焊带腐蚀黄变分析

单击此处编辑母版标题样式,*,All rights reserved.,*,All rights reserved.,*,单击此处编辑母版标题样式,*,All rights reserved.,单击此处编辑母版文本样式,*,All rights reserved.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,All rights reserved.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,All rights reserved.,*,THANK YOU,谢谢,组件材料中汇流条黄变,何星伟,2010-8-26,All rights reserved.,All rights reserved.,相关背景,试验设计与,SEM,结果分析,主要内容,01,相关背景,All rights reserved.,光伏涂锡焊带的种类和性质,汇流条黄变对组件性能的影响,4,1.1,光伏涂锡焊带的种类和性质,涂锡光伏焊带一般是采用浸镀法在铜基材上镀覆一层 锡基合金。根据镀层锡基合金的成份不同，其性质会有变化，可以分为很多种类。,机械性能,导电性能,可焊接性,ROHS,指 令,无铅焊带,有铅焊带,互连条和汇流条,光伏涂锡焊带作为连接电池片和收集载流子的载体，对组件的整体性能有很大的影响。按作用分为互连条和汇流条两种。,互连条：连接电池片和收集载流子的导体，宽度要求与主栅线一致，首先保证其良好的机械性能和可焊性。,（有铅）,汇流条：用来连接电池串，外部电路以及汇集载流子的导体。对机械性能和焊接性可适当放宽要求，但对导电性要求较高。,（无铅）,与其他组件材料的匹配性,热循环试验,确定由于承受温度重复变化而引起组件中焊带与其他材料的热失配度。,湿,-,冻试验,确定组件中的焊带承受高温、高湿之后以及随后零下温度影响的能力,湿,-,热试验,确定组件中的焊带承受长期湿气渗透的能力,室外暴晒试验,热斑耐久试验,为了确保组件的整体性能，需要对焊带与其他组件材料在各种环境下的匹配性进行测试,湿热试验发现大量汇流条黄变,在进行大量湿热试验后，无铅,SnAgCu,焊带明显比,SnPb,焊带出现黄变的概率要大，无铅焊带的耐腐蚀性能要较差于锡铅焊带。,汇流条黄变可能对组件的影响,由于腐蚀薄膜的形成造成焊带黄变，颜色与初始焊带有很大不同，使焊带具有“脏的”非商品的外表，很不美观，在很大程度上会影响组件产品的信誉,腐蚀薄膜层对焊带的导电性的影响，可能会导致导电性比初始焊带要差得多，所以镀件连接面接触电阻会增大，对于连接外部电路的二极管就会带来接触不良的影响，特别是在接插不够紧固情况下，就更为突出,焊带被腐蚀后，对组件的维修会造成较大困难,焊带被腐蚀后，影响组件的输出功率。,02,试验设计与结果分析,相关试验设计的思路,背板的透水性不好导致大气中的水汽渗入组件内部，焊带与水汽接触，引起焊带本身发生电化学腐蚀。,EVA,在双,85,试验或者类似环境下发生分解反应产生酸性物质乙酸，与焊带直接发生反应或者在酸性条件下加剧焊带的电化学腐蚀。,有铅和无铅焊带在相同环境下发生黄变的概率有明显不同。这可能与其成分有关，不同金属的平衡电极电位导致腐蚀反应不同。,对各种被腐蚀的焊带进行电阻率的测试，确定焊带腐蚀前后在电学性能上的变化。,焊带的食醋浸泡试验设计,食醋浓度,浸泡,时间,不同厂家不同规格的焊带种类,日立（无铅）,太阳（有铅）,太阳,(,无铅,),斯威克（互连条）,纯食用,香醋,1,天,表面有暗灰色物质,表面有暗灰色物质,表面发黑（相对较严重）,表面发黑,3,天,（溶液中大,量白色粉）,表面暗灰色,部分脱落呈亮色,表面暗灰色,部分脱落呈亮色,表面发黑,部分脱落呈亮色,表面发黑,颜色均匀,7,天,（溶液中大,量白色粉）,表面发黑,部分脱落呈亮色,表面发黑,部分脱落呈亮色,表面发黑,部分脱落呈亮色,表面银黑色,且颜色较均匀,1:10,1,天,表明无明显变化,表明无明显变化,表明无明显变化,表明无明显变化,6,天,表面仍光亮，侧看微黄,表面光亮，侧看微黄，前头暗黑,表面光亮，晶界腐蚀,无太大变化，晶界腐蚀,7,天,（溶液中大,量白色粉）,上表面微黄，有稍微分界,侧看表面微黄，下部出现黑色,边缘黑色，腐蚀严重,无大变化，出现晶界，暴露空气处微黄,1:20,1,天,表明无明显变化,表明无明显变化,表明无明显变化,表明无明显变化,6,天,表面微黄,表面微黄,表面仍光亮,表面暗黑,7,天,（溶液中大,量白色粉）,有黄带，并有黑点,表面微黄,侧看微黄，有银白色,1,、黑带,2,、侧看微黄,焊带在不同浓度的食醋中的颜色变化,焊带的食醋浸泡试验设计,试验分析：,1,、纯食醋中直接发黑，无黄变；,2,、浓醋酸中先变白或银黑再出现微黄；,3,、稀醋酸中焊带发黄，与双,85,实验现象类似；,5,、纯醋酸中在暴露空气处的些许焊带发黄。,在弱酸环境下，焊带发生电化学腐蚀，出现黄变。,酸性浓度较高时，发生化学腐蚀，直接生成盐类物质,食醋浸泡试验设计,食醋溶液中含有大量其他杂质。,在实验现象中很难看出有铅和无铅焊带的差别,试验涉及的化学反应过于复杂，且所有焊带均放在同一溶液中反应,可以区分出不同厂家焊带的耐腐蚀性能,提供了酸性环境，能大致了解焊带在酸性条件下的腐蚀行为,可大致了解焊带和乙酸反应生成的物质颜色,但为何无铅的汇流条比有铅的互连条在双,85,湿热试验的同等环境下出现黄变的概率要大,?,腐蚀后的焊带,SEM,图,2442+Fabro,NPC,（无铅）,太阳无铅焊带（,SnAg3Cu0.5,）在浓醋酸浸泡后的,SEM,2442+Fabro,NPC,（无铅）的,SEM,分析,Element,Wt%,At%,OK,08.46,40.62,AgL,02.37,01.69,SnL,89.17,57.69,Element,Wt%,At%,AgL,18.28,19.75,SnL,81.72,80.25,EDS,测试出现大量氧元素，焊带被严重腐蚀，生成氧化物或者其他物质。,出现大量点蚀,有可能深入铜基体。,可能性原因,从电化学腐蚀的角度分析，在相同环境下，两种金属之间形成的平衡电势电位差越大，电势电位低的金属越容易被腐蚀，,标准电极电位,( Sn,2+,-0.136V; Pb,2+,-0.126V,）,根据固溶体的形成条件推断：固溶体与主晶体的化学性质近似,锡铅合金中，两种固溶体的合金相平衡电极电位相近。,相,可能性原因,无铅含量中焊料的主元素是,Sn,、,Ag,和,Cu,，形成锡基质相和,Ag,3,Sn,及,Cu,6,Sn,5,三重相。,Sn,基质固溶体和,Sn-Ag,或者,Sn-Cu,化合相之间的平衡电极电位存在较大电势差。,锡基质相,Ag3Sn,或,Cu6Sn5,焊带被腐蚀前后电阻率的测试,焊带发黄材料组合,电阻率,/mm,2,/m,备注,背板,EVA,汇流条（,50.22mm,）,Kremple,STR,太阳,(,无铅,),0.0215,与发黄前无明显变化,Toppan,R767,NPC,（无铅）,0.0219,2442,Sanvic,太阳,(,无铅,),0.0229,2442,（未知）,太阳,(,无铅,),0.0223,3M,F806,日立（无铅）,0.021,3M,Sanvic,NPC,（无铅）,0.022,无铅焊带湿热试验后，表面发黄时测试的电阻率,结果：焊带发黄前的电阻率在,0.022mm2/m,左右，发黄后电阻率测试值无明显变化，说明，焊带的发黄对焊带电性能无明显影响。,03,解决方案,背板的透水性能十分重要,添加其他微量元素开发新焊带,EVA,的性能对焊带的腐蚀影响很大,THANK YOU,谢谢,All rights reserved.,