一种石墨烯掺杂改性的互联带或汇流带及其制备方法技术

技术编号:20011299 阅读:52 留言:0更新日期:2019-01-05 20:52
本发明专利技术公开了一种太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带,包括铜带基材和在铜带基材表面覆盖的含锡镀层,所述含锡镀层为石墨烯‑锡镀层或石墨烯‑锡合金镀层,其中所述锡合金选自锡与金、银、铜、铋、镍、钯中的一种或两种以上的金属元素形成的合金。本发明专利技术通过电镀的方法在锡或锡合金镀层中掺杂石墨烯,石墨烯良好的性能使得制备的互联带或汇流带电阻率更小,导电率更高,同时伸长率和抗拉强度等机械性能更佳。本发明专利技术所提供的制备互联带或汇流带的方法工艺简单,反应快速,生产效率高,产品具有良好的可焊性,焊接过程中碎片率低。

A graphene doped modified interconnected or confluent band and its preparation method

The invention discloses an interconnection or confluence belt of solar photovoltaic power generation module, which comprises a copper strip substrate and a tin-containing coating covered on the surface of the copper strip substrate. The tin-containing coating is graphene-tin coating or graphene-tin alloy coating. The tin alloy is selected from one or more metal elements of tin and gold, silver, copper, bismuth, nickel and palladium. The present invention doped graphene in tin or tin alloy coating by electroplating method. The good performance of graphene makes the prepared interconnection or confluence band have smaller resistivity, higher conductivity, and better mechanical properties such as elongation and tensile strength. The method for preparing interconnected or confluent strips provided by the invention has the advantages of simple process, fast reaction, high production efficiency, good weldability of products and low debris rate in welding process.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯掺杂改性的互联带或汇流带及其制备方法
本专利技术属于太阳能光伏发电
,具体涉及一种用于太阳能光伏发电组件的石墨烯掺杂改性的互联带/汇流带及其制备方法。
技术介绍
随着全球能源越来越紧缺,环境问题日益受到重视,太阳能发电作为一种绿色、可持续的发电方式在近些年得到快速发展。太阳能电池组件,也叫太阳能电池板,是太阳能发电系统的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分,其作用是将太阳能转化为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池组件往往体积较大,是由单体太阳能电池片硅片组成的,从太阳能电池片到电池组件,需要将单片的电池连接起来形成一个整体,其中焊接就是其中最主要的工序。随着硅片厚度的不断减薄和电池面积的不断增大,焊接过程中的碎片率也越来越高,直接影响到组件的生产成本,而焊接的效果也直接影响到组件的质量。因此,提供良好的焊接材料或改善焊接技术是亟待解决的问题。通常情况下,太阳能电池组件是由互联带和汇流带连接起来的。互联带是将单个电池片上的电荷进行收集并起到将电池片进行串联的目的,汇流带是将每一串的电流进行连接,汇集一起进行输出。因此,互联带或汇流带质量的好坏将直接影响太阳能电池组件电流的收集效率,对太阳能电池组件的功率影响很大。目前,多数互联带或汇流带就是在设定规格的铜带表面涂覆一层二元或三元低熔点合金,涂覆方法主要以热浸涂法为主。热浸涂法虽然简便,但是用热浸涂工艺生产的互联带或汇流带表面呈现明显的弧形凸起,具体示例见专利文献CN101950603A。与热浸涂法相比,电镀法形成的镀层厚度均匀,镀层表面光滑,无毛刺、麻点、颗粒等缺陷。因此电镀工艺生产的互联带或汇流带在汇流处的电阻小,能有效提高太阳能电池的发电效率。为了提高太阳能电池组件的导电率,人们选用纯度较高的无氧铜或高纯度铜作为互联带或汇流带的导体材料,但是纯度越高的铜,使得太阳能电池组的制造成本也越高。为了降低生产成本,可以选择普通铜作为导体材料,同时不影响互联带或汇流带的导电率,生产者选择在铜基带上镀覆一层锡或锡合金。专利文献CN104070302A公开了一种光伏焊带无铅焊料,所述焊料中含有金属元素Sn、Cu、Ni、Bi、Ti、Ge、In,并限定了各金属元素的质量分数。使用所述焊料制备的太阳能电池组在自然环境中能抗衡雨打日晒,所焊的硅片电池不氧化、不变色、能延长其功能的寿命。但在此专利中,申请人并没有对制备方法进行任何描述,如若利用传统的方法用上述焊料焊接单体太阳能电池片,电阻是否会增大,发电效率是否会下降这些关键因素申请人并没有考究。因此,此申请所描述的技术方案不是一个完整的有利于改善太阳能电池组件的技术方案。专利文献CN102254978A公开了一种用于太阳能光伏组件的锡铅焊带,所述焊带包括铜带基材,在铜带基材表面覆盖有一层致密的锡铅合金层。虽然锡铅镀层能提高焊带的附着力,改善光伏焊带的导电率,但是铅的污染较大,不利于绿色环保。专利文献CN101950603A公开了一种用于太阳能光伏组件的互联带/汇流带及其制造方法,特别涉及该种互联带/汇流带是采用无铅电镀连续生产工艺,在铜带表面均匀镀覆一层Sn系焊锡,镀层中含有微颗粒,所述的微颗粒为Sn粉体,或是Ag、Cu、Bi、Ni、Au、Pd中的一种或几种金属粉体。当镀层中出现金属粉体时,很可能会增大互联带或汇流带的电阻,减低太阳能转换为电能的转换效率。现有技术尚未有关于在铜带基材上利用电镀法镀覆一层石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层的报道。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,能稳定存在,是目前世界上最薄的材料。石墨烯具有非常好的热传导性能,纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK,是目前为止导热系数最高的碳材料。因此锡或锡合金镀层由于加入石墨烯而具有很好的导热作用,不会出现互联带或汇流带发热温度过高导致电阻增大,降低太阳能电池组导电效率的情况,而且石墨烯本身电阻率极低,导电性能好。另外,石墨烯是已知强度最高的材料之一,同时具有很好的韧性,且可以弯曲。因此,掺杂有石墨烯的锡或锡合金镀层具有很好的耐候性,增强互联带或汇流带的抗拉强度和抗腐蚀能力。专利文献CN106409952A公开了一种具有石墨烯的太阳能电池焊料,由导电带和焊层构成,焊层涂在导电带表面,其特征在于:导电带由铜、银、铱合金构成,铜、银、铱的重量比为80%~90%、9.995%~19.99%、0.005%~0.01%;焊层是由锡、铜、铋、银、钛、富勒烯均匀分布构成的合金,锡、铜、铋、银、钛、富勒烯的重量比为98%、0.5%、0.5%、0.3%、0.5%、0.2%。所述的富勒烯为C60,富勒烯的球面内部具有内嵌的金属原子。所述焊层还含有氧化钛细粉和汞。此申请中内嵌有金属离子的富勒烯制备困难,成本较高,焊层涂于导电带上,涂层平整程度得不到保证。专利文献CN204424289U公开了一种便于安装的石墨烯太阳能电池光伏焊带,包括纵向延伸的带体,带体包括螺旋铝带芯、石墨烯半包带和涂锡层,石墨烯半包带沿轴线对折包裹螺旋铝带芯,石墨烯半包带沿着轴线的一半表面涂覆有涂锡层。此技术中石墨烯半包带和锡层需要分两个制备步骤完成,增加制备时间,同时也在提高制备成本。专利文献CN105280741A公开了一种太阳能电池组件焊带,包括基板,在所述基板上依次设置导电层、焊层,所述基板材料为PET或铜或硅,所述导电层为石墨烯层,所述焊层为无铅锡合金或锡铅合金。在此申请中,石墨烯层和锡合金层分别为上下两层结构,不仅增加制备时间,而且由于石墨烯熔点很高,石墨烯层的存在有可能会影响太阳能电池组的焊接。专利文献CN204424290U公开了一种低损耗光伏电池用焊带,包括作为基层的铝带,所述的铝带的正反两面设置有石墨烯层,所述的石墨烯层的正反两面设置有粗糙表面,所述的粗糙表面上包裹有锡层,所述的锡层上设置有吸收太阳能涂料层;铝带的横截面为“工”形状。此技术用石墨烯带代替现有的铜箔,石墨烯通过液体剥离的方式转移到铝带上,且形成粗糙表面,石墨烯层的厚度及均匀程度难以控制,如果石墨烯层较厚则会影响太阳能电池组的焊接。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于太阳能光伏发电组件的石墨烯改性的互联带或汇流带,所述互联带或汇流带以铜带为导电材料,利用电镀法在其上镀石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层。另外,在对铜带基材进行除锈处理时,在反应液中加入石墨烯分散液,使除锈进行的更彻底。本专利技术所制备的用于太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带发电效率高、抗拉强度强、抗腐蚀能力强。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带,包括铜带基材和在铜带基材表面覆盖的含锡镀层,所述含锡镀层选自:石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层。优选的,所述锡合金选自锡和金、银、铜、铋、镍、钯中的一种或两种以上的金属元素形成的合金。更优选的,所述锡合金选自锡和金、银、铜、铋、镍、钯中的一种金属元素形成的合金。优选的,所述互联带或汇流带中,石墨烯的质量分数为0.005-0.06%,含锡镀层的质量分数为1%-3%,其中在含锡合金镀层中,锡的质量分数为90%以上,优选锡的质量分数为90-99%。优选的,所述含锡镀层的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带,其特征在于,所述互联带或汇流带包括铜带基材和在铜带基材表面覆盖的含锡镀层,其中所述含锡镀层选自石墨烯‑锡镀层或石墨烯‑锡合金镀层。

【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能光伏发电组件的互联带或汇流带,其特征在于,所述互联带或汇流带包括铜带基材和在铜带基材表面覆盖的含锡镀层,其中所述含锡镀层选自石墨烯-锡镀层或石墨烯-锡合金镀层。2.根据权利要求1所述的互联带或汇流带,其特征在于,所述锡合金选自锡与金、银、铜、铋、镍、钯中的一种或两种以上的金属元素形成的合金。3.根据权利要求1所述的互联带或汇流带,其特征在于,所述互联带或汇流带中石墨烯的质量分数为0.005-0.06%,含锡镀层的质量分数为1%-3%,其中在含锡镀层中,锡的质量分数为90%以上。4.根据权利要求1所述的互联带或汇流带,其特征在于,所述含锡镀层的厚度为3-15μm。5.一种制备权利要求1所述互联带或汇流带的方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)电解脱脂:将铜带置于碱性溶液中电解,去除镀件表面的油脂和溢料;(2)除锈:将铜带置于酸性溶液中除锈,去除铜带表面的氧化物;(3)电镀:采用传送轮传输铜带,让铜带经过电镀液进行电镀;(4)中和:将电镀后的铜带置于碳酸钠溶液中处理,将表面的有机酸清洗干净;(5)纯水洗:将铜带置于纯水中用超声波处理,去除镀层空隙中的杂质,...

【专利技术属性】
技术研发人员:周兰兰
申请(专利权)人:新昌县鸿吉电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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