CN107829093A - 一种光伏焊带用表面保护剂及其制备方法 - Google Patents

一种光伏焊带用表面保护剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：磷酸基团类化合物、羧酸基团类化合物、有机硫类化合物、有机N类化合物、酰胺类化合物、乳化剂和去离子水。本发明的光伏焊带用表面保护剂不含铬，在使用过程中不会对环境造成污染，经济环保；光伏焊带用表面保护剂通过非钝化作用在镀层表面形成一层保护膜，能有有效防止镀层的氧化变色，且具有较强的耐腐蚀和剥离强度；提高产品的保质期和产品的稳定性；该制备方法简单，易操作实施。

Description

一种光伏焊带用表面保护剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属镀层保护领域，具体涉及一种光伏焊带用表面保护剂及其制备方法。
背景技术
镀锡层由于具有优异的性能被广泛应用于电子、光伏、表面处理等方面。由于目前大力发展清洁能源，光伏能源作为一种重要的清洁能源近几年也得到快速发展，其光伏电池板在制造过程中使用汇流带和互联条进行电池片的焊接互联，互联条和汇流带是一种表面镀锡的焊接材料，表面为锡合金镀层的焊接材料因夹杂各种杂质会产生氧化变色和发黑现象，对锡合金镀层造成腐蚀。
常用的镀层保护剂是含有铬的，其作用原理就是对镀层的表面进行钝化形成一定的钝化层，钝化层的形成能够保护镀层的氧化变色和表面的腐蚀。常用的钝化膜保护剂能够在镀层的表面形成致密和附着力强的保护膜，但此类保护膜的膜层较薄，铬的使用量不够时反而会加速膜层的腐蚀，且互联条和汇流带在制造过程中需使用助焊剂，在镀层表面会产生助焊剂的残留，残留的助焊剂在潮湿环境下会对镀层产生一定的氧化腐蚀。此外，互联条和汇流带在电池的表面是要进行焊接的，钝化层的产生会抑制助焊剂的活性，从而导致焊接困难的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种光伏焊带用表面保护剂及其制备方法，该保护剂无铬镀层，且能够显著提高镀层的耐腐蚀性和剥离力强度，防止镀层变色，该制备方法简单，易操作实施。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：磷酸基团类化合物、羧酸基团类化合物、有机硫类化合物、有机N类化合物、酰胺类化合物、乳化剂和去离子水。
优选的，所述磷酸基团类化合物为肌醇六磷酸、磷酸三钠、羟基亚乙基二磷酸中的一种或多种。
优选的，所述羧酸基团类化合物为油酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。
优选的，所述有机硫类化合物为2-巯基苯并恶唑、硫脲、二乙胺基二硫代甲酸钠、1-苯基-5-巯基四唑中的一种或多种。
优选的，所述有机N类化合物为苯并三氮唑、十二烷基伯胺、咪唑中的一种或多种。
优选的，所述酰胺类化合物为丙烯酰胺、N,N-二甲基酰胺、丁二酰亚胺中的一种或多种。
优选的，所述乳化剂为OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
优选的，所述原料的质量百分比为：磷酸基团类化合物1～7.5％、羧酸基团类化合物0.1～5％、有机硫类化合物0.5～5％、有机N类化合物0.5～2％、酰胺类化合物0.1～6％、乳化剂0.01～0.5％、余量为去离子水。
(二)一种光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将磷酸基团类化合物、羧酸基团类化合物、有机硫类化合物、有机N类化合物、酰胺类化合物和乳化剂加入酒精中溶解，加入去离子水搅拌，得原料搅拌液；
步骤2，使用超声波对所述原料搅拌液进行分散，得光伏焊带用表面保护剂。
优选的，步骤1中，所述搅拌的温度为25～45℃，搅拌的时间为2～3min。
优选的，步骤1中，所述酒精占所述原料搅拌液的10％，所述酒精为无水乙醇。
优选的，步骤2中，所述超声波的频率为50～60KHz，超声波的分散时间为2～5min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的光伏焊带用表面保护剂不含铬，在使用过程中不会对环境造成污染，经济环保；光伏焊带用表面保护剂通过非钝化作用在镀层表面形成一层保护膜，能有效防止镀层的氧化变色，且具有较强的耐腐蚀和剥离强度；提高产品的保质期和产品的稳定性。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸3％、磷酸三钠1％、油酸0.5％、2-巯基苯并恶唑1.6％、硫脲2％、苯并三氮唑1％、十二烷基伯胺0.5％、丙烯酰胺0.5％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.05％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将肌醇六磷酸、磷酸三钠、油酸、2-巯基苯并恶唑、硫脲、苯并三氮唑、十二烷基伯胺、丙烯酰胺、苯乙基酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在25℃搅拌3min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为55KHz的超声波对原料搅拌液分散3.5min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例2
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：羟基亚乙基二磷酸4％、苹果酸1％、酒石酸0.5％、硫脲3.5％、苯并三氮唑0.5％、N,N-二甲基酰胺1.5％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.02％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将羟基亚乙基二磷酸、苹果酸、酒石酸、硫脲、苯并三氮唑、N,N-二甲基酰胺、苯乙基酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在35℃下搅拌2.5min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为50KHz的超声波对原料搅拌液分散2min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例3
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸1％、磷酸三钠3％、羟基亚乙基二磷酸2％、苹果酸1％、油酸0.5％、硫脲3.5％、二乙胺基二硫代甲酸钠0.5％、苯并三氮唑2％、N,N-二甲基酰胺2％、OP-10 0.02％、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚0.05％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将肌醇六磷酸、磷酸三钠、羟基亚乙基二磷酸、苹果酸、油酸、硫脲、二乙胺基二硫代甲酸钠、苯并三氮唑、N,N-二甲基酰胺、OP-10、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在45℃搅拌2min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为60KHz的超声波对原料搅拌液分散5min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例4
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：磷酸三钠2％、羟基亚乙基二磷酸4％、苹果酸1％、酒石酸0.5％、硫脲1.5％、1-苯基-5-巯基四唑2％、二乙胺基二硫代甲酸钠1.5％、咪唑1.5％、丙烯酰胺0.4％、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚0.03％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将磷酸三钠、羟基亚乙基二磷酸、苹果酸、酒石酸、硫脲、1-苯基-5-巯基四唑、二乙胺基二硫代甲酸钠、咪唑、丙烯酰胺、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在35℃搅拌3min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为50KHz的超声波对原料搅拌液分散2min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例5
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸1％、羟基亚乙基二磷酸2％、油酸1％、柠檬酸2.2％、酒石酸1.8％、2-巯基苯并恶唑0.7％、1-苯基-5-巯基四唑2.3％、苯并三氮唑0.4％、咪唑0.1％、丙烯酰胺0.7％、丁二酰亚胺0.2％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.05％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将肌醇六磷酸、羟基亚乙基二磷酸、油酸、柠檬酸、酒石酸、2-巯基苯并恶唑、1-苯基-5-巯基四唑、苯并三氮唑、咪唑、丙烯酰胺、丁二酰亚胺、苯乙基酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在25℃搅拌3min，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％得原料搅拌液；
步骤2，使用频率为55KHz的超声波对原料搅拌液分散5min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例6
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸1％、柠檬酸1.5％、酒石酸1％、二乙胺基二硫代甲酸钠2％、1-苯基-5-巯基四唑3％、十二烷基伯胺1.2％、丙烯酰胺2％、N,N-二甲基酰胺1％、丁二酰亚胺3％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.12％、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚0.13％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将肌醇六磷酸、柠檬酸、酒石酸、二乙胺基二硫代甲酸钠、1-苯基-5-巯基四唑、十二烷基伯胺、丙烯酰胺、N,N-二甲基酰胺、丁二酰亚胺、苯乙基酚聚氧乙烯醚、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在45℃搅拌3min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为60KHz的超声波对原料搅拌液分散3.5min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例7
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸2％、磷酸三钠3.5％、羟基亚乙基二磷酸2％、柠檬酸0.1％、2-巯基苯并恶唑0.5％、苯并三氮唑0.5％、十二烷基伯胺0.8％、丙烯酰胺2％、N,N-二甲基酰胺1％、OP-10 0.01％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将肌醇六磷酸、磷酸三钠、羟基亚乙基二磷酸、柠檬酸、2-巯基苯并恶唑、苯并三氮唑、十二烷基伯胺、丙烯酰胺、N,N-二甲基酰胺、OP-10加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在35℃搅拌2min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为50KHz的超声波对原料搅拌液分散5min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例8
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸1％、羟基亚乙基二磷酸3.2％、苹果酸3.2％、柠檬酸1.8％、2-巯基苯并恶唑2.5％、1-苯基-5-巯基四唑0.2％、十二烷基伯胺0.8％、咪唑0.2％、丙烯酰胺0.1％、OP-10 0.04％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.12％、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚0.1％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将肌醇六磷酸、羟基亚乙基二磷酸、苹果酸、柠檬酸、2-巯基苯并恶唑、1-苯基-5-巯基四唑、十二烷基伯胺、咪唑、丙烯酰胺、OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在25℃搅拌2.5min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为60KHz的超声波对原料搅拌液分散2min，得光伏焊带用表面保护剂。
实施例9
一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸1％、羟基亚乙基二磷酸2％、油酸0.5％、柠檬酸2.0％、2-巯基苯并恶唑0.5％、1-苯基-5-巯基四唑2.3％、苯并三氮唑0.4％、咪唑0.1％、丙烯酰胺0.1％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.5％，余量为去离子水。
上述光伏焊带用表面保护剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将肌醇六磷酸、羟基亚乙基二磷酸、油酸、柠檬酸、2-巯基苯并恶唑、1-苯基-5-巯基四唑、苯并三氮唑、咪唑、丙烯酰胺、苯乙基酚聚氧乙烯醚加入无水乙醇中溶解，加入去离子水在25℃搅拌3min，得原料搅拌液，其中，无水乙醇占原料搅拌液的10％；
步骤2，使用频率为55KHz的超声波对原料搅拌液分散3.5min，得光伏焊带用表面保护剂。
使用毛毡和水对光伏焊带的表面进行清洁，将清洁后的光伏焊带在室温下浸泡于上述实施例得到的光伏焊带用表面保护剂中，浸泡1分钟，使用35-60℃的热风吹干，使光伏焊带的表面形成保护膜。对含有保护剂的光伏焊带进行耐腐蚀性和剥离力测试，测试方法及结果如下：
1、盐雾试验
试验方法：将汇流带制备成长度20cm的试样，试样斜着放置于设备腔室内，试验方法参考国标GB/T10125-2012中规定的进行，试验条件为温度35℃，药水浓度5％盐溶液，RH＞90％，测试时间48h。
试验1：将镀有实施例1所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表1。
试验2：将镀有实施例2所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表1。
试验3：将镀有实施例3所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表1。
试验4：将镀有实施例4所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表1。
试验5：将镀有实施例5所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表1。
对比试验1：采用含铬镀层保护剂的光伏焊带按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表1。
对比试验2：一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸3％、磷酸三钠1％、油酸0.5％、苯并三氮唑1％、十二烷基伯胺0.5％、丙烯酰胺0.5％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.05％，余量为去离子水。将该保护剂按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表1。
对比试验2与试验1的区别在于对比试验2的保护剂原料中不含有机N类化合物。
试验结果：不同保护剂的盐雾试验结果如表1所示。
表1不同保护剂的盐雾试验结果
编号 试验结果
试验1 无变色
试验2 无变色
试验3 无变色
试验4 无变色
试验5 无变色
对比试验1 表面黑点、变色、失去金属光泽
对比试验2 表面黑点
由表1可知，试验1-5的盐雾试验的试件均无变色现象，而对比试验1的试件出现黑点、变色、失去金属光泽等现象，说明本发明所得的光伏焊带用表面保护剂比含铬镀层保护剂具有更好的耐腐蚀作用。对比试验2试件表面出现黑点，而试验1-5的盐雾试验的试件均无变色现象，说明采用本发明含有机N类化合物的光伏焊带用表面保护剂具有更强的耐腐蚀性作用。
2、剥离力测试
试验方法：使用1.5*0.25mm规格尺寸的镀锡铜带在电池片的表面进行焊接，焊接温度为290℃，焊接完后使用拉力测试仪进行焊接剥离力测试，使用的方法为180°玻璃测试，每种保护剂分别测试三次。
试验1：将镀有实施例1所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述剥离力试验方法进行测试，试验结果如表2。
试验2：将镀有实施例2所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述剥离力试验方法进行测试，试验结果如表2。
试验3：将镀有实施例3所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述剥离力试验方法进行测试，试验结果如表2。
试验4：将镀有实施例4所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述剥离力试验方法进行测试，试验结果如表2。
试验5：将镀有实施例5所得光伏焊带用表面保护剂的光伏焊带按上述剥离力试验方法进行测试，试验结果如表2。
对比试验1：采用含铬镀层保护剂的光伏焊带按上述剥离力试验方法进行测试，试验结果如表2。
对比试验2：一种光伏焊带用表面保护剂，包括以下原料：肌醇六磷酸3％、磷酸三钠1％、油酸0.5％、苯并三氮唑1％、十二烷基伯胺0.5％、丙烯酰胺0.5％、苯乙基酚聚氧乙烯醚0.05％，余量为去离子水。将该保护剂按上述盐雾试验方法进行耐腐蚀性试验，试验结果如表2。
对比试验2与试验1的区别在于对比试验2的保护剂原料中不含有机N类化合物。
试验结果：不同保护剂的剥离力试验结果如表2所示。
表2不同保护剂的剥离力试验结果
编号 试验结果 平均值
试验1 2.7N、2.8N、2.9N 2.8N
试验2 2.8N、2.8N、3.1N 2.9N
试验3 2.6N、2.8N、2.7N 2.7N
试验4 3.1N、3.0N、2.9N 3.0N
试验5 2.6N、2.8N、2.6N 2.67N
对比试验1 2.4N、2.5N、2.8N 2.57N
对比试验2 2.6N、2.5N、2.7N 2.6N
由表2可知，试验1-5的平均剥离力值高于对比试验1的平均剥离力值，说明与含铬镀层保护剂相比，本发明的光伏焊带用表面保护剂具有更强的剥离力，其剥离强度更强。试验1-5的平均剥离力值高于对比试验2的平均剥离力值，说明采用本发明含有机N类化合物的光伏焊带用表面保护剂具有更强的剥离强度。
实施例6-8的盐雾试验及剥离力试验结果同实施例1-5。
综上所述，与含铬镀层保护剂、不含机N类化合物的光伏焊带用表面保护剂相比，本发明的光伏焊带用表面保护剂具有更强的耐腐蚀性作用和剥离强度。这是由于本发明的光伏焊带用表面保护剂是一种化学吸附型保护剂，主要是依靠π键形成的吸附作用，以平面结构吸附在金属镀层的表面，进而减少外部物质对镀层的腐蚀和氧化作用。π键形成的吸附作用容易受到周围原子基团的干扰，因此采用合适的保护剂增强π键的作用，使保护基团之间形成的π键并在金属表面吸附，形成空间位阻保护镀层。此外，本发明的光伏焊带用表面保护剂能够有效的在镀层表面形成一层保护膜，这层保护膜通过非钝化作用将镀层与外部环境隔绝，其中主要是有机N类化合物的作用，能够在表面形成一定的配合物达到缓释的作用。保护层的形成可以提高产品的储存稳定性，也能够保证产品使用的稳定性。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，包括以下原料：磷酸基团类化合物、羧酸基团类化合物、有机硫类化合物、有机N类化合物、酰胺类化合物、乳化剂和去离子水。
2.根据权利要求1所述的光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，所述磷酸基团类化合物为肌醇六磷酸、磷酸三钠、羟基亚乙基二磷酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，所述羧酸基团类化合物为油酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，所述有机硫类化合物为2-巯基苯并恶唑、硫脲、二乙胺基二硫代甲酸钠、1-苯基-5-巯基四唑中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，所述有机N类化合物为苯并三氮唑、十二烷基伯胺、咪唑中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，所述酰胺类化合物为丙烯酰胺、N,N-二甲基酰胺、丁二酰亚胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，所述乳化剂为OP-10、苯乙基酚聚氧乙烯醚、苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的光伏焊带用表面保护剂，其特征在于，所述原料的质量百分比为：磷酸基团类化合物1～7.5％、羧酸基团类化合物0.1～5％、有机硫类化合物0.5～5％、有机N类化合物0.5～2％、酰胺类化合物0.1～6％、乳化剂0.01～0.5％、余量为去离子水。
9.一种光伏焊带用表面保护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将磷酸基团类化合物、羧酸基团类化合物、有机硫类化合物、有机N类化合物、酰胺类化合物和乳化剂加入酒精中溶解，加入去离子水搅拌，得原料搅拌液；
步骤2，使用超声波对所述原料搅拌液进行分散，得光伏焊带用表面保护剂。
10.根据权利要求9所述的光伏焊带用表面保护剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述搅拌的温度为25～45℃，搅拌的时间为2～3min。
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