【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及快速固化的柔性導電單組分(1k)環氧粘合劑組合物。該組合物適合作為粘合劑用于電子應用中，特別是作為粘合劑用于疊瓦模塊光伏應用中。
技術介紹
1、太陽能電池或光伏電池是通過光伏效應將光能直接轉化為電能的電氣設備。太陽能電池是光伏模塊的組成部分，也被稱為太陽能電池板。
2、如圖1所示例說明，目前生產的大多數太陽能電池(1)由其上印刷有金屬觸點——匯流條(2)和指狀物(3)——的晶體硅晶片組成，所述觸點用于收集由電池產生的電流。僅出于示例說明目的，圖1a示出了具有三條匯流條(2)的基本太陽能電池配置，圖1b示出了具有四條匯流條(2)的基本太陽能電池配置。
3、直線的、平行的和等間距的細指狀物(3)的陣列覆蓋每個單獨的硅太陽能電池(1)的光接收表面的一小部分。這些指狀線(finger?line)(3)減小了對光電電流的電阻并提供了較低的電流損耗。此外，指狀線(3)收集來自硅太陽能電池表面的電流，并通過匯流條(2)將其傳輸至互聯帶(tabbing?ribbon)(5)(如圖2所示)，所述匯流條是電流導線。匯流條(2)彼此平行地布置、等距地間隔并且與指狀線(3)陣列正交。互聯帶(5)被焊接至匯流條的表面，并有助于將電流從連接的硅太陽能電池向前傳輸至另一個硅太陽能電池、蓄電池或太陽能逆變器。
4、匯流條(2)和指狀線(3)常規上包含高溫燒制糊狀物或低溫非燒制型糊狀物——用于熱敏太陽能電池例如異質結(hjt或hit)或串聯(鈣鈦礦基)太陽能電池——并且通常通過一階段或兩階段印刷工藝實現，所述印刷
5、當帶狀物(5)通過焊接工藝被連接到匯流條(2)上時，這些帶狀物(5)因此被設置在匯流條之上，并且——在被設置于太陽能電池的前面的情況下——會導致陰影區域在太陽能電池上延伸：該陰影與由匯流條本身實際覆蓋的太陽能電池的表面區域相伴隨地導致光伏模塊的效率降低。
6、與這樣的太陽能電池結構相關的其它問題包括：由高電流通過小截面的帶狀物(5)所產生的電阻損失；帶狀物(5)和硅晶片的差熱收縮，這可能會導致金屬化和硅中的高應力；以及由焊接過程中的熱和壓力的局部效應引起的硅晶片中的應力和微裂紋，這阻礙了更薄晶片的開發。
7、由于這些問題，開發了新的太陽能模塊概念，其利用新的互連技術和新的太陽能電池類型：例如，可以注意到無匯流條電池(busbarless?cell)上的多線互連和與背接觸電池的導電背板互連。然而，本專利技術更特別地關注使用導電粘合劑代替焊接以及串聯連接的電池模塊結構，尤其是關注疊瓦狀電池模塊結構。
8、在圖3所示例說明的疊瓦狀電池模塊結構中，呈現了太陽能條，其形狀為矩形或大致矩形。長邊的長度通常相當于標準太陽能晶片的邊長(歷史上為156mm，但目前尺寸增加，甚至高達210mm)，而短邊的長度只有幾厘米。這樣的太陽能電池條已被從標準尺寸的加工裝置(例如，但不限于，156mm×156mm的裝置)上切割下來或切塊，在切割或切塊過程期間應適當小心避免裂縫和類似的結構故障。電池沿長邊緣具有匯流條或成排的互連焊盤，一個位于前面，一個位于后面。為了創建電池串，施用互連材料以將電池的后匯流條與下一個電池的前匯流條連接起來。電池彼此略微重疊，從而使得前匯流條被相鄰電池的邊緣區域覆蓋，就像屋頂上的瓦片一樣。假設：i)與常規模塊相比，電池之間沒有間隔；ii)由前匯流條遮蔽的電池區域被另一個電池的有效區域覆蓋；以及iii)沒有帶狀物覆蓋電池的前表面以導致遮蔽，那么這種疊瓦狀結構導致模塊具有極高的有效面積與總面積之比，從而原則上允許非常高的模塊效率。
9、給定串中的相鄰電池在太陽能電池的重疊部分處被用導電材料(4)彼此粘合，該導電材料可以被以不同的圖案沉積。作為將太陽能電池粘合在一起的材料的導電粘合劑(eca)具有這樣的優點：該粘合劑克服了由于光伏組件中使用的不同材料之間的熱膨脹系數(cte)不匹配而積累的機械應力。
10、導電粘合劑(eca)是高度填充的材料，其通常特征在于具有至少40重量％且大多數時候大于60重量％或甚至80重量％的導電填料顆粒，這是確保多個逾滲通路并提供良好導電性和低接觸電阻所需的。不幸的是，導電填料顆粒不能提供增強特性，也不能有助于材料內聚。結果，導電粘合劑的固有機械強度比不含填料的相同材料差得多。
11、認識到，光伏模塊在其整個壽命周期內會經受溫度變化和高機械應力。在這些因素對光伏模塊的壽命有負面影響的同時，它們也對用于將組成太陽能和/或光伏電池粘合在一起的導電粘合劑的熱機械特性提出了要求：該粘合劑應克服由于光伏組件中使用的不同材料之間的熱膨脹系數(cte)不匹配而積累的機械應力；并且，該粘合劑的聚合物基質理想地不應在模塊的工作范圍內經過其玻璃化轉變溫度(tg)以致于使其在強負溫度(-10℃以下)下處于玻璃狀、脆性狀態。
12、除了所獲得的經固化的粘合劑的特性之外，粘合劑的固化情況(profile)也非常重要。重要的是：粘合劑在室溫下的保質期是可行的；固化時間在不會有害地影響電子部件和金屬化特征的溫度下是可行的；更快的固化速度與較低的固化溫度相結合能夠在組裝部件的制造中實現高處理量；粘合劑在用于大批量制造的工業生產方法中是可施用的——優選可分配的或可印刷的——且可固化的；并且粘合劑從組成連接處的滲出可以忽略不計。
13、文獻中描述的組合物常常較堅硬，或者具有較差的傳導性或較低的粘合特性。熱固性環氧樹脂的優點是它們可以在非常堅硬和非常柔韌材料之間變化，但是如果粘合劑太柔韌，則很難保持與太陽能電池的穩定電接觸，并且在-40℃至85℃之間的熱循環期間和/或在高濕度環境(85％濕度)中85℃下老化期間，粘合劑與太陽能電池的接觸電阻往往會增加。然而，典型的導電環氧樹脂需要相對較長的固化時間才能產生足夠的粘合性，并且它們可能過于堅硬以致于無法經受住熱可靠性測試。
14、因此，需要一種粘合劑組合物，其提供較快的固化速度和較低的固化溫度以在組裝部件的制造中實現高處理量，同時提供柔韌性和能夠吸收機械應力的能力，以確保電子元件或設備的長期可靠性性能。
技術實現思路
1、本專利技術涉及導電組合物，其包含：a)占所述組合物的總重量的5至25重量％的脂環族環氧樹脂；b)占所述組合物的總重量的0.05至10重量％的乙烯基醚；c)占所述組合物的總重量的0.1至0.45重量％的鎓鹽；d本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.導電組合物，其包含：
2.根據權利要求1所述的導電組合物，其中所述脂環族環氧樹脂包含至少一個環氧環己烷環，并且優選選自雙(7-氧雜雙環[4.1.0]庚-3-基甲基)己二酸酯、(3’,4’-環氧環己烷)甲基3,4-環氧環己基羧酸酯、7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷-3-基甲基丙烯酸酯、3,4-環氧環己烷羧酸甲酯、雙(環氧乙烷-2-基甲基)環己烷-1,2-二羧酸酯及它們的混合物，優選選自雙(7-氧雜雙環[4.1.0]庚-3-基甲基)己二酸酯、(3’,4’-環氧環己烷)甲基3,4-環氧環己基羧酸酯及它們的混合物。
3.根據權利要求1或2所述的導電組合物，其中所述脂環族環氧樹脂以占所述組合物的總重量的8至20重量％、優選11至19重量％的量存在。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的導電組合物，其中所述乙烯基醚選自4-羥基丁基乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、環己烷-二甲醇二乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、環己基二乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚和它們的混合物，優選選
5.根據權利要求1至4中任一項所述的導電組合物，其中所述乙烯基醚以占所述組合物的總重量的0.1至5重量％、優選0.25至2重量％的量存在。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的導電組合物，其中所述鎓鹽選自四(五氟苯基)硼酸枯基甲苯基碘鎓、[4-(乙酰氧基)苯基]甲基(苯基甲基)六氟磷酸锍、(4-羥基苯基甲基(1-萘基甲基))六氟磷酸锍、4-(乙酰氧基苯基)芐基(甲基)锍、四(五氟苯基)硼酸鹽和它們的混合物，優選地所述鎓鹽為四(五氟苯基)硼酸枯基甲苯基碘鎓。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的導電組合物，其中所述鎓鹽以占所述組合物的總重量的0.15至0.4重量％、優選0.15至0.3重量％的量存在。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的導電組合物，其中所述自由基引發劑以占所述組合物的總重量的0.02至5重量％、優選0.05至2.0重量％的量存在。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的導電組合物，其中所述導電顆粒選自銀、鎳、碳、炭黑、石墨、石墨烯、銅、金、鉑、鋁、鐵、鋅、鈷、鉛、錫合金、涂銀的鎳、涂銀的銅、涂銀的石墨、涂銀的聚合物、涂銀的鋁、涂銀的玻璃、涂銀的碳、涂銀的氮化硼、涂銀的氧化鋁、涂銀的氫氧化鋁、涂鎳的石墨、及它們的混合物；優選地導電顆粒選自銀、炭黑、石墨、石墨烯、銅、涂銀的鎳、涂銀的銅、涂銀的石墨、涂銀的聚合物、涂銀的鋁、涂銀的玻璃、涂銀的碳、涂銀的氮化硼、涂銀的氧化鋁、涂銀的氫氧化鋁、涂鎳的石墨、及它們的混合物；更優選地導電顆粒選自銀、涂銀的銅、涂銀的石墨、涂銀的聚合物、及它們的混合物。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的導電組合物，其中所述導電顆粒以占所述組合物的總重量的63至78重量％、優選68至75重量％的量存在。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的導電組合物，其中所述有機溶劑為極性非質子溶劑或質子溶劑或它們的混合物，優選選自丙酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、乙腈、二甲基亞砜、乳酸丁酯、碳酸亞丙酯、2-氧雜環庚酮與2,2-二甲基-1,3-丙二醇的聚合物、聚己內酯二醇和它們的混合物。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的導電組合物，其中所述有機溶劑以占所述組合物的總重量的0.15至5重量％、優選0.2至2重量％的量存在。
13.根據權利要求1至12中任一項所限定的導電組合物的固化產物。
14.根據權利要求1至12中任一項所限定的導電組合物作為粘合劑用于電子應用中的用途，優選作為粘合劑用于疊瓦模塊光伏應用中的用途。
15.光伏模塊，其包括：兩個或更多個太陽能電池的呈在所述兩個或更多個太陽能電池之間具有導電粘合的疊瓦圖案的串聯連接串，其中所述導電粘合用根據權利要求1至12中任一項所限定的導電組合物或用根據權利要求13所述的固化產物形成。
16.根據權利要求15所述的光伏模塊，其中所述導電組合物通過分配、噴射或印刷來施用。
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.導電組合物，其包含：
2.根據權利要求1所述的導電組合物，其中所述脂環族環氧樹脂包含至少一個環氧環己烷環，并且優選選自雙(7-氧雜雙環[4.1.0]庚-3-基甲基)己二酸酯、(3’,4’-環氧環己烷)甲基3,4-環氧環己基羧酸酯、7-氧雜雙環[4.1.0]庚烷-3-基甲基丙烯酸酯、3,4-環氧環己烷羧酸甲酯、雙(環氧乙烷-2-基甲基)環己烷-1,2-二羧酸酯及它們的混合物，優選選自雙(7-氧雜雙環[4.1.0]庚-3-基甲基)己二酸酯、(3’,4’-環氧環己烷)甲基3,4-環氧環己基羧酸酯及它們的混合物。
3.根據權利要求1或2所述的導電組合物，其中所述脂環族環氧樹脂以占所述組合物的總重量的8至20重量％、優選11至19重量％的量存在。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的導電組合物，其中所述乙烯基醚選自4-羥基丁基乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、環己烷-二甲醇二乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、環己基二乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚和它們的混合物，優選選自4-羥基丁基乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚和它們的混合物。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的導電組合物，其中所述乙烯基醚以占所述組合物的總重量的0.1至5重量％、優選0.25至2重量％的量存在。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的導電組合物，其中所述鎓鹽選自四(五氟苯基)硼酸枯基甲苯基碘鎓、[4-(乙酰氧基)苯基]甲基(苯基甲基)六氟磷酸锍、(4-羥基苯基甲基(1-萘基甲基))六氟磷酸锍、4-(乙酰氧基苯基)芐基(甲基)锍、四(五氟苯基)硼酸鹽和它們的混合物，優選地所述鎓鹽為四(五氟苯基)硼酸枯基甲苯基碘鎓。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的導電組合物，其中所述鎓鹽以占所述組合物的總重量的0.15至0.4重量％、優選0.15至0.3重量％的量存在。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的導電組合物，其中所述自由基引發劑以占所述組合物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：P·J·米勒，T·科勒，D·巴克蘭，M·埃斯特魯加奧爾蒂加，
申請(專利權)人：漢高股份有限及兩合公司，
類型：發明
國別省市：
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