CN101562201B - 太阳能电池用引线及其制造方法和使用其的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池用引线及其制造方法和使用其的太阳能电池，该太阳能电池用引线可以有效抑制电池片开裂。本发明的太阳能电池用引线是对带板状导电材料(12)的表面供给熔融软钎料，来形成熔融软钎料镀覆层，其特征为，对原料线材进行轧制加工来形成带板状导电材料(12)，对该带板状导电材料(12)的上下表面(12a)、(12b)供给熔融软钎料，同时，平坦地形成其上下的熔融软钎料镀覆层(13)、(13)。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池用引线，特别涉及抑制电池片开裂效果高的太阳能电池用引线及其制造方法和使用其的太阳能电池。
背景技术
太阳能电池中，使用多晶和单晶的Si电池片作为半导体基板。
如图6(a)、图6(b)所示，太阳能电池100，是在半导体基板102的规定区域上，即在设置于半导体基板102的表面的正面电极104上和设置于背面的背面电极105上，以软钎料的方式接合太阳能电池用引线103a、103b来制作的。通过太阳能电池用引线103将在半导体基板102内发电的电力输送到外部。
如图7所示，以往的太阳能电池用引线103，具备带板状导电材料112和形成于该带板状导电材料112的上下表面的熔融软钎料镀覆层113。带板状导电材料112，例如是对圆形截面的导体进行轧制加工来制成带板状的材料，也被称作矩形导体、矩形线。
熔融软钎料镀覆层113，是利用熔融镀覆法将熔融软钎料供给于带板状导电材料112的上下表面来形成的层。
熔融镀覆法是这样的方法，即，利用酸洗等净化带板状导电材料112的上下表面112a、112b，将该带板状导电材料112通过熔融软钎料浴，从而在带板状导电材料112的上下表面112a、b上层叠软钎料的方法。熔融软钎料镀覆层113，在附着于带板状导电材料112的上下表面112a、b的熔融软钎料凝固之时，由于表面张力的作用，如图7所示，形成从宽方向侧部向中央部膨胀的形状，就是所谓的山形。
图7所示的以往的太阳能电池用引线103，在带板状导电材料112的上下表面112a、112b上形成膨胀为山形的熔融软钎料镀覆层113。该太阳能电池用引线103中，由于熔融软钎料镀覆层113膨胀为山形，因此在卷绕于绕卷轴时难以得到稳定的层叠状态，容易产生开卷。有时由于开卷使得引线相纠结，而不能引出。
将该太阳能电池用引线103切割成规定的长度，用空气吸附，移动至半导体基板102的正面电极104上，焊接于半导体基板102的正面电极104上。在正面电极104上预先形成与正面电极104导通的电极带(未图示)。使该正面电极104与太阳能电池用引线103a的熔融软钎料镀覆层113相接触，以该状态进行焊接。将太阳能电池用引线103b焊接于半导体基板102的背面电极105的情况也是这样。
此时，图7的太阳能电池用引线103，由于熔融软钎料镀覆层113膨胀而形成厚度偏差，因此存在如下问题：与空气吸附夹具的接触面积小，吸附力不充分，在移动时会掉落。另外，正面电极104与熔融软钎料镀覆层113的接触面积减小。如果正面电极104与熔融软钎料镀覆层113的接触面积小，则从半导体基板102向熔融软钎料镀覆层113的热传导不充分，产生焊接不良。
另外，正面电极104与熔融软钎料镀覆层113的接触面积小，在将太阳能电池用引线103a、103b接合于半导体基板102的表背两面的情形中，在焊接于正面电极104的太阳能电池用引线103a和焊接于背面电极105的太阳能电池用引线103b之间产生位置偏移，该位置偏移是产生电池片开裂(半导体基板102开裂)的原因。由于半导体基板102昂贵，因此电池片开裂不是所希望的。
为了解决正面电极104与熔融软钎料镀覆层113的接触面积小的问题，有人提出了如下方法：在带板状导电材料的下表面形成凹面，对该凹面供给熔融软钎料，平坦地形成熔融软钎料镀覆层(专利文献1)。
如图8所示，专利文献1的太阳能电池用引线203，使用在下表面212b形成有凹面的带板状导电材料212。带板状导电材料212的上表面212a为凸面或平坦面。通过使这样仅在下表面212b具有凹面的带板状导电材料212通过熔融软钎料浴，在带板状导电材料212的上下表面212a、212b上形成熔融软钎料镀覆层213、214。在带板状导电材料212的凹面上形成的下表面212b的熔融软钎料镀覆层212是平坦的。当将这样的太阳能电池用引线203的熔融软钎料镀覆层214的平坦的下表面214b对半导体基板的正面电极或背面电极进行焊接时，太阳能电池用引线被牢固地接合于半导体基板，太阳能电池用引线203难以从半导体基板脱落，耐久性优异。
专利文献1：国际公开WO 2004/105141号手册
发明内容
如前所述，为了将太阳能电池用引线牢固地接合于半导体基板，最好平坦地形成熔融软钎料镀覆层113、214。但是，根据专利文献1，为了在带板状导电材料212的下表面212b上形成凹面，需要对带板状导电材料212实施适当的塑性加工、弯曲加工。例如，通过使带板状导电材料212通过型辊来形成凹面。另外，对平板状包覆材料进行分切加工来得到带板状导电材料时，调节旋状刃的间隔和旋转速度来实施弯曲加工。这样操作，来得到下表面为凹面状的导电材料212。
但是，塑性加工、弯曲加工是间断的处理，因此批量生产性差。另外，使带板状导电材料212通过型辊，难以调整相对于带板状导电材料212的压力，因此，下表面为凹面状的带板状导电材料212中，截面尺寸的精度差。
利用分切加工在带板状导电材料212上形成凹面时，在该带板状导电材料212的下表面212b的两侧生成毛边。如果带板状导电材料212中存在毛边，该部分的镀覆层214的镀覆厚度薄，则在将太阳能电池用引线203接合于半导体基板时，因软钎料镀覆层214的熔融使毛边和电池片接触，在毛边和电池片的接触部产生应力集中，在半导体基板102中发生电池片开裂。
另外，在专利文献1的太阳能电池用引线203中，从第1半导体基板的背面电极向第2半导体基板的正面电极进行连接，从第2半导体基板的背面电极第3半导体基板的正面电极进行连接。通过这样的操作，将太阳能电池用引线203接合于半导体基板的表背两面的情形中，焊接于正面电极的太阳能电池用引线203和焊接于背面电极的太阳能电池用引线203之间产生位置偏移的问题，并没有被解决。还残留有因该位置偏移而在半导体基板中发生电池片开裂的问题。
此外，即使镀覆层平坦且导体不存在毛边，也残留如下问题：在导体形状像长方体这样具有角的情形中，在软钎料熔融时导体倾斜，产生导体的角与电池片的触点，角与电池片的接触部产生应力集中，半导体基板发生电池片开裂。
由于半导体基板占去太阳能电池成本的大半，因此一直在研究半导体基板的薄型化，但是，薄型化的半导体基板容易开裂。例如，当半导体基板的厚度为200μm以下时，产生电池片开裂的比例增大。太阳能电池用引线是半导体基板发生电池片开裂的原因时，就不能指望半导体基板的薄型化。
因此，本发明的目的为解决上述课题，而提供一种抑制电池片开裂的效果高的太阳能电池用引线及其制造方法和使用其的太阳能电池。
为了实现上述目的，技术方案1的发明为，一种太阳能电池用引线，其为将熔融软钎料供给于带板状导电材料的表面来形成熔融软钎料镀覆层的太阳能电池用引线，其特征在于，对原料线材进行轧制加工来形成带板状导电材料，将熔融软钎料供给于该带板状导电材料的上下表面，同时，在上下表面上平坦地形成熔融软钎料镀覆层。
技术方案2的发明为，一种太阳能电池用引线，其为将熔融软钎料供给于带板状导电材料的表面来形成熔融软钎料镀覆层的太阳能电池用引线，其特征在于，利用分切加工来形成下表面为凹状的带板状导电材料，将熔融软钎料供给于该带板状导电材料的上下表面，同时，在上下表面上平坦地形成的熔融软钎料镀覆层，并且，下表面的熔融软钎料镀覆层的两侧部的镀覆厚度为5μm以上。
技术方案3的发明为，根据技术方案1或2所述的太阳能电池用引线，其中，上述带板状导电材料是体积电阻率为50μΩ·mm以下的矩形线。
技术方案4的发明为，根据技术方案1～3的任一项所述的太阳能电池用引线，其中，上述带板状导电材料由Cu、Al、Ag、Au中的任一种构成。
技术方案5的发明为，根据技术方案1～4的任一项所述的太阳能电池用引线，其中，上述带板状导电材料由韧铜(tough pitch copper)、低氧铜、无氧铜、磷脱氧铜、纯度99.9999％以上的高纯度铜中的任一种构成。
技术方案6的发明为，根据技术方案1～5的任一项所述的太阳能电池用引线，其中，上述熔融软钎料镀覆层由Sn系软钎料或Sn系软钎料合金构成，所述Sn系软钎料合金使用Sn作为第1成分，并包含0.1质量％以上的从Pb、In、Bi、Sb、Ag、Zn、Ni、Cu中选出的至少一种元素作为第2成分。
技术方案7的发明为，一种太阳能电池用引线的制造方法，其特征在于，通过对原料线材进行轧制加工来形成带板状导电材料，用连续通电加热炉或连续式加热炉或分批式加热设备对该带板状导电材料进行热处理，然后，供给熔融软钎料对带板状导电材料进行软钎料镀覆，同时，通过用辊夹压该镀覆后的带板状导电材料，来平坦地形成熔融软钎料镀覆层。
技术方案8的发明为，一种太阳能电池用引线的制造方法，其特征在于，通过对板材进行分切加工来形成下表面为凹状的带板状导电材料，用连续通电加热炉或连续式加热炉或分批式加热设备对该带板状导电材料进行热处理，然后，供给熔融软钎料对带板状导电材料进行软钎料镀覆，同时，通过用辊夹压该镀覆后的带板状导电材料，来平坦地形成熔融软钎料镀覆层，并且，使下表面的熔融软钎料镀覆层的两侧部的厚度为5μm以上。
技术方案9的发明为，一种太阳能电池，其特征在于，利用熔融软钎料镀覆层的软钎料，将技术方案1～6的任一项所述的太阳能电池用引线焊接于半导体基板的正面电极和背面电极。
根据本发明，能得到发挥出抑制电池片开裂的效果高这样优异的效果的太阳能电池用引线。
附图说明
图1表示本发明的一个实施方式，(a)是太阳能电池用引线的横截面图，(b)是作为太阳能电池用引线的材料的带板状导电材料的斜视示意图。
图2是表示本发明的另一个实施方式的太阳能电池用引线的横截面图。
图3是表示本发明的再一个实施方式的太阳能电池用引线的横截面图。
图4是在本发明中形成熔融软钎料镀覆层的熔融镀覆设备的示意图。
图5表示本发明的太阳能电池，(a)是横截面图，(b)是太阳能电池的顶视图。
图6表示以往的太阳能电池，(a)是横截面图，(b)是太阳能电池的顶视图。
图7是以往的太阳能电池用引线的横截面图。
图8是以往的太阳能电池用引线的侧横截面图。
符号说明
10、20、30太阳能电池用引线
12、32带板状导电材料
13、23、24、33、34熔融软钎料镀覆层
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的合适的一个实施方式进行详细说明。
如图1(a)所示，本发明涉及的太阳能电池用引线10，是将熔融软钎料供给于带板状导电材料12的上下表面，用辊夹压在软钎料浴出口镀覆好的带板状导电材料12，调节镀覆厚度，从而平坦地形成上下熔融软钎料镀覆层13、13。这里，所谓的“平坦”，表示镀覆表面的凹凸为3μm以下。
带板状导电材料12，通过对原料线材(截面为圆形的线材)进行轧制加工来形成，用连续通电加热炉或连续式加热炉或分批式加热设备对其进行热处理来形成。
图1(b)表示带板状导电材料12的斜视图，上表面12a和下表面12b被制成平坦面，侧面12c膨胀为凸状来形成，将端面12d切割成适当的长度来形成。
图4表示用于将熔融软钎料镀覆层13、13平坦化的熔融镀覆设备，其构成如下：在软钎料浴15内设置使带板状导电材料12反转而导向上方的反转辊16，在位于该辊16的上方的软钎料浴15的上方，设置上下一对的辊17a、17b、18a、18b，在其上方设置提拉辊19。
带板状导电材料12被浸渍于软钎料浴15，从而对其上下表面供给软钎料，用反转辊16进行反转而导向上方，用下部辊17a、17b夹压镀覆层，进一步用上部辊18a、18b夹压，用其上部辊18a、18b调整最终的镀覆厚度，从而制造出太阳能电池用引线10，该引线如图1(a)所示，熔融软钎料镀覆层13、13是平坦的。
用于在带板状导电材料12上平坦地形成熔融软钎料镀覆层13、13的上下辊17a、17b、18a、18b，按照在镀覆浴15的出口夹压带板状导电材料12的上下表面的方式进行配置，通过微调该上下辊17a、17b、18a、18b的间隔，可以调节熔融软钎料镀覆层13、13的镀覆厚度和其镀覆层13的横截面形状。
图2表示本发明的太阳能电池用引线的其他形状。
图2(a)的太阳能电池用引线20，按照中央部23o平坦、两侧部23s为R状的方式，来形成带板状导电材料12的上表面12a的熔融软钎料镀覆层23，整体平坦地形成下表面12b的熔融软钎料镀覆层24。
另外，图2(b)的太阳能电池用引线20，是按照使带板状导电材料12的上表面12a和下表面12b的熔融软钎料镀覆层23、24的中央部23o、24o都平坦，两侧部23s、24s为R状的方式来形成的。
图2(c)的太阳能电池用引线20，按照将带板状导电材料12的外周进行包覆的方式来形成镀覆层25，分别将包覆带板状导电材料12的上表面12a和下表面12b的熔融软钎料镀覆层25a、25b形成为平坦。
这些图2(a)、图2(b)的形状，可以通过调整熔融软钎料镀覆的量和上下辊17a、17b、18a、18b的间隔与其位置来形成。另外，图2(c)的形状，除了调整辊的间隔和位置之外，通过调整实施熔融软钎料镀覆时的带板状导电材料12的提拉速度来形成。
即，用图4的熔融镀覆设备，在带板状导电材料12的上下表面形成熔融软钎料镀覆层23、24时，带板状导电材料12在上下方向上移动的路径由反转辊16和提拉辊19决定，通过对该路径微调上下各辊17a、17b、18a、18b的位置和间隔，可调整上部熔融软钎料镀覆层23的层厚和下部熔融软钎料镀覆层24的层厚，同时可调整整体的层厚，另外，整体的层厚首先由下部辊17a、17b的间隔来决定最初的厚度，由上部的辊18a、18b的间隔来决定最终厚度。此外，用提拉辊19来反转带板状导电材料12时，上表面为上部的熔融软钎料镀覆层23，下表面为下部的熔融软钎料镀覆层24，决定该熔融软钎料镀覆层23、24的平坦度的辊，由图来看，是左侧的上下辊17a、18a决定上部的熔融软钎料镀覆层23的平坦度，右侧的上下辊17b、18b决定下部的熔融软钎料镀覆层23的平坦度，因此，通过调整这些辊17a、17b、18a、18b相对于路径的位置，可以调整熔融软钎料镀覆层的平坦度。另外，如果减慢实施熔融软钎料时的带板状导电材料12的提拉速度，则由于附着于带板状导电材料12的软钎料冷却而使得流落入软钎料槽的软钎料的量增多，结果，减少对带板状导电材料12的附着量，相反，如果加快提拉速度，则附着于带板状导电材料12的软钎料急速冷却而使得流落入软钎料槽的软钎料的量减少，结果，增加对带板状导电材料12的附着量。
即，为了将图2(a)的太阳能电池用引线20的上部的熔融软钎料镀覆层23的两侧部23s形成为R状，可以按照上部辊18a从路径稍微偏离的方式来形成，另外，为了将图2(b)的太阳能电池用引线20的上下的熔融软钎料镀覆层23、24的两侧部23s、24s形成为R状，可以按照使上部辊18a、18b分别稍微偏离路径的方式来形成。另外，此时为适合于辊17、18的位置和间隔的调整而使提拉速度变化，从而可以控制熔融软钎料镀覆层的厚度和凝固状态，因此，能够方便地形成熔融软钎料镀覆层的平坦度。为了按照图2(c)的包覆太阳能电池用引线20的外周的方式来形成熔融软钎料镀覆层，可以通过使实施熔融软钎料镀覆时的带板状导电材料12的提拉速度，快于形成图2(a)时的提拉速度来形成。
该图2所示的带板状导电材料12的导体宽与电极宽同等的情形中，可抑制供给的软钎料量，就是说，通过制成图2(a)、图2(b)的形状，可以防止如下情况：参与带板状导电材料和半导体基板的接合的软钎料过剩地供给于与正面电极、背面电极的接合部，从而流出到电极以外的部位，减小电池片受光面。这样，可得到屏蔽损耗抑制优异的太阳能电池用引线20。
接着，图3的太阳能电池用引线30，按照对带板状导电材料32进行分切加工使得下表面32b成为凹状的方式来形成，使用由图4说明的熔融镀覆设备，在该带板状导电材料32的上下表面32a、32b上分别形成熔融软钎料镀覆层33、34。
此时，下部熔融软钎料镀覆层34的两端部的厚度，考虑毛边而按照为5μm以上的方式来形成下部熔融软钎料镀覆层34。
下表面32b为凹状的带板状导电材料32，如专利文献1所述，在分切平板而得到导带板时，通过调整分切机的旋转刃的间隔和旋转速度，可以得到使下表面32b为凹状，使上表面32a为稍微凸状的带板状导电材料32。
利用分切加工得到的带板状导电材料32，可对应于各种宽度的材料。就是说，即使带板状导电材料32的宽度在长度方向上不均一，以及即使在使用宽度不同的多种带板状导电材料32的情形中，也可利用分切加工形成长的且长度方向上的宽度均匀的材料。
在本实施方式中，像背面配线那样要求宽度广的导体的情形中，需要使用由分切加工成型的带板状导电材料32，但为了使该端部的毛边在接合时不引起电池片开裂而使端部的镀覆厚度为5μm以上，平坦地形成熔融软钎料镀覆层34，从而得到屏蔽损耗更优异(也可作为背面配线来应用)的太阳能电池用引线30。
这样，本发明涉及的太阳能电池用引线10、20、30，是为了容易设置于半导体基板的正面电极和背面电极上，以及为了在接合时充分地确保必要的热传导，而平坦地形成熔融软钎料镀覆层13、23、24、33、34。这样，可整齐地设置于正面电极和背面电极上，实现牢固的焊接。另外，因为镀覆层平坦而使得与空气吸附夹具的密合性高，在移动时难以发生掉落。此外，因镀覆层平坦而使得在卷绕于绕卷轴时容易得到稳定的层叠状态，难以发生开卷。因而，也可以解除因开卷而使引线纠结不能引出的问题。
带板状导电材料12，例如使用体积电阻率50μΩ·mm以下的矩形线。通过对该矩形线进行轧制加工，可以得到图1(b)这样的横截面形状的带板状导电材料12，或者通过分切加工可以得到图3所示的带板状导电材料32。
带板状导电材料由Cu、Al、Ag、Au中的任一种，或者由韧铜、低氧铜、无氧铜、磷脱氧铜、纯度99.9999％以上的高纯度铜中的任一种来构成。
作为熔融软钎料镀覆层，使用Sn系软钎料(Sn系软钎料合金)。Sn系软钎料使用Sn作为成分重量最重的第1成分，并包含0.1质量％以上的从Pb、In、Bi、Sb、Ag、Zn、Ni、Cu中选出的至少一种元素作为第2成分。
接着，对本发明的效果进行说明。
将图1(a)所示的太阳能电池用引线10焊接于图5所示的半导体基板52的正面电极54以及背面电极55上时，要将太阳能电池用引线10和半导体基板52的加热温度，控制在熔融软钎料镀覆层13的软钎料的熔点附近的温度。这是因为，太阳能电池用引线10的带板状导电材料12(例如，铜)的热膨胀率和半导体基板(Si)的热膨胀率有很大差异。因热膨胀率的差异而产生热应力，该热应力是半导体基板52中发生裂缝的原因。为了减小该热应力，最好是进行低温接合。因而，将太阳能电池用引线10和半导体基板52的加热温度，控制在熔融软钎料镀覆层13的软钎料的熔点附近的温度。
上述接合时的加热方法是，将半导体基板52设置在加热板上，并用来自于该加热板的加热和来自设置于半导体基板52的太阳能电池用引线10的上方的加热。
为了增大半导体基板52的正面电极54和背面电极55与熔融软钎料镀覆层13的接触面积，充分地进行从半导体基板52至熔融软钎料镀覆层13的热传导，最好使包含熔融软钎料镀覆层13的太阳能电池用引线10的形状为矩形。
但是，图7所示的以往的太阳能电池用引线103，形成长度方向的中央部膨胀的山形，如图6所示，焊接于半导体基板102的正面电极104和背面电极105之时，半导体基板的正面电极104和背面电极105与太阳能电池用引线103的熔融软钎料镀覆层113的接触面积小。因此，热传导不充分，或者将太阳能电池用引线103设置于正面电极104和背面电极105时，位置不稳定，在半导体102的正背面上，太阳能电池用引线103的位置会产生偏差等。由于这些原因，生成电池片开裂。
本发明由于使作为太阳能电池用引线10的上下表面的熔融软钎料镀覆层13平坦化，因此可以解决上述以往的问题。
图8所示的专利文献1的太阳能电池用引线203，通过在带板状导电材料212的凹面状的下表面212b收纳熔融软钎料，使得熔融软钎料镀覆层214变得平坦。但是，对平板进行分切加工来形成下表面凹面状的带板状导电材料212时，在下表面的带板状导电材料212的两侧部生成毛边。由于毛边，使得应力集中在太阳能电池用引线203和半导体基板102的接合部上，产生电池片开裂。
另外，专利文献1的太阳电池用引线203中使用的下表面为凹面状的带板状导电材料212，仅是下表面212b具有凹面，上表面212a是比较平坦的面。在这样的带板状导电材料212上形成熔融软钎料镀覆层213、214时，下表面212b的熔融软钎料镀覆层214平坦，但上表面212a的熔融软钎料镀覆层213膨胀为山形。即，专利文献1的太阳能电池用引线203中，熔融软钎料镀覆层214的下表面平坦，熔融软钎料镀覆层213a的上表面膨胀为山形。将这样的太阳能电池用引线103接合于半导体基板102的正背两面时，太阳能电池用引线203的位置在正背面上有偏差。因该位置偏差而在半导体基板203上发生电池片开裂。
下面，对产生这种电池片开裂的理由进行说明。
带板状导电材料212和半导体基板102的接合，以规定的压力，使太阳能电池用引线203和半导体基板102贴合于接合部(正面电极104，背面电极105)来夹压、加热，使其接合。此时，如果在带板状导电材料212中存在毛边，则因为毛边而在半导体基板102中生成高压力，发生电池片开裂。另外，将具有膨胀为山形的接合面的带板状导电材料212接合于半导体基板102时，如图6(a)所示，在半导体基板102的正面侧、背面侧，半导体基板102的电极104、105和太阳能电池用引线203的接点位置容易偏差。由于偏差，在半导体基板103的正面和背面上，被带板状导电材料212互相错开地夹持，产生电池片开裂。
但是，将本发明的具有图3所示的上下熔融软钎料镀覆层33、34为平的接合面的带板状导电材料32接合于半导体基板50时，太阳能电池用引线30在正面电极54、背面电极55上难以产生偏差。如果没有偏差，则在半导体基板52的正面和背面上，被在几乎相同的位置上具有平的接合面的太阳能电池用引线30夹持，对半导体基板52的应力小，不产生电池片开裂。
这样，本发明的太阳能电池用引线10、20、30，按照利用辊17、18使熔融软钎料镀覆在用轧制加工或分切加工成型的带板状导电材料12、32的上下表面变得平坦的方式来形成。由此，没有毛边，与半导体基板的接合面平整。因而，可抑制电池片开裂。
另外，本发明，可通过用辊17、18绞落熔融软钎料来抑制在以高速进行熔融镀覆时产生的镀覆层的厚度不均，因此，可用高于以往的速度来形成规定的镀覆厚度，批量生产性优异。其结果，本发明可提供对于抑制电池片开裂来说最具效果的太阳能电池用引线。
进一步，本发明，对带板状导电材料12、32的上下表面供给熔融软钎料，利用辊17、18的调整而平坦地形成熔融软钎料镀覆层13、23、24、33、34，因此，太阳能电池用引线10、20、30的上下表面都平坦。因而，在半导体基板52的正背两面上接合太阳能电池用引线10、20、30时，在焊接于正面电极54的太阳能电池用引线10、20、30和焊接于背面电极55的太阳能电池用引线10、20、30之间不产生位置偏差。
另外，本发明，即使在带板状导电材料12、32的上下表面形成平坦的较厚的软钎料镀覆，也不会像以往的软钎料镀覆线那样产生位置偏差，可在接合时供给足够的软钎料，因此，在引线接合后，也可使形成于Si电池片正面电极上的软钎料焊角(fillet)成为稳定的山形的形状。所说的焊角是指从进行硬钎焊或焊接的接头的间隙中漏出的硬钎料或软钎料。
接着，将本发明中使用的带板状导电材料的物性示于表1中。
表1
| 材料 | Cu | Ag | Au | Al |
| 热膨胀系数(×10-6/℃) | 17.0 | 19.1 | 29.1 | 23.5 |
| 0.2％屈服强度(MPa) | 40 | 55 | 30 | 20 |
| 体积电阻率(μΩ·mm) | 16.9 | 16.3 | 22.0 | 26.7 |
带板状导电材料优选为体积电阻率较小的材料。如表1所示，带板状导电材料为Cu、Al、Ag、Au等。
Cu、Al、Ag、Au中，体积电阻率最低的为Ag。因而，使用Ag作为带板状导电材料时，可以将使用了太阳能电池用引线1的太阳能电池的发电效率发挥至最大限度。使用Cu作为带板状导电材料时，可以实现太阳能电池用引线的低成本化。使用Al作为带板状导电材料时，可以实现太阳能电池用引线10、20、30的轻量化。
使用Cu作为带板状导电材料时，该Cu可以使用韧铜、低氧铜、无氧铜、磷脱氧铜、纯度99.9999％以上的高纯度铜中的任一种。使用纯度高的铜对于使带板状导电材料的0.2％屈服强度最小来说，是有利的。使用韧铜或磷脱氧铜时，可以使太阳能电池用引线低成本化。
作为熔融软钎料镀覆层中使用的软钎料，可以举出Sn系软钎料或者Sn系软钎料合金，所述Sn系软钎料合金使用Sn作为第1成分，并包含0.1质量％以上的从Pb、In、Bi、Sb、Ag、Zn、Ni、Cu中选出的至少一种元素作为第2成分。这些软钎料还可以含有1000ppm以下的微量元素作为第3成分。
接着，对本发明的太阳能电池用引线的制造方法进行说明。
首先，对原料的截面为圆形的线材(未图示)进行轧制加工，或者对平板进行分切加工，从而形成带板状导电材料。用连续通电加热炉或连续式加热炉或者分批式加热设备对该带板状导电材料进行热处理。然后，使用图4所示的镀覆生产线，供给熔融软钎料，平坦地形成熔融软钎料镀覆层。
通常，在固体或液体的内部，分子间力在内部分子之间起作用，因此有尽量变小的性质。表面的分子被单侧不同的分子所包围，因此，处于高的内能状态，趋于使该过剩的能量稳定的状态。与空气接触的软钎料(液体)的情形中，空气中的分子间力远小于软钎料中的分子间力，因此软钎料表面的分子不会被空气侧的分子拉走，仅被软钎料内部的分子所拉拽。因而，软钎料表面的分子时常进入软钎料之中，结果，软钎料表面成为表面积最小的(构成软钎料的元素少)球状。
通过这样的以减小表面积的方式来作用的力(表面张力)，图7所示的以往的太阳能电池用引线103中，在带板状导电材料112的上下表面上形成以膨胀为山形的形状来凝固的熔融软钎料镀覆层113。应该成为球状的软钎料没有成为球状，是因为与软钎料和带板状导电材料112的界面的相互作用力(软钎料和带板状导电材料112的表面张力)相关。
与此相对，本发明的太阳能电池用引线10、20、30，在软钎料即将凝固之前通过辊之间，可以平坦地形成熔融软钎料镀覆层13、23、24、33、34。
作为将原料加工成带板状导电材料的加工方法，可以应用轧制加工、分切加工中的任一种。所说的轧制加工是对圆导线进行轧制加工以成为矩形的方式。通过轧制加工形成带板状导电材料时，可形成长的且长度方向上宽度均匀的材料。分切加工可适合于各种宽度的材料。就是说，即使原料导电材料的宽度在长度方向上不均匀，在使用宽度不同的多种原料导电材料的情形中，可通过分切加工形成长的且长度方向上宽度均匀的材料。
通过热处理带板状导电材料，可提高带板状导电材料的软化特性。提高带板状导电材料的软化特性，对于降低0.2％屈服强度来说是有效的。作为热处理方法，有连续通电加热、连续式加热、分批式加热。为连续地在长尺寸上进行热处理，优选连续式通电加热、连续式加热。在需要稳定的热处理的情形中，优选分批式加热。从防止氧化的角度考虑，优选使用氮气等惰性气体氛围或氢还原气氛的炉。
惰性气体氛围或氢还原氛围的炉，可通过连续通电加热炉或连续式加热炉或分批式加热设备来提供。
接着，对本发明的太阳能电池进行详细说明。
如图5(a)和图5(b)所示，本发明的太阳能电池50，是将此前说明的太阳能电池用引线10(或20、30)利用熔融软钎料镀覆层13的软钎料焊接于半导体基板52的正面电极54和背面电极55上。
由于成为太阳能电池用引线10和正面电极54及背面电极55的接合面的熔融软钎料镀覆层13是平坦的，因此，在半导体基板52的正背面上，太阳能电池用引线10的位置稳定，可防止位置偏差。
根据本发明的太阳能电池50，太阳能电池用引线10和半导体基板的接合强度高，并且，可以抑制接合时的单位裂纹，因此可提高太阳能电池的成品率。
实施例
实施例1
对作为原料导电材料的Cu材料进行轧制加工，形成宽2.0mm、厚度0.16mm的矩形线状的带板状导电材料。用分批式加热设备对该带板状导电材料进行热处理，进一步，用图4所示的熔融镀覆设备对该带板状导电材料的周围实施Sn-3％Ag-0.5％Cu软钎料镀覆，在带板状导电材料的上下表面平坦地形成熔融软钎料镀覆层(中央部的镀覆厚度20μm)(导体是热处理Cu)。由此，得到图1(a)的太阳能电池用引线10。
实施例2、3、4
与实施例1的太阳能电池用引线10同样地形成带板状导电材料，用分批式加热设备进行热处理，进一步，用图4所示的熔融镀覆设备，在该带板状导电材料的周围以变更提拉速度的方式实施Sn-3％Ag-0.5％Cu软钎料镀覆，在带板状导电材料的上下表面平坦地形成熔融软钎料镀覆层(中央部的镀覆厚度20μm)(导体是热处理Cu)。实施例2与实施例1相比，是以减慢导体的提拉速度，导体与辊的距离以下表面一侧变小的方式进行定位来制作的。实施例3与实施例2同样，与实施例1相比，是减慢导体的提拉速度，导体与辊的距离以在上表面和下表面相同的方式进行定位来制作的。实施例4与实施例1相比，是加快导体的提拉速度，导体与辊的距离以在上表面和下表面相同的方式进行定位来制作的。减慢导体的提拉速度使得附着于导体的软钎料被冷却，因此流落入软钎料槽的量增多，结果，对导体的附着量减少。用该方法时，软钎料材料成本的降低成为可能。相反，加快提拉速度使得附着于导体的软钎料被急剧冷却，因此流落入软钎料槽的量减少，结果，对导体的附着量增加。用该方法时，可预料到的结果是：由于镀覆速度增大使得镀覆工序的成本降低以及由于充分的软钎料的供给使得与电池的接合性提高。由此，实施例2得到图2(a)所示的太阳能电池用引线20，实施例3得到图2(b)所示的太阳能电池用引线20，实施例4得到图2(c)所示的太阳能电池用引线20。
实施例5
对作为原料导电材料的Cu-殷钢-Cu(比率2∶1∶2)材料进行分切加工，形成宽2.0mm、厚度0.16mm的矩形线状的带板状导电材料。用图4所示的熔融镀覆设备对该带板状导电材料实施软钎料镀覆，在带板状导电材料的上下表面平坦地形成熔融软钎料镀覆层(中央部的镀覆厚度20μm)。调整镀覆条件，使得端部的镀覆厚度为5μm。由此，得到图3的太阳能电池用引线30。
比较例1
对作为原料导电材料的Cu材料进行轧制加工，形成宽2.0mm、厚度0.16mm的矩形线状的带板状导电材料112。用分批式加热设备对该带板状导电材料112进行热处理，进一步，对该带板状导电材料112的周围实施软钎料镀覆，在带板状导电材料112的平坦的上下表面形成膨胀为山形的熔融软钎料镀覆层113(中央部的镀覆厚度20μm)(导体是热处理Cu)。由此，得到图7的太阳能电池用引线103。
比较例2
对作为原料导电材料的Cu-殷钢-Cu(比率2∶1∶2)材料进行分切加工，形成宽2.0mm、厚度0.16mm的下表面为凹面状的带板状导电材料212。对该带板状导电材料212的周围实施软钎料镀覆，在带板状导电材料212的凹面212b上形成平坦的熔融软钎料镀覆层214(中央部的镀覆厚度20μm)，同时，在平坦的侧面，形成膨胀为山形的熔融软钎料镀覆层213(中央部的镀覆厚度20μm)。由此，得到图8的太阳能电池用引线203。端部的镀覆厚度为4μm。
观察这些实施例1、2、3、4、5和比较例1、2的太阳能电池用引线的截面，结果确认出，实施例1、2、3、4、5中，应该接合于半导体基板的上下表面都是平坦的。
比较例1中，应该接合于半导体基板的上下表面都是在中央部膨胀的山形的截面。比较例2中，应该接合于半导体基板的下表面是平坦的，上表面在中央部是膨胀的山形的截面。
在这些实施例1、2、3、4、5和比较例1、2的太阳能电池用引线上涂布适量的松香系助熔剂，将各太阳能电池用引线设置在铜板上，用加热板进行加热(在260℃保持30秒)，将太阳能电池用引线焊接于铜板上。进一步，为了对这些焊接于铜板的太阳能电池用引线相对于铜板的接合力进行评价，进行90°剥离试验。另外，将这些太阳能电池用引线设置于纵150mm×横150mm×厚180μm的半导体基板(Si电池片)的两面的电极部位，以载有10g的锤的状态同样地用加热板进行加热(在260℃保持30秒)，实施焊接。调查该焊接时生成的电池片开裂的状况。对于比较例2，进行接合上表面的情形和接合下表面的情形，对各情形调查电池片开裂的状况。
将实施例1、2、3、4、5和比较例1、2的评价结果表示于表2中。
表2
表2的“导体加工”一栏，表示由原料导电材料形成矩形线状的带板状导电材料的加工方法。“端部的镀覆厚度”一栏，表示对导体进行分切加工时的被覆于下表面端部毛边的镀覆厚度。“截面形状”一栏，表示哪一个图所示的截面形状。“接合力”一栏，表示进行试验的结果，该试验是通过90°剥离试验拉伸铜板和太阳能电池用引线，看用多大的拉力拉伸时可剥离接合，同心圆表示拉力在20N以上，○表示拉力为10～20N，△表示拉力为10N以下。
“电池片开裂”一栏，在通过焊接试验将矩形线接合于电池片两面并调查有无电池片开裂时，如果可用目测确认的程度的电池片开裂有1处以上，则判定为有电池片开裂，除此以外，判定为无电池片开裂，将整个接合处中的无电池片开裂的比例在90％以上的情形记为○，无电池片开裂的比例为70％以上且小于90％的情形记为△，无电池片开裂的比例小于70％的情形记为×。通过下述式子算出无电池片开裂的比例。
(无电池片开裂的比例)＝[(不产生裂纹的电池片片数)/(进行焊接试验的电池片片数)]×100
如表2所示，可以确认出，实施例1～5的太阳能电池用引线，将熔融软钎料供给于上下表面利用辊平坦地形成熔融软钎料镀覆层，因此，可得到优异的接合力。
尤其是，实施例1的太阳能电池用引线1，将熔融软钎料从中央部至端部充分地供给于上下表面，平坦地形成熔融软钎料镀覆层，因此，参与接合的软钎料被充分地供给，良好的焊角的形成与高的接合力有关。
实施例1的太阳能电池用引线10与半导体基板的接合面平整，因此不是像以往的太阳能电池(图6)那样的点接触，可以是像本发明的太阳能电池(图5)这样的面接触，此外，从中央部至端部充分地供给熔融软钎料，使得参与接合的软钎料多，因此，可形成良好的软钎料焊角。由此，接合性(强度和导电性)提高。
另外，如表2所示，实施例1～5的太阳能电池用引线10、20、30，通过辊镀覆而在上下表面平坦地形成熔融软钎料镀覆层，因此可抑制电池片开裂。
与此相对，进行轧制加工而没进行辊镀覆的比较例1中，发现电池片开裂，接合力比本发明稍差。进行分切加工而没进行辊镀覆的比较例2中，使接合面形成平坦的侧面时，虽然接合力优异，但还是发现电池片开裂。使接合面为膨胀的侧面的情形中，虽然没有电池片开裂，但接合力比本发明稍差。
如上所述，从实施例1、2、3、4、5和比较例1、2的评价结果可以确认出，本发明的抑制电池片开裂的效果高。
Claims (8)
1.一种太阳能电池用引线，其为将熔融软钎料供给于带板状导电材料的表面而形成有熔融软钎料镀覆层的太阳能电池用引线，其特征在于，对截面圆形的原料线材进行轧制加工来形成带板状导电材料，所述带板状导电材料的上表面和下表面被制成平坦面、且侧面由膨胀为凸状的曲面形成，将熔融软钎料供给于该带板状导电材料的上下表面，同时，在上下表面上形成熔融软钎料镀覆层，该熔融软钎料镀覆层的表面的凹凸为3μm以下。
2.一种太阳能电池用引线，其为将熔融软钎料供给于带板状导电材料的表面来形成熔融软钎料镀覆层的太阳能电池用引线，其特征在于，利用分切加工来形成下表面为凹状的带板状导电材料，将熔融软钎料供给于该带板状导电材料的上下表面，同时，在上下表面上形成熔融软钎料镀覆层，并且，该熔融软钎料镀覆层的表面的凹凸为3μm以下、且下表面的熔融软钎料镀覆层的两侧部的镀覆厚度为5μm以上。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用引线，其中，所述带板状导电材料由Cu、Al、Ag、Au中的任一种构成。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用引线，其中，所述带板状导电材料由韧铜、低氧铜、无氧铜、磷脱氧铜、纯度99.9999%以上的高纯度铜中的任一种构成。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池用引线，其中，所述熔融软钎料镀覆层由Sn系软钎料或Sn系软钎料合金构成，所述Sn系软钎料合金使用Sn作为第1成分，并包含0.1质量%以上的从Pb、In、Bi、Sb、Ag、Zn、Ni、Cu中选出的至少一种元素作为第2成分。
6.一种太阳能电池用引线的制造方法，其特征在于，通过对截面圆形的原料线材进行轧制加工来形成带板状导电材料，所述带板状导电材料的上表面和下表面被制成平坦面、且侧面由膨胀为凸状的曲面形成，用连续通电加热炉或连续式加热炉或分批式加热设备对该带板状导电材料进行热处理，然后，供给熔融软钎料对带板状导电材料进行软钎料镀覆，同时，通过用辊夹压该镀覆后的带板状导电材料，来形成熔融软钎料镀覆层，该熔融软钎料镀覆层的表面的凹凸为3μm以下。
7.一种太阳能电池用引线的制造方法，其特征在于，通过对板材进行分切加工来形成下表面为凹状的带板状导电材料，用连续通电加热炉或连续式加热炉或分批式加热设备对该带板状导电材料进行热处理，然后，供给熔融软钎料对带板状导电材料进行软钎料镀覆，同时，通过用辊夹压该镀覆后的带板状导电材料，来形成熔融软钎料镀覆层，并且，使该熔融软钎料镀覆层的表面的凹凸为3μm以下的同时，下表面的熔融软钎料镀覆层的两侧部的厚度为5μm以上。
8.一种太阳能电池，其特征在于，利用熔融软钎料镀覆层的软钎料，将权利要求1～5的任一项所述的太阳能电池用引线焊接于半导体基板的正面电极和背面电极。
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