造成電池片焊接的不良問題及解決方法

光伏太陽能電池的焊接，不管是單焊還是串焊，目前國內大都是純手工實現的，由于受作業人員的熟練程度、焊接材料、焊接條件等方面的影響，手工焊接時，往往會出現焊接困難、虛焊、堆錫、焊接不牢固等焊接缺陷。焊接缺陷一方面影響太陽能電池的外觀，另一方面影響電池的電學性能，因此，焊接質量的高低很大程度上決定了光伏組件的質量優劣。在焊接過程中，必須嚴格按規范操作，焊接出高質量的電池片及電池串。本文主要就電池片單焊過程中出現的典型焊接缺陷進行分析，并提出一些有效的解決措施。對于電池片串焊，由于其焊接材料、工具、工藝等與單焊一致，可能出現的焊接缺陷及解決措施也與單焊相似，本文不再贅述。
1、電池片單焊焊接工藝介紹
電池片焊接要求待焊電池片完整、無碎片、無劃痕，電池片表面清潔干凈，焊錫條要均勻地焊接在電池片主柵線內，電池焊接后要求焊錫條平直、光滑、牢固，用手沿45°左右提拉焊帶不脫落。
1．1焊前準備
1)預熱電烙鐵。用測溫儀對電烙鐵實際溫度進行測量，看實測溫度是否與顯示溫度一致，若存在較大差異，需進行修正，且每隔4h檢查一次。
2)浸泡焊帶。在一個清潔干凈的玻璃器皿中倒入適量助焊劑，將要使用的焊帶在助焊劑中浸泡清洗，8～10m后，用鑷子將焊帶取出，放在干凈的器皿中鋪開晾干，5m后即可用于焊接。

1．2焊接過程
焊接時，左手帶上聚酯絕緣手指套，右手帶上防靜電滌綸布手套，左手輕按焊帶左端約1/3～2/3位置處，將其平放在電池片主柵線上，且完全覆蓋住主柵線，焊帶的左端與電池片第一條細柵線對齊。右手拿電烙鐵，從右至左用力均勻地沿焊帶輕輕壓焊。焊接時，烙鐵頭的起始點應在距電池右邊邊緣0．5mm處，且烙鐵頭的平面應始終緊貼焊帶。焊接結束，當烙鐵頭離開電池片時，輕提烙鐵頭，并快速離開電池片，以防烙鐵頭停留時間過長，造成電池片碎片。對于標準的125型電池片，典型焊接時間為每片3～5s［2］。
1．3焊后檢查
①焊后電池片表面光滑明亮，無錫珠，無毛刺，無虛焊、脫焊和過焊情況出現。②電池片無碎裂、缺角和缺塊現象出現，焊后無殘留助焊劑成分。③焊帶要均勻、平直地鋪展在主柵線內，焊帶與主柵線的錯位應小于0．5mm。④焊帶與電池片之間具有一定的機械強度，沿45°方向輕拉焊帶不脫落。
2、焊接缺陷及解決對策
電池片在焊接過程中，由于材料、焊接條件、人為因素等方面的原因，經常會出現焊接不上、焊后脫落等不良焊接缺陷，這些缺陷會嚴重影響電池片的電學性能和光電轉換效率，因此必須采取有效措施杜絕這些現象發生。下面將焊接時易出現的一些典型缺陷進行介紹和分析，并提出有效的解決措施。
2．1焊帶無法焊接在電池片上
在電池片單焊環節，多次出現焊帶無法焊接在電池片上的問題，經過反復分析及試驗，發現可能的原因主要有以下幾點，現將可能的原因及解決對策進行簡要闡述。
2．1．1電池片柵線受潮氧化
1)原因。電池片正面主柵線材料主要成分是金屬銀(Ag)，為增加其可焊性，Ag表面都有一層焊錫材料，在電池片的存放過程中，如果密封條件不好，可能會導致柵線表面的焊錫會被氧化，最終使得焊錫失效，從而無法完成和焊帶的焊接。
2)解決措施。此問題主要是由于電池片密封不良所致，因此，在實際中需要采取措施，保證電池片的密封環境;同時，電池片存放時，一定要放在干燥通風的環境，切勿放置于潮濕的環境中;除此之外，拆封后的電池片，盡量在當天完成焊接，避免長時間存放。

2．1．2焊帶浸泡時間過短
1)原因。焊帶由于長時間存放，受潮濕空氣的影響，表面的焊錫有可能受到氧化而變質。因此，使用前，需用助焊劑進行清洗，以去除表面的污染物及氧化層。典型的浸泡時間為5～8m，浸泡后將焊帶鋪平晾干，約5m后即可使用。
2)解決措施。若確定焊接不上是由浸泡時間不充分引起的，則焊帶在浸泡時，可以延長浸泡時間到10分鐘以上，同時，在浸泡時，可用干凈的鑷子不斷的攪動，增加清洗效果。
2．1．3助焊劑不符規范要求或失效
1)原因。焊帶浸泡時，應選用乙醇純度在98%以上的免清洗的助焊劑，乙醇純度較低，可能含有別的雜質存在，會影響清洗效果;同時，助焊劑應存放于陰涼干燥的環境中，避免太陽暴曬;應存放在溫度為－25℃～18℃、濕度為74%～85%的環境中;助焊劑開封后，超過3個月以上，也會引起失效。
2)解決對策。若發現是助焊劑的原因導致焊帶無法焊接，則需更換助焊劑，重新對焊帶進行浸泡處理。

2．1．4電烙鐵及墊板加熱溫度設置過低
1)原因。進行電池片焊接時，所采用的電烙鐵一般選取功率為75W以上太陽能電池專用電烙鐵，電烙鐵溫度根據電池片的類型，一般設置在350℃～380℃，墊板溫度設置在45℃～50℃。如果焊接不上，可能是由于電烙鐵或加熱墊板溫度過低。
2)解決對策。適當調高電烙鐵及加熱墊板的溫度。進行溫度調高的時候，電烙鐵每次調高5℃，待溫度升高到設定值，再進行焊接，若還是不能有效地焊接，則再調高5℃，最高可將溫度調高到400℃。若還是無法進行有效焊接，則用測溫儀對電烙鐵實際溫度進行測試，看實測溫度是否與設定溫度一致，若不一致，則可認為電烙鐵故障，更換電烙鐵。

2．2漏焊
電池片焊接結束后，會發現局部地方焊帶未焊接上，從而導致電池片的光電轉換效率下降，形成漏焊的原因主要有以下幾個方面:
1)焊接速度過快。對于單晶硅電池片，典型的焊接速度為2～3mm/s，若烙鐵頭滑過焊帶速度過快，可能導致焊帶表面局部地方的焊錫還未充分熔化，焊帶就無法與電池片表面的柵線焊接在一起。
2)焊帶局部區域受到污染。焊帶使用前，通過助焊劑浸泡，以去除焊帶表面的污染物及雜質。但也有可能焊帶局部地方受到污染更嚴重，在相同的浸泡時間里，表面污物可能還未完全去除，這也影響后續的焊接，從而形成漏焊。
3)烙鐵溫度不穩定。焊接前，首先將電烙鐵溫度設置于合適的溫度下，并用測溫儀進行實測。在焊接過程中，可能由于烙鐵本身的故障，引起溫度變化起伏，這樣，在烙鐵頭滑過焊帶的過程中，可能局部地方由于烙鐵頭溫度降低，而無法熔化焊帶，這樣也會形成漏焊。
若漏焊是由上述幾種原因造成的，則可通過如下措施進行解決:
1)降低焊接速度，使得整個焊帶完全熔化，以保證電池片柵線任何地方都與焊帶形成完全焊接。
2)對于局部污物未去除而影響焊接的焊帶，在焊接時，可用海綿沾上助焊劑進行局部擦拭，待助焊劑揮發后再進行焊接。
3)若是電烙鐵溫度不穩定的緣故，則需更換電烙鐵。
2．3焊后易脫落
電池片焊接完畢后，要求焊帶與電池片主柵線應焊接牢固，用手沿45°提拉焊帶，不脫落。但實際中，焊接完畢后，用手輕提焊帶，焊帶就會脫落。造成此現象主要有以下幾方面的原因［3］:
1)焊接速度過快。焊接時，如果烙鐵頭滑過焊帶速度過快，也會引起焊帶融化不完全，這樣也會影響焊帶與電池片柵線的焊接效果，引起焊帶脫落。
2)烙鐵頭壓力過小。烙鐵頭滑過焊帶時，需要往焊帶上施加一定的壓力，以促進焊帶與電池片柵線之間的結合，壓力過小，會導致焊帶與柵線之間的結合力不足，引起脫落;反之，壓力過大，會使得電池片碎裂。因此，在焊接過程中，一定要控制電烙鐵往下施加的壓力。
若焊帶易脫落是由以上幾個方面的原因造成的，則可通過下幾個方式進行解決:
1)降低焊接速度。烙鐵頭緩慢滑過焊帶，可使得焊帶與柵線表面助焊劑充分熔化，同樣可以提高焊帶與柵線之間的焊接強度。
2)增加焊接壓力。焊接時，適當增加烙鐵頭施加在焊帶上的壓力，以提高焊帶與電池片柵線之間的結合能力，從而提高焊接效果。
除此之外，焊后易脫落，也有可能是由于電烙鐵或加熱墊板溫度不夠所導致。其產生原因及解決對策，與上述中關于焊帶無法焊接到電池片上相似，此處不再贅述。
3、結束語
電池片焊接不良是由很多原因造成的，有材料、環境的因素，也有人為的因素。其中，材料本身的影響因素是最大的，但是材料的性能很大程度又受環境影響。所以，為保證焊接質量，減少焊接缺陷，焊接材料需按要求嚴格存放。焊帶、電池片、助焊劑等材料，一定要存放在干燥、常溫、密閉的環境中，避免受潮和氧化。同時，在焊接過程中，嚴格按照規范操作，正確設置烙鐵及加熱墊板溫度，控制好焊接速度和壓力，這樣，就能順利完成電池片的焊接工藝。