一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法，包括：提供基材，所述基材為鉬箔；在所述基材表面形成過渡層，所述過渡層為雙層結構，包括位于基材表面的鉻層和位于所述鉻層表面的鎳層；在所述過渡層表面形成銀層。實驗已經(jīng)證明，本發(fā)明的方法所提供的耐原子氧的太陽電池電路用互連片耐原子氧能力強，可以延長太陽電池陣的空間環(huán)境壽命，擴大太陽電池陣的應用領域，提升光伏發(fā)電的應用范圍。它特別適合于長壽命的航天飛行器，尤其是國際空間站這種低軌、長壽命、大功率的飛行器。其與銀質互連片相比，該新型互連片的應用空間更廣，壽命更長。
【專利說明】—種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電鍍及太陽電池電路焊接領域的研究，涉及一種耐原子氧金屬鑰材料表面電鍍處理和焊接工藝，具體涉及到金屬材料的成型、金屬表面電鍍處理以及與太陽電池的焊接等方面的內容。
【背景技術】
[0002]太陽電池是一種利用光生伏特效應將光能直接轉換為電能的半導體器件。傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池和砷化鎵太陽電池采用金屬銀質互連片連接成電池電路，可以采用錫焊或者電阻焊接的方式實現(xiàn)互連片與太陽電池或其他電路的導通。由于傳統(tǒng)金屬銀互連片耐原子氧能力非常差，導致太陽電池陣在軌運行壽命降低，特別是在低地球軌道上限制了該種互連片的廣泛應用。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明解決的問題是提供一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法，以解決現(xiàn)有太陽電池電路用互連片耐原子氧能力差的問題。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法，包括:提供基材，所述基材為鑰箔；在所述基材表面形成過渡層，所述過渡層為雙層結構，包括位于基材表面的鉻層和位于所述鉻層表面的鎳層；在所述過渡層表面形成銀層。
[0005]進一步，所述鑰箔的材料是純度在99.5以上的鑰，所述鑰箔的厚度為10 μ m~30 μ m。
[0006]進一步，還 包括:在氮氣環(huán)境下，在壓強為(TlOOPa，溫度為700°C條件下，對基材進行2tT3h的高溫退火處理。
[0007]進一步，采用電鍍的方法在所述基材表面形成過渡層。
[0008]進一步，形成過渡層之前還包括:基材用砂紙打磨后，浸在Na0H:Na2C03:Na2Si03=3:2:l的脫脂液中進行脫脂處理；脫脂并經(jīng)清洗的基材放入10%的硫酸溶液中進行酸洗活化處理。
[0009]進一步，所述鉻層的厚度為0.2μπθ.5μπι。
[0010]進一步，所述鎳層的厚度為0.5 μ π2 μ m。
[0011]進一步,所述銀層的厚度為5 μ π?Ο μ m。
[0012]進一步，還包括:電鍍銀層完成后，選用苯并三氮唑和石臘為保護劑對互連片試樣進行鈍化處理，常溫鈍化30iT50S后，采用高壓水進行沖洗，最后用吹風筒將表面吹干，再按照互連片結構圖紙進行沖壓成型。
[0013]本發(fā)明中互連片的基材為金屬鑰材料，鑰的厚度在一定合理范圍內，鑰基材太厚無法進行焊接，太薄其機械性能和導電性能無法滿足要求。本發(fā)明應用的是鑰箔材厚度為10 μ m~30 μ m。
[0014]由于鑰箔可焊接性非常差，所以對鑰箔表面進行電鍍銀，來提高鑰箔的可焊接性。鑰箔鍍銀技術難度高，傳統(tǒng)的電鍍工藝不能滿足太陽電池用互連片的技術要求，其鍍層牢固度低，焊接性能差，焊接強度低，焊接參數(shù)不穩(wěn)定等一系列問題。本發(fā)明對互連片的結構層進行設計，解決了以上不足。
[0015]本發(fā)明的特點是:本發(fā)明采用耐原子氧能力強的金屬鑰箔作為基材，通過電鍍方式將純銀鍍到基材的表面，使用了中間鍍層金屬鉻和金屬鎳，通過合理設計各鍍層厚度，實現(xiàn)產(chǎn)品的熱匹配性良好，提高了鍍層間的牢固度。
[0016]主要性能指標:耐原子氧能力強，可耐原子氧總累積量7.50X 1026個/m2以上。焊接性好，可與砷化鎵太陽電池和硅太陽電池進行焊接，焊接后其電性能不衰降。提高了太陽電池電路的耐原子氧能力，延長了太陽電池陣的在軌運行壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為采用本發(fā)明形成的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的刨面結構圖； 圖2為采用本發(fā)明的方法形成的耐原子氧的太陽電池電路用互連片的一種應用結構
的俯視圖；
圖3為圖2中應用結構的立體圖。
【具體實施方式】
[0018]下文結合附圖和實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提供一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法，包括:提供基材0100，所述基材0100為鑰箔；在所述基材0100表面形成過渡層，所述過渡層為雙層結構，包括位于基材0100表面的鉻層0101和位于所述鉻層0101表面的鎳層0102 ；在所述過渡層表面形成銀層0103。
[0020]所述基材采用高純度的鑰材料，具體可選鑰100，純度達到99.5%以上，采用壓延的方法扎制而成。該箔材制作后，采用N2為保護氣體，爐內壓強維持在0-100 Pa,加熱溫度為700V，高溫退火處理2~3小時，提高了鑰箔材的機械延展性和彎折性能。其彎曲疲勞強度(往復彎折180度)達50次以上。其線性膨脹系數(shù)在5 X IO-6A左右，與太陽電池具有良好的熱匹配性。電鍍前將純鑰箔試樣用砂紙打磨后，浸在脫脂液(Na0H:Na2C03:Na2Si03=3:2:l的混合溶液)中進行脫脂處理。脫脂并經(jīng)清洗的試樣放入10%的硫酸溶液中進行酸洗活化處理，酸洗后再經(jīng)過水洗完成鑰箔預處理。進一步，鑰箔太厚無法進行焊接，太薄其機械性能和導電性能無法滿足要求。本發(fā)明應用的是鑰箔厚度為10μm-30μm。
[0021]鑰箔預處理完成后進行電鍍鉻層0101處理，材料可選鉻100，金屬鉻與金屬鑰熱膨脹系數(shù)接近，其線性膨脹系數(shù)在6.2 X IO-6A左右，結構層具有良好的熱匹配性。通過電鍍的方式將金屬鉻鍍到基材的表面。其鉻層0101厚度為0.2 μ m-0.5 μ m。電鍍鉻101時鑰100為陰極，鉻101為陽極，在鉻鹽液中進行電鍍鉻101。鉻層太薄結構牢度度不好，太厚造成互連片結構層彎曲疲勞性能降低。
[0022]電鍍鉻層0101工序完成后進行電鍍鎳層0102處理，金屬鎳線性膨脹系數(shù)在13 X IO-6A左右，與銀層0103熱膨脹系數(shù)接近，具有良好的熱匹配性。通過電鍍的方式將金屬鎳鍍到鉻層0101的表面，形成鎳層0102。所述鎳層0102的厚度為0.5 μ m^2 μ m,其與鉻層和銀層結合牢固。鎳層厚度太薄，互連片結構熱匹配性差，太厚影響焊接牢固度。[0023]電鍍鎳時基材0100、鉻101組合體為陰極，鎳102為陽極，在鎳鹽液中進行電鍍鎳102。
[0024]電鍍鎳層0102完成后再電鍍銀層0103，電鍍銀層0103的主要目的是提高互連片的焊接性能。所述銀層0103厚度約為5 μ π-10 μ m,通過電鍍的方式將銀鍍在金屬鎳層0102的表面形成銀層0103。所形成的互連片具有良好的結構牢固度，各層間的熱膨脹系數(shù)遞增，熱匹配特性好，且整體結構結合力高。耐彎曲疲勞性能好，可進行沖壓成型。
[0025]電鍍銀時，鑰層0100、鉻層0101、鎳層0102組合體為陰極，銀層0103為陽極，在銀鹽液中進行電鍍銀層0103。
[0026]電鍍銀層0103完成后對銀層0103表面進行鈍化處理，選用苯并三氮唑(BTA)和石臘為保護劑對互連片試樣進行鈍化處理，常溫鈍化30iT50S后，采用高壓水進行沖洗，最后用吹風筒將表面吹干，采用苯并三氮唑(BTA)和石臘為保護劑可以防止損壞銀層0103表面。
[0027]在本發(fā)明的實際應用中，電鍍完成后進行互連片沖壓處理，按照太陽電池電路的需求進行結構減應力設計，圖2為本發(fā)明提供的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的一種應用結構的俯視圖；圖3為圖2中應用結構的立體圖。由圖2和圖3可以看出，可以通過在本發(fā)明所提供的互連片上設定位置形成Ω環(huán)形結構來在應用中對電流形成緩沖，所述Ω環(huán)形結構的位置根據(jù)應用需要設計。
[0028]由于鑰箔可焊接性非常差，所以對鑰箔表面進行電鍍銀，還可以提高鑰箔的可焊接性。鑰箔鍍銀技術難度高，傳統(tǒng)的電鍍工藝不能滿足太陽電池用互連片的技術要求，其鍍層牢固度低，焊接性能差，焊接強度低，焊接參數(shù)不穩(wěn)定等一系列問題。本發(fā)明對所形成的對互連片的結構層進行設計，解決了以上不足。所述互連片焊接區(qū)域為雙面鍍銀，非焊接區(qū)域為雙面鍍銀或者局部鍍銀，雙面鍍銀區(qū)域互連片總厚度為20 μ π-50 μ m。
[0029]實驗已經(jīng)證明，本發(fā)明的方法所提供的耐原子氧的太陽電池電路用互連片耐原子氧能力強，可以延長太陽電池陣的空間環(huán)境壽命，擴大太陽電池陣的應用領域，提升光伏發(fā)電的應用范圍。它特別適合于長壽命的航天飛行器，尤其是國際空間站這種低軌、長壽命、大功率的飛行器。其與銀質互連片相比，該新型互連片的應用空間更廣，壽命更長。
[0030]本發(fā)明的方法所提供的耐原子氧的太陽電池電路用互連片將為低軌觀測衛(wèi)星、高軌衛(wèi)星、我國空間站、神州飛船、天宮系列、探月工程等一系列的飛行器提供廣闊的應用市場。該技術創(chuàng)新填補國內了空白，提高我國太陽電池陣的應用水平，為國防做出貢獻。
[0031]本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法，其特征在于，包括:提供基材，所述基材為鑰箔；在所述基材表面形成過渡層，所述過渡層為雙層結構，包括位于基材表面的鉻層和位于所述鉻層表面的鎳層；在所述過渡層表面形成銀層。
2.依據(jù)權利要求1所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法，其特征在于，所述鑰箔的材料是純度在99.5以上的鑰，所述鑰箔的厚度為10μπ30μπι。
3.依據(jù)權利要求1所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片的形成方法，其特征在于，還包括:在氮氣環(huán)境下，在壓強為(TlOOPa，溫度為700°C條件下，對基材進行2tT3h的高溫退火處理。
4.依據(jù)權利要求1所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片，其特征在于，采用電鍍的方法在所述基材表面形成過渡層。
5.依據(jù)權利要求4所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片，其特征在于，形成過渡層之前還包括:基材用砂紙打磨后，浸在Na0H:Na2C03:Na2Si03=3:2:l的脫脂液中進行脫脂處理；脫脂并經(jīng)清洗的基材放入10%的硫酸溶液中進行酸洗活化處理。
6.依據(jù)權利要求4所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片，其特征在于，所述鉻層的厚度為0.2μπθ.5μπ?。
7.依據(jù)權利要求4所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片，其特征在于，所述鎳層的厚度為0.5 μ π2 μ m。
8.依據(jù)權利要求1所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片，其特征在于，所述銀層的厚度為5 μ πΟ μ m。
9.依據(jù)權利要求1 所述 的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片，其特征在于，還包括:電鍍銀層完成后，選用 苯并三氮唑和石臘為保護劑對互連片試樣進行鈍化處理，常溫鈍化30iT50S后，采用高壓水進行沖洗，最后用吹風筒將表面吹干。
10.依據(jù)權利要求1所述的一種耐原子氧的太陽電池電路用互連片，其特征在于，還包括:互連片表面吹干后采用機 械沖壓的方法得到互連片產(chǎn)品。
【文檔編號】C25D7/12GK103887363SQ201210553129
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權日:2012年12月19日
【發(fā)明者】王志彬, 賀虎, 陳萌炯, 邢路, 朱亞雄, 黃三玻, 陸劍峰, 王訓春, 王建立 申請人:上?？臻g電源研究所