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太阳能电池铝背场与铝带连接的超声钎焊

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太阳能电池铝背场与铝带连接的超声钎焊

【概要描述】

太阳能电池铝背场与铝带连接的超声钎焊

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  • 发布时间:2022-07-29 09:48
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太阳能光伏发电的成本约为常规能源发电成本的2倍,制约了光伏产业的发展。若能从焊接工艺入手,降低其制造成本,提升其光电性能,将有利于光伏发电的规模化应用。

为了改善硅太阳电池的效率,在p-n结制备完成后,往往在硅片的背面即背光面,沉积一层铝膜,制备P+层,称为铝背场。其具有降低少数载流子的表面复合率、作为良好的反射器提高光的吸收率与改善对红外线的响应等作用。由于铝涂层上氧化膜存在去除困难的问题,不利于钎焊连 接焊带,工业上常在电池背面制作银电极,但其弊端是阻碍背场的形成,降低电池的开路电压。若能避免银电极的使用,可以提升太阳能电池的光电性能,并减少生产成本,因此考虑向铝背场上直接连接焊带。由于经年来铜的价格一直很高,所以很多光伏厂家考虑利用铝焊带取代铜焊带降低成本。

常州井芯半导体设备有限公司经过多年的研究实验,推出了超声钎焊设备利用Sn基钎料来实现太阳能电池铝背板与铝焊带的连接。其原理是利用超声波在液态钎料中具有“空化作用”的特点,去除材料表面的氧化膜,促进钎料的铺展与润湿

焊接时要先将母材加热到所需的钎焊温度,再在铝背场上利用超声涂敷钎料,钎料填入铝颗粒缝隙,去膜后润湿,随着超声时间增加,铝颗粒氧化膜破碎增多,最后被全部去除。铝颗粒被钎料包围后,出现氧化膜缺口,少量铝溶解于钎料,加载超声时间为 10s 时,铝背场完全溶解于钎料经测试涂敷钎料后接头电阻随着超声加载时间的增加先下降后上升,在6s左右得到最低值。随着铝颗粒层去膜、润湿溶解铝颗粒层电阻下降此时Al掺杂p+层薄膜电阻上升,接头电阻增大

通过对比不同背电极对组件光电性能的影响,发现超声涂敷铝背场 2s 后连接铝焊带,光电性能较差,超声涂敷 6s 左右的性能较稳定。时间为 6s,光入射功率 为 88.0 mW/cm2 时的填充因子为 0.71343,光电转换效率为 19.909%,高于同等光照条件下,背电极为银电极时的填充因子 0.59822,光电转换效率 16.045%。

因此使用超声波辅助钎焊的方法可以解决铝烧结涂层难以去除、不好润湿的问题,并且有助于向铝背场上直接连接焊带,从而可以避免钎剂和背面银电极的使用,同时降低成本、提高开路电压。由于利用超声波辅助钎焊的方法可以有效去除铝背场 表面的氧化膜,在焊带的选择上也可以选择铝焊带来代替传统使用的涂敷钎料的 银焊带、铜焊带

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