CN203386786U

CN203386786U - 一种光伏焊带

Info

Publication number: CN203386786U
Application number: CN201320466223.8U
Authority: CN
Inventors: 钱海鹏; 于昊
Original assignee: Fundant (changzhou) New Metal Materials Co
Current assignee: Fundant (changzhou) New Metal Materials Co
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2023-07-31

Abstract

本实用新型涉及一种光伏焊带，包括导电基带，其上具有凹槽，凹槽为与导电基带的长度方向倾斜设置的直线型条状凹槽和/或曲线型条状凹槽；直线型条状凹槽与导电基带的长度方向的倾斜角度为15°-75°；曲线型条状凹槽中，其曲线上任意一点的切线与导电基带的长度方向的倾斜角度为15°-75°。本实用新型至少在如下四个方面综合平衡，最大化实用收益：1）通过提高全反射比例增加电池组件的输出功率；2）通过调整基带平面面积确保焊接牢度；3）通过调整凹槽角度减少导电基带的实用横截面损失，最小化焊带的汇流效率损失；4）通过调整凹槽的深度、条状凹槽与焊带长度方向的夹角，降低由于焊带与电池片膨胀系数不同而导致电池片发生隐裂和碎片的概率。

Description

一种光伏焊带

技术领域

本实用新型属于光伏焊带加工技术领域，特别涉及一种光伏焊带。

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。如何通过焊带的异构化，来增加电池片的转化率，降低碎片率，一直是焊带行业研究的课题之一。

中国专利CN101789452A给出了一种涂锡焊带，其包括铜带及其表面的涂锡层，涂锡层表面具有均匀分布的坑状体。这种焊带在一定程度上使太阳光在坑状体中发生漫反射，提高了接受太阳光的能量。但是，其坑状体仅发生漫反射，反射回电池片的太阳光比例很小，提高的转化率有限；此外，其凹坑是在涂锡过程中制备，会产生不均匀的焊料层，并会产生与电池片焊接不牢的现象，出现虚焊。

中国专利CN102569470A给出了一种在焊带表面制备垂直于焊带长度方向的V型槽,以此来降低电池片的隐裂和碎片率。但此专利焊带V型槽是垂直于长度方向且V型槽间无明显的间距，因此这种焊带在与电池片焊接时不稳定，焊接不牢。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有光伏焊带无法高效地将入射到焊带的太阳光反射到电池片，即使焊带表面有发生漫反射的凹坑，其往往反射比例较低，并且凹坑的制造会影响焊带的质量，使焊带带有凹坑的相对面产生突起；同时，凹坑的数量在很大程度上降低了焊带的焊接牢固性；另外，由于在焊带表面设置凹槽，会降低焊带的横截面积，因此，焊带的电阻率将增大，即电导率会有小幅度降低，这将不利于电池片的转换效率。本实用新型提供了一种光伏焊带，增加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比例，发生全反射的太阳光重新参与光电转换，从而将电池组件的功率提高0.5%-2.5%，并在一定程度上能降低太阳能电池片焊接后的内应力，从而不会产生因为焊带的热胀冷缩导致的碎片；而且即使表面压制有凹槽，也能保证有效焊接的面积，从而保证了焊接的牢固性；同时，开设凹槽后，焊带的电导率受到的影响最小，符合实际需求。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光伏焊带，包括导电基带，所述导电基带为金属单质或合金材料，其具有上、下两个宽表面，

所述导电基带的一个或两个宽表面压制有若干凹槽，相邻的所述凹槽之间留有基带平面；

当导电基带仅一个宽表面压制凹槽时，所述的凹槽深度是导电基带厚度的5%-50%；

当导电基带两个宽表面均压制凹槽时，所述的凹槽深度是导电基带厚度的5%-45%，且上、下宽表面凹槽最大深度总和不超过所述导电基带厚度的50%；

所述导电基带上的凹槽在所述导电基带宽表面沿导电基带长度方向呈规律性重复。一方面，使得导电基带上发生全反射的比例均匀分布；另一方面，使得基带平面均匀分布，从而更有利于焊接，同时，还能便于导电基带的加工；

由于电池片与焊带的热膨胀系数不同，一般焊带的基带为铜或铜合金，电池片为硅片，铜或铜合金的热膨胀系数大于硅。焊接时，基带受热后在长度和宽度方向均发生膨胀，待冷却后，基带收缩程度大于电池片，由于此时焊带与电池片已经固定，焊带将会作用给电池片一个使电池片局部向内弯曲的力，使得电池片局部产生形变。为了给焊带提供一个收缩的空间，所述凹槽为与导电基带的长度方向倾斜设置的直线型条状凹槽和/或曲线型条状凹槽；所述直线型条状凹槽与导电基带的长度方向的倾斜角度为15°-75°；所述曲线型条状凹槽中，其曲线上任意一点的切线与导电基带的长度方向的倾斜角度为15°-75°；

所述凹槽可以是仅有一种倾斜方向，即条状凹槽互相平行；也可以是交叉的。

同一宽表面的基带平面的总面积占其所在导电基带宽表面的面积比例为30%-70%。

所述导电基带上电镀或热涂有焊料层，焊料层可以是直接电镀或热涂在导电基带上，也可以是先在导电基带上先制作一层保护膜，然后再电镀或热涂焊料层。并且，为了节省焊料用量，减少制造成本，导电基带表面可以仅有一个宽表面电镀或热涂焊料层，因此，带有凹槽的导电基带表面可以有焊料层，也可以没有焊料层。

基带平面的总面积占其所在导电基带宽表面的面积比例是一个关键，使得即使焊带表面压制有凹槽，也能保证有效焊接的面积，从而保证了焊接的牢固性。同时，限制了凹槽的深度，在所述深度范围内，凹槽的压制不会对基带上压制凹槽的相对面产生影响。

由于基带受热后在长度和宽度方向均发生膨胀，所述凹槽在同一宽面交叉分布，包括既有交叉分布，又有相互平行的情况。两个交叉槽的倾斜角度可以是一致的，例如都是60度，即两个交叉槽与导电基带长度方向互为镜像；也可以是不同的。

具体地，所述凹槽为直线型条状凹槽，且分为两种倾斜方向，所述的两种倾斜方向的凹槽相对于导电基带的长度方向互为镜像。

所述的两种倾斜方向的凹槽均与导电基带的宽度方向之间的夹角在25°-65°之间。

所述凹槽在同一宽面平行分布，凹槽与导电基带的长度方向和宽度方向均倾斜。

一方面，考虑到降低焊带的内应力，另一方面，尽可能地提高所述凹槽将太阳光反射回电池片的能力，所述的导电基带上的凹槽从开口到底部的口径逐渐缩小，凹槽底面上的至少一点在凹槽底面上的切面，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°，只要使从焊带的凹槽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，通过表面特殊凹槽结构可将光伏电池组件实际功率进一步提升0.2%-2%。所述的凹槽可以是弧形槽，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，一般是从凹槽开口到底部，凹槽底面的倾斜角度逐渐变小；并且包括弧形凹槽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的情况，即能够使凹槽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，也包括凹槽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。

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。

在导电基带上通过电镀或热涂的方式制备焊料层，所使用的焊料为锡铅合金，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；焊料层为一层或多层，其总厚度为3-30μm。

此外在导电基带与焊料层之间可以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。

本实用新型的导电基带同一宽表面的凹槽形状和分布并不局限于一种，并且，导电基带两个宽表面上可以设置不同形状和不同分布的凹槽。

本实用新型的一种光伏焊带，可循客户侧重的应用要求，至少在如下四个方面综合平衡，从而最大化客户实用收益：1）通过提高入射到焊带上的太阳光的全反射比例增加电池组件的整体实用输出功率；2）通过调整基带平面面积占基带总面积的比例确保焊带与电池片之间的焊接牢度；3）通过调整凹槽角度减少导电基带的实用横截面损失从而最小化焊带的汇流效率损失，保证焊带的电导率；4）通过调整凹槽的深度，以及条状凹槽与焊带长度方向的夹角，降低焊接冷却后由于焊带与电池片膨胀系数不同而导致电池片发生隐裂和碎片的概率。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的结构示意图。

图2是图1中V型槽的剖面示意图。

图3是本实用新型的实施例1中的凹槽为弧形槽的剖面示意图。

图4是本实用新型的实施例2的结构示意图。

图5是本实用新型的实施例5的结构示意图。

图6是本实用新型的实施例6的结构示意图。

图中1、导电基带，2、焊料层，3、凹槽，4、基带平面。

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

选用TU1无氧铜作为导电基材，厚度为0.22mm，在其一个宽表面或两个宽表面压制有均匀交叉分布的直线型条状V型凹槽3，相邻的凹槽3之间留有菱形的基带平面4，并且同一宽表面的基带平面4的总面积占其所在导电基带1宽表面的面积比例为35%；其中，直线型条状V型凹槽3与导电基带1的宽度方向和长度方向均倾斜，且仅有两种倾斜角度的直线型条状V型凹槽3；本实施例中，这两种直线型条状V型凹槽相对于导电基带1的长度方向互为镜像，两种倾斜角度分别为与导电基带1的宽度方向大致呈60°的两个方向的倾角。

当导电基带1仅一个宽表面压制凹槽3时，凹槽3深度大致是导电基带1厚度的30%；

当导电基带1两个宽表面均压制凹槽3时，凹槽3深度是导电基带1厚度的20%-30%，且上、下宽表面凹槽3最大深度总和不超过导电基带1厚度的50%；

选用锡铜合金焊料，在此带有凹槽3的导电基带1上电镀或热涂10um焊料层2，得到光伏焊带。

导电基带1上的凹槽3从开口到底部的口径逐渐缩小，凹槽3底面上的点在凹槽3底面上的切面，相对于导电基带1宽面的倾斜角度为20.9°-45°。

采用60片156*156多晶硅片，使用此光伏焊带制备一组电池组件的功率比使用普通焊带制备的组件功率高出4W，提高了1.7%。

焊带的焊接力是通过拉力计，沿着电池片45度方向拉焊带直至焊带从电池片剥离所需的拉力，一般焊接力要求大于3N，本实施例的焊带焊接力大于4N，满足要求。

电导率由于特殊的凹槽图案设计，降低在0.2%以下，几乎无影响。

由于焊带的焊接冷却后产生内应力导致的碎片率不超过万分之二。

图1、图2给出了此光伏焊带的结构图。并且，凹槽3也可以是如图3所示的圆弧形。图3中，导电基带1上的凹槽3从开口到底部的口径逐渐缩小，凹槽3底面上的至少一点在凹槽3底面上的切面，相对于导电基带1宽面的倾斜角度为20.9°-45°。

实施例2

本实施例与实施例基本相同，与实施例1不同的是，同一宽表面的基带平面4的总面积占其所在导电基带1宽表面的面积比例为30%；仅一个宽表面压制凹槽3，凹槽3深度大致是导电基带1厚度的5%；两种倾斜角度分别为与导电基带1的宽度方向大致呈15°的两个方向的倾角。

采用60片156*156多晶硅片，使用此光伏焊带制备一组电池组件的功率比使用普通焊带制备的组件功率高出2.3W，提高了1%。

采用实施例1的焊接力测量方法，本实施例的焊带焊接力大于4N，满足要求。

电导率由于特殊的凹槽图案设计，降低在0.3%以下，几乎无影响。

实施例3

本实施例与实施例基本相同，与实施例1不同的是，同一宽表面的基带平面4的总面积占其所在导电基带1宽表面的面积比例为70%；在导电基带1两个宽表面均压制凹槽3，其中一个宽面上凹槽3深度是导电基带1厚度的20%，另一个宽面上凹槽3的深度是导电基带1厚度的30%；两种倾斜角度分别为与导电基带1的宽度方向大致呈75°的两个方向的倾角。

采用60片156*156多晶硅片，使用此光伏焊带制备一组电池组件的功率比使用普通焊带制备的组件功率高出1.2W，提高了0.5%。

实施例4

如图4所示，本实用新型的实施例2的结构示意图。与实施例1不同的是，在导电基材的一个宽表面或两个宽表面压制有均匀平行分布的直线型条状V型凹槽3，相邻的凹槽3之间留有条状的基带平面4，同一宽表面的基带平面4的总面积占其所在导电基带1宽表面的面积比例为45%,凹槽3深度是导电基带1厚度的20%，通过电镀方式制备焊料层2。

采用60片156*156多晶硅片，使用此光伏焊带制备一组电池组件的功率比使用普通焊带制备的组件功率高出3W，提高了1.25%。

实施例5

如图5所示，本实用新型的实施例5的结构示意图。与实施例1不同的是，直线型条状V型凹槽3均改为曲线型条状V型凹槽3，形成基带平面4，且同一宽面的基带平面4的总面积占其所在导电基带1宽表面的面积比例为45%,槽深凹槽3深度是导电基带1厚度的30%，通过电镀方式制备焊料层2。

实施例6

如图6所示，本实用新型的实施例6的结构示意图。与实施例1不同的是，本实施例的凹槽是沿导电基带1长度方向两侧压制的直线型条状V型凹槽3，导电基带1中部形成沿导电基带1长度方向的基带平面4，且同一宽面的基带平面4的总面积占其所在导电基带1宽表面的面积比例为50%,凹槽斜面3深度是导电基带1厚度的20%，通过电镀或热涂方式制备焊料层2。

采用60片156*156多晶硅片，使用此光伏焊带制备一组电池组件的功率比使用普通焊带制备的组件功率高出2.4W，提高了1%。

Claims

1.一种光伏焊带，包括导电基带（1），所述导电基带（1）为金属单质或合金材料，其具有上、下两个宽表面，其特征在于：

所述导电基带（1）的一个或两个宽表面压制有若干凹槽（3），相邻的所述凹槽（3）之间留有基带平面（4）；

当导电基带（1）仅一个宽表面压制凹槽（3）时，所述的凹槽（3）深度是导电基带（1）厚度的5%-50%；

当导电基带（1）两个宽表面均压制凹槽（3）时，所述的凹槽（3）深度是导电基带（1）厚度的5%-45%，且上、下宽表面凹槽（3）最大深度总和不超过所述导电基带（1）厚度的50%；

所述导电基带（1）上的凹槽（3）在所述导电基带（1）宽表面沿导电基带（1）长度方向呈规律性重复；

所述凹槽（3）为与导电基带（1）的长度方向倾斜设置的直线型条状凹槽和/或曲线型条状凹槽；所述直线型条状凹槽与导电基带（1）的长度方向的倾斜角度为15°-75°；所述曲线型条状凹槽中，其曲线上任意一点的切线与导电基带（1）的长度方向的倾斜角度为15°-75°；

同一宽表面的基带平面（4）的总面积占其所在导电基带（1）宽表面的面积比例为30%-70%。

2.如权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于：所述凹槽（3）在同一宽面交叉分布。

3.如权利要求2所述的光伏焊带，其特征在于：所述凹槽（3）为直线型条状凹槽，且分为两种倾斜方向，所述的两种倾斜方向的凹槽（3）相对于导电基带（1）的长度方向互为镜像。

4.如权利要求3所述的光伏焊带，其特征在于：所述的两种倾斜方向的凹槽（3）均与导电基带（1）的宽度方向之间的夹角在25°-65°之间。

5.如权利要求1所述的光伏焊带，其特征在于：所述凹槽（3）在同一宽面平行分布。

6.如权利要求1-5中任一项所述的光伏焊带，其特征在于：所述的导电基带（1）上的凹槽（3）从开口到底部的口径逐渐缩小，凹槽（3）底面上的至少一点在凹槽（3）底面上的切面，相对于导电基带（1）宽面的倾斜角度为20.9°-45°。