CN109763153B - 一种太阳能电池栅极材料及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池栅极材料的制造工艺，其步骤包括：对含银0.2‑0.4％的铜银合金线进行电镀处理，镀镍层厚度19‑25μm；对步骤一中获得的镀镍铜银合金线，进行多道次粗拉；对步骤二中获得的镀镍铜银合金线，进行多道次细拉；对步骤三中获得的镀镍铜银合金线，进行退火处理。本发明中栅极导电材料合金线单独生产，不占用电池，因此生产效率极大提高。本发明中的栅极导电主体材料的弯曲疲劳强度优于对比文件中的材料，不仅可应用于传统晶体硅太阳能电池，还可应用于可弯曲的柔性薄膜太阳能电池。

Description

一种太阳能电池栅极材料及其制造工艺

技术领域

本发明属于太阳能电池栅极材料制备技术领域，主要涉及一种镀镍铜银合 金栅极材料制造工艺。

背景技术

太阳能电池生产工艺中都包括栅极的制备，而栅极材料的选择直接影响栅 极的制备工艺、效率和成本，最终也会影响太阳能电池的使用性能和制造成本。 传统太阳能电池栅极通常采用银浆丝网印刷的方式制造，而制备传统太阳能电 池栅线电极的银浆成本较高，且丝网印刷机成本较高，这使得丝网印刷制备银 栅电极工艺占到了太阳能电池较大成本。

申请号为CN201610963416的文献，采用了一种镀有纳米银薄膜的微细金 属线作为太阳能电池的电极栅线，金属线的直径为10～20μm，纳米银薄膜的厚 度为0.2～2μm，采用上述材料制造电极栅线需采用激光工艺在电池氮化硅薄膜上 刻线槽，然后将镀有纳米银薄膜的金属线对准激光刻蚀的线槽进行贴敷，成本 高、效率低，且微细金属线在铺设过程中容易断裂。申请号为CN201210226065 的文献，采用铜丝制作太阳能电池的电极栅线，因铜的电阻率稍高，导电过程 中的欧姆损耗稍大，影响电池的光电转换效率。

申请号为CN 106449876 A的文献依次镀镍、镀铜、镀银，电池退火，电镀 工序多，电池生产效率低。因对整个电池退火，能耗高。本发明专利仅对合金 线退火，与对比文件相比能耗极大降低。申请号为CN 103390694 A的文献，依 次镀镍、银浆丝网印刷并烘干烧结、镀铜、镀银，工序较多，电池生产效率低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明采用含银0.3％的镀镍铜银合金线制备电 极栅线，可获得综合性能(导电性、制造成本、制造效率、伸长率、强度)更 优的电极栅线。

为了获得综合性能更优电极栅线，本发明提供一种太阳能电池栅极材料的 制造工艺，采用的技术方案是：采用含银0.2-0.4％的铜银合金线(合金型号：ETP Copper110per,ASTM49)，包括以下工艺步骤：

步骤一、对含银0.2-0.4％的铜银合金线进行电镀处理，镀镍层厚度19-25μm；

步骤二、对步骤一中获得的镀镍铜银合金线，进行多道次粗拉；

步骤三、对步骤二中获得的镀镍铜银合金线，进行多道次细拉；

步骤四、对步骤三中获得的镀镍铜银合金线，进行退火处理；所述退火处 理包括：金属管水平插入加热炉，金属管两端漏出在加热炉外部，一端作为进 线端，另一端作为出线端；从放线轮引出的合金线沿金属管轴线穿过金属管后， 由收线轮收纳，进线端、出线端同时加氮气；加热炉温度为480-500℃，合金线 在金属管中的移动速度为250-270m/min。

更进一步地，所述步骤一中，铜银合金线的直径为Φ0.8。

更进一步地，所述步骤二中，将步骤一中获得的镀镍铜银合金线多道次粗 拉至Φ0.28。

更进一步地，所述步骤三中，将步骤二中获得的镀镍铜银合金线多道次细 拉至Φ0.08。

更进一步地，所述步骤四中，所述金属管的尺寸为：外径Φ26、内径Φ23。

本发明与现有技术相比可获得更优综合性能的栅极材料，对采用本发明制 备的镀镍铜银合金线材进行外观、力学性能和电导性能检测，结果如下：

(1)伸长率>＝18％；

(2)裸线外径为

镀镍层厚度>＝1.27μm；

(3)镀镍铜银合金线镍含量7.3～7.4％，涂层镍含量99.9％；

(4)镀镍铜银合金线外观均匀，横截面检查无裂纹、条纹、空洞等缺陷；

(5)直流电阻(20℃)：3.54～3.56Ω/m；

(6)抗拉强度：319～330MPa。

本发明的有益效果如下：

本发明中栅极导电材料合金线单独生产，不占用电池，因此生产效率极大 提高。栅极导电主体材料：本发明铜银为冶炼后合金，材质分布均匀；对比文 件中铜银材料为依次电镀，存在分层；因此，本发明中的栅极导电主体材料的 弯曲疲劳强度优于对比文件中的材料，不仅可应用于传统晶体硅太阳能电池， 还可应用于可弯曲的柔性薄膜太阳能电池。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

1)对含银0.3％的直径Φ0.8铜银合金线进行电镀处理，镀镍层厚度22μm；

2)退火时加热炉温度控制在490℃；

3)合金线在金属管中的移动速度控制在260m/min。

对采用实施例一制备的镀镍铜银合金线材进行外观、力学性能和电导性能 检测，结果如下：

1)伸长率：19％；

2)裸线外径为

镀镍层厚度1.3μm；

3)镀镍铜银合金线镍含量7.35％，涂层镍含量99.9％；

4)镀镍铜银合金线外观均匀，横截面检查无裂纹、条纹、空洞等缺陷；

5)直流电阻(20℃)：3.55Ω/m；

6)抗拉强度：325MPa。

实施例二：

1)对含银0.2％的直径Φ0.8铜银合金线进行电镀处理，镀镍层厚度19μm；

2)退火时加热炉温度控制在480℃；

3)合金线在金属管中的移动速度控制在250m/min。

对采用实施例二制备的镀镍铜银合金线材进行外观、力学性能和电导性能 检测，结果如下：

1)伸长率：18％；

2)裸线外径为

镀镍层厚度1.27μm；

3)镀镍铜银合金线镍含量7.3％，涂层镍含量99.9％；

4)镀镍铜银合金线外观均匀，横截面检查无裂纹、条纹、空洞等缺陷；

5)直流电阻(20℃)：3.56Ω/m；

6)抗拉强度：330MPa。

实施例三：

1)对含银0.4％的直径Φ0.8铜银合金线进行电镀处理，镀镍层厚度25μm；

2)退火时加热炉温度控制在500℃；

3)合金线在金属管中的移动速度控制在270m/min。

对采用实施例二制备的镀镍铜银合金线材进行外观、力学性能和电导性能 检测，结果如下：

1)伸长率：19.5％；

2)裸线外径为

镀镍层厚度1.35μm；

3)镀镍铜银合金线镍含量7.5％，涂层镍含量99.9％；

4)镀镍铜银合金线外观均匀，横截面检查无裂纹、条纹、空洞等缺陷；

5)直流电阻(20℃)：3.54Ω/m；

6)抗拉强度：319MPa。

综上可见，采用本发明制备的栅极材料，不仅可应用于传统晶体硅太阳能 电池，利用其柔韧性好、抗疲劳好等优点，还可应用于可弯曲的柔性薄膜太阳 能电池。因其柔韧性好、抗拉强度高，牵引线材铺设栅极时不易断裂，可提高 栅极铺设速度，提高了太阳能电池生产效率，进而降低太阳能电池生产成本； 表层镀镍，抗腐蚀好，寿命长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能电池栅极材料的制造工艺，其步骤包括：

步骤一、对含银0.2-0.4%的铜银合金线进行电镀处理，镀镍层厚度19-25µm；

步骤二、对步骤一中获得的镀镍铜银合金线，进行多道次粗拉，所述镀镍铜银合金线镍含量7.3~7.4%，涂层镍含量99.9%；

步骤三、对步骤二中获得的镀镍铜银合金线，进行多道次细拉；

步骤四、对步骤三中获得的镀镍铜银合金线，进行退火处理；所述退火处理包括：金属管水平插入加热炉，金属管两端漏出在加热炉外部，一端作为进线端，另一端作为出线端；从放线轮引出的合金线沿金属管轴线穿过金属管后，由收线轮收纳，进线端、出线端同时加氮气；加热炉温度为480-500℃，合金线在金属管中的移动速度为250-270m/min。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池栅极材料的制造工艺，其特征在于：所述步骤一中，铜银合金线的直径为Φ0.8。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池栅极材料的制造工艺，其特征在于：所述步骤二中，将步骤一中获得的镀镍铜银合金线多道次粗拉至Φ0.28。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能电池栅极材料的制造工艺，其特征在于：所述步骤三中，将步骤二中获得的镀镍铜银合金线多道次细拉至Φ0.08。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池栅极材料的制造工艺，其特征在于：所述步骤四中，所述金属管的尺寸为：外径Φ26、内径Φ23。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池栅极材料的制造工艺，其特征在于：采用所述制造工艺制备的镀镍铜银合金线的力学性能和电导性能如下：

（1）伸长率>=18%；

（2）裸线外径为

，镀镍层厚度>=1.27µm；

（3）镀镍铜银合金线镍含量7.3~7.4%，涂层镍含量99.9%；

（4）镀镍铜银合金线外观均匀，横截面检查无裂纹、条纹、空洞缺陷；

（5）20℃条件下的直流电阻：3.54~3.56Ω/m；

（6）抗拉强度：319~330MPa。