太阳能光伏铜带试制.pdf

太阳能光伏铜带的工艺试制 （摘自北极星太阳能光伏网） 太阳能用铜带是太阳能重要的导电导热原材料，主要有光热铜带 和光伏铜带两种，分别用于制作太阳能集热器板芯、太阳能电池的互 联条和汇流带。 太阳能用铜带要求材料有良好的导热导电性、易于镀锡、极高的 尺寸公差和表面质量、优良的综合力学性能。和传统的纯铜带相比， 无氧铜带具有更高的导电导热性、更优良的焊接性能，但材料的加工 难度相应增加，特别是超薄、高精度、高表面质量的带材加工更是需 要精良的装备水平和先进的加工技术做保证。 光伏铜带的主要技术指标和要求 1.产品化学成分。铜含量不低于99.99% ，氧含量不高于10ppm。 2.产品力学与物理性能。硬态：抗拉强度320MPa ，导电率 ≥98%IACS;软态：硬度HV0.250 ，抗拉强度240MPa ，导电率 ≥101%IACS 。 3.几何尺寸。厚度公差为±0.003mm ，宽度公差为±0.05mm，厚度 范围为0.1mm～0.25mm，宽度范围为20mm～62mm。 4.带材表面质量。光滑、清洁，没有油污、起皮、擦划伤、孔洞 及表面氧化。 试制过程 采用保温炉底吹CO+N2 混合气体、炉内铜液石墨颗粒覆盖和浇 注箱石墨粉覆盖，通过吹气脱氧和覆盖保护，铸锭的氧含量稳定在 10ppm 以下。中间退火和成品退火采用气垫式连续退火炉生产太阳能 光伏铜带，硬度均匀，表面质量好，表面光滑、无色差、光亮。 1.拟定工艺流程 要获得高抗拉强度的硬态光伏铜带，根据铜的性质，必须有一定 的终轧变形量，但变形量过高，会降低导电率，要达到足够的抗拉强 度和高导电性，就要选择合适的终轧变形量。 低层错能的面心立方结构的C10200 无氧铜有良好的加工塑性， 在高温退火后再结晶织构较明显，通过采用合适的中间退火，减少总 加工率，控制成品退火后的晶粒度，提高强度。材料中间退火后经一 定的变形，再进行高温连续式退火，发生回复再结晶，在保证材料具 有足够抗拉强度的同时，材料的硬度下降，同时实现组织的均匀性， 生产软态光伏铜带。 光伏铜带采用无氧铜连续铸造技术生产出批量的C10200 无氧铜 锭，经过热轧、冷轧、退火、精轧及剪切而成。 拟定加工工艺流程：硬态。熔铸 热轧 双面铣 二机架 切边 中轧 气垫炉中间退火 精轧 成品清洗 拉弯矫直 剪切 包 装;软态。熔铸 热轧 双面铣 二机架 切边 中轧 气垫炉中间 退火 精轧 气垫炉成品退火 剪切 包装。 试制中存在的问题：硬态和抗拉强度符合要求，但导电率低;软态 成品退火后，硬度偏高(HV0.250) ，抗拉强度符合要求(240MPa) 。 硬度达到要求(HV0.250)，抗拉强度偏低(230MPa) 。保证带材有较高 的强度和较低的硬度，需要控制好冷轧变形和热处理参数，确定出最 佳的形变热处理参数。 2.工艺试制，以成品厚度为0.15mm 为例 (1)硬态加工工艺试制。金属材料伴随着塑性变形，在金属材料中 将产生各种各样的晶体缺陷，如位错、点缺陷、堆垛层错和孪晶，随 着变形的增加，位错密度逐渐增高。每个晶粒内部产生许多位向差别 不大而尺寸很小的亚晶粒，亚晶粒周围由凝聚的位错包围，其强度和 硬度随着变形程度的增加而升高。 低层错能的面心立方多晶体纯Cu，各个晶粒的变形不均匀，容易 形成多系滑移，引起位错之间并互作用，很快因位错相互交截而产生 强化现象，其加工硬化率高。因此随着变形量的增加，其强度和硬度 也随之升高。 塑性变形会引起点阵畸变、空位和位错密度增加，点缺陷所引起 的点阵畸变使传导电子产生散射，提高电阻率，导电率下降。很大的 冷加工率可使铜的导电率下降约2%IACS 。 根据抗拉强度与变形率关系和导电率与变形率关系，初步确定采 用60%～75%的变形量，分别用两种终轧变形量生产了6 批产品。 从表1 看出，随着终轧变形量的降低，抗拉强度也相应降低。 表 1 不同终轧变形量的性能 为便于组织生产，调整中间退火工艺和终轧变形量，采用400