光伏焊带的制备与性能研究

【摘要】：太阳能电池作为一种高效清洁的发电方式，其材料和技术都是当今研究热点之一。光伏焊带作为太阳能电池封装中的重要组件之一，它的性能对太阳能电池组件的性能具有重要影响。本文采用拉伸力学性能测试、扫描电镜观察、能谱分析等实验手段，通过对光伏焊带热浸涂工艺进行了深入探讨，研究了热浸涂温度及热浸涂速度对光伏焊带涂层及涂层厚度的影响，并探讨了热处理对焊带表面组织的影响和焊带的力学性能。 本文实验结果表明热浸涂温度和热浸涂速度是影响热浸涂光伏焊带涂层性能的两个重要因素。以涂层为Sn63Pb37的光伏焊带为例，较高温度下热浸涂不适于获得平整的表面，温度较低时，除了少数短棒状或球状富铅相组织外，富铅相组织较热浸涂温度较高时更宽一些，细长状组织较少。热浸涂温度的变化对涂层组织的分布并没有太大的影响。浸涂温度高时，铜带两侧涂层厚度相差较大，涂层较薄的一边厚度小于10μm。温度较低时，铜带两侧涂层厚度差异较小，并且涂层较薄的一侧厚度大于10μm。因此较低的热浸涂温度更易获得涂层厚度适宜的光伏焊带。速度较慢时，焊带表面不平整，能明显看到凸起，表面呈波浪状，晶粒大小也不均匀。热浸涂速度正常时，焊带表面平整，组织更均匀。 本文还研究了锡铅光伏焊带（Sn63Pb37）和无铅光伏焊带（Sn3.0Ag0.5Cu和Sn3.5Ag）的力学性能，实验结果表明无铅焊带的抗拉强度高于锡铅焊带，但其延伸率低于锡铅焊带。在含有200ppm的氮气气氛中下进行热浸涂SAC307(Sn0.3Ag0.7Cu)的焊带的室温拉伸速率为50mm/min抗拉强度可达156.48MPa，延伸率为62.05%。惰性气氛的存在，可以大幅降低热浸涂的温度，并对焊带的机械性能无损伤，且拉伸断口处涂层没有明显的剥落，断口处涂层与铜带间隙很浅，说明在热浸涂时使用惰性气氛能明显提高涂层与铜带的结合力，即使热浸涂温度较低，涂层与铜带也结合良好。本文研究了拉伸速率对光伏焊带力学性能的影响，结果表明，随着拉伸速率提高，光伏焊带的抗拉强度提高，延伸率下降。 【关键词】：光伏焊带 热浸涂 显微组织 力学性能 热处理 惰性气氛
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-32
• 1.1 太阳能电池的概况9-10
• 1.1.1 太阳能电池发电原理9
• 1.1.2 太阳能电池的发展历程9-10
• 1.2 太阳能电池的分类10-18
• 1.2.1 晶体硅太阳能电池10-13
• 1.2.2 薄膜太阳能电池13-18
• 1.3 太阳能电池行业发展近况18-21
• 1.4 光伏焊带研究进展21-30
• 1.4.1 光伏组件的封装21-22
• 1.4.2 光伏焊带的概述22-23
• 1.4.3 光伏焊带的制备工艺23-26
• 1.4.4 光伏焊带行业的现状26-28
• 1.4.5 光伏焊带焊接应用过程中存在的问题和解决方案28-30
• 1.5 本文的研究目的和研究内容30-32
• 第二章 实验材料与方法32-35
• 2.1 实验材料与设备32
• 2.2 材料制备与性能表征32-35
• 2.2.1 热浸涂32-33
• 2.2.2 光伏焊带表面及截面的性能分析33-34
• 2.2.3 光伏焊带的力学性能分析34-35
• 第三章 热浸涂工艺对光伏焊带涂层性能的影响35-47
• 3.1 铜带尺寸对涂层组织的影响35-37
• 3.2 热浸涂温度对光伏焊带表面组织的影响37-41
• 3.2.1 热浸涂温度对涂层组织的影响37-40
• 3.2.2 热浸镀温度对镀层厚度的影响40-41
• 3.3 热浸涂速度对光伏焊带表面组织的影响41-45
• 3.3.1 热浸涂速度对涂层组织的影响41-43
• 3.3.2 热浸涂速度对涂层厚度的影响43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 热处理工艺参数对光伏焊带性能的影响47-55
• 4.1 热处理时间对光伏焊带表面组织的影响47-48
• 4.2 热处理温度对光伏焊带表面组织的影响48-49
• 4.3 回流工艺对无铅焊带组织的影响49-53
• 4.3.1 回流次数对涂层组织的影响49-51
• 4.3.2 气氛对回流后涂层组织的影响51-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 光伏焊带的力学性能研究55-70
• 5.1 拉伸速率对锡铅焊带的影响55-58
• 5.2 拉伸速率对无铅焊带力学性能的影响58-61
• 5.3 热处理对光伏焊带力学性能的影响61-65
• 5.4 热浸涂气氛对光伏焊带力学性能的影响65-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第六章 全文总结与研究展望70-72
• 6.1 主要结论70-71
• 6.2 研究展望71-72
• 参考文献72-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文79-81

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