双面PERC+太阳能电池超声波锡焊

超声波锡焊技术在双面PERC+太阳能电池背面铝排条上的应用

在追求碳中和的全球浪潮中，太阳能光伏产业正以前所未有的速度发展。然而，随着产能的扩大，一个长期存在的成本与环境问题愈发凸显——那就是在电池制造中大量使用贵金属银。特别是在主流的PERC+电池中，银浆是构成前后电极导电网路的关键材料。电池背面的金属排条通常需要通过银质焊垫来实现电气互联，这不仅推高了制造成本，也与绿色能源的可持续发展理念存在张力。

行业痛点：银耗与“顽固”的氧化层

银的导电性极佳，但价格昂贵且资源有限。降低“单瓦银耗”已成为光伏技术迭代的核心目标之一。另一方面，为降低成本，产业界希望用储量更丰富的铝来承担部分导电功能，例如电池背面的导电排条。但铝在空气中会瞬间形成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜化学性质极其稳定，如同给铝件穿上一件“绝缘护甲”，使得传统的焊接工艺难以实现铝与其他金属的可靠连接。正是这个难题，迫使电池设计不得不保留背面的银焊垫，形成了对银的路径依赖。

创新方案：超声波如何破解氧化难题？

一项名为超声波锡焊的创新工艺为破解这一困境带来了希望。其原理巧妙而高效：当熔融的锡合金被施加到铝排条表面时，同时引入高频超声波振动。这种振动在液态锡中产生所谓的“空化效应”，形成无数个微小的真空气泡并瞬间溃灭，释放出巨大的局部能量。

这股力量足以击碎铝表面坚固的氧化层，并将碎屑冲刷带走，使纯净的铝基体暴露出来。紧接着，液态锡得以与新鲜的铝表面直接接触，形成牢固的冶金结合和优异的电连接。这样一来，电池背面就无需再依赖银焊垫，直接用锡焊垫在铝排条上实现电气互联成为可能。

实验验证：性能与可靠性的双重肯定

为了验证该技术的可行性，研究人员开展了系统性的实验。他们选取了不同布局的PERC+电池，在背面铝排条上应用超声波锡焊技术。

• 无损检测：精密的光致发光成像技术显示，焊接过程对电池敏感的钝化层影响极小，电池的核心性能指标几乎无衰减，证明该工艺温和而安全。
• 结合牢固：机械拉力测试表明，锡焊垫的附着力远超行业标准。当超声波功率优化至10W时，剥离强度可达传统要求的1.5倍以上，确保了焊接点能承受长期的机械应力。
• 电性能更优：令人惊喜的是，采用超声波锡焊的电池模块，其串联电阻显著低于使用传统银焊垫的模块。这是因为锡与铝形成了电阻更低的直接连接。在模拟极端环境的加速老化测试中，这些模块表现出了优异的稳定性，效率衰减率更低。

微观扫描电镜分析直观地揭示了优势的来源：在优化的超声波功率下，锡合金能充分渗透到铝排条的孔隙中，实现彻底的金属间结合，氧化层被有效清除。

前景展望：推动光伏产业迈向更低碳未来

这项研究充分证明，超声波锡焊技术不仅是一种可行的银焊垫替代方案，更是一种能提升产品性能的先进工艺。它成功地将光伏电池制造中的银消耗降低了20%至40%，同时减少了铅等有害物质的使用。

更重要的是，它通过一项巧妙的物理方案，解决了困扰行业多年的材料连接难题，为光伏产业进一步降本增效、实现更纯粹的绿色制造开拓了一条切实可行的新路径。随着技术的不断成熟和推广应用，我们有望在未来用上成本更低、生命周期更环保的太阳能电力。

联系电话：18918712959