CN111092134A - 一种多股铜线光伏焊带及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多股铜线光伏焊带及其制备方法与应用，属于光伏新能源技术领域。所述光伏焊带的制备方法为：选取原材料铜丝，将多根单股圆线铜丝进行紧密缠绕，得到多股圆型铜线基材，之后使用压延工艺将其压制成特定规格的扁型铜带，在氩气保护作用下进行短路退火处理，得到多股铜丝组成的扁型铜带，随后将多股扁型铜带放入助焊剂中浸润，将浸润后的铜带送入锡炉中，进行涂锡加工并急速冷却至室温，最终得到多股铜线组成的涂锡光伏焊带。本发明制备得到的光伏焊带具有较强导电能力，可以最大化提高太阳能转换效率，线密度较低，能减少铜材耗用，提升能耗比，更加柔软，具备更低的屈服，能有效降低电池片破片率。
Description
技术领域
本发明属于光伏新能源技术领域，尤其是涉及一种多股铜线光伏焊带及其制备方法与应用。
背景技术
太阳能电池是一种非常有前景的新型电源，它具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要有太阳光的存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以方便地实现大中小的组合，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。
作为光伏组件核心的电池片已是整个光伏行业关注的重点，现有电池片发电受光源限制(阴天、夜晚和透光率)、转换损耗(电力输送过程的损失)和表面积(正面导电线的遮光部分)影响其发电效率只有用24％左右，实验室的实验数据最高也只能达到28％的转换效率，如何最大化利用光源、降低转换过程电力损耗，将是后期太阳能发电发展的关键。
目前市场上光伏组件大多数采用5栅或者更高效的多主栅组件，常规的5栅组件采用的是常规扁平焊带，为提高组件效率，降低焊带电阻是必然趋势。目前通用的降低焊带电阻的方法是增加焊带截面积，即增加铜带尺寸，这种方案带来的问题有①增加焊带宽度，会降低电池片采光面积，提高焊带厚度，会增加EVA等封装材料的厚度，会增加成本。②提高焊带尺寸，会增大焊接后电池片内应力，增加了碎片率及隐裂风险。③增加铜金属的使用，增加焊带生产成本。而本发明的出现，正是有效解决上述问题，是焊带工艺的一次革新。
发明内容
本申请针对现有技术的不足，本发明提供了一种多股铜线光伏焊带及其制备方法与应用。本发明制备得到的光伏焊带具有较强导电能力，可以最大化提高太阳能转换效率，同时可以降低焊带屈服强度，有效减少焊接后的电池碎片率，并能有效降低铜材耗用，降低成本。
本发明的技术方案如下：
一种用于通用光伏电池组件的多股铜线光伏焊带，所述光伏焊带包括多根扁型铜带与焊料涂覆层，所述铜线材质为纯铜丝，所述焊料涂覆层由锡与铅、镍、银中的任一种金属或多种金属形成二元、三元或四元合金组成；
所述光伏焊带的制备方法包括如下步骤：
(1)将多根单股圆线铜丝进行紧密绕扎，得到多股铜线基材；
(2)将步骤(1)中所得多股铜线经过压制成型，得到多股扁型铜带；
(3)将步骤(2)中所得多股扁型铜带基材在氩气的保护作用下进行短路退火处理，得到热处理后软态多股扁铜带；
(4)将步骤(3)中所得热处理后软态多股扁型铜带放入溶剂型助焊剂中进行浸润；
(5)将步骤(4)中浸润之后的多股扁型铜带送入锡炉中，进行涂锡合金加工，之后急速冷却至室温，得到多股扁型铜线焊带。
步骤(1)中所述铜丝纯度为99.00-99.99％，所述铜丝直径为0.01mm～0.2mm，绕扎得到的多股铜线直径为0.15mm～3.0mm。
步骤(2)中所述扁型铜带厚度范围为0.1-0.5mm，宽度范围为0.7-10.0mm。
步骤(3)中所述短路退火处理条件为：电流30-60A，电压为220-380V。
步骤(5)中所述焊料涂覆层由锡与铅、镍、银中的任一种金属或多种金属形成二元、三元或四元合金，涂锡合金层厚度为10-60um。
步骤(5)锡炉温度为230-280℃，涂锡速度为150-250m/min。
一种光伏焊带在光伏电池组件中的应用。
本发明有益的技术效果在于：
本发明包括三个组成部分①基材，采用多股纯铜圆线制成，纯铜圆线绕扎紧密，表面光滑，尺寸可以根据不同型号定制；②绕线，打破传统单根圆线镀锡，将多根纯铜细圆线缠绕在一起，缠绕紧密，外径一致性高，并且本发明中要求单根细圆线的截面积为S1，数量为N，单根粗圆线截面积为S2，S1*N与S2比较接近，并且缠绕完成后，在成品尺寸不变的情况下，多根细圆线的总截面积会小于单根粗圆线的截面积，但其内部表面积会远超过单根粗圆线，能够更有效的导通电流；③同理，在压制成扁形同带后，其内部仍基本保持此种状态，即可获得优于常规焊带的电阻。其中将多根绕扎而成的多根铜线组在压制成型过程中，基本只改变多股铜线的排列方式以及表面形状，而未破坏原有的截面积，使扁型铜带总体的内部依然存在较大的铜丝表面积，从而起到增大电流通过面积的功能。
本发明与国内市场现有的扁型焊带相比，优点在于：①在外径尺寸相同条件下，多股扁形铜带导电能力比单股铜带导电更强，电阻更低，根据电流的趋肤效应，当交变电流通过导体时，电流将集中在导体表面流过，这种现象叫趋肤效应。是电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时，会聚集于总导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中。因此多股铜线导电能力更强，电流通过的速度更快，可以最大化转换过程电力损耗、可以最大化的提高太阳能转换效率。②由于多股铜线组成的铜带实际截面积较小，其屈服强度会更低，表现为更加柔软，更易焊接。
本发明申请可以根据需要调整铜材的外径尺寸，可获得任意规格的多股圆形铜线，可用于任何规格的互联条和汇流条的基材生产；并采用接触式短路退火，退火电流为直流或交流，适用于铜线的退火软化生产，管道退火采用电阻加热方式，退火过程中采用保护气体防止铜丝在退火过程中发生氧化；整个退火电流，通过控制两铜轮之间的电势差，得到不同电流数值，可以根据调整电压，得到不同铜带的屈服强度；本发明中助焊剂的作用是去除铜带表面氧化物，降低铜丝表面的张力，使得铜丝在涂锡过程中具有更优的浸润性；同时本发明兼顾市场主流焊接设备的性能，完美解决焊接问题，大大降低设备改造的投入，降低成本压力，更符合市场对多股铜线涂锡焊带的需求。
附图说明
图1为本发明中使用的多股圆线示意图横截面示意图。
图2为常规单股扁型铜带涂锡光伏焊带横截面示意图。
图3为本发明中实施例1所得多股铜线扁型涂锡合金光伏焊带横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
选取15根含量为99.00％原材料圆线铜丝进行紧密缠绕，得到多股圆型铜线基材；并将所得多股圆型铜线基材压制成扁型，在氩气的保护作用下进行短路退火处理，此时直流电流为30A，电压为220V，结果退火之后得到软态多股扁型铜线；随后将所得软态多股扁型铜带放入溶剂型助焊剂中进行浸润，浸润结束铜带表面光滑，进行涂锡加工：将浸润之后的铜带送入锡炉中，并将温度升高至240℃，镀锡的速度设置为150m/min，进行涂锡加工，之后冷却至室温，最终得到多股铜线扁型涂锡合金光伏焊带，所得焊带的横截面情况见图3。
实施例2
选取含量为99.95％原材料圆线铜丝，将20根单股圆线铜丝进行紧密缠绕，得到多股圆型铜线基材；并将所得多股圆型铜线基材压制成扁形，在氩气的保护作用下进行短路退火处理，此时直流电流为45A，电压为300V，结果退火之后得到软态多股扁型铜线；随后将所得软态多股扁型铜带放入溶剂型助焊剂中进行浸润，浸润结束铜带表面光滑，进行涂锡加工，将浸润之后的铜带送入锡炉中，并将温度升高至250℃，镀锡的速度设置为180m/min，进行涂锡加工，之后急速冷却至室温，最终得到多股铜线扁型涂锡合金光伏焊带。
实施例3
选取含量为99.99％原材料圆线铜丝，将30根单股圆线铜丝进行紧密缠绕，得到多股圆型铜线基材；并将所得多股圆型铜线基材压制成型，在氩气的作用下进行短路退火处理，此时直流电流为60A，电压为380V，结果退火之后得到软态多股扁型铜线；随后将所得软态多股扁型铜带放入溶剂型助焊剂中进行浸润，浸润结束铜带表面光滑，进行涂锡加工：将浸润之后的铜带送入锡炉中，并将温度升高至280℃，镀锡的速度设置为250m/min，进行涂锡加工，之后急速冷却至室温，最终得到多股铜线扁型涂锡合金光伏焊带。
Claims (7)
1.一种用于通用光伏电池组件的多股铜线光伏焊带，其特征在于，所述光伏焊带包括多根扁型铜带与焊料涂覆层，所述铜线材质为纯铜丝，所述焊料涂覆层由锡与铅、镍、银中的任一种金属或多种金属形成二元、三元或四元合金组成；
所述光伏焊带的制备方法包括如下步骤：
(1)将多根单股圆线铜丝进行紧密绕扎，得到多股铜线基材；
(2)将步骤(1)中所得多股铜线经过压制成型，得到多股扁型铜带；
(3)将步骤(2)中所得多股扁型铜带基材在氩气的保护作用下进行短路退火处理，得到热处理后软态多股扁铜带；
(4)将步骤(3)中所得热处理后软态多股扁型铜带放入溶剂型助焊剂中进行浸润；
(5)将步骤(4)中浸润之后的多股扁型铜带送入锡炉中，进行涂锡合金加工，之后急速冷却至室温，得到多股扁型铜线焊带。
2.根据权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于，步骤(1)中所述铜丝纯度为99.00-99.99％，所述铜丝直径为0.01mm～0.2mm，绕扎得到的多股铜线直径为0.15mm～3.0mm。
3.根据权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于，步骤(2)中所述扁型铜带厚度范围为0.1-0.5mm，宽度范围为0.7-10.0mm。
4.根据权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于，步骤(3)中所述短路退火处理条件为：电流30-60A，电压为220-380V。
5.根据权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于，步骤(5)中所述焊料涂覆层由锡与铅、镍、银中的任一种金属或多种金属形成二元、三元或四元合金，涂锡合金层厚度为10-60um。
6.根据权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于，步骤(5)锡炉温度为230-280℃，涂锡速度为150-250m/min。
7.一种如权利要求1-5任一项所述的光伏焊带在光伏电池组件中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200501 |
|
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