晶體硅太陽電池粘合固化的研究

1、晶體硅太陽電池粘合固化的研究         用銅線柵網(wǎng)作為引出電極對電池碎片進行封裝時，要使銅柵線與電池碎片表面的銀柵收集級形成良好的導(dǎo)電接觸，同時還要將電池碎片粘結(jié)成一個完整形裝的電池片。最常用的粘結(jié)材料是各種樹脂材料。一、采用環(huán)氧樹脂材料的粘臺固化研究環(huán)氧樹脂是使用最廣泛的樹脂，環(huán)氧樹脂由樹脂和固化劑組成，使用時將樹脂與固化劑混合后，在常溫條件下固化，環(huán)氧樹脂具有粘結(jié)強度高，固化后收縮變形小的特點。很多的導(dǎo)電膠就是用環(huán)氧樹脂加銀粉制成。在實驗中，我們采用環(huán)氧樹脂將銅線柵網(wǎng)與電池碎片粘結(jié)在一起，為了使銅線柵網(wǎng)與電池碎片表

2、面的銀柵有良好的導(dǎo)電接觸，從粘結(jié)到固化的整個過程中始終給封裝件保持一定的壓力，在常溫下固化24小時，取出電池片進行測試，它的I-v特性曲線基本上是一條直線，如圖1所示。                                圖1：采用環(huán)氧樹脂常溫固化后的測量結(jié)果經(jīng)過分析，主要是因為

3、電池碎片正面的收集級銀柵與銅線柵網(wǎng)之間沒有形成良好的導(dǎo)電接觸。將電池片切開，剝離銅線，在顯微鏡下觀察，可以看到銅線與銀柵之間的縫隙中，只有很少的地方有著很小的接觸點。為了得到良好的導(dǎo)電接觸，必須將銅線柵網(wǎng)與電池表面的銀柵收集級很好的焊接在一起，因此，我們將銅線表面浸錫，然后將銅線柵網(wǎng)與電池碎片壓緊，加熱至200左右，冷卻后再用環(huán)氧樹脂進行粘結(jié)，固化后對電池封裝片進行測量，結(jié)果并沒有得到明顯的改善。經(jīng)過對實驗過程的仔細(xì)分析，我們發(fā)現(xiàn)盡管加熱到200，超過了焊錫的熔點(標(biāo)準(zhǔn)焊錫熔點是183)，但是由于銅線表面在浸錫的過程中掛上的錫量很少，錫層很薄，銅線與銀柵交叉接觸點很小。盡管銅線與銀柵之間形成了

4、焊接點，但其焊接點很小，強度很低，在后續(xù)使用環(huán)氧樹臘進行粘結(jié)的操作過程中焊接點又極易被剝離：有些焊接點比較牢固的地方，后續(xù)操作動作又使得電池碎片的收集級銀柵與硅體剝離，依然沒有形成良好的導(dǎo)電接觸。通過實驗我們得出結(jié)論是，銅線柵網(wǎng)引出極與電池碎片必須由焊接、粘結(jié)一次性完成，才能得到良好的導(dǎo)電接觸。此外，環(huán)氧樹脂需要24小時固化，即使在加熱的條件下，也要46小時才能完全固化，加工的周期太長是環(huán)氧樹脂不能在本實驗封裝中使用的另一個主要原因。二、PET粘合固化膠膜的選取通過對采用環(huán)氧樹脂材料進行粘合固化封裝的研究后，我們知道要得到良好的導(dǎo)電接觸，必須對銅線柵網(wǎng)引出極與電池碎片做到焊接、粘結(jié)一次性完成，

5、才能不至于造成焊接不上或焊接良好后又由于后續(xù)動作使得焊接點被剝離。為了做到焊接良好，封裝時的溫度必須要達(dá)到焊錫的熔點以上，也就是說選取的封裝膠膜材料的熔化溫度要能達(dá)到或高于所選焊錫的熔點，使得膠膜熔化的同時使焊錫熔化后將銅絲柵網(wǎng)和電池碎片焊接。對于選取的膠膜材料的熔化溫度要達(dá)到或高于焊錫材料的熔點，并能夠在熔化后起到優(yōu)良的粘合固化效果，熱塑型樹脂是一種比較好的選擇方向。熱塑型樹脂加熱到一定溫度后具有一定的粘性，冷卻后又重新回到原來的狀態(tài)，由于熱塑型樹脂沒有揮發(fā)性溶劑，也不需要長時間固化，它是一種無污染的綠色環(huán)保材料，近年來的得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 在太陽能組件封裝中采用的EVA樹脂就是一種熱

6、塑型樹脂，但EVA樹脂的軟化溫度只有120，達(dá)不到焊錫熔化的溫度。表1給出了幾種常用的熱塑型材料，其中PET的熔點在250左右，高于焊錫的熔點溫度，PET薄膜還具有其它比較突出的性能，包括良好的耐高溫性、電絕緣性以及優(yōu)良的透明性等。也是一種光伏電池的封裝材料。                        表1：幾種常用熱塑型材料的特性1、ET熱塑型樹脂的性能PET，

7、即聚對苯二甲酸乙二醇酯，它是熱塑性聚酯中最主要的品種之一，英文名為Polythylene terephthalate，簡稱PET或PETP。它是由對苯二甲酸和乙二醇直接酯化，并產(chǎn)生副產(chǎn)物水反應(yīng)得到的。PET的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度在165左右，材料結(jié)晶溫度范圍是120-220，熔點在250左右。PET薄膜具有非常良好的各項性能：(1)PET是一種結(jié)晶性好，無色透明，有玻璃的外觀，對可見光的透過率為100%。無臭、無味、無毒。(2)電絕緣性能好，受溫度影響小，但耐電暈性較差。PET介電常數(shù)為3.0，體積電阻率>1016Qcm。(3)PET的膨脹系數(shù)小，成型收縮率低，僅02%，是聚烯烴的十分之一，較

8、PVC和尼龍小，故制品的尺寸穩(wěn)定。(4)熱變形溫度和長期使用溫度是熱塑性通用工程塑料中最高的。因為耐熱高，增強PET在250的焊錫浴中浸漬10s，幾乎不變形也不變色。(5)機械強度高，其擴張程度與鋁相似，薄膜強度為聚乙烯的9倍、聚碳酸酯和尼龍的3倍，沖擊強度是一般薄膜的35倍。(6)PET的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，PET薄膜抗堿性稍弱，但抗酸性極強。PET薄膜在一般有機溶劑中不溶解。(7)耐氣候性好，吸水率低，而其薄膜氣密性良好又有防潮性能。2、PET薄膜的特性研究（1）結(jié)晶特性為了確定PET材料在層壓過程中的受熱變化的情況，確定加熱過程對PET材料的影響，我們對升溫過程、恒溫過程和降溫過程進行了實驗

9、研究。升溫過程主要是起始溫度和升溫速率對材料的影響，實驗發(fā)現(xiàn)，起始溫度在180以下，對PET材料沒有影響；起始溫度超過180時，PET薄膜會有變形，膜會變的不平整，但這種變化在溫度達(dá)到250以上就消失了；在250時，PET膜開始熔化，當(dāng)溫度達(dá)到270以上時，PET材料的流動性增加，在壓力作用下，可以滲透到細(xì)小的縫隙中。實驗中，升溫速率對材料性能沒有影響。但是，降溫速率對PET材料的影響較大。PET樹脂具有結(jié)晶特性，材料結(jié)晶溫度范圍是120220，結(jié)晶的PET薄膜變成不透明的乳白色，而且薄膜變的很脆，極易碎裂。降溫速度越慢，越容易出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。為了避免PET材料的結(jié)晶，必須快速降溫，迅速降到結(jié)晶溫度以下，這樣才能保持薄膜的柔韌性和透明性。實驗中，我們采用風(fēng)冷和水冷降溫的方法，對于小的樣片，可以采用風(fēng)冷的方式降溫；對于大的樣片采用水冷降溫的方式更為有效。由于PET的耐水性極好，水冷不會對PET材料以及壓合的電池片產(chǎn)生影響。（2）封裝特性用PET薄膜對電池碎片進行封裝制作，在層壓的過程中，當(dāng)溫度達(dá)到200左右，焊錫熔化，對銅線柵網(wǎng)和電池碎片進行焊接，隨著溫度的進一步升高，PET薄膜發(fā)生熔化將銅線柵網(wǎng)和電池碎片粘結(jié)在一起，溫度達(dá)到280后