一種光伏焊帶和一種光伏組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光伏焊帶，所述光伏焊帶包括導電基帶和覆蓋于導電基帶表面的錫焊層；所述錫焊層的組成包括：Sn35-45wt%，Pb25-35wt%，Bi20-30wt%，Ag1-5wt%。本發(fā)明還提供了所述光伏焊帶的制備方法以及采用該光伏焊帶進行焊接得到的光伏組件。本發(fā)明提供的光伏焊帶，其表面的錫焊層中通過采用Sn-Pb-Bi-Ag四元材料，其熔點為140-160℃，因此可實現(xiàn)低溫焊接的同時具有較好的焊接拉力，保證電池的良品率和光電轉(zhuǎn)化效率。
【專利說明】
-種光伏焊帶和一種光伏組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種光伏焊帶和一種光伏組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 單獨的晶體娃太陽能電池片發(fā)電量小，且十分易碎，不方便實際使用，實際應用中 要將多個電池片連接封裝成組件。例如，將多個電池片連接成電池組，再將多個電池組排列 成整齊的列陣，同一排的各電池片之間串聯(lián)連接，各排電池片并聯(lián)連接，串聯(lián)連接時用細焊 帶的一端與上一個電池片的背電極電連接，另一端與下一個電池片的正面電極電連接。
[0003] 光伏行業(yè)中的銅基焊帶對連接電池片匯流電子起到很重要的作用。焊接時電池的 破片率除了與導電基帶的尺寸、硬度和屈服強度有關(guān)之外，焊接溫度對其影響也很大。目 前，常規(guī)的焊帶所采用的錫焊層主要有（1)錫鉛焊料，質(zhì)量組成為Sn化：60/40或63/37,其 烙點為183°C; (2)錫鉛銀焊料，質(zhì)量組成為Sn化Ag :62/36/2,烙點為178°C; (3)錫銀焊料， 質(zhì)量組成為SnAg :96. 5/3. 5,烙點為221°C ;(4)純錫焊料，烙點為232°C，運些焊帶的焊接 溫度仍較高，使得電池破片不良率較高，且存在虛焊處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中光伏焊帶存在的焊接溫度高、電池破片率高W及存在虛 焊的技術(shù)問題，提供了一種新的光伏焊帶，可實現(xiàn)低溫焊接，提高電池良品率，同時電池的 光電轉(zhuǎn)化效率也較高。 陽0化]具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種光伏焊帶，所述光伏焊帶包括導電基帶和覆蓋于導電基帶表面的錫焊層；所述錫 焊層的組成包括：Sn 35-45wt%，化 25-35wt%，Bi 2〇-30wt%，Ag l-5wt〇/〇。
[0006] 所述光伏焊帶的制備方法，包括先按比例將錫焊層的各原料混合并烙融，然后將 導電基帶的表面與烙融液接觸，在導電基帶表面覆蓋所述錫焊層，得到所述光伏焊帶。
[0007] 一種光伏組件，所述光伏組件包括背板、玻璃、W及封裝于背板與玻璃之間的太陽 能電池組；所述太陽能電池組包括若干個通過光伏焊帶電連接的太陽能電池片；所述光伏 焊帶為本發(fā)明提供的光伏焊帶。
[0008] 本發(fā)明提供的光伏焊帶，其表面的錫焊層中通過采用Sn-Pb-Bi-Ag四元材料，其 烙點為140-160°C，因此可實現(xiàn)低溫焊接的同時具有較好的焊接拉力，保證電池的良品率。 另外，采用本發(fā)明提供的光伏焊帶的光伏組件的光電轉(zhuǎn)化效率得到有效提高。
【具體實施方式】
[0009] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，W下結(jié)合
【具體實施方式】，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0010] 為了減少焊接的破片率，降低焊接溫度是最有效的方式。但是通過使用目前普通 的SnPb或SnPbAg焊料仍不能滿足較大幅度地降低焊接溫度。
[0011] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：單一用作焊料的金屬(例如純錫）烙點很高，但金屬的固溶體結(jié)構(gòu)會 降低混合物的烙點，例如錫中加入鉛可W把烙點降低到比其中任何一個金屬烙點都要低的 共晶體，但是最佳的混合比例的錫鉛合金的烙點也有180°c。目前的焊帶用多相合金W錫祕 合金為主，但其穩(wěn)定性和流動性比較差，潤濕性差，容易發(fā)生堆錫龜裂等現(xiàn)象。而Ξ相或者 多相合金目前也沒有被大量的應用，只是在實驗室階段，不能通過國標的標準，推向市場還 需要更好的合金配比W及元素的選擇。
[0012] 具體地，本發(fā)明提供了 一種光伏焊帶，所述光伏焊帶包括導電基帶和覆蓋于 導電基帶所有表面的錫焊層；所述錫焊層的組成包括：Sn 35-45wt%，化25-35wt%，Bi 20-30wt%，Ag l-5wt%。本發(fā)明提供的錫焊料的烙點為140-160°C，非常適合進行低溫焊接， 且其穩(wěn)定性和流動性、潤濕性均較高，且焊接溫度低。優(yōu)選情況下，所述錫焊層的組成包括： Sn 4〇-45wt%，機 3〇-35wt%，Bi 25-30wt%，Ag 2-5wt%D
[0013] 本發(fā)明提供的光伏焊帶的錫焊層中，錫能與構(gòu)件中的大多數(shù)金屬反應，形成金屬 間化合物，在焊接中起到重要作用，錫之地柔軟，且富有延展性。而鉛能減少焊料的表面張 力和粘度，從而改善漫流性，且鉛錫合金焊料還能吸收溫度變化而產(chǎn)生的熱應力。在不使用 鉛焊料種，普遍存在著烙點高，流動性差等特點。焊料不允許發(fā)生收縮蠕變現(xiàn)象，即具有良 好的潤濕性。金屬銀在焊料中含量很少，增加了銀在焊料中，可增加導電和導熱性，從而提 高焊料的抗熱疲勞性和再結(jié)晶溫度，并可提高焊料的強度。另外，加入銀還有一個目的是由 于電池片上的電極均為銀電極，在焊料中加入銀，可W避免電極上的銀向單片焊帶上進行 擴散，從而影響電池片的導電性，同時提高可焊性。
[0014] 因此，在錫鉛祕Ξ元合金的已經(jīng)具有相當?shù)偷墓簿囟惹疤嵯拢偌尤肷倭康你y， Ξ種金屬的固溶體會讓合金的烙點更加低，在低溫下就可W焊接，焊接溫度減少，銀電極和 電池片W及焊帶的熱變形應力也相對更小，因此對于降低焊接的破片率有很大的作用。
[0015] 另夕K需要指出地是，光伏組件在層壓時，溫度在138 堂5Γ，因此如果共晶體的烙點在低于運個溫度，20分鐘的高溫處理就會使焊帶與匯流條或 者電池片焊接位置脫落，整個組件就可能會報廢。因此，錫焊料的烙點稍高于層壓機溫度最 佳，運樣即保證光伏組件內(nèi)部的電池片不會錯位，也保證焊帶與電池片或匯流條之間不發(fā) 生脫罔。
[0016] 發(fā)明人通過進一步的實驗研究分析，當所述錫焊層的組成為Sri4i化32Bi2sA拓時，其 烙點在145°C，使得焊接溫度150°C就可W進行焊接，而且減少了鉛的含量，銀的加入減少 了電阻，增加了可焊性。采用此最佳組成的錫焊料進行焊接，不但避免了層壓的脫落，又降 低了焊接時的溫度，減少了電池片的破片隱裂率。
[0017] 本發(fā)明中，所述導電基帶可W采用光伏焊帶中常見的導電劑帶的各種材質(zhì)，例如 可W為純銅、銅侶合金、銅銀合金、銅銀侶合金中的一種。優(yōu)選情況下，所述導電基帶采用銅 基帶，但不局限于此。所述導電基帶的厚度可為0. 1-0. 4mm。
[0018] 所述導電基帶表面的錫焊層的厚度在本領(lǐng)域常規(guī)范圍內(nèi)即可，本發(fā)明沒有特殊限 定。所述導電基帶表面的錫焊層的厚度為10~50微米，優(yōu)選為20~30微米，但不局限于此。
[0019] 本發(fā)明中，所述光伏焊帶與現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)光伏焊帶結(jié)構(gòu)可W相同，不同之處 僅在于導電基帶表面的錫焊層材質(zhì)不同，具體地，如前所述，所述錫焊層的組成包括：Sn 35-45wt%，Pb 25-35wt%，Bi 20-30wt%，Ag l-5wt%。優(yōu)選情況下，所述錫焊層的組成包括： Sn 4〇-45wt%，機 3〇-35wt%，Bi 25-30wt%，Ag 2-5wt%D
[0020] 例如，所述光伏焊帶的結(jié)構(gòu)可W為：錫焊層分布于導電基帶的所有表面，可保證其 良好的可焊性。具體地，所述導電基帶為帶狀結(jié)構(gòu)，此時所述導電基帶的所有表面即包括上 表面、下表面和側(cè)面。本發(fā)明中，優(yōu)選情況下，所述導電基帶的上表面、下表面的錫焊層的厚 度各自獨立地為10~50微米，優(yōu)選為20~30微米。而對于導電基帶側(cè)面的錫焊層的厚度，沒 有特殊要求。需要說明地是，在焊接過程中導電基帶上、下表面的錫焊層在烙融后也會往側(cè) 面延伸，增加側(cè)面錫焊層的厚度。
[0021] 本發(fā)明中，所述光伏焊帶的結(jié)構(gòu)也可W為：錫焊層僅分布于導電基帶的部分表面。 具體地，所述錫焊層分布于導電基帶表面的第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中所述第一區(qū)域為光 伏焊帶與太陽能電池片受光面接觸的區(qū)域，所述第二區(qū)域為光伏焊帶與太陽能電池片背光 面接觸的區(qū)域。即導電基帶的表面僅用于與太陽電池片進行焊接的區(qū)域覆蓋有錫焊層即 可，而無需所有表面均覆蓋有錫焊層，從而可降低成本。此時，可增加除第一區(qū)域、第二區(qū)域 之外的導電基帶的其它區(qū)域的厚度，從而增加光伏焊帶的強度和導電性能。
[0022] 本發(fā)明中，所述光伏焊帶可采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)方法制備而成。例如，包括先按 比例將錫焊層的各原料混合并烙融，然后將導電基帶與烙融液接觸，在導電基帶表面覆蓋 所述錫焊層，即可得到所述光伏焊帶。如前所述，本發(fā)明提供的錫焊料的烙點為140-16(TC， 因此制備該光伏焊帶時的烙融溫度只需高于錫焊料的烙點即可，具體可根據(jù)具體錫焊料的 組成進行相應選擇。
[0023] 如前所述，錫焊層可分布于導電基帶的所有表面，此時將導電基帶基帶與烙融液 接觸的方式可為直接將導電基帶浸潰于烙融液中，但不局限于此。
[0024] 而當所述錫焊層分布于導電基帶表面的部分區(qū)域時，此時將導電基帶與烙融液接 觸的方式則可W為將烙融液涂覆于導電基帶表面的相應部分區(qū)域。
[00巧]為保證錫焊料在導電基帶表面實現(xiàn)快速包覆，優(yōu)選情況下，還包括將導電基帶從 烙融液中取出后對其進行鼓風干燥的步驟。
[00%] 最后，本發(fā)明提供了一種光伏組件，所述光伏組件包括背板、玻璃、W及封裝于背 板與玻璃之間的太陽能電池組；所述太陽能電池組包括若干個通過光伏焊帶電連接的太陽 能電池片；所述光伏焊帶為本發(fā)明提供的光伏焊帶。
[0027] 采用本發(fā)明提供的光伏焊帶制備光伏組件，其焊接溫度低，能保證電池良品率，同 時保證較高的焊接拉力。同時，光伏組件的光電轉(zhuǎn)化效率得到有效提高。
[0028] W下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步解釋說明。應當理解，此處所描述的具體 實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例及對比例中所采用原料均通過 商購得到，本發(fā)明沒有特殊限定。
[0029] 實施例1-4 按表1中所示的錫焊層組成將各原料混合并烙融，然后將厚度為0. 2mm的銅基帶浸潰 于烙融液中，取出后風刀吹干，依次得到光伏焊帶S1-S4,其中，銅基帶上表面、下表面的錫 焊層的厚度均為25微米。
[0030] 對比例1-5 按表1中所示的錫焊層組成將各原料混合并烙融，然后將厚度為0. 2mm的銅基帶浸潰 于烙融液中，取出后風刀吹干，依次得到光伏焊帶DS1-DS5,其中，銅基帶上表面、下表面的 錫焊層的厚度均為25微米。 表1
〇
[0031] 性能測試 1、焊接拉力測試 將各光伏焊帶樣品S1-S4和DS1-DS4與電池片采用手工焊進行焊接，焊接底部加熱溫 度為45°C，烙鐵250°C，觀察是否有虛焊現(xiàn)象。再記錄焊帶與電池片電極的焊接拉力(記為 L1，單位：N/mm)、W及焊帶與匯流條的焊接拉力(記為L2,單位：N/mm)。測試結(jié)果如表2所 /J、- 〇
[0032] 將各光伏焊帶樣品S1-S4和DS1-DS4與電池片采用TT自動焊接機進行焊接，焊接 底部加熱溫度為140°C，烙鐵150°C，觀察是否有虛焊現(xiàn)象。再記錄焊帶與電池片的焊接拉 力(記為L3,單位：N/mm)。測試結(jié)果如表2所示。
[0033] 2、光伏組件整體性能測試 按照IEC 61215的測試方法對對各光伏組件S10-S40和DS10-DS40進行測試，記錄 其-40°C至85°C熱循環(huán)性能、耐濕熱性能、耐室外曝露性能W及熱斑耐久性能，性能合格記 為0K，否則記為NG。
[0034] 3、電池良品率測試 使用串焊機將電池片連接起來，最終將所有的電池串串連，通過與匯流條連接，再與 EVA背板和玻璃通過層壓機進行層壓，最后將層壓好的組件裝框清洗安裝接線盒，得到光伏 組件；若該光伏組件無虛焊、無脫落、無黃變，且電池片無破片、無隱裂，記為良品。重復100 次，記錄良品率（％)。焊接溫度如表1所示。其中實施例1-4得到的光伏組件良品依次記為 S10-S40,對比例1-5得到的光伏組件良品依次記為DS1-DS5。
[0035] 4、光電轉(zhuǎn)化效率測試 按照IEC904-1的測試方法對上述光伏組件良品S10-S40和DS10-DS40的光電轉(zhuǎn)化效 率（Eta，單位：％)進行測試。測試結(jié)果如表3所示。
ο
[0036] 從上表2的測試結(jié)果可W看出，采用本發(fā)明的具有特定組成的光伏焊帶S1-S4 進行焊接，其可實現(xiàn)低溫焊接，且無虛焊現(xiàn)象；雖然其與電極、匯流條之間的焊接拉力低于 DS1-DS5D，但已符合焊接拉力要求（2. 5N/mm)。另外，DS1-DS5所需的焊接溫度較高，且只 能進行手工焊，不能實現(xiàn)自動焊。
[0037] 從上表3的測試結(jié)果可W看出，本發(fā)明的具有特定錫焊層組成的光伏焊帶制作而 成的光伏組件S10-S40,其具有良好的熱循環(huán)性能、耐濕熱性能、耐室外曝露性能W及熱斑 耐久性能，同時良品率高達98%，光電轉(zhuǎn)化功率為15. 89% W上，明顯優(yōu)于采用現(xiàn)有技術(shù)中的 光伏焊帶DS1-DS5制作的光伏組件DS10-DS50。
[0038] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種光伏焊帶，其特征在于，所述光伏焊帶包括導電基帶和覆蓋于導電基帶表面的 錫焊層；所述錫焊層的組成包括：Sn 35-45wt%，Pb 25-35wt%，Bi 20-30wt%，Ag l-5wt%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏焊帶，其特征在于，所述導電基帶的材質(zhì)為純銅、銅鋁合 金、銅銀合金、銅銀鋁合金中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏焊帶，其特征在于，所述錫焊層的厚度為10~50微米。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的光伏焊帶，其特征在于，所述錫焊層分布于導電基帶表 面的第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中所述第一區(qū)域為光伏焊帶與太陽能電池片受光面接觸的區(qū) 域，所述第二區(qū)域為光伏焊帶與太陽能電池片背光面接觸的區(qū)域。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏焊帶，其特征在于，所述導電基帶的厚度為0. 1-0. 4mm。6. 權(quán)利要求1所述的光伏焊帶的制備方法，其特征在于，包括先按比例將錫焊層的各 原料混合并熔融，然后將導電基帶的表面與熔融液接觸，在導電基帶表面覆蓋所述錫焊層， 得到所述光伏焊帶。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述錫焊層分布于導電基帶的所有 表面；將導電基帶與熔融液接觸的方式為將導電基帶浸漬于熔融液中。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述錫焊層分布于導電基帶表面的 部分區(qū)域；將導電基帶與熔融液接觸的方式為將熔融液涂覆于導電基帶表面的相應部分區(qū) 域。9. 根據(jù)權(quán)利要求所述6-8任一項所述的制備方法，其特征在于，還包括將導電基帶與 熔融液接觸后取出導電基帶并對其進行鼓風干燥的步驟。10. -種光伏組件，所述光伏組件包括背板、玻璃、以及封裝于背板與玻璃之間的太陽 能電池組；所述太陽能電池組包括若干個通過光伏焊帶電連接的太陽能電池片；其特征在 于，所述光伏焊帶為權(quán)利要求1所述的光伏焊帶。
【文檔編號】H01L31/05GK105870238SQ201510037380
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月23日
【發(fā)明人】韓鵬, 楊闖, 胡娟, 王勝亞, 姜占鋒
【申請人】比亞迪股份有限公司