多主柵電池自身條件對焊接拉拔力的影響的研究

王少佳 牛祎琳 柳思 張姜飛 王燕飛 喬惠玲

（晶澳（邢臺）太陽能有限公司，河北 邢臺 054000）

近年來，隨著平價上網的壓力越來越大，多主柵技術成為主流。然而由于多主柵電池本身主柵寬度極窄，且在焊接時搭配圓形焊帶，導致焊接接觸面小、定位困難，出現拉拔力穩定性和一致性不佳等問題。相比于五柵電池，多主柵電池需要的有效焊接點更多，焊接不良的概率也相應提高，在自動串焊機高速運轉的情況下，返修占比居高不下。

一、焊接形態的理論分析

從焊帶與電池片結合的切面來分析，如圖1，結合電池與焊帶的成分組成，一般存在四種焊接情況［1］：虛焊、正常焊接、非正常焊接、過焊。

1.虛焊：Ag-Sn 合金層未形成或者合金層過薄；2.正常焊接：形成了較好的Ag-Sn 合金層，剝離后表面呈灰色，剝離層位于Ag-Sn 結合層；3.非正常焊接：剝離后表面呈黑灰色，剝離強度不合格，剝離層位于Ag-Si 結合層；4.過焊：剝離層位于Si 層，剝離面呈亮面。

二、實際焊接異常情況

從組件的實際生產來分析，這里需要考慮到紅外燈管串焊機的焊接模式，即由正面燈管供熱，電池正背面全部由同一熱源焊接，則會出現兩種極端異常：正面過焊同時背面虛焊、正面虛焊同時背面過焊。1.正面過焊同時背面虛焊：電池正面過焊時，多為整根主柵過焊，剝離力小，剝離后表面脫晶。而背面虛焊、空焊的位置則多位于邊緣中間點。2.正面虛焊同時背面過焊：電池正面虛焊多發生在電池尾部，而背面過焊則發生在頭部。

三、原因猜測及驗證

（一）正面過焊與背面虛焊，實則為正面溫度過高而背極與焊帶未能緊密接觸導致的

針對正面過焊，燒結工藝和正面電極主柵高度兩個方面是影響正面電極主柵拉力值的主要因素，其中燒結爐工藝對拉力值影響較大，主柵高度對拉力值影響較小［2］。這里我們單獨驗證背面虛焊、空焊的影響因素。通過分析背極和焊帶的接觸機理，如圖2，不難看出，漏硅長度、背場與背極的高度差是影響焊接質量的重要因素。

取同一廠家、不同背極漏硅設計及不同高度差水平的電池，設計不同條件進行焊接驗證：

1.實驗儀器：奧特維MS40AH 串焊機；蘇州謙通拉力試驗機QT-6201DAW；

2.實驗材料：某廠家158-9BB 電池片；巨仁Sn63%Pb37%,φ0.32mm 焊帶；唯特偶WTO-PV105A 助焊劑；

3.實驗參數：影響焊接的參數主要有溫度、壓力和時間［3］，如下：

表1：焊接參數（一）

4.實驗條件：

表2：電池片條件（一）

在相同焊接參數下，關注背極拉力情況；根據拉力表現，以空焊失效點的數量來反饋焊接質量。當電池片的漏硅設計越長，背極和背場的高度差越小，越有利于焊帶與背極的接觸，拉力表現越好。

（二）正面虛焊的驗證，取同廠家電池片，按照版圖、漿料、漿料固含量等設計實驗條件

1.實驗儀器：奧特維MS40AH 串焊機；蘇州謙通拉力試驗機QT-6201DAW；

2.實驗材料：某廠家158-9BB 電池片；巨仁Sn63%Pb37%,φ0.32mm 焊帶；唯特偶WTO-PV105A 助焊劑。

3.實驗參數：

表3：焊接參數（二）

4.實驗條件：

表4：電池片條件（二）

在相同的焊接參數下，以虛焊失效點的數量來反饋焊接質量。

我們可以看到：增大正面Pad 點的面積、增加漿料濕重、增加漿料固含量，都有利于正面虛焊的改善。其中，漿料濕重的增加對虛焊的改善效果最為明顯。

（三）對于背極過焊，焊帶與背極接觸緊密，但無法形成良好的合金層，拉拔剝離層位于Si 層或者Ag-Si 層。取同廠家電池片，按照版圖、漿料、印刷方式等設計實驗條件

1.實驗儀器：奧特維MS40AH 串焊機；蘇州謙通拉力試驗機QT-6201DAW；

2.實驗材料：某廠家158-9BB 電池片；巨仁Sn63%Pb37%,φ0.32mm 焊帶；唯特偶WTO-PV105A 助焊劑。

3.實驗參數：

表5：焊接參數（三）

4.實驗條件：

表6：電池片條件（三）

在相同的焊接參數下，以過焊、拉力失效點的數量來反饋焊接質量。我們可以看到：背極長度對背極過焊無明顯影響，而背極濕重的增加和固含量的提升，對過焊的改善效果最為明顯。

四、結論

1.當電池片的漏硅設計越長，背極和背場的高度差越小，越有利于焊帶與背極的接觸，背面虛焊比例越低，拉力表現越好。2.增大正面Pad點的面積、增加漿料濕重、增加漿料固含量，都有利于正面虛焊的改善。其中，漿料濕重的增加對虛焊的改善效果最為明顯。3.背極長度對背極過焊無明顯影響，而背極濕重的增加和固含量的提升，對過焊的改善效果最為明顯。

本文中的驗證結論，是在不改變串焊機的焊接參數下，針對電池片的改善建議。實際生產中，需要電池片改善和現場參數調整相配合，如溫度、時間、壓力等，從而得到更加合適的焊接搭配窗口，保證電池的拉拔力。