專利名稱：太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)
工藝。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種分布廣泛、取之不盡、用之不竭的綠色無污染清潔能源，是人類社 會(huì)可持續(xù)發(fā)展的首選能源；太陽能電池是利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種裝置。 銅帶是制作太陽能電池組件涂錫焊帶的基材，其性能要求導(dǎo)電率^ 100% IACS、伸長率 > 40%、抗拉強(qiáng)度240 260MPa、硬度HV《50、含氧量小于10卯m。由于其性能要求高，含 氧量不穩(wěn)定且加工困難，目前國內(nèi)需要進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，為解決太陽能電池組件用銅 帶性能要求高，含氧量不穩(wěn)定且加工困難的難題，通過嚴(yán)格控制含氧量，優(yōu)化加工工藝制造 替代進(jìn)口的太陽能電池組件用銅帶，為適應(yīng)太陽能行業(yè)不斷提升的高品質(zhì)、高性能需求而 研制和開發(fā)。 本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下，一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，包括以下 步驟 (1).上引連鑄無氧銅桿以優(yōu)質(zhì)電解銅為原料，在1150°C 士1(TC下熔化保溫，采 用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面保證熔化時(shí)的真空狀態(tài)，并經(jīng)在線除氣、脫氧、攪拌，用牽 引機(jī)組離合式真空上引無氧銅桿； (2).連續(xù)擠壓銅帶坯料以無氧銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機(jī)組生產(chǎn)銅帶坯料，
連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為4 12r/min，腔體溫度450-550°C ，帶坯寬度可達(dá)到320mm，銅帶坯料擠
出速度5 15m/min，銅帶坯料擠出后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后巻??； (3).將上述連續(xù)擠壓的銅帶坯料，經(jīng)粗軋、中軋、中間退火、精軋、脫脂清洗、成品
退火、清洗磨面鈍化、縱剪分切后得成品。 本發(fā)明的進(jìn)一步的設(shè)置如下 所述的在線除氣、脫氧、攪拌，通過在線除氣脫氧攪拌裝置，向銅液內(nèi)充入 99. 996 %的氬氣或氮?dú)?，通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計(jì)量的氬氣或氮?dú)鈮喝脬~液中 并打散成微小氣泡，使其均勻的分散在銅液中，氣源出口壓力0. 5MPa，流量1 1. 25NmVn， 然后用牽引機(jī)組離合式真空上引無氧銅桿，引桿速度500 1500mm/s，引桿直徑為①20 ①30mm。 所述的連續(xù)擠壓銅帶坯料包括合理設(shè)計(jì)擴(kuò)展腔的形狀和尺寸，墊片安裝在模具的 上部，墊片為啞鈴形，增加墊片厚度，延長擠壓通道，保證帶坯質(zhì)量。 所述的粗軋采用四輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行粗軋，粗軋加工道次 設(shè)計(jì)為16-9. 5-6-4-2. 8-2mm，共5個(gè)道次，總加工率為70 90%。
所述的中軋采用四輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行中軋，中軋加工道次 設(shè)計(jì)為2-1.5-1-0. 8mm，共3個(gè)道次，總加工率為70 90%。 所述的中間退火采用光亮退火設(shè)備對(duì)無氧銅帶進(jìn)行中間退火，退火溫度250°C 400。C，退火時(shí)間2 6h。 所述的精軋采用六輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行精軋，精軋張力控制
在5 15KN，精軋加工道次設(shè)計(jì)為0. 8-0. 4-0. 26-0. 18-0. 135-0. 103mm，共5個(gè)道次，總加
工率為25 80%，精軋時(shí)，采用抗氧化特制冷卻潤滑液，防止銅帶受熱氧化。精軋后進(jìn)行脫脂清洗，采用優(yōu)質(zhì)脫脂劑，其濃度2 6%，并添加0. 2 1%的表面
活性劑，溫度控制在30°C 5(TC，去除銅帶表面殘留的潤滑液及各種油污，控制巻取張力，
保證退火后銅帶質(zhì)量。 所述的成品退火采用鐘罩式分層退火的方式，將銅帶分層置于耐熱不銹鋼貨架 上，蓋上鐘罩式爐殼，經(jīng)氣態(tài)密封，用真空泵抽盡空氣至10—3Pa，充入氫氣、氮?dú)饣驓錃馀c氮 氣的混合氣的任意一種氣體，經(jīng)加熱保溫冷卻等三個(gè)階段，退火溫度150°C 25(TC，退火 時(shí)間2 6h。 成品退火后進(jìn)行清洗磨面鈍化，將退火后的無氧銅帶進(jìn)入清洗磨面鈍化機(jī)組進(jìn)行 表面處理，利用堿液對(duì)無氧銅帶進(jìn)行脫脂，脫脂儲(chǔ)液箱采用油水分離技術(shù)，采用5% 10% 的硫酸溶液對(duì)銅帶進(jìn)行酸洗，采用帶400 500目磨料的針?biāo)?，在刷洗的同時(shí)，對(duì)銅帶正反 面進(jìn)行拋光，拋光擠干后進(jìn)入熱水沖洗，然后經(jīng)70°C 80°C、0. 2% 0. 5%的苯丙三氮唑 水溶液鈍化處理。 本發(fā)明采用上述方案具有如下有益效果 1.純度高、含氧量低和導(dǎo)電率高。利用銅液精煉技術(shù)、在線除氣、脫氧設(shè)備
以及獨(dú)特的攪拌裝置，保證坯料純度高、含氧量低和導(dǎo)電率高；本發(fā)明制備的銅帶
Cu+Ag > 99. 98%，含氧量小于8卯m，導(dǎo)電率^ 101% IACS，最高可達(dá)102% IACS。 2.采用獨(dú)特的模具和擴(kuò)展腔設(shè)計(jì)，大幅度提高帶坯的寬度和質(zhì)量。本發(fā)明通過合
理設(shè)計(jì)模具墊片的形狀及厚度，提高流動(dòng)的均勻性，解決了大擴(kuò)展比和大寬厚比擠出工藝
難題，目前利用630連續(xù)擠壓機(jī)可以生產(chǎn)寬度為320mm的帶坯，帶坯為軟態(tài)，可以直接軋制，
可以省略加熱、銑面等工序。 3.力學(xué)性能和表面質(zhì)量優(yōu)越。通過合理配置后道加工工藝，采用粗軋、中軋及小張
力精軋，控制張力的均勻性和穩(wěn)定性，銅帶的精度高。同時(shí)優(yōu)化退火工藝，保證無氧銅帶優(yōu)
越的力學(xué)性能，伸長率^ 40%、抗拉強(qiáng)度240 260MPa、硬度HV《50。 4、在成品退火前進(jìn)行脫脂清洗，成品退火后的進(jìn)行脫脂、酸洗、研磨和鈍化等工藝
處理，保證其表面無物理損傷，其表面光亮、無震紋、色澤均勻、無氧化、無殘液斑痕等，并具
有一套廢水、廢氣收集系統(tǒng)，無污染環(huán)境。


圖1為本發(fā)明一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝流程圖；
圖2為本發(fā)明除氣脫氧攪拌裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明腔體和模具安裝示意圖
圖4為本發(fā)明模具和墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖中標(biāo)號(hào)1、熔煉爐；2、保溫爐；3、旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子；40、腔體面板；41、擋料塊、
42、擴(kuò)展腔；43、墊片；44、模具；45、蓋板。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明采用工藝方案流程如下上引連鑄無氧銅桿——連續(xù)擠壓銅 帶坯料——粗軋——中軋——中間退火——精軋——脫脂清洗——成品退火——清洗磨 面鈍化——縱剪分切——包裝入庫
1.上引連鑄無氧銅桿 選用A級(jí)電解銅為原料，將電解銅預(yù)熱烘干后，在熔煉爐中1150°C 士1(TC進(jìn)行熔 化，結(jié)晶器水壓2 4MPa，結(jié)晶器出水溫度控制在35°C 50°C ，保溫爐進(jìn)行保溫，銅液溫度 1150°C 士1(TC。利用圖2所示的在線除氣脫氧攪拌裝置，銅液內(nèi)充入99.996%的氬氣或氮 氣，通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計(jì)量的氬氣或氮?dú)鈮喝脬~液中并打散成微小氣泡，使 其均勻的分散在銅液中。氣源出口壓力0. 5MPa，流量1 1. 25NmVn。銅液表面覆蓋經(jīng)過烘 干的木炭及石墨鱗片。用牽引機(jī)組離合式真空上引無氧銅桿，然后無氧銅桿進(jìn)入收線裝置。 引桿速度500 1500mm/s，引桿直徑為①20 ①30mm，本發(fā)明采用銅液精煉技術(shù)、在線除 氣、脫氧設(shè)備以及獨(dú)特的攪拌裝置，制備的無氧銅桿Cu+Ag > 99. 98%，含氧量小于8ppm， 導(dǎo)電率^ 101% IACS。
2.連續(xù)擠壓銅帶坯料 以①20 ①30mm無氧銅桿為原料，采用TJL630連續(xù)擠壓機(jī)組生產(chǎn)銅帶坯料，生 產(chǎn)銅帶坯料規(guī)格320X 15mm。 無氧銅桿經(jīng)過矯直后，送入壓實(shí)輪與擠壓輪之間，擠壓輪槽內(nèi)的銅桿在摩擦力的 作用下被連續(xù)送入擠壓腔，坯料在腔體擋料塊前面沿圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過摩擦剪切變形區(qū)、鐓粗 變形區(qū)、粘著區(qū)、直角彎曲擠壓區(qū)等區(qū)域，最后進(jìn)入腔體通過模具擠出銅帶坯料，在擠壓過 程中，連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為4 12r/min，腔體溫度450-550°C，銅帶坯料擠出速度5 15m/ min。銅帶坯料擠出模具后經(jīng)過真空防氧化管及水槽冷卻、吹干至20°C 3(TC，巻取。
本發(fā)明為了提高流動(dòng)的均勻性和模具的使用壽命，減少"填不滿"和尺寸偏差大等 缺陷，改進(jìn)了擴(kuò)展腔42和墊片43的結(jié)構(gòu)，如圖3、圖4所示，本發(fā)明獨(dú)特的模具和擴(kuò)展腔設(shè) 計(jì)包括腔體由腔體面板40、擴(kuò)展腔42、墊片43、模具44和蓋板45組成；墊片43安裝在模具 44的上部，墊片43為啞鈴形。本發(fā)明將墊片43安裝在模具44的上部，增加了擠壓通道，合 理設(shè)計(jì)墊片43的形狀，如圖4所示的啞鈴形，有效地增加墊片43的邊部尺寸，從而減小流 動(dòng)速度的差異，通過上述改進(jìn)，本發(fā)明生產(chǎn)帶坯的寬度可達(dá)到320mm，帶坯為軟態(tài)，可以直接
軋制，從而省略了加熱、銑面等工序。同時(shí)，采用真空水冷裝置，使坯料在高溫?cái)D出后進(jìn)入真
空管冷卻，在整個(gè)變形過程中隔斷了與氧的接觸，避免吸氧，保證銅帶低含氧量。 3.粗軋 采用四輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行粗軋，同時(shí)配有液壓壓下、液壓 彎輥、分段冷卻及厚度自動(dòng)控制裝置和板形自動(dòng)控制裝置。粗軋道次加工率控制在25% 50%，本實(shí)施方式粗軋加工道次設(shè)計(jì)為16-9. 5-6-4-2. 8-2mm，共5個(gè)道次，總加工率為 70 90%。
4.中車L
采用四輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行中軋，同時(shí)配有液壓壓下、液壓 彎輥、分段冷卻及厚度自動(dòng)控制裝置和板形自動(dòng)控制裝置。本實(shí)施方式中軋加工道次設(shè)計(jì) 為2-1. 5-1-0. 8mm，共3個(gè)道次，總加工率為70 90%。
5.中間退火 用光亮退火設(shè)備對(duì)無氧銅帶進(jìn)行中間退火，退火溫度250°C 40(TC，退火時(shí)間 2 6h。 6.精軋 采用六輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行精軋，精軋張力控制在5 15KN，同時(shí)配有液壓壓下、液壓彎輥、分段冷卻及厚度自動(dòng)控制裝置和板形自動(dòng)控制裝置。 優(yōu)選采用抗氧化特制冷卻潤滑液，防止銅帶受熱氧化。本實(shí)施方式精軋加工道次設(shè)計(jì)為 0. 8-0. 4-0. 26-0. 18-0. 135-0. 103mm，共5個(gè)道次，總加工率為25 80 % 。
7.脫脂清洗 采用優(yōu)質(zhì)脫脂劑，其濃度2 6%，并添加0. 2 1%的表面活性劑，溫度控制在 3(TC 5(TC，去除銅帶表面殘留的潤滑液及各種油污，控制巻取張力，保證退火后銅帶質(zhì) 8.成品退火 采用鐘罩式分層退火的方式，將銅帶分層置于耐熱不銹鋼貨架上，蓋上鐘罩式爐 殼，經(jīng)氣態(tài)密封，用真空泵抽盡空氣至10—3Pa，充入氫氣、氮?dú)饣驓錃馀c氮?dú)獾幕旌蠚獾娜我?一種氣體，經(jīng)加熱保溫冷卻等三個(gè)階段。退火溫度150°C 25(TC，退火時(shí)間2 6h。
9.清洗磨面鈍化 將退火后的無氧銅帶進(jìn)入清洗磨面鈍化機(jī)組進(jìn)行表面處理。利用堿液對(duì)無氧銅帶 進(jìn)行脫脂處理，脫脂儲(chǔ)液箱采用油水分離技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)廢油回收，保證脫脂效果。采用5% 10%的硫酸溶液對(duì)銅帶進(jìn)行酸洗，采用帶400 500目磨料的針?biāo)?，在刷洗的同時(shí)，對(duì)銅 帶正反面進(jìn)行拋光，使其表面更加光亮。拋光擠干后進(jìn)入熱水沖洗，然后經(jīng)7(TC 8(rC、 0. 2% 0. 5%的苯丙三氮唑水溶液鈍化處理。機(jī)列速度10 100m/min，穩(wěn)態(tài)速度精度 ±0. 2%，開巻張力0. 34 5. 04KN，巻取張力0. 51 7. 56KN。巻取后銅帶塔形度《± lmm， 層錯(cuò)量《±0. 5mm。
10.縱剪分切 將經(jīng)退火處理的無氧銅帶通過縱剪機(jī)分切，采用長距離、多切片分切工藝，優(yōu)化牽 引張力和距離，分切寬度為30 300mm。
11.包裝入庫 按國家標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械性能測試、電氣性能測試、尺寸公差、表 面質(zhì)量的檢測。檢測合格后包裝入庫。
權(quán)利要求
一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟(1)、上引連鑄無氧銅桿以優(yōu)質(zhì)電解銅為原料，在1150℃±10℃下熔化保溫，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面保證熔化時(shí)的真空狀態(tài)，并經(jīng)在線除氣、脫氧、攪拌，用牽引機(jī)組離合式真空上引無氧銅桿；(2)、連續(xù)擠壓銅帶坯料以無氧銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機(jī)組生產(chǎn)銅帶坯料，連續(xù)擠壓機(jī)轉(zhuǎn)速為4～12r/min，腔體溫度450-550℃，帶坯寬度可達(dá)到320mm，銅帶坯料擠出速度5～15m/min，銅帶坯料擠出后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷?。?3)、將上述連續(xù)擠壓的銅帶坯料，經(jīng)粗軋、中軋、中間退火、精軋、脫脂清洗、成品退火、清洗磨面鈍化、縱剪分切后得成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述 的在線除氣、脫氧、攪拌，通過在線除氣脫氧攪拌裝置，向銅液內(nèi)充入99. 996%的氬氣或氮 氣，通過受控的旋轉(zhuǎn)石墨軸和轉(zhuǎn)子，將計(jì)量的氬氣或氮?dú)鈮喝脬~液中并打散成微小氣泡，使 其均勻的分散在銅液中，氣源出口壓力0. 5MPa，流量1 1. 25NmVn，然后用牽引機(jī)組離合 式真空上引無氧銅桿，引桿速度500 1500mm/s，引桿直徑為0 20 ①30mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述 的連續(xù)擠壓銅帶坯料，合理設(shè)計(jì)擴(kuò)展腔的形狀和尺寸，墊片安裝在模具的上部，墊片為啞鈴 形，增加墊片厚度，延長擠壓通道，保證帶坯質(zhì)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于所 述的粗軋采用四輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行粗軋，粗軋加工道次設(shè)計(jì)為 16-9. 5-6-4-2. 8-2mm，共5個(gè)道次，總加工率為70 90 % 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于所 述的中軋采用四輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行中軋，中軋加工道次設(shè)計(jì)為 2-1. 5-1-0. 8mm，共3個(gè)道次，總加工率為70 90%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述 的中間退火采用光亮退火設(shè)備對(duì)無氧銅帶進(jìn)行中間退火，退火溫度250°C 40(TC，退火時(shí) 間2 6h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述 的精軋采用六輥可逆液壓AGC冷軋機(jī)組對(duì)銅帶坯料進(jìn)行精軋，精軋張力控制在5 15KN， 精軋加工道次設(shè)計(jì)為0. 8-0. 4-0. 26-0. 18-0. 135-0. 103mm，共5個(gè)道次，總加工率為25 80% ，精軋時(shí)，采用抗氧化特制冷卻潤滑液，防止銅帶受熱氧化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于精軋 后進(jìn)行脫脂清洗，采用優(yōu)質(zhì)脫脂劑，其濃度2 6%，并添加0. 2 1%的表面活性劑，溫度 控制在3(TC 5(TC，去除銅帶表面殘留的潤滑液及各種油污，控制巻取張力，保證退火后 銅帶質(zhì)量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述 的成品退火采用鐘罩式分層退火的方式，將銅帶分層置于耐熱不銹鋼貨架上，蓋上鐘罩式 爐殼，經(jīng)氣態(tài)密封，用真空泵抽盡空氣至10—3Pa，充入氫氣、氮?dú)饣驓錃馀c氮?dú)獾幕旌蠚獾娜?意一種氣體，經(jīng)加熱保溫冷卻等三個(gè)階段，退火溫度150°C 25(TC，退火時(shí)間2 h。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝，其特征在于成品退火后進(jìn)行清洗磨面鈍化，將退火后的無氧銅帶進(jìn)入清洗磨面鈍化機(jī)組進(jìn)行表面處理，利 用堿液對(duì)無氧銅帶進(jìn)行脫脂處理，脫脂儲(chǔ)液箱采用油水分離技術(shù)，采用5% 10%的硫酸 溶液對(duì)銅帶進(jìn)行酸洗，采用帶400 500目磨料的針?biāo)?，在刷洗的同時(shí)，對(duì)銅帶正反面進(jìn)行 拋光，拋光擠干后進(jìn)入熱水沖洗，然后經(jīng)70°C 80°C、0. 2% 0. 5%的苯丙三氮唑水溶液 鈍化處理，烘干巻取。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池組件用銅帶的生產(chǎn)工藝。屬于有色金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟上引連鑄無氧銅桿以優(yōu)質(zhì)電解銅為原料，在1150℃±10℃下熔化保溫，采用木炭及石墨鱗片覆蓋銅液表面保證熔化時(shí)的真空狀態(tài)，并經(jīng)在線除氣、脫氧、攪拌，用牽引機(jī)組離合式真空上引無氧銅桿；連續(xù)擠壓銅帶坯料以無氧銅桿為原料，采用連續(xù)擠壓機(jī)組生產(chǎn)銅帶坯料，銅帶坯料擠出后經(jīng)真空防氧化管及水槽冷卻、吹干后卷?。粚⑸鲜鲞B續(xù)擠壓的銅帶坯料，經(jīng)粗軋、中軋、中間退火、精軋、脫脂清洗、成品退火、清洗磨面鈍化、縱剪分切后得成品。本發(fā)明制得的產(chǎn)品純度高、含氧量低和導(dǎo)電率高。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101719527SQ20091015470
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者姚幼甫, 毛毅中, 駱業(yè)奎 申請(qǐng)人:紹興市力博電氣有限公司