CN102290125B - 复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法，它涉及太阳能光伏焊接导带的制备方法。本发明解决了现有的涂锡铜导带中软态铜的制备方法成本高的技术问题。本发明复合太阳能光伏汇流焊带是由第一铜层、位于中间的铝层和第二铜层构成的平行三层复合结构带；或者是由铝和铜层构成的包芯式复合结构带，其中铜层包覆在铝的外表面。制备方法：复合太阳能光伏汇流焊带是用延压机轧制而成。以铝为中间层或芯，可避免热应力下造成焊带或多晶硅电池板疲劳性断裂，成本低，复合太阳能光伏汇流焊带用于太阳能装置中。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏焊接导带的制备方法。
背景技术
随着国际经济环境竞争日益激烈，国民经济发展面临巨大挑战，对新能源市场的争夺和战略部署在整个经济市场大背景中的地位日益突出。常规的能源紧张同时对自然环境保护要求的日益严苛下，太阳能作为可再生能源的一种，作为未来能源结构中的最重要组成部分的地位也日益凸显，如何改善太阳能装置的使用效率和寿命，其重要性已不言而喻。太阳能组件的寿命主要取决于其内部连线的疲劳寿命，即涂锡铜导带的使用寿命。由于现代太阳能装置设计的高度集成化而不可拆卸，其中各个光伏打组件如多晶硅及陶瓷组元间在工作中每次温度改变热循环下热应力就会产生应变不匹配，宽度为2mm～62mm、厚度为0.1mm～0.25mm的涂锡铜导带作为导电连接线在热循环过程中就极易导致热疲劳性断裂，甚至在热应力下导致多晶硅太阳能电池板发生脆裂，结果是终结太阳能装置的运行。为了克服涂锡铜导带的这种缺陷，一般是采用控制铜的冷轧变形量或者将铜进行退火再结晶的方法得到软态铜，软态铜的维氏硬度HV0.2＜50，抗拉强度＞240MPa，可以减少热疲劳性断裂热疲劳性断裂产生的机率，但是软态铜的制备方法能耗大，成本高。
发明内容
本发明是要解决现有的涂锡铜导带中软态铜的制备方法成本高的技术问题，而提供复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法。
本发明的复合太阳能光伏汇流焊带是由第一铜层、铝层和第二铜层构成的平行三层复合结构带，复合结构带的宽度为2mm～62mm，厚度为0.1mm～0.25mm，其中铝层位于中间，第一铜层和第二铜层分别位于铝层的上、下两侧，铝层的厚度占复合结构带厚度的50％～80％，第一铜层与铝层的接触率大于99％，第二铜层与铝层的接触率大于99％。
上述的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法以按以下步骤进行：将厚度为0.10mm～0.25mm的铝板作为中间层，上、下覆盖厚度为0.03mm～0.07mm的铜板，加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后切割成宽度为2mm～62mm的带条，得到复合太阳能光伏汇流焊带。
本发明的复合太阳能光伏汇流焊带是由铝和铜层构成的包芯式复合结构带，复合结构带的宽度为2mm～62mm，厚度为0.1mm～0.25mm，其中铝为芯，铜层包覆在铝的外表面，铝的厚度占复合结构带厚度的50％～80％，铜层与铝的接触率大于99％。
上述的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法按以下步骤进行：将宽度为1mm～60mm、厚度为0.10mm～0.25mm的铝板作为芯层，外表面包覆厚度为0.03mm～0.07mm的铜板，加入到压延机中轧制，得到复合太阳能光伏汇流焊带。
光伏导带的热应力及应变取决于所用材料的弹性模量和热膨胀系数，基本上是线性关系。本发明突破以工艺性制备软态铜解决热应力的拘囿，在导带材料和结构上进行探索，本发明采用铜包铝的夹芯层复合结构，或采用铜包铝层的平行多层的三明治结构，在导带中引入金属铝中间层实现导带产品应用时的应力降低，同时使产品质量减轻，通过将铜置于外层，为了方便涂挂钎料以及提高其电导率。由于铝为导带缓解应力的关键，其能力比同尺寸纯铜导带超出30％左右。本发明的包芯或三明治结构的铜铝复合导带，由二维热应力计算可以比纯铜多缓解热应力12％～25％、质量减小35％～55％。本发明的复合导带可通过简单机械加工就可以制成具有铜包铝或平行多层复合结构并符合产品规格的导带，无需过多的能耗过程。纯铜部分作为直接导电部分并将涂挂钎料与太阳能元件直接连接，铝材部分作为良导体，由于其比铜优越的柔韧性，可以比铜更好地缓解热循环产生的应力，大幅度延长导带的使用寿命。同时，铝有着比铜低很多的密度，在同样汇流带规格的情况下，含铝的导带质量会有明显降低。铝不仅是良导体，其价格又仅是铜的三分之一，这种方法制成的汇流带就同时提供了大批量生产的规模效应。
本发明的复合太阳能光伏汇流焊带涂挂钎料后与太阳能元件直接连接，作为太阳能组件应用。
附图说明
图1是具体实施方式一的复合太阳能光伏汇流焊带的横截面的结构示意图，图中1为第一铜层，2为铝层，3为第二铜层；图2是具体实施方式十二的复合太阳能光伏汇流焊带的横截面的结构示意图，图中4为铜层，5为铝。
具体实施方式
具体实施方式一：(请参考附图1)本实施方式的复合太阳能光伏汇流焊带是由第一铜层1、铝层2和第二铜层3构成的平行三层复合结构带，复合结构带的宽度为2mm～62mm，厚度为0.1mm～0.25mm，其中铝层2位于中间，第一铜层1和第二铜层3分别位于铝层2的上、下两侧，铝层2的厚度占复合结构带厚度的50％～80％，第一铜层1与铝层2的接触率大于99％，第二铜层3与铝层2的接触率大于99％。
本实施方式突破以工艺性制备软态铜解决热应力的拘囿，在导带材料和结构上进行探索，本实施方式采用铜包铝层的平行多层的三明治结构，在导带中引入金属铝中间层实现导带产品应用时的应力降低，同时使产品质量减轻，通过将铜置于外层，为了方便涂挂钎料以及提高其电导率。由于铝为导带缓解应力的关键，其能力比同尺寸纯铜导带超出30％左右。本实施方式的三明治结构的铜铝复合导带，由二维热应力计算可以比纯铜多缓解热应力12％～25％、质量减小35％～55％。本实施方式的复合导带可通过简单机械加工就可以制成具有平行多层复合结构并符合产品规格的导带，无需过多的能耗过程。纯铜部分作为直接导电部分并将涂挂钎料与太阳能元件直接连接，铝材部分作为良导体，由于其比铜优越的柔韧性，可以比铜更好地缓解热循环产生的应力，大幅度延长导带的使用寿命。同时，铝有着比铜低很多的密度，在同样汇流带规格的情况下，含铝的导带质量会有明显降低。铝不仅是良导体，其价格又仅是铜的三分之一，这种方法制成的汇流带就同时提供了大批量生产的规模效应。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是复合结构带的宽度为5mm～58mm，厚度为0.15mm～0.20mm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是复合结构带的宽度为30mm，厚度为0.18mm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是铝层的厚度占复合结构带厚度的55％～75％。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是铝层的厚度占复合结构带厚度的65％。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法按以下步骤进行：将厚度为0.10mm～0.25mm的铝板作为中间层，上、下覆盖厚度为0.03mm～0.07mm的铜板，加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后切割成宽度为2mm～62mm的带条，得到复合太阳能光伏汇流焊带。
本实施方式采用铜包铝层的平行多层的三明治结构，在导带中引入金属铝中间层实现导带产品应用时的应力降低，同时使产品质量减轻，通过将铜置于外层，为了方便涂挂钎料以及提高其电导率。由于铝为导带缓解应力的关键，其能力比同尺寸纯铜导带超出30％左右。本实施方式的三明治结构的铜铝复合导带，由二维热应力计算可以比纯铜多缓解热应力12％～25％、质量减小35％～55％。本实施方式的复合导带可通过简单机械加工就可以制成具有平行多层复合结构并符合产品规格的导带，无需过多的能耗过程。纯铜部分作为直接导电部分并将涂挂钎料与太阳能元件直接连接，铝材部分作为良导体，由于其比铜优越的柔韧性，可以比铜更好地缓解热循环产生的应力，大幅度延长导带的使用寿命。同时，铝有着比铜低很多的密度，在同样汇流带规格的情况下，含铝的导带质量会有明显降低。铝不仅是良导体，其价格又仅是铜的三分之一，这种方法制成的汇流带就同时提供了大批量生产的规模效应。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是作为中间层的铝板的厚度为0.18mm～0.23mm，铜板的厚度为0.04mm～0.06mm。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是作为中间层的铝板的厚度为0.20mm的，铜板的厚度为0.05mm。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是压延机轧制时的温度为40℃～80℃，辊距为0.1～0.25mm，薄通次数为6～8次，薄通时辊距不变。其它与具体实施方式六至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是压延机轧制时的温度为60℃，辊距为0.2mm，薄通次数为7次，薄通时辊距不变。其它与具体实施方式六至八之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法按以下步骤进行：将厚度为0.20mm的铝板作为中间层，上、下覆盖厚度为0.07mm铜板，加入到压延机中轧制，轧制时的温度为60℃，辊距为0.2mm，薄通次数为6次，薄通时辊距不变，得到复合板材，然后切割成宽度为10mm的带条，得到复合太阳能光伏汇流焊带。
本实施方式制备的复合太阳能光伏汇流焊带由第一铜层1、铝层2和第二铜层3构成的平行三层复合结构带，复合结构带的宽度为10mm，厚度为0.23mm，其中铝层2位于中间，第一铜层1和第二铜层3分别位于铝层2的上、下两侧，铝层2的厚度占复合结构带厚度的65％，通过超声检验，第一铜层1与铝层2的接触率为99.8％，第二铜层3与铝层2的接触率为99.9％。
将本实施方式制备的复合太阳能光伏汇流焊带与铜汇流带由双层玻璃板夹焊，放在温度为80℃的保温箱中，并通220V的交流电，作为热循环，保持24h后，发现铜汇流带断裂，而本实施方式制备的复合太阳能光伏汇流焊带完整无损。
本实施方式的复合导带可通过简单机械加工就可以制成具有平行多层复合结构并符合产品规格的导带，无需过多的能耗过程。纯铜部分作为直接导电部分并将涂挂钎料与太阳能元件直接连接，铝材部分作为良导体，由于其比铜优越的柔韧性，可以比铜更好地缓解热循环产生的应力，大幅度延长导带的使用寿命。同时，铝有着比铜低很多的密度，在同样汇流带规格的情况下，含铝的导带质量会有明显降低。铝不仅是良导体，其价格又仅是铜的三分之一，这种方法制成的汇流带就同时提供了大批量生产的规模效应。
具体实施方式十二：(请参考附图2)本实施方式的复合太阳能光伏汇流焊带是由铝5和铜层4构成的包芯式复合结构带，复合结构带的宽度为2mm～62mm，厚度为0.1mm～0.25mm，其中铝5为芯，铜层4包覆在铝5的外表面，铝5的厚度占复合结构带厚度的50％～80％，铜层4与铝5的接触率大于99％。
本实施方式突破以工艺性制备软态铜解决热应力的拘囿，在导带材料和结构上进行探索，本实施方式采用铜包铝的夹芯层复合结构，在导带中引入金属铝中间层实现导带产品应用时的应力降低，同时使产品质量减轻，通过将铜置于外层，为了方便涂挂钎料以及提高其电导率。由于铝为导带缓解应力的关键，其能力比同尺寸纯铜导带超出30％左右。本实施方式的包芯结构的铜铝复合导带，由二维热应力计算可以比纯铜多缓解热应力12％～25％、质量减小35％～55％。本实施方式的复合导带可通过简单机械加工就可以制成具有铜包铝复合结构并符合产品规格的导带，无需过多的能耗过程。纯铜部分作为直接导电部分并将涂挂钎料与太阳能元件直接连接，铝材部分作为良导体，由于其比铜优越的柔韧性，可以比铜更好地缓解热循环产生的应力，大幅度延长导带的使用寿命。同时，铝有着比铜低很多的密度，在同样汇流带规格的情况下，含铝的导带质量会有明显降低。铝不仅是良导体，其价格又仅是铜的三分之一，这种方法制成的汇流带就同时提供了大批量生产的规模效应。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十二不同的是复合结构带的宽度为10mm～55mm，厚度为0.15mm～0.20mm。其他与具体实施方式十二相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十二不同的是复合结构带的宽度为35mm，厚度为0.18mm。其他与具体实施方式十二相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十二至十四之一不同的是铝5的厚度占复合结构带厚度的55％～75％。其他与具体实施方式十二至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十二至十四之一不同的是铝5的厚度占复合结构带厚度的65％。其他与具体实施方式十二至十四之一相同。
具体实施方式十七：具体实施方式十二所述的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法按以下步骤进行：将宽度为1mm～60mm、厚度为0.10mm～0.25mm的铝板作为芯层，外表面包覆厚度为0.03mm～0.07mm的铜板，加入到压延机中轧制，得到复合太阳能光伏汇流焊带。
本实施方式采用铜包铝的夹芯层复合结构，在导带中引入金属铝中间层实现导带产品应用时的应力降低，同时使产品质量减轻，通过将铜置于外层，为了方便涂挂钎料以及提高其电导率。由于铝为导带缓解应力的关键，其能力比同尺寸纯铜导带超出30％左右。本实施方式的包芯复合导带，由二维热应力计算可以比纯铜多缓解热应力12％～25％、质量减小35％～55％。本实施方式的复合导带可通过简单机械加工就可以制成具有铜包铝复合结构并符合产品规格的导带，无需过多的能耗过程。纯铜部分作为直接导电部分并将涂挂钎料与太阳能元件直接连接，铝材部分作为良导体，由于其比铜优越的柔韧性，可以比铜更好地缓解热循环产生的应力，大幅度延长导带的使用寿命。同时，铝有着比铜低很多的密度，在同样汇流带规格的情况下，含铝的导带质量会有明显降低。铝不仅是良导体，其价格又仅是铜的三分之一，这种方法制成的汇流带就同时提供了大批量生产的规模效应。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十七不同的是作为中间层的铝板的厚度为0.18mm～0.23mm，铜板的厚度为0.04mm～0.06mm。其它与具体实施方式十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十七不同的是作为中间层的铝板的厚度为0.20mm的，铜板的厚度为0.05mm。其它与具体实施方式十七相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十七至十九之一不同的是压延机轧制时的温度为40℃～80℃，辊距为0.1～0.25mm，薄通次数为6～8次，薄通时辊距不变。其它与具体实施方式十七至十九之一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式十七至十九之一不同的是压延机轧制时的温度为60℃，辊距为0.2mm，薄通次数为7次，薄通时辊距不变。。其它与具体实施方式十七至十九之一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法按以下步骤进行：将宽度为10mm、厚度为0.20mm的铝板作为芯层，外表面包覆厚度为0.05mm的铜板，加入到压延机中轧制，轧制时的温度为60℃，辊距为0.2mm，薄通次数为6次，薄通时辊距不变，得到复合太阳能光伏汇流焊带。
本实施方式的复合太阳能光伏汇流焊带是由铝5和铜层4构成的包芯式复合结构带，复合结构带的宽度为12mm，厚度为0.22mm，其中铝5为芯，铜层4包覆在铝5的外表面，铝5的厚度占复合结构带厚度的70％，通过超声检验，铜层4与铝5的接触率为99.9％。
将本实施方式制备的复合太阳能光伏汇流焊带与铜汇流带由双层玻璃板夹焊，放在温度为80℃的保温箱中，并通220V的交流电，作为热循环，保持24h后，发现铜汇流带断裂，而本实施方式制备的复合太阳能光伏汇流焊带完整无损。
本实施方式的复合导带可通过简单机械加工就可以制成具有包芯式复合结构并符合产品规格的导带，无需过多的能耗过程。纯铜部分作为直接导电部分并将涂挂钎料与太阳能元件直接连接，铝材部分作为良导体，由于其比铜优越的柔韧性，可以比铜更好地缓解热循环产生的应力，大幅度延长导带的使用寿命。同时，铝有着比铜低很多的密度，在同样汇流带规格的情况下，含铝的导带质量会有明显降低。铝不仅是良导体，其价格又仅是铜的三分之一，这种方法制成的汇流带就同时提供了大批量生产的规模效应。
Claims (5)
1.复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法，其特征在于复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法按以下步骤进行：将厚度为0.10mm～0.25mm的铝板作为中间层，上、下覆盖厚度为0.03mm～0.07mm的铜板，加入到压延机中轧制，得到复合板材，然后切割成宽度为2mm～62mm的带条，得到复合太阳能光伏汇流焊带，该复合太阳能光伏汇流焊带是由第一铜层(1)、铝层(2)和第二铜层(3)构成的平行三层复合结构带，复合结构带的宽度为2mm～62mm，厚度为0.1mm～0.25mm，其中铝层(2)位于中间，第一铜层(1)和第二铜层(3)分别位于铝层(2)的上、下两侧，铝层(2)的厚度占复合结构带厚度的50％～80％，第一铜层(1)与铝层(2)的接触率大于99％，第二铜层(3)与铝层(2)的接触率大于99％。
2.根据权利要求1所述的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法，其特征在于作为中间层的铝板的厚度为0.18mm～0.23mm，铜板的厚度为0.04mm～0.06mm。
3.根据权利要求1所述的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法，其特征在于压延机轧制时的温度为40℃～80℃，辊距为0.1～0.25mm，薄通次数为6～8次，薄通时辊距不变。
4.复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法，其特征在于复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法按以下步骤进行：将宽度为1mm～60mm、厚度为0.10mm～0.25mm的铝板作为芯层，外表面包覆厚度为0.03mm～0.07mm的铜板，加入到压延机中轧制，得到复合太阳能光伏汇流焊带，该复合太阳能光伏汇流焊带是由铝(5)和铜层(4)构成的包芯式复合结构带，复合结构带的宽度为2mm～62mm，厚度为0.1mm～0.25mm，其中铝(5)为芯，铜层(4)包覆在铝(5)的外表面，铝(5)的厚度占复合结构带厚度的50％～80％，铜层(4)与铝(5)的接触率大于99％。
5.根据权利要求4所述的复合太阳能光伏汇流焊带的制备方法，其特征在于压延机轧制时的温度为40℃～80℃，辊距为0.1～0.25mm，薄通次数为6～8次，薄通时辊距不变。
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