基于Solidworks的太阳能电池片焊接执行机构设计

0 引言

    人类正面临着日益突出的能源匮乏和环境污染问题，而且能源需求量又逐年增加，新能源的开发和利用显得十分紧迫。太阳能发电作为一种清洁而又取之不竭的新能源，正在受到人们的高度关注。在技术进步的推动和各国政府的激励政策驱动下，太阳能光伏发电产业和市场曾一度得以迅速发展。但近两年来随着各国纷纷改变政策，减少对光伏行业的补贴，使得太阳能光伏产业受到了前所未有的重创。太阳能光伏企业如何才能度过行业的这次寒冬迎来下一个暖春，这就需要企业不断的进行技术革新以降低光伏系统的成本，从而从本质上提高太阳能光伏发电的核心竞争力。本文以晶体硅电池片焊接为切入点，研究了一种新型的焊接执行机构取代了传统的人工焊接，从而降低太阳能电池组件的生产成本。

1 晶体硅太阳能电池片单片焊接机主要技术参数

    晶体硅太阳能电池片单片焊接机（简称单焊机）是一种模拟人工焊接工艺进行单片太阳能电池片负极（正面）焊接的焊接设备。产能：600片/小时。单焊机焊接的单晶硅和多晶硅太阳能电池片常见的规格为：(125×125)mm，两条主栅线；(156×156)mm，两条或三条主栅线。电池片厚度：0.16～0.22mm：焊头温度：350±10℃。要求焊带类型；涂锡铜带。规格型号(1.6×0.2)mm。外观：平整光洁、涂层均匀、无露铜、无明显凹坑、凸起、边缘无毛刺。宽度误差：W±0.05mm。厚度误差：T±0.01mm。电阻率：0.0225Ωmm²/m。

2 单焊机焊接执行机构的总体方案设计

    2.1 传统单焊焊接过程分析

    焊接是晶体硅太阳能组件生产过程中的主要工序，主要包括单焊和串焊，单焊是指将汇流带焊接到电池正面的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，长度一般为电池变长的2倍，多出的焊带在串焊时与后面电池片的背面电极相连，焊接基本过程如下：①打开电烙铁及加热板，分别将其温度调到350±10℃与50±5℃；②先将电池片正面朝上放置，再取两根焊带放在电池片上，左手手指将焊带轻压在主栅线上，从电池片的第二根栅线为基准焊起，如图1所示；③随着电烙铁匀速平直焊接，依次挪开左手手指，并调整焊带使其完全落在主栅线内，直到焊接完成；④将焊接好的电池片放到待串焊区。

图1 电池片焊接操作图

    2.2 焊接执行机构工作流程

    在模仿人工焊接的基础上，采用伺服电机、微型气缸以及气爪相结合的动力控制方式来实现焊接动作，焊接执行机构工作流程如图2所示。