CN203085560U - 异构光伏焊带 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了异构光伏焊带，包括材质为金属或合金材料的导电基带，所述导电基带具有两个宽面，仅其中一个宽面电镀有焊料层，焊料层为锡或锡合金材料。本实用新型的焊带，是通过电镀在高导电金属或合金基带上进行电镀锡或锡合金，在不降低可焊性的前提下，非焊接面不带有焊锡层，焊接面的焊锡层厚度亦可较传统热沾焊料方式制成的焊带大幅降低；非焊料面则仅作基带表面钝化处理或电镀超薄保护膜，从而可在允许的焊带机械性能下，最大化高导电率基体的厚度，借以提高焊带的总体电导率，使电池组件功率因为焊带汇流效率的提高而提升，同时降低焊带的总体材料成本。

Description

异构光伏焊带

技术领域

本实用新型属于光伏焊带加工技术领域，特别涉及异构光伏焊带。

背景技术

随着世界经济的快速发展，能源消耗越来越大，世界各国都需求新能源的应用和普及。由于二氧化碳排放导致的温室气体效应致使全球气候变暖并引发自然灾害，世界各国对清洁的可再生能源的需求尤其强烈。在美国2007年次贷危机导致的全球危机蔓延和扩大以来，为刺激经济增长，各国都通过了更积极的鼓励使用可再生能源的措施。美国奥巴马政府提出在未来10年投资1500亿美元用于清洁能源；欧盟设定目标在2020年将可再生能源占使用能源的比例提高到20%；日本提出在2030年使70%以上的新建住宅安装太阳能电池板（约70GW）。为缓解光电产品国内需求不足，2009年3月26日，中国财政部宣布将推动实施“太阳能屋顶计划”示范工程。财政部、住房和城乡建设部联合出台的《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》中明确提出，实施“太阳能屋顶计划”，对光电建筑应用示范工程予以资金补助、鼓励技术进步与科技创新、鼓励地方政府出台相关财政扶持政策、加强建设领域政策扶持等一系列原则措施。现阶段在经济发达、产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化示范；积极支持在农村与偏远地区发展离网式发电，实施送电下乡等有关规定,更是给太阳能技术的应用指明了方向。以太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化为突破口，可能在短期内让人们看到应用太阳能的诸多好处，也有利于今后大面积推广，激发产业资本投资太阳能领域的积极性。各国的新能源政策或许将成为下一个影响我们此后15年世界发展的重要政策之一。2009年的哥本哈根气候会议再次唤醒、强化了人们关注清洁能源的意识。伴随新能源的应用和普及，光伏行业的迅猛增长势头得到进一步的加强和重视。

焊带是光伏组件焊接过程中的重要原材料，焊带质量的好坏将直接影响到光伏组件电流的收集效率，对光伏组件的功率影响很大。

现在市场上的光伏焊带大多是通过铜基材通过热浸锡工艺方式制备而成的，这种焊带，如专利公开号CN102747313A就介绍了一种通过铜带表面热浸锡工艺的方式制备的焊带；公开号为CN101488536专利公开了一种太阳能光伏组件汇流带及其组装太阳能板的方法，使用的也是铜带热浸锡工艺制备的焊带。热浸锡工艺制备的焊带，锡层厚度容易不均匀，产生锡瘤、铜屑和变色等问题，焊接时容易产生针孔和沉锡现象，可焊性不良。

此外也有小部分焊带产品是采用铜基材电镀锡的方式制备而成的，如专利公开号CN102254978A就介绍一电镀锡制备的光伏焊带，这种电镀工艺制备的焊带锡层均匀，避免了热浸锡焊带存在的一些问题，但其表面平整，没有增加光泽度和特殊的表面图案，不能实现电池板的最大功率。

如图5是现有技术中焊带的横截面示意图，基带1的表面包裹焊料层2，焊带分为上下两面，一面是不需要与光伏电池主栅线或者另一条焊带焊接的第一表面3，另一面需要与光伏电池主栅线或者另一条焊带焊接的第二表面4。在第一表面3，焊料层2的作用是保护基带1不受腐蚀；在第二表面4，焊料层2的作用是与光伏电池主栅线或者另一条焊带实现牢固焊接。焊带上下两面焊料层12的厚度是一致的，使用时不区分上下面。对于第一表面3，焊料层2对于保护基带1而言显得有些浪费，并且第一表面3导致焊带整体厚度偏厚，使光伏电池在焊接中、层压中碎片率提高，以及焊带的总体电导率降低，影响光伏电池组件的功率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服焊带整体厚度偏厚，导致使光伏电池在焊接中、层压中碎片率高，以及焊带的总体电导率低不足，本实用新型提供一种异构光伏焊带。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：异构光伏焊带，包括导电基带，所述基带为金属或合金材料，其特征在于：所述导电基带具有两个宽面，仅其中一个宽面电镀有焊料层。所述宽面是指与焊带厚度方向的两侧面相对的两个焊带表面。仅在基带的一个宽面形成焊料层，焊带厚度可较传统热沾焊料方式制成的焊带大幅降低，从而可在允许的焊带机械性能下，最大化高导电率基体的厚度，借以提高焊带的总体电导率，使电池组件功率因为焊带汇流效率的提高而提升，同时降低焊带的总体材料成本。

所述导电基带，材质为纯铜或铜铝合金，铜银合金，铜银铝合金或以高纯原铜为基础并添加有稀土材料的合金。

所述焊料层，材质为锡或锡合金材料。

进一步地，所述焊料层，材质为锡铅合金，锡铋合金，锡铜合金，锡铈合金，锡银合金，纯锡，锡银铜合金中的一种或多种。

所述焊料层为一层或多层，其总厚度为3-30μm。

所述基带上的无焊料面为金属钝化面。

所述基带上的无焊料面电镀有一层或多层超薄保护膜，所述超薄保护膜的厚度为0.1-10μm，材质可以是镍，铬或钴等金属，或者以镍，铬或钴为主体的合金材料。

也可以是，所述的基带上的焊料面与基带之间电镀有一层或多层超薄保护膜，所述超薄保护膜的厚度0.1-10um，材质可以是镍，铬或钴等金属，或者以镍，铬或钴为主体的合金材料。

所述基带上的无焊料面具有带凹陷的花纹，所述凹陷从开口到底部的口径逐渐缩小，其中10%-100%的凹陷，其底面在底面上的至少一点的切面，相对于导电基带宽面的倾斜角度为20.9°-45°。光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到临界角时，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射。由于太阳光在光伏电池组件的玻璃与空气界面层发生全反射的临界角为41.8°，只要使从焊带的凹陷反射的太阳光入射到光伏组件的玻璃与空气界面层的入射角大于或等于该临界角，太阳光将会在光伏组件的玻璃与空气界面层发生全反射，从而使发生全反射的太阳光重新参与光电转换，通过表面特殊凹陷结构与高反射率超薄保护膜的结合，可将光伏电池组件实际功率进一步提升0.2%-2%。本实用新型中所述的凹陷口径逐渐缩小，并且限定了凹陷底面在底面上至少一点的切面相对于焊带宽面的倾斜角度，凹陷可以是弧形槽，也可以是V形槽；如果是弧形槽，其底面倾斜角度是逐渐变化的，一般是从凹陷开口到底部，凹陷底面的倾斜角度逐渐变小，本实用新型要求保护的范围包括弧形凹陷底面仅有部分倾斜角度满足经焊带反射的太阳光在光伏电池组件的玻璃与空气界面层发生全反射的要求，而其他部分不满足该要求，即能够使凹陷反射的太阳光入射到光伏组件的玻璃与空气界面层的入射角大于或等于发生全反射的临界角。当然，本实用新型的保护范围也包括凹陷底面在底面上每一点的切面相对于焊带宽面的倾斜角度为20.9°-45°的情况。

本实用新型的异构光伏焊带的制备方法，包含以下步骤：在电镀工艺之前，在导电基带的一个宽面粘覆防水保护膜，所述导电基带为金属或合金材料；电镀时，拉动基带上粘覆的防水保护膜，带动基带通过电镀槽进行电镀；电镀完成后，除去防水保护膜，得到宽幅异构光伏焊带材料或异构光伏焊带。上述制备处理过程可以包括传统制造方式中的基带或焊带的在线或离线回火，以进一步降低/保持焊带的柔软度。本制备方法通过拉动基带上粘覆的防水保护膜，带动基带通过电镀槽进行电镀，可解决传统焊带制造方式下，基带在涂覆焊料的过程中无法回避的基带因受到张力拉伸而被动强化的难题，从而制造出行业急需的超软焊带，降低客户在电池片焊接过程中的碎片率。

制备异构光伏焊带的一种方式是，首先将宽幅基带材料制备成所述的宽幅异构光伏焊带材料，然后再分切成所需尺寸的焊带。这种方式所制备的焊带仅在一宽面具有焊料层，两侧面（厚度方向的表面）不具有焊料层。

制备异构光伏焊带的另一种方式是，首先将宽幅基带材料通过分切或压延方式制成所需尺寸的基带，之后再在分切后的基带的一宽面粘覆防水保护膜，最后将基带制备成所述的异构光伏焊带。这种方式所制备的焊带在一宽面具有焊料层，并且两侧面（厚度方向的表面）也具有焊料层。

为了防止基带在空气中的无序氧化，得到异构光伏焊带后，对焊带的无焊料面做金属钝化处理。

为了使所制备的焊带在一宽面，以及两侧面（厚度方向的表面）均具有超薄保护膜，可以采用以下的方法：首先将宽幅基带材料通过分切或压延方式制成所需尺寸的基带，对基带电镀一层或多层超薄保护膜，之后再在基带的一表面粘覆防水保护膜，最后再将基带制备成所述的异构光伏焊带。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的异构光伏焊带，在不降低可焊性的前提下，非焊接面不带焊锡层，焊带厚度可较传统热沾焊料方式制成的焊带大幅降低；非焊料面仅作基带表面钝化处理或电镀超薄保护膜，从而可在允许的焊带机械性能下，最大化高导电率基体的厚度，借以提高焊带的总体电导率，使电池组件功率因为焊带汇流效率的提高而提升，同时降低焊带的总体材料成本；表面带有特殊花纹，可使焊带表面接受到的太阳光中的相当部分在光伏电池组件的玻璃空气界面全反射并重新加入光电转换，进一步提升组件实际功率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1（A）和图1（B）是实施例1的结构示意图，图中11、基带，12、焊料层,13、金属钝化面。

图2（A）和图2（B）是实施例2的结构示意图，图中21、基带，22、焊料层，23、金属钝化面。

图3（A）和图3（B）是实施例3的结构示意图，图中31、基带，32、超薄保护膜，33、内焊料层,34、外焊料层，35、金属钝化面。

图4（A）和图4（B）是实施例4的结构示意图，图4（C）是图4（B）中A处的局部放大图，图中41、基带，42、超薄保护膜，43、焊料层，44、金属钝化面，45、凹陷。

图5是现有技术中焊带的横截面示意图，图中1、基带，2、焊料层，3、第一表面，4、第二表面。

图6（A）和图6（B）是第二种凹陷的结构示意图，图中41a、导电基带，44a、金属钝化面，45a、凹陷。

图7（A）和图7（B）是第三种凹陷的结构示意图，图中41b、导电基带，44b、金属钝化面，45b、凹陷。

图8（A）和图8（B）是第四种凹陷的结构示意图，图中41c、导电基带，44c、金属钝化面，45c、凹陷。

图9（A）和图9（B）是第五种凹陷的结构示意图，图中41d、导电基带，44d、金属钝化面，45d、凹陷。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

实施例1：

本实施例使用的是宽幅无氧铜（纯铜的一种）基带，回火处理后，首先在基带11一个宽面粘覆防水不干胶，也可以是其他具备一定强度和合理尺寸稳定性的防水保护膜。之后通过拉动防水不干胶牵动基带11通过电镀槽进行电镀，本实施例使用的电镀液为纯锡镀液，在20℃条件下，电流密度为13A/dm2,，时间为3分钟，在没有防水不干胶的基带一面覆盖上一层约8μm纯锡焊料层，之后再除去防水不干胶，从而得到宽幅异构光伏焊带。然后通过分切机，宽幅异构光伏焊带分切为宽1.5毫米的所需尺寸焊带，并通过纯铜钝化液对未覆盖焊锡的宽面进行钝化保护，防止基带在空气中的无序氧化。

采用72片156*156多晶硅片，使用此焊带制备一组电池组件，得到的最大功率为267.2W，使用普通焊带制备的组件的最大功率为265W，提高了0.83%。

图1（A）和图1（B）给出了本实施例异构焊带的结构图。

实施例2：

本实施例使用含一定比例镧的高纯原铜作为宽幅基带，回火处理后，将宽幅基带分切（或压延）制成所需尺寸1.48毫米宽，将分切好的基带21一个宽面粘附于防水不干胶上，也可以是其他具备一定强度和合理尺寸稳定性的防水保护膜上。然后通过拉动防水不干胶牵动基带21通过电镀槽进行电镀，本实施例使用的电镀液为锡铜镀液，在22℃条件下，电流密度为15A/dm2，时间为2.5分钟，在没有防水不干胶的基带一面覆盖上一层10μm的锡铜焊料层，之后再除去防水不干胶，并对无焊料面进行钝化保护，从而得到所需要尺寸的异构光伏焊带，焊带用于光伏组件制备。

采用72片156*156多晶硅片，使用此焊带制备一组电池组件，得到的最大功率为267.8W，使用普通焊带制备的组件的最大功率为265W，提高了1.06%。

图2（A）和图2（B）给出了本实施例异构焊带的结构图。

实施例3：

本实施例使用铜铝合金作为宽幅基带，回火处理后，将宽幅基带分切（或压延）制成所需尺寸1.60毫米宽，然后预镀一层0.5μm的镍保护膜，将分切好的含有超薄保护膜32的基带31一个宽面粘附于防水不干胶上，也可以是其他具备一定强度和合理尺寸稳定性的防水保护膜上。然后通过拉动防水不干胶牵动基带31通过电镀槽进行电镀，本实施例先使用的电镀液为锡铋合金镀液，在22℃条件下，电流密度为15A/dm2，时间为1.5分钟，在没有防水不干胶的基带31一面覆盖上一层6μm的锡铋焊料层33，然后再使用纯锡镀液，在20℃条件下，电流密度为13A/dm2，时间为1.5分钟，在锡铜焊料层上覆盖一层4μm纯锡焊料层34之后再除去防水不干胶，从而得到所需要尺寸的异构光伏焊带。

采用72片156*156多晶硅片，使用此焊带制备一组电池组件，得到的最大功率为268.2W，使用普通焊带制备的组件的最大功率为265W，提高了1.21%。

图3（A）和图3（B）给出了本实施例异构焊带的结构图。

实施例4：

本实施例使用含一定比例铈的高纯原铜箔作为宽幅导电基带，首先通过机械工装导辊压制，在铜箔的一面形成致密分布的微型凹陷45，每个凹陷45从开口到底部的口径逐渐缩小，凹陷45开口半径r1与深度h1的比为1:1，凹陷的底面在底面上的每一点的切面，相对于导电基带宽面的倾斜角度在20.9°-45°的范围内，图4（C）中标出了底面在底面上的M点的切面S，相对于导电基带宽面的倾斜角度α，所述凹陷45为半球形槽，凹陷45的开口为圆形。再将处理后的铜箔分切成所需的1.5毫米宽的焊带基带41并对基带整体预镀一层1μm的高反光镍保护膜，之后对其进行回火处理以达软化基带的目的，之后再将防水不干胶粘附于基带含有凹陷一面，通过拉动防水不干胶牵动基带41通过电镀槽进行电镀，本实施例使用的电镀液为锡铋合金镀液，在22℃条件下，电流密度为15A/dm2，时间为3分钟，在没有防水不干胶的基带41一面覆盖上一层12μm的锡铋焊料层43，然后再除去防水不干胶，从而得到所需要尺寸的异构光伏焊带。本焊带同时拥有了可焊性要求之外，高效焊带所希望拥有的三大特征：高导电，超软以及焊带受光的大部在组件的玻璃空气界面全反射并重新加入光电转换。其中，防水不干胶也可以是其他具备一定强度和合理尺寸稳定性的防水保护膜。

采用72片156*156多晶硅片，使用此焊带制备一组电池组件，得到的最大功率为270.5W，使用普通焊带制备的组件的最大功率为265W，提高了2.1%。

图4（A）、图4（B）和图4（C）给出了本实施例异构焊带的结构图。

凹陷45结构可以有很多种类型，比如，如图6（A）-9（B）所示的结构，图6（A）和图6（B）中，凹陷45a为从开口到底部的口径逐渐缩小的弧形槽凹陷，凹陷45a开口为正方形；图7（A）和图7（B）中，凹陷45b为从开口到底部的口径逐渐缩小的V型槽凹陷，凹陷45b开口为圆形；图8（A）和图8（B）中，凹陷45c为从开口到底部的口径逐渐缩小的V型槽凹陷，凹陷45c开口为椭圆形；图9（A）和图9（B）中，凹陷45d为从开口到底部的口径逐渐缩小的弧形槽凹陷，凹陷45d开口为正五边形。本实用新型的凹陷结构并不局限于所列举的结构。当然，同一焊带上的凹陷结构可以不唯一，即可以有至少两种满足要求的凹陷结构。所述凹陷结构的制造方法是，将导电基带经过机械表面处理，所述机械表面处理的方式是喷砂或通过机械工装导辊压制，这两种方式的具体工艺为本领域技术人员的常用手段，并且处理结果相同，为本领域技术人员所能够知晓的，因此不再列举喷砂方式的具体实施例。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种异构光伏焊带，包括导电基带，所述导电基带为金属或合金材料，其特征在于：所述导电基带具有两个宽面，仅其中一个宽面电镀有焊料层，所述焊料层为锡或锡合金材料。

2.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述导电基带，材质为纯铜或铜铝合金，铜银合金，铜银铝合金或以高纯原铜为基础并添加有稀土材料的合金。

3.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述焊料层，材质为锡或锡合金材料。

4.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述焊料层，材质为锡铅合金，锡铋合金，锡铜合金，锡铈合金，锡银合金，纯锡，锡银铜合金中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述焊料层为一层或多层，其总厚度为3-30μm。

6.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述基带上的无焊料面为金属钝化面。

7.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述基带上的无焊料面电镀有一层或多层超薄保护膜，所述超薄保护膜的厚度为0.1-10μm。

8.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述的基带上的焊料面与基带之间电镀有一层或多层超薄保护膜，所述超薄保护膜的厚度0.1-10um。

9.如权利要求1所述的异构光伏焊带，其特征在于：所述基带上的无焊料面具有带凹陷的花纹，所述凹陷从开口到底部的口径逐渐缩小，其中10%-100%的凹陷，其底面在底面上的至少一点的切面，相对于导电基带宽面的倾斜角度为20.9°-45°。

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