CN113319503A - 一种制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，该串焊机包括：用于提供分片电池片的供片模组，用于提供分段焊带的供带模组，将分片电池片与分段焊带焊接成电池串的焊接模组，设置于供片模组输出端的布片敷膜模组，主要用于实现全自动化、高效可靠的背面电池串的整体式焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池串的串焊机，尤其涉及一种制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机。
背景技术
背面焊接的电池片因电池正面无电极遮挡光线，组件效率提升明显，成为光伏行业技术迭代的成熟的先进技术之一，近来成为业内研发机构争相研发的重点项目，背面太阳能电池片是将正负两极均设计到电池片背面的技术，可使面朝太阳的电池片正面无金属电极遮挡，不仅为使用者带来同等面积更大的发电效率，且看上去更美观。
现有技术中，组件厂家为了验证背面电池片性能，采用人工焊接的方式进行小批量试制，但这种方法无法实现整串电池串全自动高速焊接，不能满足组件厂批量生产的需求。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提出了一种制备背面焊接的密栅太阳能电池串的串焊机。
该串焊机包括：用于提供分片电池片的供片模组，用于提供分段焊带的供带模组，将分片电池片与分段焊带焊接成电池串的焊接模组，其中，该串焊机还包括：设置于供片模组输出端的布片敷膜模组，用于将供片模组提供的电池片按整串电池串电池片的串焊序列进行布片，排列后作为整体搬运至焊接模组进行焊接。
上述供片模组内部电池片的流转均采用现有技术中的常规搬运方式和装置，将电池片运送至各工位。
进一步地，由于本发明所焊接的背面密栅电池串所用的电池片为半片结构，供片模组包括：整片电池片的供料区，设置于供料区输出端，用于切割整片电池片的划片装置，本发明还可根据电池片的分片数量调整划片装置上激光器的数量，以适应不同数量的分片操作。
进一步地，为了避免激光切割对电池片正面造成的损坏，供料区提供的电池片背面朝上时，所述供片模组还包括：设置于划片装置输出端的翻片机构，将从背面进行切割的分片电池片翻转180°，使其正面朝上。
进一步地，为了防止不合格的电池片流入布片敷膜模组，并对电池片的位置进行拍照检测，供料区与划片装置之间设有第一拍照检测机构；翻片机构的输出端设有第三拍照检测机构；划片装置与翻片机构之间设有第二拍照检测机构，用于检测电池片是否完全划裂，且划裂后电池片是否出现破损，在各拍照检测机构处还设有剔除机构，将不合格的电池片剔除。
进一步地，由于电池片经过划片装置后一分为二，运送分片电池片时，需要对其进行真空吸附，真空吸附可导致电池片发生微量变形，彼此互相靠近的分片电池片在发生变形时可能会出现干涉、剐蹭的现象，导致损坏分片电池片本身，第二拍照检测机构处的承接台具有分距功能，用于将分片电池片彼此分开，避免后续运输过程中分片电池片之间发生剐蹭。
进一步地，布片敷膜模组包括：设置于供片模组输出端的布片机器人，相对于布片机器人进行往复移动的布片台，设置于布片台往复移动路径上方供膜机构，布片机器人用于将供片模组提供的分片电池片搬运至布片台，供膜机构在布片之前将胶膜贴附于布片台上，实现整串电池串上所有分片电池片位置的布局排列。
进一步地，布片台内设有加热棒和温度传感器，使布片台在布片敷膜的过程中保持加热状态，胶膜加热后，其带胶面产生粘性，贴附于电池片背面，在遮挡片间距的同时，还可以将各分片电池链粘黏成串，防止从布片敷膜模组运送至焊接膜组的过程中，各分片电池片之间发生相对移动。
进一步地，布片台为两个交替移动的平台，以提升布片敷膜的效率，其中一个平台进行布片敷膜的同时，另一平台移动至布片敷膜模组的输出工位，将完成敷膜布片的半成品电池串提供给焊接模组。
进一步地，密栅电池片上的栅线数量过多，设备结构不允许在同一区域设置所有焊带卷，供带模组包括：设置于中间的拉带机构，位于拉带机构两侧的两组供带机构，设置于拉带机构下方的制带机构。
进一步地，由于供带机构位于拉带机构两侧，拉带机构包括：沿焊带长度方向往复移动的双向拉带手，设置于双向拉带手两侧的切刀手，拉带手从两侧分别夹取焊带，布置在中间区域，切刀手则按照所需焊带的长度对焊带实施切断操作。
进一步地，双向拉带手上两侧的夹带爪交替排布，分别用于从供带机构上拉出整串电池串上不相邻的两组焊带，此处不相邻的两组焊带指的是：成品电池串上，在焊带长度方向上错位的两组焊带中，各条焊带在拉带过程中互不相邻。
进一步地，针对密栅背面电池串上焊带的特点，制带机构上包括若干个独立在焊带长度方向上移动的制带模组，以带动各分段焊带移动至所需的位置，按整串电池串上移动各分段焊带的位置排布分段焊带。
进一步地，所述供带机构后端设有位于焊带传输路径上的助焊剂涂抹装置，在焊带切断前将助焊剂涂抹在焊带表面。
进一步地，焊接模组包括：同时设置于供带模组和布片敷膜模组输出端的焊接平台，设置于焊接平台上方的焊头组件，其中，焊接平台用于承接供带模组提供的分段焊带和布片敷膜模组提供的已贴膜的整串电池片。
进一步地，焊接平台为两套交替移动的焊台，用于提升焊接效率，一个焊带用于承接分段焊带和电池片的同时，另一个焊带移动至焊头组件下方进行焊接。
进一步地，供带模组与所述焊接平台之间设有运带压弯装置，运带压弯装置上设有上模，焊接平台上设有下模，运带压弯装置将焊带运送至焊接平台后，使上模相对于下模互相靠近，将分段焊带压弯，避免焊带焊接后产生拉应力，使电池串发生较大变形。
本发明的技术效果在于：本发明通过供片模组、供带模组、布片敷膜模组、焊接模组，能够实现全自动的电池片的排列、各分段焊带一次性制备，最终合并焊接；在制备电池片的过程中，采用背面划片，三级外观检测，确保电池片的良品率；焊接时，整体布局，消除现有技术中双面电池片焊接方式造成的累计误差，提高整串电池串的品质。
附图说明
图1是本发明中串焊机的俯视图；
图2是本发明中串焊机的轴测图；
图3是本发明中分距承接台的轴测图；
图4是本发明中制带模组制成的焊带示意图；
图5是本发明中制带机构的轴测图；
图6是本发明中运带压弯装置的轴测图；
图7是本发明中压弯的上模和下模示意图。
图中，1.供片模组，2.供带模组，3.布片敷膜模组，4.焊接模组，11.供料区，12.划片装置，13.翻片机构，14.第一拍照检测机构，15.第二拍照检测机构，16.第三拍照检测机构，17.承接台，18.供片机器人，21.供带机构，22.拉带机构，23.制带机构，24.助焊剂涂抹装置，25.双向拉带手，26.切刀手，27.制带模组，28.第一组焊带，29.第二组焊带，31.布片机器人，32.布片台，33.供膜机构，41.焊头组件，42.焊接平台，43.下模，44.运带压弯装置，45.上模。
具体实施方式
下面结合图1至图7对本发明的具体实施方式进行说明。
图1和图2示意了串焊机的整体布局以及各主要模组之间的相对位置关系，该串焊机包括：用于提供分片电池片的供片模组1，用于提供分段焊带的供带模组2，将分片电池片与分段焊带焊接成电池串的焊接模组4，设置于供片模组1输出端的布片敷膜模组3，焊接整串电池串需要电池片从供片模组1转运至布片敷膜模组3，排列后，再从布片敷膜模组3转运至焊接模组4，焊接电池串需要焊带从供带模组2转运至接模组4。
首先，供片模组1包括：暂存整片电池片的供料区11，设置于供料区11输出端，用于切割整片电池片的划片装置12，设置于划片装置12输出端的翻片机构13，位于划片装置12与翻片机构13之间电池片转运路径上的承接台17，一次完成电池片的划片，分距，翻转操作；供料区11为双通道供片，由可360°旋转的供片机器人18从双通道的供料区11交替搬运电池片进行检测和划片。
此外，在供料区11与划片装置12之间设有第一拍照检测机构14，划片装置12与翻片机构13之间设有第二拍照检测机构15，翻片机构13的输出端设有第三拍照检测机构16，用于检测供片过程中不合格的电池片，并在相应的检测工位处设置剔除机构，将不合格的电池片从供片流程中取出，图3示意了第二拍照检测机构15下方的分距承接台17，整片电池片经过划片装置12后，在承接台17上进行分距。
其次，布片敷膜模组3包括：设置于供片模组1输出端的布片机器人31，相对于布片机器人31进行往复移动的布片台32，设置于布片台32往复移动路径之上的供膜机构33；布片台32自身具有加热功能，能够使胶膜与分片电池片良好贴附，布片台32为两个交替移动的平台，可以同时实现布片敷膜和为焊接模组供料。
第三，供带模组2包括：设置于中间的拉带机构22，位于拉带机构22两侧的两组供带机构21，设置于拉带机构22下方的制带机构23；拉带机构22上的双向拉带手25、两组切刀手26在制带机构23上具有沿焊带长度方向往复移动的功能，两组切刀手26分列于双向拉带手25两侧，双向拉带手25从任意切刀手26拉取第一组焊带28布置在制带机构23上，再从另一组切刀手26上拉取第二组焊带29布置在制带机构23，两组焊带在轴向上错位，在焊带径向上交替排列；焊带在拉出过程中，需要经过各供带机构21上的助焊剂涂抹装置24，使焊带表面涂抹助焊剂；
图4示意了第一组焊带28和第二组焊带29被制成分段焊带后的状态，图5示意了制带机构23的外部结构，制带机构23上的制带模组27具有切断焊带和独立移动的功能，制带模组27将第一组焊带28和第二组焊带29分别切断成M段和N段，制带模组27的数量＝M+N-2,且用于将第一组焊带28切断为M段的各制带模组27与用于将第二组焊带29切断为N段的各制带模组27在焊带轴向上交替排布；本发明以11片分片电池片组成的电池串为例，供设10个制带模组27，分别将第一组焊带28和第二组焊带29分别切断成6段。
第四，焊接模组4包括：同时设置于供带模组2和布片敷膜模组3输出端的焊接平台42，设置于焊接平台42上方的焊头组件41，焊接平台42为两套交替移动的焊台，其中一个焊台用于承接供带模组2提供的分段焊带和布片敷膜模组3提供的已贴膜的整串电池片，另一个焊台位于焊头组件41下方。
图6和图7示意了压弯运带装置44的整体结构以及压模的局部结构，供带模组2与所述焊接平台42之间设有运带压弯装置44，运带压弯装置44用于将供带模组2制备好的分段焊带运送至焊接平台42上，，设有上模45，焊接平台42上设有下模43，运带压弯装置44将焊带运送至焊接平台42后，使上模45相对于下模43互相靠近，将分段焊带向下压弯，以抵消焊带焊接后产生拉应力。
工作原理：整片电池片从供料区11双通道流向供片机器人18，经过第一拍照检测机构14检测合格的整片电池片通过供片机器人18转运至划片装置12进行划片，整片电池片分割成分片电池片后在承接台17进行分距，并通过第二拍照检测机构15的检测，检测合格的分片电池片通过翻片机构13翻转180°，使分片电池片正面朝上，翻转后的分片电池片移动至第三拍照检测机构16进行第三次检测，合格的分片电池片被布片机器人31逐次运送至布片台32。
在布片机器人31逐次布片前，布片台32需要从供膜机构33下方通过，在通过的过程中，供膜机构33将胶膜布置在布片台32上，带有胶膜的布片台32再移动至布片机器人31上布片手的下方，接受11片分片电池片。
拉带机构22上的双向拉带手25从分别从两侧的切刀手26处拉出9根焊带组成的第一组焊带28进和8根焊带组成的第二组焊带29，第一组焊带28和第二组焊带29在从供带机构21拉出时，需经过助焊剂涂抹装置24，使表面涂抹助焊剂，第一组焊带28和第二组焊带29布置在制带机构23上，制带机构23上的10个制带模组27将第一组焊带28和第二组焊带29均切断为6段分段焊带，切断后，各制带模组27带动各分段焊带按成品电池串上各分段焊带的位置进行布局。
运带压弯装置44抓取制带机构23上的各分段焊带，运送至焊接平台42，分段焊带交接后，运带压弯装置44的上模45进一步下移，与焊接平台42上的下模43配合，对分段焊带实施压弯操作，进一步，将布片台上完成敷膜的11张分片电池片移动至各分段焊带上方，保证栅线对齐，驱动该焊接平台42移动至焊头组件41下方，焊头组件41下移，对分段焊带和分片电池片进行加热，使分段焊带与分片电池片焊接成电池串，焊接后可对电池串实施EL检测，防止不合格的电池串流入下道工序。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，该串焊机包括：用于提供分片电池片的供片模组(1)，用于提供分段焊带的供带模组(2)，将分片电池片与分段焊带焊接成电池串的焊接模组(4)；
其中，该串焊机还包括：设置于供片模组(1)输出端的布片敷膜模组(3)，用于将供片模组(1)提供的电池片按整串电池串电池片的串焊序列进行布片。
2.根据权利要求1所述的制备单面焊接的密栅太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述供片模组(1)包括：整片电池片的供料区(11)，设置于供料区(11)输出端，用于切割整片电池片的划片装置(12)。
3.根据权利要求1所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述供料区(11)提供的电池片背面朝上时，所述供片模组(1)还包括：设置于划片装置(12)输出端的翻片机构(13)。
4.根据权利要求3所述的制备单面焊接的密栅太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述供料区(11)与划片装置(12)之间设有第一拍照检测机构(14)，划片装置(12)与翻片机构(13)之间设有第二拍照检测机构(15)，翻片机构(13)的输出端设有第三拍照检测机构(16)。
5.根据权利要求4所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述第二拍照检测机构(15)处的承接台(17)具有分距功能，用于将分片电池片彼此分开。
6.根据权利要求1所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述布片敷膜模组(3)包括：设置于供片模组(1)输出端的布片机器人(31)，相对于布片机器人(31)进行往复移动的布片台(32)，设置于布片台(32)往复移动路径上方的供膜机构(33)。
7.根据权利要求6所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述布片台(32)内设有加热棒和温度传感器，使布片台(32)在布片敷膜的过程中保持加热状态。
8.根据权利要求6所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述布片台(32)为两个交替移动的平台，以提升布片敷膜的效率。
9.根据权利要求1所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述供带模组(2)包括：设置于中间的拉带机构(22)，位于拉带机构(22)两侧的两组供带机构(21)，设置于拉带机构(22)下方的制带机构(23)。
10.根据权利要求9所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述拉带机构(22)包括：沿焊带长度方向往复移动的双向拉带手(25)，设置于双向拉带手(25)两侧的切刀手(26)。
11.根据权利要求10所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述双向拉带手(25)上两侧的夹带爪交替排布，分别用于从供带机构(21)上拉出整串电池串上不相邻的两组焊带。
12.根据权利要求9所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述制带机构(23)上包括若干个独立在焊带长度方向上移动的制带模组(27)，用于按整串电池串上移动各分段焊带的位置排布分段焊带。
13.根据权利要求9所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述供带机构(21)后端设有位于焊带传输路径上的助焊剂涂抹装置(24)。
14.根据权利要求1所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述焊接模组(4)包括：同时设置于供带模组(2)和布片敷膜模组(3)输出端的焊接平台(42)，设置于焊接平台(42)上方的焊头组件(41)，其中，焊接平台(42)用于承接供带模组(2)提供的分段焊带和布片敷膜模组(3)提供的已贴膜的整串电池片。
15.根据权利要求14所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述焊接平台(42)为两套交替移动的焊台，用于提升焊接效率。
16.根据权利要求14所述的制备背面焊接的太阳能电池串的串焊机，其特征在于，所述供带模组(2)与所述焊接平台(42)之间设有运带压弯装置(44)，运带压弯装置(44)上设有上模(45)，焊接平台(42)上设有下模(43)，运带压弯装置(44)将焊带运送至焊接平台(42)后，使上模(45)相对于下模(43)互相靠近，将分段焊带按相邻Pad间距大小制成波浪弯。
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