一种光伏焊带用钎料合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光伏焊带用钎料合金及其制备方法和应用。本发明专利技术的钎料合金，其各组分的质量百分含量为：15%～45%的锡，0%～25%的铟，45%～55%的铋，2％～10％的X，0.1%～2%的Y；其中，X选自钛、钴、镍中的一种或几种，Y选自铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼中的一种或几种。本发明专利技术的钎料合金可以在焊接温度为100～200℃时与ITO实现金属化互联。采用本发明专利技术钎料合金的光伏焊带，能与HJT电池的ITO薄膜进行低温焊接，且焊接强度高，导电性好。导电性好。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏焊带用钎料合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种焊料，具体涉及一种光伏焊带用钎料合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光伏组件中电池片之间一般通过焊带串接。异质结（HJT）电池是光伏电池的一种，现有HJT电池的结构由上至下主要包括：银栅线、ITO薄膜、p型非晶硅薄膜、i型非晶硅薄膜、n型非晶硅薄膜、ITO薄膜、银栅线。目前HJT电池的串接，主要是焊带与HJT电池的银栅线焊接，但焊接过程中需要进行精准对位，对工艺和设备要求比较高。
[0003]HJT电池串接若不采用焊带与银栅线焊接的方案，就需要采用焊带与ITO薄膜焊接的方案。但ITO（氧化铟锡）材料不能耐高温，温度太高会破坏ITO的结构，故ITO薄膜焊接的方案只能采用低温焊接，如将焊接温度控制在200℃以下。而现有的光伏焊带不能或不易与ITO薄膜进行低温焊接，主要是因为焊接温度在200℃以下时，现有光伏焊带采用的钎料合金不能或不易与ITO实现金属化互联。故需要研发一种焊接温度在200℃以下时能与ITO实现金属化互联的光伏焊带用钎料合金。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种焊接温度在100～200℃时能与ITO实现金属化互联的光伏焊带用钎料合金，其各组分的质量百分含量为：15%～45%的锡，0%～25%的铟，45%～55%的铋，2％～10％的X，0.1%～2%的Y；其中，X选自钛、钴、镍中的一种或几种，Y选自铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼中的一种或几种。
[0005]本专利技术还提供上述光伏焊带用钎料合金的制备方法，具体参见实施例。
[0006]本专利技术还提供一种能与ITO薄膜进行低温焊接的光伏焊带，其采用上述的钎料合金，且焊接温度可以控制在100～200℃。
[0007]本专利技术还提供上述光伏焊带的制备方法，具体参见实施例。
[0008]本专利技术还提供上述光伏焊带的焊接方法，通过低温超声焊接将光伏焊带与光伏电池的ITO薄膜焊接在一起；超声焊接的功率为5～30KHz，焊接时间为10～600s，焊接温度为100～200℃；光伏电池可以是HJT电池；且焊接强度高，导电性好。
[0009]本专利技术的钎料合金可以在焊接温度为100～200℃时与ITO实现金属化互联，主要是基于：1）X组分（钛、钴、镍）可以与ITO（氧化铟锡）中的锡形成合金，实现光伏焊带与ITO形成金属合金连接，焊接强度高；若缺少X组分（钛、钴、镍），仅仅采用锡、铟、铋和Y组分（铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼），就不能与ITO形成金属合金连接；2）借助于超声焊接手段和Y组分（铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼）来提高X组分（钛、钴、镍）在ITO界面的润湿和扩散；超声可以提高X组分（钛、钴、镍）在低温下的扩散速率，加速实现金属化连接，进而可使焊接温度不需要超过200℃；若不采用超声焊接手段，就需要提高焊接温度，不采用超
声时焊接温度需要超过200℃，就会导致ITO层结构破坏；Y组分（铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼）可以有效去除界面氧化层，促进X组分（钛、钴、镍）的扩散；若缺少Y组分，就无法导致界面层氧化物的破坏，不能使合金在ITO层上实现浸润，进而影响金属化连接的形成。
[0010]另外，本专利技术钎料合金中的其他组分的主要作用如下：1）锡在钎料合金中的主要作用：锡容易与焊带中的铜形成铜锡合金，有助于低温合金在铜焊带上形成一层涂层；2）铟在钎料合金中的主要作用：铟的熔点低，可以调控低温合金的熔点在200℃以下，同时导电性比锡好，提高低温合金的导电性；3）铋在钎料合金中的主要作用：铋熔点低，有助于降低合金的熔点，提高对界面的润湿和铺展。
[0011]而且，本专利技术对钎料合金的组分配比进行了优化控制。本专利技术将钎料合金中X组分（钛、钴、镍）的重量百分含量控制在2％～10％，Y组分的重量百分含量控制在0.1%～2%；且将超声焊接的功率控制在5～30KHz，超声焊接时间控制在10～600s，超声焊接温度控制在100～200℃；这样可以保证焊接效果。
[0012]更优的，将钎料合金中X组分（钛、钴、镍）的重量百分含量控制在3％～8％，Y组分的重量百分含量控制在0.1%～0.5%；且将超声焊接的功率控制在10～25KHz，超声焊接时间控制在100～300s，超声焊接温度控制在120～180℃；可以使焊接效果最佳。
[0013]本专利技术的光伏焊带可直接与HJT电池的ITO薄膜进行低温焊接，可替换HJT电池上的银栅线，降低用银量，进而降低HJT电池组件的成本。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0015]本专利技术提供一种焊接温度在100～200℃时能与ITO实现金属化互联的光伏焊带用钎料合金，其通过如下步骤制备：按重量百分比称取原料：15%～45%的锡，0%～25%的铟，45%～55%的铋，2％～10％（优选为3％～8％）的X，0.1%～2%（优选为0.1%～0.5%）的Y；其中，X选自钛、钴、镍中的一种或几种，Y选自铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼中的一种或几种；各原料都为粉料，各原料的纯度为99.99％；将称取的原料置入真空熔炼炉中进行真空加热熔炼，并通入氮气或氩气气氛保护；真空熔炼炉的真空度为6
×
10
‑3～6
×
10
‑4Pa，温度为1200～2000℃，熔炼的时间为2～4h；待原料全部熔化后，为使钎料合金均匀化，再重复熔炼3～5次，然后将合金液浇筑成合金锭，制得光伏焊带用钎料合金。
[0016]本专利技术还提供一种能与ITO薄膜进行低温焊接的光伏焊带，其采用上述的钎料合金，且焊接温度可以控制在100～200℃；该光伏焊带通过如下步骤制备：将上述的钎料合金加热至熔融状态，加热温度为100～200℃；然后将经过无机酸和助焊剂处理后的导电基带浸渍合金液，在基带表面形成致密的合金涂层，最终制得光伏焊带；导电基带的材质可以采
用铜、铜铝合金、铜银合金或铜银铝合金；无机酸可以选自硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的一种或几种；助焊剂中含有松香、聚酰胺蜡、丁基卡必醇；制得的光伏焊带，其导电基带的厚度为0.1～0.5mm，合金涂层的厚度为1～100μm。
[0017]本专利技术还提供上述光伏焊带的焊接方法，通过低温超声焊接将光伏焊带与光伏电池的ITO薄膜焊接在一起；超声焊接的功率为5～30KHz（优选为10～25KHz），焊接时间为10～600s（优选为100～300s），焊接温度为100～200℃（优选为120～180℃）；光伏电池可以是HJT电池；且焊接强度高，导电性好。
[0018]本专利技术的具体实施例如下：实施例11）称取纯度都为99.99％原料：35wt%的锡粉，13wt%的铟粉，45wt%的铋粉，6wt%的钛粉，1wt%的铈粉；将称取的原料置入真空熔炼炉中进行真空加热熔炼，并通入氮气或氩气气氛保护；真空熔炼炉的真空度为6
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏焊带用钎料合金，其特征在于，其各组分的质量百分含量为：15%～45%的锡，0%～25%的铟，45%～55%的铋，2％～10％的X，0.1%～2%的Y；其中，X选自钛、钴、镍中的一种或几种，Y选自铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼中的一种或几种。2.权利要求1所述光伏焊带用钎料合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量百分比称取原料：15%～45%的锡，0%～25%的铟，45%～55%的铋，2％～10％的X，0.1%～2%的Y；其中，X选自钛、钴、镍中的一种或几种，Y选自铈、镓、铼、镧、钽、铒、钼中的一种或几种；将称取的原料置入真空熔炼炉中进行真空加热熔炼，并通入氮气或氩气气氛保护；待原料全部熔化后，再重复熔炼多次，然后将合金液浇筑成合金锭，制得光伏焊带用钎料合金。3.根据权利要求2所述的光伏焊带用钎料合金，其特征在于，各原料都为粉料，各原料的纯度为99.99％。4.根据权利要求2所述的光伏焊带用钎料合金，其特征在于，真空熔炼炉的真空度为6
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‑3～6
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‑4Pa，温度为1200～200...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈萌，杨立功，
申请(专利权)人：常州时创能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：