CN109137050B - 一种石墨烯掺杂改性的互联带或汇流带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带，包括铜带基材和在铜带基材表面覆盖的含锡镀层，所述含锡镀层为石墨烯‑锡镀层或石墨烯‑锡合金镀层，其中所述锡合金选自锡与金、银、铜、铋、镍、钯中的一种或两种以上的金属元素形成的合金。本发明通过电镀的方法在锡或锡合金镀层中掺杂石墨烯，石墨烯良好的性能使得制备的互联带或汇流带电阻率更小，导电率更高，同时伸长率和抗拉强度等机械性能更佳。本发明所提供的制备互联带或汇流带的方法工艺简单，反应快速，生产效率高，产品具有良好的可焊性，焊接过程中碎片率低。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种用于太阳能光伏发电组件的石墨烯掺杂改性的互联带/汇流带及其制备方法。
背景技术
随着全球能源越来越紧缺，环境问题日益受到重视，太阳能发电作为一种绿色、可持续的发电方式在近些年得到快速发展。太阳能电池组件，也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池组件往往体积较大，是由单体太阳能电池片硅片组成的，从太阳能电池片到电池组件，需要将单片的电池连接起来形成一个整体，其中焊接就是其中最主要的工序。随着硅片厚度的不断减薄和电池面积的不断增大，焊接过程中的碎片率也越来越高，直接影响到组件的生产成本，而焊接的效果也直接影响到组件的质量。因此，提供良好的焊接材料或改善焊接技术是亟待解决的问题。
通常情况下，太阳能电池组件是由互联带和汇流带连接起来的。互联带是将单个电池片上的电荷进行收集并起到将电池片进行串联的目的，汇流带是将每一串的电流进行连接，汇集一起进行输出。因此，互联带或汇流带质量的好坏将直接影响太阳能电池组件电流的收集效率，对太阳能电池组件的功率影响很大。目前，多数互联带或汇流带就是在设定规格的铜带表面涂覆一层二元或三元低熔点合金，涂覆方法主要以热浸涂法为主。热浸涂法虽然简便，但是用热浸涂工艺生产的互联带或汇流带表面呈现明显的弧形凸起，具体示例见专利文献CN101950603A。与热浸涂法相比，电镀法形成的镀层厚度均匀，镀层表面光滑，无毛刺、麻点、颗粒等缺陷。因此电镀工艺生产的互联带或汇流带在汇流处的电阻小，能有效提高太阳能电池的发电效率。
为了提高太阳能电池组件的导电率，人们选用纯度较高的无氧铜或高纯度铜作为互联带或汇流带的导体材料，但是纯度越高的铜，使得太阳能电池组的制造成本也越高。为了降低生产成本，可以选择普通铜作为导体材料，同时不影响互联带或汇流带的导电率，生产者选择在铜基带上镀覆一层锡或锡合金。
专利文献CN104070302A公开了一种光伏焊带无铅焊料，所述焊料中含有金属元素Sn、Cu、Ni、Bi、Ti、Ge、In，并限定了各金属元素的质量分数。使用所述焊料制备的太阳能电池组在自然环境中能抗衡雨打日晒，所焊的硅片电池不氧化、不变色、能延长其功能的寿命。但在此专利中，申请人并没有对制备方法进行任何描述，如若利用传统的方法用上述焊料焊接单体太阳能电池片，电阻是否会增大，发电效率是否会下降这些关键因素申请人并没有考究。因此，此申请所描述的技术方案不是一个完整的有利于改善太阳能电池组件的技术方案。
专利文献CN102254978A公开了一种用于太阳能光伏组件的锡铅焊带，所述焊带包括铜带基材，在铜带基材表面覆盖有一层致密的锡铅合金层。虽然锡铅镀层能提高焊带的附着力，改善光伏焊带的导电率，但是铅的污染较大，不利于绿色环保。
专利文献CN101950603A公开了一种用于太阳能光伏组件的互联带/汇流带及其制造方法，特别涉及该种互联带/汇流带是采用无铅电镀连续生产工艺，在铜带表面均匀镀覆一层Sn系焊锡，镀层中含有微颗粒，所述的微颗粒为Sn 粉体，或是 Ag、Cu、Bi、Ni、Au、 Pd中的一种或几种金属粉体。当镀层中出现金属粉体时，很可能会增大互联带或汇流带的电阻，减低太阳能转换为电能的转换效率。
现有技术尚未有关于在铜带基材上利用电镀法镀覆一层石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层的报道。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，能稳定存在，是目前世界上最薄的材料。石墨烯具有非常好的热传导性能，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300 W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料。因此锡或锡合金镀层由于加入石墨烯而具有很好的导热作用，不会出现互联带或汇流带发热温度过高导致电阻增大，降低太阳能电池组导电效率的情况，而且石墨烯本身电阻率极低，导电性能好。另外，石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时具有很好的韧性，且可以弯曲。因此，掺杂有石墨烯的锡或锡合金镀层具有很好的耐候性，增强互联带或汇流带的抗拉强度和抗腐蚀能力。
专利文献CN106409952A公开了一种具有石墨烯的太阳能电池焊料，由导电带和焊层构成，焊层涂在导电带表面，其特征在于：导电带由铜、银、铱合金构成，铜、银、铱的重量比为80%~90%、9.995%~19.99%、0.005%~0.01%；焊层是由锡、铜、铋、银、钛、富勒烯均匀分布构成的合金，锡、铜、铋、银、钛、富勒烯的重量比为98%、0.5%、0.5%、0.3%、0.5%、0.2%。所述的富勒烯为C60，富勒烯的球面内部具有内嵌的金属原子。所述焊层还含有氧化钛细粉和汞。此申请中内嵌有金属离子的富勒烯制备困难，成本较高，焊层涂于导电带上，涂层平整程度得不到保证。
专利文献CN204424289U公开了一种便于安装的石墨烯太阳能电池光伏焊带，包括纵向延伸的带体，带体包括螺旋铝带芯、石墨烯半包带和涂锡层，石墨烯半包带沿轴线对折包裹螺旋铝带芯，石墨烯半包带沿着轴线的一半表面涂覆有涂锡层。此实用新型中石墨烯半包带和锡层需要分两个制备步骤完成，增加制备时间，同时也在提高制备成本。
专利文献CN105280741A公开了一种太阳能电池组件焊带，包括基板，在所述基板上依次设置导电层、焊层，所述基板材料为PET或铜或硅，所述导电层为石墨烯层，所述焊层为无铅锡合金或锡铅合金。在此申请中，石墨烯层和锡合金层分别为上下两层结构，不仅增加制备时间，而且由于石墨烯熔点很高，石墨烯层的存在有可能会影响太阳能电池组的焊接。
专利文献CN204424290U公开了一种低损耗光伏电池用焊带，包括作为基层的铝带，所述的铝带的正反两面设置有石墨烯层，所述的石墨烯层的正反两面设置有粗糙表面，所述的粗糙表面上包裹有锡层，所述的锡层上设置有吸收太阳能涂料层；铝带的横截面为“工”形状。此实用新型用石墨烯带代替现有的铜箔，石墨烯通过液体剥离的方式转移到铝带上，且形成粗糙表面，石墨烯层的厚度及均匀程度难以控制，如果石墨烯层较厚则会影响太阳能电池组的焊接。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于太阳能光伏发电组件的石墨烯改性的互联带或汇流带，所述互联带或汇流带以铜带为导电材料，利用电镀法在其上镀石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层。另外，在对铜带基材进行除锈处理时，在反应液中加入石墨烯分散液，使除锈进行的更彻底。本发明所制备的用于太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带发电效率高、抗拉强度强、抗腐蚀能力强。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带，包括铜带基材和在铜带基材表面覆盖的含锡镀层，所述含锡镀层选自：石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层。
优选的，所述锡合金选自锡和金、银、铜、铋、镍、钯中的一种或两种以上的金属元素形成的合金。
更优选的，所述锡合金选自锡和金、银、铜、铋、镍、钯中的一种金属元素形成的合金。
优选的，所述互联带或汇流带中，石墨烯的质量分数为0.005-0.06%，含锡镀层的质量分数为1%-3%，其中在含锡合金镀层中，锡的质量分数为90%以上，优选锡的质量分数为90-99%。
优选的，所述含锡镀层的厚度为3-15 μm。
更优选的，所述含锡镀层的厚度为3-10 μm。
所述铜带基材选自普通铜带、无氧铜带、高纯度铜带或紫铜带。
优选地，使用时对铜带基材进行加热退火预处理。
一种制备太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带的方法，包括如下步骤：
（1）电解脱脂：将铜带置于碱性溶液中电解，去除镀件表面的油脂和溢料；
（2）除锈：将铜带置于酸性溶液中除锈，去除铜带表面的氧化物；
（3）电镀：采用传送轮传输铜带，让铜带经过电镀液进行电镀；
（4）中和：将电镀后的铜带置于碳酸钠溶液中处理，将表面的有机酸清洗干净；
（5）纯水洗：将铜带置于纯水中用超声波处理，去除镀层空隙中的杂质，得到互联带或汇流带。
本发明提供的太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带的制备方法，选择在镀液中加入石墨烯分散液，电解后形成石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层。另外，在对镀件铜带基材进行除锈预处理时，在反应液中加入石墨烯分散液，石墨烯具有吸附金属离子的作用，加入石墨烯吸附掉反应生成的金属离子，从而使除锈反应的化学平衡更趋向于除锈方向。除锈步骤更彻底，接下来的电镀过程更顺利，使镀层更均匀，表面更平整光滑，从而间接的提高太阳能发电组件的发电效率。
优选的，所述步骤（1）中碱性溶液为40-60 g/L的氢氧化钠溶液，电解时间为15-20min。
优选的，所述步骤（2）中酸性溶液为质量分数为5-15％的盐酸溶液，除锈时间为1-5 min。
更优选的，所述步骤（2）中还包括加入石墨烯，超声分散，石墨烯在酸性溶液中的质量浓度为0.01-0.1 g/L。
优选的，所述步骤（3）中铜带移动速度为3-20 m/min。
优选的，所述步骤（3）中以硫酸亚锡或甲基磺酸锡电解液作为电镀液，在电镀液中加入石墨烯分散液，石墨烯在电镀液中的质量浓度为0.1-2 g/L。
所述石墨烯分散液为将石墨烯分散在离子型或者非离子型表面活性剂中，所述离子型表面活性剂为十二烷基磺酸钠、月桂基硫酸三乙醇胺、椰油脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或两种以上的组合；所述非离子型表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上的组合。
更优选的，所述电镀液中还包括氰化银钾、硫酸铜、氰化亚铜、甲基磺酸铋、硫酸镍、氨基磺酸镍、氯金酸或柠檬酸钯中的一种或两种以上的组合。
在本发明的优选实施方式中，所述电镀液中还包括硫酸铜、氰化亚铜、甲基磺酸铋、硫酸镍、氨基磺酸镍、氯金酸或柠檬酸钯中的一种或两种的组合。
优选的，所述电镀液中锡离子的浓度为0.05-0.2 mol/L，其他金属离子的浓度为0.001-0.03 mol/L。
所述电镀液pH 为1-2，电镀温度为10-30 ℃，电镀时间为1-5 min，阴极电流密度为8 -20 A/dm2。
优选的，所述步骤（4）中碳酸钠溶液的质量浓度为10-20 g/L。
在本发明中，锡在电镀液中加入形态是硫酸亚锡或甲基磺酸锡；银在电镀液中加入形态是氰化银钾；铜在电镀液中加入形态是硫酸铜或氰化亚铜；铋在电镀液中加入形态是甲基磺酸铋；镍在电镀液中加入形态是硫酸镍或氨基磺酸镍；金在电镀液中加入形态是氯金酸；钯在电镀液中加入形态是柠檬酸钯。
本发明石墨烯电镀原理为，石墨烯本身表面不带电荷，但微量浓度石墨烯在基液中会吸附金属阳离子而带有正电荷向阴极迁移，金属阳离子也向阴极迁移，并且发生还原反应得到电子，成为金属附着在铜带上，同时石墨烯嵌在金属中间也牢牢的附着在铜带上，实现石墨烯的液相电镀。
其中，本发明所用的铜带可以为普通铜带，优选地，使用前可对普通铜带进行导电加热退火预处理。具体操作为：首先对铜带进行导电加热，所述导电加热的电压为15-16V，电流为500-600A，导电加热的时间为0.5-1秒，控制导电加热后铜带的温度为700-800℃；接下来对加热后的铜带进行入水退火，时间为0.5-0.6秒，控制铜带出水后的温度不高于50℃； 最后对所述退火后的铜带进行烘干，所述烘干温度为70-80℃，烘干时长为1-2秒。
优选地，选择的铜带宽3-5mm，厚0.2-0.5mm。
本发明克服了现有技术不足，在对镀件铜带基材进行除锈预处理时，在反应液中加入石墨烯，使在较短时间内除锈更彻底，且能吸附和清楚铜带上的杂质离子，使镀层与铜带之间的吸附更紧密；另外，在镀液中加入石墨烯分散液，电解后形成石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层，石墨烯良好的性能使得制备的互联带或汇流带电阻率更小，导电率更高，同时伸长率和抗拉强度等机械性能更佳。本发明所提供的制备方法工艺简单，反应快速，生产效率高，产品具有良好的可焊性，焊接过程中碎片率低。
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部分实施例，而不是全部。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
汇流带1的制备
铜带预处理：对4mm宽普通铜扁带进行导电加热退火预处理，所述导电加热的电压为16V，电流为550A，导电加热的时间为0.9-1秒，控制导电加热后铜带的温度为780℃左右，入水退火时间为0.6秒，并控制铜带出水后的温度不高于50℃；最后对退火后的铜带进行烘干，烘干温度为75℃，烘干时长1秒，即可对铜带进行收卷，收卷力不高于4kgf。
S1：选择上述铜带作为导电基材，将铜带置于50 g/L的氢氧化钠溶液中电解，电解时间为15 min；
S2：再将铜带置于6%的盐酸溶液中除锈，盐酸溶液中含有质量浓度为0.05 g/L的石墨烯，3 min后去除铜带表面的氧化物；
S3：将铜带放在传送轮使铜带缓慢的通过电镀液进行电镀，铜带传输速度为8 m/min，电镀液包括甲基磺酸锡和纳米级石墨烯分散液，锡离子浓度为0.06 mol/L，石墨烯质量浓度为100 mg/L，电镀液pH 为1.2，电镀温度为20 ℃，在阴极电流密度为15 A/dm2条件下电镀时间3 min；
S4：将电镀后的铜带置于浓度为20 g/L碳酸钠溶液中处理，将表面的有机酸清洗干净；
S5：将铜带置于纯水中用超声波处理，去除镀层空隙中的杂质，烘干，得到汇流带。
实施例2
汇流带2的制备
S1：选择实施例1中预处理铜带作为导电基材，将铜带置于40 g/L的氢氧化钠溶液中电解，电解时间为20 min，除去铜带表面的油脂和溢料；
S2：再将铜带置于8%的盐酸溶液中除锈，盐酸溶液中含有质量浓度为0.1 g/L的石墨烯，1 min后去除铜带表面的氧化物；
S3：将铜带放在传送轮使铜带缓慢的通过电镀液进行电镀，铜带传输速度为5 m/min，电镀液包括甲基磺酸锡和石墨烯，锡离子浓度为0.1 mol/L，石墨烯质量浓度为0.5 g/L，电镀液pH 为1.5，电镀温度为25 ℃，在阴极电流密度为10 A/dm2条件下电镀时间为4min；
S4：将电镀后的铜带置于浓度为20 g/L碳酸钠溶液中处理，将表面的有机酸清洗干净；S5：将铜带置于纯水中用超声波处理，去除镀层空隙中的杂质，得到汇流带。
实施例3
汇流带3的制备
S1：选择实施例1中预处理铜带作为导电基材，将铜带置于60 g/L的氢氧化钠溶液中电解，电解时间为15 min，除去铜带表面的油脂和溢料；
S2：再将铜带置于5%的盐酸溶液中除锈，盐酸溶液中含有质量浓度为0.1 g/L的石墨烯，2 min后去除铜带表面的氧化物；
S3：将铜带放在传送轮使铜带缓慢的通过电镀液进行电镀，电镀液包括甲基磺酸锡和石墨烯，锡离子浓度为0.2 mol/L，石墨烯质量浓度为0.5 g/L，以及柠檬酸钯0.02mol/L， 电镀液pH 为1，电镀温度为25 ℃，在阴极电流密度为20 A/dm2条件下电镀时间为4min；
S4：将电镀后的铜带置于浓度为20 g/L碳酸钠溶液中处理，将表面的有机酸清洗干净；S5：将铜带置于纯水中用超声波处理，去除镀层空隙中的杂质，得到汇流带。
效果实施例1
汇流带1-3基本性能比较
对实施例1-3制备的汇流带进行质量标准检测，基本性能数据如下表所示。
表1 汇流带1-3基本性能比较
| 外观 | 镀层厚度 | 电阻率 | 伸长率 | 碎片率 | 抗拉强度 | |
| 汇流带1 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 3 μm | 1.0 μΩ·cm | 31.2% | 0.0022% | 164.7 MPa |
| 汇流带2 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 5 μm | 0.7 μΩ·cm | 34.8% | 0.0019% | 176.0 MPa |
| 汇流带3 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 10 μm | 1.5 μΩ·cm | 30.4% | 0.0028% | 160.8 MPa |
根据上述对比结果可以得出以下结论：1，S1步骤中碱性氢氧化钠溶液的质量浓度为40-60 g/L能去除铜带表面杂物；2，S2步骤中加入石墨烯越多，除锈所用的时间越少，这是因为石墨烯能吸附酸溶液中的金属离子，能使得除锈反应的化学平衡趋向于除锈方向；3，电镀液中甲基磺酸锡和石墨烯的浓度会影响镀层的厚度，当镀层厚度为3-10 μm时，汇流带的电阻率、伸长率、焊接时的碎片率及抗拉强度均优秀，相比较而言，当镀层厚度为5 μm时，上述各项基本性能更佳。导电率为电阻率的倒数，因此，综上所述，本发明提供的制备方法制备的汇流带导电率高，机械性能好、焊接时碎片率低，是良好的应用于太阳能单体电池连接的汇流带。
效果实施例2
汇流带1-3老化性能比较
对实施例1-3制备的汇流带进行老化性能检测，比较数据如下表所示。
表2 汇流带1-3老化性能比较
| 湿冻实验 | 湿热实验 | |
| 汇流带1 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
| 汇流带2 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
| 汇流带3 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
根据上述结果可以看出，本发明所提供的方法制备的汇流带均能通过湿冻实验和湿热实验，本测试实验湿冻和湿热温度分别为-40±2 ℃和85±2 ℃，相对湿度为85±5%，实验时间均为600 h。由此可知，本发明制备的汇流带在高温高湿环境中表面不会发生变色生锈的情况，在低温高湿环境中表面不会出现气泡断裂现象。
石墨烯用于除锈对汇流带性能的影响考察
实施例4
汇流带4的制备
铜带预处理及步骤S1与实施例1相应步骤操作相同，S2：将铜带置于6%的盐酸溶液中除锈，盐酸溶液中不含石墨烯，除锈时间为5 min；步骤S3-S5与实施例1操作相同，得到汇流带。
实施例5
汇流带5的制备
铜带预处理及步骤S1与实施例1相应步骤操作相同，S2：将铜带置于8%的盐酸溶液中除锈，盐酸溶液中不含石墨烯，除锈时间为20 min；步骤S3-S5与实施例1相同，得到汇流带。
效果实施例3
对实施例1和实施例4-5制备的汇流带进行质量标准检测，基本性能数据如下表所示。
表3 石墨烯用于除锈对汇流带基本性能的影响
| 外观 | 镀层厚度 | 电阻率 | 伸长率 | 碎片率 | 抗拉强度 | |
| 汇流带1 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 3 μm | 1.0 μΩ·cm | 31.2% | 0.0022% | 164.7 MPa |
| 汇流带4 | 表面有凸起，有漏铜现象 | 4 μm | 4.7 μΩ·cm | 9.2% | 0.0071% | 124.3 MPa |
| 汇流带5 | 表面平整，无扭曲折断，有漏铜 | 3.5 μm | 3.3 μΩ·cm | 13.5% | 0.0050% | 137.9 MPa |
根据上述对比结果可以看出：除锈环节是否添加石墨烯对后续电镀的质量会产生影响，当除锈过程不加石墨烯，且时间较短时，除锈不彻底，铜带表面不平整，导致镀层有凸起，电阻率较大，抗拉强度下降；当延长除锈时间至20 min，相比较铜带表面除锈更彻底一些，但汇流带基本性能依然低于加了石墨烯的汇流带1。因此，可以看出，除锈过程中在酸溶液中添加石墨烯能除锈更彻底，不会使镀层出现凸起或漏铜现象；另外，石墨烯可能对铜带表面也有清洁作用，有利于后续电镀中镀层的附着。
效果实施例4
汇流带1、4-5老化性能比较
对实施例1、4-5制备的汇流带进行老化性能检测，比较数据如下表所示。
表4 石墨烯用于除锈对汇流带老化性能影响
| 湿冻实验 | 湿热实验 | |
| 汇流带1 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
| 汇流带4 | 表面出现气泡，变色，裂痕 | 表面有锈迹，且发黄变色 |
| 汇流带5 | 表面无气泡，有变色和断裂现象 | 表面无锈迹，有发黄变色 |
根据上述结果可以看出，除锈过程中不添加石墨烯会影响汇流带的耐老化性，例如在实施例4中，酸溶液中无石墨烯，且除锈时间较短，除锈不彻底，使得镀层表面不平整，在湿冻实验中很容易出现气泡裂痕等现象，而湿热实验更加剧了铜锈的生成；在实施例5中，虽然除锈时间较长，虽然铜带表面的锈斑被清楚干净，但是铜带表面依然有一些杂质附着，影响镀层与铜带之间的贴合性，使得在湿冻和湿热环境中均出现发黄或断裂现象。
含有石墨烯的镀层对汇流带性能的影响
实施例6
汇流带6的制备
预处理步骤及步骤S1-S2与实施例1相同，步骤S3电镀液中仅包括甲基磺酸锡而不含石墨烯，锡离子的浓度与实施例1相同，步骤S4-S5与实施例1相同，得到汇流带。
效果实施例5
汇流带1和6基本性能比较
对实施例1和实施例6制备的汇流带进行质量标准检测，基本性能数据如下表所示。
表5 含有石墨烯的镀层对汇流带基本性能的影响
| 外观 | 镀层厚度 | 电阻率 | 伸长率 | 碎片率 | 抗拉强度 | |
| 汇流带1 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 3 μm | 1.0 μΩ·cm | 31.2% | 0.0022% | 164.7 MPa |
| 汇流带6 | 光滑平整，无扭曲断裂，无漏铜 | 3 μm | 3.1 μΩ·cm | 18.6% | 0.0041% | 142.7 MPa |
根据上述对比结果可以看出：在电镀液中是否添加石墨烯分散液对汇流带的外观及镀层厚度影响不大，因为在实施例1制备的汇流带中石墨烯的含量本身就很少。但是缺少石墨烯的镀层电导率与石墨烯-锡镀层电导率相比增大了两倍，伸长率和抗拉强度下降，导致汇流带在焊接过程中碎片率升高，这是因为石墨烯具有很好的导电性能和机械性能，石墨烯镶嵌在锡镀层中会使镀层导电率显著提高。
效果实施例6
汇流带1和6老化性能比较
对实施例1和6制备的汇流带进行老化性能检测，比较数据如下表所示。
表6 含有石墨烯的镀层对汇流带老化性能影响
| 湿冻实验 | 湿热实验 | |
| 汇流带1 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
| 汇流带6 | 表面无气泡，有变色，无断裂 | 表面无锈迹，有发黄变色 |
根据上述结果可以看出，在电镀液中加入石墨烯分散液，形成石墨烯-锡镀层能增加汇流带的耐老化和耐腐蚀性，在湿冻和湿热条件下不会出现发黄变色现象。分析原因可能是，石墨烯掺杂的锡镀层致密性更好一些，对铜带基材有更好的保护作用，而且石墨烯强度高、韧性好，能有效提高汇流带应对外界条件变化的能力。
镀层合金种类对互联带性能的影响
实施例7
互联带1的制备
S1：选择紫铜带作为导电基材，加热退火预处理操作方法同实施例1；然后将铜带置于55 g/L的氢氧化钠溶液中电解，电解时间为15 min；S2：再将铜带置于5%的盐酸溶液中除锈，盐酸溶液中含有质量浓度为0.8 g/L的石墨烯，2 min后去除铜带表面的氧化物；S3：将铜带放在传送轮使铜带缓慢的通过电镀液进行电镀，铜带传输速度为10 m/min，电镀液包括甲基磺酸锡和石墨烯，锡离子浓度为0.13 mol/L，石墨烯质量浓度为0.9 g/L，电镀液pH 为1，电镀温度为25 ℃，在阴极电流密度为16 A/dm2条件下电镀时间为3 min；S4：将电镀后的铜带置于浓度为20 g/L碳酸钠溶液中处理，将表面的有机酸清洗干净；S5：将铜带置于纯水中用超声波处理，去除镀层空隙中的杂质，得到互联带。
实施例8
互联带2的制备
步骤S1-S2与实施例7相同，步骤S3电镀液包括甲基磺酸锡、氰化银钾和石墨烯，锡离子浓度为0.13 mol/L，银离子浓度为0.009 mol/L，石墨烯质量浓度为0.9 g/L，步骤S4-S5与实施例7相同，得到互联带2。
实施例9
互联带3的制备
步骤S1-2与实施例7相同，步骤S3电镀液包括甲基磺酸锡、氯金酸和石墨烯，锡离子浓度为0.13 mol/L，金离子浓度为0.015 mol/L，石墨烯质量浓度为0.9 g/L，步骤S4-5与实施例7相同，得到互联带3。
实施例10
互联带4的制备
步骤S1-2与实施例7相同，步骤S3电镀液包括甲基磺酸锡、氰化银钾、甲基磺酸铋、硫酸镍和石墨烯，锡离子浓度为0.13 mol/L，银离子浓度为0.009 mol/L，铋离子浓度为0.003 mol/L，镍离子浓度为0.010 mol/L，石墨烯质量浓度为0.9 g/L，步骤S4-5与实施例7相同，得到互联带4。
实施例11
互联带5的制备
步骤S1-2与实施例7相同，步骤S3电镀液包括甲基磺酸锡、硫酸铜、硫酸镍、氯金酸、柠檬酸钯和石墨烯，锡离子浓度为0.13 mol/L，铜离子浓度为0.006 mol/L，镍离子浓度为0.008 mol/L，金离子浓度为0.009 mol/L，钯离子浓度为0.004 mol/L，石墨烯质量浓度为0.9 g/L，步骤S4-5与实施例7相同，得到互联带4。
效果实施例7
互联带1-5基本性能比较
对实施例7-11制备的互联带进行质量标准检测，基本性能数据如下表所示。
表7 镀层合金种类对互联带基本性能影响
| 镀层种类 | 外观 | 电阻率 | 碎片率 | 抗拉强度 | 可焊性 | |
| 互联带1 | 石墨烯-锡 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 0.6 μΩ·cm | 0.0020% | 162.0 MPa | +++ |
| 互联带2 | 石墨烯-锡银合金 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 0.7 μΩ·cm | 0.0019% | 173.6 MPa | ++++ |
| 互联带3 | 石墨烯-锡金合金 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 0.5 μΩ·cm | 0.0017% | 178.9 MPa | +++++ |
| 互联带4 | 石墨烯-锡银铋镍合金 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 0.9 μΩ·cm | 0.0023% | 160.8 MPa | ++++ |
| 互联带5 | 石墨烯-锡铜镍金钯合金 | 光滑平整，无扭曲折断，无漏铜 | 1.1 μΩ·cm | 0.0027% | 159.0 MPa | +++ |
根据上述对比结果可以看出，镀层中锡合金的种类对互联带的外观、伸长率及抗拉强度的影响较小，会影响互联带在焊接过程中的碎片率和可焊性，根据上述数据变化趋势，当合金为两种金属时，效果优于四种或五种，其中效果较好的是锡金合金，锡银合金可焊性较好，但是电阻率略差，可能是因为银的稳定性较差导致的。当合金中金属种类较多时，可能会升高互联带的熔点，使可焊性下降，进而出现较高的碎片率。
效果实施例8
互联带1-5老化性能比较
对实施例7-11制备的互联带进行老化性能检测，比较数据如下表所示。
表8 镀层合金种类对互联带老化性能影响
| 湿冻实验 | 湿热实验 | |
| 互联带1 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
| 互联带2 | 表面无气泡，断裂，稍变色 | 表面无锈迹，稍发黄变色 |
| 互联带3 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
| 互联带4 | 表面无气泡，断裂，稍变色 | 表面无锈迹，稍发黄变色 |
| 互联带5 | 表面无气泡，变色，断裂现象 | 表面无锈迹，发黄变色现象 |
根据上述结果可以看出，镀层中合金的种类对互联带的耐老化、耐腐蚀性影响较小，只有当合金中有银时，由于银的稳定性较差，在较湿的环境中容易出现氧化现象，进而影响互联带出现稍微发黄现象，其他锡合金在湿冻和湿热实验中都稳定，表面无气泡，无锈迹，无发黄变色现象。
以上具体实施方式只是对本发明内容的示意性说明，不代表本发明内容的限制。尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种制备太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带的方法，包括如下步骤：
（1）电解脱脂：将铜带置于碱性溶液中电解，去除镀件表面的油脂和溢料，所述碱性溶液为40-60 g/L的氢氧化钠溶液，电解时间为15-20 min；
（2）除锈：将铜带置于酸性溶液中除锈，去除铜带表面的氧化物，所述酸性溶液为质量分数为5-15％的盐酸溶液，除锈时间为1-5 min，所述酸性溶液中还包括加入石墨烯，超声分散，石墨烯在酸性溶液中的质量浓度为0.01-0.1 g/L；
（3）电镀：采用传送轮传输铜带，让铜带经过电镀液进行电镀，以硫酸亚锡或甲基磺酸锡电解液作为电镀液，在电镀液中加入石墨烯分散液，石墨烯在电镀液中的质量浓度为0.1-2 g/L，所述电镀液中还包括氰化银钾、硫酸铜、氰化亚铜、甲基磺酸铋、硫酸镍、氨基磺酸镍、氯金酸或柠檬酸钯中的一种，其中锡离子的浓度为0.05-0.2 mol/L，其他金属离子的浓度为0.001-0.03 mol/L；
（4）中和：将电镀后的铜带置于磷酸钠溶液中处理，将表面的有机酸清洗干净；
（5）纯水洗：将铜带置于纯水中用超声波处理，去除镀层空隙中的杂质，得到互联带或汇流带。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电镀液pH 为1 -2，电镀温度为10-30 ℃，电镀时间为1-5 min，阴极电流密度为8 -20 A/dm2。
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