一种合金焊料、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及光伏电池焊接技术及合金焊料领域，具体是一种低溫合金焊料、其制 备方法W及其在无主栅电池焊接工艺中的应用。
【背景技术】
[0002] 太阳能作为一种清洁能源正逐渐被广泛应用，太阳能发电技术也取得了日新月异 的发展，运使得太阳能组件的产量得到了大幅度的提高。但是目前太阳电池组件的生产环 节中，存在转化效率低、功率损失大、生产成本高等问题，因此有人提出采用无主栅电池取 代传统的有主栅电池（ΚΞ主栅较为常见）来制作太阳能电池组件。采用无主栅电池的电 池组件中，在串联相邻电池时，通过使用锻锡铜线来代替传统的锻有锡铅合金的互联条，其 在增加受光面积、电流传输、功率损失等方面均具有更好的表现。
[0003] 目前Ξ主栅电池组件串焊工艺使用的合金焊料为锡铅两相共晶合金，锡铅合金比 例约为63:37,烙点为183Γ，在此共晶点，锡铅合金焊料由固态直接烙化进入液体状态，而 不需要经过固液共存区。在传统电池焊接工艺中，串焊机红外加热区的溫度在200°C左右， 高于锡铅合金的烙点，能够将电池电极与焊带紧密的焊接，形成欧姆接触，电极与焊带的附 着力满足太阳电池组件焊接质量要求。然而在无主栅电池焊接工艺中，焊接是在层压工艺 中实现的，由于层压时最高溫度只有150°C左右，远低于现用锡铅合金焊料的烙点183°C， 也即锡铅合金焊料在150°C时仍为固体，无法实现电池电极与焊带的焊接，无法形成铜丝与 电池细栅和背场的欧姆接触。
[0004] 专利CN201210494897.9提出了一种低烙点无铅焊料合金，包括10-30%的 Bi、2. 2-3. 0%的Ag、0. 5-1. 0%的ln、0. 004-0. 008%的P、其余为锡。该焊料的烙点为 170-200°C，且具有良好的抗拉强度。但是由于该焊料的烙点仍然高于无主栅电极焊接的层 压最高溫度，因此不能满足层压焊接要求。 阳0化]基于上述分析可知，为了满足无主栅电极焊接工艺的溫度要求，有必要对现有的 合金焊料进行改进优化，W得到具有更低烙点、更好导电性能、抗拉强度和抗氧化性能的合 金焊料。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种烙点较低并兼具良好导电性能、抗拉强 度、抗氧化性能的合金焊料，且适用于无主栅电池与锻锡铜丝的焊接过程。 阳007]本发明包括立个方面，具体如下：
[0008] 第一个方面，本发明提供一种合金焊料，所述合金焊料包括锡、铅、铜、錬、憐、祕和 稀±元素。
[0009] 进一步地，所述合金焊料W重量份计，其具体组分含量如下：
[0010] 锡 17-35 觀 20-45 鑛 20-40 姻 0.1-2 缔 0.1-().5 鱗 0.01-0.2 錦上兀:裘 扮.扣-0.8。
[0011] 在本发明的所述合金焊料中，设及组成的"包括"，既包含了开放式的"包括"、"包 含"等及其类似含义，也包含了封闭式的"由…组成"等及其类似含义。
[0012] 在本发明的所述合金焊料中，所述锡的重量份数为17-35份，该重量份数包括了 其中的任何具体数值，例如17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、 27份、28份、28. 5份、29份、30份、31份、31. 7份、32份、33份、34份或35份。
[0013] 优选地，所述锡的重量份数为25-32份。
[0014] 在本发明的所述合金焊料中，铅的重量份数为20-45份，该重量份数包括了其中 的任何具体数值，例如20份、22份、24份、26份、28份、30份、31份、32份、34份、36份、38 份、40份、41份、42份、43份、44份或45份。
[0015] 优选地，所述铅的重量份数为30-45份。
[0016] 在本发明的所述合金焊料中，所述祕的重量份数为20-40份，该重量份数包括了 其中的任何具体数值，例如20份、22份、24份、26份、28份、30份、31份、31. 5份、32份、34 份、36份、36. 6份38份或40份。
[0017] 优选地，所述祕的重量份数为26-38份。
[0018] 在本发明的所述合金焊料中，所述铜的重量份数为0. 1-2份，该重量份数包括了 其中的任何具体数值，例如0. 1份、0. 2份、0. 4份、0. 5份、0. 6份、0. 8份、1份、1. 2份、1. 4 份、1. 5 份、1. 6 份、1. 7 份、1. 8 份、1. 9 份或 2。
[0019] 优选地，所述铜的重量份数为0. 1-0. 5份。
[0020] 在本发明的所述合金焊料中，所述錬的重量份数为0. 1-0. 5份，该重量份数包括 了其中的任何具体数值，例如0. 1份、0. 2份、0. 3份、0. 4份或0. 5份。
[0021] 在本发明的所述合金焊料中，所述憐的重量份数为0. 01-0. 2份，该重量份数包括 了其中的任何具体数值，例如0. 01份、0. 02份、0. 03份、0. 04份、0. 05份、0. 08份、0. 1份、 0. 12 份、0. 14 份、0. 15 份、0. 16 份、0. 18 份或 0. 2 份。
[0022] 优选地，所述憐的重量份数为0. 01-0. 06份。
[0023] 在本发明的所述合金焊料中，所述稀±元素的重量份数为0. 01-0. 8份，该重量份 数包括了其中的任何具体数值，例如0. 01份、0. 02份、0. 03份、0. 04份、0. 05份、0. 06份、 0. 07 份、0. 08 份、0. 1 份、0. 15 份、0. 2 份、0. 25 份、0. 3 份、0. 4 份、0. 5 份、0. 6 份、0. 7 份或 0.8 份。 阳024] 进一步地，所述稀±元素为姉、铜、错或钦中的一种或几种。
[00巧]在本发明的所述合金焊料中，所述姉的重量份数0. 02-0. 15份，该重量份数包括 了其中的任何具体数值，例如0. 02份、0. 03份、0. 04份、0. 05份、0. 06份、0. 08份、0. 1份、 0. 12份或0. 15份。
[00%] 在本发明的所述合金焊料中，所述铜的重量份数0. 01-0. 15份，该重量份数包括 了其中的任何具体数值，例如0. 01份、0. 02份、0. 03份、0. 04份、0. 05份、0. 06份、0. 08份、 0. 1 份、0. 12 份或 0. 15 份。
[0027] 在本发明的所述合金焊料中，所述错的重量份数0. 01-0. 15份，该重量份数包括 了其中的任何具体数值，例如0. 01份、0. 02份、0. 03份、0. 04份、0. 05份、0. 06份、0. 08份、 0. 1 份、0. 12 份或 0. 15 份。
[0028] 在本发明的所述合金焊料中，所述钦的重量份数0. 01-0. 15份，该重量份数包括 了其中的任何具体数值，例如0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.08份、 0. 1 份、0. 12 份或 0. 15 份。
[0029] 进一步地，所述姉、所述铜、所述错、所述钦的纯度为99. 99%。
[0030] 第二个方面，本发明还提供一种上述合金焊料的制备方法，包括W下步骤：
[00川 S1 :称取上述重量份的锡、铅、祕，真空加热烙炼，冷却得到第一组分；
[0032] S2:将所述第一组分分为等量的若干份，取其中一份加入上述重量份的铜，真空加 热烙炼，冷却得到第二组分；
[0033] 取其中一份加入上述重量份的錬，真空加热烙炼，冷却得到第Ξ组分；
[0034] 取其中一份加入上述重量份的憐，真空加热烙炼，冷却得到第四组分；
[0035] 取其中一份加入上述重量份的稀±元素，真空加热烙炼，冷却得到第五组分；
[0036]S3 :对所述第二组分、所述第Ξ组分、所述第四组分W及所述第五组分进行真空加 热烙炼，冷却得到所述合金焊料。
[0037] 进一步地，在所述S1步骤中，所述真空加热烙炼包括调整真空度至-0. 1~ 0.IMPa，设置加热溫度为450-550°C进行加热，待所述锡、所述铅和所述祕共同加热至设置 的加热溫度后处于完全烙融状态，进行保溫，保溫时间为10-40min。
[0038] 在本发明的制备方法中，S1步骤中的真空度为-0. 1~0.IMPa，该数值范围包括 了其中的任何具体数值，例如-0.IMPa、-0. 05MPa、0. 05MPa或0.IMPa。S1步骤中的加热溫 度为450-550°C，该溫度范围包括了其中的任何具体数值，例如450°C、480°C、500°C、520°C 或550°C。SI步骤中的保溫时间为10-40min，该时间范围包括了其中的任何具体数值，例如 10min、20min、30min或 40min。
[0039] 进一步地，在所述S2步骤中，所述真空加热烙炼包括调整真空度至-0. 1~ 0.IMPa，设置加热溫度为1000-1100°C分别对加入有所述铜的所述第一组分、加入有所 述錬的所述第一组分、加入有所述稀±元素的所述第一组分进行加热，设置加热溫度为 350-400°C对加入有所述憐的所述第一组分进行加热，待加入有