论文部分内容阅读
柔性太阳能电池作为一种轻量化、高效率、小体积的光伏组件,是未来航天事业的主要研究方向,而柔性太阳能电池的推广建立在新型柔性太阳能电池阵互连技术的基础上。目前主要的太阳能电池阵互连技术均存在各自的缺点,不适合用在柔性太阳能电池领域,因此急需研究出一种柔性化、导电性优异,可靠性高的太阳能电池阵互连技术。导电胶互连技术凭借其独特的优点近年来成为了微电子及封装领域的一种新型互连工艺。本课题通过利用导电胶优异的导电性能和力学性能,将导电胶互连技术应用到太阳能电池导电胶接接头的制备上,探究太阳能电池导电胶接接头的可行性。本文通过将树脂基体、微米银粉、镓铟锡液态合金、锡铋合金进行配方设计和混合研磨,制备出了具有独特机械和电学性能的导电胶。对于导电胶进行固化工艺摸索,并监测导电胶固化过程中电阻值的变化,确定了160°C的固化温度和35 min的固化时间为导电胶合适的固化工艺参数。对于不同导电填料含量的导电胶进行微观表征和性能对比,确定了导电填料合适的添加量为70 wt%。利用导电胶制备了太阳能电池胶接接头,对接头截面形貌进行微观表征,并以此为基础设计了两种低熔点合金掺杂银粉制备复合型导电胶。研究发现在导电填料质量分数相同的情况下,镓铟锡液态合金含量的提高会使不进行施压固化的导电胶的导电性能逐渐降低,通过微观表征发现液态合金的掺杂会提高导电胶内部产生空穴和孔洞的几率,而固化压力的施加会大大提高复合型导电胶内部裂纹产生的可能性。对于掺杂低熔点锡铋合金的复合型导电胶,研究发现固化温度对于锡铋合金复合型导电胶的导电性能影响很大,且固化温度较低时,锡铋合金在导电胶内不发生融化,而固化温度较高时,锡铋合金发生融化呈河流状构成导电网络。利用COMSOL Multiphysics对接头模型进行模拟,探究了接头热疲劳危险区域位于导电胶的边角处,引入导电填料微粒模型,得到了接头危险点坐标,并简化了接头模型。通过热疲劳仿真分析,得到了含银片和银颗粒的微观接头的温度场,应力场和等效塑性应变场分布。计算得到微观导电胶接接头的危险点,得到危险点处的滞回曲线以及应变曲线,计算了接头的疲劳寿命。