一种高效光伏异构焊带的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高效光伏异构焊带，括导电基带，所述导电基带为金属单质或合金材料，其具有上、下两个宽表面，所述的导电基带至少有一个宽表面分布有V形槽和耦联平台，V形槽的深度h为0.055mm＜h＜0.15mm；所述耦联平台为最大内接圆的直径不小于0.10mm，沿导电基带长度方向的最大长度小于50mm的平台。通过在导电基带表面制备优化设计的V型槽与耦联平台，为同时实现焊带表面的部分反光复用、降低焊接应力、保障焊接强度、均衡开槽导致的汇流电损提供了高性价比的定制设计方案。
【专利说明】一种高效光伏异构焊带
【技术领域】
[0001]本发明属于光伏焊带加工【技术领域】，特别涉及一种高效光伏异构焊带。
【背景技术】
[0002]随着世界经济的快速发展，能源消耗越来越大，世界各国都需求新能源的应用和普及。由于二氧化碳排放导致的温室气体效应致使全球气候变暖并引发自然灾害，世界各国对清洁的可再生能源的需求尤其强烈。在美国2007年次贷危机导致的全球危机蔓延和扩大以来，为刺激经济增长，各国都通过了更积极的鼓励使用可再生能源的措施。美国奥巴马政府提出在未来10年投资1500亿美元用于清洁能源；欧盟设定目标在2020年将可再生能源占使用能源的比例提高到20% ;日本提出在2030年使70%以上的新建住宅安装太阳能电池板(约70GW)。为缓解光电产品国内需求不足，2009年3月26日，中国财政部宣布将推动实施“太阳能屋顶计划”示范工程。财政部、住房和城乡建设部联合出台的《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》中明确提出，实施“太阳能屋顶计划”，对光电建筑应用示范工程予以资金补助、鼓励技术进步与科技创新、鼓励地方政府出台相关财政扶持政策、加强建设领域政策扶持等一系列原则措施。现阶段在经济发达、产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化示范；积极支持在农村与偏远地区发展离网式发电，实施送电下乡等有关规定，更是给太阳能技术的应用指明了方向。以太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化为突破口，可能在短期内让人们看到应用太阳能的诸多好处，也有利于今后大面积推广，激发产业资本投资太阳能领域的积极性。各国的新能源政策或许将成为下一个影响我们此后15年世界发展的重要政策之一。2009年的哥本哈根气候会议再次唤醒、强化了人们关注清洁能源的意识。伴随新能源的应用和普及，光伏行业的迅猛增长势头得到进一步的加强和重视。
[0003]焊带(包括互连带和汇流带)是光伏组件焊接过程中的重要原材料，焊带通常是通过焊接或导电胶粘结的方式将电池片互相连接和汇流电流，焊带质量的好坏将直接影响到光伏组件电流的收集效率，对光伏组件的功率影响很大。如何通过焊带的异构化，来增加电池片的转化率，降低碎片率，一直是焊带行业研究的课题之一。
[0004]中国专利CN101789452A给出了一种涂锡焊带，其包括铜带及其表面的涂锡层，涂锡层表面具有均匀分布的坑状体。这种焊带在一定程度上使太阳光在坑状体中发生漫反射，提高了接受太阳光的能量。但是，其坑状体仅发生漫反射，反射回电池片的太阳光比例很小，提高的转化率有限；此外，其凹坑是在涂锡过程中制备，会产生不均匀的焊料层，并会产生与电池片焊接不牢的现象，出现虚焊。
[0005]中国专利CN102569470A给出了一种在焊带表面制备垂直于焊带长度方向的V型槽，以此来降低电池片的隐裂和碎片率。但此专利焊带V型槽是垂直于长度方向且V型槽间无明显的间距，因此这种焊带在与电池片焊接时不稳定，焊接不牢。
[0006]中国专利CN202004027U给出了一种焊带，在焊带正面具有多个沿焊带长度方向延伸的凹槽排列构成的截面呈锯齿型的反光结构，以此结构来让入射到焊带上太阳光有效反射到电池片上，来提高组件功率。但这种焊带在与电池片焊接时不稳定，焊接不牢，且这种沿焊带长度方向的凹槽结构，在同等厚度焊带的情况下，截面积损耗大，从而增加了电阻，不利于功率的提升。
[0007]中国专利ZL201320071240.1， ZL201320071182.2， ZL201320110484.6，ZL201320463993.7，ZL201320466223.8等，提出了通过对焊带的导电基带进行不同形式的
异构，实现焊带表面反射光的部分复用，调整焊带与电池片之间的焊接牢度，降低焊带带来的汇流电损，以及降低焊带的屈服应力以提高组件的耐候安全和生产过程中的碎片率。实践证实，上述专利群尚存一类共同的不足:即当采用市场上现行的自动串焊机焊接时，除非大幅提高异构宽表面上基带平面的总面积占异构宽表面总面积比例，否则接触背银的异构宽表面与背银之间出现虚焊的风险较高。然而大幅提高异构宽表面上基带平面的总面积占异构宽表面总面积比例的后果，正是导致处于正银面的焊带表面反射光复用能力大幅下降的原因，违背产品设计的主要初衷。
[0008]同时，发明人发现，即使在焊带的生产过程中将凹槽角度设置在能够使反射光通过组件的玻璃/空气表面重新反射到电池表面发生全反射的角度范围内，反光复用的能力仍不理想。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是:为了在合理确保通过互联带导电基带的表面异构实现互联带反光复用/应力降低的同时，解决在自动串焊机环境下异构焊带与电池片之间的焊接牢度降低/虚焊风险增大，本发明为同时实现焊带表面的部分反光复用、降低焊接应力、保障焊接强度、均衡开槽导致的汇流电损提供了高性价比的高效光伏异构焊带。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高效光伏异构焊带，包括导电基带，所述导电基带为金属单质或合金材料，其具有上、下两个宽表面，所述的导电基带至少有一个宽表面分布有V形槽和稱联平台,V形槽的深度h为0.055mm < h < 0.15mm ;所述率禹联平台为最大内接圆的直径大于0.1Omm,沿导电基带长度方向的最大长度小于50mm的
T D O
[0011]上述技术方案通过在导电基带的表面制作V形槽，一方面使得部分表面反射光能够通过组件的玻璃/空气表面重新反射到电池表面，从而实现了部分焊带表面反射光的复用的能力，同时通过V形槽的分布局部降低了焊带的实际厚度，从而降低了焊接后因为焊带的远高于电池片的热胀冷缩幅度而带来的焊带与电池片之间的应力。尤其重要的是，本方案同时在V形槽之间预留有耦联平台，从而同步解决了焊带与电池片的结合牢度问题。发明人发现，使用当前市场上的主流自动串焊机时，欲保证焊接过程中焊料对电池的背银表面有足够的焊接牢度，耦联平台的最大内接圆的直径须不小于0.10_。与此同时，一般应选择耦联平台沿导电基带长度方向的最大长度小于50mm，否则不仅无谓损失V型槽密度/焊带反光复用的能力，通过V型槽降低焊接碎片率的效果也会大打折扣:因为此时V型槽之间距离已经大于一般多晶电池片宽度的30%，相邻V型槽之间在焊接过程中积累的焊带/电池片应力难以得到较好释放。
[0012]发明人发现，在现有焊带焊接工艺条件下，焊接后焊带表面的焊锡层会发生自然流淌，因此V形槽侧壁和耦联平台上的部分焊料会流入V形槽内，如果V形槽深度太浅，会造成V形槽大部分被焊料堵死，损失反光设计的初衷。若V型槽过深，则会带来焊带的包络厚度过大，制备过程中断线风险高等弊端。因此，一般选择V形槽的深度h为0.055mm < h< 0.15mm。
[0013]所述的导电基带至少有一个宽表面由所述V形槽和所述耦联平台构成，即同一个宽表面仅由所述的V形槽和所述的耦联平台构成。
[0014]所述V形槽为槽的两个斜边的交线为直线的直线型V形槽。
[0015]相邻V形槽之间均留有耦联平台。
[0016]在当前晶硅电池组件的封装环境下，优选V形槽的深度h在0.06mm≤h≤0.12mm。
[0017]进一步地，宜优选所述耦联平台的最大内接圆的直径大于0.20mm，且所述耦联平台沿导电基带长度方向的最大长度小于20mm。
[0018]进一步地，宜优选所述耦联平台的最大内接圆的直径不小于0.25mm，且所述耦联平台沿导电基带长度方向的最大长度小于5_。在当前市场上的主流自动串焊机环境下，并从工业化稳定生产高可焊焊带的成本效益出发，在保证焊带可焊接或粘结并满足焊带剥离拉力的情况下，可以得到较佳的耦联平台与反光V形槽的比例。
[0019]优选直线型V形槽与导电基带的长度方向的倾斜角度为15° -75。。当夹角在75° -90°之间时，V形槽的反光通过玻璃/空气表面重新反射后会大部或者全部落回到焊带表面，起不到被电池片复用的作用，且焊带的有效导电横截面积降低较大，导致焊带的实用电阻增大，带来较高的封装电损。但此时的V形槽走向有利于焊带焊接后的内应力释放，从而能够更好地降 低因为焊带的热胀冷缩导致的焊接碎片风险；当夹角在0° -15°之间时，V形槽的反光通过玻璃/空气表面重新反射后会大部或者全部落回到电池片表面，有利于光的复用，且焊带的有效横截面积降低小/封装电损增加小，但此时不利于释放焊带焊接后的内应力，在辅助降低焊接过程中因为焊带远高于电池片的热胀冷缩系数而导致焊接碎片风险方面有一定劣势。
[0020]所述耦联平台的表面积占其所在导电基带宽表面的面积比例m为5 %≤m≤95%。
[0021]所述耦联平台的表面积占其所在导电基带宽表面的面积比例m为25 %≤m≤75%。
[0022]所述直线型V形槽在同一宽面平行分布。
[0023]所述直线型V形槽在同一宽面交叉分布。
[0024]所述耦联平台的形状为平行四边形或梯形。
[0025]焊带焊接后，表面的焊锡层会发生自然流淌，使得焊接完成后的实际发光凹槽角度变大。对于采用非焊接方式(典型地如通过导电胶粘结电池与互联带)，上述问题则不会发生。根据具体应用方法，一般选择V形槽的V形夹角在75° -138°之间，以保障较佳的焊带表面反光通过玻璃/空气表面重新反射到电池表面的效率。
[0026]所述耦联平台不低于所述V形槽的最高点。
[0027]焊带的外表面涂敷或电镀有锡基焊料层，从而可以直接焊接；且在导电基带与锡基焊料层之间可制备保护层，以防止焊带老化，性能可靠。上述基带制作方案，对于采用常规热涂敷焊料制备焊带的方式，同样具备重要意义:采用常规热涂焊料生产焊带时，虽然基带表面的异构会被基本填平，从而难以实现焊带表面的反光复用，但采用本方案的V形槽基带，仍可降低焊接应力，同时又不会因为V形槽的存在而过多损失有效导电截面积。
[0028]焊带的外表面也可涂敷或电镀有导电反光层，适用于焊带与电池片之间通过非焊接(如导电胶粘结)方式结合的情况。
[0029]所述焊料层或导电反光层与导电基带之间还制备有过渡层。
[0030]本发明公布的一种高效光伏异构焊带，通过在导电基带表面制备优选深度的V形槽，和优选设计的耦联平台，为同时实现焊带表面的部分反光复用、降低焊接应力、保障焊接强度、均衡开槽导致的汇流电损提供了高性价比的定制设计方案。对于忽略反光复用能力的常规热涂焊带的制备，同样具备优化指导意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明的高效光伏异构焊带的实施例1的结构示意图。
[0032]图2是本发明的高效光伏异构焊带的实施例2的结构示意图。
[0033]图3是本发明的高效光伏异构焊带的实施例3的结构示意图。
[0034]图4是本发明的高效光伏异构焊带的实施例4的结构示意图。
[0035]图5是本发明的高效光伏异构焊带的实施例5的结构示意图。
[0036]图6是本发明的实施例5的凹槽集合的剖面图。
[0037]图7是本发明的实施例5的耦联平台的剖面图。
[0038]图8是本发明的高效光伏异构焊带的实施例6的结构示意图。
[0039]图9是本发明的高效光伏异构焊带的实施例7的结构示意图。
[0040]图10是本发明的高效光伏异构焊带的实施例8的结构示意图。
[0041]图11是本发明的高效光伏异构焊带的实施例9的结构示意图。
[0042]图12是本发明的高效光伏异构焊带的实施例10的结构示意图。
[0043]图13是本发明的高效光伏异构焊带的实施例11的结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]本发明选择V形槽的深度h大于0.055mm,首先是因为在现有焊带焊接工艺条件下，焊接后焊带表面的焊锡层会发生自然流淌，因此V形槽侧壁和耦联平台上的部分焊料会流入V形槽内，如果V形槽深度太浅，会造成V形槽大部分被焊料堵死，损失反光设计的初衷。例如焊料层厚度是lOum，耦联平台的为平行四边形，内接圆的直径为250um，V形槽夹角120度，此时模拟计算焊接后，不同深度V形槽焊料填埋后计算剩余大致深度如下表:
[0045]
【权利要求】
1.一种高效光伏异构焊带，其特征在于:包括导电基带(1)，所述导电基带(1)为金属单质或合金材料，其具有上、下两个宽表面，所述的导电基带(1)至少有一个宽表面分布有V形槽(3)和耦联平台⑷，V形槽(3)的深度h为0.055mm < h < 0.15mm ;所述耦联平台(4)为最大内接圆的直径不小于0.1Omm,沿导电基带(1)长度方向的最大长度小于50mm的T D O
2.如权利要求1所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述的导电基带(1)至少有一个宽表面由所述V形槽(3)和所述耦联平台(4)构成。
3.如权利要求1所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述V形槽(3)为槽的两个斜边的交线为直线的直线型V形槽。
4.如权利要求1所述的光伏异构焊带，其特征在于:相邻V形槽之间均留有耦联平台⑷。
5.如权利要求1-4中任一项所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述V形槽(3)的深度 h 为 0.06mm ≤ h ≤ 0.12mm。
6.如权利要求1-5中任一项所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述耦联平台(4)的最大内接圆的直径大于0.20mm，且所述耦联平台(4)沿导电基带(1)长度方向的最大长度小于20mm。
7.如权利要求5或6所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述耦联平台(4)的最大内接圆的直径不小于0.25mm，且所述耦联平台(4)沿导电基带(1)长度方向的最大长度小于5mm ο
8.如权利要求3所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述直线型V形槽(3)与导电基带(1)的长度方向的倾斜角度为15° -75。。
9.如权利要求1-8中任一项所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述耦联平台(4)的表面积占其所在导电基带(1)宽表面的面积比例m为5%≤m≤95%。
10.如权利要求9所述的光伏焊带，其特征在于:所述耦联平台(4)的表面积占其所在导电基带(1)宽表面的面积比例m为25%≤m≤75%。
11.如权利要求3所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述直线型V形槽(3)在同一宽面平行分布。
12.如权利要求3所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述直线型V形槽(3)在同一宽面交叉分布。
13.如权利要求1所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述耦联平台(4)的形状为平行四边形或梯形。
14.如权利要求1-3中任一项所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述V形槽(3)的V形夹角在75° -138°之间。
15.如权利要求1-4中任一项所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述耦联平台(4)不低于所述V形槽⑷的最高点。
16.如权利要求1所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述导电基带(1)的表面涂敷或电镀有焊料层(5)。
17.如权利要求1所述的光伏异构焊带，其特征在于:所述导电基带(1)的表面涂敷或电镀有导电反光层。
18.如权利要求16或17所述的光伏焊带，其特征在于:所述焊料层(5)或导电反光层与导电基带(1)之间还 制备有过渡层。
【文档编号】H01L31/05GK103985775SQ201410236303
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2011年5月3日 优先权日:2011年5月3日
【发明者】励征 申请人:蒙特集团（香港）有限公司