本發(fā)明涉及光伏電池組件焊接領(lǐng)域,具體涉及一種用于光伏電池組件高效焊帶的焊料及其制備方法。
背景技術(shù):
常規(guī)的光伏組件需要利用焊帶將不同電池片串聯(lián)起來(lái),達(dá)到組件功率輸出目的。由于焊帶焊接需求,及其本身的遮擋,其減少了電池片的受光面積,根據(jù)焊帶規(guī)格及焊帶數(shù)目,焊帶的遮光面積可以達(dá)到電池面積的2%至4%,減少的受光面積直接減少了組件的輸出功率。目前,通過(guò)焊帶的異構(gòu)化,實(shí)現(xiàn)焊帶表面反射光的部分復(fù)用,提高能源轉(zhuǎn)化效率,是行業(yè)內(nèi)通常的做法。
當(dāng)采用市場(chǎng)上現(xiàn)行的自動(dòng)串焊機(jī)焊接時(shí),除非大幅提高異構(gòu)寬表面上基帶平面的總面積占異構(gòu)寬表面總面積的比例,否則接觸背銀的異構(gòu)寬表面與背銀之間容易出現(xiàn)虛焊的風(fēng)險(xiǎn)。但大幅提高異構(gòu)寬表面上基帶平面的總面積占異構(gòu)寬表面總面積比例會(huì)導(dǎo)致焊帶表面反射光復(fù)用能力大幅下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種焊料,該焊料的物理性能更優(yōu),即使用在異構(gòu)的焊帶上時(shí),也能夠用現(xiàn)行的自動(dòng)串焊機(jī)進(jìn)行良好焊接,在行業(yè)內(nèi)具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種用于光伏電池組件高效焊帶的焊料,該焊料包含sn、ag、bi、in、ge、pb。
進(jìn)一步地,該焊料中各組分的質(zhì)量百分比為sn52-58%、ag1.50-2.1%、bi0.8-1.6%、in0.01-1.20%、ge0.005-1.20%以及余量的pb。
進(jìn)一步地,該焊料中各組分的質(zhì)量百分比為sn54%、ag1.8%、bi1.2%、in0.6%、ge0.6%以及pb41.8%。
在本發(fā)明提供的焊料中,由于銀的作用,改善了其焊料潤(rùn)濕性,從而制止了劣質(zhì)焊接的出現(xiàn),抗疲勞性方面得到改善;由于鉍的作用,使本發(fā)明的低銀焊料合金強(qiáng)度更佳;由于銦的作用,使本發(fā)明的焊料具有精細(xì)結(jié)構(gòu),并且合金的強(qiáng)度得到提高;鍺可以在表面上形成薄層氧化物,因此合金的焊料潤(rùn)濕性和抗疲勞性均被改善。
本發(fā)明同時(shí)還提供了這種焊料的制備方法,其具體包括以下步驟:
1)制備錫銀合金:先把純錫投入坩堝中,升溫至1050℃,待錫全部熔化時(shí)將銀錠投入到錫液中,再升溫到1100℃待原料全部熔化,攪拌并撈去合金液表面上的浮渣后,靜置20-40分鐘,使sn-ag合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫銀合金錠;
2)制備錫鍺合金:先把錫投入坩堝中,升溫至1050℃,待錫全部熔化時(shí)將鍺錠投入到錫液中,再升溫到1100℃待原料全部熔化,攪拌并撈去合金液表面上的浮渣后,靜置20分鐘,使sn-ge合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫鍺合金錠;
3)制備焊料:先將純鉛和余量純錫錠升溫至280℃-400℃熔化,待原料全部熔化后攪拌至少15分鐘,撈去灰渣,并投入步驟1)中所得的sn-ag合金以及步驟2)中所得的sn-ge合金,再投入銦錠和鉍錠,全部熔化后二次攪拌,靜置20-40分鐘,得到用于光伏電池組件高效焊帶的焊料。
進(jìn)一步地,步驟1)中錫和銀的質(zhì)量比為96.27:3.73。按照該組分所得的錫銀中間合金的熔點(diǎn)低,在后續(xù)熔化過(guò)程中更易熔化。
進(jìn)一步地,步驟2)中錫和鍺的質(zhì)量比為9:1。
進(jìn)一步地,其中純錫的純度大于99.96%。
進(jìn)一步地,步驟3)還包括在二次攪拌之后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
本發(fā)明的焊料潤(rùn)濕性好,可焊性高,有效避免了虛焊、焊接不穩(wěn)、焊接不牢等問(wèn)題。同時(shí),本發(fā)明提供的焊料焊接后抗拉強(qiáng)度高。本發(fā)明提供的焊料制備方法通過(guò)先制備錫銀合金以及錫鍺合金來(lái)優(yōu)化最終所得焊料各組分的分布,使成分更加均勻。
具體實(shí)施方式
應(yīng)當(dāng)理解,在示例性實(shí)施例中所示的本發(fā)明的實(shí)施例僅是說(shuō)明性的。雖然在本發(fā)明中僅對(duì)少數(shù)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述,但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易領(lǐng)會(huì)在未實(shí)質(zhì)脫離本發(fā)明主題的教導(dǎo)情況下,多種修改是可行的。相應(yīng)地,所有這樣的修改都應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下,可以對(duì)以下示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和參數(shù)等做出其他的替換、修改、變化和刪減。
實(shí)施例一
先把純度大于99.96%的純錫投入坩堝中,升溫至1050℃。待錫全部熔化時(shí)將銀錠投入到錫液中,其中錫和銀的質(zhì)量百分比為96.27:3.73。再升溫到1100℃待錫、銀全部熔化,充分?jǐn)嚢璨迫ズ辖鹨罕砻嫔系母≡?。靜置20分鐘,使sn-ag合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫銀合金錠備用。
將純度大于99.96%的純錫投入另一坩堝中,升溫至1050℃。待錫全部熔化時(shí)將鍺錠投入到錫液中,其中錫和鍺的質(zhì)量百分比為90:10。再升溫到1100℃待原料全部熔化,充分?jǐn)嚢璨迫ズ辖鹨罕砻嫔系母≡?。靜置20分鐘,使sn-ge合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫鍺合金錠備用。
將純鉛和余量純錫錠(根據(jù)要制備焊料中錫的質(zhì)量百分比以及錫銀合金和錫鍺合金中所包含的錫的質(zhì)量百分比計(jì)算得到)升溫至280℃熔化。待原料全部熔化后攪拌15分鐘,撈去灰渣,并將制備好的sn-ag合金錠以及sn-ge合金錠投入到該熔液中,再投入銦錠和鉍錠,待原料全部熔化后二次攪拌,靜置20分鐘,得到用于光伏電池組件高效焊帶的焊料。所得焊料的最終組成及質(zhì)量配比為sn52%、ag1.50%、bi0.8%、in0.01%、ge0.005%以及余量的pb。
實(shí)施例二
先把純度大于99.96%的純錫投入坩堝中,升溫至1050℃。待錫全部熔化時(shí)將銀錠投入到錫液中,其中錫和銀的質(zhì)量百分比為96.27:3.73。再升溫到1100℃待錫、銀全部熔化,充分?jǐn)嚢璨迫ズ辖鹨罕砻嫔系母≡lo置30分鐘,使sn-ag合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫銀合金錠備用。
將純度大于99.96%的純錫投入另一坩堝中,升溫至1050℃。待錫全部熔化時(shí)將鍺錠投入到錫液中,其中錫和鍺的質(zhì)量百分比為90:10。再升溫到1100℃待原料全部熔化,充分?jǐn)嚢璨迫ズ辖鹨罕砻嫔系母≡?。靜置20分鐘,使sn-ge合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫鍺合金錠備用。
將純鉛和余量純錫錠(根據(jù)要制備焊料中錫的質(zhì)量百分比以及錫銀合金和錫鍺合金中所包含的錫的質(zhì)量百分比計(jì)算得到)升溫至340℃熔化。待原料全部熔化后攪拌20分鐘,撈去灰渣,并將制備好的sn-ag合金錠以及sn-ge合金錠投入到該熔液中,再投入銦錠和鉍錠,待原料全部熔化后二次攪拌,攪拌后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,之后靜置30分鐘,得到用于光伏電池組件高效焊帶的焊料。所得焊料的最終組成及質(zhì)量配比為sn54%、ag1.80%、bi1.2%、in0.6%、ge0.6%以及余量的pb。
實(shí)施例三
先把純度大于99.96%的純錫投入坩堝中,升溫至1050℃。待錫全部熔化時(shí)將銀錠投入到錫液中,其中錫和銀的質(zhì)量百分比為96.27:3.73。再升溫到1100℃待錫、銀全部熔化,充分?jǐn)嚢璨迫ズ辖鹨罕砻嫔系母≡?。靜置40分鐘,使sn-ag合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫銀合金錠備用。
將純度大于99.96%的純錫投入另一坩堝中,升溫至1050℃。待錫全部熔化時(shí)將鍺錠投入到錫液中,其中錫和鍺的質(zhì)量百分比為90:10。再升溫到1100℃待原料全部熔化,充分?jǐn)嚢璨迫ズ辖鹨罕砻嫔系母≡?。靜置20分鐘,使sn-ge合金結(jié)晶細(xì)化,得到錫鍺合金錠備用。
將純鉛和余量純錫錠(根據(jù)要制備焊料中錫的質(zhì)量百分比以及錫銀合金和錫鍺合金中所包含的錫的質(zhì)量百分比計(jì)算得到)升溫至400℃熔化。待原料全部熔化后攪拌30分鐘,撈去灰渣,并將制備好的sn-ag合金錠以及sn-ge合金錠投入到該熔液中,再投入銦錠和鉍錠,待原料全部熔化后二次攪拌,攪拌后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,之后靜置40分鐘,得到用于光伏電池組件高效焊帶的焊料。所得焊料的最終組成及質(zhì)量配比為sn58%、ag2.10%、bi1.6%、in1.20%、ge1.20%以及余量的pb。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式,其描述較為具體和詳細(xì),但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進(jìn),這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。