一种光伏电池片及回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法技术

本发明专利技术涉及一种光伏电池片及回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法。一种回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法，其包括下列步骤：通过第一次丝网印刷和烧结在电池片的正面形成固化的正面电极；然后利用第二次丝网印刷在所述正面电极表面涂覆焊锡膏，之后进行回流焊接。一种光伏电池片包括电池片，以及分别设置在所述电池片背面和正面的背面电极、正面电极；所述正面电极的表面回流焊接有锡合金层。本发明专利技术解决了传统工艺中电极材料分布不均匀及电极易被腐蚀的问题。及电极易被腐蚀的问题。及电极易被腐蚀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电池片及回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法


[0001]本专利技术涉及光伏电池
，特别涉及一种光伏电池片及回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法。

技术介绍

[0002]太阳能电池片是利用光电效应发电：在光照下，电子向正面集中，正电荷向背面集中，并分别被正面和背面的金属栅线所收集，通过栅线将电流输送到外电路。目前大规模太阳能电池片生产中，通常采用丝网印刷的方式将金属浆料印刷在电池片表面，并烧结后形成栅线。
[0003]金属栅线分为主栅线和细栅线，细栅的作用是收集电池片各处的光电流，并汇集到主栅上，主栅的作用是与外电路连接，把电流传输到外电路。常规的丝网印刷中，栅线的宽度和厚度保持不变，比较浪费浆料。常用的浆料有银浆或铜浆，银浆成本昂贵。铜浆虽然成本较低，但由铜浆烧结制备而成的表面栅线铜电极抗氧化性较差，在自然潮湿环境下易被腐蚀，导致电池片甚至整版电池组件失效，因此银浆的应用较为广泛，而铜浆的应用较少。
[0004]此外，导电银浆或铜浆是由多种组分组成，主要包括银粉(微米银粉或纳米银粉)或铜粉(微米铜粉或纳米铜粉)、玻璃粉、有机载体、分散剂、固化剂、添加剂等。各组分的性能好坏以及烧结过程的控制将直接影响栅线电极的性能，如短路电流、串联电阻、光电转换效率、焊接强度等重要指标，对于浆料的品质控制要求较高。
[0005]为降低成本、简化工艺、提升栅线电极各项性能，已有现有技术提供了技术思路。已公开的专利技术专利申请201910466066.2和201910464540.8提出了一种用激光烧结金属丝线和激光烧结金属粉粒制备光伏电池片栅线电极的方法，但是这两种方法对于激光扫描的精度控制要求较高，稍有误差，则可能将电池表面烧穿，并且对于形成电极的金属丝线和金属粉粒的排布精度也有极高的要求，其工艺复杂程度甚至高于传统的丝网印刷和烧结。
[0006]已公开的专利技术专利申请201010563363.4提出了一种喷墨印刷工艺制备太阳能电池片栅线电极的方法，但是该方法对于喷墨工艺精度控制要求较高，因为光伏电池片的脆性特点，如果喷墨力度较大，则可能将电池片击碎，如果喷墨的力度较小，则可能无法形成所需图案。
[0007]综上，现有技术没有很好地解决栅线电极断线、分布不均匀等质量差的技术问题。为此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法及制备出的光伏电池片，其在电池片正极与锡合金熔体界面形成了IMC层，解决了传统工艺中电极材料分布不均匀及电极易被腐蚀的问题。
[0009]为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0010]本专利技术的第一方面提供了一种回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法，其包括下列步骤：
[0011]通过第一次丝网印刷和烧结在电池片的正面形成固化的正面电极；
[0012]然后利用第二次丝网印刷在所述正面电极表面涂覆焊锡膏，之后进行回流焊接。
[0013]本专利技术首先进行第一次丝网印刷，在电池片上印刷出银、铜等常规正面电极，然后烧结使电极与电池片表面形成欧姆接触，具有电阻特性。如上文
技术介绍
所述，上述第一次印刷出的正面电极具有易腐蚀、分布不均匀等问题，为此，本专利技术增加第二次丝网印刷，并且第二次丝网印刷采用一种抗氧化、电阻小的材料—锡膏，这种锡膏不与电池片表面发生润湿，只会和下方银电极或铜电极发生润湿，因此在表面张力的作用下，熔融的锡将会收缩，锡熔体不会在电池片表面漫流，进而冷却凝固后的锡合金将形成平滑、均匀的栅线，栅线表面不再有高低起伏、粗窄差异、断线等问题。最后配合回流焊接，使锡合金层与原有的正面电极高强度结合，并且二者界面形成IMC层，同时锡合金将原有的电极覆盖、包裹，避免了电极被腐蚀发生的失效。
[0014]另外，本专利技术回流焊接所用的锡膏原料易得，价格远低于银浆，可大幅降低光伏电池片生产成本。
[0015]本专利技术的上述方法还可以通过优化原料类型及工艺条件，以进一步改善电池片的性能，如下文列举。
[0016]进一步地，所述锡膏包含：锡基合金粉80wt％～90wt％，助焊剂10wt％～20wt％。
[0017]这种比例的锡膏可以在电阻、结合强度等多方面达到良好平衡。
[0018]进一步地，所述助焊剂包含溶剂、有机载体、活化剂、表面活性剂、触变剂等其中的一种或多种；
[0019]和/或，
[0020]所述锡基合金粉包含SAC305、SAC0307、Sn42Bi58中的至少一种；
[0021]和/或，所述锡基合金粉采用T4、T5或T6号的尺寸。
[0022]进一步地，所述溶剂包括辛醚、四氢糠醇、MPEG
‑
250、MPEG
‑
400、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、聚乙二醇400、二乙二醇丁醚中的至少一种；
[0023]所述有机载体包括二聚松香、氢化松香、聚合松香、脂化松香中的至少一种；
[0024]所述活化剂包括柠檬酸、二溴丁二酸、硬脂酸、丁二酸、水杨酸中的至少一种；
[0025]所述表面活性剂包括油酸季铵盐、氟烷基羧酸铵盐、二甲胺盐酸盐中的至少一种；
[0026]所述触变剂包括蓖麻油、氢化蓖麻油、硬化蓖麻油中的至少一种；
[0027]和/或，所述助焊剂还包括以下其他添加剂：三乙胺、三乙醇胺、苯酚、对苯酚、苯丙三咪唑中的至少一种。
[0028]进一步地，所述回流焊接的温度为180～260℃。
[0029]通常根据不同的合金成分，选择不同和焊接温度；根据不同合金的稳定性及抗氧化性，焊接过程可选择在空气、氮气、氩气或其它气氛条件下进行。焊接过程完成后，原有电极被完全覆盖、包裹，在电池正面形成锡电极。
[0030]进一步地，比较典型的实施例中，所述正面电极为银或铜，但本专利技术并不限定电极材料。
[0031]进一步地，所述烧结的温度为600～700℃。根据不同的浆料，烧结过程可选择在空
气、氮气、氩气或其它气氛条件下完成，通常在此温度下烧结固化银电极或铜电极。
[0032]进一步地，第二层丝网印刷的锡膏厚度为4～50μm，更优选10～40μm，以获得较佳的电性能。与之适配地，正面电极通常包括主栅线和细栅线，主栅线的宽度优选为100～150μm，细栅线的宽度优选为30～50μm。
[0033]另外，在第一次丝网印刷时，通常同步完成背面电极的印刷。
[0034]本专利技术的第二方面提供了一种光伏电池片，其包括电池片，以及分别设置在所述电池片背面和正面的背面电极、正面电极；所述正面电极的表面回流焊接有锡合金层。
[0035]如上文所述，在正面电极表面增加回流焊接的合金层(亦称锡电极)，可以形成均匀、平滑的栅线电极，同时覆盖银、铜等电极不被腐蚀。
[0036]进一步地，所述锡合金层的厚度为10～40μm。
[0037]进一步地，所述正面电极包括主栅线和细栅线，主栅线的宽度为100～150μm，细栅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回流焊接工艺制备光伏电池片栅极的方法，其特征在于，包括下列步骤：通过第一次丝网印刷和烧结在电池片的正面形成固化的正面电极；然后利用第二次丝网印刷在所述正面电极表面涂覆焊锡膏，之后进行回流焊接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述锡膏包含：锡基合金粉80wt％～90wt％，助焊剂10wt％～20wt％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述助焊剂包含溶剂、有机载体、活化剂、表面活性剂、触变剂等其中的一种或多种；和/或，所述锡基合金粉包含SAC305、SAC0307、Sn42Bi58中的至少一种；和/或，所述锡基合金粉采用T4、T5或T6号的尺寸。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括辛醚、四氢糠醇、MPEG
‑
250、MPEG
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400、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、聚乙二醇400、二乙二醇丁醚中的至少一种；所述有机载体包括二聚松香、氢化松香、聚合松香、脂化松香中的至少一种；所述活化剂包括柠檬酸、二溴...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱捷，林卓贤，卢彩涛，刘希学，贺会军，王志刚，赵朝辉，张江松，张焕鹍，高云天，
申请(专利权)人：北京康普锡威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：