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太阳能用光伏铜带是太阳能电池中重要的枢纽,起着传输与汇聚电能的作用。为进一步提高太阳能电池的光电效率,除开发更高效的电池片以外,减小电能在传输过程中的损耗也至关重要;同时,降低晶体硅电池片焊接时的碎片率也能带来巨大经济效益的提升。经过几个阶段的分析测试与试验研究,得出以下结论:(1)应用ANSYS有限元软件模拟分析热浸镀制备的光伏焊带的冷却过程及太阳能电池片的焊接过程,并结合其他学者在金属材料的塑性变形与该材料弹性模量之间关系的研究,发现应制备低表面硬度的光伏铜带,这能降低成品光伏焊带中的残余应力同时能减小因铜带产生应变而作用于晶体硅电池片的应力。(2)为保证太阳能用光伏铜带的高导电率及性能稳定性,须严格控制带坯中氧含量并减少气孔数量;单道次加工率宜小,同时为更好控制成品带材性能,控制其精轧加工率(<60%);上述工艺制备的铜带采用450℃×2h退火工艺得其第三方检测结果:导电率102.7%IACS,抗拉强度224MPa,显微维氏硬度45.8HV,延伸率45%。(3)工业试制于实际生产线上进行,结合实验室阶段研究结果,确定了光伏铜带的实际生产工艺:以优化后的熔炼铸造工艺生产的光伏铜带铸坯内部品质(晶粒细小均匀、气孔夹渣等缺陷少)和表面质量俱佳;粗轧时,道次加工率宜小且分布平缓;中轧时带材加工率保持在50%~60%为宜;精轧时,轧制厚度为0.1mm~0.25mm的光伏铜带时,后张力控制在5KN左右比较适合;采用400℃~450℃×7h退火钟罩炉退火工艺对0.7~1.0mm厚冷轧态光伏铜带进行中间退火,可获得组织性能良好的退火态光伏铜带,并为后续加工做好良好的铺垫;采用650℃×32~45m/min气垫式退火炉退火工艺对铜带中间退火,退火后组织性能良好;成品退火时,采用650℃×95m/min的气垫式退火炉工艺对加工率为50.4%、厚度为0.124mm进行成品退火,获得综合性能最佳的光伏铜带。(4)结合工业试制的试验经验与产品实际规格的需求,产业化生产时,对光伏铜带的轧制工艺进行了略微调整,产品性能优异:光伏铜带Cu纯度高达99.9953%,氧含量仅为8ppm,抗拉强度达223.67MPa,表面维氏硬度仅为46.7,表面粗糙度为0.15μm。(5)本试验所生产的高性能太阳能用光伏铜带产品获得了用户的一致好评,并为公司带来了良好的经济效益。