CN106463559B - 太阳能电池组件用圆形导线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池组件用圆形导线。具体而言，本发明涉及一种能够提高太阳能电池的功率因素，当通过焊接固定到太阳能电池单元基板上时，能够抑制所述基板的裂纹，同时能够延长太阳能电池的寿命，并且能够稳定地固定在太阳能电池单元基板上的太阳能电池组件用圆形导线。

Description

太阳能电池组件用圆形导线
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组件用圆形导线。具体而言，本发明涉及一种能够提高太阳能电池的功率因素(Power Factor)，当通过焊接固定到太阳能电池单元基板上时，能够抑制所述基板的裂纹，同时能够延长太阳能电池的寿命，并且能够稳定地固定在太阳能电池单元基板上的太阳能电池组件用圆形导线。
背景技术
太阳能电池是利用p型半导体和n型半导体，将光能转换为电能的装置，其原理为光电效应，即照射光时内部产生的电子和空穴分别移动至p极和n极，在p极与n极之间产生电位差(光电动势)，从而形成电流。
图1是概略地示出现有的太阳能电池组件的图。
如图1所示，现有的太阳能电池组件在面板内排列有多个太阳能电池单元(solarcell)1，所述太阳能电池单元1为最小发电单位，并且，为了获得目标电动势，包括串联连接所述太阳能电池单元1的带状导线10。
图2是概略地示出在现有的太阳能电池组件中所使用的扁平带状导线10的横截面的图。
如图2所示，现有的扁平带状导线10包括扁平导体11和形成于所述扁平导体11表面并用于与太阳能电池单元1连接的焊料镀层12。但是，如图3所示，现有的扁平带状导线10在通过焊接固定在太阳能电池单元1基板上时，与所述基板的接触面积较大，因此遮挡所述基板的吸光面的面积较大，使到达所述扁平带状导线10的上部表面的大部分光进行全反射，因此降低太阳能电池功率因素。
另外，如前面所述，现有的扁平带状导线10与太阳能电池单元1基板的接触面积较大，因此，由于所述导体11与所述基板的热膨胀系数不同而产生的所述基板的裂纹会更加严重。
因此，迫切需要一种能够提高太阳能电池的功率因素，当通过焊接固定到太阳能电池单元基板上时，能够抑制所述基板的裂纹，同时能够延长太阳能电池的寿命，并且能够稳定地固定到太阳能电池单元基板上的太阳能电池组件用圆形导线。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种能够提高太阳能电池的功率因素的太阳能电池组件用圆形导线。
另外，本发明的目的在于，提供一种当通过焊接固定到太阳能电池单元基板上时，能够抑制所述基板的裂纹的太阳能电池组件用圆形导线。
并且，本发明的目的在于，提供一种能够延长太阳能电池的寿命的太阳能电池组件用圆形导线。
进而，本发明的目的在于，提供一种不破坏太阳能电池单元基板并且固定稳定的太阳能电池组件用圆形导线。
技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池组件用圆形导线，该太阳能电池组件用圆形导线包括：圆形导体以及形成于所述圆形导体的表面的焊料镀层，在所述圆形导线的同一横截面上，通过式1定义的截面积比率为0.04至0.32，
式1：
截面积比率＝焊料镀层的截面积/圆形导体的截面积
在上述式1中，焊料镀层的截面积是圆形导线截面积与圆形导体的截面积之差。
其中，在所述圆形导线的同一横截面上，所述焊料镀层的最小厚度与最大厚度之和Y落在满足式2以及式3的条件的最大值Ymax与最小值Ymin的范围内，
式2：
Ymax＝αX+β
式3：
Ymin＝α'X+β'
在所述式2以及式3中，
α为0.14至0.15，
β为1至2，
α'为0.014至0.025，
β'为-1至-3，
X为圆形导体的直径(μm)。
另外，提供一种太阳能电池组件用圆形导线，所述圆形导体的直径X为180至540μm。
一方面，提供一种太阳能电池组件用圆形导线，该太阳能电池组件用圆形导线包括：圆形导体以及覆盖在所述圆形导体表面上的焊料镀层，在同一横截面上，所述圆形导线的最小厚度a与最大厚度b之和a+b为8至53μm。
提供一种太阳能电池组件用圆形导线，在太阳能电池单元基板上焊接所述圆形导线时，所述圆形导线与所述基板的附着宽度为184至1627μm。
另外，提供一种太阳能电池组件用圆形导线，在太阳能电池单元基板上焊接所述圆形导线时，所述圆形导线与所述基板的附着宽度为368至1084μm。
另外，提供一种太阳能电池组件用圆形导线，所述焊料镀层包含59重量％至65重量％的锡(Sn)、33重量％至39重量％的铅(Pb)以及1.5重量％至2.5重量％的银(Ag)，或者包含57重量％至63重量％的锡(Sn)以及37重量％至43重量％的铅(Pb)，或者包含93.5重量％至99.5重量％的锡(Sn)、0.3重量％至0.7重量％的铜(Cu)以及2.5重量％至3.5重量％的银(Ag)。
并且，提供一种太阳能电池组件用圆形导线，所述圆形导体由韧铜(Tough PitchCopper：TPC)、无氧铜(Oxygen-Free Copper：OFC)或磷脱氧铜(Phosphorus DeoxidizedCopper)形成。
进而，提供一种太阳能电池组件用圆形导线，其电阻小于等于648mΩ/m，屈服强度小于等于120MPa，抗拉强度为180MPa至260MPa，伸长率为15％至45％。
一方面，提供一种太阳能电池组件，其包括：多个太阳能电池单元基板；以及串联连接所述多个太阳能电池单元基板的技术方案1至技术方案3中任一项所述的太阳能电池组件用圆形导线。
提供一种太阳能电池组件，在所述太阳能电池单元基板上的待焊接所述圆形导线的部分形成有银(Ag)膏层，在所述银(Ag)膏层上还具备多个银(Ag)垫，所述银(Ag)垫的宽度大于所述银(Ag)膏层的宽度，以便提高所述圆形导线与所述基板的附着力。
另外，提供一种太阳能电池组件，所述太阳能电池单元基板的大小为4至8英寸，所述圆形导线的数量为8至30个，所述银(Ag)膏层的宽度为30μm至70μm，相邻的银(Ag)膏层之间的间距为1.4mm至2.2mm，所述银(Ag)垫面积为500μm2至900μm2，所述银(Ag)垫的数量为300至700个。
并且，提供一种太阳能电池组件，其在适用200次的-45至90℃的温度变化后，相对于适用所述温度变化之前的初始值，输出功率降低率小于5％。
有益效果
本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线具有如下优秀的效果，即由于截面为圆形，因此能够使遮挡太阳能电池单元基板的吸光面面积最小化，由于表面为曲面，因此利用漫反射能够极大化太阳能电池的功率因素。
另外，本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线具有如下优秀的效果，即尽可能减少与太阳能电池单元基板接触的面积，能够最小化因所述圆形导线导体与所述基板的热膨胀系数不同而导致的所述基板的裂纹引起的危害。
并且，本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线具有如下优秀的效果，即通过精密控制焊料镀层的截面积以及厚度，能够延长太阳能电池的寿命，同时不破坏太阳能电池单元基板且稳定地固定所太阳能电池单元基板。
附图说明
图1是概略地示出现有的太阳能电池组件的图。
图2是概略地示出在图1所示的太阳能电池组件中所使用的扁平带状导线10的横截面的图。
图3是概略地示出对安装有图2所示的扁平带状导线的太阳能电池单元照射光时的状态的图。
图4是概略地示出本发明的太阳能电池组件用圆形导线的横截面的图。
图5是概略地示出对安装有图4所示的太阳能电池组件用圆形导线的太阳能电池单元上照射光时的状态的图。
具体实施方式
下面，对本发明的多个优选实施例进行详细说明。但是，本发明并非限定于在此说明的多个实施例，也能以其他方式具体化。在此所介绍的多个实施例的目的在于，使公开的内容彻底且完整，并向本领域技术人员充分传递本发明的思想。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的结构要素。
图4是概略地示出本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线的截面的图。如图4所示，本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线100可以包括：圆形导体110，用于串联连接多个太阳能电池单元；以及，焊料镀层120，形成于所述圆形导体110的表面，用于在太阳能电池单元上连接所述圆形导体110。
其中，所述圆形导体110可以由主要成分为铜(Cu)的导体，例如韧铜(Tough PitchCopper：TPC)、无氧铜(Oxygen-Free Copper：OFC)、磷脱氧铜(Phosphorus DeoxidizedCopper)等构成。
本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线100将所述圆形导体110采用为导体，如图5所示，当通过焊接固定在太阳能电池单元基板上时，最小化遮挡所述基板吸光面的面积，另外，当光照射到所述圆形导线100表面时引发漫反射，从而具有能够极大化太阳能电池功率因素的优秀效果。
另外，本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线100在通过焊接固定在太阳能电池单元基板上时，最小化与所述基板的局部接触面积，因此，即使圆形导体10的热膨胀系数与所述基板的热膨胀系数有所不同，也由于能够抑制所述基板的裂纹，因此无需单独控制所述圆形导体110的热膨胀系数，能够节约制造成本。
所述焊料镀层120的主要成分为锡(Sn)，还可以包括铅(Pb)、银(Ag)等。例如，所述焊料镀层120可以包括59重量％至65重量％的锡(Sn)、33重量％至39重量％的铅(Pb)以及1.5重量％至2.5重量％的银(Ag)，或者57重量％至63重量％的锡(Sn)以及37重量％至43重量％的铅(Pb)，或者93.5重量％至99.5重量％的锡(Sn)、0.3重量％至0.7重量％的铜(Cu)以及2.5重量％至3.5重量％的银(Ag)。通过所述组成成分以及混合比，所述焊料镀层120的熔点可以是175至180℃。
未特别限制形成所述焊料镀层120的方法，但是例如可以通过模具涂布形成。用于在所述圆形导体110上形成所述焊料镀层120的模具涂布时，通过所述圆形导体110的中心轴从所述圆形导线100的中心轴脱离的偏心，所述焊料镀层120在所述圆形导线100的同一横截面上可以有多种厚度。
其中，在同一横截面上，本发明涉及的圆形导线100通过式1定义的截面积比率可以是0.04至0.32。
式1：
截面积比率＝焊料镀层的截面积/圆形导体的截面积
在所述式1中，焊料镀层的截面积是圆形导线的截面积与圆形导体的截面积之差。
当所述截面积比率小于0.04时，所述焊料镀层120的截面积相对过薄，通过焊接将所述圆形导线100固定到太阳能电池单元基板上时，所述基板上的附着宽度过度狭小，导致所述圆形导线100容易从所述基板剥离，因此在长时间使用太阳能电池时，功率因素大大降低，寿命缩短，相反，当所述截面积比率大于0.32时，在使用太阳能电池时因变热导致功率因素大大降低，因此寿命缩短，另外，由于焊料镀层过大而可能形成坚硬的焊球(solderball)，在太阳能电池单元基板上层压EVA层时，焊球对太阳能电池单元基板施加压力，从而在太阳能电池单元基板上会产生裂纹。
另外，在本发明涉及的圆形导线100中，用于提高对太阳能电池单元基板的附着力以及抑制焊接时基板的裂纹的焊料镀层120的截面积会根据圆形导体110的直径而不同，因此在所述圆形导线100的同一横截面上，焊料镀层120的最小厚度a与最大厚度b之和Y落在能够满足式2以及式3的条件的最大值Ymax与最小值Ymin的范围内。
式2：
Ymax＝αX+β
式3：
Ymin＝α'X+β'
在所述式2以及式3中，
α为0.14至0.15，
β为1至2，
α'为0.014至0.025，
β'为-1至-3，
X为圆形导体的直径(μm)。
其中，在所述圆形导线100满足所述式2以及式3条件的情况下，当通过所述焊料镀层120焊接到太阳能电池单元基板上时，可以均匀且稳定地形成对于所述基板的附着宽度，所述附着宽度为184μm至1627μm，优选所述导体直径X可以是约180μm至540μm。当所述导体直径X小于约180μm时，太阳能电池的输出功率可能会小于300W，相反，当大于约540μm时，太阳能电池单元基板上有可能产生裂纹。
进而，在所述圆形导线100的同一横截面上，焊料镀层120的最小厚度a与最大厚度b之和可以是8μm至53μm。当通过满足所述厚度条件的焊料镀层120焊接到太阳能电池单元基板上时，能够更加均匀且稳定地形成所述圆形导线100对所述基板的附着宽度，所述附着宽度为368μm至1084μm。
通过前面所述的结构，本发明涉及的太阳能电池组件用圆形导线100的电阻小于等于648mΩ/m，屈服强度小于等于120MPa，抗拉强度为180至260MPa，伸长率为15％至45％。
本发明涉及太阳能电池组件，其包括：多个太阳能电池单元，包括具有PN结的硅半导体基板；以及，所述太阳能电池组件用圆形导线100，串联连接所述太阳能电池单元。
其中，所述太阳能电池组件用圆形导线100的数量可以根据所述太阳能电池组件的目标电动势而不同，在所述太阳能电池单元基板上的待焊接所述圆形导线100的部分形成有银(Ag)膏层，所述银(Ag)膏层上还可以具备多个银(Ag)垫，该银(Ag)垫的宽度大于所述银(Ag)膏层的宽度，以便提高所述圆形导体100与所述基板的附着力。
例如，所述太阳能电池单元基板的大小可以是4英寸至8英寸，以一个所述太阳能电池单元基板为基准，所述圆形导线100的数量可以是8个至30个，所述银(Ag)膏层的宽度可以是30μm至70μm，相邻的银(Ag)膏层之间的间隔可以是1.4mm至2.2mm，银(Ag)垫面积可以是500μm2至900μm2，银(Ag)垫的数量可以是300个至700个。
实施例
1、制造例
制造了太阳能电池组件，该太阳能电池组件具备表1所示的实施例以及比较例分别涉及的太阳能电池组件用圆形导线以及6英寸太阳能电池单元。
表1
a：在圆形导线的同一横截面上焊料镀层的最小厚度
b：在圆形导线的同一横截面上焊料镀层的最大厚度
2、热循环测试
对于具备所述实施例1至9以及比较例1至6分别所涉及的太阳能电池组件用圆形导线的太阳能电池组件，重复适用比TUV、UL、IEC等标准提出的条件更加苛刻的条件，即-45至90℃的温度变化后，测定功率因素，并计算了相对于初始值的输出功率降低率。热循环测试结果如表2所示。
表2
如上述表2所示，具备本发明涉及的实施例1至9的太阳能电池组件用圆形导线的太阳能电池组件在热循环测试中，即便在适用200次的-45至90℃的温度变化后，太阳能电池输出功率降低率也能在5％以内，由此能够确认，太阳能电池的寿命相对延长。
一方面，比较例1至6涉及的太阳能电池组件用圆形导线，由于相对于导体截面积的焊料镀层的截面积比率小于0.04，所述圆形导线与太阳能电池单元基板的附着面过度狭小，随着对于太阳能电池组件适用温度变化的次数增加，所述圆形导线从所述基板剥离，因此输出功率降低率超过5％，或由于相对于导体截面积的焊料镀层的截面积比率大于0.32，焊料镀层过大，在太阳能电池单元基板上固定所述圆形导线时形成焊球，因此，在所述基板上产生裂纹，随着对于太阳能电池组件适用温度变化的次数增加，太阳能电池组件的输出功率降低率超过5％。
3、圆形导线的导体直径最优化实验
评价了具备所述实施例10以及11、比较例7以及8分别涉及的太阳能电池组件用圆形导线的太阳能电池组件的输出功率以及基板是否产生裂纹。所述评价结果如表3所示。
表3
实施例 输出功率(W) 基板是否产生裂纹
比较例7 291 ×
实施例10 306 ×
实施例11 314 ×
比较例8 246 ○
如所述表3所示，在本发明涉及的实施例10以及11中，圆形导线的导体直径为180μm至540μm，因此输出功率大于等于300W，太阳能电池单元基板上不会产生裂纹，相反，在比较例7中，圆形导线的导体直径为160μm，因此输出功率小于300W，在比较例8中，圆形导线的导体直径为560μm，因此基板上产生裂纹，输出功率也小于300W。
虽然参照了本发明的优选实施例对本说明书予以说明，但是本领域技术人员在不超出权利要求书所记载的本发明的思想以及领域的范围内，可以对本发明实施多种修改以及变更。因此，只要变形的实施例基本包括本发明权利要求书的构成要素，就应当认为均包含在本发明的技术范畴内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池组件用圆形导线，其特征在于，包括：
圆形导体；以及
焊料镀层，形成于所述圆形导体的表面，
所述焊料镀层包含59重量％至65重量％的锡(Sn)、33重量％至39重量％的铅(Pb)以及1.5重量％至2.5重量％的银(Ag)，或者包含57重量％至63重量％的锡(Sn)以及37重量％至43重量％的铅(Pb)，或者包含93.5重量％至99.5重量％的锡(Sn)、0.3重量％至0.7重量％的铜(Cu)以及2.5重量％至3.5重量％的银(Ag)，
在所述圆形导线的同一横截面上，通过式1定义的截面积比率为0.04至0.32，所述圆形导体的直径(X)为180μm至540μm，
式1：
截面积比率＝焊料镀层的截面积/圆形导体的截面积
在上述式1中，焊料镀层的截面积是圆形导线的截面积与圆形导体的截面积之差。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件用圆形导线，其特征在于，
在所述圆形导线的同一横截面上，所述焊料镀层的最小厚度与最大厚度之和(Y)落在满足式2以及式3的条件的最大值(Ymax)与最小值(Ymin)的范围内，
式2：
Ymax＝αX+β
式3：
Ymin＝α'X+β'
在所述式2以及式3中，
α为0.14至0.15，
β为1至2，
α'为0.014至0.025，
β'为-1至-3，
X为圆形导体的直径(μm)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的太阳能电池组件用圆形导线，其特征在于，
在太阳能电池单元基板上焊接所述圆形导线时，所述圆形导线与所述基板的附着宽度为184μm至1627μm。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池组件用圆形导线，其特征在于，
在太阳能电池单元基板上焊接所述圆形导线时，所述圆形导线与所述基板的附着宽度为368μm至1084μm。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的太阳能电池组件用圆形导线，其特征在于，
所述圆形导体由韧铜(Tough Pitch Copper：TPC)、无氧铜(Oxygen-Free Copper：OFC)或磷脱氧铜(Phosphorus Deoxidized Copper)构成。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的太阳能电池组件用圆形导线，其特征在于，
电阻小于等于648mΩ/m，屈服强度小于等于120MPa，抗拉强度为180MPa至260MPa，伸长率为15％至45％。
7.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括：
多个太阳能电池单元基板；以及
权利要求1至权利要求2中任一项所述的太阳能电池组件用圆形导线，用于串联连接所述多个太阳能电池单元基板。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池组件，其特征在于，
在所述太阳能电池单元基板上的待焊接所述圆形导线的部分形成有银(Ag)膏层，在所述银(Ag)膏层上还具备多个银(Ag)垫，所述银(Ag)垫宽度大于所述银(Ag)膏层的宽度，以便提高所述圆形导线与所述太阳能电池单元基板之间的附着力。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池组件，其特征在于，
所述太阳能电池单元基板的大小为4英寸至8英寸，所述圆形导线的数量为8个至30个，所述银(Ag)膏层的宽度为30μm至70μm，相邻的银(Ag)膏层之间的间距为1.4mm至2.2mm，所述银(Ag)垫的面积为500μm2至900μm2，所述银(Ag)垫的数量为300个至700个。
10.根据权利要求7所述的太阳能电池组件，其特征在于，
在适用200次的-45℃至90℃的温度变化后，相对于适用所述温度变化之前的初始值，输出功率降低率小于5％。
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