一種合金焊料、其制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光伏電池焊接技術(shù)及合金焊料領(lǐng)域，具體是一種低溫合金焊料、其制 備方法W及其在無主柵電池焊接工藝中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能作為一種清潔能源正逐漸被廣泛應(yīng)用，太陽能發(fā)電技術(shù)也取得了日新月異 的發(fā)展，運(yùn)使得太陽能組件的產(chǎn)量得到了大幅度的提高。但是目前太陽電池組件的生產(chǎn)環(huán) 節(jié)中，存在轉(zhuǎn)化效率低、功率損失大、生產(chǎn)成本高等問題，因此有人提出采用無主柵電池取 代傳統(tǒng)的有主柵電池（ΚΞ主柵較為常見）來制作太陽能電池組件。采用無主柵電池的電 池組件中，在串聯(lián)相鄰電池時(shí)，通過使用鍛錫銅線來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍛有錫鉛合金的互聯(lián)條，其 在增加受光面積、電流傳輸、功率損失等方面均具有更好的表現(xiàn)。
[0003] 目前Ξ主柵電池組件串焊工藝使用的合金焊料為錫鉛兩相共晶合金，錫鉛合金比 例約為63:37,烙點(diǎn)為183Γ，在此共晶點(diǎn)，錫鉛合金焊料由固態(tài)直接烙化進(jìn)入液體狀態(tài)，而 不需要經(jīng)過固液共存區(qū)。在傳統(tǒng)電池焊接工藝中，串焊機(jī)紅外加熱區(qū)的溫度在200°C左右， 高于錫鉛合金的烙點(diǎn)，能夠?qū)㈦姵仉姌O與焊帶緊密的焊接，形成歐姆接觸，電極與焊帶的附 著力滿足太陽電池組件焊接質(zhì)量要求。然而在無主柵電池焊接工藝中，焊接是在層壓工藝 中實(shí)現(xiàn)的，由于層壓時(shí)最高溫度只有150°C左右，遠(yuǎn)低于現(xiàn)用錫鉛合金焊料的烙點(diǎn)183°C， 也即錫鉛合金焊料在150°C時(shí)仍為固體，無法實(shí)現(xiàn)電池電極與焊帶的焊接，無法形成銅絲與 電池細(xì)柵和背場(chǎng)的歐姆接觸。
[0004] 專利CN201210494897.9提出了一種低烙點(diǎn)無鉛焊料合金，包括10-30%的 Bi、2. 2-3. 0%的Ag、0. 5-1. 0%的ln、0. 004-0. 008%的P、其余為錫。該焊料的烙點(diǎn)為 170-200°C，且具有良好的抗拉強(qiáng)度。但是由于該焊料的烙點(diǎn)仍然高于無主柵電極焊接的層 壓最高溫度，因此不能滿足層壓焊接要求。 陽0化]基于上述分析可知，為了滿足無主柵電極焊接工藝的溫度要求，有必要對(duì)現(xiàn)有的 合金焊料進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，W得到具有更低烙點(diǎn)、更好導(dǎo)電性能、抗拉強(qiáng)度和抗氧化性能的合 金焊料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種烙點(diǎn)較低并兼具良好導(dǎo)電性能、抗拉強(qiáng) 度、抗氧化性能的合金焊料，且適用于無主柵電池與鍛錫銅絲的焊接過程。 陽007]本發(fā)明包括立個(gè)方面，具體如下：
[0008] 第一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種合金焊料，所述合金焊料包括錫、鉛、銅、錬、憐、祕(mì)和 稀±元素。
[0009] 進(jìn)一步地，所述合金焊料W重量份計(jì)，其具體組分含量如下：
[0010] 錫 17-35 觀 20-45 鑛 20-40 姻 0.1-2 締 0.1-().5 鱗 0.01-0.2 錦上兀:裘 扮.扣-0.8。
[0011] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，設(shè)及組成的"包括"，既包含了開放式的"包括"、"包 含"等及其類似含義，也包含了封閉式的"由…組成"等及其類似含義。
[0012] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述錫的重量份數(shù)為17-35份，該重量份數(shù)包括了 其中的任何具體數(shù)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] 優(yōu)選地，所述錫的重量份數(shù)為25-32份。
[0014] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，鉛的重量份數(shù)為20-45份，該重量份數(shù)包括了其中 的任何具體數(shù)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] 優(yōu)選地，所述鉛的重量份數(shù)為30-45份。
[0016] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述祕(mì)的重量份數(shù)為20-40份，該重量份數(shù)包括了 其中的任何具體數(shù)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] 優(yōu)選地，所述祕(mì)的重量份數(shù)為26-38份。
[0018] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述銅的重量份數(shù)為0. 1-2份，該重量份數(shù)包括了 其中的任何具體數(shù)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] 優(yōu)選地，所述銅的重量份數(shù)為0. 1-0. 5份。
[0020] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述錬的重量份數(shù)為0. 1-0. 5份，該重量份數(shù)包括 了其中的任何具體數(shù)值，例如0. 1份、0. 2份、0. 3份、0. 4份或0. 5份。
[0021] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述憐的重量份數(shù)為0. 01-0. 2份，該重量份數(shù)包括 了其中的任何具體數(shù)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] 優(yōu)選地，所述憐的重量份數(shù)為0. 01-0. 06份。
[0023] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述稀±元素的重量份數(shù)為0. 01-0. 8份，該重量份 數(shù)包括了其中的任何具體數(shù)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。 陽024] 進(jìn)一步地，所述稀±元素為姉、銅、錯(cuò)或欽中的一種或幾種。
[00巧]在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述姉的重量份數(shù)0. 02-0. 15份，該重量份數(shù)包括 了其中的任何具體數(shù)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%] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述銅的重量份數(shù)0. 01-0. 15份，該重量份數(shù)包括 了其中的任何具體數(shù)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] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述錯(cuò)的重量份數(shù)0. 01-0. 15份，該重量份數(shù)包括 了其中的任何具體數(shù)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] 在本發(fā)明的所述合金焊料中，所述欽的重量份數(shù)0. 01-0. 15份，該重量份數(shù)包括 了其中的任何具體數(shù)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] 進(jìn)一步地，所述姉、所述銅、所述錯(cuò)、所述欽的純度為99. 99%。
[0030] 第二個(gè)方面，本發(fā)明還提供一種上述合金焊料的制備方法，包括W下步驟：
[00川 S1 :稱取上述重量份的錫、鉛、祕(mì)，真空加熱烙煉，冷卻得到第一組分；
[0032] S2:將所述第一組分分為等量的若干份，取其中一份加入上述重量份的銅，真空加 熱烙煉，冷卻得到第二組分；
[0033] 取其中一份加入上述重量份的錬，真空加熱烙煉，冷卻得到第Ξ組分；
[0034] 取其中一份加入上述重量份的憐，真空加熱烙煉，冷卻得到第四組分；
[0035] 取其中一份加入上述重量份的稀±元素，真空加熱烙煉，冷卻得到第五組分；
[0036]S3 :對(duì)所述第二組分、所述第Ξ組分、所述第四組分W及所述第五組分進(jìn)行真空加 熱烙煉，冷卻得到所述合金焊料。
[0037] 進(jìn)一步地，在所述S1步驟中，所述真空加熱烙煉包括調(diào)整真空度至-0. 1~ 0.IMPa，設(shè)置加熱溫度為450-550°C進(jìn)行加熱，待所述錫、所述鉛和所述祕(mì)共同加熱至設(shè)置 的加熱溫度后處于完全烙融狀態(tài)，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為10-40min。
[0038] 在本發(fā)明的制備方法中，S1步驟中的真空度為-0. 1~0.IMPa，該數(shù)值范圍包括 了其中的任何具體數(shù)值，例如-0.IMPa、-0. 05MPa、0. 05MPa或0.IMPa。S1步驟中的加熱溫 度為450-550°C，該溫度范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如450°C、480°C、500°C、520°C 或550°C。SI步驟中的保溫時(shí)間為10-40min，該時(shí)間范圍包括了其中的任何具體數(shù)值，例如 10min、20min、30min或 40min。
[0039] 進(jìn)一步地，在所述S2步驟中，所述真空加熱烙煉包括調(diào)整真空度至-0. 1~ 0.IMPa，設(shè)置加熱溫度為1000-1100°C分別對(duì)加入有所述銅的所述第一組分、加入有所 述錬的所述第一組分、加入有所述稀±元素的所述第一組分進(jìn)行加熱，設(shè)置加熱溫度為 350-400°C對(duì)加入有所述憐的所述第一組分進(jìn)行加熱，待加入有