TWI453087B - 光伏鋁銲帶 - Google Patents

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光伏鋁銲帶
本發明係有關於一種光伏鋁銲帶，尤其是指一種具Al-Sn以及Al-Zn介金屬相之高導電光伏鋁銲帶，藉以提高太陽能電池光電模組其接線結構之導電率，同時可降低介金屬層的阻值，以減少太陽能板傳輸之電能耗損，達到提昇太陽能電池光電模組光電轉換效率者。
按，太陽能源由於其兼具環保及來源無虞的特性，使其開發利用成為近年來重要的課題，其中又以利用太陽能電池進行發電的太陽能電池光電系統最受矚目；而習知太陽能電池光電系統中之太陽能板經太陽照射所產生之電荷必須經接線結構，(例如光伏銲帶(photovoltaic ribbon)等鍍錫銅帶)之收集及傳送至蓄電池中，而為了保持太陽能板之有效照射面積，該接線結構之截面積通常非常地小(寬度約為1~2mm)，若太陽能板面積太大，將使得接線結構因長度太長產生過量的介金屬結構而具極大電阻值，反倒增加電能之傳輸損耗，降低太陽能電池光電模組之光電轉換效率；因此，目前太陽能板皆裁切成面積較小之單元後，再藉由鍍錫銅帶將每一小單元之太陽能板銲接串聯，如此，可以確保太陽能板具有較廣之照射面積，進而提昇效率；此外，鍍錫銅 帶之介金屬層特性對於太陽光電模組之光電轉換效率係具有關鍵的影響；然，目前常見的介金屬化合物為CuSn系統，屬於高電阻層，不利光電轉換效率。
舉例而言，請參閱第四圖所示，為現有太陽能電池光電模組其一接線結構之結構示意圖，其中太陽能電池光電模組(5)包括有複數個太陽能板(51)，而每一太陽能板(51)則由接線結構(6)(例如：鍍錫銅帶)形成電性連接；請再參閱第五圖所示，為現有太陽能電池光電模組其二接線結構之剖面示意圖，其中接線結構(6)(例如：鍍錫銅帶)的第一端電性連接至太陽能板(51)之第一側面，而接線結構(6)之第二端則電性連接至另一太陽能板(51)之第二側面，依此結構形成串聯連接；一般鍍錫銅帶依需求而有不同寬度與厚度之規格，主要由純銅帶(≧99.9%)雙面利用電鍍或熱浸鍍的方式鍍上一層鍍錫層，接著視其用途以裁切成各種尺寸，而銅帶鍍錫後有良好的抗氧化性，可銲性能提高；然，目前的鍍錫銅帶因與銀膠界面易形成高電阻之Cu-Sn化合物層而降低導電效果(總導電率<10%)，不僅使得太陽能電池光電模組的光電轉換效率低，其高阻抗之缺失亦導致鍍錫銅帶具有較高之工作溫度，而不利界面穩定度；再者，傳統之鍍錫銅帶與太陽能晶片的熱膨脹係數差，易使太陽能晶片在銲接時因高溫產生的熱膨脹差異而產生破片之問題。
今，發明人即是鑑於上述現有鍍錫銅帶於太陽能電池光電模組實際實施上仍具有多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
本發明主要目的為提供一種具Al-Sn以及Al-Zn介金屬相之高導電光伏鋁銲帶，尤其是指一種於鋁帶表面與包含有鋅、錫金屬之金屬層間形成有Al-Sn與Al-Zn之介金屬相，藉以提高太陽能電池光電模組其接線結構之導電率，以減少太陽能板傳輸之電能耗損，使太陽能板產生的電能被更有效率地傳輸利用者，達到提昇太陽能電池光電模組之光電轉換效率功效者。
為了達到上述實施目的，本發明人提出一種光伏鋁銲帶，係適用於太陽能電池光電模組之接線結構，上述太陽能電池光電模組由複數個太陽能板可藉由光伏鋁銲帶串聯而構成，其特徵係於鋁帶表面塗覆一金屬層，金屬層以100%的組成成份總重量百分比計算，係包含有7~90wt.%之鋅金屬，以及10~93wt.%之錫金屬，而鋁帶表面與金屬層間形成一介金屬相，介金屬相可選自Al-Sn以及Al-Zn所構成之群組。
於本發明的一實施例中，其中Al-Sn介金屬相之厚度係介於0.01~4.5μm之間。
於本發明的一實施例中，其中Al-Zn介金屬相之厚度係介於0.01~4.8μm之間。
於本發明的一實施例中，其中金屬層可以電鍍、熱浸鍍或物理或化學沈積其中之一形成於鋁帶表面。
藉此，本發明之光伏鋁銲帶因鋁帶表面與包含有鋅、錫金屬之金屬層間具有Al-Sn以及Al-Zn介金屬相，可提昇光伏鋁銲帶之導電率(大於16%)，以減少太陽能板將光能轉成之電能，透過傳統鍍錫銅帶傳輸、匯集至蓄電池時之電能耗損，藉以達到提昇太陽能電池光電模組之光電轉換效率。
此外，本發明光伏鋁銲帶因具有較高之導電率，意即具有較低之阻抗值，能一併改善傳統鍍錫銅帶於高溫工作下的問題，進而延長本發明光伏鋁銲帶之使用壽命。
本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
首先，本發明之光伏鋁銲帶(1)係適用於如同先前技術中所述之太陽能電池光電模組之接線結構，請參閱第二圖所示，為本發明較佳實施例串接太陽能板之平面示意圖，太陽能電池光電模組係由複數個太陽能板(2)藉由光伏鋁銲帶(1)串聯而構成，其中太陽能板(2)之一側面接上有銀膠(3)，而於對應之另一側面接上有鋁膠(4)，透過本發明之光伏鋁 銲帶(1)分別電性連接一太陽能板(2)之銀膠(3)以及鄰近太陽能板(2)之鋁膠(4)，依此結構將太陽能板(2)形成串聯連接，藉此傳導太陽能板(2)轉換光能後產生之電能，而經其傳導之電能可利用蓄電裝置儲存並使用；再請一併參閱第一圖所示，為本發明較佳實施例光伏鋁銲帶其結構剖面示意圖，其中光伏鋁銲帶(1)之特徵係於鋁帶(11)表面塗覆一金屬層(12)，金屬層(12)以100%的組成成份總重量百分比計算，係包含有7~90wt.%之鋅金屬，以及10~93wt.%之錫金屬，而鋁帶(11)表面與金屬層(12)間形成一介金屬相(13)，介金屬相(13)可選自Al-Sn以及Al-Zn所構成之群組；其中，金屬層(12)可以電鍍、熱浸鍍或物理或化學沈積其中之一形成於鋁帶(11)表面，於此並不限定。
再者，本發明之光伏鋁銲帶(1)其Al-Sn介金屬相(13)之厚度係介於0.01~4.5μm之間，而Al-Zn介金屬相(13)之厚度係介於0.01~4.8μm之間。
下表為現有鍍錫銅帶與本發明之Sn-7Zn+Al與Sn-90Zn+Al銲料在銲帶導電率以及總導電率之結果比較表，由表中可知本發明以90wt.%鋅金屬之Sn-90Zn之光伏鋁銲帶(1)，其介金屬層厚度約為3μm，且導電率可大於16%(介於18~22之間)，與傳統的鍍 錫銅帶其導電率介於12~16%相較下，可知透過於鋁帶(11)表面與金屬層(12)間之Al-Sn與Al-Zn介金屬相(13)，均具有高導電性質，確實能達到增加導電率的效果，進而減少太陽能板(2)傳輸之電能耗損，藉以提升太陽能電池光電模組的光電轉換效率；其中，總導電率係以銲帶於太陽能電池光電模組實施使用時之情況計算，如第三圖所示，為本發明較佳實施例光伏鋁銲帶於太陽能電池光電模組實施使用的結構剖面示意圖。
請再參閱下表所示，為2mm現有鍍錫銅帶與本發明之Sn-7Zn與Sn-90Zn光伏鋁銲帶在銀膠膜厚、破片率 以及總熱導係數之結果比較表，由表中可之，本發明之光伏鋁銲帶可降低銀膠使用量，並使得破片率低於傳統305無鉛鍍錫銅帶，且總熱導係數亦遠低於傳統63-37含鉛鍍錫銅帶，具有較佳之銲接界面接合性質。
由上述之實施說明可知，本發明與現有技術相較之下，本發明具有以下優點：
1.本發明於鋁帶表面與包含有鋅、錫金屬之金屬層間形成Al-Sn以及Al-Zn介金屬相，使得光伏鋁銲帶之導電率可大於16%以上，相較於傳統之鍍錫銅帶(不論Sn-Pb或Sn-Ag系統)，本發明之光伏鋁銲具有低阻值介金屬層(Al-Sn與Al-Zn)，使得導電率增加以減少太陽能板傳輸之電能耗損，進而提高太陽能板產生電能之傳導效率。
2.本發明之光伏鋁銲帶因具有較高導電率，亦即具有較低阻抗值，使其能一併改善傳統鍍錫銅帶因焦耳熱於高溫工作下的可靠度問題，進而延長其使用壽命。
綜上所述，本發明之光伏鋁銲帶，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
〈本發明〉
(1)‧‧‧光伏鋁銲帶
(11)‧‧‧鋁帶
(12)‧‧‧金屬層
(13)‧‧‧介金屬相
(2)‧‧‧太陽能板
(3)‧‧‧銀膠
(4)‧‧‧鋁膠
〈現有〉
(5)‧‧‧太陽能電池光電模組
(51)‧‧‧太陽能板
(6)‧‧‧接線結構
第一圖：本發明較佳實施例光伏鋁銲帶其結構剖面示意圖
第二圖：本發明較佳實施例串接太陽能板之平面示意圖
第三圖：本發明較佳實施例光伏鋁銲帶實施使用的結構剖面示意圖
第四圖：現有太陽能電池光電模組其一接線結構電性串接太陽能板之平面示意圖
第五圖：現有太陽能電池光電模組其二接線結構電性串接太陽能板之剖面示意圖
(11)‧‧‧鋁帶
(12)‧‧‧金屬層
(13)‧‧‧介金屬相

Claims (5)

  1. 一種光伏鋁銲帶，係適用於太陽能電池光電模組之接線結構，該太陽能電池光電模組係由複數個太陽能板藉由光伏鋁銲帶串聯而構成，該光伏鋁銲帶之特徵係於鋁帶表面塗覆一金屬層，該金屬層以100%的組成成份總重量百分比計算，包含有7~90wt.%之鋅金屬，以及10~93wt.%之錫金屬，而該鋁帶表面與該金屬層間係形成一介金屬相，該介金屬相係選自Al-Sn以及Al-Zn所構成之群組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光伏鋁銲帶，其中該Al-Sn介金屬相之厚度係介於0.01~4.5μm之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光伏鋁銲帶，其中該Al-Zn介金屬相之厚度係介於0.01~4.8μm之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光伏鋁銲帶，其中該光伏鋁銲帶之導電率係大於16%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光伏鋁銲帶，其中該金屬層係以電鍍、熱浸鍍或物理或化學沈積其中之一形成於該鋁帶表面。
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