專利名稱：一種提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法與設(shè)備的制作方法
ー種提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法與設(shè)備本發(fā)明涉及ー種提供具有釬料薄帶的太陽能電池或稱光電池的方法與設(shè)備。為了制造可置于建筑物屋頂上的太陽能模塊以產(chǎn)生大量能量，若干個具有匯流條的太陽能電池通常彼此串聯(lián)在一起，從而構(gòu)成所謂的組件串。為此，太陽能電池的匯流條通過釬料薄帶的方式與鄰近太陽能電池的匯流條連接。從而使ー個釬料薄帶與太陽能電池的正極端和相鄰太陽能電池的負(fù)極端連接，例如釬料薄帶交替連接ー個太陽能電池的下面和相鄰太陽能電池的上部。釬料薄帶通常由鍍錫的銅制成，通過ー個或多個太陽能組件與匯流條連接。一個太陽能電池可具有多個匯流條，一般是I到3個匯流條，需要等量的釬料薄帶構(gòu)成一個組件串。在該設(shè)備內(nèi)形成的組件串叫做穿串裝置。當(dāng)構(gòu)成穿串裝置后，它們通常會被轉(zhuǎn)移到質(zhì)檢平臺檢測太陽能電池和釬料薄帶的排列及破損。然后，該穿串裝置彼此緊鄰放置在一起，交叉耦合形成太陽能電池方陣。當(dāng)交叉耦合的太陽能電池方陣被置于ー個具有黏著層的玻璃板向陽面ー側(cè)后，用ー個具有黏著層的玻璃或塑料蓋覆蓋，然后在層壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行層壓保護(hù)。在太陽能電池與釬料薄帶連接在一起構(gòu)成組件串時，為了便于焊接，通常需要將焊劑用作化學(xué)清洗劑來清除需要連接的金屬上的氧化物，從而防止金屬的氧化。此外，焊劑的提供使焊劑更容易操作，而不會形成小珠。焊劑通常由釬料薄帶或穿過助焊劑槽的太陽能電池提供，或通過將焊劑添加至具有ー個刷子釬料薄帶的或輕觸整個釬料薄帶的噴頭來提供。目前已知的方法的缺點是，焊劑不僅會留在匯流條上，還會留在太陽能電池的半導(dǎo)體材料上，造成損傷，進(jìn)而損傷由太陽能電池組成的太陽能模塊的層壓過程。在這種情況下，焊劑可隨時間的流失而蒸發(fā)，甚至是太陽能板內(nèi)部的焊劑也會蒸發(fā)。本發(fā)明的目的是為了提供一種能夠避免上述缺陷制造具有釬料薄帶的太陽能電池的方法與設(shè)備。本發(fā)明的另ー個目的是為了提供一種通過加速熔解和焊接過程制造具有釬料薄帶的太陽能電池的方法和設(shè)備。本發(fā)明的另一目的是為了提供一種通過降低焊劑需求量制造具有釬料薄帶的太陽能電池的方法和設(shè)備。為了實現(xiàn)這些目的或其他目標(biāo)，本發(fā)明將很快產(chǎn)生所述收益，一種用于提供至少ー個具有釬料薄帶的匯流條太陽能電池的方法，其中通過至少ー個自動控制的噴頭施加焊齊U，由至少ー個自動控制的焊接元件將釬料薄帶連接至匯流條。根據(jù)本發(fā)明，焊劑僅施用于釬料薄帶的位置，可通過ー個或多個焊接元件連接至匯流條。或者，焊劑僅施用于匯流條的位置，通過ー個或多個焊接元件連接至釬料薄帶。例如，施加焊劑的位置對應(yīng)于或與施加焊劑后釬料薄帶的焊接位置有夫。根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備具有至少ー個自動控制的噴頭用于噴施焊劑，至少一個自動控制的焊接元件用于連接釬料薄帶與匯流條。該噴頭是被控制的，從而在該設(shè)備在操作吋，通過ー個或多個焊接元件將焊劑僅施加到釬料薄帶上可連接到匯流條的位置處。或者在操作該設(shè)備時，該噴頭在控制下僅將焊劑施加到由一個或多個焊接元件連接的匯流條上。為了控制至少ー個噴頭，控制元件可以構(gòu)成噴頭的一部分。本發(fā)明公開的方法與設(shè)備具有以下優(yōu)點，所需的焊劑更少，熔解與焊接的過程可較上述已知方法和相應(yīng)設(shè)備實施的更快。本發(fā)明公開的方法與設(shè)備也可應(yīng)用于具有多個匯、流條的太陽能電池，其中每個匯流條可與釬料薄帶連接。預(yù)熱元件可對釬料薄帶和/或匯流條預(yù)熱，從而減少熔解和/或活化焊劑所使用的こ醇量。為了進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱元件可采用任何類型的加熱機(jī)制/技術(shù)，例如激光、熱模、烙鐵和/或提供熱空氣。預(yù)熱元件及其提供的溫度是可控制的。如果釬料薄帶與匯流條通過濕焊接連接，那么預(yù)熱元件最好能將它產(chǎn)生的溫度控制在80攝氏度以下，從而使更少的溶齊U，例如こ醇，從焊劑中揮發(fā)。如果釬料薄帶和匯流條是通過干焊接連接的，那么預(yù)熱元件最好將它產(chǎn)生的溫度控制在80攝氏度或以上，從而使相對更多的こ醇從焊劑中揮發(fā)，減少溶劑量。通過將預(yù)熱元件產(chǎn)生的溫度設(shè)定在100攝氏度或以上，焊劑可被活化，其中如果預(yù)熱元件產(chǎn)生的溫度仍低于100攝氏度，則不會活化焊劑。預(yù)熱元件可包括ー個焊接頭、ー個激光器、一個用于產(chǎn)生超聲的元件和/或一個用于產(chǎn)生熱空氣的元件。釬料薄帶與匯流條經(jīng)焊接的連接溫度大概在100至120攝氏度。在焊接過程中，釬料薄帶和/或匯流條的區(qū)域被加熱到施加焊劑的位置。或者，釬料薄帶和/或匯流條伸長的區(qū)域可被加熱，其中包括施加焊劑的區(qū)域，伸長的方向與釬料薄帶和/或匯流條縱向伸長相對應(yīng)。在后一種情況下，焊劑主要位于施加焊劑的部位。 監(jiān)測器包括一個攝像機(jī)，該攝像機(jī)能夠拍攝一系列圖像，例如3D-照片。也可以使用ー個2D-攝像機(jī)或ー個線傳感器。該監(jiān)測器監(jiān)測匯流條的位置，從而使一個或多個噴頭的位置可受控制元件的控制和修正，依靠匯流條的監(jiān)測位置來保證焊劑施用于匯流條的那些與釬料薄帶連接的位置，例如，“糾正”位置。監(jiān)測元件的監(jiān)測可在焊劑真正施加之前進(jìn)行，以進(jìn)行過程控制，和/或在焊劑施加之后進(jìn)行，以進(jìn)行質(zhì)量檢查。此外，監(jiān)測器還檢查并監(jiān)測釬料薄帶上的實際部位和/或一個或多個噴頭分別施用焊劑的匯流條。然后，監(jiān)測元件或控制元件將監(jiān)測的焊劑實際部位與釬料薄帶的預(yù)定位置相比較，和/或匯流條可通過ー個或多個焊劑元件連接至匯流條和/或釬料薄帯。如果監(jiān)測的焊劑施用的實際位置與將要焊接連接的預(yù)定位置不同，那么將由一個控制元件對ー個或多個噴頭的位置進(jìn)行控制，從而使差異歸零，或至少是最小化。如果ー個或多個噴頭較施加焊劑的匯流條和/或釬料薄帶寬，并包括一套排成一列的噴嘴，那么控制元件可控制ー個或多個噴頭，從而使從ー套噴嘴分散開的焊劑分布在一定的區(qū)域，該區(qū)域不寬于匯流條和/或釬料薄帯。本發(fā)明的其他優(yōu)點和應(yīng)用可見于所附的權(quán)利要求，以及下文對本發(fā)明的圖解描述。下圖中的參考符號相同或相似圖I是ー個組件串的側(cè)面圖；圖2是本發(fā)明第一個具體實施例設(shè)備的局部側(cè)面圖；圖3是本發(fā)明第二個具體實施例設(shè)備的局部側(cè)面圖；圖4是對施用焊劑的釬料薄帶或匯流條的俯視圖；圖5是本發(fā)明所述方法的流程圖。圖I顯示了一個組件串1，包括三個由釬料薄帶3以串聯(lián)的方式彼此連接的太陽能電池2(為了便于描述，太陽能電池2和釬料薄帶3以分解圖的方式描繪)。釬料薄帶3將一個太陽能電池2的正極端連接至一個相鄰的太陽能電池2的負(fù)極端,例如釬料薄帶3交替連接相鄰太陽能電池2的上表面與下表面。上表面是當(dāng)太陽能電池2運轉(zhuǎn)時面對太陽的表面。下表面是相對于上表面的另一面。釬料薄帶3的長度大約是太陽能電池2的兩倍。其中釬料薄帶3面向太陽能電池2的上表面和下表面，在釬料薄帶3的上表面和下表面的特定部位提供有焊劑4，且僅在這些特定的部位。這些特定的部位對應(yīng)于稍后將通過ー個或多個焊接元件連接至匯流條的預(yù)定位置(圖I中未顯示)?；蛘?，焊劑可施加在ー個或多個匯流條上的特定部位。圖2顯示了本發(fā)明所述設(shè)備的第一個具體實施例8部分側(cè)面圖，其中具有噴頭5和位于它們之間的釬料薄帶3。焊劑4被施用于通過焊接將釬料薄帶3與太陽能電池的匯流條連接的釬料薄帶3的上面和下面特定部位。為了進(jìn)行焊劑的噴敷，釬料薄帶3上方有一個噴頭5，下方有另ー個噴頭5，噴頭5的噴嘴指向釬料薄帶3。當(dāng)然，釬料薄帶3上方和下方可以有若干個噴頭5。箭頭指的是釬料薄帶3運動的方向，以及噴頭5固定的位置。釬料薄帶3通常由抓取器固定、拉伸和時鐘式運動(未顯示)。圖3顯示了本發(fā)明所述設(shè)備的第二個實施例9的一部分，具有噴頭6和在其間運行的太陽能電池2。一個噴頭6位于太陽能電池2的上方，一個噴頭6位于太陽能電池2的下方。當(dāng)然，太陽能電池上下方可以有若干個噴頭6，噴頭的位置仍然是固定的。噴頭6噴射焊劑(未顯示)到太陽能電池2的匯流條上(未顯示)。箭頭所示的是匯流條2移動的方向。太陽能電池2通常由具有抽吸杯的支撐體(未顯示)或由兩個平行運轉(zhuǎn)的傳輸帶(未顯示)固定和時鐘式運轉(zhuǎn)，每個傳輸帶支撐沒有匯流條的太陽能電池2的邊緣區(qū)域。在圖2和圖3中所示的具體實施例8，9中，噴頭5，6受ー個控制元件(未顯示)的控制，使得焊劑4僅施用于通過焊接與匯流條或釬料薄帶3分別連接的太陽能電池2的釬料薄帶3或匯流條上的那些部位。當(dāng)然，也有可能將圖2和圖3所示的具體實施例8，9結(jié)合起來，使焊劑4施用于匯流條與釬料薄帶3上,但僅僅是釬料薄帶3和匯流條的連接處。圖4顯示了ー個太陽能電池的釬料薄帶3或匯流條7的俯視圖，焊劑由一個或多個噴頭5，6噴布在釬料薄帶3或匯流條7上。噴頭5，6—般以焊劑滴的形式散布。通過控制元件(未顯示)控制ー個或多個噴頭5，6，從而控制焊劑滴的大小以及焊劑滴散布在釬料薄帶3/匯流條7的模式。此外，控制元件可被解釋為能夠控制一個或多個噴頭5，6散布焊劑滴的速度，例如焊劑滴碰到釬料薄帶3或匯流條7的速度。焊劑滴的直徑可介于幾微米至幾毫米之間。通過控制元件分別控制一個或多個噴頭5，6的位置和在平行于釬料薄帶3或太陽能電池2表面的平面上移動噴頭5，6，可獲得不同的模式。例如，控制噴頭5，6的位置，使焊劑只分布在釬料薄帶3/匯流條7的中央或中心線，從而避免焊劑與太陽能電池的半導(dǎo)體材料相接觸，防止因焊劑損傷半導(dǎo)體材料而阻礙太陽能電池發(fā)揮其功能。圖4表示施用焊劑的不同實例。圖4中顯示焊劑4以相對較小的焊劑滴4. I施用于釬料薄帶3/匯流條7的頂部的中心線上。在焊劑滴4. I下方散布有ー個相對較大的焊劑滴4. 2，其直徑大致與釬料薄帶3/匯流條7的寬度相等，但不超過釬料薄帶3/匯流條7的寬度，從而避免與太陽能電池的半導(dǎo)體材料接觸。在相對較大的焊劑滴4. 2下方，有ー個焊劑條紋4. 3位于釬料薄帶3/匯流條7的的中心線上。在釬料薄帶3/匯流條7的底部，焊劑以若干個斜線4. 4的模式分布。圖4中所示的焊劑滴的尺寸和模式僅是舉例。可以想出若干種其他可能尺寸和模式的焊劑滴。圖5顯示了本發(fā)明所述方法的流程圖。首先，根據(jù)焊劑施用的位置，可由預(yù)熱元件對釬料薄帶或匯流條預(yù)熱到將こ醇從焊劑上去除的第一預(yù)設(shè)溫度。如果第一預(yù)熱溫度設(shè)置 為80攝氏度以下，那么有相當(dāng)多的こ醇會殘留在焊劑中，可通過濕焊接將釬料薄帶與匯流條連接在一起。如果第一預(yù)熱溫度設(shè)置為80攝氏度或以上，那么相當(dāng)多的こ醇會從焊劑中移除，從而通過干焊接將釬料薄帶或匯流條連接在一起?？赡軆H對之后要靠焊劑連接的釬料薄帶和/或匯流條的位置進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱元件可能包括若干預(yù)熱的亞單位，每個亞単位可被分配到這些部位中的ー個位置。在第二步20中，如果在實際焊接起始前需要活化焊劑，那么預(yù)熱元件提供的溫度可設(shè)置為100攝氏度或以上的第二預(yù) 熱溫度?；蛘?，第一預(yù)設(shè)溫度可提供第二預(yù)設(shè)溫度，如果第一預(yù)設(shè)溫度低于100攝氏度，或者當(dāng)焊接首次發(fā)生焊劑的激活，它可設(shè)置為100攝氏度以下。在步驟20中，預(yù)熱也可發(fā)生在通過焊劑連接釬料薄帶和/或匯流條的那些位置。在第三步30中，如圖4所示的描述示例，由一個或多個噴頭將焊劑施用到具有特定焊劑滴尺寸和/或有特定模式的釬料薄帶和/或匯流條上，之后只在釬料薄帶和/或匯流條的那些部位可通過焊接連接。在第四步40中,釬料薄帶和/或匯流條通過ー個或多個焊接元件在預(yù)定的部位焊
接在一起。步驟10和20是可以任選的，其中可執(zhí)行步驟10和20，僅步驟10或僅步驟20，或步驟10和步驟20都不實施。此外，如果施用焊劑的這些部位被焊接到預(yù)定的部位，那么由監(jiān)測元件進(jìn)行監(jiān)測。如果不是這樣，一個或多個噴頭的位置可如上所述進(jìn)行修訂。
權(quán)利要求
1.ー種提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法，該太陽能電池(2)具有至少ー個匯流條(7)，其中通過至少ー種自動控制的噴頭(5 ；6)提供焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)，釬料薄帶(3)通過至少一個自動控制的焊接元件連接至匯流條(7),其特征在于,該焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)僅供應(yīng)給釬料薄帶(3)上連接到匯流條(7)的部位，并且/或者是焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)僅提供給匯流條(7)上連接到釬料薄帶(3)的部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法，其特征在于，所述方法中的噴頭(5,6)通過ー種控制元件的方式被控制，從而使焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)能夠以不同的液滴尺寸和/或以不同的模式和/或不同的速度施加。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法，其特征在于，所述方法中的釬料薄帶(3)或/和匯流條(7)在施用焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)和/或焊接之前進(jìn)行預(yù)熱，從而減少焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)所需溶剤。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述的提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法，其特征在于，如果釬料薄帶(3)通過濕焊接與匯流條(7)連接，那么預(yù)熱的溫度低于80攝氏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法，其特征在于，預(yù)熱的溫度等于80攝氏度或以上將會降低溶劑的用量。
6.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法，其特征在干，將焊劑暴露在100攝氏度或100攝氏度以上從而激活該焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)。
7.根據(jù)上述任一項權(quán)利要求所述的提供具有釬料薄帶的太陽能電池的方法，其特征在于，焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)施用到的釬料薄帶(3)或匯流條(7)的實際部位被監(jiān)測，尤其與通過至少一個焊接元件連接的部位和至少ー個噴頭(5;6)的部位相比，這些實際部位是被控制的，從而使監(jiān)測的實際部位和連接部位的差異最小化。
8.一種用于提供太陽能電池的設(shè)備，根據(jù)上述任一條權(quán)利要求所述的方法制造的太陽能電池(2)至少具有ー個匯流條(7)和ー個釬料薄帶(3)，該設(shè)備(8 ；9)至少包括ー個自動控制的噴頭(5 ;6)，用于提供焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)，以及至少ー個自動控制的焊接元件，用于將釬料薄帶(3)連接至匯流條(7)，其特征在于，所述的噴頭(5，6)是可控的，從而使焊劑僅施用于釬料薄帶(3)上連接到匯流條(7)的部位和/或匯流條(7)上連接到釬料薄帶(3)的部位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于提供太陽能電池的設(shè)備，其特征在于，所述的設(shè)備中的控制元件用于控制至少ー個噴頭(5 ；6)的部位和/或至少ー個噴頭(5 ；6)分散的焊劑滴的大小，和/或至少ー個噴頭(5 ；6)分散的焊劑滴的式樣，和/或至少ー個噴頭(5 ；6)施用焊劑滴的速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于提供太陽能電池的設(shè)備，其特征在于，預(yù)熱元件用于預(yù)熱釬料薄帶(3)和/或匯流條(7)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于提供太陽能電池的設(shè)備，其特征在干，該設(shè)備中的預(yù)熱元件的溫度是可以控制的，特別是這種可控性在80攝氏度以下用于濕焊接，在80攝氏度或80攝氏度以上用于干焊接，和/或在100攝氏度或100攝氏度以上則用于活化焊劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至權(quán)利要求11中的任一項權(quán)利要求所述的用于提供太陽能電池的設(shè)備，其特征在干，該設(shè)備中的監(jiān)控元件，尤其是一個攝像機(jī)，可用于監(jiān)控由至少ー個噴頭(5 ；6)實際施加焊劑(4 ；4. I ；4. 2 ；4. 3 ；4. 4)到釬料薄帶(3)和/或匯流條(7)的部位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提供具有釬料薄帶(3)的太陽能電池(2)的方法，該太陽能電池(2)具有至少一個匯流條(7)，其中通過至少一種自動控制的噴頭(5；6)提供焊劑(4；4.1；4.2；4.3；4.4)，釬料薄帶(3)通過至少一個自動控制的焊接元件連接至匯流條(7)，該焊劑(4；4.1；4.2；4.3；4.4)僅供應(yīng)給釬料薄帶(3)連接到匯流條的位置，并且/或者是焊劑(4；4.1；4.2；4.3；4.4)僅提供給匯流條(7)連接到釬料薄帶(3)的位置。本發(fā)明還涉及一種用于提供太陽能電池(2)的設(shè)備，根據(jù)該方法制造的太陽能電池至少具有一個匯流條(7)和一個釬料薄帶(3)。
文檔編號H01L31/18GK102656709SQ201080041862
公開日2012年9月5日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者卡羅爾·卡馬辛斯基, 沃爾夫?qū)だ锸? 約爾格·琮紳 申請人:3S集團(tuán)