热连接工艺在太阳能电池板装配中起着关键作用。

最近日本福岛核灾害预计对太阳能模块的开始需求。实际上，最近几个公告表明未来对太阳能行业的未来看起来很明亮：

彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)预测，到2020年，大型太阳能光伏项目的成本将从目前的平均每瓦3.02美元降至每瓦1.45美元。

美国能源部正在投资2900万美元的新阳光倡议，旨在提高太阳能制造工艺的效率，并优化太阳能装置的性能。该倡议的雄心勃勃的目标是在未来十年内将太阳能系统的总成本降低了75％。

法国大型石油公司道达尔(Total SA)斥资逾10亿美元收购太阳能电池板和系统领先制造商SunPower Corp.的控股权。

通用电气公司(General Electric Co.)计划投资6亿美元建设一家新工厂，组装薄膜太阳能组件，这些组件可以使用卷对卷制造工艺进行大规模生产。

太阳能产业协会称，2011年上半年，美国太阳能产业是经济增长最快的部门之一。今年前三个月，美国安装了252兆瓦的光伏并网发电，同比增长66%。同期国内光伏组件产量达到348兆瓦，比2010年增长了31%。

这对于热连接工艺来说是个好消息，比如焊接和焊接。这两种老式的组装技术都被用于大规模生产太阳能电池板。

焊接的应用

光伏模块通常由包含连接在一起的多个电池的铝框架组成。模块可以连接以形成甚至更大的单位，称为阵列，可以互连以产生更多功率。

无论使用的是薄膜电池、浓缩电池还是半硅晶电池，光伏组件都与许多其他需要热连接的产品类似。然而，一个关键的区别与产品保证有关。

光伏模块通常具有持续数十年的保修，因此关节必须坚固并且能够承受模块寿命的持续热循环.P“互连的性能超过30年的生命周期的性能现在比以往更重要，“索赔一个行业观察者。

“光伏组件的制造过程可以分为两个不同的阶段——贴合前阶段和贴合后阶段，”KUKA系统公司北美分公司替代能源和技术部门经理Detlev Ziesel说。“在周期时间、清洁度和产量要求方面，预贴膜与半导体行业使用的产品和工艺非常相似。后层压与一般工业中使用的装配工艺非常相似。

“然而，从组成方面来看，这些细胞是非常脆弱的，”Ziesel补充道。“(而且，有必要)满足和超越越来越严格的制造公差。”

根据Ziesel的说法，大多数焊接应用发生在光伏电池基质内，涉及连接镀锡的铜带，桁条，母线和接线盒。

Miyachi Unitek公司专门从事电阻和激光焊接设备的区域经理John DiGiacomo解释说:“尽管每个光伏制造商的设计都是独特的，但模块、面板和j-boxes都有导电互连，需要精确的连接过程。”“太阳能行业的要求与其他行业相似——一个可靠的精密连接过程(允许工程师)控制、监控和验证结果。”

“我们已经解决了PV模块制造的加入技术的程序是我们在其他工业段中使用的类似程序，例如汽车，航空航天，电子产品，电池或医疗设备，”DigiaComo声称。“然而，光伏模块组装市场已成为我们增长最快的部分之一。”

太阳能产业被几种不同类型的材料和工艺所分割。例如，镀锡或银的铜总线、带状和线互连是常用的材料，而薄膜PV和集中PV (CPV)应用则使用各种其他材料和基材。

“凭借不同的太阳能技术之间的竞争力，以及现有的发电，将每一分钱挤出产品的成本，其制造通常意味着成功和失败的差异，”Chad Industries Inc的销售经理Ward Palmer“销售经理”解释道。，一个专门从事半导体和太阳能电池自动化的系统集成商。

Palmer指出:“使用CPV产品，电池可以通过金属丝连接或焊接连接连接到基板上。“需要在成本和稳健性之间进行权衡。此外，引线的连接可以焊接或焊接到位。然而，盒式结构通常依靠传统的螺钉或铆钉。

“CPV产品的自动化设备介于标准和定制设备之间，因为每个制造商都有自己独特的产品设计和制造要求，”Palmer补充道。“通常，它们都需要几种类型的粘合剂，以及焊接或焊接连接。

帕尔默说:“在这种情况下，有必要对机器人和视觉进行灵活的精确校准。”“在试图从生产线上获得最大价值时，不损失产量始终是一个挑战。”

超声波的好处

太阳能行业正在投资超声波焊接设备，因为它可以加入太阳能模块中使用的铝，铜，玻璃和其他不同材料的能力。

Telsonic Solutions公司产品经理Home Mojal说:“玻璃表面的涂层通常与标签或母线材料不同，超声波方法在这种情况下很有效。”

Mojal称:“焊接和胶带一直是传统的粘接方式，但超声波焊接正在迅速普及。”“这主要是由于真正的冶金结合、很少的局部温升、质量监控和易于自动化等优点。”

太阳能电池板中使用的铝，铜，玻璃和其他材料的薄度非常适用于超声波焊接应用。“铝织物通常约为0.0010.002英寸厚，”布兰森超声波公司金属焊接国家销售经理“焊接到玻璃挑战，我们希望将来更加薄弱。这应该在未来三到四年内为一些有趣的应用程序进行。“

太阳能电池板的敏感性质提出了一些独特的超声波焊接挑战。例如，工程师必须考虑材料厚度的一致性，同时将变形保持在最小。焊接区域的过度污染和氧化也必须处理。

“PV电池的整体尺寸和易碎特性与超声金属焊接的典型应用不同，”Mojal说。“例如，由于薄膜应用的有源层的敏感性，振幅和力的调节必须非常精确。同时，由于玻璃本身起着砧的作用，必须特别注意确保模块的正确夹紧。”

由于使用的材料很薄，Stacy声称“工具的寿命是惊人的。”焊接不需要太大的能量。因此，与我们在汽车应用中看到的磨损相比，磨损要小得多。”

布兰森公司提供40和60千赫兹的太阳能电池板组装焊机。该公司还开发了用于太阳能应用的MWX100驱动器。

Stacy说:“它可以安装在八种不同的配置中，这允许多种角度，包括桌面、龙门和表面安装。”“我们还在试验新的涂料和其他研发工作，今年晚些时候就会准备就绪。例如，我们正在开发具有不粘表面的钛牛角。”

据史黛西说，太阳能领域竞争非常激烈。“这比电池还糟糕，”史黛西说。“每个人都想占得先机。”

其他焊接设备供应商也被蓬勃发展的太阳能领域所吸引。例如，Sonobond Ultrasonics开发了MS-5010PV超声波光伏模块系统。这台50千赫兹的机器不会扭曲材料，也不会在PV电池缝焊时使玻璃面板开裂。

索邦德公司总裁珍妮特·迪瓦恩称:“它非常适合将铝箔焊接到组成太阳能电池板的光伏电池的金属化玻璃上。”“(该设备)创造了一种超可靠的固态冶金键。光伏电池之间的相互连接产生了一个具有良好导电性的阵列。而且，这个过程只需要几秒钟，而且不使用助焊剂、胶带、焊料或其他消耗品。”

焊接起着关键作用

如果不进行某种焊接，就很难制造太阳能电池板。焊接所需的数量取决于正在制造的模块的类型。

在晶体电池模块中，电池首先被焊接成串行串，然后在并联连接中被焊接到接线盒中。Nordson EFD的应用开发经理Terry Dunbar说:“pretin copper ribbon通常用于线束应用。“将助焊剂涂在丝带或电池的母线上，以确保良好的剥离强度。

“在广泛使用液体通量的同时，可以在正确的量的情况下精确地应用助焊剂浆料，在焊接过程中完全被激活，并消除了液体通量通常经历的表面污染，”Dunbar指出。“为了提高焊接接头可靠性，可以在太阳能电池和预填种区之间施加焊膏，将额外的焊料合金添加到关节中。“

在接线盒内部也有需要焊接的二极管。邓巴说，这通常是用焊锡膏来完成的，因为焊锡膏的配方富含焊剂，可以通过去除氧化物来确保最佳的焊接效果，氧化物会随着时间的推移导致焊接失效。

水晶模组中背触点的使用也越来越普遍。邓巴解释说:“背面接触式电池往往效率更高，因为它们利用更多的电池面积来吸收光，将光转化为电能。”“在背触点应用中，所有的串行连接都是在电池的背面进行的，而并行连接是在串的末端进行的。使用富焊剂的锡膏，以确保有足够的锡合金，形成可靠的焊点。”

在薄膜应用中，焊接的数量和类型可能会有很大的不同，这取决于模块的设计。邓巴说，在一些柔性集成光伏模块中，二极管是用锡膏焊接到母线上，以去除氧化物，实现最佳接合。

在玻璃薄膜应用中，母线直接焊接到透明导电氧化物玻璃上，使用喷涂有液体助焊剂涂层的镀锡带或特殊的低温焊锡膏。

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