CN116120891B - 用于hjt或topcon或perc工艺中的有机硅树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，有机硅树脂组合物包括以下重量份的原料：乙烯基硅油30~70重量份、含氢硅油10~30重量份、有机硅液体硅橡胶15~25重量份、稀释剂1~15重量份、增粘剂0.1~5重量份、催化剂0.01~2重量份、抑制剂0.01~2重量份；有机硅液体硅橡胶的粘度为300000~450000 mPa•s、硬度为40~60 A、拉伸强度大于7MPa、断裂伸长率大于400%。本发明提供的有机硅树脂组合物，能够实现快速固化，提供较高的粘接力、透光率，适合低温组装工艺的要求。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池组装技术领域，具体用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物及其制备方法。
背景技术
随着太阳能光伏技术的不断发展，新的电池组装工艺和技术层出不穷，原有的PERC工艺逐渐被HJT异质结电池工艺或Topcon（Tunnel Oxide Passivated Contacts）隧穿氧化层钝化接触电池工艺取代。由于HJT电池的低温工艺特性，不能采用传统晶体硅电池后续高温封装工艺，需要开发适合的低温封装工艺。传统晶体电池后续高温封装典型方式是锡焊，它是利用低熔点的金属焊料加热熔化后，渗入并充填金属件连接处间隙的焊接方法，通过焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。虽然这可使得电子元器件和晶体硅得到有效连接粘合，而且具有良好的导电性能，但是锡焊要求锡点表面光滑，外表象小山形，不要多锡、假焊、少锡、连锡等现象，传统的焊接需要将部件温度加热至高于金属焊料熔点，这会造成有毒气体生成以及损伤部件母材等危害，因此市场急需合适的低温粘接封装工艺来满足晶体电池组装。
发明内容
本发明提供了一种用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，实现了加热快速固化，相对于传统焊锡焊接提高了生产效率，该有机硅树脂组合物具有非常好的韧性，既能保证焊带和电池片之间有较高的粘接力，又能保证固化物有很好的透光性。
本发明第一方面提供了用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，所述的有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，所述的有机硅树脂组合物包括以下重量份的原料：乙烯基硅油30 ~ 70重量份、含氢硅油10 ~ 30 重量份、有机硅液体硅橡胶15 ~ 25重量份、稀释剂1 ~ 15重量份、增粘剂0.1 ~ 5重量份、催化剂 0.01 ~ 2重量份、抑制剂0.01 ~ 2重量份；
所述有机硅液体硅橡胶的粘度为300000~450000 mPa•s，所述有机硅液体硅橡胶的硬度为40~60 A，所述有机硅液体硅橡胶的拉伸强度大于7MPa，所述有机硅液体硅橡胶的断裂伸长率大于400%。
优选地，所述有机硅液体硅橡胶为WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/30、WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/40、WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/50、WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/60中的任一种。
优选地，所述有机硅液体硅橡胶为WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/60。
优选地，所述乙烯基硅油的粘度为10 ~ 1000 cps；含氢硅油的粘度为5 ~ 500cps，含氢硅油包括侧含氢硅油和端含氢硅油中的至少一种。
优选地，所述稀释剂为轻质白油。
优选地，所述催化剂为贝特利公司的卡斯特催化剂。
优选地，所述卡斯特催化剂的铂金含量为5000 ppm。
优选地，所述抑制剂为3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
优选地，所述增粘剂为Momentive公司的A-174。
本发明第二方面提供了上述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：室温条件下，称取配方量的乙烯基硅油，含氢硅油，液体硅橡胶，稀释剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时；
称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，将称取的增粘剂、抑制剂、催化剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物。
本发明第三方面提供了一种晶体电池，所述的晶体电池为HJT电池或TOPCON电池或PERC电池；所述晶体电池的封装过程采用上述有机硅树脂组合物或采用上述制备方法制备所得有机硅树脂组合物进行粘结封装。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明主要涉及HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘接，由于新一代电池片需要低温焊接工艺，传统的焊锡焊接(soldering)在效率和粘接力上越来越不能满足电池片组装工艺的要求，本发明实施例提供的有机硅树脂组合物除了能在加热条件下快速固化，还能提供较高的粘接力，透光率，更适合低温组装工艺的要求。
2、本发明实施例提供的有机硅树脂组合物，实现了加热快速固化，提供焊带与电池片间的高粘接力，相对于传统焊锡焊接提高了生产效率。
3、本发明实施例提供的有机硅树脂组合物，引入15~25wt%的有机硅液体硅橡胶时，该有机硅树脂组合物具有非常好的韧性，既能保证焊带和电池片之间有较高的粘接力，又能保证固化物有很好的透光性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，所述有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，所述有机硅树脂组合物包括以下质量分数的原料：乙烯基硅油52.6wt%、含氢硅油15.0 wt%、有机硅液体硅橡胶20.0 wt%、稀释剂10.0 wt%、增粘剂2.0 wt%、催化剂0.3 wt%、抑制剂0.1 wt%。
本实施例中乙烯基硅油在25℃下的粘度为420 cps，乙烯基含量为0.43%；含氢硅油在25℃下的粘度为50 cps，包括侧含氢和端含氢，含氢硅油的含氢量为0.13%。
本实施例中的有机硅液体硅橡胶为WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/40。WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/40的主要性能参数如下：粘度410000mPa·s，硬度ShoreA 40，拉伸强度8.7MPa, 断裂伸长率670%。
本实施例中的稀释剂为上海嘉荣贸易公司是生产的的轻质白油。
本实施例中的增粘剂为Momentive公司的A-174。
本实施例中的催化剂为贝特利公司的卡斯特催化剂（铂金含量为5000 ppm）。
本实施例中的抑制剂为上海麦克林生化科技有限公司生产的3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
本实施例中的有机硅树脂组合物通过以下步骤制备而得：室温条件下，称取配方量的乙烯基硅油，含氢硅油，液体硅橡胶，稀释剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时；称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，将称取的增粘剂、抑制剂、催化剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，然后分装到胶管，于零下40℃保存。
实施例2
本实施例提供了一种用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，所述有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，所述有机硅树脂组合物包括以下质量分数的原料：乙烯基硅油52.6wt%、含氢硅油15.0wt%、有机硅液体硅橡胶20.0 wt%、稀释剂10.0 wt%、增粘剂2.0 wt%、催化剂0.3 wt%、抑制剂0.1 wt%。
本实施例中乙烯基硅油在25℃下的粘度为420 cps，乙烯基含量为0.43%；含氢硅油在25℃下的粘度为50 cps，包括侧含氢和端含氢，含氢硅油的含氢量为0.13%。
本实施例中的有机硅液体硅橡胶为WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/50。ELASTOSIL LR 3070/50的性能参数如下：粘度360000mPa•s，硬度Shore A 50，拉伸强度9.2MPa, 断裂伸长率490%。
本实施例中的稀释剂为上海嘉荣贸易公司是生产的的轻质白油。
本实施例中的增粘剂为Momentive公司的A-174。
本实施例中的催化剂为贝特利公司的卡斯特催化剂（铂金含量为5000 ppm）。
本实施例中的抑制剂为上海麦克林生化科技有限公司生产的3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
本实施例中的有机硅树脂组合物通过以下步骤制备而得：室温条件下，称取配方量的乙烯基硅油，含氢硅油，液体硅橡胶，稀释剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时；称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，将称取的增粘剂、抑制剂、催化剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，然后分装到胶管，于零下40℃保存。
实施例3
本实施例提供了一种用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，所述有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，所述有机硅树脂组合物包括以下质量分数的原料：乙烯基硅油52.6wt%、含氢硅油15.0wt%、有机硅液体硅橡胶20.0 wt%、稀释剂10.0 wt%、增粘剂2.0 wt%、催化剂0.3 wt%、抑制剂0.1 wt%。
本实施例中乙烯基硅油在25℃下的粘度为420 cps，乙烯基含量为0.43%；含氢硅油在25℃下的粘度为50 cps，包括侧含氢和端含氢，含氢硅油的含氢量为0.13%。
本实施例中的有机硅液体硅橡胶为WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/60。其中，ELASTOSIL LR 3070/60的性能参数如下：粘度350000mPa•s，硬度Shore A 60，拉伸强度7.7MPa, 断裂伸长率420%。
本实施例中的稀释剂为上海嘉荣贸易公司是生产的的轻质白油。
本实施例中的增粘剂为Momentive公司的A-174。
本实施例中的催化剂为贝特利公司的卡斯特催化剂（铂金含量为5000 ppm）。
本实施例中的抑制剂为上海麦克林生化科技有限公司生产的3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
本实施例中的有机硅树脂组合物通过以下步骤制备而得：室温条件下，称取配方量的乙烯基硅油，含氢硅油，液体硅橡胶，稀释剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时；称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，将称取的增粘剂、抑制剂、催化剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，然后分装到胶管，于零下40℃保存。
对比例1
本对比例提供了一种有机硅树脂组合物，所述有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，所述有机硅树脂组合物包括以下质量分数的原料：乙烯基硅油52.6wt%、含氢硅油15.0wt%、有机硅液体硅橡胶20.0 wt%、稀释剂10.0 wt%、增粘剂2.0 wt%、催化剂0.3 wt%、抑制剂0.1 wt%。
本对比例中乙烯基硅油在25℃下的粘度为420 cps，乙烯基含量为0.43%；含氢硅油在25℃下的粘度为50 cps，包括侧含氢和端含氢，含氢硅油的含氢量为0.13%。
本对比例中的有机硅液体硅橡胶为新安天玉有机硅有限公司生产的TYL-6B20/15。其中，本对比例中TYL-6B20/15的性能参数如下：粘度250000mPa•s，硬度Shore A 15，拉伸强度5.0MPa, 断裂伸长率700%。
本对比例中的稀释剂为上海嘉荣贸易公司是生产的的轻质白油。
本对比例中的增粘剂为Momentive公司的A-174。
本对比例中的催化剂为贝特利公司的卡斯特催化剂（铂金含量为5000 ppm）。
本对比例中的抑制剂为上海麦克林生化科技有限公司生产的3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
本对比例中的有机硅树脂组合物通过以下步骤制备而得：室温条件下，称取配方量的乙烯基硅油，含氢硅油，液体硅橡胶，稀释剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时；称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，将称取的增粘剂、抑制剂、催化剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，然后分装到胶管，于零下40℃保存。
对比例2
本对比例提供了一种有机硅树脂组合物，所述有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，所述有机硅树脂组合物包括以下质量分数的原料：乙烯基硅油52.6wt%、含氢硅油15.0wt%、有机硅液体硅橡胶20.0 wt%、稀释剂10.0 wt%、增粘剂2.0 wt%、催化剂0.3 wt%、抑制剂0.1 wt%。
本对比例中乙烯基硅油在25℃下的粘度为420 cps，乙烯基含量为0.43%；含氢硅油在25℃下的粘度为50 cps，包括侧含氢和端含氢，含氢硅油的含氢量为0.13%。
本对比例中的有机硅液体硅橡胶为新安天玉有机硅有限公司生产的TYL-6B20/30。其中，本对比例中 TYL-6B20/30的性能参数如下：粘度350000mPa•s，硬度Shore A 30，拉伸强度6.5MPa, 断裂伸长率500%。
本对比例中的稀释剂为上海嘉荣贸易公司是生产的的轻质白油。
本对比例中的增粘剂为Momentive公司的A-174。
本对比例中的催化剂为贝特利公司的卡斯特催化剂（铂金含量为5000 ppm）。
本对比例中的抑制剂为上海麦克林生化科技有限公司生产的3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
本对比例中的有机硅树脂组合物通过以下步骤制备而得：室温条件下，称取配方量的乙烯基硅油，含氢硅油，液体硅橡胶，稀释剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时；称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，将称取的增粘剂、抑制剂、催化剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，然后分装到胶管，于零下40℃保存。
试验例
实施例1-3及对比例1-2的区别在于有机硅液体硅橡胶的具体选择不同，本试验例中对实施例1-3及对比例1-2中制备所得有机硅树脂组合物的性能进行测试。
实施例1-3及对比例1-2中具体选择有机硅液体硅橡胶的性能参数如下表1所示。
表1
| ELASTOSIL LR 3070/40 | ELASTOSIL LR 3070/50 | ELASTOSIL LR 3070/60 | TYL-6B20/15 | TYL-6B20/30 | |
| 外观 | 无色透明 | 无色透明 | 无色透明 | 无色透明 | 无色透明 |
| 粘度（mPa.s） | 410,000 | 360,000 | 350,000 | 250,000 | 350,000 |
| 硬度 (Shore A) | 40 | 50 | 60 | 15 | 30 |
| 拉伸强度 (MPa) | 8.7 | 9.2 | 7.7 | 5.0 | 6.5 |
| 断裂伸长率 (%) | 670 | 490 | 420 | 700 | 500 |
具体测试方法如下：
（1）透光率测试方法：通过紫外分光光度计，测定特定波长下（700nm）的透过率。
（2）拉伸强度/断裂伸长率测试方法：参考标准GB/T528。具体地，1mm固化片材，裁切成2型哑铃型样片，使用万能试验机测试，标距20mm，拉伸速度50mm/min。
（3）粘度测试（mPa.s）：流变仪, ISO 3219，D=10 1/s。
（4）硬度测试(Shore A)：GB/T 531.1。
（5）外观：目测。
（6）固化速度测试方法：采用M-3000AU1无转子硫化仪，测试样品在130℃@1min条件下的硫化曲线，记录TC90的数据。
（7）焊带粘接力测试方法：采用宽度为7mm 的镀锡焊带，与电池片搭接（面积5*7mm2），130°C/ 30mins固化后，测试剪切力。
测试结果如下表2所示。
表2
| 主要性能（固化条件130°C/ 30mins） | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 透光率（%） | 91.2 | 92.5 | 92.3 | 92.1 | 92.5 |
| 拉伸强度(MPa) | 2.1 | 2.2 | 2.4 | 1.5 | 1.6 |
| 断裂伸长率(%) | 115 | 121 | 118 | 88 | 78 |
| 固化速度（s,TC90） | 19.2 | 19.5 | 19.3 | 19.7 | 19.4 |
| 粘接力（N,5*7mm镀锡焊带/电池片） | 67 | 65 | 72 | 44 | 42 |
本发明提供的有机硅树脂组合物在晶体电池的封装过程中用于焊带与电池片的粘结，透光率、拉伸强度、断裂伸长率是该发明对中有机硅树脂组合物的三个关键基本性能；具体地，需同时满足透光率＞90%， 拉伸强度＞2.0MPa, 断裂伸长率＞100%；根据表2可知，本发明实施例1-3所提供的有机硅树脂组合物全部满足上述性能要求。
以上公开的仅为本发明优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (10)
1.用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述的有机硅树脂组合物用于HJT或TOPCON或PERC工艺中焊带与电池片的粘结，所述的有机硅树脂组合物包括以下重量份的原料：乙烯基硅油30 ~ 70重量份、含氢硅油10 ~ 30 重量份、有机硅液体硅橡胶15 ~ 25重量份、稀释剂1 ~ 15重量份、增粘剂0.1 ~ 5重量份、催化剂 0.01 ~ 2重量份、抑制剂0.01 ~ 2重量份；
所述有机硅液体硅橡胶的粘度为300000~450000 mPa·s，所述有机硅液体硅橡胶的硬度为40~60 A，所述有机硅液体硅橡胶的拉伸强度大于7MPa，所述有机硅液体硅橡胶的断裂伸长率大于400%。
2.根据权利要求1所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述有机硅液体硅橡胶为WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/30、WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/40、WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/50、WACKER公司的ELASTOSILLR 3070/60中的任一种。
3.根据权利要求2所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述有机硅液体硅橡胶为WACKER公司的ELASTOSIL LR 3070/60。
4.根据权利要求2所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述稀释剂为轻质白油。
5.根据权利要求2所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述催化剂为贝特利公司的卡斯特催化剂。
6.根据权利要求5所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述卡斯特催化剂的铂金含量为5000 ppm。
7.根据权利要求2所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述抑制剂为3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
8.根据权利要求2所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物，其特征在于，所述增粘剂为Momentive公司的A-174。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：室温条件下，称取配方量的乙烯基硅油，含氢硅油，液体硅橡胶，稀释剂，依次加入搅拌釜中，充分搅拌1小时；
称取配方量的增粘剂、抑制剂、催化剂，将称取的增粘剂、抑制剂、催化剂依次加入搅拌釜中，充分搅拌0.5小时，即得用于HJT或TOPCON或PERC工艺中的有机硅树脂组合物。
10.一种晶体电池，其特征在于，所述的晶体电池为HJT电池或TOPCON电池或PERC电池；所述晶体电池的封装过程采用权利要求1-8任一项所述的有机硅树脂组合物或权利要求9中制备所得有机硅树脂组合物进行粘结封装。
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