[发明专利]一种太阳能电池阵互连片用可伐基层状复合材料及制备工艺

说明书

本发明公开一种太阳能电池阵互连片用可伐基层状复合材料及制备工艺，该复合材料为三层层状结构，总宽度为25mm‑100mm，总厚度为25μm‑60μm，其中第一层和第三层均为银层，厚度均为7μm，氧含量低于50ppm，第二层为可阀(4J29)合金层，厚度为11μm‑46μm；该制备工艺采用异温轧制复合方式，同时采用800℃‑900℃高温扩散。本发明制备的复合材料属于冶金结合的层状复合材料，即具备了可阀(4J29)合金极好的耐热性能、高温机械性能和稳定的膨胀系数，同时又充分发挥了银的导电性能和抗大气腐蚀能力，可大幅度提高太阳能电池阵互连片的可靠性，从而大幅度提高太阳能电池阵的寿命。

技术领域

本发明涉及可伐基层状复合材料及制备工艺，尤其是一种长寿命航天飞行器太阳能电池阵互连片用银/4J29/银金属基层状复合材料及制备工艺。

背景技术

太阳能电池阵互连片目前采用的是纯银箔，纯银箔因为其具有良好的导电性和抗大气污染的能力得到应用。但是航天飞行器在LEO上服役时，轨道飞行过程中温度会剧烈变化带来热冲击，纯银材料较软，强度低，很容易出现断裂失效。铁钴镍可伐4J29合金具有极好的耐热性能、高温机械性能和稳定的膨胀系数，因此国内太阳能电池阵互连片采用的是镀银的铁钴镍可伐4J29合金箔，但由于镀银的铁钴镍可伐4J29合金箔采用的是电镀化学沉积的方式，附着力强度不高，且电镀层厚度较薄(通常电镀的厚度在1μm～2μm之间)。太阳能电池帆板往复在太阳的阳面和阴面作业，其温差会大于100℃，互连片会产生热应力，同时大气中环境气氛较为复杂，电镀材料表面银层很容易出现腐蚀脱落失效，导致互连片与太阳能电池之间连接脱落失效，从而导致太阳能电池帆板出现失效。

国内单位如天津大学、中国电子科技集团已经开始研制互连片所用的钼及钼合金材料。但采用钼及钼合金替代银作为互连片材料存在的问题在于：钼的可焊性相对较差，且高温时会强烈氧化，且此氧化膜毫无防护作用。而银具有良好的焊接性和导电性，因此产生钼银层状复合材料。但钼的冷加工塑形极差，很难通过常规的轧制复合方法形成复合材料，而采用电镀方式又导致了镀银伐合金箔一样的问题。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供一种长寿命航天飞行器太阳能电池阵互连片用银/4J29/银金属基层状复合材料及制备工艺，该复合材料通过加热轧制复合生产且通过高温扩散，在高温扩散中由于氧含量控制在50ppm以内，界面上不会出现起泡，银与4J29实现完全冶金结合，因此在高低温环境下不会出现脱落，将大幅度提高太阳能电池帆板的可靠性和寿命。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

太阳能电池阵互连片用可伐基层状复合材料，该复合材料为三层层状结构，总宽度为25mm-100mm，总厚度为25μm-60μm，其中第一层和第三层均为银层，厚度均为7μm，氧含量低于50ppm，第二层为 4J29合金层，厚度为11μm-46μm。

太阳能电池阵互连片用可伐基层状复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一，将纯度大于99.99％的纯银板通过多次真空熔炼方式，熔炼出含氧量低于50ppm的银板，该银板再通过压延加工、退火、表面处理及分剪，加工成厚度为0.6mm，宽度为30mm-120mm的银带备用；

步骤二，将步骤一中备用的银带分成两半，分别进行酸洗打磨，同时对厚度为1.3mm-4.8mm，宽度为30mm-120mm的4J29合金带进行酸洗打磨后，采用异温轧制复合工艺进行连续异温轧制，其中4J29 合金带在第二层，银带在第一、三层，银带的温度控制在100℃-200℃之间，4J29合金带的温度控制在700℃-900℃之间，异温轧制的变形量不小于50％，经复合后形成厚度为1.0mm-2.4mm，宽度为30mm-120mm 的银/4J29/银复合坯料；

步骤三，将步骤二中得到的银/4J29/银复合坯料进行连续扩散热处理，扩散热处理的温度控制在800℃-900℃之间，扩散热处理时间不小于3分钟；