JP2010283138A - 太陽電池用リード線及びその製造方法並びにそれを用いた太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】セル割れ抑制効果および接合信頼性が高く、変換効率の低下を抑えた太陽電池用リード線およびその製造方法並びにそれを用いた太陽電池を提供する。
【解決手段】帯板状導電材の表面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂを形成した太陽電池用リード線１０（又は２０）において、横断面形状で隅部分が面取りされた帯板状導電材１２（又は２１）を形成し、該帯板状導電材１２（又は２１）の上下面に溶融はんだを供給すると共にその上下の溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂ（又は２２ａ、２２ｂ）を平坦に形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池用リード線に係り、特に、太陽電池セルとの接合性（強度、短時間接合、信頼性）に優れた太陽電池用リード線及びその製造方法並びにそれを用いた太陽電池に関するものである。

太陽電池には、半導体基板として多結晶及び単結晶のＳｉセルが用いられる。

図８（ａ）、図８（ｂ）に示されるように、太陽電池１００は、半導体基板１０２の所定の領域、すなわち半導体基板１０２の表面に設けられた表面電極１０４と裏面に設けられた裏面電極１０５に、太陽電池用リード線１０３ａ、１０３ｂをはんだで接合して製造される。半導体基板１０２内で発電された電力を太陽電池用リード線１０３を通じて外部へ伝送する。

図９（ａ）、図９（ｂ）に示されるように、従来の太陽電池用リード線１０３ａ（又は１０３ｂ）は、横断面形状が長方形の帯板状導電材１１２とその帯板状導電材１１２の上下面に形成された溶融はんだめっき層１１３とを備える。帯板状導電材１１２は、例えば、円形断面の導体を圧延加工して帯板状にしたものであり、平角導体、平角線とも呼ばれる。

溶融はんだめっき層１１３は、帯板状導電材１１２の上下面に、溶融めっき法により溶融はんだを供給して形成したものである。

溶融めっき法は、酸洗等により帯板状導電材１１２の上下面１１２ａ、１１２ｂを清浄化し、その帯板状導電材１１２を、溶融はんだ浴に通すことにより、帯板状導電材１１２の上下面１１２ａ、１１２ｂにはんだを積層していく方法である。溶融はんだめっき層１１３は、帯板状導電材１１２の上下面１１２ａ、１１２ｂに付着した溶融はんだが凝固する際に表面張力の作用によって、図９（ｂ）に示されるように、幅方向側部から中央部にかけて膨らんだ形状、いわゆる山形に形成される。

図９（ａ）、図９（ｂ）に示した従来の太陽電池用リード線１０３ａ（又は１０３ｂ）は、帯板状導電材１１２の上下面１１２ａ、１１２ｂに山形に膨らんだ溶融はんだめっき層１１３が形成される。この太陽電池用リード線１０３は溶融はんだめっき層１１３が山形に膨らんでいるため、ボビンに巻き取る際に安定した積層状態が得られ難く、巻き崩れが起こりやすい。また、巻き崩れによりリード線が絡まり、引き出されなくなることがある。

この太陽電池用リード線１０３を所定の長さに切断し、エアで吸着して半導体基板１０２の表面電極１０４の上に移動し、半導体基板１０２の表面電極１０４にはんだ接合する。表面電極１０４には、表面電極１０４と導通する電極帯（図示せず）が、あらかじめ形成されている。この表面電極１０４に太陽電池用リード線１０３ａの溶融はんだめっき層１１３を接触させ、その状態ではんだ付けし接合を行う。太陽電池用リード線１０３ｂを半導体基板１０２の裏面電極１０５に接合する場合も同様である。

このとき、図９（ａ）、図９（ｂ）の太陽電池用リード線１０３は、溶融はんだめっき層１１３が膨らみ偏肉化しているため、エア吸着治具との接触面積が小さく吸着力が不十分で、移動の際に落下する問題がある。また、表面電極１０４と溶融はんだめっき層１１３との接触面積が小さくなる。表面電極１０４と溶融はんだめっき層１１３との接触面積が小さいと、半導体基板１０２から溶融はんだめっき層１１３への熱伝導が不十分になり、はんだ付け不良が生じる。一般にはんだ付けではリード線端部（エッジ部）に形成されるはんだフィレットが接合信頼性に影響を及ぼすが、リード線の幅方向に山形を形成している従来技術によるリード線でははんだフィレット形成が不十分と成り得る。逆にフィレットを十分に形成させようとするとより接合時間を要することになる。さらにフィレット形成分だけ、接合面積は増加することになるため、半導体基板１０２の太陽光受光面積の減少に繋がり、発電効率が低下する懸念がある。

また、表面電極１０４と溶融はんだめっき層１１３との接触面積が小さいことは、半導体基板１０２の表裏両面に太陽電池用リード線１０３ａ、１０３ｂを接合する場合に、表面電極１０４にはんだ付けする太陽電池用リード線１０３ａと裏面電極１０５にはんだ付けする太陽電池用リード線１０３ｂとの間に位置ズレを生じさせ、その位置ズレが原因でセル割れ（半導体基板１０２が割れること）が発生する。半導体基板１０２は高価であるので、セル割れは好ましくない。

表面電極１０４と太陽電池用リード線１０３とのはんだ付け性を向上させるために、帯板状導電材１１２に凹部を形成し、これを溶融めっきすることで凹部にはんだを充填させ、リード線幅方向にめっきの山形が形成されるのを防止し、太陽電池組み立て時の配線歩留を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また帯板状導電材１１２の太陽電池接合面を粗くし、高い接着力を得ようとした方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

図１０に示されるように、特許文献１の太陽電池用リード線３０は、帯板状導電材３１に、ロールなどにより凹部を形成した後、溶融めっきを実施することにより成る。このような太陽電池用リード線３０を半導体基板１０２の表面電極１０４又は裏面電極１０５に対して溶融はんだめっき層３２をはんだ付けすると、リード線の位置ズレもなく高歩留での配線が可能となる。また、図１１に示されるように特許文献２の太陽電池用リード線５０では、帯板状導電材５１の太陽電池接合面は研磨もしくはエッチングにより粗面が形成される。これにより実質的な接合面積は広くなるため、太陽電池用リード線５０が半導体基板１０２に強固に接合されることになり、耐久性に優れる。

国際公開ＷＯ２００４／１０５１４１号パンフレット 国際公開ＷＯ２００６／１２８２０３号パンフレット

前述のように、特許文献１の太陽電池用リード線３０によれば、導電材断面に凹加工がされているため、幅方向側部から中央部にかけての溶融はんだめっき層３２も平坦なため、電極に対する位置ズレも生じにくく、位置ズレによるセル割れは起こりにくい。しかし、導電材幅方向の中央部にはんだがより多く留まるため、導電材端部のはんだフィレット形成は小さく、接合信頼性上はリード線剥がれによる、モジュール出力が低下する問題が完全に解決されたわけではない。また、特許文献２の太陽電池用リード線５０によれば帯板状導電材５１に粗面加工がされているため、帯板状導電材５１と、帯板状導電材５１−太陽電池表面電極１０４、１０５間に存在するはんだなどのろう材との接合性の向上は期待できるが、フィレット形成に伴う太陽光受光面積の減少の問題は解決されていない。

太陽電池のコストの大半を半導体基板１０２が占めるため、半導体基板１０２の薄型化が検討されているが、薄型化された半導体基板１０２は電極への太陽電池用リード線の接合時に反りやすく、割れやすい。例えば、半導体基板１０２の厚みが２００μｍ以下になると反りによるセル割れや平角線の剥離が生じる割合が大きくなる。太陽電池用リード線が原因で半導体基板１０２にセル割れや平角線の剥離によるモジュール出力の低下が発生するようでは、半導体基板１０２の薄型化は望めない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セル割れ抑制効果及び接合信頼性が高くかつセルの太陽光受光面積の減少を最小限に抑え、短時間で配線可能な太陽電池用リード線及びその製造方法並びにそれを用いた太陽電池を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、帯板状導電材の表面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を形成した太陽電池用リード線において、横断面形状で隅部分が面取りされた帯板状導電材を形成し、該帯板状導電材の上下面に溶融はんだを供給すると共にその上下の溶融はんだめっき層を平坦に形成した太陽電池用リード線である。

請求項２の発明は、めっき温度を使用はんだの液相線温度＋１２０℃以下にし、前記溶融はんだめっき層表面の酸化膜の厚さを７ｎｍ以下にした請求項１に記載の太陽電池用リード線である。

請求項３の発明は、前記帯板状導電材は、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の平角線である請求項１又は２に記載の太陽電池用リード線である。

請求項４の発明は、引張試験における０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池用リード線である。

請求項５の発明は、前記帯板状導電材は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのいずれかからなる請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用リード線である。

請求項６の発明は、前記帯板状導電材は、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、純度９９．９９９９％以上の高純度Ｃｕのいずれかからなる請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用リード線である。

請求項７の発明は、前記溶融はんだめっき層は、Ｓｎ系はんだ、又は、第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｍａｓｓ％以上含むＳｎ系はんだ合金からなる請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池用リード線である。

請求項８の発明は、素線を圧延もしくはダイス引き加工することにより横断面の隅が面取りされた形状の帯板状導電材を形成し、該帯板状導電材を連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理し、その後、溶融はんだを供給して前記帯板状導電材に、はんだめっきすると共に、そのめっきした帯板状導電材をはんだ溶融状態において、平ロールで挟むことにより、溶融はんだめっき層に平坦部を形成する太陽電池用リード線の製造方法である。

請求項９の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池用リード線を、その溶融はんだめっき層のはんだによって半導体基板の表面電極及び裏面電極にはんだ付けした太陽電池である。

本発明によれば、セル割れ抑制効果および接合信頼性が高くかつセルの太陽光受光面積の減少を最小限に抑え、短時間で配線可能な太陽電池用リード線を得ることができるという優れた効果を発揮するものである。

本発明の一実施形態を示す太陽電池用リード線の図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。 本発明において、帯板状導電材の製造に用いる圧延ロールの概略図である。 図１の太陽電池用リード線の材料となる帯板状導電材の図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。 本発明において、溶融はんだめっき層を形成する溶融めっき設備の概略図である。 本発明の他の実施形態を示す太陽電池用リード線の図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。 図５の太陽電池用リード線の材料となる帯板状導電材の図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の太陽電池を示し、（ａ）は太陽電池の上面図、（ｂ）は横断面図である。 従来の太陽電池を示し、（ａ）は太陽電池の上面図、（ｂ）は横断面図である。 従来の太陽電池用リード線を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＥ−Ｅ線断面図である。 従来の太陽電池用リード線の横断面図である。 従来の太陽電池用リード線の横断面図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、本発明に係る太陽電池用リード線１０は、あらかじめ、素線を圧延もしくはダイス引き加工して、横断面形状で四隅部分が面取りされた帯板状導電材１２を形成し、その帯板状導電材１２の上下面に溶融はんだを供給し、はんだ浴出口でめっきした帯板状導電材１２をはんだが溶融した状態で、平ロールではさみ、めっき厚を調整しつつ、上下の溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂに平面部を形成したものである。

帯板状導電材１２は、素線（断面円形状の線材）を例えば圧延加工することにより形成されるが、この時、導体横断面の四隅部が面取りされた形状を得るために、圧延ロールには例えば図２の形状の圧延ロール１４が使用される。その後、形成（圧延）された導体を連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理して形成される。

図３（ａ）、図３（ｂ）は、帯板状導電材１２を示したもので、上面１２ａと下面１２ｂとが平坦面にされ、側面１２ｃ、１２ｄは斜面を形成し、横断面では丁度四隅部分が面取りされた形状となる。端面１２ｅが適時の長さにカットされて形成される。

図４は、溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂに平坦部を形成するための溶融めっき設備を示し、はんだ浴１５内に帯板状導電材１２を反転させて上方に向く反転ローラ１６が設けられ、そのローラ１６の上方に位置したはんだ浴１５の上方に、上下一対のロール１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂを設け、その上方に引き上げローラ１９を設けて構成される。全てのローラは平坦な表面形状を有している。

横断面四隅部分が面取り形状とされた帯板状導電材１２は、はんだ浴１５に浸漬されることで上下面１２ａ、１２ｂにはんだが供給され、反転ローラ１６で反転されて上方に向い、下部ロール１７ａ、１７ｂで、めっき層が挟まれて平坦部が形成される。上部ロール１８ａ、１８ｂで心材（Ｃｕ）の位置を調整することによって、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂに平坦部を形成し、且つ帯板状導電材の横断面四隅部分には平坦部よりはんだめっき量の多い太陽電池用リード線１０が製造される。

帯板状導電材１２に平坦部を有する溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂを形成する為の上下のロール１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂは、めっき浴１５の出口で帯板状導電材１２の上下面を挟むように配置され、その上下のロール１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂの間隔を微調整することで、溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂのめっき厚およびその溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂの横断面形状を調整することができる。

図５は、本発明に係る太陽電池用リード線の他の形状を示したものである。

図５の太陽電池用リード線２０は、素線の圧延加工の際、図６に示すように、横断面四隅部分にＲ形状がつくようなロールを用いて加工して帯板状導電材２１を形成したのち、溶融はんだめっきを行って溶融めっきはんだ層２２ａ、２２ｂを形成したものである。

これらの形状は、素線の圧延加工の際、圧延ロールの形状を変えることと溶融はんだめっきの量と上下のロール１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂの間隔とその位置を調整することで形成できる。

すなわち、図４の溶融めっき設備で、帯板状導電材１２（又は２１）の上下面に溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂ（又は２２ａ、２２ｂ）が形成される際、帯板状導電材１２（又は２１）の上下に走行する経路は、反転ローラ１６と引き上げローラ１９とで決定され、その経路に対して上下の各ロール１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂの位置と間隔を微調整することで、上部溶融はんだめっき層１３ａ（又は２２ａ）の層厚と下部溶融はんだめっき層１３ｂ（又は２２ｂ）の層厚が調整できると共に全体の層厚が調整でき、また平坦部の層厚および横断面四隅部分の層厚は、下部のロール１７ａ、１７ｂの間隔で決定され、上部のロール１８ａ、１８ｂの間隔で心材である帯板状導電材１２（又は２１）の位置が決定される。

はんだめっき炉に対するロールの高さは、はんだめっきが完全に凝固しない位置に固定しているので溶融状態ではんだめっきに平坦部を形成するため、心材である帯板状導電材１２（又は２１）は加工硬化せず、その０．２％耐力を低く維持できる。

このように本発明に係る太陽電池用リード線１０、２０は、半導体基板の表面電極及び裏面電極への設置が容易となるよう、及び充分な接合性が確保されるように導体横断面四隅部分を面取り形状とし、当該部分の溶融はんだめっき量を積極的に確保したものである。さらに、はんだ溶融状態でめっき層１３ａ、１３ｂ、２２ａ、２２ｂに平坦部を形成するため心材が加工硬化せず、低い０．２％耐力を維持でき、セルへの接続時にセル反りが生じにくい。セル反りが生じにくいため、セルが反った際のリード線の剥離が生じにくい。また、導体横断面四隅部分に溶融はんだが十分に存在するため、迅速なフィレット形成が可能となり、表面電極及び裏面電極に対して強固でかつ接合後の導体幅方向のはんだ広がりを抑えた接合（導体面取り部にフィレットを形成）を可能にする。

また、溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂ、２２ａ、２２ｂが平坦なためエア吸着治具との密着性が高く移動時の落下が起こりにくい。さらに、溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂ、２２ａ、２２ｂが平坦なことでボビンに巻き取る際に安定した積層状態が得られ易く、巻き崩れが起こりにくい。よって、巻き崩れにより太陽電池用リード線が絡まって引き出されなくなる問題も解消される。

帯板状導電材１２、２１には、例えば、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の素線（断面円形状の線材）を用いる。この素線を圧延もしくはダイス引き加工することによって図３（ｂ）、図６（ｂ）のような横断面形状の帯板状導電材１２、２１を得ることができる。

帯板状導電材１２、２１は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのいずれか、あるいは、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、純度９９．９９９９％以上の高純度Ｃｕのいずれかからなる。

溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂ、２２ａ、２２ｂとしては、Ｓｎ系はんだ（Ｓｎ系はんだ合金）を用いる。Ｓｎ系はんだは、成分重量が最も重い第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｍａｓｓ％以上含むものである。

次に、本発明の作用を説明する。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示した太陽電池用リード線１０を、図７に示す半導体基板４２の表面電極４４及び裏面電極４５に接合するに際し、太陽電池用リード線１０や半導体基板４２の加熱温度は、溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂのはんだの融点付近に制御される。その理由は、太陽電池用リード線１０の帯板状導電材１２（例えば、Ｃｕ）の熱膨張率と半導体基板（Ｓｉ）の熱膨張率が大きく相違するためである。熱膨張率の相違によって半導体基板４２に反り及びクラックを発生させる原因となる熱応力が生じる。この熱応力を小さくするには、リード線の０．２％耐力を小さくすればよい。これにより、接合の際に加熱されたリード線が冷却する際に、セルに生じる圧縮応力を下げられるためセルの反りが低減され、セル反りによって発生するリード線の剥離を防ぐことができる。よって、リード線の０．２％耐力は９０ＭＰａ以下であることが望ましい。また、接合時の熱膨張歪みを小さくするため、接合温度は可能な限り低温で行うのがよい。よって、太陽電池用リード線１０や半導体基板４２の加熱温度は、溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂのはんだの融点付近の温度に制御される。

上記接合時の加熱方法は、例えば、半導体基板４２をホットプレート上に設置し、このホットプレートからの加熱と半導体基板４２に設置された太陽電池用リード線１０の上方からの加熱とを併用するものである。

半導体基板４２の表面電極４４及び裏面電極４５と太陽電池用リード線１０との接合強度を上げるためには太陽電池用リード線１０の横断面四隅部分を面取り形状とし、これにはんだめっきを施し、半導体基板４２の表面電極４４及び裏面電極４５との接合時に、導体面取り部分に積極的にフィレット１３ｃが形成できるようにするのが良い。そして、セル反りによるリード線の剥離を防ぐためには、太陽電池用リード線１０の０．２％耐力が９０ＭＰａ以下でなければならない。

しかし、図１０に示した従来の太陽電池用リード線３０は、リード線横断面中央部にはんだが留まっているため、リード線端部のフィレット形成は充分ではなく、半導体基板４２の表面電極４４及び裏面電極４５と太陽電池用リード線３０との接合強度は十分に確保されているとは言い難いため、太陽電池用リード線３０と半導体基板４２との間で剥離が生じ、十分な導通が得られなくなり、モジュール出力が低下してしまう。一方、本発明の太陽電池用リード線１０は半導体基板４２の表面電極４４及び裏面電極４５と太陽電池用リード線１０との接合強度を十分確保するため、リード線端部のはんだフィレット形成が迅速且つ十分に出来るようにリード線横断面四隅部分に面取りを施した形状となっている。

本発明は、溶融めっきを高速で行う際に生ずるめっき層の偏肉化をロール１７、１８で溶融はんだを絞り落とすことによって抑制できるため、所定のめっき厚形成を従来よりも高速で行うことができ、量産性にも優れている。また、本方式でめっきを行うことによって導体四隅部分のめっき厚が厚く出来る。その結果、本発明は、セルの太陽光受光面積の減少を最小限に抑え、短時間で配線可能でセル割れ抑制および接続信頼性に最も効果を有する太陽電池用リード線１０を提供することができる。ここでは、太陽電池用リード線１０の効果について述べたが、太陽電池用リード線２０も同様の効果を得られる。

次に、本発明に用いる帯板状導電材１２、２１の材料の物性を表１に示す。

帯板状導電材１２、２１は、体積抵抗率が比較的小さい材料であることが好ましい。表１のように、帯板状導電材１２、２１にはＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどが用いられる。

Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのうち体積抵抗率が最も低いのはＡｇである。従って、帯板状導電材１２、２１としてＡｇを用いると、太陽電池用リード線１０、２０を用いた太陽電池の発電効率を最大限にすることができる。帯板状導電材１２、２１としてＣｕを用いると、太陽電池用リード線１０、２０を低コストにすることができる。帯板状導電材１２、２１としてＡｌを用いると、太陽電池用リード線１０、２０の軽量化を図ることができる。

帯板状導電材１２、２１としてＣｕを用いる場合、そのＣｕには、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、純度９９．９９９９％以上の高純度Ｃｕのいずれを用いてもよい。帯板状導電材１２、２１の０．２％耐力を最も小さくするためには、純度が高いＣｕを用いるのが有利である。よって、純度９９．９９９９％以上の高純度Ｃｕを用いると、帯板状導電材１２、２１の０．２％耐力を小さくすることができる。タフピッチＣｕ又はリン脱酸Ｃｕを用いると、太陽電池用リード線１０、２０を低コストにすることができる。

溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂに用いるはんだとしては、Ｓｎ系はんだ、又は、第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｍａｓｓ％以上含むＳｎ系はんだ合金が挙げられる。これらのはんだは、第３成分として１０００ｐｐｍ以下の微量元素を含んでいてもよい。

次に、本発明の太陽電池用リード線１０の製造方法を説明する。

まず、原料の断面円形状の線材（図示せず）を図２に示す様な圧延ロール１４を使用して圧延加工することにより、横断面四隅部分が面取り形状を持つ帯板状導電材１２を形成する。この帯板状導電材１２を連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理する。その後、図４のような溶融めっき設備を用いて溶融はんだを供給して、溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂに平坦部を形成する。

原料を帯板状導電材１２に加工する加工方法としては、圧延加工、ダイス引き加工のいずれも適用可能である。圧延加工とは、丸線を圧延して所定の断面形状を得る方式である。圧延加工により帯板状導電材を形成すると、長尺で長手方向に断面形状が均一なものが形成できる。ダイス引き加工は丸線を所望断面形状のダイスに通す加工法であり、本加工法も長尺で長手方向に断面形状が均一なものが形成できる。いずれの加工法でも、帯板状導電材１２の横断面四隅部分が面取り形状となるような圧延ロール、ダイスなどを用いて整形する。

帯板状導電材１２を熱処理することにより、帯板状導電材１２の軟化特性を向上させることができる。帯板状導電材１２の軟化特性を向上させることは、０．２％耐力を低減させるのに有効である。熱処理方法としては、連続通電加熱、連続式加熱、バッチ式加熱がある。連続して長尺にわたって熱処理するには、連続通電加熱、連続式加熱が好ましい。安定した熱処理が必要な場合には、バッチ式加熱が好ましい。酸化を防止する観点から、窒素などの不活性ガス雰囲気あるいは水素還元雰囲気の炉を用いるのが好ましい。

不活性ガス雰囲気あるいは水素還元雰囲気の炉は、連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備により提供される。

ここでは、太陽電池用リード線１０の製造方法について述べたが、太陽電池用リード線２０も横断面四隅部分がＲ形状となる圧延ロール、ダイスを用いる以外は同様の製造方法により得られる。

次に、本発明の太陽電池について詳しく説明する。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、本発明の太陽電池４０は、これまで説明した太陽電池用リード線１０を溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂのはんだによって半導体基板４２の表面電極４４及び裏面電極４５に接合したものである。ただし、はんだ接合の場合には、はんだめっき表面の酸化膜厚を７ｎｍ以下とすることが望ましい。一般に、酸化膜の厚さが７ｎｍを超えると、セル上の電極４４、４５に太陽電池用リード線をはんだ接合する際、酸化膜の除去が難しくなり、電極４４、４５に対する太陽電池用リード線のはんだ付けが不十分になる。酸化膜の厚さは例えばオージェ分析によって得られるデプスプロファイルにおいて、スパッタレートをＳｉＯ₂換算とし、酸素ピーク値が半減する時間で定義することができる。はんだめっき表面の酸化膜厚を７ｎｍ以下とする方法としては、めっき温度を使用はんだの液相線温度＋１２０℃以下に設定して溶融めっきを行う方法がある。

太陽電池用リード線１０と表面電極４４との接合面となる溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂに平坦部が形成されているため、半導体基板４２の電極４４、４５上において太陽電池用リード線１０の位置が安定し、位置ズレが防止されている。また、太陽電池用リード線１０の端部には帯板状導電材１２の横断面四隅部分が面取り形状となっているため、はんだが十分にあり、十分なフィレット１３ｃをリード幅に対して大きく広がることなく形成することができ、接合強度の確保とリード線接合面積増大の抑制には有利である。これに加え、太陽電池用リード線１０の０．２％耐力を小さくしているため、接合時に半導体基板４２が反りにくく、反りによるリード線の剥離も起こりにくい。

本発明の太陽電池４０によれば、太陽電池用リード線１０と半導体基板４２との接合強度確保と接合面積の増大抑制が可能となり、かつ、接合時のセル割れを抑制することができるので、太陽電池の出力の向上（変換効率向上）および歩留ならびに接合信頼性の向上を図ることができる。ここでは、太陽電池用リード線１０を用いた太陽電池４０について述べたが、太陽電池用リード線２０を用いた太陽電池でも同様の効果が得られる。

（実施例１）
原料導電材であるＣｕ材料を圧延加工して幅１．０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、横断面四隅各部の面取り幅０．１ｍｍの平角線状の帯板状導電材１２を形成した。この帯板状導電材１２を連続式加熱炉で熱処理し、さらに、この帯板状導電材１２の周囲に図４に示す溶融めっき設備でＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕはんだめっきを施して帯板状導電材１２の上下面に平坦部を有する溶融はんだめっき層１３ａ、１３ｂを形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。以上により、図１（ａ）、図１（ｂ）の太陽電池用リード線１０を得た。引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎの引張試験で得られたＳ−Ｓ曲線から０．２％耐力点荷重を求め、心材（Ｃｕ）の断面積で除して０．２％耐力を求めると６０ＭＰａであった。

（実施例２、比較例１、２、３）
実施例２は実施例１の太陽電池用リード線１０の横断面四隅部分がＲ面取り形状の帯板状導電材２１、比較例１は横断面中央部分は凹形状となるロールを用いて圧延したもの、比較例２は帯板状導電材をそのままの断面形状のもの、そして比較例３は帯板状導電材の上下面に研磨により粗面加工したものを連続式加熱炉で熱処理し（実施例２と比較例１、２、３は実施例１と同じ温度で熱処理）、さらに、この帯板状導電材の周囲に図４に示す溶融めっき設備でＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕはんだめっきを実施例２と比較例１、３は実施例１と同じ平坦加工ロールを使用し、比較例２はロールをまったく使用せずにはんだめっきを施し、帯板状導電材の上下面に、溶融はんだめっき層（実施例１、２の四隅部分および比較例１の凹部、比較例２中央部、比較例３の端部及び中央部のめっき厚４０μｍ）を形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。以上により、実施例１は図１、実施例２は図５、比較例１は図１０、比較例２は図９、比較例３は図１１に示した太陽電池用リード線を得た。０．２％耐力は、何れも６０ＭＰａであった。

これら実施例１、２及び比較例１、２、３の太陽電池用リード線にロジン系フラックスを適量塗布し、それぞれの太陽電池用リード線を縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ１８０μｍの半導体基板（Ｓｉセル）の上面の電極部位に設置して、１０ｇの錘を載せた状態でホットプレート加熱（２６０℃で３０秒間保持）し、はんだ付けした。これらの接合の際に生じるセル反りの影響で発生するリード線の剥離状況、リード線搬送状況及びはんだの濡れ広がり状況を調べた。

実施例１、２及び比較例１、２、３の評価結果を表２に示す。

表２の「導電材横断面形状」の欄は、帯板状導電材のはんだめっき前の横断面形状を示す。「断面形状」の欄は、どの図に示した断面形状であったかを示す。「はんだ濡れ広がり性」の欄は、はんだ付け完了時のリード線幅に対するはんだの広がり幅の比率を示しており１．１未満を○、１．１以上を×として示した。「導電材搬送性」の欄は、リード線を定尺に切断後、一定数のリード線を真空ピンセットで吸着し、一定距離を搬送した際の成功率（落下せずに搬送）を実施例１を１００とした場合の割合を示し、９５％以上を○、９５％未満を×として示した。「接合強度」の欄は、リード線とセルを接合後、ピール試験を実施し、実施例１の強度を１００とした場合、９０％以上を〇、９０％未満を×とした。「量産コスト」の欄は、従来の溶融めっきにかかるコストを１．０とし、製造コストが１．２未満の場合を〇、１．５を超える場合を×とした。

表２に示されるように、実施例１、２の太陽電池用リード線１０、２０は、０．２％耐力が低く、セル反りが少ないことが確認された。また、導電材横断面で四隅が面取り形状となっているため、半導体基板（Ｓｉセル）の上面の電極部位との接合状態も良好でありかつはんだの濡れ広がりも抑えられていることが確認できた。導電材の製造においても圧延時のロール形状を変更するだけで良いため、量産コストが従来のはんだめっき線とほぼ同等であり、工業的に優れた方法である。

これに対し、実施例１、２と同様のめっきプロセスであっても、導電材横断面形状の異なる比較例１では、導電材搬送性は良好であっても、接合強度が劣る結果となった。比較例２では、断面形状が中央部が凸形状であるため、導電材搬送性、接合強度が実施例１と比較し劣る。また、はんだの濡れ広がりも他の例と比較し大きい。比較例３では接合強度は十分確保できたが、はんだの濡れ広がりが大きくなってしまった。

以上のように、実施例１、２及び比較例１、２、３の評価結果から、本発明の太陽電池用リード線１０、２０はセルとの接合占有面積を抑えつつ接合信頼性が大きく向上することが確認された。なお、実施例では導電材の横断面において４隅を面取りした形状を用いているが、これに限定されるものではなく、いわゆるバックコンタクトタイプの太陽電池セルに用いられる裏面配線に適用する場合には、導電材の横断面の４隅のうち、太陽電池セルの電極から離れて位置する２つの隅部を面取りすることなく、太陽電池セルの電極に対向する２つの隅部を長手方向に面取りすることで十分に本発明の作用効果を奏することができる。

１０、２０ 太陽電池用リード線
１２、２１ 帯板状導電材
１３ａ、１３ｂ、２２ａ、２２ｂ 溶融はんだめっき層

Claims (9)

1. 帯板状導電材の表面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を形成した太陽電池用リード線において、横断面形状で隅部分が面取りされた帯板状導電材を形成し、該帯板状導電材の上下面に溶融はんだを供給すると共にその上下の溶融はんだめっき層を平坦に形成したことを特徴とする太陽電池用リード線。
2. めっき温度を使用はんだの液相線温度＋１２０℃以下にし、前記溶融はんだめっき層表面の酸化膜の厚さを７ｎｍ以下にした請求項１に記載の太陽電池用リード線。
3. 前記帯板状導電材は、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の平角線である請求項１又は２に記載の太陽電池用リード線。
4. 引張試験における０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池用リード線。
5. 前記帯板状導電材は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのいずれかからなる請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用リード線。
6. 前記帯板状導電材は、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、純度９９．９９９９％以上の高純度Ｃｕのいずれかからなる請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用リード線。
7. 前記溶融はんだめっき層は、Ｓｎ系はんだ、又は、第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｍａｓｓ％以上含むＳｎ系はんだ合金からなる請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池用リード線。
8. 素線を圧延もしくはダイス引き加工することにより横断面の隅が面取りされた形状の帯板状導電材を形成し、該帯板状導電材を連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理し、その後、溶融はんだを供給して前記帯板状導電材に、はんだめっきすると共に、そのめっきした帯板状導電材をはんだ溶融状態において、平ロールで挟むことにより、溶融はんだめっき層に平坦部を形成することを特徴とする太陽電池用リード線の製造方法。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池用リード線を、その溶融はんだめっき層のはんだによって半導体基板の表面電極及び裏面電極にはんだ付けしたことを特徴とする太陽電池。

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