[发明专利]一种太阳能光伏组件用无铅锡基焊料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏组件制备技术领域，具体涉及一种太阳能光伏组件用无铅锡基焊料及其制备方法。

背景技术

中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展。

在光电产业中，太阳能光伏组件的构装方式仍然以锡铅合金的焊接为主。多年来，锡铅合金作为一种软钎焊合金，被广泛用于太阳能光伏组件的组装上，其钎焊温度低，不会对热敏感的电子器件造成热损伤，锡铅合金钎焊性能和机械性能优异，应用广泛，可靠性好。

然而铅是一种有害物质，人体通过呼吸、进食、皮肤吸收等都有可能吸收铅和气化合物，铅被人体器官摄取后，将抑制蛋白质的正常合成功能，危害人体中枢神经，造成精神混乱、呆滞、生育功能障碍、贫血、高血压等慢性疾病。铅对儿童的危害更大，会影响智商和身体发育。电子工业中大量使用的锡铅合金焊料是造成污染的重要来源之一，在制造和使用锡铅合金焊料的过程中，由于锡铅合金焊料的熔化温度较高，有大量的铅蒸气逸出，将严重影响操作人员的身体健康。并且铅对环境的破坏也是非常严重的。考虑到铅对人体和环境的危害，应大力发展无铅锡基焊料，摒弃使用含铅锡基焊料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、钎焊性能优良的太阳能光伏组件用无铅锡基焊料。该太阳能光伏组件用无铅锡基焊料的熔点温度低，表面光泽度好，表面抗氧化能力强，湿润性能优良，焊接质量好，经济环保，对人身体健康无威胁，适于大规模工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种太阳能光伏组件用无铅锡基焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：锑0.05%～0.15%，银0.01%～0.05%，铜0.1%～0.4%，铟0.01%～0.05%，铋0.2%～0.5%，镓0.06～0.10%，磷0.02～0.09%，余量为锡和不可避免的杂质。

上述的一种太阳能光伏组件用无铅锡基焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：锑0.07%～0.1%，银0.02%～0.04%，铜0.2%～0.4%，铟0.02%～0.05%，铋0.35%～0.45%，镓0.08～0.10%，磷0.03～0.08%，余量为锡和不可避免的杂质。

上述的一种太阳能光伏组件用无铅锡基焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：锑0.08%，银0.03%，铜0.3%，铟0.03%，铋0.4%，镓0.08%，磷0.04%，余量为锡和不可避免的杂质。

上述的一种太阳能光伏组件用无铅锡基焊料，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：锑0.09%，银0.03%，铜0.2%，铟0.04%，铋0.45%，镓0.09%，磷0.05%，余量为锡和不可避免的杂质。

另外，本发明还提供了一种制备上述太阳能光伏组件用无铅锡基焊料的方法，其特征在于，该方法为：按质量百分比分别称取锑、银、铜、铟、铋、镓、锡和磷，然后将称取后的锑、银、铜、铟、铋、镓、锡和磷一起放入熔炼炉中，在惰性气氛或真空条件下进行熔炼，随炉冷却后得到太阳能光伏组件用无铅锡基焊料。

上述的方法，其特征在于，所述熔炼的温度为500℃～550℃，所述熔炼的时间为1h～3h。

本发明的太阳能光伏组件用无铅锡基焊料的理论熔点为220℃，使用温度为240℃左右，在实际焊接过程中，可根据实践经验对本发明的太阳能光伏组件用无铅锡基焊料的使用温度进行适当调整。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过加入微量的银，能够增加焊料合金的湿润性能。

2、本发明在无铅锡基焊料中将引入元素Sb，能够显著减少由于Pb含量的缺乏导致性能下降的问题；改善焊料的润湿性能，使疲劳寿命延长。

3、本发明加入适量Bi元素，降低合金焊料的熔点，可使焊料熔点降低到220℃左右，提高焊料合金的蠕变特性，Bi也是有效抑制“锡瘟”和锡晶须产生的元素之一。

4、本发明加入Ga，添加Ga主要起到两方面的作用：一是通过添加少量的Ga降低焊料合金熔点，改善热浸镀实际操作温度过高问题，二是通过添加的Ga能与Sn固溶，改善合金焊料的湿润性及提高热浸度层的耐高温变色问题。