TWI453116B - 具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶 - Google Patents

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具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶
本發明係有關於一種具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，尤其是指一種於銅帶表面與鍍錫層間包含有Cu5 Zn8 以及CuZn5 之銅鋅介金屬相，藉以提高鍍錫銅帶之導電率，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之功效者。
按，太陽能是一種永不耗盡且無污染的能源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺之問題時，已漸漸成為一個充滿發展遠景之新興產業，然，其光電轉換效率仍是此領域業者欲克服之最大障礙；一般而言，太陽能板(solar cell)主要是由矽晶片或化合物晶片所構成，當太陽光照射到其表面時，可以將太陽光之能量轉換為電能；而在實際的運用上，由於光電轉換效率低，所以晶片常需要很多數量才能產生足夠的電力；太陽能板製造廠商依所需要的發電量將複數個太陽能板組合，再加上蓄電池、控制器及保護裝置等設施，就成為太陽能電池光電模組；而前述習知之太陽能板經太陽照射所產生之電荷必須經接線結構(例如鍍錫銅帶(Photovoltaic ribbon))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)，而如果太陽能板之 面積太大而導致接線結構長度太長，將使得接線結構產生極大電阻值，進而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，不僅可以確保太陽能板具有較廣之照射面積，亦可縮短鍍錫銅帶之長度，以避免其長度太長所造成之電能損耗；然，如此亦加重了接線界面層之負擔，使得界面層結構受到挑戰；因此，降低界面層阻值則成為一項重要且需解決之課題。
請參閱第五圖所示，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；請再參閱第六圖所示，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，而接線結構(6)界面處的介金屬層多為高電阻，不利發電轉換率。
目前，傳統之鍍錫銅帶主要包含有金屬材質(例如：銅帶重量比為63：37之錫鉛合金)，於太陽能電池光電模組銲接製程中形成；而鍍錫銅帶之材料與製造方法係屬本技術領域之通常知識而無須限定，一般傳統之鍍錫銅帶製程係利用電鍍的方 式在一轉動的鈦輪上鍍銅，接著再透過電鍍或熱浸鍍的方式於銅帶的表面上鍍上一層鍍錫層，最後則因應使用的需要裁切成各種不同的尺寸；此銅帶鍍錫可獲得良好的抗氧化性以及可銲性，然，目前的鍍錫銅帶其導電效果不佳(導電率不到10%)，不僅使得太陽能電池光電模組的光電轉換效率不佳，其高阻抗之缺失亦導致鍍錫銅帶具有較高之工作溫度，而不易界面穩定度，故如何增加鍍錫銅帶之導電率以提昇整體太陽能電池光電模組的光電轉換效率便成為此領域之技術重點。
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銅鋅介金屬相(金屬間化合物)之高導電鍍錫銅帶，尤其是指一種於銅帶表面與鍍錫層間包含有Cu5 Zn8 以及CuZn5 之銅鋅介金屬相，藉以提高鍍錫銅帶之導電率，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，本發明人提出一種具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，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藉由鍍錫銅帶串聯而構成，其特徵係於銅帶表面與鍍錫層間界面處包含有 Cu5 Zn8 以及CuZn5 之銅鋅介金屬相，且鍍錫層以100%的組成成份總重量百分比計算，其中之鋅金屬含量係介於0.01wt.%~93wt.%之間。
如上所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中Cu5 Zn8 銅鋅介金屬相之厚度係0.01~30μm之間。
如上所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中CuZn5 銅鋅介金屬相之厚度係介於0.01~30μm之間。
如上所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中鍍錫銅帶之導電率係大於25%。
如上所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中鍍錫層係以電鍍或熱浸鍍其中之一形成於銅帶表面。
藉此，本發明之鍍錫銅帶因銅帶表面與鍍錫層間具有銅鋅介金屬相，可提昇鍍錫銅帶之導電率(大於25%)，以減少太陽能板將光能轉成之電能，透過鍍錫銅帶傳輸、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光電轉換效率之功效。
此外，本發明具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶因具有較高之導電率，使鍍錫銅帶係具有較低之阻抗值，能一併改善傳統鍍錫銅帶於高溫工作下的問題，進而延長鍍錫銅帶之使用壽命。
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，本發明之鍍錫銅帶(1)係指在表面具有鍍錫層(12)之銅帶(11)，如同先前技術中所述，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，鍍錫銅帶(1)之作用主要係適用於太陽能電池光電模組之接線結構，而太陽能電池光電模組可由複數個太陽能板(2)藉由鍍錫銅帶(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)，透過鍍錫銅帶(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；一般來說，用於太陽能電池光電模組銲接串聯之鍍錫銅帶(1)其尺寸寬度約為2.0mm，厚度約為0.15mm；然本領域具通常知識或熟此技藝者當可輕易理解的是鍍錫銅帶(1)之尺寸係可依據需求調整而毋需限制；接著，請參閱第一圖所示，為本發明較佳實施例具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶其結構剖面示意圖，其係於銅帶(11)表面與鍍錫層(12)間界面處包含有Cu5 Zn8 以及CuZn5 之銅鋅介金屬相(13)(intermetallic compound，IMC)，且鍍錫層(12)以100%的組成成份總重量百分比計算，鋅金屬的含量係介於0.01wt.%~93wt.%之間；其中，鍍錫層(12)係以電鍍或熱浸鍍其中之一的方式形成於銅帶(11) 之表面。
再者，本發明之鍍錫銅帶(1)其Cu5 Zn8 銅鋅介金屬相(131)之厚度係介於0.01~30μm之間，而CuZn5 銅鋅介金屬相(132)之厚度係介於0.01~30μm之間。
請參閱第四圖所示，為本發明較佳實施例具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶的電子顯微鏡影像圖，由圖中可清楚看出，於銅帶(11)表面係依序形成有一Cu5 Zn8 銅鋅介金屬相(131)，以及一CuZn5 銅鋅介金屬相(132)，而於CuZn5 銅鋅介金屬相(132)之外表面則為鍍錫層(12)；下表為現有鍍錫銅帶(1)與本發明具銅鋅介金屬相(13)之鍍錫銅帶(1)在導電率之結果比較表，由表中可知本發明之鍍錫銅帶(1)其導電率係可大於25%，與傳統的鍍錫銅帶(1)其導電率不到20%相較下，可知透過於銅帶(11)表面與鍍錫層(12)間之銅鋅介金屬相(13)，確實能達到增加導電率的效果，進而減少太陽能板傳輸之電能耗損，藉以提升太陽能電池光電模組的光電轉換效率；其中，上述之導電率量測方式請參閱第三圖所示，為本發明用以計算不同鍍錫銅帶其導電率之結構示意圖，係將鍍錫銅帶待測物給定一電壓，即可算出其電阻以及導電率。
值得注意的，本發明鍍錫層(12)其鋅金屬的含量係介於0.01wt.%~93wt.%之間，且將鋅金屬的含量與鍍錫銅帶(1)導電率之關係整理如下表所示，由表中可知當鋅金屬的含量為低於93wt.%時，其含量多寡與導電率大小係成正比之關係，而當鋅金屬的含量超過93wt.%時，導電率提昇有限。
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.本發明於銅帶表面與鍍錫層間包含有Cu5 Zn8 以及CuZn5 之銅鋅介金屬相，使得鍍錫銅帶之導電率可大於25%以上，相較於傳統之鍍錫銅帶(不論Sn-Pb或Sn-Ag系統)，具有銅鋅介金屬相之鍍錫銅帶因導電率增加將可減少太陽能板傳輸之電能耗損，藉以達到提昇太陽能電池光電模組光電轉換效率之功效。
2.本發明具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅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，進而可延長其使用壽命。
綜上所述，本發明之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，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)‧‧‧鍍錫銅帶
(11)‧‧‧銅帶
(12)‧‧‧鍍錫層
(13)‧‧‧銅鋅介金屬相
(131)‧‧‧Cu5 Zn8 銅鋅介金屬相
(132)‧‧‧CuZn5 銅鋅介金屬相
(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：本發明較佳實施例具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅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：本發明用以計算不同鍍錫銅帶其導電率之結構示意圖
第四圖：本發明較佳實施例具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶的電子顯微鏡影像圖
第五圖：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
第六圖：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
(1)‧‧‧鍍錫銅帶
(11)‧‧‧銅帶
(12)‧‧‧鍍錫層
(13)‧‧‧銅鋅介金屬相
(131)‧‧‧Cu5 Zn8 銅鋅介金屬相
(132)‧‧‧CuZn5 銅鋅介金屬相

Claims (5)

  1. 一種具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，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鍍錫銅帶串聯而構成，具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶之特徵係於銅帶表面與無添加鎳金屬之鍍錫層間界面處包含有Cu5 Zn8 以及CuZn5 之銅鋅介金屬相，且該鍍錫層以100%的組成成份總重量百分比計算，其中之鋅金屬含量係介於0.01wt.%~93wt.%之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中CuZn5 銅鋅介金屬相之厚度係介於0.01~30μm之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中CuZn5 銅鋅介金屬相之厚度係介於0.01~30μm之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中該鍍錫銅帶之導電率係大於25%。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具銅鋅介金屬相之高導電鍍錫銅帶，其中該鍍錫層係以電鍍或熱浸鍍其中之一形成於該銅帶表面。
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