CN103489947A - 一种太阳电池用互连条 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳电池用互连条，所述太阳电池用互连条的铜基纯度等级满足TU2及以上级别；塑性延伸率为0.2％的屈服强度为25MPa～65MPa，且满足抗拉强度>130MPa和延伸率>15%，在与太阳电池焊接时，可降低太阳电池产生碎片。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池用互连条。
背景技术
在光伏领域的晶体硅太阳电池组件中，通常采用互连条来焊接和串联电池。目前，常规的互连条中间为纯铜基材，表层为锡基合金。常规互连条的铜基材宽度在1.5～2.0mm之间、厚度在0.10～0.20mm之间，表面锡基合金单层厚度为20～30μm，互连条体积电阻率2.3Ωmm2/m以下、屈服强度在60～100MPa之间，且抗拉强度>150MPa。每片电池上一般采用两根或三根互连条焊接和串联电池。
随着晶体硅太阳电池技术的发展，转换效率越来越高,而电池的厚度却越来越薄，从以往的300μm到目前的180～200μm，今后可能发展到160μm甚至更薄。电池尺寸从本世纪初的103mm×103mm，逐渐发展到目前的125mm×125mm、156mm×156mm，今后甚至可能发展到200mm×200mm,单片电池的工作电流也随之越来越大。为了减少太阳电池组件的串联电阻，需要用增加单片电池上的主栅线，也就是增加互连条数量和增加互连条厚度或宽度的方法来降低组件的串联电阻。而增加单片电池上的主栅线，即增加互连条数量和互连条加宽，都会增加遮挡电池表面面积而使电池接受阳光的面积减少，太阳电池组件的转换效率就会下降。单纯增加互连条厚度，则会使互连条变硬，电池在焊接过程中易产生弯曲和隐裂。所以，常规互连条已不适合焊接和串联新的电池了。新的太阳电池对互连条提出了更高的要求，要从互连条材料本身和每片电池上所焊接互连条数量的匹配性综合考 虑，选择互连条的原则是要保证电池输出功率的有效传导和电池不因互连条的原因使电池产生碎片。
因此，如何提供一种太阳电池用互连条以满足业界的要求，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可降低太阳电池产生碎片的太阳电池用互连条。
为实现上述目的，本发明将提供一种太阳电池用互连条，包括中间层为纯铜基材，在所述中间层的表层为熔融焊接层；所述互连条的铜基纯度等级满足TU2及以上级别；塑性延伸率为0.2％的屈服强度为25MPa～65MPa，且满足抗拉强度>130MPa和延伸率>15%。
与现有技术中太阳电池用互连条相比，本发明由于采用互连条的铜基纯度等级满足TU2及以上级别；塑性延伸率为0.2％的屈服强度为25MPa～65MPa，且满足抗拉强度>130MPa和延伸率>15%，在与太阳电池焊接时，可降低太阳电池产生碎片。
附图说明
无
具体实施方案
下面结合具体实施例来详细说明本发明的目的及功效。
本发明是根据用户端的使用反馈，对太阳电池用互连条产品进行改进后，提出的实施方案。即本发明的太阳电池用互连条包括：中间层为纯铜基材，在所述中间层的表层为熔融焊接层，较佳地，该熔融焊接层为锡基合金；其中，所述互连条的铜基纯度等级满足TU2及以上级别；塑性延伸率为0.2％的屈服强度为25MPa～65MPa，且满足抗拉强度>130MPa和延伸率>15%。符合以上要求的太阳电池互连条，用户使用后，性能更好，在与电池焊接的过程中有效减少电池的热变形，减少电池破碎。
作为形成上述互连条的金属材料，其中间层材料可以使用纯铜、纯铝、纯银等导电性、可焊性良好的各种金属材料，但从材料成本和性能综合角度出发优选纯铜。铜的纯度越高越好，铜基纯度等级满足TU2及以上级别。在杂质中，因为含有微量的氧就具有提高屈服强度的作用，因此越少越好，无氧铜(OFHC)和真空熔化铜等的氧含量在20ppm以下较适宜。
上述互连条的中间层，可以采用圆铜线，进行压延的方式制备带材；或将宽板带材通过分条切割加工成制备窄带材。在原材料加工过程中，中间层材料的屈服强度并未达到所需要求。因此，考虑采用充分退火，使所述太阳电池互连条塑性延伸率为0.2％的屈服强度进入25MPa～65MPa的范围。一般地，中间层为纯铜时，退火工艺是800℃～900℃左右，保温1～3分钟左右。
在实施上述充分退火时通入含有H2保护气氛，保证带材的表面质量，纯铜退火时采用主动放线方式避免带材受力，退火后的带材通过滑动收线装置或进行程序设置减小收线张力。
在实施上述的退火时，主要是将压延后的带材或分条切割后的窄带材进行退火处理。
上述的中间层带材，在后续的加工中将其浸入熔融的锡基合金加热炉中，通过调整工艺，在其表面形成锡基合金层。熔融的锡基合金加热炉的温度应比锡基合金熔点高50℃～100℃。
上述的中间层带材浸入熔融锡基合金加热炉的过程中，需要通过装置设计减小带材由于弯曲引起的屈服强度提高。
实施例
采用无氧铜，即铜基纯度等级满足TU2及以上级别，宽板带分条切割成1.8mm宽的窄带材，将一部分分条切割后的带材进行退火，退火工艺为800℃～900℃×2min，将未退火和退火后的带材做为互连条的中间层。
将中间层带材用助焊剂表面浸润后，浸入锡合金加热炉，锡合金（Sn-40%Pb）加热炉的温度为240℃～270℃，以3m/min的速度提起，在中间层带材上涂覆一层锡合金，获得互连条线材。
将获得的互连条焊接在厚度180μm～200μm的晶体硅电池片上，电池片尺寸为156mm×156mm，焊接温度为300℃～360℃，观察电池片的破碎情况。
按照国家标准GB/T 228.1的测试方法，测试不同处理方式互连条屈服强度、抗拉强度和延伸率。结果如表1。
表1
由表1看出，样品1和2的中间层经过退火，屈服强度在65MPa以下，抗拉强度>130MPa，延伸率>15％，晶体硅电池片无破碎情况；而样品3和4，未经退火，其屈服强度分别为98MPa和120MPa，抗拉强度分别为>170MPa和>190MPa，延伸率>20％，晶体硅电池片均发生破碎情况。
采用以上对中间层进行退火的工艺制备互连条，互连条的中间层的截面规格分别为1.6×0.20mm和1.3×0.20mm，获得的互连条分别是样品5和样品6。
将样品5和6焊接于125mm×125mm的晶体硅电池片上。在每个电池片上，样品5取两根，样品6取3根，并将焊接好的电池片制备成晶体硅组件，测试功率。最终测试的功率发现，采用样品6制备的组件比采用样品5制备的组件功率提升3.5W。
在现有的太阳电池组件中，在125mm×125mm的太阳电池上采用2根互连条，而采用本发明的互连条后，即采用本发明所述互连条的铜基纯度等级满足TU2及以上级别、塑性延伸率为0.2％的屈服强度为 25MPa～65MPa、以及满足抗拉强度>130MPa和延伸率>15%的各性能参数的前提下，在本发明125mm×125mm的太阳电池上选用3根互连条，可使制备的组件功率提升3W以上。
在现有的太阳电池组件中，在156mm×156mm的太阳电池上采用3根互连条，而采用本发明的互连条后，即采用本发明所述互连条的铜基纯度等级满足TU2及以上级别、塑性延伸率为0.2％的屈服强度为25MPa～65MPa、以及满足抗拉强度>130MPa和延伸率>15%的各性能参数的前提下，在156mm×156mm的太阳电池上选用4根互连条，可使制备的组件功率提升5W以上。
由于本发明在156mm×156mm的太阳电池上采用3根互连条；在156mm×156mm的太阳电池上选用4根互连条后，由于通过选用合适的互连条截面积、屈服强度，增加了互连条对电池的电流收集，减少了组件的串阻，增加了组件功率输出。
Claims (6)
1.一种太阳电池用互连条，其特征在于，所述太阳电池用互连条包括中间层为纯铜基材，在所述中间层的表层为熔融焊接层；所述互连条的铜基纯度等级满足TU2及以上级别；塑性延伸率为0.2％的屈服强度为25MPa～65MPa，且满足抗拉强度>130MPa和延伸率>15%。
2.如权利要求1所述的太阳电池用互连条，其特征在于，在所述中间层的第一表面层和第二表面层形成熔融焊接层。
3.如权利要求2所述的太阳电池用互连条，其特征在于，在所述中间层介于第一表面层和第二表面层之间的侧面层形成熔融焊接层。
4.一种太阳电池，其特征在于，其包括如权利要求1所述的太阳电池用互连条。
5.如权利要求4所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池尺寸为125mm×125mm，在125mm×125mm的太阳电池上选用3根互连条。
6.如权利要求4所述的太阳电池，其特征在于，所述太阳电池尺寸为156mm×156mm，在156mm×156mm的太阳电池上选用4根互连条。
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Cited By (1)
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