CN105855746A - 一种高拉力光伏组件用助焊剂 - Google Patents

一种高拉力光伏组件用助焊剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种助焊剂，其制备原料包括氧吸收剂，该助焊剂的固态含量为0.9‑2.5％，其制备原料还可以包括有机酸活化剂、成膜剂、表面活性剂、高沸点溶剂、润湿剂和溶剂。本发明的助焊剂用在光伏组件上，不仅焊接拉力高，而且固态含量低于传统助焊剂，焊接后电池片上基本上没有一点残留；本发明助焊剂尤其适用于太阳能光伏组件机器自动焊接工艺，焊接拉力高且导电率优良，已通过多家知名光伏组件企业测试。

Description

一种高拉力光伏组件用助焊剂
技术领域
本发明涉及助焊剂领域，特别涉及一种高拉力光伏组件用助焊剂。
技术背景
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能既是清洁能源又是可再生能源，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，因此太阳能是未来能源发展的重要方向。而光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分，其质量的好坏直接决定了太阳能发电效率高低，因此光伏组件的生产变得尤为重要。
目前，组件的生产都是使用自动串焊机将助焊剂喷在电池片银浆上，再跟焊带接触进行高温焊接。如果焊接效果不好，产生虚焊，会造成拉力偏低，从而影响光伏组件的导电率和输出功率。要使得焊接效果足够好，拉力够高，目前业界均是提高助焊剂固态含量来保证焊接效果以提高焊接拉力。但助焊剂中的固态含量过高会导致电池片上残留多，从而影响组件硅片对光的吸收率和EVA与电池片的接合，也影响光伏组件的美观。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，提供一 种焊接拉力高且固态含量低的光伏组件用助焊剂。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决：
本发明第一方面提供了一种助焊剂，其制备原料包括氧吸收剂，该助焊剂的固态含量为0.9-2.5％。
在一优选例中，其制备原料还包括有机酸活化剂、成膜剂、表面活性剂、高沸点溶剂、润湿剂和溶剂。
在一优选例中，所述氧吸收剂是2，4，6-三羧基苯酚、4-羧基苯酚、2，6-二羧基-4-乙基苯酚、2，6-二羧基苯酚和5-羧基-1-萘酚中的至少一种。
在一优选例中，所述氧吸收剂的占制备原料的重量百分比为0.05-0.5％。
本发明第二方面提供了另一种助焊剂，其由包括以下重量百分比的原料制备而成：
在一优选例中，所述溶剂为异丙醇。
在一优选例中，所述氧吸收剂是2，4，6-三羧基苯酚、4-羧基苯 酚、2，6-二羧基-4-乙基苯酚、2，6-二羧基苯酚和5-羧基-1-萘酚中的至少一种。
在一优选例中，所述有机酸活化剂为苯甲酸、苯乙酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、甘油酸、丁二酸、戊二酸、已二酸和辛二酸中的至少一种。
在一优选例中，所述成膜剂为氢化松香、聚合松香、丙烯酸松香树脂、马来酸松香树脂和水溶性松香树脂中的至少一种。
在一优选例中，所述表面活性剂为非离子表面活性剂和/或阳离子表面活性剂。
在一优选例中，所述表面活性剂是辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、FC4430、FSC100和FC135中的至少一种。
在一优选例中，所述高沸点溶剂的沸点为120-240℃。
在一优选例中，所述高沸点溶剂为高碳醇和/或醇醚。
在一优选例中，所述高沸点溶剂为二甘醇、十四醇、四氢糠醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二甘醇单甲醚和丙二醇单甲醚中的至少一种。
在一优选例中，所述润湿剂为脂肪酸酯。
在一优选例中，所述润湿剂为乙酸丁酯、乙酸苄酯、丁二酸二乙酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、戊二酸二甲酯和DEB中的至少一种。
本发明第三方面提供了所述的助焊剂的制备方法，包括如下步骤：常温下，将溶剂加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入 难溶原料，搅拌半小时后，依次加入其他原料，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置过滤即可。
本发明第三方面提供了所述的助焊剂在焊接光伏组件上的应用；
在一优选例中，所述光伏组件为太阳能光伏组件。
与现有技术相比，本发明提供的助焊剂，具有如下有益效果：
本发明的助焊剂用在光伏组件上，不仅焊接拉力高，而且固态含量为0.9-2.5％，低于传统助焊剂，由此焊接后电池片上基本上没有一点残留，不仅不会影响组件硅片对光的吸收率和EVA与电池片的接合，还能保持美观；本发明助焊剂尤其适用于太阳能光伏组件机器自动焊接工艺，焊接拉力高且导电率优良，已通过多家知名光伏组件企业测试。
具体实施方式
本发明提供了一种助焊剂，其制备原料包括氧吸收剂，该助焊剂的固态含量为0.9-2.5％；优选的，其制备原料还包括有机酸活化剂、成膜剂、表面活性剂、高沸点溶剂、润湿剂和溶剂；进一步优选的，所述氧吸收剂是2，4，6-三羧基苯酚、4-羧基苯酚、2，6-二羧基-4-乙基苯酚、2，6-二羧基苯酚和5-羧基-1-萘酚中的至少一种；更进一步优选的，所述氧吸收剂占制备原料的重量百分比为0.05-0.5％。本发明所用的术语“制备原料”是指为制备助焊剂所需的原料。
在上述基础上，本发明提供了一种助焊剂，其由包括以下重量百分比的原料制备而成：
所述氧吸收剂是2，4，6-三羧基苯酚、4-羧基苯酚、2，6-二羧基-4-乙基苯酚、2，6-二羧基苯酚和5-羧基-1-萘酚中的至少一种。当助焊剂喷在电池片银浆上后，再覆盖焊带，三者一起经过120℃预热活化时，有机酸活化剂会去除电池片银浆和焊带上的氧化物，露出没有被氧化的银和锡。但在120℃高温下，被去除氧化物的银和锡又容易被空气中的氧气再次氧化，为了降低助焊剂中的固态含量，不能添加足量的成膜剂和活化剂来完全覆盖保护银和锡。当加入氧吸收剂后，通过成膜剂孔隙的氧气会先与氧吸收剂发生化学反应而被吸收，因此氧吸收剂下面的银和锡接触不到氧气，而不会被氧化，此时银和锡才能更好的焊接。上述氧吸收剂的化学结构中最好含有羧基，因为羧基本身可以去除金属氧化物，从而可以进一步减少有机酸活化剂的添加量。在添加量上含量小于0.05％时，起不到吸收氧气的效果，含量大于0.5％时，会产生过多的残留。
所述有机酸活化剂为苯甲酸、苯乙酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、甘油酸、丁二酸、戊二酸、已二酸和辛二酸中的至少一种。这类活化剂有足够的活性，能够快速去除金属表面氧化物，而且其在焊 接温度下能够挥发分解，焊后电池片上无残留。
所述成膜剂为氢化松香、聚合松香、丙烯酸松香树脂、马来酸松香树脂和水溶性松香树脂中的至少一种。这些成膜剂在预热和焊接过程中能够形成防止金属再氧化的保护膜，在焊接温度下可增强助焊剂的活性，降低焊料表面张力。
所述表面活性剂为非离子表面活性剂和/或阳离子表面活性剂；优选的，所述表面活性剂是TX-10(辛基酚聚氧乙烯醚)、AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)、FC4430(非离子氟表面活性剂，美国3M公司)、
FSC100(阳离子氟表面活性剂，美国杜邦公司)、FC135(阳离子氟表面活性剂，美国3M公司)中的至少一种。适当地选择非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的组合，例如FC-4430和FC135的组合，利用它们的协同效应，能更好的降低熔融焊料的表面张力和被焊金属表面的表面能，提高焊接效果。
所述高沸点溶剂的沸点为120-240℃；优选为高碳醇和/或醇醚；进一步优选的，所述高沸点溶剂为二甘醇、十四醇、四氢糠醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二甘醇单甲醚和丙二醇单甲醚中的至少一种。高沸点溶剂能改善助焊剂的铺展性,使助焊剂涂敷均匀,而且其在焊接过程中会完全挥发掉，焊后不会残留在电池片上。
所述润湿剂为脂肪酸酯；优选的，所述润湿剂为乙酸丁酯、乙酸苄酯、丁二酸二乙酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、戊二酸二甲酯和DEB(混合酯，美国杜邦公司)中的至少一种。液态的润湿剂在于提高助焊剂的润湿力，在焊接过程中会完全挥发，焊后电池片上无残留。
所述溶剂可以是有机溶剂或无机溶剂；有机溶剂可以为甲醇、乙醇、异丙醇，无机溶剂可以为水；为了更好的溶解所选材料，溶剂最优选为异丙醇。
上述助焊剂由以下方法制备而成：
常温下(25℃)，先将溶剂加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入难溶原料，搅拌半小时后，依次加入其他原料，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置过滤即可。
上述助焊剂可应用在焊接光伏组件上，优选用在焊接太阳能光伏组件上。
本发明助焊剂的使用方法是：采用喷雾、浸渍等方法将助焊剂均匀涂敷在待焊接的电池片上，预热温度为110-130℃，焊接温度为200-240℃。
下面参考具体实施例对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
上述助焊剂的制备方法如下：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的2，4，6-三羧基苯酚和氢化松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即丁二酸、已二酸二乙酯、丙二醇单甲醚和FC-4430，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本实施例助焊剂。
拉力效果测试：
试验方法：电池片(浙江东阳东磁有限公司制造)为三栅八个焊接点，正银银浆为美国杜邦公司制造的18H型号，焊带为苏州宇邦新型材料有限公司制造。根据光伏组件企业实际生产工艺进行测试，将本实施例助焊剂装入串焊机(型号为LDTS2400，无锡先导智能装备股份有限公司制造)中，助焊剂喷涂量为12mL/min，预热温度120℃，焊接温度210℃，焊接时间3秒，焊接完成后，使用拉力机(型号为HZ-1004B，东莞市力显仪器科技有限公司制造)对焊接后的光伏组件进行拉力测试，具体拉力测试值如表1所示。
实施例2
本实施例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
上述助焊剂的制备方法如下：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的2，6-二羧基-4-乙基苯酚和氢化松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即丁二酸、已二酸二乙酯、丙二醇单甲醚和TX-10，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本实施例助焊剂。
本实施例拉力效果测试方法同实施例1，其测试结果如表1所示。
实施例3
本实施例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
上述助焊剂的制备方法如下：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的2，4，6-三羧基苯酚、氢化松香和丙烯酸松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即丁二酸、己二酸、已二酸二乙酯、丙二醇单甲醚和AEO-9，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本实施例助焊剂。
本实施例拉力效果测试方法同实施例1，其测试结果如表1所示。
实施例4
本实施例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
上述助焊剂的制备方法如下：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的4-羧基苯酚和氢化松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即己二酸、已二酸二乙酯、丙二醇单甲醚和FC-135，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本实施例助焊剂。
本实施例拉力效果测试方法同实施例1，其测试结果如表1所示。
实施例5
本实施例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
上述助焊剂的制备方法如下：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的5-羧基-1-萘酚和氢化松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即丁二酸、 DBE、四氢糠醇、FC-4430和FC135，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本实施例助焊剂。
本实施例拉力效果测试方法同实施例1，其测试结果如表1所示。
对比例1
本对比例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的氢化松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即丁二酸、已二酸二乙酯、丙二醇单甲醚和FC-4430，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本对比例助焊剂。
本对比例拉力效果测试方法同实施例1，其测试结果如表1所示。
对比例2
本对比例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的聚合松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即己二酸、已二酸二乙酯、丙二醇单甲醚和FC-135，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本对比例助焊剂。
本对比例拉力效果测试方法同实施例1，其测试结果如表1所示。
对比例3
本对比例中提供了一种助焊剂，由如下重量的原料制备而成：
常温下(25℃)，将上述重量的异丙醇加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入上述重量的氢化松香，以75转/分钟搅拌半小时后，再依次加入上述重量的其他原料即丁二酸、DBE、二甘醇单甲醚和AEO-9，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌， 静置，以200目的过滤网进行过滤即得到本对比例助焊剂。
本对比例拉力效果测试方法同实施例1，其测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，使用实施例1-5的助焊剂进行拉力效果测试时其焊接拉力值均高于比对比例1-3的焊接拉力值，这是因为加入氧吸收剂所形成的结果，氧吸收剂减少了高温过程中银和锡的氧化，从而使得其得到更好的焊接。

Claims (10)

1.一种助焊剂，其特征在于，其制备原料包括氧吸收剂，该助焊剂的固态含量为0.9-2.5％。
2.根据权利要求1的助焊剂，其特征在于，其制备原料还包括有机酸活化剂、成膜剂、表面活性剂、高沸点溶剂、润湿剂和溶剂；
任选的，所述氧吸收剂是2，4，6-三羧基苯酚、4-羧基苯酚、2，6-二羧基-4-乙基苯酚、2，6-二羧基苯酚和5-羧基-1-萘酚中的至少一种；
任选的，所述氧吸收剂占制备原料的重量百分比为0.05-0.5％。
3.一种助焊剂，其特征在于，其由包括以下重量百分比的原料制备而成：
4.根据权利要求2或3所述的助焊剂，其特征在于，所述溶剂为异丙醇；
任选的，所述氧吸收剂是2，4，6-三羧基苯酚、4-羧基苯酚、2，6-二羧基-4-乙基苯酚、2，6-二羧基苯酚和5-羧基-1-萘酚中的至少一种。
5.根据权利要求2或3所述的助焊剂，其特征在于，所述有机酸活化剂为苯甲酸、苯乙酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、甘油酸、丁二酸、戊二酸、已二酸和辛二酸中的至少一种；
任选的，所述成膜剂为氢化松香、聚合松香、丙烯酸松香树脂、马来酸松香树脂和水溶性松香树脂中的至少一种。
6.根据权利要求2或3所述的助焊剂，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂和/或阳离子表面活性剂；
任选的，所述表面活性剂是辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、FC4430、FSC100和FC135中的至少一种。
7.根据权利要求2或3所述的助焊剂，其特征在于，所述高沸点溶剂的沸点为120-240℃；
任选的，所述高沸点溶剂为高碳醇和/或醇醚；
任选的，所述高沸点溶剂为二甘醇、十四醇、四氢糠醇、乙
二醇乙醚、乙二醇丁醚、二甘醇单甲醚和丙二醇单甲醚中的至少一种。
8.根据权利要求2或3所述的助焊剂，其特征在于，所述润湿剂为脂肪酸酯；
任选的，所述润湿剂为乙酸丁酯、乙酸苄酯、丁二酸二乙酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、戊二酸二甲酯和DEB中的至少一种。
9.根据权利要求2或3所述的助焊剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：常温下，将溶剂加入干净的带搅拌的搪瓷釜中，开搅拌，先加入难溶原料，搅拌半小时后，依次加入其他原料，继续搅拌至固体物质全部溶化，混合均匀，停止搅拌，静置过滤即可。
10.根据权利要求1-3任一项所述的助焊剂在焊接光伏组件上的应用；
任选的，所述光伏组件为太阳能光伏组件。
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