DE69009814T2

DE69009814T2 - Silberlegierungsblatt zur Verbindung von Sonnenzellen.

Info

Publication number: DE69009814T2
Application number: DE69009814T
Authority: DE
Inventors: Akira Hayashi; Satoru Mori; Shigeru Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1989-03-24
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2010-03-24
Also published as: EP0388973A1; DE69009814D1; US5023144A; EP0388973B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Silberlegierungsfolie zur Verwendung bei einer Verbindungsleitung einer Si- oder Ga-As-Solarzelle, die in Satelliten oder dergleichen verwendet wird, und insbesondere eine Folie, die weniger anfällig gegenüber Erweichung ist, selbst wenn die Solarzelle Temperaturzyklen ausgesetzt ist.
Wie in JP-AS-63-266887 offenbart ist, entwickelte derselbe Anmelder eine Folie für eine Verbindungsleitung einer Solarzelle, die aus einer Silberlegierung bestand, die 10 bis 1000 ppm pro Gewicht (im folgenden bezeichnet als "ppm") Calcium und als Rest Silber und unvermeidbaren Verunreinigungen bestand. In dieser Silberlegierungsfolie verändern sich die Charakteristika im kaufe der Zeit nicht, solange die Bedingungen unverändert bleiben.
Wenn jedoch die obige Silberlegierungsfolie starken Temperaturzyklen ausgesetzt wird, die im Weltraum auftreten können, nehmen die Charakteristika, insbesondere die Härte, allmählich im Verlauf der Zeit ab und es ist daher schwierig, die Charakteristika so zu erhalten, dass die über einen längeren Zeitraum nicht schlechter werden.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Silberlegierungsfolie zur Verwendung in einer Verbindungsleitung einer Solarzelle zur Verfügung zu stellen, die weniger anfällig gegenüber Erweichung ist, selbst wenn die Solarzelle Temperaturzyklen ausgesetzt ist.
Erfindungsgemäss wird eine Folie für eine Verbindungsleitung einer Solarzelle zur Verfügung gestellt, die aus einer Silberlegierung besteht, die 10 bis 750 ppm (gewichtsbezogen) mindestens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Beryllium (Be), Lanthan (La) und Indium (In); und als Rest Silber (Ag) und unvermeidbare Verunreinigungen enthält.
Die obige Silberlegierungsfolie ist weniger erweichungsanfällig, selbst wenn die Solarzelle Temperaturzyklen ausgesetzt ist. Wenn jedoch 10 bis 1000 ppm Calcium ausserdem zugegeben werden, nimmt die Härte sogar im Verlauf der Zeit nicht ab, so dass dadurch überlegene Charakteristika während eines längeren Zeitraums gezeigt werden. Die Erfindung betrifft auch eine Verbindungsleitung (interconnector) einer Solarzelle, die aus einer solchen Legierungsfolie besteht.
JP-A-60-204844 betrifft einen Silberlegierungsdraht, der 0,001 bis 1 Gew.% Be enthält.
Nach einer ausgedehnten Untersuchung über Silberlegierungsfolien zur Verwendung in einer Verbindungsleitung einer Solarzelle kamen die Erfinder zur Erkenntnis, dass, wenn Beryllium, Lanthan und Indium als Elementbestandteile zugesetzt werden, die resultierende Legierungsfolie weniger erweichungsanfällig wird, selbst wenn die Solarzelle Temperaturzyklen ausgesetzt wird.
Eine erfindungsgemässe Silberlegierungsfolie wird im Hinblick darauf entwickelt und ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Silberlegierung besteht, die 10 bis 750 ppm mindestens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Beryllium, Lanthan und Indium, Rest Silber und unvermeidbare Verunreinigungen, enthält.
Beryllium, Lanthan und Indium sind dahingehend wirksam, dass sie die Abnahme der Härte verhindern, wenn die Solarzelle Temperaturzyklen ausgesetzt wird. Wenn jedoch der Gehalt von mindestens einem Element aus Beryllium, Lanthan und Indium weniger als 10 ppm beträgt, kann die Verringerung der Härte aufgrund der Temperaturzyklen nicht hinreichend verhindert werden. Falls andererseits der Gehalt 750 ppm übersteigt, verschlechtert sich die Leitfähigkeit abrupt. Darüber hinaus ist es, da sich leicht ein oxidierter Film bildet, sehr schwierig, ein Punktschmelzen auszuführen. Darüber hinaus wird es schwierig, die Folie aufgrund ihrer übermässig erhöhten Härte zu bearbeiten.
Die erfindungsgemässe Silberlegierungsfolie weist eine ausgezeichnete Leitfähigkeit auf und erweicht weniger leicht, selbst wenn sie starken Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, so dass die unmittelbar nach ihrer Herstellung erhaltenen Charakteristika während eines längeren Zeitraums aufrecht erhalten werden können. Daher kann die Legierungsfolie eine ausgezeichnete Leistung während eines längeren Zeitraums erbringen und kann erfolgreich für eine Verbindungsleitung einer Solarzelle verwendet werden.
Bei der obigen Folie kann Calcium vorzugsweise zugegeben werden, da Calcium dazu dient, zu verhindern, dass die Legierung im Verlaufe der Zeit weich wird. Wenn jedoch der Calciumgehalt weniger als 10 ppm beträgt, kann ein solcher Effekt nicht erhalten werden. Falls andererseits der Calciumgehalt 1000 ppm übersteigt, sinkt die Leitfähigkeit abrupt ab. Daher liegt der Gehalt vorzugsweise bei 10 bis 1000 ppm. Ausserdem wird, wenn Calcium ebenfalls vorliegt, die Funktion der Elemente, wie Beryllium, Lanthan und Indium, noch weiter verstärkt, so dass die überlegenen Charakteristika der Legierung während eines längeren Zeitraums aufrecht erhalten werden können.
Die vorliegende Erfindung wird nun in grösserer Ausführlichkeit durch Beispiele beschrieben.

BEISPIEL 1

Ein gewöhnlicher Vakuumschmelzofen wurde verwendet, um Silberlegierungsschmelzen mit verschiedenen Zusammensetzungen, wie in Tabellen 1-1 und 1-2 wiedergegeben, herzustellen. Die Schmelzen wurden zu Barren mit jeweils einer Dicke von 10 mm, einer Breite von 120 mm und einer Länge von 200 mm gegossen und die gegenüberliegenden Oberflächen jedes Barrens wurden bearbeitet, so dass Barren von 8 mm Dicke erhalten wurden. Dann wurde bei jedem Barren die Mikro-Vickershärte unter einer Belastung von 5 g und die Leitfähigkeit unter Verwendung eines Wirbelstromkonduktometers gemessen. Danach wurde jeder Barren unter gewöhnlichen Bedingungen kaltgewalzt, so dass die Silberfolien 1 bis 25 gemäss der vorliegenden Erfindung und die Silberlegierungsfolien 1 bis 5 des Standes der Technik mit jeweils einer Dicke von 0,03 mm hergestellt wurden.
Anschliessend, unmittelbar nach der Herstellung, wurde die Mikro-Vickershärte unter einer Beladung von 5 g für jede Folie gemessen. Ausserdem wurde jede Folie 30 Minuten bei 300ºC gehalten und unmittelbar danach eingetaucht und in Wasser bei Raumtemperatur gekühlt. Diese Veränderungen wurden 100 mal wiederholt und dann wurde die Mikro- Vickershärte unter einer Beladung von 5 g gemessen. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 1-1 und 1-2 wiedergegeben.
Wie aus den Tabellen 1-1 und 1-2 ersichtlich sein wird, ist bei den erfindungsgemässen Silberlegierungsfolien 1 bis 25 die Abnahme der Härte der Folien, die Temperaturzyklen unterworfen wurden, die stärker waren als solche, die im Weltraum auftreten, äusserst gering im Vergleich zu der Härte der Legierung unmittelbar nach der Herstellung, die aufgrund von Härtung während des Kaltziehens erhalten wurde. Darüber hinaus haben die erfindungsgemässen Legierungsfolien 1 bis 25 eine hohe Leitfähigkeit von 102% oder mehr. Im Gegensatz dazu sind alle Legierungsfolien 1 bis 5 des Standes der Technik weniger widerstandsfähig gegenüber Temperaturzyklen, was zu einer beträchtlichen Abnahme der Härte führt.

BEISPIEL 2

Ein gewöhnlicher Vakuumschmelzofen wurde zur Herstellung von Silberlegierungsschmelzen mit den in den Tabellen 2-1 und 2-2 wiedergegebenen Zusammensetzungen verwendet. Dann wurde dasselbe Vorgehen wie in Beispiel 1 wiederholt, um Silberlegierungsfolien 26 bis 50 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und Silberlegierungsfolien 6 bis 10 des Standes der Technik mit jeweils einer Dicke von 0,03 mm herzustellen.
Anschliessend wurde, wie im Fall von Beispiel 1, ein Härtetest ausgeführt. Ausserdem wurde die Härte jeder Legierungsfolie unter einer Beladung von 5 g gemessen, als die hergestellte Legierungsfolie bei Raumtemperatur 6 Monate gehalten wurde. Die Ergebnisse werden ebenfalls in Tabellen 2-1 und 2-2 wiedergegeben.
Wie aus Tabellen 2-1 und 2-2 ersichtlich ist, ist bei den erfindungsgemässen Silberlegierungsfolien 26 bis 50 die Abnahme der Härte der Folie, die den Temperaturzyklen ausgesetzt wurde, äusserst klein im Vergleich zur Härte der Legierung unmittelbar nach der Herstellung und die Abnahme der Härte nach Verstreichen von 6 Monaten ist ebenfalls sehr gering. Ausserdem haben die erfindungsgemässen Legierungsfolien eine grosse Leitfähigkeit von 94% oder mehr. Andererseits sind die Folien des Standes der Technik 6 bis 10, obwohl sie weniger anfällig gegenüber Erweichung sind und eine grosse Leitfähigkeit bei Raumtemperatur haben, einer beträchtlichen Abnahme der Härte unterworfen, wenn sie starken Temperaturzyklen ausgesetzt werden. TABELLE 1-1 Zusammensetzung der Ag-Legierung (ppm) Barren Härte der Folie (Hv) Ag + Verunreinigungen Härte Leitfähigkeit (IACS %) unmittelbar nach Herstellung Temperaturezyklen ausgesetzt erfindungsgemässe Ag-Folie Rest TABELLE 1-2 Zusammensetzung der Ag-Legierung (ppm) Barren Härte der Folie (Hv) Ag + Verunreinigungen Härte (Hv) Leitfähigkeit (IACS %) unmittelbar nach Herstellung Temperaturezyklen ausgesetzt erfindungsgemässe Ag-Folie Rest Ag-Folie des Standes der Technik Rest TABELLE 2-1 Zusammensetzung d.Ag-Legierung (ppm) Barren Härte der Folie (Hv) Ag + Verunreinigungen Härte (Hv) Leitfähigkeit (IACS %) unmittelbar nach Herstellung 6 Monate nach Herstellung Temperaturezyklen ausgesetzt erfindungsgemässe Ag-Folie Rest TABELLE 2-2 Zusammensetzung d.Ag-Legierung (ppm) Barren Härte der Folie (Hv) Ag + Verunreinigungen Härte (Hv) Leitfähigkeit (IACS %) unmittelbar nach Herstellung 6 Monate Nach Herstellung Temperaturezyklen ausgesetzt erfindungsgemässe Ag-Folie Ag-Folie des Standes der Technik Rest

Claims

1. Folie für eine Verbindungsleitung einer Solarzelle, hergestellt aus einer Silberlegierung, die gewichtsbezogen 10 bis 750 ppm mindestens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Beryllium, Lanthan und Indium; Rest Silber und unvermeidbare Verunreinigungen, enthält.

2. Folie für eine Verbindungsleitung einer Solarzelle, hergestellt aus einer Silberlegierung gemäss Anspruch 1, welche weiterhin gewichtsbezogen 10 bis 1000 ppm Calcium enthält.

3. Verbindungsleitung einer Solarzelle, hergestellt aus einer Folie aus einer Silberlegierung gemäss Anspruch 2.