專利名稱：鋁基材光伏焊帶及其制造方法
技術領域：
本發明屬于光伏焊帶加工技術領域，具體涉及鋁基材光伏焊帶。
背景技術：
光伏焊帶又稱鍍錫銅帶或涂錫銅帶，分匯流帶和 互連帶。太陽能光伏組件使用了大量的多晶和單晶Si片，這些Si片需要由光伏焊帶連通來傳輸電力進行發電。隨著太陽能光伏組件的快速發展，需要大量用于太陽能光伏組件的焊帶。公開號為CN2012430144的實用新型專利公開了一種太陽能電池涂錫帶，包括銅帶基材，銅帶基材一面覆蓋有錫合金層，另一面覆蓋有與太陽能電池片同色的保護層，保護層為顏料層或者為摻入顏料添加劑的錫合金涂層。公開號為CN101488536的專利公開了一種太陽能光伏組件匯流帶及匯流帶組裝太陽能板的方法，其匯流帶上的錫層涂覆采用熱浸錫工藝。日本專利特開平2002-263880號公報公開了一種用無氧銅及高純銅作為太陽能光伏組件互連帶/匯流帶的導電材料，采用的也是熱浸錫工藝。公開號為CN102254978的專利公開了一種銅基材光伏焊帶，采用電鍍的方法在銅
帶基材上涂覆一層錫鉛合金層。現有光伏焊帶制造技術存在以下兩個方面的問題I.現有太陽能光伏焊帶均采用純度較高的無氧銅或高純銅(99. 99%)作為導體材料，制造成本高，而且由于銅基材的唯氏硬度和屈服強度高，直接影響焊帶與太陽能電池片的焊接，電池片彎曲度增加，破片率和虛焊率高，另外，目前太陽能電池片的生產趨勢是向超薄方向發展，相應地對焊帶維氏硬度和屈服強度的要求也越來越高。2.現有技術一般采用熱浸錫工藝將錫焊料涂覆至銅帶上，生產效率低，覆蓋的錫層厚度不均勻，有脫錫和黑斑現象，與基材結合力不佳，焊接性能和導電性能不良，且鍍層厚度不可控。
發明內容
本申請人針對現有光伏焊帶制造技術存在的上述缺陷，提供一種招基材光伏焊帶及其制造方法，由該法制造的光伏焊帶其屈服強度和維氏硬度均優于普通熱浸錫工藝制造的銅基材產品，電阻率相當，焊接性能和導電性能好，鍍層厚度可控，制造成本低。本發明的技術方案如下一種鋁基材光伏焊帶，其特征在于包括招帶基材；涂覆于所述鋁帶基材周面的打底鍍層，所述打底鍍層的成分為Sn、Cu、Ni、Zn中的一種；涂覆于所述打底鍍層周面的導電鍍層，所述導電鍍層的成分為Cu、Ni、Sn、Cu-Sn合金中的一種；
以及涂覆于所述導電鍍層周面的可焊性鍍層，所述可焊性鍍層的成分為Sn系合金。其進一步的技術方案為所述焊帶的寬度為I. I 20mm。所述打底鍍層的厚度為2 4μπι，所述導電鍍層的厚度為10 50 μ m，所述可焊性鍍層的厚度為3 15 μ m。所述Sn 系合金為 Sn_Ag、Sn-Pb> Sn-Cu> Sn-Bi、Sn-Ga-Bi 中的一種。 本發明還提供了一種鋁基材光伏焊帶的制造方法，采用化學沉積法在所述鋁帶基
材上涂覆所述打底鍍層，再通過電化學沉積法在所述打底鍍層上依次涂覆所述導電鍍層和可焊性鍍層。具體步驟如下(I)將純鋁絲壓延成鋁扁帶，于300 600°C加熱30 90min ；(2)將上述加熱處理后的鋁扁帶置入含有打底鍍層金屬元素的鍍液中進行化學沉積打底鍍層，鍍液溫度57 63 °C，化學沉積時間I 2min ；( 3)將沉積有打底鍍層的鋁扁帶通過含有導電鍍層金屬元素的電鍍液進行電化學沉積，電鍍液溫度30 40°C，電流密度20 30A/dm2，電化學沉積時間I 2min ；(4)將沉積有導電鍍層的鋁扁帶通過含有可焊性鍍層金屬元素的電鍍液進行電化學沉積，電鍍液溫度20 30°C，電流密度20 30A/dm2，電化學沉積時間I 2min。其進一步的技術方案為在步驟(2 )所述鍍液中Sn 的加入形態為 Na2SnO3 · 3H20 (K2SnO3. 3H20)，其質量濃度為 40 60g/L ；Cu的加入形態為CuSO4 · 5H20,其質量濃度為I 3g/L ；Ni的加入形態為NiSO4 · 7H20，其質量濃度為3 5g/L ；Zn的加入形態為ZnO，其質量濃度為7 9g/L。在步驟(3)所述電鍍液中Cu的加入形態為CuCN，其質量濃度為40 60g/L ；Ni的加入形態為Ni (NH2SO3) 2 · 4H20,其質量濃度為300 500g/L ；Sn的加入形態為甲基磺酸錫，其質量濃度為40 60g/L ；Cu-Sn的加入形態為甲基磺酸錫和甲基磺酸銅，所述甲基磺酸錫的質量濃度為40 60g/L，所述甲基磺酸銅的質量濃度為3 5ml/L。在步驟(4)所述電鍍液中Sn的加入形態為甲基磺酸錫，其質量濃度為40 50g/L ；Ag的加入形態為甲基磺酸銀，其質量濃度為O. 8 I. 2g/L ；Pb的加入形態為甲基磺酸鉛，其質量濃度為10 20g/L ；Cu的加入形態為甲基磺酸銅，其質量濃度為O. 01 O. 5g/L ；Bi的加入形態為硫酸鉍，其質量濃度為3 7g/L ；Ga的加入形態為三氧化二鎵，其質量濃度為O. 01 O. 5g/L。本發明的有益技術效果如下I.本發明采用純鋁作為基材。從材料比重來看，由于鋁(2. 702g/cm3)為銅(8. 9g/cm3)的三分之一，在規格相同的情況下，鋁基材的使用可明顯減輕焊帶重量；從產品性能來看，由于鋁基材的屈服強度和表面硬度均低于銅基材，使本發明焊帶的屈服強度和維氏硬度優于以銅為基材的普通產品，其屈服強度最優可達50MPa，維氏硬度最優可達25HV，屈服強度和維氏硬度的降低，克服了普通焊帶與太陽能電池片焊接后出現的虛焊率和破片率高的問題；從制造成本來看，鋁基材價格僅為銅基材價格的三分之一，大幅度降低了焊帶生產成本。2.本發明采用化學沉積和電化學沉積的方法，在鋁基材上依次涂覆打底鍍層(Sn、Cu、Ni或Zn)、導電鍍層(Cu、Ni、Sn或Cu-Sn合金) 以及可焊性鍍層(Sn系合金),達到了在招基材上沉積復合金屬的目的，所制光伏焊帶其鍍層表面一致性和均勻度好，厚度可控，避免了脫錫和黑斑現象，與基材結合力極佳，焊接性能和導電性能好，電阻率小于O. 020 Qmm2/m，與普通熱浸錫工藝制造的光伏焊帶電阻率一致。
具體實施例方式下面結合實施例，說明本發明的具體實施方式
。實施例I取市售純招絲，放入壓延機中軋制成招扁帶(厚度X寬度0. 15mmX I. 8mm),于300°C進行加熱處理，時間90min ;將加熱后的鋁扁帶置入鍍液中進行化學沉積，涂覆一層成分為Sn的打底鍍層，鍍液體系=Na2SnO3 · 3H20 (K2SnO3 · 3H20) 40g/L，絡合劑lg/L，工藝條件鍍液溫度57°C，化學沉積時間lmin，鍍層厚度控制在2μπι ;將涂覆打底鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Cu的導電鍍層，電鍍液體系CuCN 40g/L,NaCN 10g/L, NaOH 5g/L，Na2CO3 20g/L，酒石酸鉀鈉30g/L，工藝條件電鍍液溫度30°C，電流密度30A/dm2，電化學沉積時間lmin，鍍層厚度控制在10 μ m ;將涂覆導電鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Sn-Ag合金的可焊性鍍層，電鍍液體系甲基磺酸150g/L，甲基磺酸錫40g/L，甲基磺酸銀O. 8g/L，添加劑40ml/L，光亮劑2ml/L，工藝條件電鍍液溫度20°C，電流密度30A/dm2，電化學沉積時間lmin，鍍層厚度控制在3 μ m，光伏焊帶寬度為1.8_。測試該光伏焊帶的屈服強度、維氏硬度及電阻率，結果見表I。實施例2取市售純招絲，放入壓延機中軋制成招扁帶(厚度X寬度0. 16mmX I. 8mm),于400°C進行加熱處理，時間70min ;將經過加熱處理的鋁扁帶置入鍍液中進行化學沉積，涂覆一層成分為Cu的打底鍍層，鍍液體系=CuSO4 · 5H201g/L, FeCl3 lg/L, NaOH 60g/L，配位劑25g/L，調整劑lg/L，工藝條件鍍液溫度60°C，化學沉積時間I. 5min，鍍層厚度控制在
2.5μπι;將涂覆打底鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Ni的導電鍍層，電鍍液體系Ni (NH2SO3) 2 · 4H20 300g/L, H3BO3 30g/L，萘三磺酸鈉7. 5g/L、添加劑lg/L，工藝條件電鍍液溫度35°C，電流密度26A/dm2，電化學沉積時間I. 5min，鍍層厚度控制在20 μ m ;將涂覆導電鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Sn-Pb合金的可焊性鍍層，電鍍液體系甲基磺酸180g/L，甲基磺酸錫40g/L，甲基磺酸鉛10g/L，添加劑50ml/L，光亮劑3ml/L，工藝條件電鍍液溫度25°C，電流密度26A/dm2，電化學沉積時間I. 5min,鍍層厚度控制在5 μ m,光伏焊帶寬度為I. 8mm。測試該光伏焊帶的屈服強度、維氏硬度及電阻率，結果見表I。
實施例3取市售純招絲，放入壓延機中軋制成招扁帶(厚度X寬度0. 18mmX I. 8mm),于500°C進行加熱處理，時間50min ;將經過加熱處理的鋁扁帶置入鍍液中進行化學沉積，涂覆一層成分為Zn的打底鍍層，鍍液體系ZnO 8g/L，NaOH 60g/L、配位劑25g/L、調整劑lg/L，工藝條件鍍液溫度61°C，化學沉積時間I. 5min，鍍層厚度控制在3μ m ;將涂覆打底鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Sn的導電鍍層，電鍍液體系甲基磺酸180ml/L，甲基磺酸錫50g/L，添加劑20ml/L，工藝條件電鍍液溫度35°C，電流密度25A/dm2,電化學沉積時間I. 5min，鍍層厚度控制在25 μ m ;將涂覆導電鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Sn-Cu合金的可焊性鍍層，電鍍液體系甲基磺酸160g/L，甲基磺酸錫45g/L，甲基磺酸銅O. 25g/L，添加劑60ml/L，光亮劑4ml/L，工藝條件電鍍液溫度26°C，電流密度25A/dm2，電化學沉積時間I. 5min,鍍層厚度控制在7 μ m，光伏焊帶寬度為1.8_。測試該光伏焊帶的屈服強度、維氏硬度及電阻率，結果見表I。 實施例4取市售純鋁絲，放入壓延機中軋制成鋁扁帶(厚度X寬度0. 18mmX2. 0mm)，于600°C進行加熱處理，時間30min ;將經過加熱處理的鋁扁帶置入鍍液中進行化學沉積，涂覆一層成分為Ni的打底鍍層，鍍液體系=NiSO4 · 7H203g/L, FeCl3 lg/L, NaOH 60g/L、配位劑25g/L、調整劑lg/L，工藝條件鍍液溫度63°C，化學沉積時間2min，鍍層厚度控制在
3.5μπι ;將涂覆打底鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Cu-Sn合金的導電鍍層，電鍍液體系甲基磺酸170ml/L，甲基磺酸錫40g/L，甲基磺酸銅3ml/L，添加劑20ml/L，工藝條件電鍍液溫度35°C，電流密度25A/dm2，電化學沉積時間I. 5min，鍍層厚度控制在30 μ m;將涂覆導電鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Sn-Bi合金的可焊性鍍層，電鍍液體系甲基磺酸160g/L,甲基磺酸錫45g/L,硫酸秘3g/L,添加劑40ml/L，光亮劑5ml/L，工藝條件電鍍液溫度30°C，電流密度20A/dm2，電化學沉積時間2min，鍍層厚度控制在9 μ m，光伏焊帶寬度為2. 0mm。測試該光伏焊帶的屈服強度、維氏硬度及電阻率，結果見表I。實施例5取市售純招絲，放入壓延機中軋制成招扁帶(厚度X寬度0. 3mmX5mm),于500°C進行加熱處理，時間70min ;將經過加熱處理的鋁扁帶置入鍍液中進行化學沉積，涂覆一層成分為Sn的打底鍍層，鍍液體系=Na2SnO3 · 3H20 (K2SnO3 · 3H20) 60g/L，絡合劑2g/L，工藝條件鍍液溫度61°C，化學沉積時間lmin，鍍層厚度控制在4μπι ;將涂覆打底鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Cu合金的導電鍍層，電鍍液體系CuCN 60g/L, NaCN 20g/L, NaOH 20g/L, Na2CO3 30g/L,酒石酸鉀鈉 40g/L，工藝條件電鍍液溫度36°C，電流密度24A/dm2，電化學沉積時間lmin，鍍層厚度控制在50 μ m ;將涂覆導電鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Sn-Ga-Bi合金的可焊性鍍層，電鍍液體系甲基磺酸170g/L，甲基磺酸錫50g/L，硫酸鉍7g/L，三氧化二鎵O. 25g/L，添加劑50ml/L，光亮劑6ml/L，工藝條件電鍍液溫度24°C，電流密度23A/dm2，電化學沉積時間lmin，鍍層厚度控制在11 μ m，光伏焊帶寬度為5mm。測試該光伏焊帶的屈服強度、維氏硬度及電阻率，結果見表I。實施例6
取市售純鋁絲，放入壓延機中軋制成鋁扁帶(厚度X寬度0. 32mmX6mm)，于550°C進行加熱處理，時間SOmin ;將經過加熱處理的鋁扁帶置入鍍液中進行化學沉積，涂覆一層成分為Cu的打底鍍層，鍍液體系=CuSO4 · 5H203g/L, FeCl3 lg/L, NaOH 60g/L,配位劑25g/L，調整劑lg/L，工藝條件鍍液溫度62°C，化學沉積時間2min，鍍層厚度控制在2ym ;將涂覆打底鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Ni的導電鍍層，電鍍液體系Ni (NH2SO3) 2 · 4H20 500g/L, H3BO3 40g/L，萘三磺酸鈉 7. 5g/L、添加劑 2g/L，工藝條件電鍍液溫度37°C，電流密度26A/dm2，電化學沉積時間2min，鍍層厚度控制在40 μ m ;將涂覆導電鍍層的鋁扁帶通過電鍍液進行電化學沉積，涂覆一層成分為Sn-Ag合金的可焊性鍍層，電鍍液體系甲基磺酸170g/L，甲基磺酸錫50g/L，甲基磺酸銀I. 2g/L，添加劑60ml/L，光亮劑7ml/L，工藝條件電鍍液溫度26 °C，電流密度22A/dm2，電化學沉積時間2min,鍍層厚度控制在15 μ m,光伏焊帶寬度為6mm。測試該光伏焊帶的屈服強度、維氏硬度及電阻率，結果見表I。
下面通過對照試驗說明本發明的效果。實施例I 實施例6所述配位劑、調整劑、添加劑及光亮劑均為市售電鍍專用產
品O對比例I取市售熱浸錫工藝制造的銅基材光伏焊帶(型號TU1，厚度X寬度
O.18_X I. 8_)，測試該產品的屈服強度、維氏硬度及電阻率，取結果見表I。表I
權利要求
1.一種鋁基材光伏焊帶，其特征在于包括 招帶基材； 涂覆于所述鋁帶基材周面的打底鍍層，所述打底鍍層的成分為Sn、Cu、Ni、Zn中的一種； 涂覆于所述打底鍍層周面的導電鍍層，所述導電鍍層的成分為Cu、Ni、Sn、Cu-Sn合金中的一種； 以及涂覆于所述導電鍍層周面的可焊性鍍層，所述可焊性鍍層的成分為Sn系合金。
2.根據權利要求I所述鋁基材光伏焊帶，其特征在于所述焊帶的寬度為I.I 20mm。
3.根據權利要求I所述鋁基材光伏焊帶，其特征在所述打底鍍層的厚度為2 4μπι，所述導電鍍層的厚度為10 50 μ m,所述可焊性鍍層的厚度為3 15 μ m。
4.根據權利要求I所述鋁基材光伏焊帶，其特征在于所述Sn系合金為Sn-Ag、Sn-Pb,Sn-Cu> Sn-Bi、Sn-Ga-Bi 中的一種。
5.一種如權利要求I所述鋁基材光伏焊帶的制造方法，其特征在于采用化學沉積法在所述鋁帶基材上涂覆所述打底鍍層，再通過電化學沉積法在所述打底鍍層上依次涂覆所述導電鍍層和可焊性鍍層。
6.根據權利要求5所述鋁基材光伏焊帶的制造方法，其特征在于具體步驟如下 (1)將純鋁絲壓延成鋁扁帶，于300 600°C加熱30 90min； (2)將上述加熱處理后的鋁扁帶置入含有打底鍍層金屬元素的鍍液中進行化學沉積打底鍍層，鍍液溫度57 63 °C，化學沉積時間I 2min ； (3)將沉積有打底鍍層的鋁扁帶通過含有導電鍍層金屬元素的電鍍液進行電化學沉積，電鍍液溫度30 40°C，電流密度20 30A/dm2，電化學沉積時間I 2min ； (4)將沉積有導電鍍層的鋁扁帶通過含有可焊性鍍層金屬元素的電鍍液進行電化學沉積，電鍍液溫度20 30°C，電流密度20 30A/dm2，電化學沉積時間I 2min。
7.根據權利要求6所述鋁基材光伏焊帶的制造方法，其特征在于步驟(2)所述鍍液中 Sn的加入形態為Na2SnO3 · 3H20 (K2SnO3 · 3H20)，其質量濃度為40 60g/L ； Cu的加入形態為CuSO4 · 5H20，其質量濃度為I 3g/L ； Ni的加入形態為NiSO4 · 7H20，其質量濃度為3 5g/L ； Zn的加入形態為ZnO，其質量濃度為7 9g/L。
8.根據權利要求6所述鋁基材光伏焊帶的制造方法，其特征在于步驟(3)所述電鍍液中 Cu的加入形態為CuCN，其質量濃度為40 60g/L ； Ni的加入形態為Ni (NH2SO3) 2 · 4H20，其質量濃度為300 500g/L ； 所Sn的加入形態為甲基磺酸錫，其質量濃度為40 60g/L ； Cu-Sn的加入形態為甲基磺酸錫和甲基磺酸銅，所述甲基磺酸錫的質量濃度為40 60g/L，所述甲基磺酸銅的質量濃度為3 5ml/L。
9.根據權利要求6所述鋁基材光伏焊帶的制造方法，其特征在于步驟(4)所述電鍍液中 Sn的加入形態為甲基磺酸錫，其質量濃度為40 50g/L ；Ag的加入形態為甲基磺酸銀，其質量濃度為O. 8 I. 2g/L ；Pb的加入形態為甲基磺酸鉛，其質量濃度為10 20g/L ；Cu的加入形態為甲基磺酸銅，其質量濃度為O. 01 O. 5g/L ；Bi的加入形態為硫酸鉍，其質量濃度為3 7g/L ； Ga的加入形態為三氧化二鎵，其質量濃度為O. 01 O. 5g/L。
全文摘要
本發明提供一種鋁基材光伏焊帶及其制造方法，本發明光伏焊帶包括鋁帶基材、涂覆于鋁帶基材周面的打底鍍層(成分為Sn、Cu、Ni或Zn)、涂覆于打底鍍層周面的導電鍍層(成分為Cu、Ni、Sn或Cu-Sn合金)、以及涂覆于導電鍍層周面的可焊性鍍層(成分為Sn系合金)，其制造方法為采用化學沉積法在鋁帶基材上涂覆一層打底鍍層，再通過電化學沉積法在打底鍍層上依次涂覆一層導電鍍層和可焊性鍍層。本發明鋁基材光伏焊帶其屈服強度和維氏硬度均優于普通熱浸錫工藝制造的銅基材產品，電阻率相當(<0.020Ωmm2/m)，焊接性能和導電性能好，鍍層厚度可控，制造成本低。
文檔編號H01L31/02GK102881756SQ201210339468
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者肖笛, 錢國輝 申請人:上海華友金鍍微電子有限公司