一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金，其中合金各组元按质量百分比由以下组分组成：Pb 60％‑65％，Bi 28％‑33％，Sb 5％‑10％，X0.1％‑1％，所述X为In或Ga。其制备方法为：先称取铅颗粒、铋颗粒、锑颗粒及X颗粒，使合金中各组元按质量百分比满足以下条件：Pb 60％‑65％，Bi 28％‑33％，Sb 5％‑10％，X 0.1％‑1％；然后将各原料经超声波清洗；将超声波清洗后的铅颗粒、铋颗粒和锑颗粒加热熔化；待前一步中的原料全部熔化后，降温至380‑420℃并加入X颗粒，保温；最后将Pb‑Bi‑Sb‑X合金浇铸成合金锭。该合金具有良好的润湿性，制备方法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金及其制备方法
本专利技术属于有色合金及光伏焊带
，具体涉及一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金；本专利技术还涉及该光伏焊带用润湿性优良的钎料合金的制备方法。
技术介绍
随着近现代工业的繁荣发展，传统煤炭、石油、天然气等化石燃料能源消耗日益加剧，从而使得地壳中化石燃料的储量急剧下降，世界能源危机愈发突出。新型清洁能源的研究与开发迫在眉睫，诸如太阳能、风能、水能、核能等。与水能、风能、核能等相比，太阳能在转化为其他能量(主要是电能)时没有任何排放和噪声，因此在众多清洁能源中太阳能是最具潜力的化石燃料替代能源之一。目前太阳能的应用技术相对成熟，并且安全可靠。光伏焊带又称镀锡铜带，即在无氧铜带上镀上一层锡基钎料，是太阳能电池组件中重要的枢纽部分，起着传输及汇聚电池片所产生电流的关键作用，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。光伏焊带的涂层是为了实现与电池硅片(单晶硅、多晶硅、非晶硅)的连接，因为电池片在钎焊后会经历瞬间冷却，所以在冷却过程中产生较大的收缩变形，而硅材料、银浆和焊带的热膨胀系数不匹配会造成焊带与电池片之间产生很大的应力，从而会对电池片的强度产生较大的影响。焊接结束后由于这种力的作用会造成电池片的弓形，这种弓形在后续的敷设、层压及使用过程中很有可能发展成隐裂或者碎片；另外在太阳能电池片的单片焊接和片接的互联过程中，材料的温度变化并不均匀，焊接区域局部也会出现较大的温差，也会导致电池片局部应力集中明显，最终导致焊接过程中电池片的破碎。光伏焊带用钎料合金主要是以Sn基、Pb基以及Sn-Pb基二元系钎料为主，主要由于其熔点低，价格低廉，润湿性能优异等优点在光伏焊带的制造领域得到了广泛的应用。代表性合金有共晶合金Pb45Bi55，其熔点为125.5℃)，满足光伏焊带钎焊要求，但其润湿性较差。为了减少由于钎焊温度过高而造成的电池片破碎，并提高钎料在铜带上的润湿性，从而进一步提高光伏组件的功率，开发新型低熔点润湿性较好的光伏焊带用钎料已亟不可待，具有深远的现实意义和广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金，具有良好的润湿性及钎焊性能。本专利技术的另一个目的是提供一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金，其中合金各组元按质量百分比由以下组分组成：Pb60％-65％，Bi28％-33％，Sb5％-10％，X0.1％-1％，所述X为In或Ga，以上组分质量百分比之和为100％。本专利技术所采用的另一种技术方案是：一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金的制备方法，具体步骤如下：步骤1：分别称取纯度均为99.99％的铅颗粒、铋颗粒、锑颗粒及X颗粒，所述X颗粒为铟或镓颗粒，使合金中各组元按质量百分比满足以下条件：Pb60％-65％，Bi28％-33％，Sb5％-10％，X0.1％-1％，所述X为In或Ga，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2：将步骤1称取的各原料分别经超声波清洗；步骤3：将步骤2经超声波清洗后的铅颗粒、铋颗粒和锑颗粒放入陶瓷坩埚中，在700℃-750℃条件下加热熔化；步骤4：待步骤3中的铅颗粒、铋颗粒和锑颗粒全部熔化后，将温度降至380℃-420℃并加入步骤2经超声波清洗后的X颗粒，保温30min-50min，得到Pb-Bi-Sb-X合金；步骤5：将步骤4中得到的Pb-Bi-Sb-X合金浇铸成合金锭，得到光伏焊带用润湿性优良的钎料合金。本专利技术的特征在于，步骤2中超声波清洗的时间为15min-30min。步骤4中，保温期间，每隔5min-10min用石英棒搅拌一次。步骤4中，冶炼过程中采用松香进行保护。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术光伏焊带用Pb-Bi-Sb-X(X指In或Ga)钎料合金熔点低，导电率较好，钎焊性能优良；(2)本专利技术Pb-Bi-Sb-X(X指In或Ga)钎料合金在铜基板上的润湿性能优良，有利于光伏焊带的制备；(3)本专利技术Pb-Bi-Sb-X(X指In或Ga)钎料合金的制备方法简单，操作方便，可用于批量化生产。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金，其中合金各组元按质量百分比由以下组分组成：Pb60％-65％，Bi28％-33％，Sb5％-10％，X0.1％-1％，所述X为In或Ga，以上组分质量百分比之和为100％。本专利技术还提供了一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：分别称取纯度均为99.99％的铅颗粒、铋颗粒、锑颗粒及X颗粒，所述X颗粒为铟或镓颗粒，使合金中各组元按质量百分比满足以下条件：Pb60％-65％，Bi28％-33％，Sb5％-10％，X0.1％-1％，所述X为In或Ga，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2：将步骤1称取的各原料分别经超声波清洗，超声波清洗的时间为15min-30min；步骤3：将步骤2经超声波清洗后的铅颗粒、铋颗粒和锑颗粒放入陶瓷坩埚中，在700℃-750℃条件下加热熔化；步骤4：待步骤3中的铅颗粒、铋颗粒和锑颗粒全部熔化后，将温度降至380℃-420℃并加入步骤2经超声波清洗后的X颗粒，保温30min-50min，得到Pb-Bi-Sb-X合金；为使钎料合金均匀化，保温期间每隔5min-10min用石英棒搅拌一次；为了防止液态钎料合金氧化，冶炼过程中采用松香进行保护；步骤5：将步骤4中得到的Pb-Bi-Sb-X合金浇铸成合金锭，得到光伏焊带用润湿性优良的钎料合金。该合金中各组分的作用和功能如下：铅(Pb)在钎料中具有独特的作用：①由于铅的再结晶温度低于室温且具有很好的塑性，因此铅在钎料中提供了延展性；②铅降低了钎料表面和界面的能量。③共晶的铅铋熔点很低，为125.5℃，满足光伏电池板钎焊工艺要求。铋(Bi)在钎料中的作用：①由于铋的熔点低(271.3℃)，在钎料合金中主要用来降低合金熔点；②利用铋来降低表面张力，增加钎料铺展性能；③在钎料中添加铋有助于提高钎料合金的流动性。锑(Sb)在钎料中的作用：提高钎料合金的抗氧化性。铟(In)在钎料中的作用：①由于铟的熔点低(156.61℃)，在钎料合金中主要用来降低合金熔点；②利用铟来降低表面张力，增加钎料润湿性能；③铟的导电率相比铅、铋和锑均高，故通过在合金中添加少量铟来提高钎料合金的导电率。镓(Ga)在钎料中的作用：①由于镓的熔点低(29.8℃)，在钎料合金中主要用来降低合金熔点；②利用镓可以降低表面张力，增加钎料铺展性能；③在钎料中添加镓有助于提高钎料合金的流动性。实施例1步骤1：分别称取纯度均为99.99％的铅颗粒、铋颗粒、锑颗粒及铟颗粒颗粒，使合金中各组元按质量百分比满足以下条件：Pb61％，Bi28％，Sb10％，In1％，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2：将步骤1称取的铅颗粒、铋颗粒、锑颗粒和铟颗粒分别经超声波清洗15min；步骤3：将步骤2经超声波清洗后的铅颗粒、铋颗粒和锑颗粒放入陶瓷坩埚中加热熔化；步骤4：加热到700℃，待步骤3中的铅、铋和锑颗粒全部熔化后，将温度降至420℃并加入步骤2经超声波清洗后的铟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金，其特征在于，其中合金各组元按质量百分比由以下组分组成：Pb 60％‑65％，Bi 28％‑33％，Sb 5％‑10％，X 0.1％‑1％，所述X为In或Ga，以上组分质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金，其特征在于，其中合金各组元按质量百分比由以下组分组成：Pb60％-65％，Bi28％-33％，Sb5％-10％，X0.1％-1％，所述X为In或Ga，以上组分质量百分比之和为100％。2.一种光伏焊带用润湿性优良的钎料合金的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：分别称取纯度均为99.99％的铅颗粒、铋颗粒、锑颗粒及X颗粒，所述X颗粒为铟或镓颗粒，使合金中各组元按质量百分比满足以下条件：Pb60％-65％，Bi28％-33％，Sb5％-10％，X0.1％-1％，所述X为In或Ga，以上组分质量百分比之和为100％；步骤2：将步骤1称取的各原料分别经超声波清洗；步骤3：将步骤2经超声波清洗后的铅颗粒、铋颗粒和锑颗粒放入陶瓷坩埚中，在700℃-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，慕二龙，许桓瑞，李静，王刚，周玉兰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61