Что такое специальный фотоэлектрический флюс?

Фотоэлектрический специальный флюсотносится к классу химически разработанных паяльных материалов, разработанных исключительно для сборки солнечных модулей, где в противном случае обычные электронные флюсы вышли бы из строя или вызвали бы долгосрочную-деградацию. Эти флюсовые составы-обычно не содержат-галогенов и не содержат-канифольных органических составов-служат единственной цели: обеспечивают металлургическую связь между лентами с выступами и контактами ячеек на линиях по производству стрингеров с выступами-. В отличие от стандартных флюсов для печатных плат, которые допускают накопление остатков, флюсы для фотоэлектрических систем требуют сверхнизкого содержания твердых веществ (часто ниже 2%), поскольку любое загрязнение, остающееся на поверхности ячеек, напрямую влияет на эффективность поглощения света.

Вот в чем дело. Солнечные элементы ненавидят грязь. Они ненавидят остатки еще больше.

Когда производители припаивают медную ленту к кремниевой пластине, они не просто приклеивают металл к металлу. Электрод шины-эта тонкая серебряная линия, которую вы видите на поверхности элемента-должен соединиться с припоем на ленте с выступами. Окисление убивает эту связь еще до ее возникновения. Флюс удаляет этот оксидный слой, химически воздействуя на него, так что расплавленный припой может фактически смачивать поверхность.

Но фотоэлектрический поток — это не просто поток.

Обычные продукты на основе канифоли-оставляют после себя янтарную грязь. Для плат нормально. Катастрофа для солнечных батарей, где каждый квадратный сантиметр имеет значение для выходной мощности. И вот что упускает из виду большинство людей: остатки не просто блокируют свет. Через несколько лет они могут вызвать электрохимическую коррозию, особенно в элементах HJT с их чувствительными слоями ITO.

В рецептуре обычно участвуют три лагеря ингредиентов, работающих в непростом союзе.

Активаторыделать тяжелую работу. Органические кислоты-дикарбоновые кислоты с углеродными цепями от C2 до C6-разлагают оксиды металлов при повышенных температурах. Некоторые производители используют адипиновую кислоту. Другие предпочитают глютаровую кислоту. Точный рецепт? Коммерческая тайна, охраняемая, как формула Coca-Cola.

Растворителиотнесите активаторы туда, где они нужны. Изопропиловый спирт доминирует, потому что он испаряется чисто. Существуют составы на водной-основе, но они требуют более тщательного соблюдения параметров сушки. Растворители на основе гликоля-с температурой кипения от 120 до 320 градусов упоминаются в японских патентах, предлагая расширенные рабочие окна для более медленных производственных линий.

А еще есть странные вещи. Поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение. Анти-антикоррозионные добавки. Хелатирующие агенты, связывающие блуждающие ионы металлов. Содержание твердых веществ снижается до химически приемлемого уровня,-иногда доходит до 1,5 %,-поскольку все, что остается на элементе после пайки, по сути является дефектом.

Коллега однажды рассказал мне, что он потратил шесть месяцев на оптимизацию формулы флюса, но производство отклонило ее, потому что остаток «выглядел мутным при определенном освещении». Клетки прошли все электрические испытания. Не имело значения. Восприятие превосходило производительность.

Пайка в фотоэлектрических модулях происходит быстро. Утюг нагревается до 300-450 градусов. Время контакта? В идеале менее секунды.

Солнечные элементы действуют как массивные радиаторы. Пластина диаметром 166 мм отнимет тепло из вашего паяльного жала еще до того, как припой подумает о плавлении. Вот почему фабрики используют нагретые плиты под-предварительным нагревом ячейки примерно до 150 градусов, чтобы разница температур не была такой сильной.

Флюс должен оставаться активным во время всего этого термического воздействия. Слишком летуч и сгорает раньше, чем растечется припой. Слишком стабилен, и он обугливается с образованием сажи. Оптимальный диапазон активации для большинства коммерческих составов составляет около 180-220 градусов, хотя для новых низкотемпературных висмутовых припоев (Bi58Sn42, плавится при 138 градусах) требуются флюсы с измененным составом и более плавными кривыми активации.

Предварительный нагрев лент после погружения во флюс-на 50–130 градусов, как рекомендуют большинство производителей, преследует двойную цель. Удаляет поверхностные оксиды и удаляет излишки растворителя. Пропустите этот шаг, и вы получите брызги. Дегазация. Пустоты в паяном соединении.

Стрингерные машины Tabber-опрыскиванием или погружением. Вот и все.

Флюсирование распылением обеспечивает точность, но требует тщательного ухода за форсунками. Засоренные отверстия означают нестабильное покрытие. Погружение в пену обеспечивает более толстое и однородное покрытие, но требует больше флюса.

Для ручного-ремонта существуют научно-исследовательские прототипы-флюсовых ручек. Подпружиненные-наконечники из фетра, которые обеспечивают приличный контроль потока на ленту. Один производитель рекламирует, что его ручка может флюсовать 20-30 клеток на пробирку. Звучит правильно, если вы не заглушаете клетки.

Удельный вес имеет большее значение, чем думают люди. Флюс, находящийся в открытом резервуаре в течение 50+ часов, накапливает мусор и неравномерно испаряет растворители. Деятельность меняется. Внезапно время смачивания увеличивается вдвое, и никто не понимает, почему резко возросло количество бракованных изделий.

Гетеропереходные ячейки — кошмар для разработчиков флюсов.

Традиционные элементы TOPCon справляются с воздействием магнитного потока без каких-либо драматичных последствий. Слои пассивации игнорируют это. ХЙТ? Совсем другая история. Эти слои оксида индия и олова (ITO)-прозрачные проводящие пленки, окружающие аморфный кремний-, бурно реагируют с определенными химическими флюсами.

Исследования, опубликованные ранее в этом году, показали, что эффективность клеток HJT снижается на 55-61% всего за 50 часов воздействия потока при температуре 85 градусов. Влага отсутствует. Просто остатки флюса разъедают ITO. Появились трещины. Пилинг. Пористость металлизации позволила флюсу проникнуть глубже, чем кто-либо ожидал.

Что еще хуже: передний и задний слои ITO не идентичны. Разные мишени распыления, разные уровни легирования. Поток, благоприятный для передней части, может разрушить заднюю часть.

Промышленность не решила эту проблему. Не совсем. В настоящее время передовой практикой является исчерпывающее тестирование совместимости флюсов, выходящее за рамки обещаний в технических характеристиках.

«Без галогенов-» указано в каждой таблице фотоэлектрических потоков. Не только потому, что это звучит зелено.

Галогены-хлор, бром, фтор- являются отличными активаторами. Они быстро и полностью удаляют оксиды. Они также оставляют после себя ионные остатки, которые притягивают влагу и ускоряют коррозию. В электронике, живущей в помещении пять лет, может быть, и приемлемо. В солнечных модулях, пекущихся на крышах в течение 25+ лет? Абсолютно нет.

Система классификации IPC J-STD-004B обозначает уровни активности потока от L (низкий) до H (высокий). Большинство фотоэлектрических флюсов имеют соответствие ROL0 или эквивалентные им не-чистые обозначения-без канифоли, с низкой активностью и без галогенов. Достаточно агрессивен для очистки окисленной медной ленты и достаточно мягок, чтобы оставить клетки косметически чистыми.

Соответствие RoHS упоминается время от времени, но на данный момент это все вопросы.

Плохие паяные соединения в фотоэлектрических модулях проявляются при электролюминесцентном тестировании в виде темных пятен или неактивных областей ячеек. Коренные причины чаще всего кроются в неисправностях флюса, чем люди признают.

Осушение

происходит, когда покрытие флюсом недостаточно. Припой скатывается, а не течет. Видны под микроскопом в виде прерывистых линий вдоль шины.

Холодные швы

происходят, когда железо не передает достаточно тепла до того, как флюс сгорит. Интерметаллический слой-эта важная зона толщиной 1-2 микрона, где происходит взаимодиффузия меди и олова, никогда не формируется должным образом. Эти соединения проходят первоначальные испытания, но термически выходят из строя после нескольких сотен циклов.

Остатки окрашивания

может не повлиять на электрические характеристики, но вызвать жалобы клиентов. Контрактные производители усвоили это на собственном горьком опыте. Даже технически совершенные клетки отбраковываются, если они «выглядят грязными».

Микро-взломы

происходит из-за термического стресса, а не из-за флюса как такового, но плохая работа флюса усугубляет его. Более длительное время контакта означает большее дифференциальное расширение между медной лентой и кремниевой подложкой. Трещины распространяются во время ламинирования, невидимые до тех пор, пока спустя годы таинственным образом не упадет выходная мощность.

Если вы оцениваете фотоэлектрический поток, вот что вам должна сказать таблица данных:

Содержание твердых веществ: ниже 3%, в идеале около 2%. Содержание галогенов: ноль. Не-оборот. Диапазон рабочих температур: должен соответствовать вашему припою: -SnPb при температуре плавления 183 градуса, SnAg при 221 градусе, Bi58Sn42 при 138 градусах. Время смачивания: максимально быстрое. Менее-секунды при рабочей температуре. Удельный вес: Для контроля концентрации в резервуаре. Срок годности: Обычно 12 месяцев в холодильнике, но проверяйте.

О чем вам не расскажет таблица данных: как флюс на самом деле работает ствойметаллизация ячеек,твойпоставщик лент,твойпараметры процесса. Пилотное тестирование является обязательным.

Photovoltaic Special Flux

Составы флюсов на-основной основе набирают все большую популярность. Продукты, в которых используется био-этанол вместо нефтехимических растворителей, содержат до 95 % био-содержания в соответствии со стандартом DIN EN 16785-2. Углеродный след сокращается. Будут ли клиенты платить за это премию, еще неизвестно.

Более серьезный экологический вопрос – это свинец. Припои SnPb по-прежнему доминируют в сборке фотоэлектрических систем, несмотря на ограничения RoHS,-освобожденные от них, поскольку альтернативы, не содержащие свинца,-не доказали свою надежность в течение 25-лет. Ситуация меняется медленно. Бисодержащие сплавы перспективны. Химия флюсов развивается параллельно.

Фотоэлектрический поток не является гламурным. Это расходный материал, который исчезает в процессе пайки, не оставляя после себя (в идеале) ничего, кроме прочного электрического соединения. Однако надежность модуля зависит от правильного выполнения этого химического процесса.

Стандартные продукты-Kester 952-S, Superior 312-ПВА, различные составы Emil Otto и Stannol зарекомендовали себя на миллиардах клеток. Новые участники рынка заявляют об инновациях в скорости смачивания, прозрачности остатков и экологических характеристиках. Все действительные дифференциаторы.

Что важно: понять вашу конкретную технологию ячеек, тщательно протестировать и не предполагать, что флюс, который идеально работал на ячейках PERC, будет вести себя одинаково на HJT или TOPCon. Металлизация разная. Чувствительность другая. Режимы отказа разные.

И держите резервуары с флюсом закрытыми.