專利名稱：制造太陽能電池模塊的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造太陽能電池模塊的方法和設備。
背景技術：
近期，由于地球上環(huán)境污染和礦物能源枯竭的問題，對生態(tài)環(huán)境友好的替代性能 源的發(fā)展和未來能源的多樣化已經(jīng)成為國際性議題。在這種情況下，太陽能電池已作為未 來有影響力的替代性能源而受到矚目，并且太陽能電池價格的持續(xù)下降使得與太陽能電池 相關的世界市場規(guī)?？焖僭龃?。作為光伏太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要部件的太陽能電池模塊的優(yōu)點在于其具有約20 年以上的壽命從而可以半永久性地使用，并且基于安裝位置和規(guī)?？梢宰杂傻刂圃齑蟪叽?的太陽能電池模塊以及小尺寸的太陽能電池模塊。在太陽能電池模塊中，熱焊接處理指的 是帶式自動焊接(tabbing)或釬焊(soldering)處理，通過該處理使得太陽能電池經(jīng)由電 力線(即，金屬電極(帶))彼此串聯(lián)而被模塊化。傳統(tǒng)的帶式自動焊接處理是通過以下方 式進行的利用鹵素紅外線燈(IR帶式自動焊接處理)或工人手動焊接而對金屬電極(或 帶)與太陽能電池之間的焊接部分進行加熱。然而，上述方法，尤其是IR帶式自動焊接處 理存在以下問題由紅外線燈直接照射的區(qū)域與帶式自動焊接處理所需的焊接區(qū)域相比過 大，從而太陽能電池模塊在帶式自動焊接處理期間更容易損壞。典型地，諸如結晶硅太陽能 電池的太陽能電池具有每層由不同材料制成的多層結構(例如，包括A1涂層、Si晶片層和 SiN3Ar涂層)。因此，如上所述，如果以與傳統(tǒng)的IR帶式自動焊接處理相同的方式而使直接 照射區(qū)域過大，則在將熱能施加到太陽能電池上時，太陽能電池各層材料的熱膨脹/收縮 性能的不同使得太陽能電池模塊彎曲達到3mm，導致太陽能電池模塊出現(xiàn)缺陷，例如，裂縫、 斷裂、損壞或翹曲。這些問題妨礙了太陽能電池近期所需要的薄度。也就是說，通常使用的大部分結 晶硅太陽能電池一般具有約230 u m的厚度，但是即使具有約50 y m厚度的太陽能電池也 具有基本相同的效率。因此，由于近期出現(xiàn)的對硅需求的增加而引起的硅枯竭和制造成本 的增加，最近對太陽能電池薄度的要求也增加。從而，傳統(tǒng)帶式自動焊接處理的問題將更 突出，因此，需要一種在帶式自動焊接處理期間使得太陽能電池的直接照射區(qū)域最小化的 新的帶式自動焊接方法，由此防止太陽能電池由于多層結構材料的不同物理屬性(熱膨脹 /收縮系數(shù)等)而被損壞，能改善太陽能電池和電極之間的焊接屬性以及焊接均勻性，并能 提高制造效率。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術中的上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種制造太陽能電 池模塊的方法和設備，其中通過以激光局部加熱來執(zhí)行金屬電極和太陽能電池之間的焊接 處理，從而能減少帶式自動焊接處理中的不合格的次品，能改善焊接強度和焊接均勻性，并且能減少處理時間，由此提高生產(chǎn)率。技術方案根據(jù)用于實現(xiàn)以上目的的本發(fā)明的一個方案，提供一種制造太陽能電池模塊的方 法，其包括第一步驟，在太陽能電池上壓緊金屬電極；和第二步驟，通過以激光照射所述 金屬電極和所述太陽能電池的接觸部分而執(zhí)行帶式自動焊接處理。根據(jù)用于實現(xiàn)以上目的的本發(fā)明的另一個方案，提供一種制造太陽能電池模塊的 設備，其包括工作臺，其上裝載有太陽能電池；壓緊裝置，其能夠在裝載到工作臺上的太 陽能電池上壓緊金屬電極；以及激光照射裝置，其能夠以激光照射金屬電極和太陽能電池 的接觸部分。有益效果根據(jù)本發(fā)明，通過以激光局部加熱而執(zhí)行太陽能電池和金屬電極的帶式自動焊接 處理，其能夠?qū)⒓訜釁^(qū)域局限于最小的所需區(qū)域，從而在處理期間能使熱能直接照射的直 接照射區(qū)域最小化。因此，根據(jù)本發(fā)明，存在以下優(yōu)點可以減少由配置為具有多層結構的 太陽能電池的材料之間的不同物理屬性(熱膨脹/收縮系數(shù))引起的不合格的次品(裂縫、 斷裂和損壞的產(chǎn)生)，可以為接觸部分提供高且均勻的焊接強度，并且可以減少處理時間， 由此提高生產(chǎn)效率。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在太陽能電池上壓緊金屬電極的處理的示 意圖。圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例利用激光照射而執(zhí)行帶式自動焊接處理的狀態(tài) 的示意圖。圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例利用激光照射而執(zhí)行帶式自動焊接處理 的狀態(tài)的示意圖。圖4為示出在利用紅外線燈的傳統(tǒng)帶式自動焊接處理期間和在根據(jù)本發(fā)明的帶 式自動焊接處理期間太陽能電池的變形狀態(tài)以及HAZ的差別的示意圖。圖5至圖15為表示制造太陽能電池模塊的設備的各種實施例的圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及制造太陽能電池模塊的方法，該方法包括在太陽能電池上壓緊金屬 電極的第一步驟；和通過以激光照射金屬電極和太陽能電池的接觸部分而執(zhí)行帶式自動焊 接處理的第二步驟。在下文中，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的方法。本發(fā)明的第一步驟是通過在太陽能電池上壓緊金屬電極而準備帶式自動焊接處 理的步驟。此時，對在其上壓緊金屬電極的太陽能電池的種類沒有特別限制，而可以在太陽 能電池的實例中包括結晶硅太陽能電池，例如單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池。由于能夠使直接照射區(qū)域和施加到薄太陽能電池上的機械應力(或熱應力)最小 化，所以本發(fā)明的方法可有效地應用到薄的太陽能電池上。因此，應用本發(fā)明方法的太陽能 電池可以具有范圍為從80 y m至200 y m的厚度。如果所述厚度小于80 u m,則可以理解的是太陽能電池的效率會降低。如果所述厚度大于200 y m，則可以理解的是經(jīng)濟效益會降低。在本發(fā)明的第一步驟中對待壓緊的金屬電極(帶)的種類沒有特別限制，而可以 在金屬電極的實例中包括在太陽能電池領域中通常使用的所有金屬電極。Cu電極可以是如 上所述的金屬電極的代表實例。通常，在如上所述的Cu電極的上部和下部具有低熔點合金 層(例如，Cu、Sn和A1的合金層)，其熔點約為260°。傳統(tǒng)地，如上所述的金屬電極具有 范圍為從1. 5mm至2. 5mm的寬度，以及范圍為從80 y m至300 y m的厚度。然而，本發(fā)明并 不局限于此，而是可以使用各種金屬電極。如果金屬電極過薄，則存在能夠減小在帶式自動 焊接中所用的激光的功率或掃描速度的優(yōu)點，但是由于電極電阻的增加可能會降低太陽能 電池模塊的效率。因此，優(yōu)選的是根據(jù)應用來選擇具有適當厚度的電極。在本發(fā)明的第一步驟中在太陽能電池上壓緊金屬電極，在此時，優(yōu)選的是相對于 金屬電極和太陽能電池的整個接觸部分施加均勻的壓力。如果沒有實施均勻的壓緊，則可 以理解的是金屬電極沒有被均勻地焊接到太陽能電池上，并且由此，由于電力損失而降低 了太陽能電池模塊的效率。在本發(fā)明中，例如，可以通過利用包括探針、加壓板、壓緊輥或噴 氣嘴的壓緊裝置來實施壓緊處理。然而，以上描述僅僅是本發(fā)明的實例，對用于壓緊的部件 沒有特別限制，只要金屬電極能被均勻且緊密地壓緊到太陽能電池上即可。此外，優(yōu)選的是在本發(fā)明的第一步驟中在太陽能電池的前表面和后表面上同時壓 緊金屬電極。也就是說，如圖1所示，金屬電極2分別被帶式自動焊接到太陽能電池1的前 表面的左側和右側上。此時，金屬電極被焊接到太陽能電池的后表面的左側和右側以及太 陽能電池的前表面的左側和右側上。因此，根據(jù)本發(fā)明，所有的四個金屬電極同時被分別壓 緊到單個太陽能電池的前表面和后表面的左側和右側上，然后，以激光照射其左側和右側， 由此執(zhí)行帶式自動焊接處理。如果執(zhí)行了這樣的處理，則通過施加到上部的激光而產(chǎn)生的 熱將被傳導到下部，從而能同時在上部和下部中執(zhí)行帶式自動焊接處理。在本發(fā)明的第一 步驟中，優(yōu)選的是在0. 3N/m至0. 6N/m的壓力下執(zhí)行金屬電極的壓緊。如果壓力小于0. 3N/ m則金屬電極的接觸可能削弱，但是如果壓力大于0. 6N/m則過大的壓力可能損壞太陽能電 池。在本發(fā)明的第二步驟中，通過以激光照射太陽能電池和金屬電極的接觸部分而執(zhí) 行帶式自動焊接處理。將結合附圖詳細地描述本發(fā)明的第二步驟的執(zhí)行過程。附圖的圖2 為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例通過以激光照射而執(zhí)行帶式自動焊接處理的狀態(tài)的示意 圖。如圖2所示，在第二步驟中，通過利用激光5局部加熱太陽能電池1和金屬電極2-1和 2-2的接觸部分而執(zhí)行帶式自動焊接處理。優(yōu)選的是在第二步驟中照射的激光5為散焦激 光。如果聚焦激光用于執(zhí)行本發(fā)明的帶式自動焊接處理，則施加到接觸部分的能量過高，從 而可能產(chǎn)生諸如太陽能電池變形的劣化。在本發(fā)明的第二步驟中，優(yōu)選的是，將散焦中心尺寸6控制為與金屬電極2-1和 2-2的寬度相同，在散焦中心尺寸中，如上所述的散焦激光散布在接觸部分上。這種控制能 使得激光的直接加熱區(qū)域局限于執(zhí)行帶式自動焊接處理所需的最小區(qū)域。如果散焦中心尺 寸小于金屬電極的寬度，則可能難以均勻地加熱接觸部分。如果散焦中心尺寸大于金屬電 極的寬度，則太陽能電池的除了接觸部分以外的前表面直接被激光照射，從而可能損壞太 陽能電池。由于如上所述金屬電極的寬度范圍為從約1. 5mm至2. 5mm，所以在本發(fā)明中可將 散焦中心尺寸的范圍控制為從1. 5mm至2. 5mm。然而，在本發(fā)明中以上描述僅僅是一個實例，并且具體值不需特別限制于此，只要將散焦中心尺寸控制為與金屬電極的寬度相同即可。此外，在本發(fā)明的第二步驟中使用的激光優(yōu)選具有700nm至lOOOnm的波長，更優(yōu) 選地為800nm至900nm。此外，激光的最大功率的范圍優(yōu)選為20W至150w，更優(yōu)選地為90W 至110W。如果照射激光的波長小于700nm，則在快速帶式自動焊接速度的情況下存在關于 焊接強度等的問題，從而可能增加不合格的次品。此外，如果所述波長大于lOOOnm，則可能 不能平穩(wěn)地執(zhí)行帶式自動焊接處理。然而，如上所述激光的波長和最大功率僅僅為本發(fā)明 的實例，因此，可以基于在帶式自動焊接處理中應用的太陽能電池的規(guī)格和/或金屬電極 的厚度來適當調(diào)節(jié)波長和最大功率。例如，如果利用5英寸的太陽能電池和具有150 ym 厚度的金屬電極來執(zhí)行本發(fā)明的方法，則優(yōu)選的是激光的波長約為808nm且最大功率約為 60ffo在本發(fā)明中，優(yōu)選的是激光從電極和太陽能電池的接觸部分中與電極的寬度方向 正交的上側照射。術語“寬度方向”指的是與組成接觸部分的電極的長度方向正交的方向。 也就是說，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是激光沿與接觸部分線相同的垂直平面照射，并且可以通過 利用稍后描述的包括激光可透陶瓷、壓緊輥或噴氣嘴的壓緊裝置來實現(xiàn)照射方向的這種控 制。在本發(fā)明中，術語“與接觸部分線相同的垂直平面”指的是沿著接觸部分線(電極的長 度方向)與太陽能電池的表面正交向上形成的虛平面。由于激光沿與接觸部分線相同的垂 直平面照射，所以存在以下優(yōu)點可自由控制激光的照射角度，并且由于激光束沿與接觸部 分相同的線折射，所以可容易地實現(xiàn)激光的聚焦。在本發(fā)明中，在本發(fā)明的第二步驟中可將激光的照射角度范圍控制在從0度至90 度，優(yōu)選不大于40度，更優(yōu)選地不大于20度，最優(yōu)選地不大于10度。這里所使用的“照射 角度”指的是照射的激光和相對于激光照射的接觸部分線而形成的法線之間的角度。在本 發(fā)明中，根據(jù)太陽能電池和/或金屬電極，將照射角度控制在上述范圍內(nèi)，從而可使平均反 射最小化。在本發(fā)明中，如上所述，由于優(yōu)化了激光的照射角度和折射方向，所以可以最小 化的能量損耗來執(zhí)行帶式自動焊接處理。因此，在本發(fā)明中，能夠增加每單位時間的電極布 置速度。然而，以上描述僅僅為本發(fā)明的實例，因此，可考慮到太陽能電池的尺寸、經(jīng)帶式自 動焊接的金屬電極的間隔、由于折射的激光而損壞設備(例如，激光裝置的聚焦頭)的可能 性等來調(diào)節(jié)照射角度。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明，可在帶式自動焊接方向上移動太陽能電池或激光的同 時執(zhí)行第二步驟。本發(fā)明所使用的術語“帶式自動焊接方向”指的是位于太陽能電池上的金 屬電極的長度方向，其中所述移動可使得激光順序掃描并加熱接觸部分。此時，所述移動可 通過移動其上安裝有太陽能電池的工作臺或照射激光本身來執(zhí)行。這里，可考慮相對于依 賴激光的功率、散焦中心尺寸、太陽能電池和/或金屬電極的種類等的激光照射時間的帶 式自動焊接效率，但并不特別限制，來調(diào)節(jié)移動速度。例如，如果利用具有約2mm寬度和約 150 u m厚度的金屬電極以及具有60W功率的散焦激光來執(zhí)行帶式自動焊接處理，則掃描速 度不小于約10mm/s，優(yōu)選為約25mm/s至125mm/s，更優(yōu)選為約62. 5mm/s至125mm/s。然而， 以上描述僅僅為本發(fā)明的實例，而不執(zhí)行在利用點束(spot beam)情況下所需的移動處理， 可使用一個或多個激光照射裝置(直線束)來同時加熱在本發(fā)明中待帶式自動焊接的金屬 電極的總體長度。因此，只有單照射可以執(zhí)行帶式自動焊接處理。本發(fā)明中所使用的術語“點束”指的是將裝置配置為以激光照射太陽能電池上的金屬電極的預定點區(qū)域的情況，而 術語“直線束”指的是將裝置配置為以激光同時照射接觸部分上的金屬電極的總的區(qū)域的 情況。在執(zhí)行帶式自動焊接處理的時候以這種直線束加熱金屬電極的總長度的情況下，可 以將每單個太陽能電池的處理時間減小到約丨至2s。在本發(fā)明中優(yōu)選的是在以預定溫度加熱太陽能電池的下部的同時執(zhí)行第二步驟。 此時，加熱溫度的范圍優(yōu)選為從110°C至180°C。也就是說，由于晶體硅太陽能電池等具有 高的導熱率，所以在電極接觸部分中吸收的熱可以不用在帶式自動焊接處理中，而可以快 速消失。因此，在以適當?shù)募訜岵考μ柲茈姵氐南虏窟M行加熱的同時執(zhí)行帶式自動焊 接處理，從而帶式自動焊接處理的效率能進一步得到提高。此外，當如上所述同時在太陽能 電池的前表面和后表面上壓緊金屬電極以執(zhí)行帶式自動焊接處理時，由于激光單獨輸入的 熱引起的熱傳導可能不滿足帶式自動焊接處理所需的能量。因此，存在用于下部的加熱處 理能夠補償這種能量不足的優(yōu)點。對可用在本發(fā)明中的加熱部件和加熱方法的種類沒有特 別限制。例如，存在如下方法其中在其上裝載有太陽能電池的工作臺上安裝加熱板，將太 陽能電池安裝在加熱板上，然后在執(zhí)行帶式自動焊接處理的同時通過加熱板加熱太陽能電 池。此外，如圖3所示，在本發(fā)明中優(yōu)選的是設置兩個激光照射裝置，并且沿在其上壓緊金 屬電極的太陽能電池的左右方向同時照射激光。因此，通過單獨處理同時對在太陽能電池 的左側和右側定位的金屬電極進行帶式自動焊接，從而能進一步提高處理的效率。圖3(a) 為示出根據(jù)本發(fā)明的方案執(zhí)行的帶式自動焊接處理的側視圖，而圖3(b)為示出帶式自動 焊接處理的平面圖。根據(jù)如上所述的本發(fā)明，在帶式自動焊接處理期間能局部加熱接觸部分，從而能 使接觸部分的直接照射區(qū)域最小化。因此，根據(jù)本發(fā)明，能防止由多層太陽能電池的不同熱 膨脹/收縮系數(shù)引起的缺陷，并能快速且有效地執(zhí)行處理。附圖的圖4是示出在利用紅外 線燈的傳統(tǒng)帶式自動焊接處理中(圖4(a))和在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的帶式自動焊接 處理中(圖4(b))太陽能電池上示出的直接照射區(qū)域(HAZ ；熱影響區(qū)域)(圖4中以點表 示的區(qū)域)的差別和太陽能電池的變形狀態(tài)的視圖。如圖4所示，與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明 可以顯著地減小直接照射區(qū)域，從而在處理期間或冷卻期間能有效防止由多層太陽能電池 的不均勻的膨脹/收縮而引起的缺陷。本發(fā)明涉及一種制造太陽能電池模塊的設備，其包括工作臺，其上裝載有太陽能 電池；壓緊裝置，其能夠在裝載到工作臺上的太陽能電池上壓緊金屬電極；以及激光照射 裝置，其能夠以激光照射由壓緊裝置壓緊的太陽能電池和金屬電極的接觸部分。圖5至圖15示出了制造本發(fā)明的太陽能電池模塊的設備的各種實施例。其上裝載有太陽能電池1的工作臺7可安裝在活動部件8(例如，直線步進電動 機)上，該活動部件8能夠使得工作臺以預定速度在一個方向或兩個方向上精確地往復運 動，因此，安裝在其上的太陽能電池1能夠以預定速度移動，由此能在精確掃描接觸部分的 同時執(zhí)行帶式自動焊接處理。此外，工作臺7在其上部可包括能夠加熱安裝在其上的太陽 能電池的加熱部件，諸如加熱板(例如，真空加熱板)。因此，在太陽能電池1安裝在加熱部 件上之后，可在加熱太陽能電池的同時執(zhí)行帶式自動焊接處理，從而能防止由于晶體硅太 陽能電池的高導熱率引起的熱損失現(xiàn)象。在本發(fā)明中，對壓緊裝置的種類沒有特別限制，只要其被配置為向金屬電極施加適當?shù)膲毫?，從而一致且緊密地將金屬電極壓緊在太陽能電池上。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖5或圖6所示，壓緊裝置可包括能夠上下移動的軸 9 ；以及與軸9的末端部連接的探針3或加壓板4。在一個實施例中，壓緊裝置可連接到能 上下移動的氣缸上，并且軸9可具有用于有效壓緊處理的緩沖彈簧。在本發(fā)明的一個實施例中，從一致且均勻壓緊的觀點來看，壓緊裝置可包括如圖3 所示以規(guī)則的間隔布置的多個探針3，并且探針之間的間隔可以為2mm至10mm，優(yōu)選為4mm 至6mm。然而，以上描述僅僅為本發(fā)明的實例，因此，可自由控制探針之間的間隔以便實現(xiàn)金 屬電極和太陽能電池之間均勻且緊密的接觸。當壓緊裝置包括多個探針時，激光可從相對于金屬電極和太陽能電池的接觸部分 的橫向上側照射，并且可以將照射角度控制在0度至90度的范圍內(nèi)，優(yōu)選約為45度。然而， 以上描述僅僅為本發(fā)明的一個實例。例如，如稍后所述，探針由激光可透陶瓷制成，可控制 照射角度從而激光可以從與電極的寬度方向正交的上側照射電極和太陽能電池的接觸部 分。并且，對此處所使用的加壓板4的結構沒有特別限制，其可以具有桿形和平板形。在一個實施例中，探針或加壓板可以由激光可透陶瓷制成。此處所使用的術語“激 光可透陶瓷”指的是激光可透過的耐熱透明材料，激光可透陶瓷的實例包括玻璃、石英或氧 化鋯。而且，氧化鋯的實例包括具有約2000°C至3000°C熔點的晶體氧化鋯，更優(yōu)選的為具 有單斜晶體結構、四方晶體結構或立方晶體結構的氧化鋯。其中，具有立方晶體結構的氧化 鋯為優(yōu)選的，因為其具有優(yōu)良的耐熱性，但并不局限于此。在本發(fā)明中，當使用激光可透陶瓷時，存在如下所述的優(yōu)點。在當壓緊裝置由金屬材料制成時的情況下，如果激光直接照射在壓緊裝置上，則 金屬材料將被損壞，并且由此不能實現(xiàn)均勻壓緊。因此，考慮到金屬材料損壞的可能性而限 制激光的照射角度。由于更容易產(chǎn)生不同的壓力，所以當使用由金屬材料制成的探針時所 述缺陷變得更嚴重。并且，當壓緊裝置由金屬材料制成時，不可能使得激光從與電極的寬度 方向正交的上側照射電極和太陽能電池的接觸部分，而是應該從橫向側照射。在這種情況 下，由于設備的組成而限制了對照射角度的控制。然而，如果使用激光可透陶瓷，則可防止 壓緊設備被損壞，并且激光可直接照射到壓緊裝置上。因此，能自由控制照射方向和角度， 并可以沿與接觸部分相同的垂直平面照射激光。因此，在利用由激光可透陶瓷制成的探針3或加壓板4形成均勻的接觸部分之后， 通過將激光的散焦中心尺寸控制為與金屬電極的寬度相同而照射激光，可以從接觸部分的 起點到終點進行均勻且緊密的帶式自動焊接。而且，由于可以容易地將激光照射范圍限制 在接觸部分，所以防止了太陽能電池的熱損傷。雖然沒有特別地限制，但是優(yōu)選的是探針由 氧化鋯制成，并且加壓板由玻璃或石英制成。在一個實施例中，探針3或加壓板4在其上可以包括包含氟化合物的涂層。通過 包括涂層，可以防止由于長時間使用之后的污染引起的帶式自動焊接效率的降低。在本發(fā) 明中，對氟化合物的種類沒有特別限制，其可以包括F2或cf4。此時，對表面處理方法或涂層 厚度沒有特別限制，考慮帶式自動焊接效率而適當控制表面處理方法或涂層厚度。而且，在 本發(fā)明中，可以應用除了利用氟化合物的方法之外的各種表面處理方法，以防止污染問題。 而且，在本發(fā)明中，可將壓緊裝置(探針或加壓板)配置為與框架分離并進行更換。因此，能定期更換壓緊裝置。在一個實施例中，如圖7至圖12所示，壓緊裝置可包括壓緊輥13，或者能夠?qū)嚎s 空氣噴射到金屬電極和太陽能電池的接觸部分的噴氣嘴14。而且，壓緊輥13或噴氣嘴14 可連接到能夠上下移動的軸9上，或者壓緊輥13或噴氣嘴14可固定在預定高度處。噴氣嘴14可包括具有約0. 5mm至約2mm直徑的微型通氣孔，并可安裝在距金屬電 極約Imm至約2mm遠的位置處。特別地，如果將噴氣嘴配置為噴射加熱的壓縮空氣(熱空 氣)，則存在以下優(yōu)點能補償由于硅太陽能電池的高導熱率引起的熱損失，由此可以更有 效地進行帶式自動焊接處理。此時，熱空氣的溫度可以為150°C至250°C，但是可以考慮處 理的效率而自由進行控制。在一個實施例中，從更有效的壓緊和帶式自動焊接處理的觀點來看，壓緊裝置可 包括多個壓緊輥或噴氣嘴。在該種情況下，壓緊裝置可包括相對于激光照射的部分而對稱 安裝的一對壓緊輥13或一對噴氣嘴14 ；以及激光照射裝置10 (例如，激光頭)，其能夠從與 金屬電極的寬度方向正交的上側將激光照射到壓緊輥13或噴氣嘴14之間的電極部分上。 在這種情況下，如圖8、圖9、圖11和圖12所示，壓緊輥13或噴氣嘴14可安裝在支撐框架 15中，該支撐框架15建造為沿著帶式自動焊接方向(金屬電極的長度方向)彼此對稱的 H形，并且可安裝激光照射裝置10以便以激光5照射壓緊輥13或噴氣嘴14之間的金屬電 極。因此，可以防止由于激光引起的電極部分的污染以及壓緊裝置的損壞。一體安裝的壓緊部件(壓緊輥或噴氣嘴)和激光照射裝置可被包括在本發(fā)明的設 備中，從而沿著帶式自動焊接方向可移動。然而，如果其上安裝有太陽能電池的工作臺被安 裝為可移動，則壓緊裝置和激光照射裝置可固定在設備中。而且，在當一對壓緊輥或噴氣嘴被安裝為彼此對稱時的情況下，輥或噴嘴的間隔 可以是2mm至10mm，優(yōu)選為3mm至10mm，更優(yōu)選為4mm至6mm，但并不局限于此。在另一實施例中，如圖13至圖15所示，壓緊裝置可包括多個噴氣嘴14以對太陽 能電池和金屬電極的整個接觸部分同時進行加壓。在這種情況下，關于噴氣嘴的細節(jié)與以 上所述相同。此外，對包括在本發(fā)明的帶式自動焊接設備中的激光照射裝置的種類沒有特 別限制。例如，可使用諸如纖維二極管激光器、紅寶石激光器(Cr3+ = Al2O3)、YAG激光器 (Nd3+ = Y3Al5O12)、磷酸鹽玻璃激光器、硅酸鹽玻璃激光器或YLF(Nd3+ = LiYF4)的激光照射裝 置。在本發(fā)明中，從具有足夠的優(yōu)良耐久性以便永久性地使用和低價的觀點來看，可優(yōu)選地 使用纖維二極管激光器。在這種情況下，可將激光照射裝置配置為包括聚焦頭11、光學纖維 和激光源。這種激光照射裝置可以利用夾緊夾具通過如圖5所示的H形框架而安裝在帶式 自動焊接設備中，并且其可安裝在與金屬電極和太陽能電池的接觸部分的寬度方向正交的 上側。然而，這僅僅是本發(fā)明的一個實例，對設備的結構沒有特別限制，只要其安裝為使得 激光從與金屬電極的寬度方向正交的上側照射即可。此外，可分別在本發(fā)明的設備中的工作臺的左側和右側裝備兩個激光照射裝置， 并且可將所述激光照射裝置配置為在一個方向或兩個方向上可移動。此外，如果必要，則 可以使用兩個以上的激光照射裝置，從而將設備配置為以激光同時照射金屬電極的整個長度。
權利要求
一種制造太陽能電池模塊的方法，包括第一步驟，在太陽能電池上壓緊金屬電極；和第二步驟，通過以激光照射所述金屬電極和所述太陽能電池的接觸部分而執(zhí)行帶式自動焊接處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在所述第一步驟中在其上壓緊金屬電極的太陽能 電池為結晶硅太陽能電池。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在第一步驟中在其上壓緊金屬電極的太陽能電池 具有80 μ m至200 μ m的厚度。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在第一步驟中所述金屬電極壓緊在太陽能電池的 前表面和后表面上。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在第一步驟中以0.3N/m至0. 6N/m的壓力壓緊金 屬電極。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在第二步驟中照射的激光為散焦激光。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中將散焦激光散布在接觸部分處的散焦中心尺寸控 制為與金屬電極的寬度相同。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述散焦中心尺寸的范圍為從1.5mm至2. 5mm。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中照射激光具有700nm至IOOOnm的波長。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中激光從與金屬電極的寬度方向正交的上側照射 接觸部分。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中將激光的照射角度控制為不大于40°。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在以110°C至140°c的溫度加熱太陽能電池的下 部的同時執(zhí)行第二步驟。
13.—種制造太陽能電池模塊的設備，包括工作臺，其上裝載有太陽能電池；壓緊裝置，其能夠在裝載到工作臺上的太陽能電池上壓緊金屬電極；以及激光照射裝置，其能夠以激光照射金屬電極和太陽能電池的接觸部分。
14.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述壓緊裝置包括能夠上下移動的軸；以及與 所述軸的末端部連接的探針或加壓板。
15.根據(jù)權利要求14所述的設備，其中所述探針或加壓板由激光可透陶瓷制成。
16.根據(jù)權利要求15所述的設備，其中陶瓷包括玻璃、石英或氧化鋯。
17.根據(jù)權利要求16所述的設備，其中所述氧化鋯具有立方晶體結構。
18.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述壓緊裝置包括壓緊輥；或者能夠?qū)嚎s空 氣噴射到金屬電極和太陽能電池的接觸部分上的噴氣嘴。
19.根據(jù)權利要求18所述的設備，其中壓緊裝置包括一對壓緊輥或一對噴氣嘴，其相 對于激光照射的部分對稱地安裝；以及激光照射裝置，其能夠從與金屬電極的寬度方向正 交的上側將激光照射到壓緊輥或噴氣嘴之間的部分上。
20.根據(jù)權利要求19所述的設備，其中壓緊輥或噴氣嘴之間的間隔為2mm至10mm。
21.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述壓緊裝置包括多個噴氣嘴，所述多個噴氣 嘴能夠同時地對金屬電極和太陽能電池的整個接觸部分進行加壓。
22.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中所述激光為纖維二極管激光、紅寶石激光、YAG 激光、磷酸鹽玻璃激光、硅酸鹽玻璃激光或YLF激光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用激光制造太陽能電池模塊的方法和設備。在本發(fā)明中，通過以激光局部照射而執(zhí)行焊接太陽能電池和金屬電極的帶式自動焊接處理，從而能夠?qū)⒓訜釁^(qū)域局限于僅帶式自動焊接處理所需的區(qū)域(焊接區(qū)域)，由此使處理中所出現(xiàn)的直接加熱區(qū)域最小化。因此，可以減小由于通常配置為具有由不同材料制成的多層結構的太陽能電池的熱膨脹/收縮引起的諸如裂縫和斷裂的損壞，以改善焊接強度和焊接均勻性，并且減少處理時間，由此提高生產(chǎn)效率。
文檔編號H01L31/042GK101884114SQ200880119104
公開日2010年11月10日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權日2007年12月3日
發(fā)明者俞在民, 張東植, 魯東勛 申請人:樂金華奧斯株式會社