CN106159018A - 一种光伏焊带及其涂锡工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏焊带，包括基体，该基体为金属单质或者合金材料，所述基体上表面通过压花形成若干凹槽，每相邻两个所述凹槽之间形成基体平面，通过连续电镀加工基体表面形成底可焊层，在基体平面上涂布焊膏形成可焊层。其涂布工艺为：首先选择基体；再电镀；电镀好后进行焊膏的涂布与印刷；最后，制作焊点。采用本专利公开的涂锡工艺制得的光伏焊带，在手工焊接和机器焊接过程中均能有优异的表现。其通过两次加工形成的新型材料，使得该产品应用后提高太阳能产品的功率提高，节省材料且提高材料的焊接性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏焊带及其涂锡工艺，属于光伏焊带加工技术领域。
背景技术
传统镀锡铅铜带是太阳能部件不可缺少的部件，焊带质量的好坏直接影响光伏组件的电流收集效率，对光伏组件的经济效益有很大的影响。传统镀锡或者锡铅，镀银铜带，也称涂锡带，汇流条，互联条。以下文件涉及均称为焊带。
传统焊带使用的工艺是利用铜带快速通过熔融的焊料-锡63铅37，在铜带表面形成30um的涂装层，使得焊带具有焊接能力，为传统热浸镀。这样的工艺具有工艺成本低，生产要求低的优点。但是，铜带使用了大量的铅金属，这个对环保不利，且材料成本相对很高。后期使用时将焊带焊接在太阳能片上，这样在收集能源的时候造成了相当大一部分面积的遮蔽。导致收集能源效率降低。
焊带焊接过程中一定要焊接牢固，避免虚焊，脱焊等现象。且加工完成后要保持焊带的柔软性和合适的硬度。
然而，公开号为CN101789452A的中国专利给出了一种涂锡焊带，其包括铜带及其表面的涂锡层，涂锡层表面具有均匀分布的坑状体。这种焊带在一定程度上使太阳光在坑状体中发生漫反射，提高了接受太阳光的能量。但是，其坑状体仅发生漫反射，反射回电池片的太阳光比例很小，除了提高的转化率有限外，其凹坑是在涂锡过程中制备，会产生不均匀的焊料层，并会产生与电池片焊接不牢的现象，出现虚焊。
中国专利ZL201320463993.7公开了一种光伏焊带，介绍了焊带表面的压花情况，并没有对后续加工进行说明，即没有对如何形成有效的焊接方式做出说明。同时，目前市场上都没有对光伏焊带如何有效提高反射带的焊接特性和有效降低破片率做更深入的研究。
中国专利ZL201310049198.8中描述的为单一的电镀方式，实现的是均一厚度的锡或锡铅镀层。锡铅或锡的特性是在一定厚度下，高温形成自然垂挂或缩锡，而太薄无法保证焊接的正常进行。所以无法完全解决涉及焊锡和反射之间的矛盾。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种光伏焊带及其涂锡工艺，采用该方法加工出来的焊带能够保证有效的焊接面积和反射特性，且反射效率高、实现了无铅低温焊带的生产。
本发明工艺解决的技术问题是：维持异构光伏焊带将太阳光反射到电池片，同时避免压槽后的焊带因目前焊接工艺而造成的缩锡，垂流等现象，提高反射光比例。且能够用合适的焊接温度功能窗口，比传统焊带降低热镀镀层厚度并增强了焊点，使得有反射功能并可以降低应力。
本发明提供了一种光伏焊带工艺，在原异构的焊带能提高0.5％-2％的功率转换率的基础上，提供独特的涂焊料制程使表面即便压制有压花槽，也能保证有效焊接的面积和反射特性，从而保证了焊接的牢固性。且保证反射层的完整性，提高反射效率，降低了材料的使用，为无铅低温焊带实施提供了方案。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种光伏焊带，包括基体，该基体为金属单质或者合金材料，所述基体上表面通过压制形成若干凹槽，每相邻两个所述凹槽之间形成基体平面，通过连续电镀加工基体表面形成底可焊层，在基体平面上涂布焊膏形成可焊层。
作为优选，所述凹槽的形状为菱形花纹槽或者斜形V槽，且凹槽的深度不超过基体厚度的50％。
作为优选，所述凹槽的投影面积占基体上表面面积的35％以上，70％以下；对于斜形V槽其投影面积要占到基体上表面面积的40％以上，对于其它压花的花纹槽，其投影面积要占到基体上表面面积的30％以上。
作为优选，所述底可焊层的厚度为0～8μm，且不包括0。
作为优选，所述底可焊层为一层或者多层，且其厚度为2μm～8μm。作为底可焊层要求其表面光亮，对基体能形成保护，且形成全反射面，同时，经过两次高温后能维持电镀加工后的光亮特性。
一种光伏焊带的涂锡工艺，包括以下步骤：
(1)基体选择：选用无氧铜带作为基体，该无氧铜带为双平面焊带或者为异构铜带；
(2)电镀：将选好的基体置于银镀液，锡铅合金或纯锡镀液中进行电镀，所镀上的合金镀层厚度为0～8μm，即底可焊层；
(3)焊膏的涂布和印刷：将步骤(2)中电镀好底可焊层的基体进行焊膏的涂布和印刷，其具体过程为：
31)焊膏的制备：选择4～6级粒度、粘度范围为150±5％Pa.s或者190±5％Pa.s的锡膏调制备用；
32)涂布焊膏层：通过滚轮、印刷、喷涂或者移印的方式将制备好的锡膏涂布在电镀好的基体平面上；形成20μm～50μm的焊膏层，即可形成可焊层；
在该步骤中：对于有压花的基体而言，要求焊膏涂层和基体平面的形状一致，不可在凹槽内；对于有斜形V槽的基体而言，要求焊膏涂层与非斜边的基体平面一致，不可在斜边上；对于双平面的焊带，要求焊膏涂层在基体平面上形成规则的图形，形状不限，所占面积占平面部分的30％～60％；
(4)焊点的制备：将步骤(3)涂好焊膏的基体通过高温炉或者经热风进行加温、熔融，加温峰值维持在160℃～230℃，经过15s～20s后在平面区域形成一个厚度为10μm～25μm的焊点，即整个涂锡工艺完成。
作为优选，在步骤(2)电镀环节中，其具体的涂锡工艺为：
21)将选好的基体置于银镀液、锡铅合金镀液或者纯锡镀液中；
22)镀锡或锡铅，在温度为30℃、电流密度为20ASD～26ASD的环境下，电镀60s～90s；
23)使基体表面覆盖致密的锡或锡铅合金镀层，镀层厚度为0～8μm，且表面光亮；
24)电镀好后，将焊带清洗干净、烘干后备用。
作为优选，在步骤(2)中使基体表面电镀光亮的银镀层，且镀层厚度为1μm～4μm。
作为优选，在步骤(3)中焊膏选用：锡铅焊膏、锡银铜焊膏、锡铋银焊膏或者锡铋焊膏。且其各组分按照质量百分比分别为：
所述锡银铜焊膏的各组分按照质量百分比计为Sn3Ag0.5Cu；
作为优选，所述锡铋银焊膏的各组分按照质量百分比计为Sn35Bi1Ag；
作为优选，所述锡铋焊膏的各组分按照质量百分比计为Sn37Pb；其中Sn为余量。
本发明的有益效果：本专利的工艺适用于焊带表面压制有压花槽的异构带，同时也适用于传统形状的焊带。在保证其有效焊接的面积的情况下，保证了焊接的牢固性；在满足焊接要求、降低内应力的同时，也使焊带表面能全反射部分太阳光并使其重新加入光电转换，进一步提升组件实际功率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例一电镀的示意图；
图3为实施例一滚轮涂布的示意图；
图4为实施例一滚轮涂布后的示意图；
图5为实施例二印刷涂布的示意图；
图6为实施例二印刷加温后的基体结构示意图；
图7为实施例三喷涂印刷的示意图；
图8为实施例三喷涂印刷后的结构示意图；
图9为实施例四移印印刷前的结构示意图；
图10为实施例四印刷后的结构示意图；
图11为实施例五移印前的结构示意图；
图12为实施例五移印后的结构示意图；
其中：1.基体，2.凹槽，3.基体平面，4.底可焊层，5.可焊层，6.焊膏，7.不锈钢网版，8.刮刀，9.网孔，10.喷嘴，11.遮蔽板，12.移印机，13.移印头。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明公开了一种光伏焊带，包括基体1，该基体1为金属单质或者合金材料，所述基体1上表面通过压制形成若干凹槽2，每相邻两个所述凹槽2之间形成基体平面3，通过连续电镀加工基体1表面形成底可焊层4，在基体平面3上涂布焊膏形成可焊层5。
在本专利中：
一、所述凹槽2的形状为菱形花纹槽、斜形V槽或者其它压制的花纹槽，且凹槽的深度不超过基体厚度的50％。
二、所述凹槽2的投影面积占基体1上表面面积的35％以上，70％以下；对于斜形V槽其投影面积要占到基体上表面面积的40％以上，对于其它压制的花纹槽，其投影面积要占到基体上表面面积的30％以上。
三、所述底可焊层4的厚度为0～8μm，且不包括0，底可焊层4为一层或者多层，且其厚度优选为2μm～8μm。作为底可焊层要求其表面光亮，对基体能形成保护，且形成全反射面，同时，经过两次高温后能维持电镀加工后的光亮特性。
同时，本发明还公开了本专利光伏焊带的涂锡工艺，其具体步骤见具体的实施例：
实施例一
如图2至图4所示，公开的是采用滚轮来涂布光伏焊带的工艺流程，其包括：
(1)基体选择：选用无氧铜带作为基体，该无氧铜带为双平面焊带或者为异构铜带。
(2)电镀：
21)将选好的基体置于锡铅合金镀液中；该合金镀液中有7％的添加剂和光亮剂；
22)在温度为30℃、电流密度为26ASD的环境下，电镀60s～70s；
23)使基体表面覆盖致密的锡铅合金镀层，镀层厚度为6μm，且表面光亮；
24)电镀好后，将焊带清洗干净、烘干后备用。
(3)焊膏的涂布和印刷：将步骤(2)中电镀好底可焊层的基体进行焊膏的涂布和印刷，其具体过程为：
31)焊膏的制备：选择5级粒度、粘度范围为150±5％Pa.s的锡铅膏调制备用；
32)涂布焊膏层：通过泡棉滚轮或者橡胶滚轮将制备好的锡铅膏涂布在电镀好的基体平面上；形成25μm的焊膏层，即可焊层。
(4)焊点的制备：将步骤(3)涂好焊膏的基体通过高温炉或者经热风进行加温、熔融，加温峰值维持在190℃，经过20s后在平面区域形成一个厚度为12μm的焊点，即整个涂锡工艺完成。
实施例二
如图5至图6所示，公开的是采用印刷方式来涂布光伏焊带的工艺流程，其包括：
(1)基体选择：选用无氧铜带作为基体，该无氧铜带为异构铜带。
(2)电镀：
21)将选好的基体置于锡铅合金镀液中；该合金镀液中有7％的添加剂和光亮剂；
22)在温度为30℃、电流密度为26ASD的环境下，电镀60s；
23)使基体表面覆盖致密的锡铅合金镀层，镀层厚度为6μm，且表面光亮；
24)电镀好后，将焊带清洗干净、烘干后备用。
(3)焊膏的涂布和印刷：将步骤(2)中电镀好底可焊层的基体进行焊膏的涂布和印刷，其具体过程为：
31)焊膏的制备：选择5级粒度、粘度范围为190±5％Pa.s的锡银铜焊膏调制备用，其中锡银铜焊膏各个组分的比例为：Sn3Ag0.5Cu；
32)涂布焊膏层：通过印刷的方式将制备好的锡银铜焊膏涂布在电镀好的基体平面上；使用不锈钢网版，在网版上开设等同于异构铜带的平台尺寸和形状，通过不锈钢刮刀的印刷方式，在平台上印刷制备好的锡银铜焊膏，在基体平面上形成一层20μm的焊膏层，即可焊层。
(4)焊点的制备：将步骤(3)涂好焊膏的基体通过高温炉或者经热风进行加温、熔融，加温峰值维持在230℃，经过20s后，锡银铜焊膏熔融，在平面区域形成一个厚度为10μm的焊点，在平面区域总计厚度达到15μm，即整个涂锡工艺完成。
实施例三
如图7至图8所示，公开的是采用喷涂方式来涂布光伏焊带的工艺流程，其包括：
(1)基体选择：选用无氧铜带作为基体，该无氧铜带为双平面焊带或者为异构铜带，通过机械方式在基体一个宽面上压制斜坡，使得该基体从截面上看呈一个梯形截面，且该梯形的上底为整个焊带宽度的一半。
(2)电镀：
21)将选好的基体置于纯锡镀液中；该镀液中有7％的添加剂和光亮剂；
22)镀锡，在温度为30℃、电流密度为26ASD的环境下，电镀90s；
23)使基体表面覆盖致密的纯锡镀层，镀层厚度为5μm，且表面光亮；
24)电镀好后，将焊带清洗干净、烘干后备用。
(3)焊膏的涂布和印刷：将步骤(2)中电镀好底可焊层的基体进行焊膏的涂布和印刷，其具体过程为：
31)焊膏的制备：选择5级粒度、粘度范围为150±5％Pa.s的锡铋银焊膏调制备用，该锡铋银焊膏的合金比例为Sn35Bi1Ag；
32)涂布焊膏层：通过喷涂方式将制备好的锡铋银焊膏涂布在电镀好的基体平面上；使用不锈钢网版做遮蔽，在网版上开设等同于一半基体宽度的通孔槽，特制喷嘴在基体梯形截面的上底上涂布焊膏，形成一层30μm的焊膏层，即可焊层。
(4)焊点的制备：将步骤(3)涂好焊膏的基体通过高温炉或者经热风进行加温、熔融，加温峰值维持在170℃，经过20s后在平面区域形成一个厚度为20μm的焊点，在平面区域总计厚度达到25μm，即整个涂锡工艺完成。
实施例四
如图9-图10所示，公开的是采用移印方式来涂布光伏焊带的工艺流程，其包括：
(1)基体选择：选用无氧铜带作为基体，该无氧铜带为双平面焊带或者为异构铜带，通过机械方式在基体的一个宽面上压制深度为基体厚度2/3的盲孔。
(2)电镀：
21)将选好的基体置于锡铅合金镀液中；该合金镀液中有7％的添加剂和光亮剂；
22)镀锡铅，在温度为30℃、电流密度为26ASD的环境下，电镀90s；
23)使基体表面覆盖致密的锡铅合金镀层，镀层厚度为7μm，且表面光亮；
24)电镀好后，将焊带清洗干净、烘干后备用。
(3)焊膏的涂布和印刷：将步骤(2)中电镀好底可焊层的基体进行焊膏的涂布和印刷，其具体过程为：
31)焊膏的制备：选择5级粒度、粘度范围为150±5％Pa.s的锡铅膏调制备用，且锡铅膏的合金比例为Sn37Pn；
32)涂布焊膏层：通过移印的方式将制备好的锡铅膏涂布在电镀好的基体平面上；使用软胶作为移印载体，通过软胶上沾附的锡铅焊膏，在基体平面上刷上一层30μm的焊膏层，即可焊层。
(4)焊点的制备：将步骤(3)涂好焊膏的基体通过高温炉或者经热风进行加温、熔融，加温峰值维持在180℃，经过20s，使焊膏熔融，基体平面区域形成一个厚度为15μm的焊点，在平面区域总计厚度达20μm，即整个涂锡工艺完成。
实施例五
如图11-图12所示，公开的是采用移印方式来涂布光伏焊带的工艺流程，其包括：
(1)基体选择：选用无氧铜带作为基体，该无氧铜带为双平面焊带或者为异构铜带。
(2)电镀：
21)将选好的基体置于纯锡镀液中；该合镀液中有7％的添加剂和光亮剂；
22)在温度为30℃、电流密度为20ASD的环境下，电镀70s；
23)使基体表面覆盖致密的纯锡镀层，镀层厚度为6μm，且表面光亮；
24)电镀好后，将焊带清洗干净、烘干后备用。
(3)焊膏的涂布和印刷：将步骤(2)中电镀好底可焊层的基体进行焊膏的涂布和印刷，其具体过程为：
31)焊膏的制备：选择5级粒度、粘度范围为150±5％Pa.s的锡铋银焊膏调制备用；
32)涂布焊膏层：通过移印的方式将制备好的锡铋银焊膏涂布在电镀好的基体平面上；具体采用软胶作为移印载体，通过软胶上沾附的锡铋银焊膏，在基体平面上刷上一层厚度为30μm的焊膏层，即可焊层。
(4)焊点的制备：将步骤(3)涂好焊膏的基体通过高温炉或者经热风进行加温、熔融，加温峰值维持在170℃，经过15s后在平面区域形成一个厚度为15μm的焊点，在基体平面区域总计厚度达到20μm，即整个涂锡工艺完成。
表一
综上所述：如表一所示，为各个实施例的拉力测试结果以及对比功率的情况，从上表中可以看出：
在本项发明内通过多种实施途径的组合，首先稳定了焊接状况，改善了焊接性能，同时改善了传统热浸镀焊带使用过程中产生的空焊，夹杂气泡等问题；对比于纯光亮电镀的焊带，本发明在焊接拉力上有稳定的表现，且能够维持其提高功率的特性，避免了在传统异构铜带中由于加热而导致反射面破坏从而造成功率不稳定。同时本发明减少了焊料的使用，对比传统热浸镀，减少焊料60％以上，同时实现了焊带的无铅化，低温化。
采用本专利公开的涂锡工艺制得的光伏焊带，在手工焊接和机器焊接过程中均能有优异的表现。其通过两次加工形成的新型材料，使得该产品应用后提高太阳能产品的功率提高，节省材料且提高材料的焊接性能。
Claims (10)
1.一种光伏焊带，包括基体(1)，该基体(1)为金属单质或者合金材料，其特征在于，所述基体(1)上表面通过压制形成若干凹槽(2)，每相邻两个所述凹槽(2)之间形成基体平面(3)，通过连续电镀加工基体(1)表面形成底可焊层(4)，在基体平面(3)上涂布焊膏形成可焊层(5)。
2.根据权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于，所述凹槽(2)的形状为菱形花纹槽或者斜形V槽，且凹槽(2)的深度不超过基体(1)厚度的50％。
3.根据权利要求2所述的光伏焊带，其特征在于，所述凹槽(2)的投影面积占基体(1)上表面面积的35％以上，70％以下。
4.根据权利要求3所述的光伏焊带，其特征在于，所述底可焊层(4)的厚度为0～8μm，且不包括0。
5.根据权利要求4所述的光伏焊带，其特征在于，所述底可焊层(4)为一层或者多层，且其厚度为2μm～8μm。
6.一种光伏焊带的涂锡工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基体选择：选用无氧铜带作为基体，该无氧铜带为双平面焊带或者为异构铜带；
(2)电镀：将选好的基体置于银镀液，锡铅合金或纯锡镀液中进行电镀，所镀上的合金镀层厚度为0～8μm，即底可焊层；
(3)焊膏的涂布和印刷：将步骤(2)中电镀好底可焊层的基体进行焊膏的涂布和印刷，其具体过程为：
31)焊膏的制备：选择4～6级粒度、粘度范围为150±5％Pa.s或者190±5％Pa.s的锡膏调制备用；
32)涂布焊膏层：通过滚轮、印刷、喷涂或者移印的方式将制备好的锡膏涂布在电镀好的基体平面上；形成20μm～50μm的焊膏层，即可焊层；
(4)焊点的制备：将步骤(3)涂好焊膏的基体通过高温炉或者经热风进行加温、熔融，加温峰值维持在160℃～230℃，经过15s～20s后在平面区域形成一个厚度为10μm～25μm的焊点，即整个涂锡工艺完成。
7.根据权利要求6所述的光伏焊带的涂锡工艺，其特征在于，在步骤(2)电镀环节中，其具体的涂锡工艺为：
21)将选好的基体置于银镀液、锡铅合金镀液或者纯锡镀液中；
22)镀锡或锡铅，在温度为30℃、电流密度为20ASD～26ASD的环境下，电镀60s～90s；
23)使基体表面覆盖致密的锡或锡铅合金镀层，镀层厚度为0～8μm，且表面光亮；
24)电镀好后，将焊带清洗干净、烘干后备用。
8.根据权利要求7所述的光伏焊带涂锡工艺，其特征在于，在步骤(2)中使基体表面电镀光亮的银镀层，且镀层厚度为1μm～4μm。
9.根据权利要求7或8所述的光伏焊带涂锡工艺，其特征在于，在步骤(3)中焊膏选用：锡铅焊膏、锡银铜焊膏、锡铋银焊膏或者锡铋焊膏。
10.根据权利要求9所述的光伏焊带涂锡工艺，其特征在于，
所述锡银铜焊膏的各组分按照质量百分比计为Sn3Ag0.5Cu；
所述锡铋银焊膏的各组分按照质量百分比计为Sn35Bi1Ag；
所述锡铋焊膏的各组分按照质量百分比计为Sn37Pb；其中Sn为余量。
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