[发明专利]银及银合金微细线的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及硅太阳能光伏电池正面电极的制造技术领域，特别涉及一种用于硅太阳能光伏电池板正面电极的银及银合金微细线的制备方法。

背景技术

目前，几乎所有的单晶硅或者多晶硅太阳能电池板的正面电极都是采用印刷银浆的方式进行，尽管印刷银浆的工艺已经十分成熟，但是这一工艺对太阳能电池板的性能依然存在一些不利的影响，还存在进一步改进提升的必要。首先，印刷银浆的线宽较宽，目前线宽在70-100μm的范围。较宽的线宽覆盖了Si电池板的面积，降低了有效利用的面积，从而影响了电池板的转化效率，如果降低线宽，则引起印刷的困难，并且难以形成接触良好、无孔洞的连续银电极；其次，印刷银电极的电阻较大，引起电能的损耗。

一种新的Si光伏电池正面电极，是采用布置银线的方式，其工艺步骤是将银线穿过银浆，从而在银线表面包覆一层厚度10-15μm的银浆层。将包覆银浆的银线布施于光伏电池板表面，经烧结而形成电极。采用这一方式，可以极大降低电极线宽至30-45μm，由于银线的电导率远优于银浆，从而也降低了正面电极的电阻。在多重因素的作用下，采用银线作正面电极的光伏电池，其转化效率可以提高2—5%。

采用银线作为光伏电池正面电极的工艺中，银线的性能对于电极的线宽，电导率，以及布施电极的工艺性能和电池片的成品率有决定性的影响。银线尺寸大（例如大于20μm），将引起电极线宽增大；并且，较大尺寸和较高硬度的银线，在烧结过程中与银浆的结合性能差，容易翘曲脱落，严重影响电池片的成品率；而尺寸较小时，其断裂强度将急剧下降，如果力学性能不能满足工艺要求，容易在电极布施的过程中断裂，严重影响生产的连续性和效率，导致该工艺不能实用化，而在光伏电池的实际生产中，整过工艺过程中各种因素的总不良率应该<3%。目前用于键合的银线，其直径通常在20-25μm，并且，其合金成分和材料的力学性能，烧结后与银浆的界面结合状态，也不能很好满足Si太阳能光伏电池板正面电极的使用要求。

本发明提出一种应用于Si太阳能光伏电池板正面电极的银/银合金微细线，其尺寸以及硬度、断裂强度等力学性能符合大规模生产中银线电极的布施、烧结等工艺性能的要求；其尺寸，电导率，烧结后与银浆的界面结合性能，满足Si太阳能电池板正面电极的电学和力学性能要求（方阻<5mΩ/□，垂直附着力>3N）。 

 

发明内容

本发明的目的是提供一种材料力学和电学性能突出的银/银合金微细线，应用于Si太阳能光伏电池正面电极、满足光伏电池大规模生产所要求的材料工艺性能。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种银及银合金微细线的制备方法，

第一步，银/银合金的冶炼与连铸：

在真空冶炼炉中，在1100°C的温度下，将Ag、In、Cu、Sn、Zn合金元素按下述比例称量后，其中银（Ag）为96%-100%；铟（In）为0-0.5%；铜（Cu）为0-1.0%；锡（Sn）为0-0.5%；锌（Zn）为0-1.5%，混合加入到真空冶炼炉中，待合金成分溶解后，开启电磁搅拌，在10-15kHz的频率下搅拌10分钟，将合金熔体冷却凝固，按上述步骤反复冶炼三次，以确保合金的均匀性；冶炼均匀的合金控制在1000-1400°C的温度下，在氩气保护的气氛中，采用下引的方式，连铸成直径为6～10mm的银/银合金棒；

第二步，银/银合金棒的大拉、中拉：

将上述直径6～10mm的银/银合金棒经过拉丝机拉制成直径为1.5mm的银/银合金棒；再继续经中拉机拉制成直径0.1mm的银/银合金线，拉拔过程中，控制线材的变形率为5%-10%；

第三步，银/银合金棒的细拉、微拉：

将直径为0.1mm的银/银合金线经过细拉机连续拉拔成直径为0.045mm细线， 再在微拉机上通过多道拉拔，最终到达0.010～0.020mm微细直径。

作为本发明的进一步改进，所述第三步中，在拉拔至微细线直径为0.038mm，0.025mm的中间尺寸以及最终成品尺寸时，对银/银合金线进行多道退火处理，消除拉拔导致的加工硬化，以利于下一道拉拔和最终成品收卷。

作为本发明的进一步改进，所述退火温度为300°C-550°C，退火速度为50-300米/分钟，退火过程在N2的保护下进行。

作为本发明的进一步改进，所述第三步中，在细拉、微拉及最后收卷过程中，采用主动放线的方式，控制拉拔及收卷张力为1-50g，实现拉拔微细线连续长度500米以上。