在多组栅组件互连中使用预涂助焊剂光伏焊带的优势

多组栅(MBB)组件用焊带是通过将6到12条圆形铜线放在电池正面的100多个焊盘上来代替常规的串焊焊带。由于这种方法减少了在量产中银的消耗并提高了的功率输出,因此越来越受欢迎并已经在一定的规模下进行量产。尽管如此,由于减小了银焊盘和焊带的截面面积,因此焊点的可靠性仍然是该技术面临的最大挑战之一。最常见的问题是剥离强度低、焊带损坏以及形成虛焊。在MBB焊接过程中,焊带损坏,焊带穿过导向轮时过量的助焊剂污染也是相关的缺陷。然而,ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂就是为了消除当前 MBB 工艺中面临的问题而设计的。

为何使用 ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂?

预涂覆助焊剂是一种新的工艺,即把助焊剂均匀地预涂在光伏焊带上并卷好。一般来说,MBB在焊接时需要使用大量的助焊剂,而这种剂量在常规操作中是无法控制的。使用预涂覆助焊剂可以将更高的助焊剂量(高达 200 µg/cm2)均匀地涂在光伏焊带上。ALPHA PV Ready Ribbon®助焊剂旨在解决标准助焊剂系统应用的相关问题,同时提供可靠的焊点。

ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂技术的性能

a) 在光伏焊带上均匀地涂上助焊剂和控制助焊剂量

ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂免却了在容器中的助焊剂因为溶剂蒸发而导致固体含量失控的问题。Alpha Ready Ribbon 助焊剂独特的化学配方旨在为每平方毫米的光伏焊带提供精确的助焊剂覆盖量。这种助焊剂是柔软的,故此它在处理过程中不会剥落。均匀涂覆的助焊剂为焊接预先提供了精准的助焊剂量。

图 1. 均匀地把 ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂涂覆在光伏焊带上。

b) 非粘性助焊剂涂层

在四种不同的温度下对涂有助焊剂的焊带进行粘度分析。可以观察到(图 2)在予涂覆焊带技术中,助焊剂被均匀地涂覆并卷好。非粘性卷带使光伏焊带连续地拉入机械内部,无需担心焊带纠缠或反向缠绕。即使在更高的温度下,焊带也不会变粘。非粘性的助焊剂涂覆卷带有助高速生产(图2)。

图 2. 预涂覆光伏焊带的粘性测试数据。由 Rheska 测试人员完成测试。

c) 具有出色的润湿性能

根据 JIS Z 3198 的标准,观察助焊剂的润湿时间。塗上助焊剂後的标准铜样本浸入合金 (Sn-Pb) 熔池中,同时量测并计算焊料表面完成润湿需要的时间和强度。

图 3. 助焊剂的润湿时间。

该数据证实 ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂的高润湿性能在高产量生产中具有优势。较短的润湿时间和出色的润湿力最大程度地减少冷焊或虚焊的形成。出色的扩散性能进一步证实了在生产过程中不会形成空洞或焊接“遗漏”。

d) ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂提供出色的剥离强度

ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂的设计使其在焊接温度下能被迅速激活。由于每平方厘米的助焊剂剂量也是定制的,而且不具粘性,使焊带可以精确地放置在焊盘上。这种预涂覆光伏焊带系统还提供了更宽的工艺窗口,适用于大多数类型的机器。

在焊接测试中,根据 DIN EN 50461 规范,通过剥离测试来评估焊点的机械强度。测试是在180度使用Imada力测量单元完成的。以50mm/min的速度剥离所有电池片。

图 4. 在电池正面和背面上的光伏焊带剥离强度箱型图。

根据 DIN EN 50461规范,1 N/mm 的剥离强度是必须的,明确用于焊接互连。在焊接测试中,在156毫米的晶圆设置了大约2500个数据收集点,观察到其剥离强度值与使用标准助焊剂的相比较。正面剥离强度 > 2 N/mm,背面剥离强度 > 3 N/mm(图 4)。这个数据别具意义,因为光伏带和硅电池之间的附着力是证明焊点质量最重要的参数之一。由于箱线图中的中芯线非常小(图 4),可观察到当导线的未对齐时,剥离强度值会随之急聚下降。

图 5. 电池和导线上的断裂表面。

由于预成形光伏焊带在 MBB 电池上的良好结合,观察到的断裂表面(图 5)在电池的正面和背面显示出良好的焊料附着力。

图 6. 显示 Silver-Tin 灌注的切片分析。

如图 6 所示的 SEM(电子扫描显微镜)横截面分析说明了银和锡的相互扩散形成薄金属间化合物 (IMC)。该 IMC 层连绵且均匀,表明粘合强度可靠。

e) 通过热循环和湿热研究

面板暴露在符合IEC 61215的气候测试中,在1000 h OD湿热(DH)和200个温度循环(200 TC)下。测试后,IEC 允许的最大功率 (Pmax) 损耗为 ±5%,没有一个样本达到这个数值。在热循环和湿热研究之后,最大功率变化小于 2%。从此得出,导线互连在热循环期间能够承受膨胀和压缩力。

图 7. MBB 面板的热循环和湿热数据。DH 1000h 湿热试验和 T:200 次循环热循环试验。

               总结               

此篇文章講解了 ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂的新型涂覆焊带的概念(预涂覆光伏焊带)。这种涂覆在焊带上的助焊剂是柔韧的,因此在自动串焊 (CTS) 设备处理或进料期间不会碎裂或剥落。这助焊剂系统在正常焊接温度下可被激活,因此可套用最新的液态助焊剂工艺。由于助焊剂的沉积物均匀,ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂在焊锡涂层铜带和电池之间能有效产生牢固而可靠的焊点。对每个串焊点进行剥离强度、断裂表面分析和显微分析。测试结果表明,ALPHA PV Ready Ribbon® 助焊剂可媲美当前工艺中使用的标准助焊剂。这使得组装商无需在手动或自动串接操作期间加入液体助焊剂,从而减少处理助焊剂带来的麻烦和潜在危险。

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原文摘自“MacDermid Alpha 麦德美爱法组装部”

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