造成电池片焊接的不良问题及解决方法
分类：
新能源汽车电池pack
作者：
2022-12-14
光伏太阳能电池的焊接，不管是单焊还是串焊，目前国内大都是纯手工实现的，由于受作业人员的熟练程度、焊接材料、焊接条件等方面的影响，手工焊接时，往往会出现焊接困难、虚焊、堆锡、焊接不牢固等焊接缺陷。焊接缺陷一方面影响太阳能电池的外观，另一方面影响电池的电学性能，因此，焊接质量的高低很大程度上决定了光伏组件的质量优劣。在焊接过程中，必须严格按规范操作，焊接出高质量的电池片及电池串。本文主要就电池片单焊过程中出现的典型焊接缺陷进行分析，并提出一些有效的解决措施。对于电池片串焊，由于其焊接材料、工具、工艺等与单焊一致，可能出现的焊接缺陷及解决措施也与单焊相似，本文不再赘述。
1、电池片单焊焊接工艺介绍
电池片焊接要求待焊电池片完整、无碎片、无划痕，电池片表面清洁干净，焊锡条要均匀地焊接在电池片主栅线内，电池焊接后要求焊锡条平直、光滑、牢固，用手沿45°左右提拉焊带不脱落。
1．1焊前准备
1)预热电烙铁。用测温仪对电烙铁实际温度进行测量，看实测温度是否与显示温度一致，若存在较大差异，需进行修正，且每隔4h检查一次。
2)浸泡焊带。在一个清洁干净的玻璃器皿中倒入适量助焊剂，将要使用的焊带在助焊剂中浸泡清洗，8～10m后，用镊子将焊带取出，放在干净的器皿中铺开晾干，5m后即可用于焊接。
1．2焊接过程
焊接时，左手带上聚酯绝缘手指套，右手带上防静电涤纶布手套，左手轻按焊带左端约1/3～2/3位置处，将其平放在电池片主栅线上，且完全覆盖住主栅线，焊带的左端与电池片第一条细栅线对齐。右手拿电烙铁，从右至左用力均匀地沿焊带轻轻压焊。焊接时，烙铁头的起始点应在距电池右边边缘0．5mm处，且烙铁头的平面应始终紧贴焊带。焊接结束，当烙铁头离开电池片时，轻提烙铁头，并快速离开电池片，以防烙铁头停留时间过长，造成电池片碎片。对于标准的125型电池片，典型焊接时间为每片3～5s［2］。
1．3焊后检查
①焊后电池片表面光滑明亮，无锡珠，无毛刺，无虚焊、脱焊和过焊情况出现。②电池片无碎裂、缺角和缺块现象出现，焊后无残留助焊剂成分。③焊带要均匀、平直地铺展在主栅线内，焊带与主栅线的错位应小于0．5mm。④焊带与电池片之间具有一定的机械强度，沿45°方向轻拉焊带不脱落。
2、焊接缺陷及解决对策
电池片在焊接过程中，由于材料、焊接条件、人为因素等方面的原因，经常会出现焊接不上、焊后脱落等不良焊接缺陷，这些缺陷会严重影响电池片的电学性能和光电转换效率，因此必须采取有效措施杜绝这些现象发生。下面将焊接时易出现的一些典型缺陷进行介绍和分析，并提出有效的解决措施。
2．1焊带无法焊接在电池片上
在电池片单焊环节，多次出现焊带无法焊接在电池片上的问题，经过反复分析及试验，发现可能的原因主要有以下几点，现将可能的原因及解决对策进行简要阐述。
2．1．1电池片栅线受潮氧化
1)原因。电池片正面主栅线材料主要成分是金属银(Ag)，为增加其可焊性，Ag表面都有一层焊锡材料，在电池片的存放过程中，如果密封条件不好，可能会导致栅线表面的焊锡会被氧化，最终使得焊锡失效，从而无法完成和焊带的焊接。
2)解决措施。此问题主要是由于电池片密封不良所致，因此，在实际中需要采取措施，保证电池片的密封环境;同时，电池片存放时，一定要放在干燥通风的环境，切勿放置于潮湿的环境中;除此之外，拆封后的电池片，尽量在当天完成焊接，避免长时间存放。
2．1．2焊带浸泡时间过短
1)原因。焊带由于长时间存放，受潮湿空气的影响，表面的焊锡有可能受到氧化而变质。因此，使用前，需用助焊剂进行清洗，以去除表面的污染物及氧化层。典型的浸泡时间为5～8m，浸泡后将焊带铺平晾干，约5m后即可使用。
2)解决措施。若确定焊接不上是由浸泡时间不充分引起的，则焊带在浸泡时，可以延长浸泡时间到10分钟以上，同时，在浸泡时，可用干净的镊子不断的搅动，增加清洗效果。
2．1．3助焊剂不符规范要求或失效
1)原因。焊带浸泡时，应选用乙醇纯度在98%以上的免清洗的助焊剂，乙醇纯度较低，可能含有别的杂质存在，会影响清洗效果;同时，助焊剂应存放于阴凉干燥的环境中，避免太阳暴晒;应存放在温度为－25℃～18℃、湿度为74%～85%的环境中;助焊剂开封后，超过3个月以上，也会引起失效。
2)解决对策。若发现是助焊剂的原因导致焊带无法焊接，则需更换助焊剂，重新对焊带进行浸泡处理。
2．1．4电烙铁及垫板加热温度设置过低
1)原因。进行电池片焊接时，所采用的电烙铁一般选取功率为75W以上太阳能电池专用电烙铁，电烙铁温度根据电池片的类型，一般设置在350℃～380℃，垫板温度设置在45℃～50℃。如果焊接不上，可能是由于电烙铁或加热垫板温度过低。
2)解决对策。适当调高电烙铁及加热垫板的温度。进行温度调高的时候，电烙铁每次调高5℃，待温度升高到设定值，再进行焊接，若还是不能有效地焊接，则再调高5℃，最高可将温度调高到400℃。若还是无法进行有效焊接，则用测温仪对电烙铁实际温度进行测试，看实测温度是否与设定温度一致，若不一致，则可认为电烙铁故障，更换电烙铁。
2．2漏焊
电池片焊接结束后，会发现局部地方焊带未焊接上，从而导致电池片的光电转换效率下降，形成漏焊的原因主要有以下几个方面:
1)焊接速度过快。对于单晶硅电池片，典型的焊接速度为2～3mm/s，若烙铁头滑过焊带速度过快，可能导致焊带表面局部地方的焊锡还未充分熔化，焊带就无法与电池片表面的栅线焊接在一起。
2)焊带局部区域受到污染。焊带使用前，通过助焊剂浸泡，以去除焊带表面的污染物及杂质。但也有可能焊带局部地方受到污染更严重，在相同的浸泡时间里，表面污物可能还未完全去除，这也影响后续的焊接，从而形成漏焊。
3)烙铁温度不稳定。焊接前，首先将电烙铁温度设置于合适的温度下，并用测温仪进行实测。在焊接过程中，可能由于烙铁本身的故障，引起温度变化起伏，这样，在烙铁头滑过焊带的过程中，可能局部地方由于烙铁头温度降低，而无法熔化焊带，这样也会形成漏焊。
若漏焊是由上述几种原因造成的，则可通过如下措施进行解决:
1)降低焊接速度，使得整个焊带完全熔化，以保证电池片栅线任何地方都与焊带形成完全焊接。
2)对于局部污物未去除而影响焊接的焊带，在焊接时，可用海绵沾上助焊剂进行局部擦拭，待助焊剂挥发后再进行焊接。
3)若是电烙铁温度不稳定的缘故，则需更换电烙铁。
2．3焊后易脱落
电池片焊接完毕后，要求焊带与电池片主栅线应焊接牢固，用手沿45°提拉焊带，不脱落。但实际中，焊接完毕后，用手轻提焊带，焊带就会脱落。造成此现象主要有以下几方面的原因［3］:
1)焊接速度过快。焊接时，如果烙铁头滑过焊带速度过快，也会引起焊带融化不完全，这样也会影响焊带与电池片栅线的焊接效果，引起焊带脱落。
2)烙铁头压力过小。烙铁头滑过焊带时，需要往焊带上施加一定的压力，以促进焊带与电池片栅线之间的结合，压力过小，会导致焊带与栅线之间的结合力不足，引起脱落;反之，压力过大，会使得电池片碎裂。因此，在焊接过程中，一定要控制电烙铁往下施加的压力。
若焊带易脱落是由以上几个方面的原因造成的，则可通过下几个方式进行解决:
1)降低焊接速度。烙铁头缓慢滑过焊带，可使得焊带与栅线表面助焊剂充分熔化，同样可以提高焊带与栅线之间的焊接强度。
2)增加焊接压力。焊接时，适当增加烙铁头施加在焊带上的压力，以提高焊带与电池片栅线之间的结合能力，从而提高焊接效果。
除此之外，焊后易脱落，也有可能是由于电烙铁或加热垫板温度不够所导致。其产生原因及解决对策，与上述中关于焊带无法焊接到电池片上相似，此处不再赘述。
3、结束语
电池片焊接不良是由很多原因造成的，有材料、环境的因素，也有人为的因素。其中，材料本身的影响因素是最大的，但是材料的性能很大程度又受环境影响。所以，为保证焊接质量，减少焊接缺陷，焊接材料需按要求严格存放。焊带、电池片、助焊剂等材料，一定要存放在干燥、常温、密闭的环境中，避免受潮和氧化。同时，在焊接过程中，严格按照规范操作，正确设置烙铁及加热垫板温度，控制好焊接速度和压力，这样，就能顺利完成电池片的焊接工艺。
1、电池片单焊焊接工艺介绍
电池片焊接要求待焊电池片完整、无碎片、无划痕，电池片表面清洁干净，焊锡条要均匀地焊接在电池片主栅线内，电池焊接后要求焊锡条平直、光滑、牢固，用手沿45°左右提拉焊带不脱落。
1．1焊前准备
1)预热电烙铁。用测温仪对电烙铁实际温度进行测量，看实测温度是否与显示温度一致，若存在较大差异，需进行修正，且每隔4h检查一次。
2)浸泡焊带。在一个清洁干净的玻璃器皿中倒入适量助焊剂，将要使用的焊带在助焊剂中浸泡清洗，8～10m后，用镊子将焊带取出，放在干净的器皿中铺开晾干，5m后即可用于焊接。
1．2焊接过程
焊接时，左手带上聚酯绝缘手指套，右手带上防静电涤纶布手套，左手轻按焊带左端约1/3～2/3位置处，将其平放在电池片主栅线上，且完全覆盖住主栅线，焊带的左端与电池片第一条细栅线对齐。右手拿电烙铁，从右至左用力均匀地沿焊带轻轻压焊。焊接时，烙铁头的起始点应在距电池右边边缘0．5mm处，且烙铁头的平面应始终紧贴焊带。焊接结束，当烙铁头离开电池片时，轻提烙铁头，并快速离开电池片，以防烙铁头停留时间过长，造成电池片碎片。对于标准的125型电池片，典型焊接时间为每片3～5s［2］。
1．3焊后检查
①焊后电池片表面光滑明亮，无锡珠，无毛刺，无虚焊、脱焊和过焊情况出现。②电池片无碎裂、缺角和缺块现象出现，焊后无残留助焊剂成分。③焊带要均匀、平直地铺展在主栅线内，焊带与主栅线的错位应小于0．5mm。④焊带与电池片之间具有一定的机械强度，沿45°方向轻拉焊带不脱落。
2、焊接缺陷及解决对策
电池片在焊接过程中，由于材料、焊接条件、人为因素等方面的原因，经常会出现焊接不上、焊后脱落等不良焊接缺陷，这些缺陷会严重影响电池片的电学性能和光电转换效率，因此必须采取有效措施杜绝这些现象发生。下面将焊接时易出现的一些典型缺陷进行介绍和分析，并提出有效的解决措施。
2．1焊带无法焊接在电池片上
在电池片单焊环节，多次出现焊带无法焊接在电池片上的问题，经过反复分析及试验，发现可能的原因主要有以下几点，现将可能的原因及解决对策进行简要阐述。
2．1．1电池片栅线受潮氧化
1)原因。电池片正面主栅线材料主要成分是金属银(Ag)，为增加其可焊性，Ag表面都有一层焊锡材料，在电池片的存放过程中，如果密封条件不好，可能会导致栅线表面的焊锡会被氧化，最终使得焊锡失效，从而无法完成和焊带的焊接。
2)解决措施。此问题主要是由于电池片密封不良所致，因此，在实际中需要采取措施，保证电池片的密封环境;同时，电池片存放时，一定要放在干燥通风的环境，切勿放置于潮湿的环境中;除此之外，拆封后的电池片，尽量在当天完成焊接，避免长时间存放。
2．1．2焊带浸泡时间过短
1)原因。焊带由于长时间存放，受潮湿空气的影响，表面的焊锡有可能受到氧化而变质。因此，使用前，需用助焊剂进行清洗，以去除表面的污染物及氧化层。典型的浸泡时间为5～8m，浸泡后将焊带铺平晾干，约5m后即可使用。
2)解决措施。若确定焊接不上是由浸泡时间不充分引起的，则焊带在浸泡时，可以延长浸泡时间到10分钟以上，同时，在浸泡时，可用干净的镊子不断的搅动，增加清洗效果。
2．1．3助焊剂不符规范要求或失效
1)原因。焊带浸泡时，应选用乙醇纯度在98%以上的免清洗的助焊剂，乙醇纯度较低，可能含有别的杂质存在，会影响清洗效果;同时，助焊剂应存放于阴凉干燥的环境中，避免太阳暴晒;应存放在温度为－25℃～18℃、湿度为74%～85%的环境中;助焊剂开封后，超过3个月以上，也会引起失效。
2)解决对策。若发现是助焊剂的原因导致焊带无法焊接，则需更换助焊剂，重新对焊带进行浸泡处理。
2．1．4电烙铁及垫板加热温度设置过低
1)原因。进行电池片焊接时，所采用的电烙铁一般选取功率为75W以上太阳能电池专用电烙铁，电烙铁温度根据电池片的类型，一般设置在350℃～380℃，垫板温度设置在45℃～50℃。如果焊接不上，可能是由于电烙铁或加热垫板温度过低。
2)解决对策。适当调高电烙铁及加热垫板的温度。进行温度调高的时候，电烙铁每次调高5℃，待温度升高到设定值，再进行焊接，若还是不能有效地焊接，则再调高5℃，最高可将温度调高到400℃。若还是无法进行有效焊接，则用测温仪对电烙铁实际温度进行测试，看实测温度是否与设定温度一致，若不一致，则可认为电烙铁故障，更换电烙铁。
2．2漏焊
电池片焊接结束后，会发现局部地方焊带未焊接上，从而导致电池片的光电转换效率下降，形成漏焊的原因主要有以下几个方面:
1)焊接速度过快。对于单晶硅电池片，典型的焊接速度为2～3mm/s，若烙铁头滑过焊带速度过快，可能导致焊带表面局部地方的焊锡还未充分熔化，焊带就无法与电池片表面的栅线焊接在一起。
2)焊带局部区域受到污染。焊带使用前，通过助焊剂浸泡，以去除焊带表面的污染物及杂质。但也有可能焊带局部地方受到污染更严重，在相同的浸泡时间里，表面污物可能还未完全去除，这也影响后续的焊接，从而形成漏焊。
3)烙铁温度不稳定。焊接前，首先将电烙铁温度设置于合适的温度下，并用测温仪进行实测。在焊接过程中，可能由于烙铁本身的故障，引起温度变化起伏，这样，在烙铁头滑过焊带的过程中，可能局部地方由于烙铁头温度降低，而无法熔化焊带，这样也会形成漏焊。
若漏焊是由上述几种原因造成的，则可通过如下措施进行解决:
1)降低焊接速度，使得整个焊带完全熔化，以保证电池片栅线任何地方都与焊带形成完全焊接。
2)对于局部污物未去除而影响焊接的焊带，在焊接时，可用海绵沾上助焊剂进行局部擦拭，待助焊剂挥发后再进行焊接。
3)若是电烙铁温度不稳定的缘故，则需更换电烙铁。
2．3焊后易脱落
电池片焊接完毕后，要求焊带与电池片主栅线应焊接牢固，用手沿45°提拉焊带，不脱落。但实际中，焊接完毕后，用手轻提焊带，焊带就会脱落。造成此现象主要有以下几方面的原因［3］:
1)焊接速度过快。焊接时，如果烙铁头滑过焊带速度过快，也会引起焊带融化不完全，这样也会影响焊带与电池片栅线的焊接效果，引起焊带脱落。
2)烙铁头压力过小。烙铁头滑过焊带时，需要往焊带上施加一定的压力，以促进焊带与电池片栅线之间的结合，压力过小，会导致焊带与栅线之间的结合力不足，引起脱落;反之，压力过大，会使得电池片碎裂。因此，在焊接过程中，一定要控制电烙铁往下施加的压力。
若焊带易脱落是由以上几个方面的原因造成的，则可通过下几个方式进行解决:
1)降低焊接速度。烙铁头缓慢滑过焊带，可使得焊带与栅线表面助焊剂充分熔化，同样可以提高焊带与栅线之间的焊接强度。
2)增加焊接压力。焊接时，适当增加烙铁头施加在焊带上的压力，以提高焊带与电池片栅线之间的结合能力，从而提高焊接效果。
除此之外，焊后易脱落，也有可能是由于电烙铁或加热垫板温度不够所导致。其产生原因及解决对策，与上述中关于焊带无法焊接到电池片上相似，此处不再赘述。
3、结束语
电池片焊接不良是由很多原因造成的，有材料、环境的因素，也有人为的因素。其中，材料本身的影响因素是最大的，但是材料的性能很大程度又受环境影响。所以，为保证焊接质量，减少焊接缺陷，焊接材料需按要求严格存放。焊带、电池片、助焊剂等材料，一定要存放在干燥、常温、密闭的环境中，避免受潮和氧化。同时，在焊接过程中，严格按照规范操作，正确设置烙铁及加热垫板温度，控制好焊接速度和压力，这样，就能顺利完成电池片的焊接工艺。
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