一种生产太阳能电池串的方法及其设备

技术领域

本发明涉及自动化制造设备技术领域，尤其涉及一种生产太阳能电池串的方法及其设备。

背景技术

随着能源价格的上涨，开发利用新能源成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制、取之不竭等优点，研究太阳能发电成为开发利用新能源的主要方向。利用太阳能组件发电是当今人们使用太阳能的一种主要方式，其中太阳能电池片是太阳能组件的主要组成部分。

为了提高太阳能电池片的输出功率，将多块电池片串联是一种常用手段。参见图22及图23所示，现有技术中，太阳能电池片的串联方法如下：焊带供料机构9000能够提供一组相互平行的焊带（导体带），每个电池片1的正反面上均具有多条相互平行的栅条11，利用焊带将一块电池片1的正面与相邻电池片1的背面相连接，每条焊带对应卡设在两个电池片1的栅条11中，自动化设备连续交替地放置焊带和电池片1，并对其进行传输和焊接，形成相互连接的电池串10，其中，焊带的长度延伸方向、栅条11的长度延伸方向与电池串10的延伸方向相互平行或重合。

由上可知，常规电池串的串焊焊带上料方法为在平行于电池片栅条的方向上设置多组焊带供料机构，又为满足多并焊接（同时焊接多个电池串）需求，会极大的增加焊带供料机构组数。例如，对于m并电池片焊接，每片电池片上有n根栅条，则需要m组焊带供料机构，每组焊带供料机构需要具有n个转轴。随着电池片并数或栅条数的增加，焊带供料机构总数m会大幅增多。因此极大地增加了设备的占地面积及成本，对于后期设备的使用及维护也带来了极大的麻烦，进而限制了生产效率的提高。

目前出现了一些对太阳能电池串生产方法的改进技术，例如通过优化电池片及导体带的传输方式，提高了电池串的生产效率，但是其本质上没有对设备进行改进，没有解决生产成本过高、设备占地面积大的技术问题。还有一些生产太阳能电池串的方法改变了电池片与焊带交替放置的顺序，提出了生产小电池片布片和焊接思路，有效地提高了小电池片的生产效率，但是该方法在将多个小电池串焊接的过程中，需要将位于上方的电池片抬起，无疑增加了生产工序的复杂度和难度，也相应增加了设备的生产和运行成本。

综上所述，现有技术中太阳能电池串的生产方法大多存在生产效率低、生产成本高、占地面积大、使用维护困难等一个或多个问题。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术存在的问题，提供一种操作方便、生产效率高的生产太阳能电池串的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种生产太阳能电池串的方法，所述电池串包括至少两个电池片，所述方法包括如下步骤：

S1：将m个所述电池片沿X方向排列，所述m≥2；

S2：将制备好的m组沿Y方向延伸的焊带分别布置在m个所述电池片的上方，其中所述X方向与Y方向相交；

S3：将m个所述电池片分别布置在m组所述焊带的上方形成m组未焊接的电池串，每组所述电池串中的所述电池片沿Y方向排列；同一组所述电池串中相邻两个所述电池片中，每组所述焊带分别位于其中一个所述电池片的上方和另一个所述电池片的下方；

S4：将m组所述电池串中的所述焊带与相应位置的所述电池片焊接。

优选地，所述X方向与Y方向垂直或大致垂直。

在一些优选实施方式中，重复所述步骤S2和步骤S3，直至每组未焊接的所述电池串含有k个电池片，所述k≥3，再执行所述步骤S4。

在一些优选实施方式中，所述步骤S2中，将一条沿X’方向延伸的原焊带切割后分成m条焊带，每条所述焊带沿X’方向延伸；再将所述焊带的延伸方向旋转至Y方向，制备得到沿Y方向延伸的所述焊带。

在一些特别优选的实施方式中，所述步骤S2中，n条沿X’方向延伸的所述原焊带被同时切割形成m组含有多条所述焊带的焊带组，每个所述焊带组的所述焊带被同时旋转至Y方向延伸，其中n≥2。

在一些特别优选的实施方式中，旋转后的所述焊带分别被第三传输装置传输至相应的所述电池片的位置。

在一些优选实施方式中，所述步骤S4中，所述电池串被第一传输装置沿Y方向传输至焊接工位。

在一些优选实施方式中，所述步骤S1中，所述电池片由第二传输装置沿X方向自电池片供给装置传输。

在一些优选实施方式中，所述步骤S4中，m组所述电池串被同时或单独焊接。

本发明的另一目的是提供一种设备成本低、占地面积小、便于使用和维护、生产效率高的生产太阳能电池串的设备。所述设备使用所述的生产太阳能电池串的方法，所述设备包括：

焊带制备装置，用于制备沿所述Y方向延伸的所述焊带；

布置工位，用于将所述电池片及所述焊带布置成待焊接的所述电池串；

电池片供给装置，用于供给所述电池片；

焊接工位，用于焊接所述电池串中所述电池片及所述焊带；

第一传输装置，用于将所述电池串从所述布置工位传输至所述焊接工位；

第二传输装置，用于将所述电池片从所述电池片供给装置传输至所述布置工位；

第三传输装置，用于将所述焊带从所述焊带制备装置传输至所述布置工位。

在一些优选实施方式中，所述焊带制备装置包括：焊带卷绕机构，焊带带材卷绕于所述焊带卷绕机构上；

拉带机构，用于从所述焊带卷绕机构拉出所述焊带带材；

切割机构，用于将所述焊带带材切割后制得沿X’方向延伸的原焊带，且将所述原焊带切割分成m条焊带，每条所述焊带沿X’方向延伸；

夹持机构，用于夹持所述焊带；

旋转机构，与所述夹持机构相连接，所述旋转机构用于将所述焊带的延伸方向旋转至所述Y方向。

优选地，所述X’方向与Y方向相交；进一步优选地，所述X’方向与X方向平行。

在一些特别优选的实施方式中，所述焊带制备装置包括至少m组所述夹持机构及至少m组所述旋转机构，每组所述夹持机构与一组所述旋转机构连接，每组所述夹持机构包括至少n个夹持单元，每个所述夹持单元用于夹持一条所述焊带，优选夹持所述焊带的两端部。

根据本发明，焊接方式包括但不限于红外焊接、热风焊接、接触焊接、电磁感应焊接等。

由于上述技术方案的运用，本发明提供的生产太阳能电池串的方法，能够同时生产m组电池串，大大提高了太阳能电池串的生产效率；利用本方法的生产设备，仅需要一台焊带制备装置就能够实现多组电池串的同时生产，该设备构造简单，便于使用和维护，极大地缩减了设备成本和占地面积，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1-1为本发明中生产太阳能电池串的设备一具体实施例处于步骤S21时的立体示意图；

附图1-2为图1-1中A处放大示意图；

附图2为图1的俯视示意图；

附图3为图1的主视示意图；

附图4为本实施例中生产太阳能电池串的设备处于步骤S23时的立体示意图；

附图5为图4的主视示意图；

附图6为本实施例中生产太阳能电池串的设备处于步骤S24时的立体示意图；

附图7为图6的主视示意图；

附图8为本实施例中生产太阳能电池串的设备处于步骤S25时的立体示意图；

附图9为图8的主视示意图；

附图10为图8的俯视示意图；

附图11为本实施例中焊带制备装置处于步骤S21时的局部立体示意图；

附图12为本实施例中焊带制备装置处于步骤S24时的局部立体示意图；

附图13为本实施例中一组夹持机构及旋转机构的立体示意图，其中夹持机构未旋转；

附图14为本实施例中一组夹持机构及旋转机构的立体示意图，其中夹持机构旋转90°；

附图15-1为本发明生产太阳能电池串的方法一具体实施例中步骤S1的示意图；

附图15-2为图15-1中电池片的侧视示意图；

附图16为本实施例中生产太阳能电池串的方法步骤S22的示意图；

附图17为本实施例中生产太阳能电池串的方法步骤S23的示意图；

附图18为本实施例中生产太阳能电池串的方法步骤S24的示意图；

附图19-1为本实施例中生产太阳能电池串的方法步骤S25的示意图；

附图19-2为图19-1中电池片及焊带组的侧视示意图；

附图20-1为本实施例中生产太阳能电池串的方法步骤S32的示意图；

附图20-2为图20-1中电池串的侧视示意图；

附图21-1为本实施例中电池串的局部示意图；

附图21-2为图21-1中电池串的侧视示意图；

附图22为本实施例中单个电池片的结构示意图；

附图23为现有技术中焊带供料机构的结构示意图；

其中：1000、焊带制备装置；1100、焊带卷绕机构；1200、拉带机构；1300、切割机构；1400、夹持机构；1500、旋转机构；1600、X’向移动轴；2000、布置工位；3000、电池片供给装置；4000、焊接工位；5000、第一传输装置；6000、第二传输装置；7000、第三传输装置；7100、Y向移动轴；7200、Z向移动轴；8000、机架；9000、焊带供料机构；

1、电池片；11、栅条；10、电池串；2、焊带带材；21、原焊带；211、焊带；20、焊带组；3、夹持单元；31、夹爪；4、夹持气缸。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，但它们不是对本发明的限定。

参见图1-1至图3所示，一种生产太阳能电池串的设备，用于同时生产m组电池串10，图中以m=6为例，各组电池串10沿X方向依次排列，每组电池串10均包括通过焊带组20沿Y方向串联的多个电池片1，X方向与Y方向相交，本实施例中X方向与Y方向相互垂直且均沿水平方向延伸，每组电池串10所包含的电池片1的个数可根据实际需要自由选择。

具体地，参见图22所示，每个电池片1的正反两面分别设置有n个栅条11，n≥1，此处n=12，电池片1的同一侧面上，n个栅条11的延伸方向相互平行，电池片1正面与反面的栅条11沿电池片1的厚度方向位置对应。在上述电池串10中，每个电池片1上的栅条11均沿着Y方向延伸，从而能够与同样沿Y方向延伸的焊带211一一对应。

具体地，该生产太阳能电池串的设备包括机架8000及安装在机架8000上的焊带制备装置1000、电池片供给装置3000、第一传输装置5000、第二传输装置6000、第三传输装置7000等。其中，焊带制备装置1000用于制备沿Y方向延伸的焊带组20，电池片供给装置3000用于供给电池片1。本实施例中，焊带制备装置1000制备好的焊带组20与电池片1在布置工位2000处布置成待焊接的电池串10，然后待焊接的电池串10在焊接工位4000处被焊接。相应地，上述第二传输装置6000用于将电池片1从电池片供给装置3000传输至布置工位2000；第三传输装置7000用于将制备好的焊带组20从焊带制备装置1000传输至布置工位2000；第一传输装置5000用于将待焊接的电池串10从布置工位2000传输至焊接工位4000，第一传输装置5000进而能够传输焊接好的电池串10成品。

本实施例中，第一传输装置5000、第二传输装置6000均采用输送带。第二传输装置6000每次将m个电池片1沿X方向排列。与之相对应地，焊带制备装置1000制备好的焊带组20包括沿X方向间隔排列的m组，每组焊带组20均包括n条相互平行且均沿Y方向延伸的焊带211。如此，在布置工位2000处，m个电池片1与m组焊带组20的位置一一对应，且每组焊带组20中的n条焊带211与电池片1上的n个栅条11的位置一一对应，每条焊带211能够对应设置在一个栅条11上，实现电池片1与焊带组20的相互连接。进一步地，焊带制备装置1000位于布置工位2000的Y方向上，布置工位2000位于焊接工位4000的Y方向上，第一传输装置5000能够沿Y方向的逆向传输电池串10。

对于第三传输装置7000，其具体包括Y向移动轴7100及Z向移动轴7200，其中Y向移动轴7100能够将焊带组20沿Y方向移动，Z向移动轴7200能够将焊带组20沿Z方向移动，此处Z方向即向上方向，从而焊带组20能够精准地放置到布置工位2000处。

为了节省设备成本及占地面积、提高生产效率，本实施例中的一台焊带制备装置1000能够同时制备出m组上述焊带组20。具体地，焊带制备装置1000包括焊带卷绕机构1100、拉带机构1200、切割机构1300、夹持机构1400、旋转机构1500及转移机构。

其中，焊带卷绕机构1100设置在机架8000沿X方向的一侧部上，用于供给焊带211的原材料——焊带带材2。焊带卷绕机构1100具有n组，每组焊带卷绕机构1100均具有可旋转的转轴，n组焊带带材2对应卷绕n组焊带卷绕机构1100的转轴上。拉带机构1200能够沿X’方向前后移动地设置在机架8000上，拉带机构1200能够同时牵拉n组焊带带材2的一端部，将n组焊带带材2同时沿X’方向从焊带卷绕机构1100拉出，得到n条相互平行且均沿X’方向延伸的焊带带材2。其中，X’方向与Y方向相交，本实施例中，X’方向与X方向平行。

切割机构1300用于将焊带带材2切割，使得拉带机构1200拉出的焊带带材2与卷绕在焊带卷绕机构1100上的焊带带材2分离，切割下来的焊带带材2为沿X’方向延伸的原焊带21，并继续对原焊带21进行切割，得到多条沿X’方向延伸的焊带211。具体地，切割机构1300具有沿X’方向间隔设置的（m+1）组，位于两端部的两组切割机构1300能够将拉出的n条焊带带材2同时切割，得到沿X’方向延伸的n条原焊带21，位于中间的切割机构1300进而能够将每条原焊带21都分成m条焊带211，每条焊带211均沿X’方向延伸。切割方式包括但不限于机械切割、激光切割等。

参见图11及图14所示，由上可知，经过切割机构1300切割后，能够得到m组沿X’方向延伸的焊带组20，每组焊带组20包含n条沿X’方向延伸的焊带211，为了得到m组沿Y方向延伸的焊带组20，该焊带制备装置1000进一步设有m组夹持机构1400及m组旋转机构1500，两者一一对应，每组夹持机构1400的上方连接有一组旋转机构1500。具体地，m组夹持机构1400沿X’方向排列设置，每组夹持机构1400均包括n个夹持单元3，每个夹持单元3又包括分设于两侧的两组夹爪31，夹持机构1400还包括用于驱动相邻两组夹爪31相向或反向运动的夹持气缸4，从而每个夹持单元3能够夹持住一条焊带211的两端部，每组夹持机构1400能够同时夹持住一组焊带组20中相互平行的所有焊带211，从而使得所有焊带211的位置相对固定，不会偏离其应在的位置，并能够使得焊带211保持绷紧的状态。由此，旋转机构1500能够驱动夹持机构1400整体绕转动中心线P旋转，转动中心线P沿Z方向延伸，旋转90°后，旋转机构1500就使得夹持机构1400所夹持的所有焊带211的延伸方向同时旋转至Y方向。本实施例中，m组旋转机构1500相互独立，能够分别或同时旋转。

在其他实施例中，切割机构1300也可以集成在夹持机构1400上，方便对原焊带21进行切割。

此外，需要注意到，直接经过切割、旋转后得到的m组沿Y方向延伸的焊带组20，可能与m个沿X方向排列的电池片1的位置不完全对应，因此，本焊带制备装置1000还设有转移机构，其具体包括沿X’方向延伸的X’向移动轴1600，夹持机构1400设置于旋转机构1500下方，旋转机构1500通过动子与X’向移动轴1600连接并能够沿着X’向移动轴1600滑动，从而在旋转机构1500驱动夹持机构1400旋转之前，转移机构能够首先驱动各组夹持机构1400滑动至与电池片1相对应的位置处，从而夹持机构1400旋转后在X’方向上能够直接与电池片1相匹配，且各条焊带211也能够与电池片1上的栅条11位置相对应，使得设备运行更为便捷可靠。此外，转移机构将夹持机构1400在旋转前沿X方向分散，还能够避免多个夹持机构1400在旋转过程中相互干扰，保证设备顺畅运行。

需要说明的是，在其他一些实施例中，例如在受限于厂房空间的场景下，X’方向可以与X方向不平行。这种情况下，焊带制备装置1000还设有转动机构，用于将沿X’方向延伸的X’向移动轴1600转动为沿X方向延伸。具体地，在制备出m组沿X’方向延伸的焊带组20后，转动机构驱使X’向移动轴1600整体转动，从而连接于X’向移动轴1600上的所有夹持机构1400也整体转动，m组焊带组20均转换为X方向延伸，且m组焊带组20沿X方向排列，进而旋转机构1500能够驱使夹持机构1400旋转，使得m组焊带组20均转换为Y方向延伸。

本实施例中，X方向、Y方向、Z方向不共面，且三个方向之间相互垂直。X’向移动轴1600、Y向移动轴7100、Z向移动轴7200之间两两连接，因此连接于X’向移动轴1600上的旋转机构1500和夹持机构1400可以到达这三个移动轴所张起的空间范围中的每一位置，实现焊带组20与电池片1的精准配对。

参见图15-1至图21-2所示，为本实施例中生产太阳能电池串的方法的过程示意图，此处为简明起见，仅示意出m=3个电池片1，但是应当理解，m取任何值都不会影响本方法的基本原理。下面结合图1-1、图4至图10说明本实施例中生产太阳能电池串的方法的具体步骤：

S1、将电池片1自电池片供给装置3000由第二传输装置6000沿X方向传输，使得m个电池片1在布置工位2000处沿X方向排列；

S21、拉带机构1200从焊带卷绕机构1100中同时拉出n条沿X方向（此处即X’方向）延伸的焊带带材2，m组夹持机构1400移动至拉出的焊带带材2上方并分别将部分焊带带材2夹持住，此时所有夹爪31均沿X方向延伸，且每组夹持机构1400位于两组切割机构1300之间；

S22、所有切割机构1300将对应位置处的焊带带材2切断，得到n条沿X方向延伸的原焊带21，进而得到m组焊带组20，每组焊带组20包括n条沿X方向延伸的焊带211，每条焊带211被一个夹持单元3夹持，每组焊带组20被一组夹持机构1400夹持；

S23、转移机构将m组夹持机构1400沿X方向分散开，即，将m组焊带组20沿X方向分散开，使得沿X方向相邻的两组焊带组20相互远离；

S24、每组旋转机构1500分别驱动与之连接的夹持机构1400绕转动中心线P旋转90°（本实施例中为逆时针旋转），从而使得所有焊带211的延伸方向旋转至Y方向，制备得到沿Y方向延伸的m组焊带组20，其中所有夹持机构1400为同时旋转；

S25、第三传输装置7000将所有夹持机构1400均传输至布置工位2000，将制备好的m组沿Y方向延伸的焊带组20分别布置在m个电池片1的上方，每组焊带组20与一个电池片1相对应，并且每条焊带211的一部分位于电池片1的上方，另一部分超出电池片1的边缘并沿Y方向向外延伸；

S31、第一传输装置5000将上述布置好的m个电池片1及m组焊带组20沿Y方向的逆向传输一小段距离，使得m个电池片1均离开布置工位2000，而位于电池片1外侧的焊带组20至少部分仍位于布置工位2000处；

S32、第二传输装置6000将新的m个电池片1分别布置在上述位于布置工位2000处的m组焊带组20的上方，形成m组未焊接的电池串10，每组电池串10中的多个电池片1沿Y方向依次排列，沿Y方向相邻两个电池片1中，每组焊带组20分别位于前一个电池片1的上方和后一个电池片1的下方；

重复步骤S21至步骤S32，直至每组未焊接的电池串10含有k个电池片，k≥3，再执行步骤S4；

S4、第一传输装置5000沿Y方向的逆向将m组未焊接的电池串10传输至焊接工位4000，将焊带组20与相应位置的电池片1焊接，m组电池串10可以被同时或单独焊接，焊接方式包括但不限于红外焊接、热风焊接、接触焊接、电磁感应焊接等。

此外，步骤S25之后，第三传输装置7000、旋转机构1500及转移机构能够将空载的夹持机构1400归位，使得夹持机构1400回到步骤S20中所在的位置，进行下一轮操作。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的生产太阳能电池串的设备及方法，不不需要多组焊带制备装置，用一组焊带制备装置1000即可为多组电池串的生产同时供料，极大的降低了成本及占地面积，且能极大的降低后期使用维护的人力及时间成本，提高了生产效率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。