一种高粘接力、低接触电阻导电胶及其制备的异质结叠瓦太阳能组件

摘要

本发明涉及一种高粘接力、低接触电阻导电胶及其制备的异质结叠瓦太阳能组件，本发明涉及的导电胶包括：环氧树脂单体、银粉、触变剂和潜伏型固化剂。环氧树脂单体在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为20‑60%，银粉在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为40‑80%，固化引发剂在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为0.1‑3%，触变剂在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为0.01‑4%。其有益效果是：创新性地使用四氟硼酸类潜伏型固化剂制备高粘接力的环氧导电胶，同时选用特殊结构的触变剂改善导电胶与异质结太阳能电池表面的接触特性，大大降低了导电胶与异质结太阳能电池的接触电阻。

权利要求

1.一种高粘接力、低接触电阻导电胶，包括环氧树脂单体、银粉、触变剂及潜伏型引发剂；其特征在于：所述潜伏型引发剂为1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐，在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为0.1‑3％；所述触变剂包括聚醚改性聚硅氧烷和烷基二甲基硅氧烷中的一种或两种，在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为0.01‑4％；所述环氧树脂单体在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为20‑60％；所述银粉在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为40‑80％。

2.根据权利要求1所述的一种高粘接力、低接触电阻导电胶，其特征在于：所述环氧树脂单体包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂和环戊二烯环氧树脂中的一种或任意两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种高粘接力、低接触电阻导电胶，其特征在于：所述银粉为球状银粉或片状银粉，球状银粉的平均粒径0.1～10um，松装密度0.5～5克/立方厘米，片状银粉的平均粒径0.5～25um，松装密度0.3～4克/立方厘米。

4.根据权利要求1所述的一种高粘接力、低接触电阻导电胶，其特征在于：所述导电胶与异质结太阳能电池表面具有良好的粘接性和极低的接触电阻，用于制备异质结叠瓦太阳能组件。

说明书

一种高粘接力、低接触电阻导电胶及其制备的异质结叠瓦太

阳能组件

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子基导电材料领域，特别涉及一种高粘接力、低接触电阻导电胶及其制备的异质结叠瓦太阳能组件。

背景技术

[0002] 异质结太阳能电池是一种新型高效太阳能发电技术，异质结电池一直在刷新量产的太阳能电池转换效率的世界纪录。电池的制程温度低，上下表面结构对称，无机械应力产
生，可以顺利实现薄型化，在未来太阳能行业内具有巨大的潜力。但是异质结太阳能电池表
面镀有非晶硅层，而非晶硅层无法耐受高温，所以异质结太阳能电池在制备组件时就很难
应用常规的焊接工艺来完成。近年来逐渐兴起的叠瓦太阳能组件技术摒弃了传统的高温焊
接工艺，使用柔性的导电胶实现电池片之间的互联和导电，因此叠瓦太阳能组件可以很好
地解决异质结太阳能电池的封装问题。但是目前市场上常见的用于叠瓦太阳能组件制造的
导电胶为丙烯酸体系的导电胶，丙烯酸体系导电胶与异质结太阳能电池的表面的主栅线粘
接力较低，达不到太阳能行业通常的25年使用寿命的要求。此外丙烯酸体系导电胶与异质
结太阳能电池表面的主栅线的润湿性不好，不能弯曲铺展在与异质结太阳能电池表面的主
栅线上，因此会造成较大的接触电阻，从而造成异质结叠瓦太阳能组件的输出功率降低。

[0003] 由于叠瓦组件技术和异质结太阳能技术都是新兴的技术，因此市场上并没有针对异质结叠瓦太阳能组件专用的导电胶。专利申请号授权公告号CN109439268A，公布日期为
2019年3月08日的发明专利中提供了一种多官能度聚丁二烯型聚氨酯丙烯酸酯和多官能度
VTBN 作为基础树脂，过氧化物作为引发剂的丙烯酸类用于叠瓦组件的导电胶，但是该导电
胶的粘接力只有4Mpa。因此制备一种具有高粘接力、低接触电阻的导电胶来满足异质结叠
瓦太阳能组件的应用具有重要的现实意义。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高粘接力、低接触电阻导电胶及其制备的异质结叠瓦太阳能组件。本发明的一种高粘接力、低接触电阻导电胶是基于1,
3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐作为潜伏型固化剂的环氧导电胶。传统的环氧树脂固化剂多为
热分解性、热溶解型和阳离子型固化剂，热分解性和热溶解型这两种固化剂都需要较大的
添加量从而使体系粘度变大，使得导电胶无法施工。阳离子型固化剂通常为三氟化硼，这类
引发剂容易水解，耐水性不好，含有游离酸，对金属有腐蚀性且固化温度偏高，不利于在叠
瓦组件工艺上使用。本发明创新性地使用1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐作为潜伏型固化
剂，其具有添加量小，不影响体系粘度，可以实现快速固化、具有超高的粘接力等一系列的
优势。此外本发明还优选了硅氧烷作为触变剂，大幅度地提升了环氧导电胶和异质结太阳
能电池主栅线表面的浸润性从而大大地降低了导电胶与异质结太阳能电池之间的接触电
阻，提升异质结叠瓦组件的输出功率。

[0005] 本发明提供的一种高粘接力、低接触电阻导电胶及其制备的异质结叠瓦太阳能组件，包括以下技术方案：

[0006] 一种高粘接力、低接触电阻导电胶及其制备的异质结叠瓦太阳能组件，包括环氧树脂单体、银粉、触变剂及潜伏型引发剂。其特征在于：所述环氧树脂单体在高粘接力、低接
触电阻导电胶中的重量百分比为20‑60%，银粉在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百
分比为40‑80%，潜伏型引发剂在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为0.1‑3%，触
变剂在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为0.01‑4%。该导电胶与异质结太阳能
电池表面具有良好的粘接性和极低的接触电阻，可以用于制备异质结叠瓦太阳能组件。

[0007] 其中潜伏型引发剂作为1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐，1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐在高粘接力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为0.1‑3%。

[0008] 其中环氧树脂单体包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族环氧树脂和环戊二烯环氧树脂中的一种或任意两种的混合物，环氧树脂单体在高粘接力、低接触电阻
导电胶中的重量百分比为20‑60%。

[0009] 其中银粉为球状银粉或片状银粉，球状银粉的平均粒径0.1 10um，松装密度0.5 5~ ~
克/立方厘米，片状银粉的平均粒径0.5 25um，松装密度0.3 4克/立方厘米，银粉在高粘接
~ ~
力、低接触电阻导电胶中的重量百分比为40‑80%。

[0010] 其中触变剂包括烷基聚酯二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和烷基二甲基硅氧烷中的一种或几种。触变剂在高粘接力、低接触电阻导电胶的重量百分比为0.01‑4%。

[0011] 其中异质结叠瓦太阳能组件使用前述高粘接力、低接触电阻导电胶作为电池片之间的互联导电材料。

[0012] 本发明的实施包括以下技术效果：

[0013] 本发明提供的一种高粘接力、低接触电阻导电胶创新性地使用1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐作为潜伏型引发剂可以实现极高的粘接力，同时优选硅氧烷作为触变剂改善导
电胶与异质结太阳能电池表面主栅线的浸润性从而大幅度降低导电胶与异质结太阳能电
池表面主栅线之间的接触电阻。本发明提供的导电胶可以满足异质结叠瓦太阳能组件对于
导电胶的高粘接和低接触电阻的要求，用发明提供的导电胶制备的异质结叠瓦太阳能组件
具有高效率和高可靠性等优点。

具体实施方式

[0014] 下面将结合实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

[0015] 本实施例提供的一种高粘接力、低接触电阻导电胶，包括树脂单体、银粉、触变剂以及用于树脂单体固化的潜伏型引发剂。其具体的加工工艺流程为：精确称量环氧树脂单
体和触变剂，在0‑30℃的条件下双行星搅拌混合60分钟后加入银粉继续搅拌60分钟，然后
按量添加1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐搅拌10分钟，真空脱泡灌装即可得用于异质结叠瓦
太阳能组件的导电胶。异质结叠瓦组件的具体加工工艺为：在每小片异质结太阳能电池的
主栅位置上用喷射或者丝网印刷工艺施胶5 8mg，然后将另一片电池放置在主栅上并将其
~
置于150℃的热台上加热30秒确保导电胶充分固化，以此类推，制作出所需片数的叠瓦太阳
能电池串，将一定数量的电池串首尾并联/串联组成电池片串组。将电池片串组按照组件常
规工艺进行层叠，层叠的顺序为玻璃/EVA/太阳能电池串组/EVA/背板，最后进行层压获得
异质结叠瓦组件。

[0016] 与现有技术相比，本发明创新性地采用1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐作为潜伏型固化剂，可制备出具有超高的粘接力的导电胶。此外优选了硅氧烷作为触变剂，大大地降低
了导电胶与异质结太阳能电池之间的接触电阻，从而有效地提升异质结叠瓦组件的输出功
率。

[0017] 下述以多个实施例对上述的低密度高粘接力、低接触电阻导电胶的制备方法进行描述。

[0018] 实施例1

[0019] 本实施例的低密度高粘接力、低接触电阻导电胶的制备方法为精确称量350克双酚A型环氧树脂和20克烷基聚酯二甲基硅氧烷并充分混合，在0‑30℃下双行星搅拌的条件
下继续添加620克片状银粉，其平均粒径10um，松装密度2.5克/立方厘米。搅拌60分钟确保
银粉在环氧树脂中分散均匀后添然后加入20克1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐再搅拌10分
钟，真空脱泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：

[0020] 粘度：209,800mPa.s

[0021] 粘接强度：13MPa（粘接基材为铝）

[0022] 密度：2.1克/立方厘米

[0023] 固化速度：25秒（150℃）

[0024] 体积电阻率：4.4×10‑4Ω.cm

[0025] 接触电阻：3×10‑7Ω.cm‑2（与含银低温浆料）

[0026] 高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：5.8×10‑4Ω.cm

[0027] 使用该导电胶制备异质结叠瓦组件，具体工艺为：在每小片异质结太阳能电池的主栅位置上用喷射或者丝网印刷工艺施胶5 8mg，然后将另一片电池放置在主栅上并将其
~
置于150℃的热台上加热30秒确保导电胶充分固化，以此类推，制作出34片的叠瓦太阳能电
池串，将5串每串34片电池首尾并联，然后与另外5串每串34片电池首尾并联电池串组串联。
将整个电池片串组按照组件常规工艺进行层叠，层叠的顺序为玻璃/EVA/太阳能电池串组/
EVA/背板。最后进行层压获得异质结叠瓦组件。

[0028] 异质结叠瓦组件功率：

[0029]Isc（A） Voc（V） Pmax（W） FF
9.87 44.25 335.91 77.1

[0030] 本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的导电胶的粘接力远高于常规导电胶，接触电阻远低于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定，制备的异质结叠瓦太阳能
组件功率高。

[0031] 实施例2

[0032] 本实施例的低密度高粘接力、低接触电阻导电胶的制备方法为精确称量160克双酚F型环氧树脂和4克聚醚改性聚硅氧烷并充分混合，在0‑30℃下双行星搅拌的条件下继续
添加330克球状银粉，其平均粒径7um，松装密度3.3克/立方厘米。搅拌60分钟确保银粉在环
氧树脂中分散均匀后添然后加入8克1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐再搅拌10分钟，真空脱
泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：

[0033] 粘度：168,800mPa.s

[0034] 粘接强度：16MPa（粘接基材为铝）

[0035] 密度：2.9克/立方厘米

[0036] 固化速度：30秒（150℃）

[0037] 体积电阻率：6.6×10‑4Ω.cm

[0038] 接触电阻：5×10‑7Ω.cm‑2（与含银低温浆料）

[0039] 高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：8.9×10‑4Ω.cm

[0040] 使用该导电胶制备异质结叠瓦组件，具体工艺为：在每小片异质结太阳能电池的主栅位置上用喷射或者丝网印刷工艺施胶5 8mg，然后将另一片电池放置在主栅上并将其
~
置于150℃的热台上加热30秒确保导电胶充分固化，以此类推，制作出34片的叠瓦太阳能电
池串，将5串每串34片电池首尾并联，然后与另外5串每串34片电池首尾并联电池串组串联。
将整个电池片串组按照组件常规工艺进行层叠，层叠的顺序为玻璃/EVA/太阳能电池串组/
EVA/背板。最后进行层压获得异质结叠瓦组件。

[0041] 异质结叠瓦组件功率：

[0042]

[0043] 本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的导电胶的粘接力远高于常规导电胶，接触电阻远低于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定，制备的异质结叠瓦太阳能
组件功率高。

[0044] 实施例3

[0045] 本实施例的低密度高粘接力、低接触电阻导电胶的制备方法为精确称量700克环氧型环氧树脂和30克烷基二甲基硅氧烷并充分混合，在0‑30℃下双行星搅拌的条件下继续
添加1200克片状银粉，其平均粒径3um，松装密度1.5克/立方厘米。搅拌60分钟确保银粉在
环氧树脂中分散均匀后添然后加入50克1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐再搅拌10分钟，真空
脱泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：

[0046] 粘度：176,500mPa.s

[0047] 粘接强度：12MPa（粘接基材为铝）

[0048] 密度：1.4克/立方厘米

[0049] 固化速度：20秒（150℃）

[0050] 体积电阻率：3.2×10‑4Ω.cm

[0051] 接触电阻：4×10‑7Ω.cm‑2（与含银低温浆料）

[0052] 高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：3.8×10‑4Ω.cm

[0053] 使用该导电胶制备异质结叠瓦组件，具体工艺为：在每小片异质结太阳能电池的主栅位置上用喷射或者丝网印刷工艺施胶5 8mg，然后将另一片电池放置在主栅上并将其
~
置于150℃的热台上加热30秒确保导电胶充分固化，以此类推，制作出34片的叠瓦太阳能电
池串，将5串每串34片电池首尾并联，然后与另外5串每串34片电池首尾并联电池串组串联。
将整个电池片串组按照组件常规工艺进行层叠，层叠的顺序为玻璃/EVA/太阳能电池串组/
EVA/背板。最后进行层压获得异质结叠瓦组件。

[0054] 异质结叠瓦组件功率：

[0055]

[0056] 本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的导电胶的粘接力远高于常规导电胶，接触电阻远低于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定，制备的异质结叠瓦太阳能
组件功率高。

[0057] 实施例4

[0058] 本实施例的低密度高粘接力、低接触电阻导电胶的制备方法为精确称量330克环戊二烯环氧树脂和5克烷基聚酯二甲基硅氧烷并充分混合，在0‑30℃下双行星搅拌的条件
下继续添加700克球状银粉，其平均粒径1um，松装密度2.8克/立方厘米。搅拌60分钟确保银
粉在环氧树脂中分散均匀后添然后加入8克1,3‑二异丙基咪唑四氟硼酸盐再搅拌10分钟，
真空脱泡得到用于叠瓦太阳能组件的环氧导电胶，具体特性如下：

[0059] 粘度：156,800mPa.s

[0060] 粘接强度：11MPa（粘接基材为铝）

[0061] 密度：2.6克/立方厘米

[0062] 固化速度：22秒（150℃）

[0063] 体积电阻率：3.8×10‑4Ω.cm

[0064] 接触电阻：7×10‑7Ω.cm‑2（与含银低温浆料）

[0065] 高温高湿（85℃，85%RH，1000小时）老化后体积电阻率：5.9×10‑4Ω.cm

[0066] 使用该导电胶制备异质结叠瓦组件，具体工艺为：在每小片异质结太阳能电池的主栅位置上用喷射或者丝网印刷工艺施胶5 8mg，然后将另一片电池放置在主栅上并将其
~
置于150℃的热台上加热30秒确保导电胶充分固化，以此类推，制作出34片的叠瓦太阳能电
池串，将5串每串34片电池首尾并联，然后与另外5串每串34片电池首尾并联电池串组串联。
将整个电池片串组按照组件常规工艺进行层叠，层叠的顺序为玻璃/EVA/太阳能电池串组/
EVA/背板。最后进行层压获得异质结叠瓦组件。

[0067] 异质结叠瓦组件功率：

[0068] Isc（A） Voc（V） Pmax（W） FF9.76 44.66 336.93 77.3

[0069] 本实施例中所制备的用于叠瓦太阳能组件的导电胶的粘接力远高于常规导电胶，接触电阻远低于常规导电胶，且高温高湿老化后性能非常稳定，制备的异质结叠瓦太阳能
组件功率高。

[0070] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应
当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实
质和范围。