[发明专利]GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池电阻焊接系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源以及空间物理电源领域-光伏发电系统的焊接系统，具体地说，涉及的是一种GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池电阻焊接系统。

背景技术

GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池是一种可直接将太阳能转化成电能的装置，其主要使用GaAs材料及Ge衬底制作而成。砷化镓太阳电池本身没有正负极引出装置，需要外接银互连片将砷化镓太阳电池的正负极分别引出。银互连片与单结砷化镓太阳电池的连接采用的是电阻焊接工艺。一般卫星的寿命期大于3年，为了保证卫星在轨工作时电能输出的可靠性，需要焊接工艺具有很高的耐空间环境能力。与锡焊焊接方式相比，电阻焊接具有更宽的温度应用范围，是目前各类航天飞行器太阳电池的焊接操作工艺的首选。

鉴于GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池基体材料机械强度差和耐压力、耐热冲击、耐大电流冲击能力差的特点，可将电阻焊接技术成功应用于单结砷化镓太阳电池的批量焊接生产中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池电阻焊接系统，应用于单结砷化镓太阳电池与银互连片之间的焊接操作。

为实现以上目的，本发明提供了一种GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池电阻焊接系统，包括焊接平台、氮气接口、焊接电源、移动平台、太阳电池焊接工装、控制部件、真空泵、焊接电极机构和电源稳压器。其中：太阳电池焊接工装通过固定螺母安装在移动平台的指定位置上；真空泵通过真空管与太阳电池焊接工装连接，放置焊接件之后，通过真空吸附将焊接件固定在太阳电池焊接工装的指定位置上；焊接电极机构上安装焊接电极，焊接电极机构安装在焊接平台上，通过上下移动气缸驱动；上下移动气缸与氮气接口连接，由比例阀控制精确移动位置；电源稳压器与焊接电源相连，市电通过电源稳压器的整流进入焊接电源；焊接电源的电流输出端通过焊接电极机构最终与焊接电极相连，焊接时再通过与焊接件的接触形成焊接电流回路，在焊接件上产生足够热量；控制部件与移动平台及焊接电源相连，通过时序控制，整合移动平台移动及电阻焊接动作的操作衔接；控制器以模拟信号方式反馈焊接过程中产生的实际电流值与实际电压值；操作人员可通过程序操作界面控制移动平台X方向、Y方向移动，焊接电极机构气缸移动距离，焊接波形参数(上升时间、稳定时间、下降时间)设置，完成“焊接”、“定位”等程控操作。

本发明针对单结砷化镓太阳电池的特殊性，焊接过程采用了平行微间隙焊接电极对其进行焊接操作。

本发明中，单结砷化镓太阳电池的电阻焊接是在恒电压的条件下，通过对大电流波形输出的精密控制达到焊接所需的热量，将银互连片与太阳电池主电极熔接为一体。

本发明中，焊接电流波形为双脉冲形式，前脉冲为预热阶段，后脉冲为焊接阶段。

本发明中，焊接电源采用的晶体管式焊接电源，在焊接过程中具有防止飞溅的功能。

本发明中，单结砷化镓太阳电池焊接工装采用铝材料，有利于焊接过程中瞬时大电流通过电池时，积聚于太阳电池体内的热量通过焊接工装快速散发。

本发明中，控制部件有程控功能，能自动完成多点焊接操作。

本发明系统配置了电源稳压器，能在市电网波动的条件下正常进行单结砷化镓太阳电池焊接操作。

本发明具有突出的实质性特点和显著的进步：①大电流波形控制精度高，从而提高了单结砷化镓太阳电池焊接的合格率；②设备适用范围大；③焊点的空间环境适应能力强；④焊接系统适合进行批量生产；⑤焊接过程抗电网波动能力强。由于单结砷化镓太阳电池具有光电转换效率高、抗高能粒子辐照能力强的特点，GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池将在航天飞行器电源系统中扮演重要角色，本发明的电阻焊接系统将在空间用太阳电池板的制作中有着广泛的应用前景。

附图说明

图1为GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池电阻焊接系统部件图；

图2为太阳电池焊接工装结构图；

图3为GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池电阻焊接系统程序操作界面图；

图4为GaAs/Ge单结砷化镓太阳电池电阻焊接原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，以下的描述仅用于理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围。