室温稳定的导电1K环氧配制物制造技术

本发明专利技术涉及一种导电的、室温稳定的单组分(1K)环氧粘合剂组合物，其包含：a)环氧树脂；b)至少一种离子组分作为用于环氧均聚的催化剂；c)导电颗粒；和d)选自硫酸钡((BaSO4)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化铝(Al(OH)3)、氧化锌(ZnO)、氢氧化锌(Zn(OH)2)、二氧化钛(TiO2)、铁氧化物及它们的混合物的无机颗粒。氧化物及它们的混合物的无机颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】室温稳定的导电1K环氧配制物


[0001]本专利技术涉及导电的室温稳定的单组分(1K)环氧粘合剂组合物，其包含导电颗粒和选自硫酸钡、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化锌、氢氧化锌、二氧化钛、铁氧化物及它们的混合物的无机颗粒。导电粘合剂组合物可特别用于将太阳能电池一起连接在叠瓦状光伏模块中。

技术介绍

[0002]太阳能电池或光伏电池是通过光伏效应将光能直接转化为电能的电气设备。太阳能电池是光伏模块的组成部分，也被称为太阳能电池板。
[0003]如所附图1所示例说明，目前生产的大多数太阳能电池(1)由其上印刷有金属触点——汇流条(2)和指状物(3)——的晶体硅晶片组成，其用于收集由电池产生的电流。仅出于示例说明目的，图1a示出了具有三条汇流条(2)的基本太阳能电池配置，图1b示出了具有四条汇流条(2)的基本太阳能电池配置。
[0004]直线的、平行的和等间距的细指状物(3)的阵列覆盖每个单独的硅太阳能电池(1)的光接收表面的一小部分。这些指状线(finger line)(3)减小了对光电电流的电阻并提供了较低的电流损耗。此外，指状线(3)收集来自硅太阳能电池表面的电流，并通过汇流条(2)将其传输至互联带(tabbing ribbon)(5)(如所附图2所示)，所述汇流条是电流导线。汇流条(2)彼此平行地布置、等距地间隔并且与指状线(3)阵列正交。互联带(5)被焊接至汇流条的表面，并有助于将电流从连接的硅太阳能电池向前传输至另一个硅太阳能电池、蓄电池或太阳能逆变器。
[0005]汇流条(2)和指状线(3)常规上包含高温烧制糊状物或低温非烧制型糊状物——用于热敏太阳能电池例如异质结(HJT或HIT)或串联(钙钛矿基)太阳能电池——并且通常通过一阶段或两阶段印刷工艺实现，所述印刷工艺在太阳能电池上并且沿着太阳能电池铺设这些金属触点：使用两个连续印刷阶段有助于分别为汇流条和指状线使用不同的材料，并且还反映了需要以比指状线更细的宽度印刷汇流条。当在两个连续阶段中印刷前侧格栅时，通常，首先印刷并干燥指状线(3)，并将汇流条(2)印刷在指状线上。虽然单个印刷步骤将导致汇流条和指状线的高度相似，但在两阶段印刷中，为了在指状线和汇流条之间具有确保的接触，并且由于两个图案之间可能的错位(missalignment)，因此两个图案之间需要重叠。在指状线和汇流条的重叠区域中，高度将不同于仅印刷有指状线或汇流条的区域中。
[0006]当带状物(5)通过焊接工艺被连接到汇流条(2)上时，这些带状物(5)因此被设置在汇流条之上，并且——在被设置于太阳能电池的前面的情况下——会导致阴影区域在太阳能电池上延伸：该阴影与由汇流条本身实际覆盖的太阳能电池的表面区域相伴随地导致光伏模块的效率降低。
[0007]与这样的太阳能电池结构相关的其它问题包括：由高电流通过小截面的带状物(5)所产生的电阻损失；带状物(5)和硅晶片的差热收缩，这可能会导致金属化和硅中的高应力；以及由焊接过程中的热和压力的局部效应引起的硅晶片中的应力和微裂纹，这阻碍了更薄晶片的开发。
[0008]由于这些问题，开发了新的太阳能模块概念，其利用新的互连技术和新的太阳能电池类型：例如，可以注意到无汇流条电池(busbarless cell)上的多线互连和与背接触电池的导电背板互连。然而，本专利技术更特别地关注使用导电粘合剂代替焊接以及串联连接的电池模块结构，尤其是关注叠瓦状电池模块结构。
[0009]在图3所示的叠瓦状电池模块结构中，呈现了太阳能条，其形状为矩形或大致矩形。长边的长度通常相当于标准太阳能晶片的边长(历史上为156mm，但目前高达210mm)，而短边的长度只有几厘米。这样的太阳能电池条(21)已被从标准尺寸的加工装置(例如，但不限于，156mm
×
156mm的装置)上切割下来或切块，在切割或切块过程期间应适当小心避免裂缝和类似的结构故障。电池沿长边缘具有汇流条或成排的焊盘，一个位于前面，一个位于后面。为了创建电池串，施用互连材料以将电池的后汇流条与下一个电池的前汇流条连接起来。电池彼此略微重叠，从而使得前汇流条被相邻电池的边缘区域覆盖，就像屋顶上的瓦片一样。假设：i)与常规模块相比，电池之间没有间隔；ii)由前汇流条遮蔽的电池区域被另一个电池的有效区域覆盖；以及iii)没有带状物覆盖电池的前表面以导致遮蔽，那么这种叠瓦状结构导致模块具有极高的有效面积(x)与总面积之比，从而原则上允许非常高的模块效率。
[0010]给定串中的相邻电池在太阳能电池的重叠部分(y)处被用导电材料(4)彼此粘合，该导电材料可以被以不同的图案沉积。作为将太阳能电池粘合在一起的材料的导电粘合剂(ECA)具有这样的优点：该粘合剂克服了由于光伏组件中使用的不同材料之间的热膨胀系数(CTE)不匹配而积累的机械应力。
[0011]导电粘合剂(ECA)是高度填充的材料，其通常特征在于具有至少40重量％且偶尔大于60重量％或甚至80重量％的导电填料颗粒，这是确保多个逾渗通路并提供良好导电性和低接触电阻所需的。不幸的是，导电填料颗粒不能提供增强特性，也不能有助于材料内聚。结果，导电粘合剂的固有机械强度比不含填料的相同材料差得多。
[0012]需要聚合物基质提供足够的剪切强度是在选择合适的粘合剂时起决定作用的第一参数。剪切模量(G，MPa)是另一个决定因素：在叠瓦状互连中，太阳能电池的移动受到大得多的限制，电池之间的连接处必须允许在承受一些应力的同时通过变形进行一些移动。有机硅导电粘合剂常规上是柔性的(低G)，但通常具有较低的剪切强度。相反，环氧基导电粘合剂显示出高剪切强度，但往往会相当硬(高G)，这可能在向其施加外部应力时会导致光伏模块中的功率输出损失。
[0013]US2012/0177930A1(Henckens)描述了一种尤其可用于太阳能电池和太阳能模块中的粘合剂，所述粘合剂包含：a)至少一种树脂组分，所述树脂组分包含i)至少一种氰酸酯组分和ii)至少一种环氧树脂；b)至少一种含氮的固化剂；c)至少一种在1013mbar下熔点低于300℃的金属填料；以及，d)任选存在的，至少一种不同于所述金属填料的导电填料。
[0014]US专利号10,000,671(Theunissen等人)描述了一种可热固化粘合剂组合物，其尤其可用于太阳能电池和太阳能模块中，所述粘合剂包含：a)至少一种热固性树脂，其选自环氧树脂、苯并噁嗪树脂、丙烯酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、聚异丁烯树脂和/或它们的组合；b)平均颗粒尺寸为1μm至50μm的导电颗粒，其中基于可热固化粘合剂的总量，所述导电颗粒以80重量％至87重量％的量存在；以及，c)至少一种包含羧酸银与至少一种含伯胺或仲胺的配体的反应产物的银前体，其中所述银前体的分解温度低于所述至少一
种热固性树脂的固化温度。
[0015]认识到，光伏模块在其整个寿命周期内会经受温度变化和高机械应力。在这些因素对光伏模块的寿命有负面影响的同时，它们也对用于将组成太阳能和/或光伏电池粘合在一起的导电粘合剂的热机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.导电的单组分(1K)环氧粘合剂组合物，其包含：a)环氧树脂；b)至少一种离子组分作为用于环氧均聚的催化剂；c)导电颗粒；和d)选自硫酸钡(BaSO4)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化铝(Al(OH)3)、氧化锌(ZnO)、氢氧化锌(Zn(OH)2)、二氧化钛(TiO2)、铁氧化物及它们的混合物的无机颗粒。2.根据权利要求1所述的导电组合物，其中所述环氧树脂选自：脂肪族环氧树脂；脂环族环氧树脂；环氧酚醛树脂；双酚
‑
A
‑
环氧树脂；双酚
‑
F
‑
环氧树脂；双酚
‑
A环氧氯丙烷基环氧树脂；聚环氧化物；聚醚多元醇与环氧氯丙烷的反应产物；环氧有机硅共聚物；及它们的混合物，其中所述环氧树脂优选选自双酚
‑
A环氧氯丙烷基环氧树脂、脂肪族环氧树脂及它们的混合物。3.根据权利要求1或权利要求2所述的导电组合物，其包含占所述组合物的总重量的20重量％至55重量％、优选25重量％至40重量％、更优选30重量％至45重量％、甚至更优选35重量％至45重量％的量的所述环氧树脂。4.根据权利要求1至3中任一项所述的导电组合物，其中所述至少一种离子组分选自：铵盐；吡啶鎓盐；咪唑鎓盐；胍鎓盐；噁唑鎓盐；噻唑鎓盐；碘鎓盐；硫鎓盐；和磷鎓盐，其中所述至少一种离子组分优选选自：四氟硼酸四烷基铵；六氟磷酸四烷基铵；六氟锑酸四烷基铵；三氟甲磺酸四烷基铵；四氟硼酸三烷基硫鎓；六氟磷酸三烷基硫鎓；六氟锑酸三烷基硫鎓；三氟甲磺酸三烷基硫鎓；四氟硼酸三芳基硫鎓；六氟磷酸三芳基硫鎓；六氟锑酸三芳基硫鎓；三氟甲磺酸三芳基硫鎓；四氟硼酸二烷基碘鎓；六氟磷酸二烷基碘鎓；六氟锑酸二烷基碘鎓；三氟甲磺酸二烷基碘鎓；四氟硼酸二芳基碘鎓；六氟磷酸二芳基碘鎓；六氟锑酸二芳基碘鎓；三氟甲磺酸二芳基碘鎓；四氟硼酸苄铵；六氟磷酸苄铵；六氟锑酸苄铵；三氟甲磺酸苄铵；对甲氧基苄基苯胺四氟硼酸盐；对甲氧基苄基苯胺六氟磷酸盐；对甲氧基苄基苯胺六氟锑酸盐；对甲氧基苄基苯胺三氟甲磺酸盐；及它们的混合物，其中所述至少一种离子组分更优选选自：N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
(对甲氧基苄基)苯胺四氟硼酸盐；N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
(对甲氧基苄基)苯胺六氟锑酸盐；N,N
‑
二甲基
‑
N
‑
(对甲氧基苄基)苯胺三氟甲磺酸盐；及它们的混合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的导电组合物，其包含占所述组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：