红外焊接技术在全自动串焊机上的应用

作者：

小蓝晶

全自动串焊机设备应用于太阳能组件生产中，将太阳能电池片焊接成电池串的这道工序。由于电池片的焊接质量直接影响到组件的性能，所以焊接方式的选择显得尤为重要。

太阳能电池片的焊接方式有接触式和非接触式焊接两种。

接触式焊接也就是烙铁焊接，利用烙铁头的热量进行焊接。这种方式比较传统，存在很多弊端：温度均匀性较差、烙铁头需要经常清理、焊接周期较长等；

非接触式焊接主要有热风焊、电磁感应焊和红外焊，其中红外焊接技术以其特有的优势应用最为广泛。本文主要讨论了红外焊接技术以及红外焊接在串焊机设备上的具体应用。

一．红外焊接技术

1.红外线加热灯管

它由石英玻璃管和钨丝组成。将钨丝伸入充气的石英管中，钨丝在交流电压作用下发热并加热石英管中的气体，由此产生红外线辐射，当红外线被物体吸收时，物体即被加热。灯管背面有一层反射层，能使光线集中于一面，减少能量的浪费。灯丝在均匀的区间内，因为有钨丝的支撑，所以不容易下垂。

2.红外线焊接的优点和缺点

优点：发热效率高、热损失少、设备维修成本低，直接对物体进行加热，而不加热周围的空气，且具有适用于加热对象的最佳波长；

缺点：红外线属于辐射技术，附带辐射技术中的弱点——超温风险；由于热特性差异造成的焊点间的温差问题。

二．红外焊接技术在串焊机设备上的应用

1.红外线辐射模组

串焊机设备采用了半面镀金红外线辐射模组，近红外线辐射方式焊接。此外，配套安装了红外测温仪，通过红外温度传感器的感应，可以将温度实时反馈出来，便于系统对温度的控制，使温度保持在一个相对比较稳定的数值。

红外线辐射模组主要由半面镀金反射膜红外灯管、散热风机、配套安装模组的夹具、绝缘瓷件、反射罩等组成。其中红外灯管采用半面镀金涂层，能将红外热量集中反射到同一个方向，实现高达95%的反射效率。模组采用 5 支加热管等间距排列（单支加热管功率 1.5 kW，模组最大功率 7.5 kW），使用一个统一的反射罩。热源可以有效覆盖整个电池片面积，温度均匀性较好。（如图1）

设备采用两套同样的红外焊接模组，分别设置预热、焊接两个加热区域。预热温度控制在 120～160 ℃，焊接温度控制在 230～260 ℃。当电池片传送至红外焊接区域内时，红外灯管会在电池片垂直于焊带方向辐射出一定波长的红外线，迅速提高焊带和电池片银栅线的温度，升温后在电池片正反两面同时施焊。

2. 红外焊接温度控制原理

红外焊接温度控制原理：红外测温传感器采集到温度后，反馈给红外测温仪，红外测温仪将温度参数输出到 PLC 温度控制模块的输入端，PLC 温控模块根据实测温度与设定温度的差距来调节 4～20 mA 输出电流，通过调节双向可控硅功率的大小进而控制红外加热的输出功率。红外加热管输出功率的大小与加热温度的高低成正比。（如图2）

采用红外焊接这种方式，基本能够保证区域温度分布均匀，有效解决了电池片虚焊的问题。焊接过程一次性完成，设备效率也得到了提升。

由于太阳能电池片具有薄、脆和易开裂的物理特性，采用自动焊接工艺难度比较高。红外焊接具有清洁、无污染、高效、节能便于维修等优点，是目前最成熟稳定的一种焊接方式。这种方式不仅能确保焊接质量，而且能大大提高生产效率。焊接外观相对点焊的方式更美观，更大程度降低了太阳能电池片焊接中的虚焊及隐裂问题。

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