太陽(yáng)能組件要實(shí)現(xiàn)發(fā)電的功能，就必須將單片的電池連接起來(lái)使之形成一個(gè)整體，對(duì)于晶硅電池常用的連接方式是焊接。電池片在焊接過(guò)程中若是控制不當(dāng)會(huì)造成一定的缺陷，這些缺陷在使用過(guò)程中有可能造成熱斑，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響組件的壽命甚至燒毀組件。

焊接過(guò)程中最容易出現(xiàn)的缺陷為明顯裂紋或者需要借助工具才可以看見(jiàn)的隱形裂紋。造成這種缺陷的因素主要是由于硅材料、銀漿和焊帶的熱應(yīng)力不匹配造成的。由于焊接過(guò)程中要經(jīng)過(guò)瞬間冷卻，溫度從250℃左后迅速降到室溫。急劇的溫度變化會(huì)在焊帶與電池片之間產(chǎn)生很大的應(yīng)力，焊接結(jié)束后由于這種應(yīng)力的作用會(huì)造成電池片的弓形。這種弓形在敷設(shè)、層壓及以后的使用過(guò)程中很有可能發(fā)展成隱裂或者碎片。

消除熱應(yīng)力的方法有多種，如調(diào)整工藝、改變焊接方式等。但是調(diào)整工藝需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而且結(jié)果重復(fù)性不好，改變焊接方式需要淘汰一些老的設(shè)備。而使用超軟焊帶工藝參數(shù)無(wú)需大的變動(dòng)，對(duì)不同的設(shè)備適應(yīng)性好，因此使用超軟焊帶相對(duì)于其它方法具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)部分

1 實(shí)驗(yàn)儀器

萬(wàn)能拉力機(jī)，自動(dòng)焊接機(jī)，紅外隱形裂紋檢測(cè)儀，電阻率測(cè)試儀。

2 物理性能測(cè)試

首先使用微歐計(jì)測(cè)量不同焊帶的電阻率，然后使用萬(wàn)能拉力機(jī)測(cè)試不同規(guī)格的普通焊帶與超軟焊帶的拉伸性能。

3 熱不匹配性試驗(yàn)

使用相同的焊接溫度和焊接時(shí)間，用普通焊帶和超軟焊帶焊接，對(duì)比電池的翹曲度。

4 自動(dòng)焊接機(jī)焊接試驗(yàn)

固定幾臺(tái)焊接機(jī)分別使用普通焊帶和超軟焊帶，統(tǒng)計(jì)焊接碎片率。

結(jié)果與討論

1 基本物理性能測(cè)試

對(duì)于光伏用焊帶，其物理性能一般只考慮斷裂強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率和電阻率。軟焊帶與普通焊帶的基材沒(méi)有改變，只不過(guò)是基材的處理方式不同而已，因此軟焊帶與普通焊帶在拉伸強(qiáng)度和電阻率方面沒(méi)有大的變化，圖3-1列出了幾個(gè)廠家的普通焊帶與超軟焊帶的數(shù)據(jù)。

圖3-1 不同廠家的普通焊帶與超軟焊帶的拉伸數(shù)據(jù)

從圖3-1可以看出，普通焊帶與超軟焊帶的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率沒(méi)有必然的聯(lián)系。普通焊帶（廠家A）與超軟焊帶斷裂強(qiáng)度可以一樣（廠家B），也可以不一樣（廠家C）。同樣是超軟焊帶（廠家B與C），斷裂強(qiáng)度可以相差很大，因此焊帶軟與否并不影響其力學(xué)性能，該值的大小取決于不同廠家的生產(chǎn)工藝。

2 熱不匹配性試驗(yàn)

焊接后的太陽(yáng)能電池大體由三部分組成：硅基材，銀鋁漿和焊帶。由于這三部分熱膨脹系數(shù)差異較大，在焊接后會(huì)存在較大的熱應(yīng)力，造成電池片的弓形。電池片的焊接屬于軟焊的范疇，其大體過(guò)程及焊后的弓形如圖3-2、圖3-3所示。

圖3-2 電池片的焊接過(guò)程

從圖3-2可以看出，電池片的弓形一般發(fā)生在冷卻的過(guò)程中，這主要是因?yàn)楹附舆^(guò)程中，釬料融化后要迅速冷卻到室溫以保證良好的焊接拉力，冷卻速度可高達(dá)200-300℃/s，由于材料熱膨脹系數(shù)的差異，必然導(dǎo)致熱應(yīng)力的存在，因此在焊后會(huì)出現(xiàn)弓形。

超軟焊帶由于其特殊的基材處理工藝，可以從一定程度上明顯降低這種弓形，進(jìn)而降低組件的碎片率，通過(guò)實(shí)際焊接發(fā)現(xiàn)超軟焊帶能夠降低這種翹曲1-2mm。

3 自動(dòng)焊接機(jī)焊機(jī)實(shí)驗(yàn)

超軟焊帶對(duì)于焊接碎片的減少最終的效果要體現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)上，圖3-3（a：表中“實(shí)驗(yàn)總計(jì)”為超軟焊帶的量，“總計(jì)”為除超軟焊帶外其他焊帶的焊接情況）給出了連續(xù)三天使用超軟焊帶與普通焊帶在批量工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)指標(biāo)。

圖3-3a 第一次實(shí)驗(yàn)a

圖3-3b 第二次實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3-3c 第三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從上圖可以看出，在同樣焊接條件下使用超軟焊帶能夠降低焊接碎片0.2個(gè)百分點(diǎn)。盡管只有0.2個(gè)百分點(diǎn)，但是在組件的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中還是具有非常大的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論

使用超軟焊帶不會(huì)對(duì)組件的電性能產(chǎn)生影響。由于超軟焊帶只是在基材的處理工藝上發(fā)生變化，材料并沒(méi)有任何變化，其力學(xué)性能也沒(méi)有發(fā)生變化，因此不會(huì)對(duì)組件的壽命產(chǎn)生影響，使用超軟焊帶能夠明顯降低組件的焊接碎片率。

隨著組件無(wú)鉛化進(jìn)程的推進(jìn)及太陽(yáng)能硅片越切越薄的趨勢(shì)，電池片越來(lái)越薄，而焊接過(guò)程中的溫度會(huì)越來(lái)越高，這樣無(wú)疑會(huì)繼續(xù)增加焊接碎片率。事實(shí)證明超軟焊帶會(huì)明顯降低焊接碎片率，而且硅片越薄，焊帶就需要越軟，因此超軟焊帶在不遠(yuǎn)的將來(lái)還有廣闊的發(fā)展空間。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“超軟焊帶的研究應(yīng)用及工藝推廣”，作者為張玉、秦進(jìn)英等。）