多主栅电池自身条件对焊接拉拔力的影响的研究

王少佳 牛祎琳 柳思 张姜飞 王燕飞 乔惠玲

（晶澳（邢台）太阳能有限公司，河北 邢台 054000）

近年来，随着平价上网的压力越来越大，多主栅技术成为主流。然而由于多主栅电池本身主栅宽度极窄，且在焊接时搭配圆形焊带，导致焊接接触面小、定位困难，出现拉拔力稳定性和一致性不佳等问题。相比于五栅电池，多主栅电池需要的有效焊接点更多，焊接不良的概率也相应提高，在自动串焊机高速运转的情况下，返修占比居高不下。

一、焊接形态的理论分析

从焊带与电池片结合的切面来分析，如图1，结合电池与焊带的成分组成，一般存在四种焊接情况［1］：虚焊、正常焊接、非正常焊接、过焊。

1.虚焊：Ag-Sn 合金层未形成或者合金层过薄；2.正常焊接：形成了较好的Ag-Sn 合金层，剥离后表面呈灰色，剥离层位于Ag-Sn 结合层；3.非正常焊接：剥离后表面呈黑灰色，剥离强度不合格，剥离层位于Ag-Si 结合层；4.过焊：剥离层位于Si 层，剥离面呈亮面。

二、实际焊接异常情况

从组件的实际生产来分析，这里需要考虑到红外灯管串焊机的焊接模式，即由正面灯管供热，电池正背面全部由同一热源焊接，则会出现两种极端异常：正面过焊同时背面虚焊、正面虚焊同时背面过焊。1.正面过焊同时背面虚焊：电池正面过焊时，多为整根主栅过焊，剥离力小，剥离后表面脱晶。而背面虚焊、空焊的位置则多位于边缘中间点。2.正面虚焊同时背面过焊：电池正面虚焊多发生在电池尾部，而背面过焊则发生在头部。

三、原因猜测及验证

（一）正面过焊与背面虚焊，实则为正面温度过高而背极与焊带未能紧密接触导致的

针对正面过焊，烧结工艺和正面电极主栅高度两个方面是影响正面电极主栅拉力值的主要因素，其中烧结炉工艺对拉力值影响较大，主栅高度对拉力值影响较小［2］。这里我们单独验证背面虚焊、空焊的影响因素。通过分析背极和焊带的接触机理，如图2，不难看出，漏硅长度、背场与背极的高度差是影响焊接质量的重要因素。

取同一厂家、不同背极漏硅设计及不同高度差水平的电池，设计不同条件进行焊接验证：

1.实验仪器：奥特维MS40AH 串焊机；苏州谦通拉力试验机QT-6201DAW；

2.实验材料：某厂家158-9BB 电池片；巨仁Sn63%Pb37%,φ0.32mm 焊带；唯特偶WTO-PV105A 助焊剂；

3.实验参数：影响焊接的参数主要有温度、压力和时间［3］，如下：

表1：焊接参数（一）

4.实验条件：

表2：电池片条件（一）

在相同焊接参数下，关注背极拉力情况；根据拉力表现，以空焊失效点的数量来反馈焊接质量。当电池片的漏硅设计越长，背极和背场的高度差越小，越有利于焊带与背极的接触，拉力表现越好。

（二）正面虚焊的验证，取同厂家电池片，按照版图、浆料、浆料固含量等设计实验条件

1.实验仪器：奥特维MS40AH 串焊机；苏州谦通拉力试验机QT-6201DAW；

2.实验材料：某厂家158-9BB 电池片；巨仁Sn63%Pb37%,φ0.32mm 焊带；唯特偶WTO-PV105A 助焊剂。

3.实验参数：

表3：焊接参数（二）

4.实验条件：

表4：电池片条件（二）

在相同的焊接参数下，以虚焊失效点的数量来反馈焊接质量。

我们可以看到：增大正面Pad 点的面积、增加浆料湿重、增加浆料固含量，都有利于正面虚焊的改善。其中，浆料湿重的增加对虚焊的改善效果最为明显。

（三）对于背极过焊，焊带与背极接触紧密，但无法形成良好的合金层，拉拔剥离层位于Si 层或者Ag-Si 层。取同厂家电池片，按照版图、浆料、印刷方式等设计实验条件

1.实验仪器：奥特维MS40AH 串焊机；苏州谦通拉力试验机QT-6201DAW；

2.实验材料：某厂家158-9BB 电池片；巨仁Sn63%Pb37%,φ0.32mm 焊带；唯特偶WTO-PV105A 助焊剂。

3.实验参数：

表5：焊接参数（三）

4.实验条件：

表6：电池片条件（三）

在相同的焊接参数下，以过焊、拉力失效点的数量来反馈焊接质量。我们可以看到：背极长度对背极过焊无明显影响，而背极湿重的增加和固含量的提升，对过焊的改善效果最为明显。

四、结论

1.当电池片的漏硅设计越长，背极和背场的高度差越小，越有利于焊带与背极的接触，背面虚焊比例越低，拉力表现越好。2.增大正面Pad点的面积、增加浆料湿重、增加浆料固含量，都有利于正面虚焊的改善。其中，浆料湿重的增加对虚焊的改善效果最为明显。3.背极长度对背极过焊无明显影响，而背极湿重的增加和固含量的提升，对过焊的改善效果最为明显。

本文中的验证结论，是在不改变串焊机的焊接参数下，针对电池片的改善建议。实际生产中，需要电池片改善和现场参数调整相配合，如温度、时间、压力等，从而得到更加合适的焊接搭配窗口，保证电池的拉拔力。