CN102744483A - 一种薄膜太阳电池汇流焊接工艺 - Google Patents

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王立武
董青山
秦霄海
许明现
杨高平
胡玉明
汤杰虎
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Abstract

本发明公布了一种薄膜太阳电池汇流焊接工艺，属于半导体光电领域，该工艺包括具有铝质背电极的薄膜太阳电池，在薄膜太阳电池背电极上至少设置有两条引流条，分别为左引流条和右引流条，左引流条和右引流条和背电极之间采用超声波焊接，左汇流条与左引流条采用热焊焊接形成焊点，右汇流条与右引流条采用热焊焊接形成焊点，所述左引流条和右引流条为铜铝复合带，所述的左汇流条和右汇流条为镀锡铜带，本工艺能有效的保证焊接的速度和质量，汇流交叉点焊接牢固可靠，有效的解决了薄膜电池汇流成本和寿命的问题。

Description

一种薄膜太阳电池汇流焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种薄膜太阳电池汇流焊接工艺，特别涉及一种背电极为铝质的薄膜太阳电池汇流焊接工艺，属于半导体光电领域。
背景技术
随着世界能源危机和环境污染问题的日趋严重，人们加快了对太阳能光伏发电技术的研究，于是太阳电池制造技术得到了迅猛的发展，其中薄膜太阳电池作为太阳电池领域的重要分支近几年发展迅速，其种类涵盖了包括非晶硅、非晶硅锗、微晶硅、或由它们构成的双结或多结叠层薄膜电池、碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池等，，目前薄膜太阳电池的背电极膜层通常为金属薄膜或透明导电氧化物薄膜，例如Al、Ag、Au、Mo、Ni、Ti、V、Cr、掺杂的ZnO等，薄膜电池在完成光电转换功能层的制备和分割以后，需要在其背电极上设置引流汇流装置将电流引出常见的汇流工艺有：
（1）铝薄膜背电极，引流和汇流用铝带；用法：将引流用铝带用超声波焊接工艺焊接到铝膜上，汇流用铝带与引流用铝带的交叉点也采用超声波焊接。该组合材料及方法的优点是工艺简单，材料成本低，缺点是汇流交叉点焊接不牢固，电池在长期工作条件下汇流交叉点发热厉害容易导致电池失效。
（2）掺杂的氧化锌薄膜背电极，常用镀锡铜带，银浆，其用法为：将镀锡铜带用银浆粘接到氧化锌薄膜背电极，汇流用镀锡铜带与引流用镀锡铜带的交叉点采用热焊，该组合材料及方法的优点是焊接牢固可靠，但缺点是工艺复杂，银浆等材料价格昂贵，且还需要再增加白色涂料做反光层，成本也会增大。
（3）银薄膜（或镍钒薄膜）背电极，常用镀锡铜带，其用法为：将引流用的镀锡铜带用热焊的方式焊接到银薄膜（或镍钒薄膜）背电极上，汇流用镀锡铜带与引流用镀锡铜带的交叉点采用热焊，该组合材料及方法的优点是焊接牢固可靠，缺点是工艺较复杂，且银薄膜（或镍钒薄膜）价格昂贵。
（4）铝薄膜背电极，引流和汇流用铝箔导电胶带或铜箔导电胶带，其用法为：将引流用的铝箔导电胶带或铜箔导电胶带采用滚压的方法粘接到铝薄膜背电极上，汇流用的导电胶带与引流用的导电胶带的交叉点也采用滚压的方法将二者粘接在一起。该组合材料及方法的优点是工艺简单，缺点是铝箔导电胶带或铜箔导电胶带价格昂贵。
以上各种工艺都不同程度的存在焊接质量不能保证、材料价格昂贵等缺点，很难适应目前市场对薄膜电池长寿命、低成本的而大规模发电要求。
发明内容
本发明为提供一种成本低廉、经久耐用的薄膜太阳电池焊接工艺。
本发明所提供的一种薄膜太阳电池汇流焊接工艺，包括具有铝质背电极的薄膜太阳电池，在薄膜太阳电池背电极上至少设置有两条引流条，分别为左引流条和右引流条，左引流条和右引流条与背电极之间采用超声波焊接，左汇流条与左引流条采用热焊焊接形成焊点，右汇流条与右引流条采用热焊焊接形成焊点，所述左引流条和右引流条为铜铝复合带，所述的左汇流条和右汇流条为镀锡铜带，所述的薄膜太阳电池的背电极厚度为5至1000纳米，所述的左引流条和右引流条与背电极之间采用超声波焊接时焊接速度为100-1000mm/min，焊接压力为0.1-0.5MPa，焊接功率在10W-50W之间，所述左汇流条与左引流条采用热焊焊接形成焊点，右汇流条与右引流条采用热焊焊接形成焊点，热焊焊接温度在200℃-400℃之间，所述的薄膜太阳电池为非晶硅薄膜太阳电池或非晶硅锗薄膜太阳电池或微晶硅薄膜太阳电池或碲化镉薄膜电池或铜铟镓硒薄膜电池 。
本发明在薄膜太阳电池铝薄膜背电极基础上，采用铜铝复合带、镀锡铜带、焊锡丝为汇流组合材料，材料价格便宜易得，以超声波焊接方式将铜铝复合带的铝面焊接到铝薄膜背电极上，能有效的保证焊接的速度和质量，镀锡铜带与铜铝复合带的铜面形成的汇流交叉点采用热焊，利用了铜铝复合带的双面特性，工艺简单可行，汇流交叉点焊接牢固可靠，有效的解决了薄膜电池汇流成本和寿命的问题，即保证了低廉的价格，又能满足薄膜太阳电池长使用寿命的要求。
附图说明
附图是本发明的示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的具体实施例，本实施例仅仅是对本发明所述工艺的阐述和解释，并不限制本发明的范围。
如附图所示，对于非晶薄膜电池1，采用磁控溅射法溅镀铝薄膜背电极，控制相应的工艺使铝膜厚度在300nm左右，然后采用超声波焊接方法将采用铜铝复合带的引流条2和引流条3的铝面焊接到铝膜背电极上，所采用的铜铝复合带的宽度可为4mm，厚度可为0.1mm，铜层厚度与铝层厚度的比例最佳为3:1，电阻率在0.022Ω㎜2/m，超声波焊接速度采用500mm/min，焊接压力0.2MPa，焊接功率采用40W，接着将采用镀锡铜带的汇流条4和汇流条5分别与采用铜铝复合带的引流条2和引流条3 采用热焊焊接，焊接时镀锡铜带的锡面与铜铝复合带的铜面相对应，采用镀锡铜带的宽度可为5mm，厚度可为0.15mm，电阻率为0.025Ω㎜2/m，涂层成分为锡铅合金，将少量锡铅合金焊锡丝放置于铜铝复合带的铜面与镀锡铜带铜面之间，用烙铁压住交叉汇流点，烙铁温度采用350℃，使焊锡丝熔化成熔接层，将铜铝复合带的铜面与镀锡铜带牢固的焊接在一起，本焊接工艺可用于各种背电极为铝膜的薄膜太阳电池的汇流焊接，包括非晶硅薄膜太阳电池、非晶硅锗薄膜太阳电池、微晶硅薄膜太阳电池、碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池以及由它们形成的双结和多结薄膜太阳电池，本焊接工艺焊接焊接的引流条可多于两条，在两侧的引流条之间还可以根据输出的要求设置多条引流条，同时设置满足需求的汇流条，以实现对电流电压的输出要求。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (5)

1.一种薄膜太阳电池汇流焊接工艺，包括具有铝质背电极的薄膜太阳电池（1），其特征在于：在薄膜太阳电池（1）背电极上至少设置有两条引流条，分别为左引流条（3）和右引流条（2），左引流条（3）和右引流条（2）与背电极之间采用超声波焊接，左汇流条（5）与左引流条（3）采用热焊焊接形成焊点（6），右汇流条（4）与右引流条（2）采用热焊焊接形成焊点（7），所述左引流条（3）和右引流条（2）为铜铝复合带，所述的左汇流条（5）和右汇流条（6）为镀锡铜带。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池汇流焊接工艺，其特征在于：所述的薄膜太阳电池（1）的背电极厚度为5至1000纳米。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池汇流焊接工艺，其特征在于：所述的左引流条（3）和右引流条（2）与背电极之间采用超声波焊接，焊接速度100-1000mm/min，焊接压力0.1-0.5MPa，焊接功率在10W-50W之间。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池汇流焊接工艺，其特征在于：所述左汇流条（5）与左引流条（3）采用热焊焊接形成焊点（6），右汇流条（4）与右引流条（2）采用热焊焊接形成焊点（7），热焊焊接温度在200℃-400℃之间。
5.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池汇流焊接工艺，其特征在于：所述的薄膜太阳电池（1）包括为非晶硅薄膜太阳电池或非晶硅锗薄膜太阳电池或微晶硅薄膜太阳电池或碲化镉薄膜电池或铜铟镓硒薄膜电池 。
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