CN109273547A - 一种光伏焊带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于太阳能光伏领域,具体涉及一种光伏焊带及其制备方法,所述光伏焊带包括导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,所述导电基带,其材质为纯铜、铜铝合金或铜银合金;所述锡基合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。通过在锡基合金焊料中添加铜、银、镍、铬和稀土钇元素,能降低光伏焊带的电阻率,降低因电阻功率损失带来的光电转换效率损失,从而提高光伏焊带的导电率和光电转换效率。采用磁控溅射能够精确掌控焊料层的厚度,可以降低焊带的厚度,进一步提高焊带的总体电导率。

Description

一种光伏焊带及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏领域,具体涉及一种光伏焊带及其制备方法。
背景技术
光伏焊带是光伏组件焊接过程中的重要原材料,焊带质量的好坏将直接影响到光伏组件电流的收集效率,对光伏组件的功率影响很大。现在市场上的光伏焊带大多是铜基材通过热浸锡工艺方式制备而成的。热浸锡工艺制备的焊带,锡层厚度容易不均匀,产生锡瘤、铜屑和变色等问题,焊接时容易产生针孔和沉锡现象,可焊性不良。此外,也有小部分焊带产品是采用铜基材电镀锡的方式制备而成的,这种电镀工艺制备的焊带锡层均匀,避免了热浸锡焊带存在的一些问题,但不能实现电池板的最大功率。
目前常规的光伏组件是互联条将不同电池片串联起来,通过汇流带达到组件功率输出的目的。焊带通过串联的方式将电池片连接起来,焊带一端焊接在电池正面,另一端焊接在另一电池背面,并封装进光伏组件。太阳光从电池正面进入电池,正面的焊带会遮挡一部分硅片,遮挡部分焊带上的光能也就无法转变成电能,从这个角度看,焊带越细则越好。而焊带的一个主要功能在于传导电流,从电阻率的角度分析,焊带越细则导电横截面积越小,电阻损失越大,因此,焊带的宽度在遮光面积和导电之间取得平衡。如何在保障焊带横截面积不变的情况下降低光伏焊带的电阻率,进而提高光伏组件的光电转换效率是亟待解决的问题。
发明内容
为了提高光伏组件的光电转换效率,降低光伏焊带的电阻率,本发明提供了一种光伏焊带及其制备方法,该光伏焊带能降低电阻率,提高光电转换效率,且不影响光伏焊带的基本性能。
为了达到上述目的,本发明采用以下方案。
一种光伏焊带,包括导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,所述导电基带,其材质为纯铜、铜铝合金或铜银合金;所述合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。
其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的1%-5%,铜占合金焊料的0.05%-0.5%,镍占合金焊料的0.05%-0.2%,铬占合金焊料的0.05%-0.2%,稀土钇占合金焊料的0.05%-0.1%,其余为金属锡。
本发明还提供了一种光伏焊带的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,加热至熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、在处理过的导电基带上进行磁控溅射形成焊料层,冷却,收卷,制得光伏焊带。
其中,步骤(1)中,所述加热的温度为225-235℃。
步骤(3)中,将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成焊料层。其中,磁控溅射所用的气体为Ar。
采用锡基合金焊料作为磁控溅射的靶材。
所述焊料层厚度为3-30μm。
本发明的有益效果为:
(1)本发明通过在锡基合金焊料中添加铜、银、镍、铬和稀土钇元素,能降低光伏焊带的电阻率,降低因电阻功率损失带来的光电转换效率损失,从而提高光伏焊带的导电率和光电转换效率。
(2)采用磁控溅射形成锡基合金焊料层,该方法合金沉积速度快、基材温升低、对焊料层的损伤小;焊料层与基材结合较好,能够防止焊料层被破坏;焊料层致密性好、成膜均匀性好,从而能够保证制得的焊带具有良好的机械性能;同时,采用磁控溅射还能够精确掌控焊料层的厚度,可以降低焊带的厚度,进一步提高焊带的总体电导率;此外,本发明焊带的制备方法无污染,可以有效地制备出高质量的光伏焊带。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
一种光伏焊带,包括纯铜导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的5%,铜占合金焊料的0.05%,镍占合金焊料的0.05%,铬占合金焊料的0.05%,稀土钇占合金焊料的0.05%,金属锡为94.8%。
上述光伏焊带的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,在225℃加热熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成焊料层,冷却,收卷,制得厚度为10μm的光伏焊带,其中,磁控溅射的靶材为锡基合金焊料,磁控溅射所用的气体为Ar。
实施例2
一种光伏焊带,包括铜铝合金导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,所述合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的3%,铜占合金焊料的0.5%,镍占合金焊料的0.1%,铬占合金焊料的0.2%,稀土钇占合金焊料的0.06%,金属锡为96.14%。
上述光伏焊带的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,加热至230℃熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成厚度为15μm焊料层,冷却,收卷,制得光伏焊带,其中,磁控溅射的靶材为锡基合金焊料,磁控溅射所用的气体为Ar。
实施例3
一种光伏焊带,包括铜银合金导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,所述合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的2%,铜占合金焊料的0.5%,镍占合金焊料的0.2%,铬占合金焊料的0.1%,稀土钇占合金焊料的0.05%,金属锡为97.15%。
本发明还提供了一种光伏焊带的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,加热至235℃熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成厚度为20μm的焊料层,冷却,收卷,制得光伏焊带。其中,磁控溅射的靶材为锡基合金焊料,磁控溅射所用的气体为Ar。
实施例4
一种光伏焊带,包括铜银合金导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,所述合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的5%,铜占合金焊料的0.1%,镍占合金焊料的0.1%,铬占合金焊料的0.05%,稀土钇占合金焊料的0.08%,金属锡为94.67%。
本发明还提供了一种光伏焊带的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,加热至230℃熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成厚度为30μm的焊料层,冷却,收卷,制得光伏焊带。其中,采用锡基合金焊料作为磁控溅射的靶材,磁控溅射所用的气体为Ar。
实施例5
一种光伏焊带,包括铜银合金导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,所述合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的1%,铜占合金焊料的0.5%,镍占合金焊料的0.2%,铬占合金焊料的0.1%,稀土钇占合金焊料的0.05%,金属锡为98.15%。
本发明还提供了一种光伏焊带的制备方法,具体制备步骤如下:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,加热至230℃熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成厚度为20μm的焊料层,冷却,收卷,制得光伏焊带。其中,采用锡基合金焊料作为磁控溅射的靶材,磁控溅射所用的气体为Ar。
对比实施例1
一种光伏焊带,包括纯铜导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,合金焊料层由锡、银、铜、镍和铬组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的5%,铜占合金焊料的0.05%,镍占合金焊料的0.05%,铬占合金焊料的0.05%,金属锡为94.85%。
上述光伏焊带的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬,在225℃加热熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成焊料层,冷却,收卷,制得厚度为10μm的光伏焊带,其中,磁控溅射的靶材为锡基合金焊料,磁控溅射所用的气体为Ar。
对比实施例2
一种光伏焊带,包括纯铜导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,合金焊料层由锡、银、铜和稀土钇组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的5%,铜占合金焊料的0.05%,稀土钇占合金焊料的0.05%,金属锡为94.9%。
上述光伏焊带的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)、向金属锡中加入铜、银和稀土钇,在225℃加热熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、将前处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射形成焊料层,冷却,收卷,制得厚度为10μm的光伏焊带,其中,磁控溅射的靶材为锡基合金焊料,磁控溅射所用的气体为Ar。
对比实施例3
一种光伏焊带,包括纯铜导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。其中,上述锡基合金焊料中,银占合金焊料的5%,铜占合金焊料的0.05%,镍占合金焊料的0.05%,铬占合金焊料的0.05%,稀土钇占合金焊料的0.05%,金属锡为94.8%。
上述光伏焊带的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,在225℃加热熔融,得锡基合金焊料;
(2)、采用电镀方法在纯铜导电基带上覆盖一层致密的锡基合金焊料层。
对上述实施例制得的光伏焊带的电阻率和力学性能进行测试,结果如表1所示:
表1

Claims (6)

1.一种光伏焊带,其特征在于:所述光伏焊带包括导电基带和在导电基带上的锡基合金焊料层,所述导电基带,其材质为纯铜、铜铝合金或铜银合金;所述锡基合金焊料层由锡、银、铜、镍、铬和稀土钇组成。
2.如权利要求1所述的光伏焊带,其特征在于:所述锡基合金焊料中,银占合金焊料的1%-5%,铜占合金焊料的0.05%-0.5%,镍占合金焊料的0.05%-0.2%,铬占合金焊料的0.05%-0.2%,稀土钇占合金焊料的0.05%-0.1%,其余为金属锡。
3.一种如权利要求1所述的光伏焊带的制备方法,其特征在于:具体制备方法步骤如下:
(1)、向金属锡中加入铜、银、镍、铬和稀土钇,加热至熔融,得锡基合金焊料;
(2)、对导电基带进行电化学前置处理:依次进行除油、脱脂和酸洗;
(3)、在处理过的导电基带上磁控溅射形成焊料层,冷却,收卷,制得光伏焊带。
4.如权利要求3所述的光伏焊带的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述加热的温度为225-235℃。
5.如权利要求3所述的光伏焊带的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,将前置处理后的导电基带放置在高真空双室六靶磁控溅射镀膜设备内进行磁控溅射,形成焊料层。
6.如权利要求3或5所述的光伏焊带的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,磁控溅射所用的气体为Ar;采用锡基合金焊料作为磁控溅射的靶材;所述焊料层厚度为3-30μm。
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