特許 6039628 太陽電池用リード線及び太陽電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6039628

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】太陽電池用リード線及び太陽電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/05 20140101AFI20161128BHJP

   C23C 2/08 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 570

   C23C2/08

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-218425(P2014-218425)

(22)【出願日】2014年10月27日

(62)【分割の表示】特願2010-540467(P2010-540467)の分割

【原出願日】2009年11月20日

(65)【公開番号】特開2015-29149(P2015-29149A)

(43)【公開日】2015年2月12日

【審査請求日】2014年10月27日

【審判番号】不服2016-9438(P2016-9438/J1)

【審判請求日】2016年6月24日

(31)【優先権主張番号】特願2008-302501(P2008-302501)

(32)【優先日】2008年11月27日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2009-233758(P2009-233758)

(32)【優先日】2009年10月7日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審理対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100099597

【弁理士】

【氏名又は名称】角田 賢二

(74)【代理人】

【識別番号】100119208

【弁理士】

【氏名又は名称】岩永 勇二

(74)【代理人】

【識別番号】100124235

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100124246

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 和光

(74)【代理人】

【識別番号】100128211

【弁理士】

【氏名又は名称】野見山 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100145171

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 浩行

(72)【発明者】

【氏名】西 甫

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 裕寿

(72)【発明者】

【氏名】高橋 健

(72)【発明者】

【氏名】黒田 洋光

(72)【発明者】

【氏名】阿久津 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】沢畠 勝憲

(72)【発明者】

【氏名】坂東 宙

(72)【発明者】

【氏名】東谷 育

(72)【発明者】

【氏名】沖川 寛

【合議体】

【審判長】 鈴木 正紀

【審判官】 富永 泰規

【審判官】 河本 充雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−１０９０４８

【文献】 特開昭６１−１０７６１２

【文献】 特開平１０−８８３２３

【文献】 辻隆之ら，“接続信頼性を高めたＰｂフリーはんだの開発”，工学技術研究誌 日立電線，日本，２００７年，Ｎｏ．２６，ｐ．１９−２２

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

C23C 2/00 - 2/40

H01L 31/05

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

はんだが含浸されていない電極を備えた太陽電池セルに用いられる太陽電池用リード線であって、
断面形状が平角状の帯板状導電材に設けられた溶融はんだめっき層の表面の酸化膜の厚さが７．０ｎｍ以下に保たれるように酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ以下、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下の梱包材で梱包されていることを特徴とする太陽電池用リード線。

【請求項2】

前記電極は、表面電極及び裏面電極である請求項１記載の太陽電池用リード線。

【請求項3】

断面形状が平角状の帯板状導電材に設けられた溶融はんだめっき層の表面の酸化膜の厚さが７．０ｎｍ以下に保たれるように酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ以下、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下の梱包材で梱包されている保管状態後の太陽電池用リード線を用いて、その溶融はんだめっき層のはんだによって太陽電池セルが備えるはんだが含浸されていない電極にはんだ付けすることを特徴とする太陽電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池用リード線に係り、特に、セルとの接続性に優れた太陽電池用リード線及びその製造方法、保管方法、並びに太陽電池に関するものである。本出願は、２００８年１１月２７日出願の特願２００８−３０２５０１及び２００９年１０月７日出願の特願２００９−２３３７５８号に基づき、その内容を引用により本願に包含する。

【背景技術】

【0002】

太陽電池には、半導体基板として多結晶や単結晶のＳｉセルが用いられる。

【0003】

従来の太陽電池の構成を本発明の図４Ａ及び図４Ｂに示した太陽電池５０に基づいて説明する。太陽電池５０は、半導体基板５２の所定の領域、すなわち半導体基板５２の表面に設けられた表面電極５４と裏面に設けられた裏面電極５５に、太陽電池用リード線１０ａ、１０ｂをはんだで接合することにより作製される。半導体基板５２内で発電された電力は太陽電池用リード線を通じて外部へ伝送される。

【0004】

従来の太陽電池用リード線の構成、本発明の図１Ａ及び図１Ｂに示した太陽電池用リード線１０に基づいて説明する。太陽電池用リード線１０は、帯板状導電材１２と、帯板状導電材１２の上下面に形成された溶融はんだめっき層１３とを備える。帯板状導電材１２は、例えば、断面円形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。

【0005】

溶融はんだめっき層１３は、帯板状導電材１２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。

【0006】

溶融めっき法は、酸洗等により帯板状導電材１２の上下面を清浄化し、その帯板状導電材１２を溶融はんだ浴に通すことにより、帯板状導電材１２の上下面１２ａ、１２ｂ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１３は、帯板状導電材１２の上下面１２ａ、１２ｂ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１Ａに示される幅方向の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。

【0007】

この太陽電池用リード線１０を所定の長さに切断し、エアで吸着して半導体基板５２の表面電極（グリッド）５４の上に移動し、半導体基板５２の表面電極５４にはんだ付けする。表面電極５４には、表面電極５４と導通する電極帯（フィンガー）（図示せず）が、あらかじめ形成されている。この表面電極５４に太陽電池用リード線１０ａの溶融はんだめっき層１３を接触させ、その状態ではんだ付けを行う。太陽電池用リード線１０ｂを半導体基板５２の裏面電極５５にはんだ付けする場合も同様である。

【0008】

従来は、半導体基板５２の表面電極５４と太陽電池用リード線１０との間に良好なはんだ接合性をもたらすために、表面電極５４に太陽電池用リード線１０の溶融はんだめっき層１３と同質のはんだを含浸させていた。しかし、近年、半導体基板５２の薄型化が進んできているため、表面電極５４にはんだを含浸させる際の半導体基板５２の破損問題が表面化した。そこで、半導体基板５２の破損を回避するため、表面電極５４に対して行うはんだ含浸工程の省略が進められている。

【0009】

半導体基板５２の表面電極５４と太陽電池用リード線１０との間に良好なはんだ接合性を与えていたはんだ含浸工程を省略することにより、従来は接合性に問題の無かった太陽電池用リード線を用いた場合でも、十分な接合性の得られないケースが多く見られるようになった。半導体基板５２と太陽電池用リード線１０との接合は、表面電極５４の電極材料（例えばＡｇ）と溶融はんだめっき層１３の接合材料（例えばＳｎ）との間で金属間化合物（例えばＡｇ₃Ｓｎ）が形成されることでなされる。この接合には、フラックスの作用により溶融はんだめっき層１３の表面と表面電極５４の表面から酸化膜が除去され、はんだの金属原子（Ｓｎ）と電極の金属原子（Ａｇ）とが直接衝突することと、加熱によりはんだ中のＳｎ原子が他原子（Ａｇ）への格子内に拡散しやすくなることが必要となる。すなわち、溶融はんだめっき層１３表面の酸化膜の厚みが大きい場合、フラックスによる酸化膜除去が不十分となり、はんだ付け不良が生じることとなる。

【0010】

表面電極５４と溶融はんだめっき層１３との間ではんだ付け不良が生じると、半導体基板５２と太陽電池用リード線１０との接合が不十分となるため、機械的な剥離や導通不良によりモジュール出力の低下を招く。

【0011】

製造時あるいは使用時のはんだ表面における酸化膜生成を抑制するために、０．００２〜０．０１５ｍａｓｓ％のＰをはんだに添加する方法が特許文献１により提案されている。

【0012】

特許文献１の太陽電池用リード線では、加熱温度３００℃まで酸化膜厚は１〜２μｍ程度で変色はなく、３５０℃になってはじめて酸化膜厚が５μｍ程度で変色がわずかにみられる程度である。一方、従来例の場合には、２５０℃において既に酸化膜厚が６μｍを超えており、変色が著しいことが述べられている。さらに、特許文献１には、加熱なしの場合の酸化膜厚さは、発明品及び従来例ともに約１μｍ程度であると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２００２−２６３８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

前述のように、太陽電池用リード線を半導体基板に強固に接合するためには、溶融はんだめっき層１３の表面の酸化膜厚を薄くすればよい。しかし、特許文献１によれば、加熱前の状態であるにも拘らず、発明品の酸化膜厚は約１μｍ（１０００ｎｍ）もある。したがって、表面電極に対するはんだ含浸工程が省略された半導体基板と太陽電池用リード線との間で、強固な接合性を得るためには不十分である。

【0015】

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セルとの接続性に優れた太陽電池用リード線及びその製造方法、保管方法、並びに太陽電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、はんだが含浸されていない電極を備えた太陽電池セルに用いられる太陽電池用リード線であって、断面形状が平角状の帯板状導電材に設けられた溶融はんだめっき層の表面の酸化膜の厚さが７．０ｎｍ以下に保たれるように酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ以下、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下の梱包材で梱包されていることを特徴とする太陽電池用リード線である。

【0017】

上記太陽電池用リード線において、上記帯板状導電材は、体積抵抗率が、５０μΩ・ｍｍ以下の平角線であってもよい。

【0018】

上記太陽電池用リード線において、上記帯板状導電材は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ及びＡｕのいずれかでもよい。

【0019】

上記太陽電池用リード線において、上記帯板状導電材は、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ及び純度９９．９９９９％以上の高純度Ｃｕのいずれかでもよい。

【0020】

上記太陽電池用リード線において、上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及びＣｕからなる群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系はんだ合金でもよい。

【0021】

本発明の他の特徴は、断面形状が平角状の帯板状導電材に設けられた溶融はんだめっき層の表面の酸化膜の厚さが７．０ｎｍ以下に保たれるように酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ以下、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下の梱包材で梱包されている保管状態後の太陽電池用リード線を用いて、その溶融はんだめっき層のはんだによって太陽電池セルが備えるはんだが含浸されていない電極にはんだ付けすることを特徴とする太陽電池の製造方法である。

【0022】

上記太陽電池用リード線の製造方法において、溶融はんだを供給して帯板状導電材にはんだめっきする際の、めっき作業雰囲気の温度を２０℃以下、めっき作業雰囲気の相対湿度を５０％以下にしてもよい。

【0023】

本発明の更に他の特徴は、上記太陽電池用リード線を、酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ以下、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下の梱包材で梱包して保管することを特徴とする太陽電池用リード線の保管方法である。

【0024】

上記太陽電池用リード線の保管方法において、上記太陽電池用リード線を、未梱包あるいは梱包材開封状態で温度３０℃以下、相対湿度６５％以下で保管してもよい。

【0025】

本発明の更に他の特徴は、上記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太陽電池セルが備えるはんだが含浸されていない電極にはんだ付けしたことを特徴とする太陽電池である。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、セルとの接合性に優れた太陽電池用リード線を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1A】図１Ａは、本発明の好適な実施形態を示す太陽電池用リード線の横断面図である。

【図1B】図１Ｂは、図１Ａの太陽電池用リード線の原料の１つである帯板状導電材の斜視図である。

【図2】図２は本発明の好適な他の実施形態を示す太陽電池用リード線の横断面図である。

【図3】図３は本実施形態において、溶融はんだめっき層を形成するための溶融めっき設備の概略図である。

【図4A】図４Ａは、図１Ａに示した太陽電池用リード線を用いた太陽電池の横断面図である。

【図4B】図４Ｂは、図４Ａに示した太陽電池用リード線を用いた太陽電池の上面図である。

【図5】図５は図４に示した太陽電池を用いた太陽電池モジュールの一例を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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。

【0029】

図１Ａ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、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ものである。

【0030】

帯板状導電材１２は、素線（断面円形状の線材）を圧延加工し、これを連続通電加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理することにより形成される。

【0031】

図１Ｂは、帯板状導電材１２の斜視図を示したもので、上面１２ａと下面１２ｂとが平坦面にされ、側面１２ｃが凸状に膨らんで形成され、端面１２ｄが適宜の長さにカットされて形成される。

【0032】

図３は、溶融はんだめっき設備を示している。

【0033】

溶融めっき設備４１は、溶融はんだＳからなるはんだ浴（はんだめっき浴）４２を収容するはんだ槽４３と、はんだ浴４２中に設けられ、送り出し器で送り出された帯板状導電材１２をはんだ浴４２中に案内する上流側ガイドローラ４４と、はんだ槽４３の下流側に設けられ、はんだ浴４２と上流側ガイドローラ４４とを通過して作製された太陽電池用リード線１０を巻き取り機に案内する下流側ガイドローラ４５とを備える。

【0034】

ここで、はんだ浴４３の温度は、使用はんだの融点よりも高く設定する必要があるが、溶融状態でははんだ中のＳｎが容易に拡散して空気中の酸素と結びつき、酸化膜生成が顕著に進む。また、作業雰囲気の温度や湿度の高さも酸化膜生成促進に寄与する。よって、はんだ浴の温度は使用はんだの液相線温度＋１２０℃以下（下限値は液相線温度＋５０℃）、めっき作業雰囲気の温度を３０℃以下（下限値は１０℃）、めっき作業雰囲気の相対湿度を６５％以下（下限値は１０％）とすることが望ましい。

【0035】

上記の製法により、はんだめっき表面の酸化膜厚が３．０ｎｍ以下（下限値は０．５ｎｍ）の太陽電池用リード線を作製することができる。

【0036】

また、作製した太陽電池用リード線を酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ以下、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下の梱包材で梱包、あるいは未梱包もしくは梱包材開封状態であっても温度３０℃以下（下限値は１０℃）、相対湿度６５％以下（下限値は１０％）の条件下で保管すれば、酸化膜厚の成長を７ｎｍ以下（下限値は０．５ｎｍ）に抑制することができる。

【0037】

このように本発明に係る太陽電池用リード線１０は、半導体基板の表面電極及び裏面電極に対する接合が強固となるように溶融はんだめっき層１３表面の酸化膜厚を７ｎｍ以下としたものである。これにより、はんだ接合時の酸化膜除去が容易になり、表面電極及び裏面電極に対する太陽電池用リード線１０の強固なはんだ付けが可能になる。すなわち、機械的な剥離や導通不良によるモジュール出力低下を防ぐことができる。

【0038】

帯板状導電材１２には、例えば、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の平角線を用いる。

【0039】

この平角線を圧延加工することによって、図１Ｂのような横断面形状の帯板状導電材１２を得ることができ、スリット加工することによって、帯板状導電材１２を得ることができる。

【0040】

帯板状導電材１２は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ及び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及び純度９９．９９９９％以上の高純度Ｃｕのいずれかからなる。

【0041】

溶融はんだめっき層としては、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及びＣｕからなる群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。

【0042】

次に、本実施形態の効果を説明する。

【0043】

図１Ａに示した太陽電池用リード線１０を、図４に示す半導体基板５２の表面電極５４及び裏面電極５５にはんだ付けする際に、太陽電池用リード線１０や半導体基板５２の加熱温度は、溶融はんだめっき層１３のはんだの融点付近の温度に制御される。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、銅）の熱膨張率と半導体基板５２（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５２に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、低温接合を行うのがよい。よって、太陽電池用リード線１０や半導体基板５２の加熱温度を、溶融はんだめっき層１３のはんだの融点付近の温度に制御する。

【0044】

上記接合時の加熱方法は、半導体基板５２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５２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。

【0045】

半導体基板５２の表面電極５４及び裏面電極５５と溶融はんだめっき層１３との接触面積を大きくし、半導体基板５２から溶融はんだめっき層１３への熱伝導を十分にするためには、溶融はんだめっき層１３を含む太陽電池用リード線１０の形状を平角状にするのがよい。

【0046】

しかし、従来の太陽電池用リード線は、溶融はんだめっき層表面の酸化膜厚が厚いため、表面電極５４とのはんだ接合時に用いるフラックスによる酸化膜除去が不十分となり、はんだ付け不良が生じ、結果的に、機械的な剥離が起こる、導通不良で十分な出力が得られないなどの問題が生じる。

【0047】

本実施形態に係る太陽電池用リード線１０の上下面となる溶融はんだめっき層１３の表面の酸化膜厚を７ｎｍ以下にしたので、フラックスによる酸化膜除去が容易になり、はんだ付け性が良好となるため、前記従来の問題は解決される。

【0048】

ここで、酸化膜厚は、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、酸化ピーク値が半減する時間で定義することができる。

【0049】

次に本発明に用いる帯板状導電材の材料の物性を表１に示す。

【0050】

【表1】

【0051】

帯板状導電材１２は、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の比較的小さい材料であることが好ましい。このような材料としては、表１に示すように、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ及びＡｕなどがある。

【0052】

Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ及び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としてＡｇを用いることで、太陽電池用リード線１０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。帯板状導電材としてＣｕを用いることで、太陽電池用リード線を低コストにすることができる。帯板状導電材としてＡｌを用いることで、太陽電池用リード線１０の軽量化を図ることができる。

【0053】

帯板状導電材として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及び純度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を用いることで、帯板状導電材の０．２％耐力を小さくすることができる。帯板状導電材１２としてタフピッチＣｕ又はリン脱酸Ｃｕを用いることで、太陽電池用リード線を低コストにすることができる。

【0054】

溶融はんだめっき層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及びＣｕからなる群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。

【0055】

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。

【0056】

次に、本発明の太陽電池用リード線の製造方法を説明する。

【0057】

まず、原料の断面円形状の線材（図示せず）を圧延加工し、又は平板をスリット加工することにより、帯板状導電材を形成する。この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する。その後、図３のようなめっきラインを用いて溶融はんだを供給することにより、溶融はんだめっき層を形成する。

【0058】

ここで、はんだ浴の温度は、使用はんだの融点よりも高く設定する必要があるが、溶融状態でははんだ中のＳｎが容易に拡散して空気中の酸素と結びつき、酸化膜生成が顕著に進む。また、製造雰囲気の温度や湿度の高さも酸化膜生成促進に寄与する。よって、はんだ浴の温度は使用はんだの液相線温度＋１２０℃以下、めっき作業雰囲気の温度を３０℃以下、めっき作業雰囲気の相対湿度を６５％以下とすることが望ましい。ただし、はんだ浴の温度は接触式温度計により帯板状導電材のはんだ浴への入口あるいは出口から５ｃｍ以内、めっき作業雰囲気の温度と相対湿度はめっき作業ラインより５ｍの位置の測定値を示す。

【0059】

上記の製法により、はんだめっき表面の酸化膜厚が３．０ｎｍ以下の太陽電池用リード線を作製することができる。ここで示す酸化膜厚とは、はんだめっき表面（上面あるいは下面）の５ヶ所についてオージェ分析を行い、得られたデータを平均した値である。また、ここで示す酸化膜の成分は、ＳＥＲＡ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ：連続電気化学還元法）により、錫（Ｓｎ）の酸化物（ＳｎＯ：酸化錫（ＩＩ）、ＳｎＯ₂：酸化錫（ＩＶ））であることを確認することができる。ＳＥＲＡ分析により得られるＳｎＯの膜厚とＳｎＯ₂の膜厚とを加えた酸化膜厚は、オージェ分析で得られる酸化膜厚にほぼ対応している。

【0060】

また、作製した太陽電池用リード線を酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ以下、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ以下の梱包材で梱包、あるいは未梱包もしくは梱包材開封状態であっても温度３０℃以下、相対湿度６５％以下の条件下で保管すれば、酸化膜厚の成長を７ｎｍ以下に抑制することができる。

【0061】

原料を帯板状導電材に加工する加工方法としては、圧延加工、スリット加工のいずれも適用可能である。圧延加工とは、丸線を圧延して平角化する方法である。圧延加工により帯板状導電材を形成することで、長尺で長手方向に幅が均一な帯板状導電材を形成することができる。スリット加工は、種々の幅の材料に対応できる。つまり、原料導電材の幅が長手方向に均一でなくても、幅が異なる多様な原料導電材を使用する場合でも、スリット加工によって長尺で長手方向に幅が均一な帯板状導電材を形成することができる。

【0062】

帯板状導電材を熱処理することにより、帯板状導電材の軟化特性を向上させることができる。帯板状導電材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、例えば、連続通電加熱、連続式加熱及び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、連続通電加熱又は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又は水素還元雰囲気の炉を用いるのが好ましい。

【0063】

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

【0064】

また、図２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、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をロールではさみ、めっき厚を調整することによって、上下の溶融はんだめっき層１３、１３を平坦に形成したものである。ここで「平坦」とは、めっき表面の凹凸の高さが３μｍ以下であることを表す。また、溶融はんだめっき層１３の表面に形成される酸化膜は図１Ａ、図１Ｂで説明したと同様に形成されている。

【0065】

帯板状導電材１２は、素線（断面円形状の線材）を圧延加工し、これを連続通電加熱炉、連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理することにより形成される。

【0066】

この構造によれば、この図２に示した帯板状導電材１２の導体幅と電極幅が同等の場合に、供給するはんだ量を抑制する、すなわち図２の形状とすることで、帯板状導電材と半導体基板との接合に用いられるはんだが表面電極又は裏面電極との接合部に過剰に供給され、電極以外の部位に流出することによりセル受光面が小さくなることを防ぐ。これにより、シャドウロス抑制に優れる太陽電池用リード線１０が得られる。

【0067】

また、表面電極及び裏面電極に対して帯板状導電材を整然と設置でき、強固なはんだ付けを可能にする。そして、めっき層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、めっき層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。

【0068】

次に、本発明の太陽電池について詳しく説明する。

【0069】

図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、本発明の太陽電池５０は、上記で説明した太陽電池用リード線１０を、めっき表面の酸化膜厚が７ｎｍ以下の溶融はんだめっき層１３のはんだによって、半導体基板５２の表面電極５４及び裏面電極５５にはんだ付けしたものである。太陽電池５０は、めっき表面の酸化膜厚が７ｎｍ以下のはんだめっき層を有する太陽電池用リード線１０を使用しているため、半導体基板５２の表面電極５４及び裏面電極５５に対するはんだ含浸は不要である。よって、薄型化した半導体基板の電極に対してはんだ含浸を行うことによる破損を回避できる。ただし、本発明の太陽電池用リード線１０は、電極へはんだ含浸したタイプの半導体基板へも適用可能であり、その用途は電極にはんだ含浸しないタイプの半導体基板に限らない。

【0070】

本発明では、太陽電池用リード線１０と表面電極５４及び裏面電極５５との接合面となる溶融はんだめっき層１３の表面の酸化膜厚が７ｎｍ以下と極めて薄い。したがって、半導体基板５２の表面電極５４及び裏面電極５５とはんだ接合する際に、フラックスの作用で容易に酸化膜が破られ、良好なはんだ濡れ性が得られるため、溶融はんだめっき層１３と表面電極５４及び裏面電極５５のはんだ接合が強固になる。すなわち、太陽電池用リード線１０と半導体基板５２との間での接合強度の高い接合が得られる。

【0071】

本発明の太陽電池５０によれば、太陽電池用リード線１０と半導体基板５２との接合強度が高いので、太陽電池モジュール製造時の歩留まり向上及びモジュール出力向上が図れる。

【0072】

また太陽電池５０は、例えば、図５に示すように太陽電池５０を縦横に複数個並べて配置してなる太陽電池モジュール５１として使用される。この場合、上下に隣り合うセル同士の電気的な接続は、例えば、一方の太陽電池５０の表面電極５４ｆに接合した太陽電池リード線１０と、他方の太陽電池５０の表面電極５４ｆに接合した太陽電池リード線１０とを直線状にはんだ接続して行う。

【0073】

一方の太陽電池５０の表面電極５４ｆに接合した太陽電池リード線１０と、他方の太陽電池５０の裏面電極に接合した太陽電池用リード線とを、段違いにはんだ接続することで、上下に隣り合うセル同士の電気的な接続を行ってもよい。

【実施例】

【0074】

以下、実施例及び比較例により本発明を説明するが、実施例１、２及び６は参考例である。
（実施例１）
原料導電材であるＣｕ材料を圧延加工して幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの平角線状の帯板状導電材を形成した。この帯板状導電材をバッチ式加熱設備で熱処理し、さらに、この帯板状導電材の周囲に図３に示す溶融めっき設備（はんだ浴温度３４０℃、作業現場の温度３０℃、作業現場の湿度６２ＲＨ％）でＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕはんだ（液相線温度２２０℃）のめっきを施し、帯板状導電材の上下面に溶融はんだめっき層（中央部のめっき厚２０μｍ）を形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。以上により、図１Ａの太陽電池用リード線を得た。その後、直ちに酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。

【0075】

（実施例２、３、４及び５）
実施例１の太陽電池用リード線１０と同様に帯板状導電材を形成し、バッチ式加熱設備で熱処理し、さらに、この帯板状導電材の周囲に図３に示す溶融めっき設備（はんだ浴温度３４０℃、作業現場の温度３０℃、作業現場の湿度６５ＲＨ％）でＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕはんだ（液相線温度２２０℃）のめっきを施し、帯板状導電材の上下面に、溶融はんだめっき層（中央部のめっき厚２０μｍ）を形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。さらに、実施例２は作製した太陽電池用リード線を梱包せずに、３０℃×６５ＲＨ％の条件の恒温・恒湿槽で３ヶ月保管後、酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。実施例３〜５は作製した太陽電池用リード線を脱気したＡｌ袋（静電防止ＰＥＴ １２μｍ／Ａｌ箔 ９μｍ／ナイロン １５μｍ／静電防止ＬＬＤＰＥ ５０μｍ、酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ）で梱包し、実施例３は６０℃×９５ＲＨ％の条件、実施例４は７０℃×９５ＲＨ％の条件、実施例５は８０℃×９５ＲＨ％の条件の恒温・恒湿槽で３ヶ月保管後、酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。
（実施例６及び７）
実施例１の太陽電池用リード線１０と同様に、帯板状導電材を形成し、バッチ式加熱設備で熱処理し、さらに、この帯板状導電材の周囲に図３に示す溶融めっき設備（実施例６は、はんだ浴温度３４０℃、作業現場の温度２０℃、作業現場の湿度５０ＲＨ％で、実施例７は、はんだ浴温度３４０℃、作業現場の温度３０℃、作業現場の湿度６５ＲＨ％）でＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕはんだ（液相線温度２２０℃）のめっきを施し、帯板状導電材の上下面に、溶融はんだめっき層（中央部のめっき厚２０μｍ）を形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。さらに実施例６は、太陽電池用リード線を製造後、直ちに酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。実施例７は作製した太陽電池用リード線を脱気したＡｌ袋（静電防止ＰＥＴ １２μｍ／Ａｌ箔 ９μｍ／ナイロン １５μｍ／静電防止ＬＬＤＰＥ ５０μｍ、酸素透過度１ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ、透湿度０．１ｇ／ｍ²・ｄａｙ）で梱包し、８５℃×９５ＲＨ％の条件の恒温・恒湿槽で３ヶ月保管後、酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。

【0076】

（比較例１）
実施例１の太陽電池用リード線１０と同様に帯板状導電材を形成し、バッチ式加熱設備で熱処理し、さらに、この帯板状導電材の周囲に図３に示す溶融めっき設備（はんだ浴温度３５０℃、作業現場の温度３５℃、作業現場の湿度７０ＲＨ％）でＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕはんだ（液相線温度２２０℃）のめっきを施し、帯板状導電材の上下面に、溶融はんだめっき層（中央部のめっき厚２０μｍ）を形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。その後、直ちに酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。

【0077】

（比較例２及び３）
実施例１の太陽電池用リード線１０と同様に帯板状導電材を形成し、バッチ式加熱設備で熱処理し、さらに、この帯板状導電材の周囲に図３に示す溶融めっき設備（はんだ浴温度３４０℃、作業現場の温度３０℃、作業現場の湿度６５ＲＨ％）でＳｎ−３％Ａｇ−０．５％Ｃｕはんだ（液相線温度２２０℃）のめっきを施し、帯板状導電材の上下面に、溶融はんだめっき層（中央部のめっき厚２０μｍ）を形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。さらに、比較例２は作製した太陽電池用リード線を梱包せずに、６０℃×９５ＲＨ％の条件の恒温・恒湿槽で３ヶ月保管後、酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。比較例３は作製した太陽電池用リード線を脱気したＡｌ蒸着袋（Ａｌ蒸着ＰＥＴ １２μｍ／ナイロン １５μｍ／静電防止ＬＬＤＰＥ ５０μｍ、酸素透過度１０ｍＬ／ｍ²・ｄａｙ・ＭＰａ、透湿度１０ｇ／ｍ²・ｄａｙ）で梱包し、６０℃×９５ＲＨ％の条件の恒温・恒湿槽で３ヶ月保管後、酸化膜厚測定（オージェ分析）及び接合力測定を実施した。

【0078】

これら実施例１、２、３、４、５、６及び７及び比較例１、２及び３の太陽電池用リード線のはんだめっき表面の酸化膜厚をオージェ分析した結果、実施例１、２、３、４及び５はいずれも酸化膜厚が７ｎｍ以下であり薄いのに対し、比較例１、２及び３はいずれも酸化膜厚が７ｎｍを超え、厚いことがわかった。ここで、酸化膜厚は、オージェ分析によって得られるデプスプロファイル（スパッタ時間（ｓｅｃ）ｖｓ．組成比（ａｔ％））において、酸素ピーク値が半減する時間で定義しており、次式で算出した。
酸化膜厚（ｎｍ）＝ＳｉＯ₂換算スパッタレート（ｎｍ／ｍｉｎ）
×酸素ピーク値が半減する時間（ｍｉｎ）

【0079】

これら実施例１、２、３、４、５、６及び７及び比較例１、２及び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銅板上に設置し、ホットプレート加熱（２６０℃で３０秒間保持）し、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、太陽電池用リード線をバスバ電極を２本有する１５５ｍｍ×１５５ｍｍ×１６μｍの半導体基板（予め電極にはんだ含浸なし）にはんだ付けした。さらに、これら半導体基板にはんだ付けした太陽電池用リード線の半導体基板に対する接合力を評価するために、９０°剥離試験（試験速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ、剥離長さ：１５ｍｍ）を行った。

【0080】

実施例１、２、３、４、５、６及び７及び比較例１、２及び３の評価結果を表２に示す。

【0081】

【表2】

【0082】

表２の「めっき温度」の欄は、はんだめっき浴の温度を示す。「現場の温度」の欄は、めっき作業を行った場所の温度を示す。「現場の湿度」の欄は、めっき作業を行った場所の相対湿度を示す。「梱包材」の欄は、恒温・恒湿槽に保管した際の梱包袋を示す。「保管温度」の欄は、恒温・恒湿槽の温度を示す。「保管湿度」欄は、恒温・恒湿槽の相対湿度を示す。「酸化膜厚」の欄は、オージェ分析によるデプスプロファイルより求めた、はんだめっき表面の酸化膜の厚み（ｎ＝５の平均値）を示す。「接合力」の欄は、９０°剥離試験により銅板と太陽電池用リード線を引っ張り、どのくらいの引張力で引っ張ったときに接合が剥がれるか試験を行った結果を示し、○は引張力１０Ｎ以上、×は引張力１０Ｎ未満を示す。

【0083】

表２に示すように、「接合力」評価の結果、酸化膜厚が７ｎｍ以下の実施例１、２、３、４、５、６及び７が接合力に優れるのに対し、酸化膜厚が７ｎｍを超える比較例１、２及び３は接合力に劣ることがわかった。

【0084】

以上のように、実施例１、２、３、４、５、６及び７及び比較例１、２及び３の評価結果から、本実施形態に係る太陽電池用リード線１０は接合強度に優れることが確認された。

【符号の説明】

【0085】

１０ 太陽電池用リード線
１２ 帯板状導電材
１３ 溶融はんだめっき層

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】