高效无铅太阳能电池背银浆料的研究.pdf

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1、．13：2．第十届中国太阳能光伏会议论文集高效无铅太阳能电池背银浆料的研究JeromeMoyerl，张伟铭1博士，韩晶肄，周晓兵3(1．贺利氏有限公司厚膜材料部，美国宾夕法尼亚洲19428；2．上海贺利氏工业技术材料有限公司，中国上海201108；3．浙江向日葵光能科技有限公司，浙江绍兴312071)摘要关键词’·●●-_-l刖昌本论文我们将研究讨论影响太阳能电池焊接性能包括可焊性、耐焊性和附着力等的关键因素。通过一系列浆料配方的实验，来研究浆料配方对于焊接性能的影响。结果证明浆料配方是主要的影响因素，另外还包括

2、一些工艺参数的影响如印刷浆料厚度。焊料类型等。我们将通过不同的破坏模式来讨论由电池焊接系统引起的功率损耗的原因。将商品化的无铅背银SOL230与某竞争厂家的背银进行对比，测试表明在不同的测试条件下SOL230表现了很多优点，包括优秀的可焊性、耐焊性、附着力以及低的印刷量。背面主栅线；银浆；晶体硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池组件的寿命一般承诺在20年以上。目前光伏行业仍一直在积极识别和评估危害组件稳定性的影响因素。美国萨迪亚国家实验室发表了一项组件室外长期测试报告，表明组件的串联电阻有可能对于组件长期使用的稳定性影

3、响最大，以每年O．5％的速度衰减【l】。这与焊接区域(焊带牌料／浆*4／电池)的老化有很大关系。一些已发表的组件稳定性的研究报告称焊料内铅和锡之间的相分离是焊接性能衰退的根本原因。这种相分离导致焊接系统变得更加脆弱。关于焊接系统的进一步研究表明在焊接界面多孔面积的增加以及在界面引发的裂缝是串联电阻增大的主要原因【2)。目前许多电池厂家背面使用纯银浆料替代传统的银铝浆料来增强可焊性、耐焊性和附着力。然而背面银浆的化学成分对于可焊性和附着力起着关键的作用。本论文我们将研究背面银浆的化学成分，并关注于焊带／焊料／浆料，

4、电池的背面焊接系统。在设计背面银浆时我们考虑以下几个因素：附着力，烧结后膜的密度，耐焊性，印刷重量，可印刷性，接触电阻，与铝浆的相容性，流变性，丝网寿命等。本论文我们关注于前四项因素，并且将贺利氏背面银浆SOL230和某竞争厂家的背面银浆进行了比较。2实验用于实验测试的晶体硅太阳能电池都是采用工业上通用的刻蚀、PECVD镀减反射膜等工艺制成。用于测试可焊性，耐焊性和1800拉力测试的样品均是用工业标准的印刷机和丝网印刷而成。丝网参数为200目，1．6Illil丝径，300张网角度。测量可焊性和耐焊性的方法参照中国

5、国标混合厚膜电路浆料性能的测试方法GB／T17473．7—1998。这个标准测试方法要求氧化铝的基板，在此项研究中我们将基板换成2009m厚的多晶硅片。制成的电池被切成小块进行可焊性和耐焊性测试。使用免洗的助焊剂。将样品浸入240"C的焊料槽中，时间为5s，用不同的合金焊料‘通讯作者：韩晶．女，硕士，Crystal．haa@咖．oam晶体硅太阳电池及材科13363／37．62／36／2和SAC305来测试可焊性。耐焊性测试为将小块电池浸人260'C的焊料槽内，时

6、可为10s，仅用63／37的焊料束测试耐焊性。用1

7、80。拉力测试来评价焊带，焊}帐料／电池系统的附着力。在156ramxl56mm的多晶硅上印刷2mm宽的背面银母线，之后印刷铝背场和正面银浆．再进行烧结。用z100"C烙铁手动将焊条焊接在电池上。采用工业标准材料，免洗助焊剂和浸有焊料的铜焊带(62／36／2，02ramx2032ram的焊带镀有15—209ra厚的焊料k然后将电池粘到氧化铝基板上并且进行屈化。将氧化铝基板固定在央具上。用一个10009测力计在180。方向以0．5cm／s的速率进行剥离．每进行2cm记一次数值，然后取平均值。3结果与讨论由于选用专用

8、的银粉和银片，精心设计和配制玻璃组分，并配制添加剂，这些成分组合经印刷烧结后威特殊的化学材料以及形成致密的膜，具有优异可焊性和耐焊性．与硅片形成很好的附着力．并且有助于提高电池效率。我们比较了贺利氏背银SOL230和某竞争厂家的背银(以下称背银B)的可焊性和耐焊性。我们定义可焊性为焊料与镊母线表面结合的能力。可焊性随着焊料覆盖银母线的面积的增加而增强。图1显示了用3种焊料的测试结果，每组结果都表明SOL230的可焊性优于背银B。固1日焊性比较耐焊性定义为银膜与焊料共溶的快慢。用63Sn／37Fo的焊料来测试耐焊性

9、。耐焊性受组件厂家的关注是因为如果焊料与银母线共溶，将舍危及焊带的焊接。这将会导致接触电阻增加，输出功率减少以及附着力减弱。囝2的SEM照片为耐焊性测试前银母线表面的微观形貌。从图中可看出，SOL230比背银B具有更致密的徽观结构。采用同样的丝网和印刷参数(离两、压力、速度等)来印刷两种浆料，SOL230的峰值厚度为289m(烧结前厚度)，背银B的峰值厚度为311an(烧