CN108949070A - 光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶 - Google Patents

光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，包括的组分有：丙烯酸树脂、改性丙烯酸树脂、固化剂、银铜粉、添加剂、溶剂。通过上述方式，本发明的光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，在90‑200摄氏度的环境下，10‑300秒内可以固化成为粘结强度高、导电性优异的产物，能够用于光伏高效组件的电池片焊接中。

Description

光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶
技术领域
本发明涉及一种导电胶，特别是涉及一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶。
背景技术
光伏组件是光伏发电的核心部件，目前大规模生产和使用的晶体硅光伏组件的加工工艺主要是电池片焊接、电池片封装和组件测试。其中，电池片焊接是影响光伏组件性能的主要工艺。在电池片焊接过程中，焊接热应力、虚焊、焊锡溢边短路、焊接产生隐裂等成为焊接工序控制的重点和难点。
导电胶是一种固化后具有一定导电性能的胶粘剂，它可在90-200度下固化，该温度远低于焊带焊接温度，利用导电胶替代焊带现已被应用于光伏高效组件中。目前最常用的导电胶属于环氧树脂导电胶，其常用的导电填料是金属银粉。导电银胶包括双组份导电银胶和单组分导电银胶，因双组份导电银胶在使用过程中存在着诸多问题，因此单组份导电银胶被广泛使用。但现有的单组份导电银胶仍存在剪切性能差、导电和导热率差、印刷性能差、粘度变化大以及易对环境造成污染等技术问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，性能指标高，具有优异的导电性、耐候性、机械性能，在使用工作状况中品质稳定、粘度变化小，点胶和丝印工艺性能好。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，包括的组分有：丙烯酸树脂、改性丙烯酸树脂、固化剂、银铜粉、添加剂、溶剂，所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶各组分的含量为：以重量份计，丙烯酸树脂 100份、改性丙烯酸树脂 5-30份、固化剂 20-80份、银铜粉 500-3000份、添加剂 1-10份、溶剂 5-40份。
在本发明一个较佳实施例中，所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶的制备方法，包括步骤为：（1）将丙烯酸树脂和改性丙烯酸树脂搅拌混合，再加入固化剂、溶剂和添加剂，混合搅拌；（2）向步骤（1）得到的混合搅拌物中加入银铜粉混合搅拌，得到混合物；（3）对步骤（2）制得的混合物脱泡，并灌装保存。
在本发明一个较佳实施例中，所述改性丙烯酸树脂的制备方法为：以柔性树脂、纳米柔性材料、丙烯酸树脂为原料，反应搅拌得到改性丙烯酸树脂。
在本发明一个较佳实施例中，所述柔性树脂为有机硅树脂、氟树脂或二者的混合物；所述纳米柔性材料为纳米碳管、纳米蒙脱土、纳米二氧化钛TiO2中的一种或多种；所述反应搅拌的条件为：在80-95℃下以150-250rpm的搅拌速度搅拌，并回流反应100-150min；所述柔性树脂、所述纳米柔性材料、所述丙烯酸树脂的重量比为：10:6:100。
在本发明一个较佳实施例中，所述银铜粉的制备方法为：将球形银粉、类球形银粉、片状银包铜粉混合均匀得到银铜粉。
在本发明一个较佳实施例中，所述球形银粉的粒径为20-200纳米；所述类球形银粉的粒径为200纳米-2微米；所述片状银包铜粉的粒径为5-20微米；所述球形银粉、所述类球形银粉、所述片状银包铜粉的重量比为：0.5:5:1000。
在本发明一个较佳实施例中，所述固化剂是由环氧树脂，7份纳米级二氧化钛，3份促进剂异氰酸酯组成的，所述环氧树脂、所述纳米级二氧化钛和所述促进剂异氰酸酯的重量比为：40:7:3。
在本发明一个较佳实施例中，所述溶剂为脂类溶剂；所述脂类溶剂为二价酸酯DBE；所述添加剂为气相二氧化硅、炭黑或二者的混合物；所述银铜粉的粒径为0.02-20微米。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中所述混合搅拌的搅拌速度为900-1100rpm，搅拌时间为100-150min；步骤（2）中所述混合搅拌的搅拌速度为400-600 rpm，搅拌时间为100-150min。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）中采用真空搅拌脱泡机脱泡，所述脱泡时的真空度为0.5-1.5 KPa、搅拌速度为10-30 rpm、搅拌时间为10-30 min。
本发明的有益效果是：本发明的光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，在90-200摄氏度的环境下，10-300秒内可以固化成为粘结强度高、导电性优异的产物，能够用于光伏高效组件的电池片焊接中。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
提供一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，包括的组分有：丙烯酸树脂、改性丙烯酸树脂、固化剂、银铜粉、添加剂、溶剂，所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶各组分的含量为：丙烯酸树脂 100g、改性丙烯酸树脂 20g、固化剂 50 g、银铜粉2000 g、添加剂 5 g、溶剂 40 g。
所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶的制备方法，包括步骤为：
（1）将10g有机硅树脂、6g纳米碳管、100g丙烯酸树脂置于装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中，在温度为85℃、搅拌速度为200rpm的条件下，回流反应120min，制得改性丙烯酸树脂。
（2）将0.5g粒径为100纳米的球形银粉、5g粒径为500纳米的类球形银粉、1000g粒径为10微米的片状银包铜粉充分混合均匀制成银铜粉。
（3）将100g丙烯酸树脂和20g改性丙烯酸树脂搅拌混合，再加入50g固化剂、40g溶剂、5g添加剂用高速剪切搅拌机在搅拌速度为1000 rpm、搅拌时间为120min的条件下充分混合搅拌均匀。
（4）向步骤（3）得到的混合搅拌物中加入2000g粒径为5微米的球片混合状银铜粉，用高速剪切搅拌机在搅拌速度为500 rpm，搅拌时间为120min的条件下充分混合搅拌，得到混合物。
（5）将步骤（4）制得的混合物用真空搅拌脱泡机脱泡，所述脱泡时的真空度为1.0KPa、搅拌速度为20rpm、搅拌时间为20min，然后用灌装机罐装到胶管中保存。
其中，所述固化剂是由环氧树脂，7份纳米级二氧化钛，3份促进剂异氰酸酯组成的，所述环氧树脂、所述纳米级二氧化钛和所述促进剂异氰酸酯的重量比为：40:7:3。所述溶剂为脂类溶剂，优选地，所述脂类溶剂为二价酸酯DBE。所述添加剂为炭黑。本发明中，所述类球形银粉与所述球形银粉在于形状的不同，所述类球形银粉是球形多面体形状。
将所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶用点胶机均匀涂敷在光伏电池汇流带上，导电胶用量在12-20毫克，压盖上另一片光伏电池，经170摄氏度的电热板或隧道炉40秒加热固化，两片光伏电池胶焊完成。
实施例二：
提供一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，包括的组分有：丙烯酸树脂、改性丙烯酸树脂、固化剂、银铜粉、添加剂、溶剂，所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶各组分的含量为：丙烯酸树脂 100g、改性丙烯酸树脂 5g、固化剂 80g、银铜粉 500g、添加剂 10g、溶剂 5g。
所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶的制备方法，包括步骤为：
（1）将10g氟树脂、6g纳米蒙脱土、100g丙烯酸树脂置于装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中，在温度80℃、搅拌速度为250rpm的条件下，回流反应100min，制得改性丙烯酸树脂。
（2）将0.5g粒径为20纳米的球形银粉、5g粒径为200纳米的类球形银粉、1000 g粒径为5微米的片状银包铜粉充分混合均匀制成银铜粉。
（3）将100g丙烯酸树脂和5g改性丙烯酸树脂搅拌混合，再加入80g固化剂、5g溶剂、10g添加剂用高速剪切搅拌机在搅拌速度为900 rpm、搅拌时间为150min的条件下充分混合搅拌均匀。
（4）向步骤（3）得到的混合搅拌物中加入500g粒径为20微米的球片混合状银铜粉，用高速剪切搅拌机在搅拌速度为400rpm，搅拌时间为150min的条件下充分混合搅拌，得到混合物。
（5）将步骤（4）制得的混合物用真空搅拌脱泡机脱泡，所述脱泡时的真空度为0.5KPa、搅拌速度为10rpm、搅拌时间为30 min，然后用灌装机罐装到胶管中保存。
其中，所述固化剂是由环氧树脂，7份纳米级二氧化钛，3份促进剂异氰酸酯组成的，所述环氧树脂、所述纳米级二氧化钛和所述促进剂异氰酸酯的重量比为：40:7:3。所述溶剂为脂类溶剂，优选地，所述脂类溶剂为二价酸酯DBE。所述添加剂为气相二氧化硅。
将所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶用钢网漏印机均匀涂敷在光伏电池汇流带上，导电胶用量在5-10毫克，压盖上另一片光伏电池，经170摄氏度的电热板或隧道炉40秒加热固化，两片光伏电池胶焊完成。
实施例三：
提供一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，包括的组分有：丙烯酸树脂、改性丙烯酸树脂、固化剂、银铜粉、添加剂、溶剂，所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶各组分的含量为：以重量份计，丙烯酸树脂 100g、改性丙烯酸树脂 30g、固化剂 20g、银铜粉 3000g、添加剂 1g、溶剂 40g。
所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶的制备方法，包括步骤为：
（1）将5g有机硅树脂、5g氟树脂、6g纳米二氧化钛TiO2、100g丙烯酸树脂置于装有冷凝器、温度计和搅拌器的四口烧瓶中，在温度95℃、搅拌速度为150rpm的条件下，回流反应150min，制得改性丙烯酸树脂。
（2）将0.5 g粒径为200纳米的球形银粉、5 g粒径为2微米的类球形银粉、1000 g粒径为20微米的片状银包铜粉充分混合均匀制成银铜粉。
（3）将100g丙烯酸树脂和30g改性丙烯酸树脂搅拌混合，再加入20g固化剂、40g溶剂、1g添加剂用高速剪切搅拌机在搅拌速度为1100 rpm、搅拌时间为100min的条件下充分混合搅拌均匀。
（4）向步骤（3）得到的混合搅拌物中加入3000g粒径为0.02微米的球片混合状银铜粉，用高速剪切搅拌机在搅拌速度为600 rpm，搅拌时间为100min的条件下充分混合搅拌，得到混合物。
（5）将步骤（4）制得的混合物用真空搅拌脱泡机脱泡，所述脱泡时的真空度为1.5KPa、搅拌速度为30 rpm、搅拌时间为10 min，然后用灌装机罐装到胶管中保存。
其中，所述固化剂是由环氧树脂，7份纳米级二氧化钛，3份促进剂异氰酸酯组成的，所述环氧树脂、所述纳米级二氧化钛和所述促进剂异氰酸酯的重量比为：40:7:3。所述溶剂为脂类溶剂，优选地，所述脂类溶剂为二价酸酯DBE。所述添加剂为气相二氧化硅和炭黑的混合物。
将实施例一得到的导电胶进行性能测试，测试结果如下表所示。
本发明所述的导电胶在拥有：1、高导电率，具有很高的导电和导热率；2、高的工作温度和强粘度；3、具有固化温度低、固化快速；4、硬度高、附着力；5、强拉伸强度大；6、剪切强度高；7、具有点胶性能好和印刷性能好；8、工作使用时间长，粘度变化小；9、耐候性；10、绿色环保；11、适于长期保存。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶，其特征在于，包括的组分有：丙烯酸树脂、改性丙烯酸树脂、固化剂、银铜粉、添加剂、溶剂，所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶各组分的含量为：以重量份计，丙烯酸树脂 100份、改性丙烯酸树脂 5-30份、固化剂 20-80份、银铜粉 500-3000份、添加剂 1-10份、溶剂 5-40份。
2.根据权利要求1所述的导电胶，其特征在于，所述光伏高效组件用单组分低温固化丙烯酸树脂银铜导电胶的制备方法，包括步骤为：（1）将丙烯酸树脂和改性丙烯酸树脂搅拌混合，再加入固化剂、溶剂和添加剂，混合搅拌；（2）向步骤（1）得到的混合搅拌物中加入银铜粉混合搅拌，得到混合物；（3）对步骤（2）制得的混合物脱泡，并灌装保存。
3.根据权利要求1或2所述的导电胶，其特征在于，所述改性丙烯酸树脂的制备方法为：以柔性树脂、纳米柔性材料、丙烯酸树脂为原料，反应搅拌得到改性丙烯酸树脂。
4.根据权利要求3所述的导电胶，其特征在于，所述柔性树脂为有机硅树脂、氟树脂或二者的混合物；所述纳米柔性材料为纳米碳管、纳米蒙脱土、纳米二氧化钛TiO2中的一种或多种；所述反应搅拌的条件为：在80-95℃下以150-250rpm的搅拌速度搅拌，并回流反应100-150min；所述柔性树脂、所述纳米柔性材料、所述丙烯酸树脂的重量比为：10:6:100。
5.根据权利要求1或2所述的导电胶，其特征在于，所述银铜粉的制备方法为：将球形银粉、类球形银粉、片状银包铜粉混合均匀得到银铜粉。
6.根据权利要求5所述的导电胶，其特征在于，所述球形银粉的粒径为20-200纳米；所述类球形银粉的粒径为200纳米-2微米；所述片状银包铜粉的粒径为5-20微米；所述球形银粉、所述类球形银粉、所述片状银包铜粉的重量比为：0.5:5:1000。
7.根据权利要求1或2所述的导电胶，其特征在于，所述固化剂是由环氧树脂，7份纳米级二氧化钛，3份促进剂异氰酸酯组成的，所述环氧树脂、所述纳米级二氧化钛和所述促进剂异氰酸酯的重量比为：40:7:3。
8.根据权利要求1或2所述的导电胶，其特征在于，所述溶剂为脂类溶剂；所述脂类溶剂为二价酸酯DBE；所述添加剂为气相二氧化硅、炭黑或二者的混合物；所述银铜粉的粒径为0.02-20微米。
9.根据权利要求2所述的导电胶，其特征在于，步骤（1）中所述混合搅拌的搅拌速度为900-1100 rpm，搅拌时间为100-150min；步骤（2）中所述混合搅拌的搅拌速度为400-600rpm，搅拌时间为100-150min。
10.根据权利要求2所述的导电胶，其特征在于，步骤（3）中采用真空搅拌脱泡机脱泡，所述脱泡时的真空度为0.5-1.5 KPa、搅拌速度为10-30 rpm、搅拌时间为10-30 min。
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