焊带与电池片的“结合”：光伏组件焊接工艺全解析
导读
焊带最终要靠焊接与电池片“结合”在一起。本文从一个焊点的形成讲起，拆解串焊机的工艺流程，对比红外、电磁感应等加热方式，用一组热失配估算说明“焊得牢”与“不伤片”之间的矛盾，再介绍HJT低温焊接和0BB无主栅的几条互联路线，最后给出常见焊接问题的排查思路。
前五篇我们从作用、形态、材料、工艺、测试几个角度把焊带本身讲透了。但焊带的价值，最终要在一个地方兑现：焊点。一块组件上有上万个焊点，任何一个虚焊、过焊或者隐裂，都会在EL图像上留下痕迹，甚至在几年后变成功率衰减和热斑。这一篇，我们来聊焊带与电池片是怎样“结合”的。
01一个焊点是怎么形成的
把焊带焊到电池片上，本质上是一次软钎焊：加热让焊带表面的锡合金涂层熔化，熔融焊料润湿电池片的银栅线，在界面上发生冶金反应，冷却后凝固成一个牢固的连接。
图1 焊带与电池片栅线焊点结构示意
这个过程可以分成三步：
- 润湿：助焊剂先清除焊带涂层和银栅线表面的氧化膜，熔融焊料才能在栅线上铺展开。润湿不好，焊料只是“搭”在栅线上，看着焊上了，实际是虚焊。
- 合金化：焊料中的锡与栅线中的银、焊带中的铜发生反应，在界面上形成一层很薄的金属间化合物（IMC）。正是这层IMC，让焊点真正“长”在一起。
- 凝固：停止加热后，焊料冷却凝固，焊点成形。冷却过程中，铜和硅的收缩差异开始产生应力。
决定焊点质量的是四个要素：温度、时间、压力、助焊剂。温度和时间决定焊料能否充分熔化、IMC能否正常生长；压力保证焊带与栅线紧密贴合；助焊剂保证润湿。四个要素中任何一个出问题，焊点就会出问题。
02串焊机里发生了什么
在组件厂，焊接是在串焊机上完成的。串焊机把电池片和焊带一片一片焊接起来，形成电池串。典型流程如下：
图2 串焊机典型工艺流程示意
- 上料与检测：电池片上料后先做外观或EL检测，剔除已有隐裂、缺角的电池片，避免把问题带进电池串。
- 涂助焊剂：在焊带或电池片的焊接位置涂覆助焊剂。助焊剂量太少润湿不足，太多则残留增加，影响外观和长期可靠性。
- 铺焊带、排电池片：焊带按设计长度裁切、拉直，与电池片精确对位。对于十几到二十多根的细圆丝，对位精度直接决定是否焊偏。
- 预热：电池片放在加热底板上预热，减小焊接时的瞬时温差，降低热冲击。
- 加热焊接：在压具（压针、压板）压紧焊带的同时快速加热，使涂层熔化完成焊接，这是整个流程的核心。
- 冷却与检测：焊点冷却定型后，电池串再经过EL和外观检测，合格后进入排版、汇流焊接。
整个焊接节拍通常只有一两秒。在这么短的时间里，要让上千个焊点同时达到合适的温度，对加热方式的均匀性和可控性要求很高。
03加热方式：红外、电磁感应还是激光
串焊机的加热方式主要有几种，各有特点：
| 加热方式 | 原理 | 优点 | 需要注意的地方 |
|---|---|---|---|
| 红外加热 | 红外灯管辐射加热 | 非接触、速度快、技术成熟 | 温度均匀性受灯管布置和遮挡影响 |
| 电磁感应加热 | 感应线圈使焊带自身发热 | 热量集中在焊带，电池片受热少 | 对焊带材料和位置敏感，设备调试要求高 |
| 热风加热 | 热空气对流加热 | 温度均匀、热冲击小 | 速度相对较慢 |
| 激光加热 | 激光局部照射焊点 | 加热范围精准、热影响区小 | 设备成本高，多焊点同时加热难度大 |
表1 串焊机主要加热方式对比
目前行业里应用最广的是红外加热。德国Fraunhofer ISE的研究团队2025年在EPJ Photovoltaics上发表了一项针对工业串焊机红外焊接的建模研究，用热电偶实测验证了焊接过程中的电池片温度变化，模拟与实测的最大偏差为（8±4）K，数据很有参考价值：
图3 红外焊接过程中电池片温度变化示意（根据Fraunhofer ISE研究案例重绘）
- 两段脉冲加热：底板把电池片预热到约121℃，再经过两次约1.2秒的红外脉冲，电池片温度先升到约180℃，再升到约250℃的峰值。
- 中心热、边缘冷：电池片边缘比中心低约26～36℃。原因是红外辐射强度从中心向边缘衰减，压具遮挡和反射也有影响。
- 功率越高越不均匀：把红外功率从70%降到50%，中心与边缘的温差从约36℃缩小到约26℃，峰值温度也从约249℃降到约219℃。
这组数据说明了一个现实问题：为了让边缘的焊点焊透，中心往往要被“过度加热”。温度不均匀，意味着同一片电池上可能同时存在过焊和虚焊风险，也意味着更大的热应力。这也是为什么串焊工艺调试时，要特别关注电池片边缘和中心焊点的拉力差异。
这个问题是可以优化的。同一团队在2025年欧洲光伏大会（EU PVSEC）上报告：工业红外焊接实测的电池片温度不均匀度超过40K（异质结电池）；通过优化各红外灯管的功率分配，并把脉冲从1.2～1.3秒缩短到1秒，模拟得到M6半片的不均匀度降到约17K，M10半片约15K。灯管功率怎么分配，和焊带、焊料本身一样，都是工艺调试的对象。
加热方式决定了热量“去哪里”。红外最成熟，但均匀性是天然难题，可以通过功率分配和脉冲设计来改善；感应、激光等方式在“只加热焊点、少加热电池片”上更有优势。
04温度窗口：焊得牢与不伤片的矛盾
焊接温度为什么不能随便调高？因为它直接决定冷却后的热应力。我们在材料篇讲过，铜的线膨胀系数约17×10⁻⁶/K，硅只有约2.6×10⁻⁶/K。焊料凝固时，焊带和电池片被“锁”在一起；之后一路冷却到室温，铜要比硅多收缩一截，这就是热失配应变。
图4 不同焊料凝固温度下的铜-硅热失配应变估算
以常用的锡铅焊料（183℃凝固）为例，冷却到25℃时，铜相对硅的热失配应变约为0.23%。而退火铜的弹性应变上限只有约0.07%——也就是说，热失配应变是铜弹性范围的三倍左右，铜焊带在冷却过程中必然发生塑性屈服。
这个结论很关键。既然焊带一定会屈服，那么最终“拉”在电池片上的应力，主要由焊带的屈服强度决定，而不是由焊接温度线性决定。这就是为什么材料篇和测试篇都在反复强调屈服强度：软焊带是在用自身的塑性变形，替电池片“扛”应力。
焊接温度的作用则体现在两方面：一是凝固温度越低，热失配应变越小，比如锡铋焊料（138℃）比锡铅焊料减少约三成；二是峰值温度越高、加热越不均匀，电池片内部的瞬时温差和翘曲越大。所以降低焊接温度和提高温度均匀性，都是减少隐裂的有效手段。
但温度也不能无限降低。温度不足会带来虚焊：焊料没有充分润湿，IMC没有正常形成，焊接拉力偏低，焊点在后续热循环中更容易开裂。焊接工艺的“温度窗口”，就是在虚焊和隐裂之间找到的那段安全区间，而电池片越薄、焊带越细，这个窗口就越窄。
冷却时铜焊带一定会屈服，所以控制屈服强度是减少应力的根本；降低焊接温度、提高加热均匀性是工艺上的两个抓手。
05低温焊接：为怕热的电池让路
对于异质结（HJT）电池，焊接温度是一道硬约束。HJT电池表面的非晶硅钝化层和透明导电膜对高温敏感，一般认为工艺温度不宜超过约200℃，否则钝化效果和导电膜性能会退化。常规锡铅焊接的峰值温度明显超过这一范围，因此HJT需要专门的低温互联方案：
- 低温焊带：使用锡铋等低熔点涂层，焊接温度可明显降低。难点在于铋偏脆，焊点的抗疲劳性能需要通过热循环充分验证。
- 导电胶：用含银等导电颗粒的胶黏剂代替焊料，常温或低温固化。优点是温度低、应力小，缺点是材料成本较高，导电性和长期粘接可靠性需要验证。
- 无主栅互联：取消主栅，用焊带配合胶膜或胶水实现连接，焊点在层压过程中形成。这也是下一节要讲的0BB。
值得注意的是，低温焊接的需求已经不只来自HJT。随着电池片持续减薄，TOPCon和BC电池同样面临翘曲和隐裂压力。据TaiyangNews 2026年2月的报道，常规串焊在约240℃下进行，BC电池的电极全在背面，受热后容易弯曲，进而引发隐裂和碎片。瑞典Sticky Solar Power的胶带互联方案就是针对这个问题：铜线先固定在5～7mm宽的胶带上，串接时不加热，电连接在层压中完成，最高温度约160℃，单轨产能约每小时5000片。
060BB：把焊接“搬”到层压机里
0BB（无主栅）是近几年焊接工艺最大的变化。电池片上不再印刷主栅，焊带直接压在细栅上。它最大的特点是：焊带与细栅的电气连接，往往不在串焊机里完成，而是在层压时完成。串焊机只负责把焊带“固定”在正确的位置。据TaiyangNews《2026电池与组件技术趋势》报告，2025年几乎所有头部组件企业都推出了0BB组件并在主要展会上展示，主要驱动力是减少银耗。
根据焊带的固定方式和连接方式，目前主要有三条路线：
| 路线 | 做法 | 优点 | 难点 |
|---|---|---|---|
| 焊接+点胶 | 焊带焊在电池片上，再用胶水或胶带辅助固定 | 粘接牢、可返修，可利用现有设备 | 焊接要求高，点胶精度要求高，速度较慢 |
| 点胶+层压合金化 | 在电池片上点UV胶或热熔胶，压上焊带，层压时完成合金化连接 | 取代焊接步骤，串焊工艺窗口变宽 | 需要保护膜，缺陷要到层压后才能发现 |
| 覆膜（一体膜） | 胶膜、电池片、焊带一次层压成串，无需助焊剂 | 焊带与电池片粘接力高，不易脱栅 | 需要专用膜材和返修设备，缺陷层压后才能发现 |
表2 0BB主要互联路线对比
0BB对焊带本身也提出了新要求：
- 涂层熔点要匹配层压：连接在层压过程中形成，焊带涂层要在层压温度下充分熔化润湿，低熔点涂层更受青睐。
- 线径更细、更一致：没有主栅“兜底”，焊带直接压在很细的栅线上，线径和直线度的偏差会直接变成接触不良。
- 与胶膜、胶水的兼容性：焊带涂层、胶膜、胶水在层压时同时作用，三者必须一起验证，任何一种材料变更都可能影响连接质量。
0BB带来的另一个变化，是质量检测的“后移”。传统串焊后即可通过EL发现焊接问题，而0BB的部分缺陷要到层压后才暴露，一旦发现就是整块组件的问题。前道工序的稳定性和过程控制，变得比以往任何时候都重要。
焊接工艺的演进方向很清楚：温度更低、热量更集中、连接时机后移，目标都是在越来越薄的电池片上，既焊得牢，又不伤片。
07常见焊接问题速查
最后，我们把串焊中最常见的几类问题和排查方向整理成一张表，供产线参考：
| 现象 | 常见原因 | 排查方向 |
|---|---|---|
| 虚焊、拉力低 | 温度不足、助焊剂不足或失效、涂层氧化或偏薄 | 检查加热功率与时间、助焊剂、焊带储存与涂层厚度 |
| 过焊、焊点发黄 | 温度过高、时间过长 | 降低功率或缩短时间，检查温度均匀性 |
| 隐裂、碎片 | 屈服强度偏高、温度不均、压具压力过大 | 核对焊带屈服强度，优化预热与加热均匀性，检查压具 |
| 焊偏、露白 | 焊带弯曲度大、对位偏差 | 检查焊带直线度与侧边弯曲度，校准对位 |
| 锡珠、焊料溢出 | 涂层过厚、温度过高 | 核对涂层厚度，调整温度 |
| 电池串翘曲 | 热失配应力大、焊带过硬 | 降低焊接温度，选择更软的焊带，优化冷却 |
表3 串焊常见问题与排查方向
可以看到，很多焊接问题的根源并不在串焊机，而在焊带本身：屈服强度、涂层厚度、直线度、储存状态。这也是为什么前几篇我们花了大量篇幅讲焊带的材料、工艺和测试。焊接是焊带所有特性的“总考场”。
08写在最后
一个合格的焊点，是焊带、电池片、助焊剂、设备和工艺参数共同作用的结果。从串焊到0BB，焊接的形式在变，但核心矛盾始终没变：既要焊得牢，又不能伤片。理解了这一点，就能看懂焊接工艺每一次演进背后的逻辑。
焊点做出来了，能不能在户外撑住二三十年？下一篇，我们将聊焊带相关的常见失效：虚焊、隐裂、焊点疲劳、腐蚀和热斑，以及如何通过EL和剖面分析找到失效的根源。你们产线上最头疼的焊接问题是什么？欢迎与我们交流。
参考资料
- Joseph et al., Simulation of infrared soldering of solar cells in an industrial stringer, EPJ Photovoltaics 16, 9 (2025)，https://www.epj-pv.org/articles/epjpv/full_html/2025/01/pv20240061/pv20240061.html
- Joseph et al., Fraunhofer ISE, 41st EU PVSEC 2024 会议论文（红外焊接建模，60%功率基准案例），https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/conference-paper/41th-eu-pvsec-2024/Joseph_Paper.pdf
- Joseph et al., Fraunhofer ISE, 42nd EU PVSEC 2025 海报（红外焊接温度均匀性优化），https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/conference-paper/42nd-eupvsec-2025/Joseph_3AV17_Poster.pdf
- SMM：0BB Technology and Cost of Encapsulation Film for Different Routes Part 1，https://news.metal.com/newscontent/103121370/[SMM-Analysis]-0BB-Technology-and-Cost-of-Encapsulation-Film-for-Different-Routes-Part-1
- TaiyangNews：Sticky Solar Highlights Tape-Based Stringing For Advanced PV Cells，https://taiyangnews.info/technology/sticky-solar-highlights-tape-based-stringing-for-advanced-pv-cells
- TaiyangNews：Tape-Based Interconnection Approach For BC Modules，2026-02-25，https://taiyangnews.info/technology/tape-based-interconnection-approach-for-bc-modules
- TaiyangNews：Gapless, Full-Screen, And 0BB Redefine Module Assembly，2026-07-03，https://taiyangnews.info/technology/gapless-full-screen-and-0bb-redefine-module-assembly
- 铜、硅线膨胀系数及焊料合金熔点为通用物性数据，取常用参考值。
十余年光伏研发与技术团队｜硬核专业知识分享
材料 · 可靠性 · 失效分析 · 标准认证 · 产品 · 工艺
AI+光伏探索交流，欢迎合作
声明：
1. 原创内容仅代表作者个人观点，仅供参考，不构成投资建议。
2. 转载及引用内容均注明出处，尊重原创。
3. 部分内容含AI辅助（图表生成、数据检索、概念说明等），核心框架与重点内容由本技术团队撰写，并经人工审核。
4. 如有不实或侵权，请留言或联系我们处理