CN110306213B - 一种太阳能电池用镀锡液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种太阳能电池用镀锡液及其制备方法。该镀锡液主要由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸170‑210份、甲基磺酸亚锡18‑27份、促进剂80‑100份、稳定剂2‑40份和水623‑730份，其中，促进剂可以提高锡镀层的附着力，减少镀层的孔隙，提高镀层的致密性；稳定剂提高镀锡液的稳定性、镀层的均匀性和平整度，稳定剂和促进剂的结合，从多个层面使镀层均匀、平整、致密，可以完全满足太阳能光伏组件的要求。

Description

一种太阳能电池用镀锡液及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏技术领域，具体涉及一种太阳能电池用镀锡液及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置，其工作原理是当太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，没在p-n结电场的作用下，光生空穴由n区流向p区，光产生电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。在太阳能电池的组装工艺中，需要将镀锡的铜带作为汇流带焊接到电池正面(负极)的主栅线上，焊接方式为多点焊接，一方面，由于铜带的可焊性差，在铜带上镀上锡层可以显著提高铜带的可焊性；另一方面，在铜带上镀上锡层可以保护铜带不被氧化，延长铜带的使用寿命。可见，镀锡工艺是太阳能电池组装工艺中非常重要的一环。
在镀覆方法上，化学镀锡工艺具有良好的分散和深镀能力，而且不受几何形状的限制，具有一定的优势。如中国专利申请CN104746052A公开了一种化学镀锡液及其制备方法和一种化学镀锡方法，该镀锡液主要由锡盐、络合剂、还原剂、促进剂、表面活性剂和pH调节剂制成，可以有效改善镀液的活性和稳定性，但是该方法化学镀时需要5小时左右，消耗时间长，且该镀锡层和铜的结合性较低，容易剥落，无法满足太阳能光伏组件的要求。
而采用电镀工艺镀锡时，可以极大程度缩短镀层工艺的时间，如中国专利申请CN107254694A公开了一种镀锡液及基于该镀锡液的高效镀锡工艺，该镀锡液主要由甲基磺酸、甲基磺酸锡、雾锡添加剂、纯水制成，该镀锡液配以特定的工艺制成的锡层厚度均匀、不开裂、且不易氧化，电镀效率高，但该镀锡液稳定性较差，锡容易生成树枝状或结节状结晶，导致镀层不均匀。
因此，迫切需要提供一种稳定性好、与基体结合力强的太阳能电池用镀锡液，使制备的镀件外观均匀、致密，可焊性优秀，可以完全满足太阳能光伏组件的要求。
发明内容
本发明旨在提供一种稳定性好、与基体结合力强的太阳能电池用镀锡液，使制备的镀件外观均匀、致密，可焊性优秀，可以完全满足太阳能光伏组件的要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能电池用镀锡液，主要由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸170-210份、甲基磺酸亚锡18-27份、促进剂80-100份、稳定剂2-40份和水623-730份。
进一步地，主要由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸170-200份、甲基磺酸亚锡20-27份、促进剂90-100份、稳定剂10-40份和水700-730份。
更进一步地，所述促进剂为棕榈酰基蛋氨酸和炔类化合物。
进一步地，所述棕榈酰基蛋氨酸和炔类化合物的质量比为(1-10):1。
更进一步地，所述炔类化合物选自丙氧基化丙炔醇、二乙胺基戊炔二醇、N,N-二甲胺基丙炔胺、N,N-二乙胺基丙炔胺、二乙基丙炔胺甲酸盐、羟乙基炔丙基醚和二甲基丙炔胺中的一种或两种。
进一步地，所述稳定剂为还原糖类化合物和柠檬酸钠。
更进一步地，所述还原糖类化合物和柠檬酸钠的质量比为(2-8):1。
进一步地，所述还原性糖类化合物选自壳聚糖、葡聚糖、葡萄糖、甘露聚糖、半乳聚糖中的一种或两种。
另外的，本发明还提供了一种所述太阳能用镀锡液的制备方法，包括以下步骤：
在干净的电镀槽中加入相应量1/2的水，加入相应量甲基磺酸、甲基磺酸亚锡和稳定剂，搅拌均匀，加入剩余量的水和促进剂，搅拌均匀，循环过滤2-5次后，低电流电解处理2-4小时，即可。
另外的，本发明还提供了一种所述太阳能用镀锡液在制备太阳能电池中的应用。
申请人在实验中惊喜的发现，在镀锡液中添加由棕榈酰基蛋氨酸和炔类化合物按照一定的配比组成的促进剂和由还原糖类化合物和柠檬酸钠按照一定的配比组成的稳定剂，可以显著提高镀锡液的稳定性、镀层和基体的结合力，使制得的镀层平滑致密，具有均匀、光亮的外观，同时提高镀件的可焊性，可以完全满足太阳能光伏组件的要求。其原理是：一方面，促进剂中的棕榈酰基蛋氨酸和炔类化合物可以提高锡镀层的附着力，达到镀层孔隙少、平滑致密的效果；另一方面，稳定剂中的还原糖类化合物和柠檬酸可以不同程度地吸附或络合溶液中的亚锡离子，保持均匀稳定的亚锡离子浓度，使锡可以快速、均匀地覆盖在铜件上，显著减少枝状或结节状结晶，形成致密的镀层；促进剂和稳定剂的结合使用，从多个层面使镀层均匀、平整、致密。
另外的，还原糖类化合物和柠檬酸均具有不同程度的抗氧化性，申请人发现，两者能吸附或络合溶液中的亚锡离子，形成一个保护壁垒，协同作用可以避免亚锡离子被环境中的氧气氧化，从而显著减少亚锡离子氧化变成四价锡离子产生沉淀，提高镀锡液的稳定性。本发明试验例1可以证明，本发明实施例1-3制备的镀锡液在电镀过程中开始产生浑浊的时间在30天以上，可以长时间保持清亮，稳定性较好。
本发明具有以下优点：
(1)本发明太阳能电池用镀锡液稳定性好，与基体结合力强，制备的镀件外观均匀、致密，可焊性优秀，可以完全满足太阳能光伏组件的要求。
(2)本发明太阳能电池用镀锡液采用促进剂和稳定剂结合的方式，其中，促进剂可以提高锡镀层的附着力，减少镀层的孔隙，提高镀层的致密性；稳定剂提高镀锡液的稳定性、镀层的均匀性和平整度，稳定剂和促进剂的结合，从多个层面使镀层均匀、平整、致密。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
其中，本发明所用试剂均为常用试剂，均可购于常规试剂生产销售公司。
实施例1一种太阳能电池用镀锡液
由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸180份、甲基磺酸亚锡20份、促进剂90份、稳定剂5份和水705份；其中，促进剂由棕榈酰基蛋氨酸和丙氧基化丙炔醇以质量比4:1组成；稳定剂由羧甲基壳聚糖和柠檬酸钠以质量比5:1组成。
制备方法：
在干净的电镀槽中加入相应量1/2的水，加入相应量甲基磺酸、甲基磺酸亚锡和稳定剂，搅拌均匀，加入剩余量的水和促进剂，搅拌均匀，循环过滤5次后，低电流电解处理3小时，测试合格，即可。
实施例2一种太阳能电池用镀锡液
由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸200份、甲基磺酸亚锡25份、促进剂85份、稳定剂10份和水680份；其中，促进剂由棕榈酰基蛋氨酸和丙氧基化丙炔醇以质量比5:1组成；稳定剂由葡聚糖和柠檬酸钠以质量比4:1组成。
制备方法参考实施例1。
实施例3一种太阳能电池用镀锡液
由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸170份、甲基磺酸亚锡18份、促进剂100份、稳定剂4份和水708份；其中，促进剂由棕榈酰基蛋氨酸和丙氧基化丙炔醇以质量比3:1组成；稳定剂由甘露聚糖和柠檬酸钠以质量比6:1组成。
制备方法参考实施例1。
实施例4一种太阳能电池用镀锡液的电镀方法
将铜进行除油、酸洗、微蚀和预镀的前处理，再将经过前处理的铜放入含有实施例1-3制备的镀锡液的电镀槽中作为阴极，以纯锡球或纯锡棒作为阳极，设置温度为25℃，阴极电流密度为1A/dm2，电镀20min，即得。
对比例1一种镀锡液
与实施例1不同之处在于，对比例1将促进剂中的棕榈酰基蛋氨酸替换为棕榈酰基甘氨酸，其余参数及操作参考实施例1。
对比例2一种镀锡液
与实施例1不同之处在于，对比例2将促进剂中的棕榈酰基蛋氨酸替换为硫脲，其余参数及操作参考实施例1。
对比例3一种镀锡液
与实施例1不同之处在于，对比例3将稳定剂中的羧甲基壳聚糖替换为EDTA，其余参数及操作参考实施例1。
对比例4一种镀锡液
与实施例1不同之处在于，对比例4去掉稳定剂中的柠檬酸钠，其余参数及操作参考实施例1。
对比例5一种镀锡液的电镀方法
用对比例1-4制备的镀锡液参考实施例4的电镀方法对前处理过的铜进行电镀。
试验例1镀锌液稳定性测试
测定实施例1-3和对比例3-4制备的镀锡液的稳定性，记录在电镀过程中镀锡液产生浑浊的时间，结果如表1所示。
表1镀锡液稳定性测试
组别 出现浑浊时间(天) 组别 出现浑浊时间(天)
实施例1 35 对比例3 10
实施例2 32 对比例4 16
实施例3 30 - -
由表1可见，本发明实施例1-3制备的镀锡液相对于对比例3-4开始产生浑浊的时间较长，稳定性更佳。
试验例2镀件性能测试
测定实施例4和对比例5制备的镀件的外观、可焊性和镀层与基体的结合力。其中，镀层与基体的结合力采用弯曲实验和划痕实验进行测试；可焊性为将实施例4和对比例5所得镀件浸渍焊剂中，再在温度为250℃的熔融锡内浸泡5s，取出后进行观察，无针孔、气泡、黑点、不上锡等缺陷，即为合格，实验结果如表2所示。
表2镀件性能测试结果
Figure BDA0002121353340000051
Figure BDA0002121353340000061
由表2可见，本发明采用实施例1-3镀锡液制备的镀件外观均匀、致密、光亮，可焊性合格，经采用弯曲实验和划痕实验也未出现镀层剥落，性能优秀，完全满足太阳能光伏组件的要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种太阳能电池用镀锡液，其特征在于，主要由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸170-210份、甲基磺酸亚锡18-27份、促进剂80-100份、稳定剂2-40份和水623-730份；所述促进剂为棕榈酰基蛋氨酸和丙氧基化丙炔醇，所述棕榈酰基蛋氨酸和丙氧基化丙炔醇的质量比为4:1、5:1、3:1；所述稳定剂为还原糖类化合物和柠檬酸钠；所述还原糖类化合物和柠檬酸钠的质量比为(2-8):1；所述还原性糖类化合物选自壳聚糖、葡聚糖、葡萄糖、甘露聚糖、半乳聚糖中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述太阳能用镀锡液，其特征在于，主要由以下组分及其重量份数制成：甲基磺酸170-200份、甲基磺酸亚锡20-27份、促进剂90-100份、稳定剂10-40份和水700-730份。
3.一种权利要求1或2所述太阳能用镀锡液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在干净的电镀槽中加入相应量1/2的水，加入相应量甲基磺酸、甲基磺酸亚锡和稳定剂，搅拌均匀，加入剩余量的水和促进剂，搅拌均匀，循环过滤2-5次后，低电流电解处理2-4小时，即可。
4.一种权利要求1或2所述太阳能用镀锡液在制备太阳能电池中的应用。
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