質構儀用于有機硅導電膠黏接強度測試

更新時間：2021-12-17

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半導體界面能夠產生光伏效應，這就是光伏發電的基本原理。單塊電池片的發電量很小，因此需要將許多單塊的電池片并聯或者串聯形成組件才能實現光伏發電的工業價值。傳統的方式是使用錫鉛焊帶對光伏組件進行封裝處理，但是這種方式存在很大的局限性：①由于焊帶材質與電池片材質差異較大，因此在陽光照射下熱脹冷縮的程度不同，極其容易在連接處產生應力。由于應力的存在，電池片厚度不能太薄，否則極易崩裂電池片。②焊帶不會產生光伏效應，因此焊帶的存在會對電池片造成遮擋，從而降低發電效率。③焊帶是金屬材料，長期的戶外使用極易造成焊帶的腐蝕，從而降低組件的使用壽命。④焊帶主要是錫鉛合金，在焊接過程中由于高溫會形成錫鉛蒸汽，對生產組件的工人造成一定的身體危害。

為了解決焊帶給組件帶來的一系列問題，人們開始研究無焊帶的光伏組件設計。后來使用導電膠黏接疊瓦組件的方式被越來越多的應用起來。而有機硅膠黏劑因為其優異的耐老化性能，低模量膨脹系數小，綠色無污染等一系列優點成為導電膠體系的shou選材料。有機硅膠黏劑自身不導電，因此需要加入導電填料從而賦予其導電性能。由于膠體本身的電阻大小對于光伏組件的發電功率影響較大，因此普遍需要使用金屬粉體作為導電填料才能滿足使用需求。常用的金屬導電粉主要有銀粉、鎳粉、鐵粉以及銅粉等，而太陽能組件使用基本在室外，因此通常選擇銀粉作為導電填料。因為銀粉相比于其他金屬不容易被氧化和腐蝕，且銀的氧化物導電性良好，其他幾種金屬的氧化物基本不導電。但是銀粉的成本較高，因此如果能夠在滿足導電性能的基礎上降低銀粉用量，那么導電膠的成本就能大幅降低。目前普遍認為導電膠的體積電阻率需要小于1×10-3Ω.cm 才能夠滿足光伏組件的使用要求。目前市面上大多數導電膠的體積電阻率為了達到上述要求，通常銀含量在75%-85%。

1、樣品準備

導電膠主要是將一塊電池片的正銀柵線與另一塊電池片的背銀柵線黏接到一起，因此膠體的黏接基材主要為金屬銀。本實驗將2mm×2mm 的銀片黏接到銀基板上放入恒溫干燥箱中進行加熱固化，條件為180℃，10min。固化完成后將其取出放于室溫下自然冷卻，冷卻至室溫后進行性能測試。

2、黏接強度測定

儀器：Universal TA質構儀

探頭：P/TG拉伸探頭

本實驗通過固定下方銀基板，然后使用質構儀對上方4mm²的銀片施加一個平行于黏接面積的推力（剪切力）的方法測試膠對于銀基材的黏接力。測試條件設置如下：

測試模式：壓縮

測試前速度：1mm/s

測試速度：1mm/s

測試后速度：2mm/s

觸發力：8g

目標模式：下壓距離15mm

結果：當銀片從銀基板上剝離時，記錄下剪切力為N。那么通過計算可以得到黏接強度P=N/S，S 為黏接面積，即4mm²。