Słońce to przyszłość…
30Sie

Lutowanie ogniw

Ogniwa już są, więc na początek kilka zasad:
– Nie dotykamy niebieskiej warstwy ogniwa i wszelkie odciski palców itp zmywamy ściereczką (wskazana mikrofibra) nasączoną alkoholem izopropylowym lub na sucho.
– Przenosimy ogniwa trzymając za krawędzie
– Ogniwa przechowujemy w warunkach pokojowych.  Nie wolno przechowywać ich w warunkach podwyższonej wilgotności. Ścieżki z azotanu srebra (materiał budulcowy ścieżek elektrycznych na powierzchni ogniwa) utlenia się po pewnym czasie. Dlatego ogniwa trzeba przechowywać w odpowiednich warunkach.

Czas lutować. Aby to zrobić potrzebujemy lutownicy. Oczywiście nie będziemy lutować profesjonalnym sprzętem klasy np WELLER lub PACE, jak robią to firmy. Użyjemy do tego celu absolutnie najprostszej chińskiej stacji lutowniczej za 80zł z alledrogo – model „937D„. Niezwykle cenną cechą tej stacji jest możliwość wymiany grotu ze standardowego na szeroki (trzeba dokupić osobno) oraz możliwość w miarę dokładnego ustawienia temperatury.

W tym miejscu od razu dam wskazówkę – znacznie lepsze efekty jakościowe uzyskamy stacją lutowniczą (lub lutownicą) z grotem niż lutownicą transformatorową z drutem oporowym. Grot lepiej rozprowadza ciepło po tasiemce, ma większą bezwładność cieplną, dzięki temu równomiernie ogrzewa lutowie na całej długości ogniwa oraz może służyć do dociskania tasiemki do ogniwa – osiągniemy lepsze przyleganie, mniej zniekształceń oraz pewniejsze połączenie elektryczne. Lutownica transformatorowa prawdopodobnie uniemożliwi poprawne lutowanie i  spowoduje dużo frustracji podczas montażu.

Czym musi cechować się lutownica (stacja lutownicza) do ogniw ?
Pierwsza sprawa to moc. Z praktyki wynika, że 50-60W to wystarczająco dużo, by komfortowo i poprawnie lutować baterie słoneczne. Oczywiście większa moc jak najbardziej wskazana.
Druga cecha to grot (końcówka), a raczej jej kształt i co ważne pojemność cieplna. Podczas lutowania ogniw grot (końcówka) jest używana także do dociskania tasiemki do ogniwa, by łączenie było idealnie równe. Wszelkie garby, zalania itp. spowodują rychłą awarię baterii słonecznej. Wybierzmy więc grot w miarę płaski i gruby. Unikajmy grotów SMD, tzn. bardzo wąski i długi. Praktyka mówi, że płaski grot o szerokości 2,5mm – 3,5mm jest idealny.

Kolejną niezwykle ważną sprawą to topnik. Jest to niezbędny dodatek do lutowania. A jaki topnik wybrać? W sprzedaży można spotkać takie fikuśne mazaki z topnikiem. Smarujemy ogniwa i już. Niestety są drogie i wystarczają na bardzo niewiele ogniw, dlatego nie są dobrym pomysłem. O wiele lepszym jest zakup klasycznego topnika. Dobrym wyborem będzie jakikolwiek topnik typu NoClean w płynie (nie żel!) na przykład  RF800 itd. itd. Koszt to około 25zł za 100ml. Taka ilość wystarczy do polutowania setek ogniw. Typ NoClean oznacza, że topnik nie pozostawia po sobie śladów wymagających mycia. A to bardzo uprzyjemni nam pracę. Jeśli nie mamy topnika i nie chcemy kupować to można zrobić go w domu bardzo prostym sposobem. Wystarczy pokruszyć zwyczajną kalafonie krystaliczną (dokładnie ta taka ‚bursztynowa’) np. młotkiem miedzy dwoma kartkami papieru i tak rozbity proszek rozpuścić w 100ml alkoholu izopropylowego (aż roztwór zabarwi się na kolor lekko zaparzonej herbaty – taki topnik będzie wymagał przemycia miejsc lutowania alkoholem izopropylowym – jest do kupienia w każdym sklepie chemicznym w cenie 4zł za 0.5L. ). Najlepszym pomysłem będzie jednak zakup już gotowego.
Po prawej znajdują się dwa zdjęcia przedstawiające to, jak ważne jest stosowanie odpowiedniego topnika. Niższe przedstawia tasiemkę źle przylutowaną – pod spodem widać rozległe miejsca, gdzie lutowie nie pokryło białej warstwy metalicznej – można powiedzieć, że tasiemka trzyma się tylko w kilku miejscach metalizowanej ścieżki. Taka tasiemka trzyma się ogniwa bardzo niepewnie,  źle „zbiera” ładunki elektryczne z powierzchni ogniwa. Do tego łatwo może zostać ukruszona przez różnicę temperatur dzień/noc podczas eksploatacji. Na zdjęciu powyżej lutowanie z odpowiednią ilością topnika – lutowie pokryło większą część metalizowanego paska. Miejsca bez cyny są nieliczne. Tasiemka trzyma się pewnie ogniwa i dobrze zbiera ładunki.
Tutaj maja informacja: oznaczenie NoClean (bez mycia) nie oznacza, że miejsce lutowania jest czyste. Bo nie jest. Oznacza to, że pozostałości po topniku, ewentualne zacieki i rozmycia można pozostawić w miejscu lutowania, ponieważ nie reagują one z lutowiem oraz nie powodują korozji – są neutralne. Inną sprawą jest to, że psują efekt wizualny. Są 2 sposoby zmycia. Na sucho oraz na mokro – alkohol izopropylowy (myjka ultradźwiękowa, zamaczanie, zwilżona ściereczka). Nie jest to jednak wymagane

Dla naszych potrzeb skorzystamy z topnika RF800

Podstawka do lutowania to też ważna sprawa. Musi być idealnie gładka i płaska. Nawet minimalne nierówności podczas lutowania i dociskania tasiemki spowodują pęknięcie ogniwa. Firmy używają tworzyw sztucznych i kopyt wycinanych na frezarkach CNC. My użyjemy płaskiego kawałka płyty MDF. Najlepiej używać podkładki z drewna lub innych izolatorów – nie będą odbierać temperatury od ogniwa w fazie lutowania. Unikajmy metalowych lub szklanych blatów, utrudnią lutowanie i zwiększą ryzyko występowanie niepotrzebnych naprężeń w lutowanych miejscach).

Lutowanie tasiemek

To najtrudniejszy etap montażu baterii słonecznej. Wymaga doświadczenia, które można zdobyć tylko własnoręcznie lutując taśmy i ogniwa. Poniższe wskazówki raczej mają charakter poglądowy, gdyż finalnie wszystko zależy od Twojej cierpliwości i możliwości sprzętu jakim dysponujesz 🙂

Tasiemki przed lutowaniem muszą być w miarę proste i równe. Możemy je troszkę naprosić. Taka mała wskazówka – starajmy się robić to w rękawiczkach. Tłuszcz obecny na palcach podczas prostowania taśmy przejdzie na nie i utrudnić może późniejsze lutowanie.

Aby lutowanie odbywało się bez kłopotów należy pokryć topnikiem ścieżkę na ogniwie. Można tego dokonać bardzo cienkim pędzelkiem, kawałkiem papieru lub wacikiem do uszu. Warto odczekać kilka chwil, aby rozpuszczalnik w topniku wyparował. Dzięki temu podczas lutowania nic nie będzie nam się pryskać oraz zmniejszymy ilość drażniących oparów.

Samego procesu lutowania raczej nie można przekazać słowami. Trzeba tą umiejętność posiąść drogą praktyki. Wspomną tylko, że optymalny czas przesuwu grotu po tasiemce to około 6-8sek przy temperaturze 380st i szerokości końcówki 2,5mm. To wystarczająco wolno by dobrze nagrzać taśmę i na tyle szybko, by nie przegrzać ogniw.

Trzeba pilnować, by grot równo przylegał do tasiemki i płasko przyciskał ją do ogniwa. Można dodać na grot odrobinę cyny aby pośredniczyła w przekazywaniu ciepła na tasiemkę. W dobrym zwyczaju jest co kilka – 3 czy 5 ogniw odlutować świeżo przylutowaną tasiemkę aby sprawdzić jakość połączeń i szybko zdiagnozować ewentualny problem. Przykładamy grot do początku  i ciągniemy tasiemkę w górę. Ona z kolei przesuwa grot, który topi cynę i cała taśma odchodzi. Można dać na grot troszkę cyny – ułatwi to odlutowanie.  Po wyposzczeniu taśmy i ponownym pokryciu topnikiem ogniwa można je przylutować ponownie. Będzie to jednak łatwiejsze, bo ścieżka na ogniwie będzie już pokryta cyną.

Problemy

Jeśli mimo szczerych chęci lutowanie nie wychodzi – sprawdź po kolei poniższe punkty.

Po lutowaniu ogniw – gdy te stygną – może dać się słyszeć charakterystyczne stukanie. Jest to oznaka wyrównywania się naprężeń w miejscu, gdzie zalutowana jest taśma. Jeśli taki dźwięk słychać z niepokojąca częstotliwością, np po zalutowaniu każdego ogniwa – trzeba przerwać lutowanie i diagnozować problem. Stukanie oznacza zrywanie tasiemki z ogniwa oraz powstawanie mikropęknięć. Jest to objaw słabego przylutowania tasiemki do ogniwa. Gdzie można szukać przyczyny tego problemu? (problem zazwyczaj ma powód w kilku poniższych przyczynach):

  1. Zbyt wolne lub zbyt szybkie przesuwanie grotem po tasiemce – optymalny czas to 6-8sek – tasiemka i ogniwo muszą zdążyć się rozgrzać. Zbyt szybki przesuw – cyna nie roztopi się i nie zlutuje tasiemki w całej długości. Zbyt wolny przesuw – topnik wyparuje zanim „dotrze” do miejsca lutowania.
  2. Zbyt słabe dociśnięcie grotu do tasiemki – zły kontakt z ogniwem i niepewne zalutowanie – staraj się delikatnie, ale stanowczo dociskać tasiemkę do ogniwa. Wyczuj optymalny docisk.
  3. Zbyt wąski grot – jeśli jest węższy niż 2,5mm – może wymagać dodania cyny aby pośredniczyła w przekazywaniu ciepła na tasiemkę. Może wyniknąć konieczność wydłużenia czasu lutowania do 10sek.
  4. Zbyt niska temperatura – jeśli masz lutownicę bez termopary lub tani model z niedokładnym termometrem – zwiększ temperaturę lutowania do 410st i obserwuj rezultat.
  5. Bardzo krzywe tasiemki – zbyt krzywe by równo docisnąć je do ogniwa. Tasiemki powinny być przynajmniej „mniej więcej” proste.
  6. Zbyt mało topnika – jeśli masz własnoręcznie robiony topnik – zwiększ stężenie kalafonii. Ewentualnie połóż na ogniwie 2 warstwy topnika. Jeśli lutujesz w wysokiej temperaturze, ale przesuwasz grot zbyt wolno – ten wyparuje topnik przed grotem i w momencie lutowania nie będzie już topnika. Zaobserwuj zachowanie tasiemki i topnika 10mm przed przesuwanym grotem.

Mając już wszystkie taśmy zalutowane na płytkach – możemy przystąpić do kroku 2: łączenia w całe sekcje.

Uwagi? Pytania? Propozycje?

komentarzy 5 do wpisu “Lutowanie ogniw”

  1. elektryk napisał(a):

    autor oczywiscie nie dostrzega oczywistego faktu ze ten ‚specjalnie uksztaltowany szeroki grot lutownicy kolbowej ‚ mozna SAMEMU SE UKSZTALTOWAC z drutu kombinerkami w lutownicy transformatorowej . zamiast waskie U zrobic szerokie \_\ !

  2. Dawid napisał(a):

    Witam!
    Na początku BRAWA! dla osoby, która napisała ten poradnik, naprawdę świetny !! 🙂
    Mam dopiero 15 lat, i już we wakacje będę próbował zrobić taką baterię słoneczną.
    Mam jeszcze pytanie odnośnie lutowania tasiemki, na tym zdjęciu zauważyłem, że „pod” lutowaną tasiemką jest inny odcień niż na całym ogniwie, czy tak ma być?
    LINK: http://energia.nexun.pl/wp-content/uploads/2011/08/lut2.jpg
    Z góry dziękuję za odpowiedź i życzę dużo słońca. 😉

    • zuo napisał(a):

      Jeśli chodzi o odcień „niebieskiego” to są to pozostałości po topniku – zawsze trochę rozlewa się spod tasiemki podczas lutowania i pozostaje taki ślad. Można to czyścić, ale nie jest o wymagane bo nie przeszkadza w niczym. Jak kto woli.
      A jeśli chodzi o kolor samych ścieżek – o są one wykonane ze związków srebra i doskonale zwilżają się lutowiem, więc i zmieniają kolor gdy pokrywają się cyną.

  3. Patryk napisał(a):

    A takie pytanie dotyczące własnego topnika w płynie,mowa tu jest o alkoholu izopropylowym a kalafonia bardzo dobrze rozpuszcza się także w etylowym,sam taki stosowałem podczas lutowania elementów na płytki drukowane,czy jest jakaś przeszkoda stosowania takowego w lutowaniu ogniw?

    • zuo napisał(a):

      Nie ma przeszkód. Można zastosować dowolne rozpuszczalniki umożliwiające upłynnienie kalafonii – alkohole etylowe, pochodne IPA czy denaturat.