一種用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶及其製造方法
2023-04-24 17:12:56 2
專利名稱：一種用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶及其製造方法，特別涉及 該種互連帶/匯流帶是採用無鉛電鍍連續生產工藝，在銅帶表面均勻鍍覆一層Sn系焊錫， 適用於太陽能光伏組件的自動連續焊接和半自動及手動焊接生產。
背景技術：
二十一世紀以來，出於對環境的關愛，太陽能的利用成為人類創造新能源的熱點 之一。太陽能光伏組件使用了大量的多晶和單晶的Si片，而這些Si片需要由互連帶/匯 流帶焊接連通，傳輸到指定領域，通過此模式發電，傳送電力。由此人們就得知，隨著太陽能 光伏組件的快速發展，就需要大量的由斷面形狀加工成平角狀的銅帶導體表面覆蓋焊錫的 用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶。迄今為止，人們為了得到高導電率，連接太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶均採 用純度較高的無氧銅或是高純度銅(99. 9999% )作為導體材料，這樣製造成本就會很高。日本專利特開平2002-263880號公報，採用無氧銅以及高純度銅作為太陽能光 伏組件互連帶/匯流帶的導體材料，熱浸錫工藝製備高性能互連帶/匯流帶。日本專利jp 2008169461A20080424涉及用於太陽能電池的低價無鉛焊錫鍍金 屬導線及製備方法。導體材料為含IOOppm磷元素的銅合金，主要講述這部份磷添加的方 法，以及銅帶導體帶磷後的各種優缺點。中國專利公開號CN201430144為常州天合光能有限公司申請的實用新型專利， 涉及一種太陽能電池塗錫帶，包括銅帶基材，銅帶基材一面覆蓋有錫合金層，另一面覆蓋與 太陽能電池片同色的保護層，保護層為顏料塗層或者為摻入顏料添加劑的錫合金塗層。主 要強調的是保護層，整篇專利中未提及錫塗層的生產工藝及具體塗層成分。中國專利公開號CN101488536涉及一種太陽能光伏組件匯流帶及匯流帶組裝太 陽能板的方法，其匯流帶上的錫層覆蓋採用熱浸錫工藝，而且其錫料組份中含鉛。中國期刊功能材料1997. 28(1)-104-105的文章上報導太陽能電池用塗錫合金帶 的研製，採用的也是熱浸錫工藝把錫焊料覆蓋至銅帶上。綜合上述內容，太陽能光伏組件的大量推廣使用需要解決兩個方面的問題，其一 個方面是多晶與單晶的Si片的生產成本要下降，這不是我們討論的範圍。而另一個方面是 各個部件如互連帶/匯流帶的生產成本要低廉，生產工藝要環保，生產過程要快捷化，互連 帶/匯流帶與Si片的附著力要好，更為重要的是互連帶/匯流帶的導電性能要更好。
發明內容
本發明旨在提供一種生產成本低，生產工藝環保，生產過程快捷，附著力好，導電 率高用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶及其製造方法，特別採用無鉛化電鍍連續生產 工藝，在銅帶表面均勻鍍覆一層Sn系焊錫，鍍層厚度可控，鍍層表面光潔、不易發黃變色； 鍍層密閉性好，適用於太陽能光伏組件的自動連續焊接生產。採用普通銅帶作為導體，產品成本下降較大。本發明的另一個特徵是鍍層中含有微顆粒，有效增大了 Sn系焊錫與光伏組 件活性物質的附著面積，從而提高了互連帶/匯流帶與光伏電池的結合力，導電率明顯提
尚ο技術方案1.採用市售普通銅帶，其0含量可在150 300ppm，生產成本大幅度下降。2.在市售的普通銅帶表面採用無鉛化電鍍方法覆蓋一層Sn系焊錫，其組成可以 是純Sn、或從Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一種或二種或多種元素組成Sn系複合焊錫，且是 每種元素含1 IOwt%的Sn系複合焊錫。3.採用特殊加工方法使Sn系焊錫具有微顆粒，增強焊帶的附著力。所述微顆粒以 0. 1 3. 5微米鑲嵌在鍍層裡，所述的微顆粒選自Sn金屬粉體，或是Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd 中的一種或幾種金屬粉體。4.採用無鉛化電鍍方法製造互連帶/匯流帶生產快捷，銅帶上Sn系焊錫覆蓋層厚 度可控3 15微米。互連帶/匯流帶加工可控寬度1. 1 20毫米。5.採用無鉛電鍍法製造的互連帶/匯流帶體積電阻率0. 019 0. 020 Ω mm2/m,這 比熱浸錫製造互連帶/匯流帶的體積電阻率要低。6.製造步驟(1).對所述為導體的普通銅帶實施熱處理，在400 750°C的溫度範圍，熱處理時 間為30 90分鐘。(2).在所述的經熱處理的普通銅帶表面採用通用的常規電鍍技術覆蓋上過渡錫 層，控制其厚度為0.5 1.0微米。(3).將所述的覆蓋有過渡錫層的銅帶連續通過放置有不同組成Sn系鍍錫液槽 中，工藝條件PH為1 2，溫度為10 20°C，陰極電流密度為8 15A/dm2。得到鍍層厚 度為3 12微米的多層復鍍Sn系焊錫互連帶/匯流帶。可以是鍍純錫；也可以是鍍錫、鍍 銅再鍍錫；鍍錫、鍍銅、鍍銀再鍍錫、鍍錫鍍鎳、鍍金再鍍錫多層電鍍的Sn系焊錫互連帶/匯 流帶。所述的市售普通銅帶是黃銅帶或紫銅帶所述的Sn在電鍍液中加入形態是硫酸亞錫或甲基磺酸錫所述的Ag在電鍍液中加入形態是氰化銀鉀所述的Cu在電鍍液中加入形態是硫酸銅或氰化亞銅所述的Bi在電鍍液中加入形態是甲基磺酸鉍所述的M在電鍍液中加入形態是硫酸鎳或氨基磺酸鎳所述的Au在電鍍液中加入形態是氯金酸所述的Pd在電鍍液中加入形態是檸檬酸鈀所述的常規電鍍技術指的是現有的常規甲基磺酸體系的電鍍方法
圖1、是採用本發明權利要求8的方法製得的產品剖面示意圖。 圖2、是採用通常熱浸錫方法製得的產品剖面示意圖。具體實施方法
以下結合實施例對本發明作進一步說明實施例1對市售普通銅帶實施熱處理，在400°C熱處理時間為90分鐘。經熱處理的普通銅帶表面採用通用的常規電鍍技術覆蓋上過渡錫層，控制其厚度 為0. 5微米。然後將覆蓋有過渡錫層的銅帶連續通過放置有不同組成Sn系鍍錫液槽中，先 通過置有1. 5mol的硫酸銅常規電鍍液體系中，電鍍時間2min，鍍液PH為1，溫度為10°C，獲 得鍍銅層，控制其厚度為1微米；然後通過置有硫酸亞錫20g/l，直徑為1微米的錫粉5g/l， 甲基磺酸120g/l，檸檬酸鉀60g/l，羥乙酸鈉10g/l，明膠3g/l，經高度分散的錫電鍍液體 系中，電鍍4min，鍍液PH為1，溫度為10°C，陰極電流密度為8A/dm2。得到鍍層總厚度為3 微米的鍍錫、鍍銅再鍍錫多層復鍍Sn系焊錫互連帶/匯流帶。實施例2對市售普通銅帶實施熱處理，在750°C熱處理時間為30分鐘。經熱處理的普通銅帶表面採用通用的常規電鍍技術覆蓋上過渡錫層，控制其厚度 為0. 5微米。然後將覆蓋有過渡錫層的銅帶連續通過放置有不同組成Sn系鍍錫液槽中，先 通過置有1. 5mol的常規硫酸銅電鍍液體系中，電鍍時間2min，鍍液PH為1，溫度為10°C， 獲得鍍銅層，控制其厚度為1微米；然後通過置有氰化銀鉀20g/l，直徑為1. 5微米的銀粉 5g/l，甲基磺酸120g/l，檸檬酸鉀60g/l，羥乙酸鈉10g/l，明膠3g/l，經高度分散的電鍍銀 液體系中，電鍍4min，鍍液PH為1，溫度為10°C，陰極電流密度為15A/dm2。得到鍍層厚度 為6微米的鍍銀層，再通過置有硫酸亞錫40g/l，甲基磺酸120g/l，檸檬酸鉀20g/l，苯酚磺 酸鈉30g/l,電鍍時間5min，鍍液PH為1. 5，溫度20°C，得到鍍層總厚度為12微米的鍍錫， 鍍銅、鍍銀再鍍錫多層復鍍Sn系焊錫互連帶/匯流帶。實施例3對市售普通銅帶實施熱處理，在550°C熱處理時間為60分鐘。經熱處理的普通銅帶表面採用通用的常規電鍍技術覆蓋上過渡錫層，控制其厚度 為1微米。然後將覆蓋有過渡錫層的銅帶連續通過放置有不同組成Sn系鍍錫液槽中，先通 過置有1. 5mol的常規氨基磺酸鎳電鍍液體系中，電鍍時間2min，鍍液PH為1，溫度為10°C， 獲得鍍鎳層，控制其厚度為1微米；然後通過置有硫酸亞錫50g/l，直徑為1微米的錫粉5g/ 1，甲基磺酸120g/l，檸檬酸鈀10g/l，羥乙酸鈉10g/l，明膠3g/l，經高度分散的錫電鍍液 體系中，電鍍4min，鍍液PH為1，溫度為15°C，陰極電流密度為ΙΟΑ/dm2。得到鍍層總厚度 為7微米的鍍錫、鍍鎳再鍍鈀錫的多層復鍍Sn系焊錫互連帶/匯流帶。根據實際測試結果，本發明所生產的太陽能組件用互連帶/匯流帶產品與普通工 藝生產的產品相比，在導電率指標方面有較為明顯的提升，體積電阻率(Ω · mm2/m)將從 0. 022-0. 023降低至0. 019-0. 020。由於互連帶/匯流帶電阻率的降低，將使太陽能電池組 件的輸出功率得到提升，據測算，約可提高輸出功率1. 5-3. 0%。本發明由於採用了無鉛電鍍工藝，錫層厚度均勻，表面極為平整，而熱浸錫工藝生 產的互連帶/匯流帶表面呈現明顯的弧形凸起。見圖1及圖2。相對於熱浸錫工藝，電鍍工藝處理的互連帶/匯流帶在電池片焊接生產過程中可 杜絕流錫產生，可直接用於自動和半自動電池片生產設備中。
權利要求
一種用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶。其特徵在於由斷面形狀加工成平角狀的銅帶導體表面覆蓋一層Sn系焊錫，用於太陽能光伏組件互連焊接。
2.如權利要求1所述的互連帶/匯流帶其特徵在於銅帶導體採用普通銅帶，其0含量 可在 150 300ppm。
3.如權利要求1所述的互連帶/匯流帶其特徵在於銅帶表面覆蓋一層Sn系焊錫，其 組成可以是純Sn、或從Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一種或二種或多種元素組成Sn系複合焊 錫，且是每種元素含1 10襯％的Sn系複合焊錫。
4.如權利要求3所述的Sn系焊錫其特徵在於具有微顆粒，所述微顆粒以0.1 3.5微 米鑲嵌在鍍層裡，所述的微顆粒選自Sn粉體，或是Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一種或幾種金 屬粉體。
5.如權利要求1，3所述的互連帶/匯流帶其特徵在於銅帶上Sn系焊錫覆蓋層厚度3 15微米。
6.如權利要求1所述的互連帶/匯流帶其特徵在於加工可控寬度1.1 20毫米。
7.如權利要求1所述的互連帶/匯流帶其特徵在於體積電阻率0.019 0. 020 Ω mm2/m。
8.—種如權利要求1 7之一所述的用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶的製造方 法，其特徵在於(1).對所述為導體的普通銅帶實施熱處理，在400 750°C的溫度範圍，熱處理時間為 30 90分鐘。(2).在所述的經熱處理的普通銅帶表面採用通用的常規電鍍技術覆蓋上過渡錫層，控 制其厚度為0.5 1.0微米。(3).將所述的覆蓋有過渡錫層的銅帶連續通過放置有不同組成Sn系鍍錫液槽中，鍍 液體系甲基磺酸或硫酸體系，工藝條件PH為1 2，溫度為10 20 °C，陰極電流密度為 8 15A/dm2。得到鍍層厚度為3 15微米的多層復鍍Sn系焊錫互連帶/匯流帶。可以 是鍍純錫；也可以是鍍錫、鍍銅再鍍錫；鍍錫、鍍銅、鍍銀再鍍錫；鍍錫、鍍銀再鍍錫；鍍錫、 鍍鎳、鍍金再鍍錫多層電鍍的Sn系焊錫互連帶/匯流帶。
全文摘要
本發明涉及一種用於太陽能光伏組件的互連帶/匯流帶及其製造方法，特別涉及該種互連帶/匯流帶是採用無鉛電鍍連續生產工藝，在銅帶表面均勻鍍覆一層Sn系焊錫，鍍層厚度可控3～15微米，鍍層表面光潔、不易發黃變色；鍍層密閉性好，適用於太陽能光伏組件的自動連續焊接和半自動及手動焊接生產。由於本發明採用普通銅帶作為導體，產品成本下降較大。本發明的另一個特徵是鍍層中含有微顆粒，有效增大了Sn系焊錫與光伏組件活性物質的附著面積，從而提高了互連帶/匯流帶與光伏電池的結合力，導電率明顯提高。
文檔編號C25D7/06GK101950603SQ20101025402
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月16日 優先權日2010年8月16日
發明者肖笛 申請人:上海華友金鍍微電子有限公司;肖笛