带来了一些改进。传统地，主导电元件位于电池片的正面，英文中称为主栅线，它们通常平行间隔布置以收集薄导电元件捕获的电子流以命令它们经由互连带传递到面板的头部和底部处的交叉带，薄导电元件正交布置且称为副栅线；将电流从每个电池片正面的主栅线传导到相邻电池片的背面上相反极性的主栅线是通过对应于每个正面和背面主栅线焊接在同一电池片的两侧处的互连带实现的，从面板的底部到头部逐渐构建电池片之间的正面和背面的串联互连，使得将所有电池片串的电流传递至背面的接线盒，见现有技术状态图(图3a-b)。现在，相比于每个边缘具有两个连续及平行主栅线的电池片的传统方案，市场上出现的更有效的表面金属化方案是基于更多数量的主栅线，例如，每个正面有三个或四个主栅线；此外，存在一些特点的实施方案是非连续类型的主栅线，它们定形为彼此连接的填充垫，这允许在生产工艺方面焊接点更经济，并且还解决了某些下述的公知问题。
[0007]更详细来说，关于电池片电互连的常规技术，发现的是，互连带焊接在一电池片正面的主栅线上以及相邻电池片背面的对应主栅线上，这构成了一个更复杂的阶段，H型光伏面板的整个组装工艺具有问题；该生产阶段在工业上是依靠中等复杂度的自动装置实施的，具有下述一些公知的问题。代替自动串接，现在广泛存在的生产系统是这样的，其中焊接是手工进行的，这样需要后续花费时间，并且不精确或者可重复性低，最后的结果是质量低。
【背景技术】
[0008]在为解决电池片间互连问题或改善面板生产工艺而设计的公知方案中，想到的创新方案是电池片的主栅线是非连续的，例如US2010000602 (Gray等人)、US2009277491A1 (Nakamura 等人)以及 W02012140139 (Von Campe 等人)，或者还公知的是新一代背接触式电池片的方案，其中主栅线是间隔的并且呈导电垫的形式。此外，关于H型电池片，作为传统焊接技术的替换，想到的是在高温下电互连的技术，例如，EP2607008 (Meisser等人)中提到的感应加热。更具体来说，应注意的是，使用导电粘合剂，英文为Electrically Conductive Adhesive或者通常简写为ECA，其广泛使用在电子工业中并且在下代背接触电池片式光伏面板中被采用，例如见于EP2139050 (Bakker等人)。此夕卜，能够想到的是，具有标准电池片的面板的最新方案，电池片是前后接触式，它们依靠导电粘合剂互连；作为例子，见US20110048492 (Nhiwaki)提出的方案，其中，导电元件在低温下用软型导电树脂结合，软型导电树脂防止了破裂并且降低了电池片表面上的应力，或者见W02013048758 (Clark等人)，其中，粘合剂具有特定成分以及特定过渡温度，或者甚至可以见W02013110607 (Martini等人)中描述的方案，其中，主栅线被预处理使得有利。仍作为例子，可想到的是，W02013068982(Knoll等人)或者W02010031571 (Schartl等人)提成的新方案或自动漏斗。
[0009]为了确定与所提出的方案相关的现有技术，查询了公共档案室，发现了一些现有技术文件，包括:
[0010]Dl JTTV2012 年 A000211 (Baccini 等人)
[0011]D2:US8253009(Re 英寸)
[0012]D3:W02010000812(Merz 等人)
[0013]D4:US8485774(Knoll 等人)
[0014]D5:DE102008046327 (Kalmbach 等人)
[0015]D6:W003098704 (Dings 等人)
[0016]D7:TO2008145368(Reinisch 等人)
[0017]在Dl中，提供了一种由背接触式电池片自动组装光伏面板的装置和方法，电池片是用ECA粘合剂仅在背侧互连的，对应于尤其背板的导电层，背板还集成有封装材料和介电质；这种背板是先前准备好的，水平放置在托盘上，其导电层在顶部，电池片的接触区域已经标记以便允许通过滴式自动分配来放置导电粘合剂，并且控制其位置；随后，放置电池片，封装材料层以及玻璃，它们随后经历传统的层压。
[0018]在D2中描述了一种用于自动互连电池片的装置，其由各操作模块构成，其中，第一模块将电池片以及互连带合并，第二模块将它们焊接于一起，第三模块将它们移动通过其他模块；该装置包括连续定位系统，该系统用于导电元件，也适合于标准电池片。
[0019]在D3中提出了用于由标准电池片生产光伏面板的装置以及方法，其中将电池片操作为布置成对准的排并且依靠侧接触元件将它们连接。
[0020]D4公开了一种高生产率的装置，其由多个相对于传送带垂直或倾斜布置的纵梁构成，传送带将电池片串移动到中心站，在该中心站，互连由电池片的复杂矩阵构成，该装置由摄像机观察系统控制，并且由中央控制系统管理。
[0021]D5提出了用于生产光伏面板的装置和方法，该装置至少包括:一个用于制备支撑件的设备；一个用于预组装电池片的设备；一个用于定位基板上的横向触头的设备；一个用于加载预组装的电池片的设备；一个用于电池片之间接触的设备；一个用于闭合电路的设备；一个用于将各部件固定在玻璃支撑件上的设备。
[0022]在D6中描述了制备电池片的紧凑站，施加导电元件来进行电池片的连接，还具有用于串接的后续站，该后续站适于在透明玻璃上形成完整的面板，其中，接触是通过焊接或者非接触激光实施的。
[0023]D7描述了一种组装站，其构造为具有两个平行水平的作业站:高水平的作业站用于电池片，低水平的作业站用于透明玻璃，要制备的电池片分为两个相邻的轨道，它们彼此结合并且在激光焊接站被结合至底层的玻璃，在形成生产线的对准装置的整个轮廓中包括传送设备。
[0024]基本上，公知认为的是:
[0025]-由H型标准电池片构成的第一代光伏面板是封闭在两个封装材料层之间，电池片前后接触，并且主要是人工组装的；
[0026]-标准类型的电池片具有正面收集用副栅线以及接触用主栅线，它们布置在电池片的正面和背面，是连续类型或非连续类型的；
[0027]-串接标准电池片的系统在高温下用导电元件执行，导电元件首先焊接在一侧，然后翻转电池片而焊接在另一侧，或者通过激光器透过透明玻璃进行，或者还可依靠感应进行；
[0028]-串接标准电池片的系统尤其在低温下用导电粘合剂执行；
[0029]-接触系统，其中通过仅在电池片的背侧滴式分配ECA粘合剂，背接触式电池片的接触直接在导电背板上执行；
[0030]-装置以及处理通过焊接、激光或者感应来串接标准电池片；
[0031]缺陷
[0032]基本上，但是，应注意的是，所有公知方案都具有劣势或者限制。
[0033]通常，在前后接触式的标准类型晶体硅太阳电池片制成的第一代面板中，广泛公知的是，传统工艺是焊接电池片串，这通常会带来质量问题，具有很高的破裂可能性，高接触电阻和/或电池片间会有变动，电池片的退化，有限使用寿命或热循环，因而电池片与模块间有高损失率，这在英文中称为电池片-模块损失，损失的绝对值可以达到总转换效率的2%至5%之间。
[0034]更详细来说，关于电互连标准类型电池片的常规方案，发现的是，互连质量关键取决于互连带的数量和顺应性；为了适当地实现互连，实际上，需要连续地在电池片之间插入更多数量的导电元件，导电元件的厚度和宽度必须允许传送每个电池片产生的所有电流。原则上，理想的是，对于互连带的相同总截面，设置更大数量的这种导电元件，每个导电元件具有降低的宽度和高厚度以降低在电池片上的遮蔽并且增加收集的由光伏效应所产生的电荷；但是，互连带的宽度受到焊接操作难度的限制，宽度降低会增加难度并且增加接触电阻。增加这些互连带的高度受到明显的物理限制，此外，技术上暗示的是若更厚的封装材料层在背面的话，会导致辐射损失。能够插在每个电池片正面的互连带的最大数量反而受到漏斗本身尺寸和设计的限制；在这方面，注意的是，现在电池片的每个面超过四个或五个互连条的数量在工业上是困难的，因而是受限的。从以上描述，导致的是，电池片和互连条之间接触电阻的很大变动性，这相应地导致电池片-模块的可变损失，因模块模块间导致而且具有很大的值，会不利地影响成品产品的质量和性能。
[0035]遇到的第二个问题是，沿着每个互连带的整个表面，需要维持平均较高的温度，通常在200°C和300°C之间；实际上，公知的是，该温度对于施加导电元件的金属的适当熔融来说是关键的，从而匹配相应的主栅线。尤其，该温度对于特定结构的光伏电池片(例如，HIT?或hjt型的硅电池片)来说是太高了 ；由于特定生产处理，这些电池片尤其不允许在超过大约180°C的温度下进行焊接。总之，原则上，还公知的是，在英文称为烧结的生产阶段之后电池片受到的温度越高，尤其是因在串接步骤期间发生的结合而存在拉伸的情况下，电池片损坏的可能性越大。
[0036]遇到的第三个问题是，沿着每个互连带的整个焊接表面，需要维持均匀的温度，从而避免接触电阻不同和不连续，这会很大影响整个面板的电性能。
[0037]第四问题涉及的是电池片破裂的风险；需要传递因接触产生的大量热，在加热期间漏斗必须对带执行压力，因为考虑到晶体硅太阳电池片的固有易碎性，以及由于相同电池片的两个放置了不同量金属的相对面之间的不同缩变而导致弯曲，这导致电池片本身断裂的可能性高。公知的是，该可能性在不同制造商中不同，平均来说是串接的总电池片的大约0.5%至1%之间。
[0038]第五问题关注的是粘合；实际上，带要尽可能好地粘合在电池片的很大表面上，需要足够大的区域与该带进行匹配焊接；该区域必须被金属化，形成主栅线，并且通常烧结有晶体硅矩阵，二氧化硅放置在该表面下面，以实现所谓的防反射层。因此，传统的串接需要主栅线的表面充分延伸，这是贵的，因为主栅线的金属材料基本是由银构成的；作为例子，应该注意到的是，该贵重材料通常是浆料金属的形式，平均来说占dough本身总量的85%至92%之间。
[0039]传统方案中遇到的第六问题是，电池片的正面和背面之间的效应和变形的折衷。在串接步骤期间，事实上，焊接是在相同电池片的两侧交替执行的，为了允许相邻电池片的相反电极之间的连接。尤其，发现的是，该操作涉及升高的温度，通常在200°C至300°C之间，这涉及构成电池片和带的不同材料之间的不同热变形，从而导致材料中的残留应力。实际上，公知的是，这种应力会在串接阶段期间以及在层压期间、甚至在使用期间影响电池片的整体性。为了最小化这些效应和变形，理想的是，准确地平衡在相同电池片的正面执行的步骤和背面执行的步骤，但是，该平衡是很难实现的，