焊带的制备方法
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202010990288.7 | 申请日 | 2020-09-18 |
| 公开(公告)号 | CN112151631B | 公开(公告)日 | 2022-07-05 |
| 申请人 | 浙江晶科能源有限公司; 晶科能源股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 张泽辉; 卢王威; 刘俊辉; 陶武松; 郭志球; | 第一发明人 | 张泽辉 |
| 权利人 | 浙江晶科能源有限公司,晶科能源股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 浙江晶科能源有限公司,晶科能源股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：浙江省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：浙江省嘉兴市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：浙江省嘉兴市海宁市袁花镇袁溪路58号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：314416 |
| 主IPC国际分类 | H01L31/05 | 所有IPC国际分类 | H01L31/05 ; H01L31/042 ; B23K35/40 |
| 专利引用数量 | 8 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 5 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 上海晨皓知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 成丽杰; |
| 摘要 | 本 发明 实施方式涉及光伏技术领域，公开了一种焊带，包括：导电焊带本体、所述导电焊带本体包括：第一外表面；位于所述第一外表面上的 银 膜层，所述银膜层由纳米银颗粒组成。本发明中提供的焊带、光伏组件以及焊带的制备方法，在实现焊带彩色化的同时，兼顾高 导电性 和高可靠性。 | ||
| 权利要求 | 1.一种焊带的制备方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 焊带的制备方法技术领域[0001] 本发明实施方式涉及光伏技术领域，特别涉及一种焊带的制备方法。 背景技术[0002] 焊带是光伏组件焊接过程中的重要原材料，太阳能组件通过焊带连接太阳能电池片，由于焊带良好的导电性，使得各太阳能电池片在焊接后形成一个完成的电气通路，从而使得太阳光纤的照射下产生的电流和电压能够在焊带中传输出来，为利用太阳能提供了可靠的基础。焊带按功能不同，进一步又可分为互联条与汇流带两类。然而，传统的焊带主要呈现亮银色，而亮银色焊带存在光污染，易形成强光反射，不利于安全驾驶，对于光伏组件的应用场景有极大的限制。 [0003] 针对上述问题，相关技术中通过在焊带表面涂覆一层黑色涂料来实现黑色焊带的制备，然而，该种方法制备得到的黑色焊带不仅存在涂层易脱落的问题，而且焊带的电阻率、可焊性等均受到了较大的影响。因此，本领域迫切需要一种技术方案，使得焊带彩色化的同时，兼顾焊带的电阻率、可靠性等性能。 发明内容[0004] 本发明实施方式的目的在于提供一种焊带的制备方法，在实现焊带彩色化的同时，兼顾高导电性和高可靠性。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种焊带，包括：导电焊带本体、所述导电焊带本体包括：第一外表面；位于所述第一外表面上的银膜层，所述银膜层由纳米银颗粒组成。 [0006] 本发明的实施方式还提供了一种光伏组件，包括由多个太阳能电池组成的多个太阳能电池组串，至少一个上述的焊带；所述焊带电连接相邻两条所述太阳能电池组串、或电连接相邻两个所述太阳能电池。 [0007] 本发明的实施方式还提供了一种焊带的制备方法，包括：将导电焊带本体以及合金焊料放置于加热容器中，所述合金焊料位于所述导电焊带本体的第一外表面上；其中，所述合金焊料为三元合金，且所述三元合金包括：锡、银和另一种金属；对所述加热容器进行加热、保温得到熔融状态的合金焊料；冷却所述熔融状态的合金焊料以得到位于所述第一外表面上银膜层，以及位于所述导电焊带本体与所述银膜层之间的合金层；其中，所述银膜层由纳米银颗粒组成。 [0008] 本发明实施方式相对于相关技术而言提供了一种焊带，包括导电焊带本体、导电焊带本体包括：第一外表面；位于第一外表面上的银膜层，银膜层由纳米银颗粒组成。由于导电焊带本体的第一外表面上设置有由纳米银颗粒组成的银膜层，而纳米银颗粒组成的银膜层的颜色呈彩色，如此，能够形成具有彩色表面的焊带，避免了亮银色焊带存在的光污染问题；且由于本方案中利用银膜层实现焊带的彩色化，而银膜层本身具有高导电性，且银膜层与导电焊带本体的贴附性较好、不易脱落，使得焊带能够同时兼顾高导电性和高可靠性。 [0009] 另外，所述纳米银颗粒的尺寸范围在10纳米至80纳米。 [0010] 另外，所述银膜层中所述纳米银颗粒的期望尺寸值为22纳米、30纳米、32纳米或45纳米。 [0011] 另外，在垂直于所述第一外表面的方向上，所述银膜层的厚度范围在10纳米至200纳米。 [0012] 另外，所述导电焊带本体还包括与所述第一外表面相对的第二外表面，所述银膜层还位于所述第二外表面上。在整个导电焊带本体的表面均附着有银膜层，使得导电焊带本体附着于物体（如太阳能电池）的第二外表面、以及暴露于外界的第一外表面均呈彩色，进一步降低了焊带可能存在的光污染风险。 [0013] 另外，还包括：位于所述导电焊带本体与所述银膜层之间的合金层，所述合金层为三元合金，且所述三元合金包括：锡、银和另一种金属。由于三元合金中含有金属银，因此，银膜层与合金层的附着性更强、更加不易脱落，进一步提高了银膜层的附着可靠性。 [0014] 另外，所述另一种金属包括：铜、铅或铋。 [0016] 另外，在不同的制备过程中，以不同的冷却速度冷却所述熔融状态的合金焊料，在不同的制备过程中得到纳米银颗粒的期望尺寸不同的银膜层；其中，所述冷却速度越快，所述银膜层中纳米银颗粒的期望尺寸值越小。通过冷却速度的改变有效地调控纳米银颗粒的尺寸，利用不同尺寸的纳米银颗粒对应的颜色不同，能够让焊带呈现不同的颜色，得到彩色化焊带，工艺简单可控。 [0017] 另外，当所述冷却速度为每分钟降低1℃至100℃时，所述纳米银颗粒的尺寸范围在10纳米至80纳米。 [0018] 另外，所述银膜层中所述纳米银颗粒的期望尺寸值为22纳米、30纳米、32纳米或45纳米。 [0019] 另外，所述另一种金属包括：铜、铅或铋。 [0021] 一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。 [0022] 图1是根据本发明第一实施方式的焊带的剖面示意图； [0023] 图2是根据本发明第一实施方式的焊带的另一种剖面示意图； [0024] 图3是根据本发明第二实施方式的光伏组件的俯视图； [0025] 图4是根据本发明第三实施方式的焊带的制备方法的流程示意图。 具体实施方式[0026] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。 [0027] 本发明的第一实施方式涉及一种焊带，本实施方式的核心在于焊带包括导电焊带本体、导电焊带本体包括：第一外表面；位于第一外表面上的银膜层，银膜层由纳米银颗粒组成。由于导电焊带本体的第一外表面上设置有由纳米银颗粒组成的银膜层，而纳米银颗粒组成的银膜层的颜色呈彩色，如此，能够形成具有彩色表面的焊带，避免了亮银色焊带存在的光污染问题；且由于本方案中利用银膜层实现焊带的彩色化，而银膜层本身具有高导电性，且银膜层与导电焊带本体的附着性较好、不易脱落，使得焊带能够同时兼顾高导电性和高可靠性。 [0028] 下面对本实施方式的焊带的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。 [0029] 本实施方式中的焊带1的结构示意图如图1所示：包括：导电焊带本体11，导电焊带本体11的材料包括以下任意一种：铜、金、银、铁和锡。本实施方式中为兼顾高导电性和低成本，采用铜作为导电焊带本体11的材料。 [0030] 导电焊带本体11包括第一外表面111，还包括：位于第一外表面111上的银膜层13，银膜层13由纳米银颗粒组成。由于随着纳米银颗粒尺寸的变化，纳米银的光学吸收相应范围也相应发生变化，进而呈现出各类颜色，因此在导电焊带本体11的第一外表面111上设置由纳米银颗粒组成的银膜层13，能够得到具有彩色表面的焊带1，避免了亮银色焊带1存在的光污染问题。由于本实施例中利用银膜层13实现焊带1的彩色化，而银膜层13本身具有高导电性，且银膜层13与导电焊带本体11同属于金属材质，附着性较好、不易脱落，使得焊带1能够同时兼顾高导电性和高可靠性。其中，焊带1的表面形状可以为圆形、三角形、方形或其他形状。 [0031] 值得说明的是，导电焊带本体11一般为片状，由于在使用时，导电焊带本体11的一个表面会附着于物体（如太阳能电池120），因此，本实施例中仅在导电焊带本体11的第一外表面111形成银膜层13，而用于附着于物体的另一个表面未形成有银膜层13，进一步降低了焊带1成本。 [0032] 可实现地，如图2所示，导电焊带本体11还包括与第一外表面111相对的第二外表面112，银膜层13还位于第二外表面112上。即就是说，在整个导电焊带本体11的表面均附着有银膜层13，使得导电焊带本体11附着于物体（如太阳能电池120）的第二外表面112、以及暴露于外界的第一外表面111均呈彩色，进一步降低了焊带1可能存在的光污染风险。 [0033] 在一些实施例中，导电焊带本体11与银膜层13之间还设置有合金层12，合金层12为三元合金，且三元合金包括：锡、银和另一种金属。由于三元合金中含有金属银，因此，银膜层13与合金层12的附着性更强、更加不易脱落，进一步提高了银膜层13的附着可靠性。 [0034] 其中，三元合金的另一种金属包括：铜、铅或铋。本实施例中为了进一步提高合金层12与导电焊带本体11的附着力，导电焊带本体11和三元合金的另一种金属均可采用铜。 [0035] 本实施例银膜层13中纳米银颗粒的尺寸范围在10纳米至80纳米，在垂直于第一外表面111的方向上，银膜层13的厚度范围在10纳米至200纳米。 [0036] 进一步地，银膜层13中纳米银颗粒的期望尺寸值为22纳米、30纳米、32纳米或45纳米。 [0037] 具体地说，期望尺寸值是指银膜层13中所有银纳米颗粒中的大部分纳米银颗粒的尺寸大小落在这一值附近。银膜层13中纳米银颗粒的期望尺寸值不同时，该膜层的颜色也不相同，例如：当纳米银颗粒的期望尺寸值为22纳米时，银膜层13呈黄绿色，此时，银膜层13中纳米银颗粒的尺寸在10纳米 50纳米之间；当纳米银颗粒的期望尺寸值为30纳米时，银膜~层13呈棕色，此时，银膜层13中纳米银颗粒的尺寸在20纳米 50纳米之间；当纳米银颗粒的~ 期望尺寸值为32纳米时，银膜层13呈灰绿色，此时，银膜层13中纳米银颗粒的尺寸在10纳米 80纳米之间；当纳米银颗粒的期望尺寸值为45纳米时，银膜层13呈棕灰色，此时，银膜层13~ 中纳米银颗粒的尺寸在20纳米 80纳米之间。 ~ [0038] 需要说明的是，本实施例中的期望尺寸值仅为举例说明。在实际应用中，银膜层13可能呈其他颜色，例如：红色、黄色等，此时，银膜层13中对应的纳米银颗粒的期望尺寸值也不相同，本实施方式中不做穷举，但可以理解的是，其他颜色银膜层13中纳米银颗粒所对应的期望尺寸值也在本实施方式的保护范围之内。 [0039] 本实施例中的焊带1不仅外形颜色呈彩色，在实际应用中，可应用于多种对焊带1颜色要求不同的场合；且由于焊带1还具备高导电性和高可靠性，因此，本实施例中的焊带1除了可以应用于太阳能电池120中实现电连接以外，还可应用于多种对导电性要求的场合，例如：部分发光设备的焊接，本实施例中不做限制。 [0040] 与相关技术相比，本发明实施方式提供了一种焊带1，包括导电焊带本体11、导电焊带本体11包括：第一外表面111；位于第一外表面111上的银膜层13，银膜层13由纳米银颗粒组成。由于导电焊带本体11的第一外表面111上设置有由纳米银颗粒组成的银膜层13，而纳米银颗粒组成的银膜层13的颜色呈彩色，如此，能够形成具有彩色表面的焊带1，避免了亮银色焊带1存在的光污染问题；且由于本方案中利用银膜层13实现焊带1的彩色化，而银膜层13本身具有高导电性，且银膜层13与导电焊带本体11的附着性较好、不易脱落，使得焊带1能够同时兼顾高导电性和高可靠性。 [0041] 参照图3，本发明的第二实施方式涉及一种光伏组件，包括：由多个太阳能电池120组成的多个太阳能电池组串121，至少一个如第一实施方式中的焊带1；焊带1电连接相邻两条太阳能电池组串121、或电连接相邻两个太阳能电池120。 [0042] 其中，太阳能电池组串121可经由焊带1（导电汇流条）相互电连接，太阳能电池120可经由焊带1（导电互连条）相互电连接。焊带1（如导电汇流条和导电互连条）设计为将太阳能电池120产生的电力输出从一个太阳能电池120运载至另外的相邻太阳能电池120和/或从一个太阳能电池组串121运载到另外的相邻太阳能电池组串121。焊带1（如导电汇流条和导电互连条）能够通过相关已知的任何适合的方法固定至太阳能电池120或太阳能电池组串121，包括但不限于使用导电粘合剂(EAC)和/或使用焊料。 [0043] 本实施例中不对焊带1在太阳能电池120以及太阳能电池组串121之间设置位置做具体限制，只要能够实现太阳能电池120之间或太阳能电池组串121之间的电连接，焊带1可设置于太阳能电池120以及太阳能电池组串121之间任意位置，不应以附图3所示焊带1的所在位置为限。 [0044] 参照图4，本发明的第三实施方式涉及一种焊带的制备方法，本实施方式中焊带的制备方法的流程示意图如图4所示，具体包括： [0045] 步骤101：将导电焊带本体以及合金焊料放置于加热容器中，合金焊料位于导电焊带本体的第一外表面上；其中，合金焊料为三元合金，且三元合金包括：锡、银和另一种金属。 [0046] 具体的说，导电焊带本体的材料包括以下任意一种：铜、金、银、铁和锡。本实施方式中为兼顾高导电性和低成本，采用铜作为导电焊带本体的材料。将合金焊料放置于导电焊带本体的第一外表面上，合金焊料熔融前与铜是分开的，在焊料完全熔融后才会附着在铜片上。 [0047] 其中，合金焊料为三元合金，三元合金包括：锡、银和另一种金属。其中，另一种金属包括：铜、铅或铋。三元合金Sn（M）Ag不同成分的平衡相组成不同，而通过组分的调控，其中，M可以是多种元素即铜Cu、铅Pb、或铋Bi等。若通过对三元合金中三种金属材料的组分进行调控，并使得三元合金Sn（M）Ag的组分落在富银相区时，熔融状态的三元合金Sn（M）Ag冷却到室温时，会析出一定量的纳米银。 [0048] 鉴于此，本实施例中可通过三种金属材料的组分的调控使焊带成分落在富银区，利用熔融再结晶法使得三元合金表面析出纳米银颗粒。本实施例中三元合金中三种材料的组分之和为100%，其中，当三元合金Sn（M）Ag的组分落在富银相区时，银占合金焊料总质量的0.01% 10%、锡占合金焊料总质量的5% 90%、另外一种金属占合金焊料总质量的5% 90%。~ ~ ~ [0049] 步骤102：对加热容器进行加热、保温得到熔融状态的合金焊料。 [0050] 本实施例中可采用坩埚作为加热容器。由于金属在加热时易发生氧化，因此对金属的加热通常应在可控气氛、保护气氛、熔融盐或真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。例如：本实施例中利用石英玻璃管将加热容器进行真空封装处理，如此，一方面能够避免在加热过程中导电焊带本体或合金焊料发生氧化，另一方面，能够避免位于导电焊带本体第一外表面的熔融态合金焊料发生流动。 [0051] 由于在对合金焊料加热到熔点后，合金焊料才开始熔化，但合金焊料完全转变为熔融状态需要一定的时间，因此，当加热熔融温度达到要求的熔点时，还须在此温度保持一定时间，使合金焊料的内外温度一致，使合金焊料转变完全，才能得到平衡态的熔融合金焊料。 [0052] 本实施例中加热熔融温度可为200 1000℃，保温时间大于15分钟。其中，加热熔融~温度可根据导电焊带本体的材质以及合金焊料的材质来综合选取，该加热熔融温度应高于合金焊料的熔点，但应低于导电焊带本体的熔点以避免导电焊带本体熔融后形状发生变化。保温时间可根据合金焊料的质量以及形状来进行设置，以确保在该保温时间内合金焊料完全转变为熔融状态。例如：当合金焊料为SnBiAg，导电焊带本体的材料为铜时，加热熔融温度为900℃，保温4为小时，能够获得平衡态的熔融合金焊料。 [0053] 步骤103：冷却熔融状态的合金焊料以得到位于第一外表面上的银膜层，以及位于导电焊带本体与银膜层之间的合金层；其中，银膜层由纳米银颗粒组成。 [0054] 具体地说，在得到熔融状态的合金焊料后，通过控制冷却熔融合金焊料的降温速度，能够有效调控焊带表面纳米银的尺寸，进而使得焊带呈现出不同的颜色。 [0055] 本实施例中通过在不同的制备过程中，以不同的冷却速度冷却熔融状态的合金焊料，从而能够在不同的制备过程中得到纳米银颗粒的期望尺寸不同的银膜层；其中，冷却速度越快，银膜层中纳米银颗粒的期望尺寸值越小。期望尺寸值是指银膜层中所有银纳米颗粒中的大部分纳米银颗粒的尺寸大小落在这一值附近，银膜层中纳米银颗粒的期望尺寸值不同时，该膜层的颜色也不相同。 [0056] 总的来说，当冷却速度为每分钟降低1℃至100℃时，纳米银颗粒的尺寸范围在10纳米至80纳米。进一步地，当冷却速度在100 50℃/分钟之间，优选的冷却速度为50℃/分钟~时，纳米银颗粒的期望尺寸在10纳米～20纳米之间，银膜层呈黄绿色；当冷却速度在50 25~ ℃/分钟之间，优选的冷却速度为25℃/分钟时，纳米银颗粒的期望尺寸为30纳米，银膜层呈棕色；当冷却速度在25 10℃/分钟之间，优选的冷却速度为10℃/分钟时，纳米银颗粒的期~ 望尺寸为40纳米，银膜层呈灰绿色；当冷却速度在10 1℃/分钟之间，优选的冷却速度为5~ ℃/分钟，纳米银颗粒的期望尺寸为50纳米，银膜层呈棕灰色。 [0057] 本实施例银膜层中纳米银颗粒的期望尺寸值为22纳米、30纳米、32纳米或45纳米。其中，例如：当纳米银颗粒的期望尺寸值为22纳米时，银膜层呈黄绿色，此时，银膜层中纳米银颗粒的尺寸在10纳米 50纳米之间；当纳米银颗粒的期望尺寸值为30纳米时，银膜层呈棕~ 色，此时，银膜层中纳米银颗粒的尺寸在20纳米 50纳米之间；当纳米银颗粒的期望尺寸值~ 为32纳米时，银膜层呈灰绿色，此时，银膜层中纳米银颗粒的尺寸在10纳米 80纳米之间；当~ 纳米银颗粒的期望尺寸值为45纳米时，银膜层呈棕灰色，此时，银膜层中纳米银颗粒的尺寸在20纳米 80纳米之间。 ~ [0058] 与相关技术相比，本发明实施方式提供了一种焊带的制备方法，采用再结晶法析银，通过冷却速度的改变有效地调控纳米银颗粒的尺寸，利用不同尺寸的纳米银颗粒对应的颜色不同，能够让焊带呈现不同的颜色，得到彩色化焊带，工艺简单可控，且能够有效避免常规方法制备彩色焊带所导致的电阻率下降与可靠性问题。 [0059] 上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。 [0060] 本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。 |
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