CN101950603A - 一种用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带及其制造方法 - Google Patents

一种用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带及其制造方法，特别涉及该种互连带/汇流带是采用无铅电镀连续生产工艺，在铜带表面均匀镀覆一层Sn系焊锡，镀层厚度可控3～15微米，镀层表面光洁、不易发黄变色；镀层密闭性好，适用于太阳能光伏组件的自动连续焊接和半自动及手动焊接生产。由于本发明采用普通铜带作为导体，产品成本下降较大。本发明的另一个特征是镀层中含有微颗粒，有效增大了Sn系焊锡与光伏组件活性物质的附着面积，从而提高了互连带/汇流带与光伏电池的结合力，导电率明显提高。

Description

一种用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带及其制造方法 
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带及其制造方法，特别涉及该种互连带/汇流带是采用无铅电镀连续生产工艺，在铜带表面均匀镀覆一层Sn系焊锡，适用于太阳能光伏组件的自动连续焊接和半自动及手动焊接生产。 
背景技术
二十一世纪以来，出于对环境的关爱，太阳能的利用成为人类创造新能源的热点之一。太阳能光伏组件使用了大量的多晶和单晶的Si片，而这些Si片需要由互连带/汇流带焊接连通，传输到指定领域，通过此模式发电，传送电力。由此人们就得知，随着太阳能光伏组件的快速发展，就需要大量的由断面形状加工成平角状的铜带导体表面覆盖焊锡的用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带。 
迄今为止，人们为了得到高导电率，连接太阳能光伏组件的互连带/汇流带均采用纯度较高的无氧铜或是高纯度铜(99.9999％)作为导体材料，这样制造成本就会很高。 
日本专利：特開平2002-263880号公报，采用无氧铜以及高纯度铜作为太阳能光伏组件互连带/汇流带的导体材料，热浸锡工艺制备高性能互连带/汇流带。 
日本专利：jp 2008169461A20080424涉及用于太阳能电池的低价无铅焊锡 镀金属导线及制备方法。导体材料为含100ppm磷元素的铜合金，主要讲述这部份磷添加的方法，以及铜带导体带磷后的各种优缺点。 
中国专利：公开号CN201430144为常州天合光能有限公司申请的实用新型专利，涉及一种太阳能电池涂锡带，包括铜带基材，铜带基材一面覆盖有锡合金层，另一面覆盖与太阳能电池片同色的保护层，保护层为颜料涂层或者为掺入颜料添加剂的锡合金涂层。主要强调的是保护层，整篇专利中未提及锡涂层的生产工艺及具体涂层成分。 
中国专利：公开号CN101488536涉及一种太阳能光伏组件汇流带及汇流带组装太阳能板的方法，其汇流带上的锡层覆盖采用热浸锡工艺，而且其锡料组份中含铅。 
中国期刊功能材料1997.28(1)-104-105的文章上报道太阳能电池用涂锡合金带的研制，采用的也是热浸锡工艺把锡焊料覆盖至铜带上。 
综合上述内容，太阳能光伏组件的大量推广使用需要解决两个方面的问题，其一个方面是多晶与单晶的Si片的生产成本要下降，这不是我们讨论的范围。而另一个方面是各个部件如互连带/汇流带的生产成本要低廉，生产工艺要环保，生产过程要快捷化，互连带/汇流带与Si片的附着力要好，更为重要的是互连带/汇流带的导电性能要更好。 
发明内容
本发明旨在提供一种生产成本低，生产工艺环保，生产过程快捷，附着力好，导电率高用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带及其制造方法，特别采用无铅化电镀连续生产工艺，在铜带表面均匀镀覆一层Sn系焊锡，镀层厚度可控，镀层 表面光洁、不易发黄变色；镀层密闭性好，适用于太阳能光伏组件的自动连续焊接生产。采用普通铜带作为导体，产品成本下降较大。本发明的另一个特征是镀层中含有微颗粒，有效增大了Sn系焊锡与光伏组件活性物质的附着面积，从而提高了互连带/汇流带与光伏电池的结合力，导电率明显提高。 
技术方案 
1.采用市售普通铜带，其O含量可在150～300ppm，生产成本大幅度下降。 
2.在市售的普通铜带表面采用无铅化电镀方法覆盖一层Sn系焊锡，其组成可以是纯Sn、或从Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一种或二种或多种元素组成Sn系复合焊锡，且是每种元素含1～10wt％的Sn系复合焊锡。 
3.采用特殊加工方法使Sn系焊锡具有微颗粒，增强焊带的附着力。所述微颗粒以0.1～3.5微米镶嵌在镀层里，所述的微颗粒选自Sn金属粉体，或是Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一种或几种金属粉体。 
4.采用无铅化电镀方法制造互连带/汇流带生产快捷，铜带上Sn系焊锡覆盖层厚度可控3～15微米。互连带/汇流带加工可控宽度1.1～20毫米。 
5.采用无铅电镀法制造的互连带/汇流带体积电阻率0.019～0.020Ωmm2/m，这比热浸锡制造互连带/汇流带的体积电阻率要低。 
6.制造步骤： 
(1).对所述为导体的普通铜带实施热处理，在400～750℃的温度范围，热处理时间为30～90分钟。 
(2).在所述的经热处理的普通铜带表面采用通用的常规电镀技术覆盖上过渡锡层，控制其厚度为0.5～1.0微米。 
(3).将所述的覆盖有过渡锡层的铜带连续通过放置有不同组成Sn系镀锡液槽中，工艺条件：PH为1～2，温度为10～20℃，阴极电流密度为8～15A/dm2。得到镀层厚度为3～12微米的多层复镀Sn系焊锡互连带/汇流带。可以是镀纯锡；也可以是镀锡、镀铜再镀锡；镀锡、镀铜、镀银再镀锡、镀锡镀镍、镀金再镀锡多层电镀的Sn系焊锡互连带/汇流带。 
所述的市售普通铜带是黄铜带或紫铜带 
所述的Sn在电镀液中加入形态是硫酸亚锡或甲基磺酸锡 
所述的Ag在电镀液中加入形态是氰化银钾 
所述的Cu在电镀液中加入形态是硫酸铜或氰化亚铜 
所述的Bi在电镀液中加入形态是甲基磺酸铋 
所述的Ni在电镀液中加入形态是硫酸镍或氨基磺酸镍 
所述的Au在电镀液中加入形态是氯金酸 
所述的Pd在电镀液中加入形态是柠檬酸钯 
所述的常规电镀技术指的是现有的常规甲基磺酸体系的电镀方法 
附图说明
图1、是采用本发明权利要求8的方法制得的产品剖面示意图。 
图2、是采用通常热浸锡方法制得的产品剖面示意图。 
具体实施方法 
以下结合实施例对本发明作进一步说明 
实施例1 
对市售普通铜带实施热处理，在400℃热处理时间为90分钟。 
经热处理的普通铜带表面采用通用的常规电镀技术覆盖上过渡锡层，控制其厚度为0.5微米。然后将覆盖有过渡锡层的铜带连续通过放置有不同组成Sn系镀锡液槽中，先通过置有1.5mol的硫酸铜常规电镀液体系中，电镀时间2min，镀液PH为1，温度为10℃，获得镀铜层，控制其厚度为1微米；然后通过置有硫酸亚锡20g/l，直径为1微米的锡粉5g/l，甲基磺酸120g/l，柠 檬酸钾60g/l，羟乙酸钠10g/l，明胶3g/l，经高度分散的锡电镀液体系中，电镀4min，镀液PH为1，温度为10℃，阴极电流密度为8A/dm2。得到镀层总厚度为3微米的镀锡、镀铜再镀锡多层复镀Sn系焊锡互连带/汇流带。 
实施例2 
对市售普通铜带实施热处理，在750℃热处理时间为30分钟。 
经热处理的普通铜带表面采用通用的常规电镀技术覆盖上过渡锡层，控制其厚度为0.5微米。然后将覆盖有过渡锡层的铜带连续通过放置有不同组成Sn系镀锡液槽中，先通过置有1.5mol的常规硫酸铜电镀液体系中，电镀时间2min，镀液PH为1，温度为10℃，获得镀铜层，控制其厚度为1微米；然后通过置有氰化银钾20g/l，直径为1.5微米的银粉5g/l，甲基磺酸120g/l，柠檬酸钾60g/l，羟乙酸钠10g/l，明胶3g/l，经高度分散的电镀银液体系中，电镀4min，镀液PH为1，温度为10℃，阴极电流密度为15A/dm2。得到镀层厚度为6微米的镀银层，再通过置有硫酸亚锡40g/l，甲基磺酸120g/l，柠檬酸钾20g/l，苯酚磺酸钠30g/l，电镀时间5min，镀液PH为1.5，温度20℃，得到镀层总厚度为12微米的镀锡，镀铜、镀银再镀锡多层复镀Sn系焊锡互连带/汇流带。 
实施例3 
对市售普通铜带实施热处理，在550℃热处理时间为60分钟。 
经热处理的普通铜带表面采用通用的常规电镀技术覆盖上过渡锡层，控制其厚度为1微米。然后将覆盖有过渡锡层的铜带连续通过放置有不同组成Sn系镀锡液槽中，先通过置有1.5mol的常规氨基磺酸镍电镀液体系中，电镀时间2min，镀液PH为1，温度为10℃，获得镀镍层，控制其厚度为1微米；然后通过置有硫酸亚锡50g/l，直径为1微米的锡粉5g/l，甲基磺酸120g/l，柠 檬酸钯10g/l，羟乙酸钠10g/l，明胶3g/l，经高度分散的锡电镀液体系中，电镀4min，镀液PH为1，温度为15℃，阴极电流密度为10A/dm2。得到镀层总厚度为7微米的镀锡、镀镍再镀钯锡的多层复镀Sn系焊锡互连带/汇流带。 
根据实际测试结果，本发明所生产的太阳能组件用互连带/汇流带产品与普通工艺生产的产品相比，在导电率指标方面有较为明显的提升，体积电阻率(Ω·mm2/m)将从0.022-0.023降低至0.019-0.020。由于互连带/汇流带电阻率的降低，将使太阳能电池组件的输出功率得到提升，据测算，约可提高输出功率1.5-3.0％。 
本发明由于采用了无铅电镀工艺，锡层厚度均匀，表面极为平整，而热浸锡工艺生产的互连带/汇流带表面呈现明显的弧形凸起。见图1及图2。 
相对于热浸锡工艺，电镀工艺处理的互连带/汇流带在电池片焊接生产过程中可杜绝流锡产生，可直接用于自动和半自动电池片生产设备中。 

Claims (8)

1.一种用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带。其特征在于由断面形状加工成平角状的铜带导体表面覆盖一层Sn系焊锡，用于太阳能光伏组件互连焊接。
2.如权利要求1所述的互连带/汇流带其特征在于铜带导体采用普通铜带，其O含量可在150～300ppm。
3.如权利要求1所述的互连带/汇流带其特征在于铜带表面覆盖一层Sn系焊锡，其组成可以是纯Sn、或从Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一种或二种或多种元素组成Sn系复合焊锡，且是每种元素含1～10wt％的Sn系复合焊锡。
4.如权利要求3所述的Sn系焊锡其特征在于具有微颗粒，所述微颗粒以0.1～3.5微米镶嵌在镀层里，所述的微颗粒选自Sn粉体，或是Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一种或几种金属粉体。
5.如权利要求1，3所述的互连带/汇流带其特征在于铜带上Sn系焊锡覆盖层厚度3～15微米。
6.如权利要求1所述的互连带/汇流带其特征在于加工可控宽度1.1～20毫米。
7.如权利要求1所述的互连带/汇流带其特征在于体积电阻率0.019～0.020Ωmm2/m。
8.一种如权利要求1～7之一所述的用于太阳能光伏组件的互连带/汇流带的制造方法，其特征在于：
(1).对所述为导体的普通铜带实施热处理，在400～750℃的温度范围，热处理时间为30～90分钟。
(2).在所述的经热处理的普通铜带表面采用通用的常规电镀技术覆盖上过渡锡层，控制其厚度为0.5～1.0微米。
(3).将所述的覆盖有过渡锡层的铜带连续通过放置有不同组成Sn系镀锡液槽中，镀液体系：甲基磺酸或硫酸体系，工艺条件：PH为1～2，温度为10～20 ℃，阴极电流密度为8～15A/dm2。得到镀层厚度为3～15微米的多层复镀Sn系焊锡互连带/汇流带。可以是镀纯锡；也可以是镀锡、镀铜再镀锡；镀锡、镀铜、镀银再镀锡；镀锡、镀银再镀锡；镀锡、镀镍、镀金再镀锡多层电镀的Sn系焊锡互连带/汇流带。 
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