电池的印刷与加载及预固定相结合的背接触式光伏面板的组装方法和设备技术

一种具有晶体硅背接触式太阳能电池的光伏面板的组装方法(10)，其提供了将ECA粘合剂直接印刷在电池(303)的触头上，以及立即加载及预固定已印刷的电池；其包括宏观阶段(11)，所述宏观阶段包括同时且彼此协调的操作子阶段(11a‑11f)：第一子阶段(11a)，将所述电池以触头朝上的方式定向加载在活动托盘上；第二子阶段(11b)，将ECA丝网印刷在所述触头上；第三子阶段(11c)，控制所实施的铺设，可选地重新定位丝网；第四子阶段(11d)，翻转已印刷的电池；第五子阶段(11e)，定向传输电池串，直至定位；第六子阶段(11f)，进行预固定。本发明专利技术还涉及一种自动化组装设备(20)，该自动化组装设备包括允许执行所述宏观阶段(11、11a‑11f)的组合站(S2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池的印刷与加载及预固定相结合的背接触式光伏面板的组装方法和设备
本专利技术涉及一种具有晶体硅背接触式太阳能电池的光伏面板的组装方法，其中电池上的印刷与将已印刷电池加载及预固定在导电背板上相结合。尤其，所提出的方法提供了称为宏观阶段的多个操作阶段，在这些阶段中，以同时且协调的方式，拾取电池，将导电粘合剂ECA印刷在朝上的触头(触点)上，并立即将已印刷的电池构成的串翻转并定位在运输中的导电背板上，将其预固定在最终位置。本专利技术还涉及一种有利的自动化组装设备，其包括旨在执行所述宏观阶段的组合站。本专利技术在光伏面板的生产的工业领域中具有特定的应用，具体涉及具有背接触电池的现代光伏面板；所述面板在背面具有多层部件，该多层部件集成了电触头，通常称为导电背板。本专利技术解决了所述背接触式光伏面板的组装中的一些典型问题，被集成在具有依次布置的工作站的自动化系统的生产过程中，减少了站的数量，从而获得显著减少的生产时间和成本，以及减少设备的整体规模。此外，本专利技术的方法和设备允许有利地获得具有背面聚合物层的面板，以及具有背玻璃的面板即称为玻璃-玻璃面板(glass-glasspanel)的类型。
技术介绍
如今，原则上可以认为具有背接触式电池的现代光伏面板所提供的优点是众所周知的。例如，我们回顾了背接触面板的解决方案，下面从背面侧开始朝向暴露于阳光的正面侧来详细描述所述面板的基本部件：-背接触式背板，也称为导电背板或BC，其包括用于所述背接触式电池的电连接的内部导电金属层，所述内部导电金属层通常是通过利用以下选择性去除的轧制而制成的，使得制备将布置于其上的太阳能电池电气串联连接的电路。如今，这样的结构是众所周知的，这是因为各种解决方案是可用的，例如铣削、蚀刻、切割、激光作用、选择性沉积或其他等同方案；-多个背接触式单晶硅或多晶硅光伏电池，其具有布置在背面的具有正电极性和负电极性的触头；例如，人们应该记住已知的电池结构：称为金属穿透式，还公知缩写为MWT，或者甚至称为射极穿透式背电极的电池，还公知缩写为EWT，或者仍然称为叉指式背接触的电池，还公知缩写为IBC。在专利文献中，背接触式电池的各种解决方案是已知的，例如在US2004261840(Schmit等人)或在EP2212915(Mihailetchi)中的解决方案；-位于所述BC与电池的背面之间的导电材料，所述导电材料与电池本身的不同的电极性的触头相对应，例如是被称为导电胶或ECA的类型，或焊接膏型或其他等同材料；通常，通过逐滴分配、通过丝网印刷或利用喷墨型系统或利用其他等同布置方案来施加所述材料；-两层封装材料，一般为乙烯醋酸乙烯酯(还被缩写为EVA)，旨在在前面和背面处封闭和保护电池和面板的一些元件；-可选地，一种背接触式导电背板的有利解决方案已经设置有带孔的封装材料背层和所述介电层，也称为BCBS，如已知的现有技术列表中所示(图1a)；-绝缘或介电材料，通常通过丝网印刷来叠加在所述BC上，具有与所述电池的具有背极性的触头的区域对应的开口；-平面玻璃、框架和接线盒。通常，已知的是，这种背接触式面板的组装允许减少手工操作、提高工业化程度和可重复性程度；尤其，所提出的解决方案通过有利地结合一些操作来进一步优化组装。现有技术出于确定与所提出的解决方案相关的现有技术的目的，进行了常规检查、搜索公共档案，这使得找到了一些现有技术的文献，其中：D1：EP2139050(Bakker等人)；D2：WO2011071373(Bakker等人)；D3：第25届欧洲光伏太阳能会议/第五届世界摄影大会。能源转化，2010年9月6日到10日，瓦伦西亚，西班牙，慕尼黑，德国，2010年9月6日，XP040531765，ISBN：978-3-936338-26-3；D4：WO2012058053(Meakin等人)；D5：US2012285501(ZhaoChen等人)；D6：US20160013345(Pantsar等人)；D7：ITTV2012A000211(Baccini等人)；D8：EP3090449(Baccini等人)。D1提出了用于背接触式面板的组装方法，所述组装方法从导电层朝上布置的常规类型的导电背板开始，在所述导电层上布置有导电粘合剂材料，然后叠加有打孔的下封装层，从而使孔与所述导电材料匹配；然后布置电池、上封装层和玻璃，然后经受终轧。D2描述了一种类似于在D1中提出的工艺，还提供了提高的稳定性，用于允许在没有部件之间的相对滑动的情况下移动和翻转的目的；具体地，在所述翻转和终轧之前，该专利技术提出了以下阶段：通过对布置在电池的下方和上方的热塑性层进行部分熔融来进行软化，随后通过冷却进行固定，大体上执行所组装的层的预轧。D3提出了一种制造背接触式面板的方法，该方法首先通过将导电背板与位置基准相对应而对准，在其上优选地通过称为模板印刷的技术或者通过称为注射器分配的技术施加ECA类型的导电材料，在其顶部施加第一层封装材料，该层上设置有与电触头相对应的开口，在其顶部加载电池，然后将电池串的连接元件施加到后接线盒上，然后铺设第二层封装材料和前玻璃，以完成面板；在这些步骤之后，在翻转和终轧之前，使用局部热源将电池上的封装材料液化，以临时固定它们。D4描述了以下过程：将导电带铺设到先前已经施加了一些粘合剂材料的背板上，将电介质材料铺设到导电带上，将诸如ECA的导电材料铺设述导电带上，然后，在其上施加上封装层和玻璃；可选地，可以在终轧之前预固定这种层式面板的各部件。在一个实施例的变型中，通过丝网印刷或喷墨印刷将所述导电材料施加到导电带上。在另一实施例变型中，导电材料直接铺设在电池的背触头上。D5提出了从前玻璃开始的背接触面板的组装过程，在前玻璃上叠加有前封装层，在该前玻璃上，电池以其最终位置放置并且触头朝上；然后，将导电粘合剂放置于已经加载的电池的所述触头上，然后叠加具有开口的介电层、导电带，最后叠加具有封装层的背板。D6描述了一种方法，其中，在具有封装层的前玻璃上加载电池，使电池的触头朝上，并且已经提供了导电材料，该导电材料先前已经在单独的生产阶段中丝网印刷在每个电池上。D7提出了一种全自动化组装方法，所述全自动化组装方法从具有集成封装和介电层的特定导电背板开始，所述特定导电背板通常称为BCBS并且单独制造而被视为购买的部件，其允许实现具有较高的生产质量和较低的工业成本的新型有利的背接触式光伏面板结构。所述BCBS是由双层封装材料制成的，所述双层封装材料具有插入的介电质，所述BCBS被打孔并且连接至支撑背板的导电板；所述BCBS被水平布置在托盘上，其中导电层向上并且电池的接触区已经被掩蔽，因此可以在所述BCBS上利用称为逐滴型的分配直接自动化地布置导电材料(如ECA)；之后布置电池、上封装层和玻璃，然后将经受终轧。该专利技术还提供在翻转之前使用热源实现封装层彼此粘接，以使得能够在没有偏移或脱离部件的情况下进行翻转；参见现有技术表(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有晶体硅背接触电池(303)的光伏面板(300)的自动化组装方法(10)，包括以下操作阶段：/n-将导电背板(307-308、310、300a)水平定位(101)在面板保持托盘(301)上，所述导电背板设置有封装层(305)，所述封装层由介电材料构成，以及具有用于所述电池(303)的接触孔(309)，所述接触孔朝上，所述导电背板也称为BCBS；/n-在所述电池(303)和所述接触孔(309)之间铺设导电材料(304)，例如ECA导电粘合剂；/n-将所述电池(303)加载在所述BCBS上，使所述电池定位成感应面朝上以及两个极性的触头与所述接触孔(309)相对应；/n-将所述电池(303)预固定到所述下封装材料上；/n-叠加(104)上封装层(302)；/n-铺设(105)前玻璃(301)；/n-翻转(106)层式部件并将其输送至轧制炉；/n所述方法(10)中通过印刷使铺设所述导电材料(304)对应于背触头直接发生在所述电池(303)上，所述方法(10)中所述预固定是通过施加局部热量并与加载阶段相结合同时以彼此协调的方式进行的；所述方法(10)的特征在于，/n铺设所述导电材料是在宏观阶段(11)中进行的，所述宏观阶段(11)在电池上进行印刷以及加载及预固定已印刷的电池，包括同时且相互协调地执行的以下操作子阶段(11a-11f)：第一子阶段(11a)，将所述电池以触头朝上的方式定向装载在活动电池保持托盘上；第二子阶段(11b)，将导电粘合剂丝网印刷在所述触头上从而获得已印刷的电池；第三子阶段(11c)，控制所述导电粘合剂在每个电池上的铺设，以及可选地重新定位印刷丝网或模版以用于后续印刷的自动化校正；第四子阶段(11d)，从所述电池保持托盘拾取所述已印刷的电池，从而翻转所述已印刷的电池；第五子阶段(11e)，定向运输所述已印刷的电池，直到它们定位在所述BCBS的表面上；第六子阶段(11f)，预固定到所述下封装层；所述宏观阶段(11、11a-11f)在紧凑的多功能自动化类型的一个单个组合工作站中进行；所述宏观阶段(11、11a-11f)紧接在所述BCBS的定位阶段(101)之后以及紧接在所述叠加(104)所述上封装层的阶段之前执行。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170724 IT 1020170000840201.一种具有晶体硅背接触电池(303)的光伏面板(300)的自动化组装方法(10)，包括以下操作阶段：
-将导电背板(307-308、310、300a)水平定位(101)在面板保持托盘(301)上，所述导电背板设置有封装层(305)，所述封装层由介电材料构成，以及具有用于所述电池(303)的接触孔(309)，所述接触孔朝上，所述导电背板也称为BCBS；
-在所述电池(303)和所述接触孔(309)之间铺设导电材料(304)，例如ECA导电粘合剂；
-将所述电池(303)加载在所述BCBS上，使所述电池定位成感应面朝上以及两个极性的触头与所述接触孔(309)相对应；
-将所述电池(303)预固定到所述下封装材料上；
-叠加(104)上封装层(302)；
-铺设(105)前玻璃(301)；
-翻转(106)层式部件并将其输送至轧制炉；
所述方法(10)中通过印刷使铺设所述导电材料(304)对应于背触头直接发生在所述电池(303)上，所述方法(10)中所述预固定是通过施加局部热量并与加载阶段相结合同时以彼此协调的方式进行的；所述方法(10)的特征在于，
铺设所述导电材料是在宏观阶段(11)中进行的，所述宏观阶段(11)在电池上进行印刷以及加载及预固定已印刷的电池，包括同时且相互协调地执行的以下操作子阶段(11a-11f)：第一子阶段(11a)，将所述电池以触头朝上的方式定向装载在活动电池保持托盘上；第二子阶段(11b)，将导电粘合剂丝网印刷在所述触头上从而获得已印刷的电池；第三子阶段(11c)，控制所述导电粘合剂在每个电池上的铺设，以及可选地重新定位印刷丝网或模版以用于后续印刷的自动化校正；第四子阶段(11d)，从所述电池保持托盘拾取所述已印刷的电池，从而翻转所述已印刷的电池；第五子阶段(11e)，定向运输所述已印刷的电池，直到它们定位在所述BCBS的表面上；第六子阶段(11f)，预固定到所述下封装层；所述宏观阶段(11、11a-11f)在紧凑的多功能自动化类型的一个单个组合工作站中进行；所述宏观阶段(11、11a-11f)紧接在所述BCBS的定位阶段(101)之后以及紧接在所述叠加(104)所述上封装层的阶段之前执行。


2.根据前述权利要求所述的光伏面板的自动化组装方法(10)，其中，所述宏观阶段(11)的所述子阶段(11a-11f)如下进行：
-所述第一子阶段(11a)，其中借助于设置有真空拾取手的器件(203)以及与视觉系统(204、204a)结合，拾取每个电池(303)并将电池以背触头朝上的定向方式布置在电池保持托盘(202)上，所述电池保持托盘(202)设置有真空约束处理区域，所述电池保持托盘(202)根据电池的宽度和计划的电池间距以规则的可控步距进行水平移动；
-所述第二子阶段(11b)，其中借助于丝网印刷机(205)，对应于每个电池的所述背触头铺设ECA类型的导电材料；
-所述第三子阶段(11c)，其中借助于视觉系统(206)，控制将所述ECA实际铺设在每个电池的触头上，以及相应地提供可选的校正以定向所述印刷丝网或模板；
-所述第四子阶段(11d)，其中借助于具有真空拾取功能的翻转元件(207、207a)以避开所述ECA的方式翻转所述已印刷的电池，并且其中在结束时所述电池保持托盘(203)返回所述第一子阶段(11a)的服务；
-所述第五子阶段(11e)，其中真空拾取器件(212)能够在具有纵向滑动轴(209)和横向滑动轴(210)的笛卡尔端口件(208)中移动，借助于至少一个真空拾取器件(212)，并与视觉系统和PLC控制器相协调，从上方拾取已印刷和翻转的电池(303)的串(320)，对所述串(320)旋转平移从而定向所述串直到将其铺设在所述BCBS(310)上，使得电触头居中并与其他电池对齐；
-所述第六子阶段(11f)，其中借助于在所述笛卡尔端口件(208、209、211)上自主移动的加热元件(213)，从顶部向下施加压力和局部热量在电池的至少一部分上。


3.根据前述权利要求中的一项所述的光伏面板的自动化组装方法(10)，其中，所述宏观阶段(11、11a-11f)同时重复若干次，例如两次或三次，以使得根据将面板划分为相邻的区段，印刷所述电池、加载及预固定已印刷的电池，从而减少循环时间。


4.根据前述权利要求中的一项所述的光伏面板的自动化组装方法(10)，其中，为了获得玻璃-玻璃类型的面板(300b)，作为所述BCBS(310、300a)的替代，在所述面板保持托盘(330)上首先放置背玻璃(315)，在进入所述宏观阶段(11)之前所述背玻璃(315)上叠加有具有导电层(313)的背封装层(314)、介电材料(312)和接触孔(309)。


5.一种用于电池的印刷、加载及预固定的组合站(S2)，用于晶体硅背接触电池(303)的光伏面板(300)的自动化组装设备，晶体硅背接触电池安装在导电背板(307-308、310、300a)上，所述导电背板(307-308、310、300a)设置有封装层(305)，所述封装层由介电材料形成，以及具有用于电池(303)的接触孔(309)，所述接触孔朝上，所述导电背板也称为BCBS；所述组合站(S2)用于由自动化工作站组成的自动化设备，所述自动化工作站彼此相邻布置成排以被面板保持托盘(301)穿过，其中所述组装从底部向上进行，也就是说从背面开始而正面(311)朝上；所述组合站(S2)的特征在于，其将ECA导电材料(304)印刷在电池(303)的朝上的触头上，立即翻转已印刷的所述电池并将它们成组地作为串(320)定向地运输，直到将它们定位在所述BCBS(310)上，将它们预固定至下封装层；以及其中电池上的所述印刷和所述串(320)的加载及预固定是通过相互协调的装置(200-215)同时进行的，所述装置以功能组合的方式操作而作为紧凑的自动化多功能操作单元，所述装置(200-215)至少包括：
-用于将所述电池以定向方式加载在具有真空处理区域的电池保持托盘(202)上的加载装置(203、204、204a)；
-用于以规则步距的方式平面平移所述电池保持托盘的平移装置(200)，从而将每个电池保持在适当位置；
-用于将所述ECA印刷在电池的朝上的触头上的印刷装置(205)；
-用于改变电池的方位以及可选地校正后续印刷的装置(206)；
-用于翻转刚印刷的电池的装置(207、207a)；
-用于将已印刷和翻转的电池加载在最终位置的装置(208-210、212)，旨在拾取电池串(320)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黛维迪·斯伯特，
申请(专利权)人：维斯幕达有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT