CN109346547A - 一种柔性导电光伏焊带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性导电光伏焊带及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：步骤1，清理铜带表面，在铜带表面热镀涂锡层，得镀锡铜带；步骤2，对镀锡铜带进行冲制、挤压和成型，得含有通孔的镀锡铜带；步骤3，对含有通孔的镀锡铜带进行去应力回火，并通入惰性气体保护，得柔性导电光伏焊带。该柔性导电光伏焊带的焊接温度在180‑220℃之间，电阻率小于0.0175Ωmm2/m，抗拉强度大于130MPa，且可以满足叠瓦组件18‑40％转换效率的电流收集，其制备方法中采用去应力回火操作可以提高焊带3‑5％的伸长率，增加了焊带的伸缩率和电池片之间的连接力，同时能降低1.5‑2％的阻抗，提高焊带的导电率和光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，具体涉及一种柔性导电光伏焊带及其制备方法。
背景技术
目前传统的电池片封装工艺采用金属栅线连接方式和导电胶封装方式。
前者的优特点在于接触阻抗低且导电效率高，加工成本低，但组件转化效率局限；后者的特点在于好的热机械性能，环保，但阻抗随环境温度湿度的变化会明显增加，影响组件转化效率；该焊带的研发有效的将两者结合，特点是低成本，高转化率和可靠的连接力，取代客户目前使用的导电胶。部分叠瓦组件的转换效率已达19.4％。
目前客户端使用的导电胶存在以下几个问题：导电胶ECA将作为传统锡铅焊料的替代品，与锡铅焊料相比，ECA工艺具有很多优点，如环保、良好的沟槽容量、更优的热机械性能、更少的工艺步骤、没有氯氟化碳溶液和低的工艺温度等，然而，到目前为止，ECA工艺仍不成熟，目前存在若干制约因素，如果导电胶在大多数应用中具有合适的电导率，当导电胶和非贵重金属终端元件持续地经受高温和湿度较高的条件下(尤其是在85℃，85％的相对湿度条件下)，几乎所有的接触所对应的接触阻抗都呈增长趋势。由于缺乏高导电率的汇流带和使用导电胶使叠瓦组件的功率提升和生产加工成本非常高，而且加大了组件在实际环境使用发电过程中出现功损异常的风险。
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柔性导电光伏焊带及其制备方法，该柔性导电光伏焊带的焊接温度在180-220℃之间，电阻率小于0.0175Ωmm2/m，抗拉强度大于130MPa，且可以满足叠瓦组件18-40％转换效率的电流收集，其制备方法中采用去应力回火操作可以提高焊带3-5％的伸长率，增加了焊带的伸缩率和电池片之间的连接力，同时能降低1.5-2％的阻抗，提高焊带的导电率和光电转换效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种柔性导电光伏焊带，包括：焊带本体，所述焊带本体上设置有多个通孔。
优选的，所述通孔包含圆形孔、方形孔、腰形孔或异形孔。
优选的，多个所述通孔的中心线位于所述焊带本体的一侧边沿。
优选的，多个所述通孔沿焊带本体的一侧边沿等距分布。
优选的，所述焊带本体的宽度为5-20mm。
优选的，所述焊带本体包含铜带，所述铜带的厚度为0.08-0.8mm。
优选的，所述铜带的材料为纯度大于99.97％的无氧铜。
优选的，所述铜带外表面包覆有涂锡层，所述涂锡层的厚度为20-40μm。
优选的，所述涂锡层的材料包含锡铅合金。
进一步优选的，所述涂锡层的材料包含锡铅铋合金。
(二)一种柔性导电光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，清理铜带表面，在铜带表面热镀涂锡层，得镀锡铜带；
步骤2，对所述镀锡铜带进行冲制、挤压和成型，得含有通孔的镀锡铜带；
步骤3，对所述含有通孔的镀锡铜带进行去应力回火，并通入惰性气体保护，得柔性导电光伏焊带。
优选的，步骤1中，所述热镀的温度为235-245℃，热镀的时间为0.3-0.4秒。
优选的，步骤2中，所述冲制的压力为60-100MPa，冲制的时间为0.2-0.3秒。
优选的，步骤3中，所述去应力回火的温度为175-185℃，去应力回火的时间为3.8-4.2小时。
优选的，步骤3中，所述惰性气体为氮气和氢气。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明所得的柔性导电光伏焊带的焊接温度在180-220℃之间，电阻率小于0.0175Ωmm2/m，抗拉强度大于130MPa，且可以满足叠瓦组件18-40％转换效率的电流收集，是一种柔性好、温度低的电池片导电焊带。通过在焊带本体的边沿上等距设置柔性通孔，使所得的柔性焊带具有较高的机械强度，减少了组件在生产过程中的碎片率。制备方法中采用去应力回火操作可以提高焊带3-5％的伸长率(柔软度)，增加了焊带的伸缩率和电池片之间的连接力；同时能降低1.5-2％的阻抗，提高焊带的导电率和光电转换效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的柔性导电光伏焊带的一种结构示意图；
图2为本发明的柔性导电光伏焊带的另一种结构示意图。
以上图中：1光伏焊带本体；101铜带；102涂锡层；2通孔。
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。
参考图1，本发明的一种柔性导电光伏焊带结构，包括：焊带本体1，在焊带本体1上设置有多个通孔2，多个通孔2沿焊带本体1的一侧边沿上等距分布，通孔2为异形孔，焊带本体1的宽度为12mm，焊带本体1包含铜带101，铜带101的厚度为0.43mm，铜带101外表面包覆有涂锡层102，涂锡层102的厚度为30μm。
参考图2，本发明的一种柔性导电光伏焊带另一种结构，包括：焊带本体1，在焊带本体1上设置有多个通孔2，多个通孔2沿焊带本体1的一侧边沿上等距分布，通孔2为腰形孔，焊带本体1的宽度为18mm，焊带本体1包含铜带101，铜带101的厚度为0.8mm，铜带101外表面包覆有涂锡层102，涂锡层102的厚度为20μm。
图1和图2为本发明的柔性导电光伏焊带的两种结构示意图，可以满足客户对焊带的不同外观需求。
实施例1
一种柔性导电光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，清理纯度大于99.97％的无氧铜的铜带表面，在铜带表面热镀涂锡层，在温度为240℃条件下热镀0.35秒，涂锡层为Sn60Pb40合金材料，得镀锡铜带；其中铜带的厚度为0.43mm，涂锡层的厚度为30μm，焊带本体的宽度为12mm。
步骤2，对镀锡铜带一侧边沿上等距加工圆形孔，通过冲制、挤压和成型，在压力为80MPa条件下冲制0.25秒，得含有通孔的镀锡铜带。
步骤3，对含有通孔的镀锡铜带在180℃条件下去应力回火保温时间为4小时，并通入氮气和氢气进行保护，得柔性导电光伏焊带。
实施例2
一种柔性导电光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，清理纯度大于99.97％的无氧铜的铜带表面，在铜带表面热镀涂锡层，在温度为235℃条件下热镀0.4秒，涂锡层为Sn60Pb40合金材料，得镀锡铜带；其中铜带的厚度为0.8mm，涂锡层的厚度为40μm，焊带本体的宽度为20mm。
步骤2，对镀锡铜带一侧边沿上等距加工方形孔，通过冲制、挤压和成型，在压力为100MPa条件下冲制0.2秒，得含有通孔的镀锡铜带。
步骤3，对含有通孔的镀锡铜带在185℃条件下去应力回火保温时间为3.8小时，并通入氮气和氢气进行保护，得柔性导电光伏焊带。
实施例3
一种柔性导电光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，清理纯度大于99.97％的无氧铜的铜带表面，在铜带表面热镀涂锡层，在温度为245℃条件下热镀0.3秒，涂锡层为Sn60Pb40合金材料，得镀锡铜带；其中铜带的厚度为0.08mm，涂锡层的厚度为20μm，焊带本体的宽度为5mm。
步骤2，对镀锡铜带一侧边沿上等距加工腰形孔，通过冲制、挤压和成型，在压力为60MPa条件下冲制0.3秒，得含有通孔的镀锡铜带。
步骤3，对含有通孔的镀锡铜带在175℃条件下去应力回火保温时间为4.2小时，并通入氮气和氢气进行保护，得柔性导电光伏焊带。
以上实施例中，本发明所得的柔性导电光伏焊带的焊接温度在180-220℃之间，电阻率小于0.0175Ωmm2/m，抗拉强度大于130MPa，且可以满足叠瓦组件18-40％转换效率的电流收集，是一种柔性好、温度低的电池片导电焊带。通过在焊带本体的边沿上等距设置柔性通孔，使所得的柔性焊带具有较高的机械强度，减少了组件在生产过程中的碎片率。
对实施例1所得的柔性导电光伏焊带的阻抗和伸长率进行测试，具体如下：
1、阻抗
1)试验方法
在20℃时，取1m长导体样品，使用直流电阻测试仪，测量精度为0.5％，取样30pcs样品，长度1m进行测试。
2)试验结果：测量结果如表1所示。
表1柔性导电光伏焊带的阻抗测试结果
由表1可知，柔性导电光伏焊带的制备方法中采用去应力回火步骤可降低1.91％的阻抗，提高焊带的导电率和光电转换效率。
2、伸长率
1)试验方法
将自由测试长度为100mm-150mm的试样，以5±1mm/sec.的速度拉伸至断裂，记录拉伸点位移与原始标距位移之比。
2)试验结果
伸长率试验结果表明，去应力回火可提高焊带3-5％的伸长率(柔软度)，增加了焊带的伸缩率和电池片之间的连接力。
综上所述，去应力回火操作不仅可以降低焊带3-5％的伸长率，还可以降低焊带1.5-2％的阻抗。
根据固体物理理论，金属在理想的点阵结构下，自由电子的移动不受任何阻力，电阻无限小。而实际情况是晶格受到热震动、缺陷、边界和杂质的影响，存在不定向运动，存在电阻。金属电阻包括二部分：第一部分是晶格热振动所形成的阻力称为声子电阻，它是随着温度升高而增大的；第二部分是由于缺陷和杂质所形成的阻力，它与温度无关，当温度下降到绝对零度附近时，声子电阻趋于零，只剩下了杂质、缺陷所引起的电阻，称为剩余电阻。公式表达为：ρ＝ρp+ρr；其中ρp为声子电阻，ρr为剩余电阻，ρ为总电阻。
对于同一种材料，在相同的温度下，ρp是相同的，而ρτ却随材料杂质含量的多少、晶格缺陷的情形而变化。故可以通过去应力回火的热处理方式减少晶格缺陷，降低铜的剩余电阻，使其达到饱和趋势。
本发明所得的柔性导电光伏焊带的柔性通孔的设计可使得叠瓦电池片实现批量串焊工艺，消除了ECA技术的缺点，同时相比普通焊带有较高的导电率和抗拉强度，较普通焊带转化率提高5％-7％。
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)
1.一种柔性导电光伏焊带，其特征在于，包括：焊带本体(1)，所述焊带本体(1)上设置有多个通孔(2)。
2.根据权利要求1所述的柔性导电光伏焊带，其特征在于，所述通孔(2)包含圆形孔、方形孔、腰形孔或异形孔。
3.根据权利要求1所述的柔性导电光伏焊带，其特征在于，多个所述通孔(2)的中心线位于所述焊带本体(1)的一侧边沿。
4.根据权利要求3所述的柔性导电光伏焊带，其特征在于，多个所述通孔(2)沿焊带本体(1)的一侧边沿等距分布。
5.根据权利要求1所述的柔性导电光伏焊带，其特征在于，所述焊带本体(1)包含铜带(101)，所述铜带(101)的厚度为0.08-0.8mm。
6.根据权利要求5所述的柔性导电光伏焊带，其特征在于，所述铜带(101)外表面包覆有涂锡层(102)，所述涂锡层(102)的厚度为20-40μm。
7.一种柔性导电光伏焊带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，清理铜带表面，在铜带表面热镀涂锡层，得镀锡铜带；
步骤2，对所述镀锡铜带进行冲制、挤压和成型，得含有通孔的镀锡铜带；
步骤3，对所述含有通孔的镀锡铜带进行去应力回火，并通入惰性气体保护，得柔性导电光伏焊带。
8.根据权利要求7所述的柔性导电光伏焊带的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述热镀的温度为235-245℃，热镀的时间为0.3-0.4秒。
9.根据权利要求7所述的柔性导电光伏焊带的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述冲制的压力为60-100MPa，冲制的时间为0.2-0.3秒。
10.根据权利要求7所述的柔性导电光伏焊带的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述去应力回火的温度为175-185℃，去应力回火的时间为3.8-4.2小时。
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