晶体硅太阳能电池片自动焊接关键技术的研究

【摘要】：随着社会的发展，作为人类社会运行和发展的基础物质条件能源在近一百多年内的消耗有目共睹。短时期内不可再生的传统化石能源储量的有限性与人类社会发展日益增长的能源需求之间的矛盾日亟激化。因此，为了人类社会能够实现可持续发展的目标，就必须加大对可再生能源的开发和利用。太阳能作为新能源的代表，因其拥有多项优势成为新能源的重点发展对象。太阳能发电技术的核心是太阳能电池组件，而太阳能电池片焊接过程又是太阳能电池组件的核心环节。焊接质量的好坏直接影响着组件的成本、使用效率和使用寿命。高品质焊接质量的自动焊接设备的研究，对于我国太阳能发电产业的进一步发展至关重要。因此，对晶体硅太阳能电池片自动焊接关键技术的研究有着重要的理论和现实意义。 文章首先在了解晶体硅太阳能电池片人工焊接的工艺基础上，总结已有典型自动焊接机的生产工艺，对自动焊接机在实际生产中面临的焊接质量不达标、焊接碎片率较高等问题进行分析，确定自动化焊接的工艺流程及焊接方式，奠定论文研究的基础，为论文的研究指明方向。 其次，关于焊接系统内焊接机构造成的碎片率较高的问题，对结构设计问题进行总结，建立焊接机构模型。通过运动学分析，改进凸轮机构在控制焊接机构运动上的准确性，改善运动的平稳性。通过静力学分析，得出影响自适应偏转机构焊接性质的关键参数，为机构改进提供理论依据。利用分析结果对已有焊接机构中凸轮外廓曲线和自适应偏转机构的结构进行优化，减少焊接机构造成的碎片率，最终利用实验证明优化后机构的有效性和稳定性。 再次，针对焊接系统内加热体温度分布不均问题，对其原因进行分析，提出改变电加热棒空间布局的可行性替代方案。利用ANSYS软件对新方案进行热力学仿真，确定电加热棒布置最佳距离，为加热体结构提供理论依据。根据仿真结果对加热体结构进行改进，并用实验验证改进布局结构对加热体温度均匀分布的正确性。 最后，以太阳能电池片焊接设备为实验平台，对文章提出的优化焊接系统设计的正确性进行实验验证，为实现自动焊接设备的商品化生产提供理论支持。 【关键词】：晶体硅 太阳电池 自动焊接 焊接机构
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4;TG409
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• §1-1 引言9
• §1-2 课题研究背景9-11
• §1-3 国内外太阳能电池片装备及焊接研究现状11-16
• 1-3-1 国外太阳能电池装备现状12-13
• 1-3-2 国内太阳能电池装备现状13-14
• 1-3-3 国内外太阳能电池片焊接研究现状14-15
• 1-3-4 问题的提出及研究意义15-16
• §1-4 论文的主要研究内容16-17
• 第二章 晶体硅太阳能电池片焊接工艺的研究17-28
• §2-1 引言17
• §2-2 晶体硅太阳能电池片及涂锡铜带的有关性质17-21
• 2-2-1 晶体硅太阳能电池片的物理特性17-19
• 2-2-2 晶体硅太阳能电池片的电特性19
• 2-2-3 晶体硅太阳能电池片分级19
• 2-2-4 涂锡铜带的相关性质19-21
• §2-3 晶体硅太阳能电池片的焊接机理21-22
• §2-4 晶体硅太阳能电池片的焊接工艺及要求22-25
• 2-4-1 晶体硅太阳能电池片的焊接工艺22-25
• 2-4-2 晶体硅太阳能电池片焊接质量要求25
• §2-5 自动焊接机的问题分析25-27
• §2-6 本章小结27-28
• 第三章 晶体硅太阳能电池片焊接机构模型的研究28-42
• §3-1 引言28
• §3-2 焊接机构模型的建立及分析28-39
• 3-2-1 焊接机构模型的建立28-34
• 3-2-2 焊接机构运动学分析34-36
• 3-2-3 焊接机构静力学分析36-39
• §3-3 焊接机构优化39
• §3-4 焊接机构性能实验验证39-41
• 3-4-1 试验装置及环境39-40
• 3-4-2 实验方法及过程40-41
• 3-4-3 实验结论41
• §3-5 本章小结41-42
• 第四章 晶体硅太阳能电池片加热体模型的研究42-52
• §4-1 引言42
• §4-2 加热体模型的建立42-44
• §4-3 加热体模型热力学研究44-49
• 4-3-1 热力学分析基础44-45
• 4-3-2 电加热棒热学性能分析45-46
• 4-3-3 新布局下加热体有限元分析46-49
• §4-4 新布局下加热体温度特性实验验证49-51
• 4-4-1 试验装置及环境49-50
• 4-4-2 实验方法及过程50-51
• 4-4-3 实验结论51
• §4-5 本章小结51-52
• 第五章 晶体硅太阳能焊接系统的实验验证52-57
• §5-1 引言52
• §5-2 实验系统介绍52-54
• 5-2-1 实验装置及实验环境52-53
• 5-2-2 焊接模块详细介绍53-54
• 5-2-3 实验控制系统介绍54
• §5-3 实验过程54-56
• 5-3-1 电池片焊接破片率实验54-55
• 5-3-2 成品力学测试实验55-56
• §5-4 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62

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