JP2007059475A - Lead wire for solar cell - Google Patents

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Tatsuya Ishiguro
達也 石黒
Tomoyuki Nagai
智之 永井
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead wire for a solar cell wherein warpage or breakage of a cell after soldering can be prevented and its conductivity is not failed without breaking even if a repetitive stress is given to it. <P>SOLUTION: The lead wire for a solar cell is comprised of a tape-like main body made of a metallic material, a plurality of round or elliptical through-holes 18 which are made at specified spacing along the lengthwise direction of the main body 16, and a solder plating layer 20 provided on the surface of the main body 16. Thus, the contraction of the entire lead wire can be prevented when it is cooled, and, when it is elongated/contracted after repetitive thermal history is given, it can be prevented from being broken because of concentrated stress in one pint thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池モジュールのセル間を電気的に接続して電流を取出すリード線に関する。   The present invention relates to a lead wire that electrically connects cells of a solar cell module and extracts current.

一般に、太陽電池モジュールは、単結晶あるいは多結晶のシリコン基板からなるセルをリード線で電気的に接続して形成されている。   Generally, a solar cell module is formed by electrically connecting cells made of a single crystal or polycrystalline silicon substrate with lead wires.

従来の太陽電池では、セル間を接続するリード線として、厚さ0.05〜0.2mm、幅1〜3mmの平角銅線にハンダめっきを施したものが使用されており、このリード線を太陽電池のセルに接合する際には、リード線およびセルを加熱してリード線表面に設けたハンダめっきを溶融させ、然る後、これらを密着させて冷却するようにしていた。   In the conventional solar battery, as a lead wire for connecting between the cells, a flat copper wire having a thickness of 0.05 to 0.2 mm and a width of 1 to 3 mm subjected to solder plating is used. When joining to the cells of the solar battery, the lead wire and the cell are heated to melt the solder plating provided on the surface of the lead wire, and after that, they are brought into close contact and cooled.

ここで、リード線を構成する平角銅線の線膨張係数は、太陽電池のセルを構成するシリコン基板の線膨張係数よりも格段に大きいことから、セルの表面に溶着したリード線が冷却する際、加熱によって延びたリード線が縮み、セルに曲げ応力が加わるようになる。その結果、リード線を溶着したセルに反りが生じるようになり、最悪の場合セルに割れが発生するという問題があった。このような問題は、溶融温度が高い鉛フリータイプのハンダへの移行やセルの薄型化の進展等に伴い、より顕著なものとして認識されるようになってきた。   Here, since the linear expansion coefficient of the flat copper wire constituting the lead wire is much larger than the linear expansion coefficient of the silicon substrate constituting the cell of the solar battery, the lead wire welded to the surface of the cell is cooled. The lead wire extended by heating shrinks and bending stress is applied to the cell. As a result, the cell in which the lead wire is welded is warped, and in the worst case, the cell is cracked. Such a problem has been recognized as more prominent with the shift to lead-free solder having a high melting temperature and the progress of thinning of the cell.

このような問題を解決し得る技術として、リード線を縒り線で形成すると共に、このリード線をセルの複数箇所で点接合する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As a technique that can solve such a problem, a technique has been proposed in which a lead wire is formed by a twisted wire and this lead wire is point-joined at a plurality of locations in a cell (for example, see Patent Document 1).

かかる技術によれば、リード線を溶着するときの熱膨張による伸縮の影響がリード線の長手方向において小さくなり、セルの反りを小さくすることができる。また、リード線とセルとの接合を複数の点で行なうことにより、セルの反りをより効果的に小さくすることができる。
特開平11−251613号公報
According to this technique, the influence of expansion and contraction due to thermal expansion when welding the lead wire is reduced in the longitudinal direction of the lead wire, and the warpage of the cell can be reduced. Further, the warp of the cell can be reduced more effectively by joining the lead wire and the cell at a plurality of points.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-251613

しかしながら、上述の技術では、セルとリード線との接点が少ないことから、セルからリード線への電流の流れが悪くなるという問題があった。   However, the above-described technique has a problem in that the current flow from the cell to the lead wire is deteriorated because there are few contacts between the cell and the lead wire.

また、太陽電池は使用に際して屋外に設置され、常に日射や気温の変化などに曝されることから、リード線も当然に日射や気温の変化などによる熱履歴を受けて常に微細な熱伸縮を繰り返すようになる。このため、細線を縒り合せてリード線を構成した場合、長期間細かな熱伸縮を繰り返すうちにその伸縮応力を受けた細線が破断して電気抵抗が増大する(すなわち導電性が損なわれる)ようになる虞がある。また、上述の技術では、セルとリード線との接点が少ないことから、このような細かな伸縮を長期間繰り返すと、セルとリード線との接点が崩れ、リード線に電流が流れなくなるといった問題も懸念される。   In addition, since solar cells are installed outdoors during use and are always exposed to changes in solar radiation and temperature, the lead wires naturally undergo repeated heat expansion and contraction in response to thermal history due to solar radiation and temperature changes. It becomes like this. For this reason, when a lead wire is formed by twisting together fine wires, the fine wire subjected to the stretching stress breaks and repeats fine thermal expansion and contraction for a long period of time, and the electrical resistance increases (i.e., conductivity is impaired). There is a risk of becoming. Further, in the above-described technology, since there are few contacts between the cell and the lead wire, if such fine expansion and contraction is repeated for a long time, the contact point between the cell and the lead wire is broken, and a current does not flow to the lead wire. Is also a concern.

さらに、リード線の製造やリード線とセルとの接合に手間がかかり、太陽電池を経済的に製造することができないという問題もあった。   In addition, there is a problem that it takes time to manufacture the lead wire and to join the lead wire and the cell, and the solar cell cannot be manufactured economically.

それゆえに、本発明の主たる課題は、ハンダ付け後のセルの反りや割れの発生を防止できると共に、繰り返し応力を受けた際にも破断することがなく、導電性を損なうことのない太陽電池用のリード線を提供することである。   Therefore, the main problem of the present invention is that it is possible to prevent warping and cracking of a cell after soldering, and it does not break even when subjected to repeated stress, and does not impair electrical conductivity. Is to provide lead wires.

請求項1に記載した発明は、太陽電池モジュール14のセル12間を電気的に接続する太陽電池用リード線10であって、「金属材料からなるテープ状の本体16と、本体16の長手方向に沿って所定の間隔で穿設された円形状または楕円形状の複数の貫通孔18と、本体16の表面に設けられたハンダめっき層20とで構成されている」ことを特徴とする太陽電池用リード線10Aである。   The invention described in claim 1 is a solar cell lead wire 10 for electrically connecting the cells 12 of the solar cell module 14, “the tape-shaped main body 16 made of a metal material and the longitudinal direction of the main body 16. And a plurality of circular or elliptical through holes 18 drilled at predetermined intervals along the surface of the main body 16, and a solder plating layer 20 provided on the surface of the main body 16. " This is a lead wire 10A.

この発明では、テープ状の本体16の長手方向に沿って所定の間隔で複数の貫通孔18が穿設されているので、本体16の見かけの弾性率を下げることができると共に、太陽電池のセル12にリード線10Aを配置してこれらを加熱・溶着(ハンダ付け)する際、リード線10A(より詳しくは本体16)の加熱による熱膨張状態(この状態でハンダ付けがなされる。)からハンダ付け後の冷却による熱収縮に伴う引張応力が貫通孔18の周辺に集まり、当該部分(より正確には貫通孔18の孔縁と本体16の側縁との間の部分[イ])が容易に弾性変形更には塑性変形する。このため、ハンダめっき層20のハンダ20aを加熱・溶融してセル12の表面にリード線10Aを溶着し、その後冷却した場合、加熱時に発生した貫通孔18周辺部分の前記部分[イ]の弾性変形更には塑性変形により、太陽電池モジュール14にハンダ付けされた状態におけるリード線10A全体の収縮を抑制することができる。この結果、ハンダ付け後の冷却時におけるリード線10Aの熱収縮に伴いセル12に与えられる曲げ応力(換言すれば、リード線10Aがハンダ付けされている側のセル12表面の収縮方向の張力)を緩和することができ、太陽電池のセル12、更にいえば太陽電池モジュール14の反りや割れを防止することができる。なお、前記部分[イ]或いは後述する部分[ロ]において、前述のように弾性変形更には塑性変形が生じるが、変形量が本体16の弾性領域内であれば弾性変形で留まるが、変形量が本体16の弾性領域を超えて塑性変形領域に至れば塑性変形となる。ここで、変形が前記弾性変形に留まる場合、前記熱収縮により本体16に発生した張力が太陽電池モジュール14の曲げ強度以下であれば当然太陽電池モジュール14の曲げ変形はない。本発明のように貫通孔18や後述する切欠24を設けることで、本体16の当該部分の強度は十分低下しており、弾性変形であったとしても太陽電池モジュール14に曲げを発生させるようなことはない。   In the present invention, since the plurality of through holes 18 are formed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the tape-shaped main body 16, the apparent elastic modulus of the main body 16 can be lowered and the cells of the solar battery can be reduced. When the lead wire 10A is arranged on the board 12 and heated and welded (soldered), the lead wire 10A (more specifically, the main body 16) is heated from the thermally expanded state (soldering is performed in this state). Tensile stress due to heat shrinkage due to cooling after attachment is gathered around the through hole 18, and the part (more precisely, the part between the hole edge of the through hole 18 and the side edge of the main body 16 [A]) is easy. Further, it is elastically deformed and further plastically deformed. For this reason, when the solder wire 20A of the solder plating layer 20 is heated and melted to weld the lead wire 10A to the surface of the cell 12, and then cooled, the elasticity of the portion [A] around the through hole 18 generated at the time of heating. The deformation and further plastic deformation can suppress the contraction of the entire lead wire 10 </ b> A in the state soldered to the solar cell module 14. As a result, the bending stress applied to the cell 12 due to the thermal contraction of the lead wire 10A during cooling after soldering (in other words, the tension in the contraction direction of the surface of the cell 12 on which the lead wire 10A is soldered). Can be mitigated, and warpage and cracking of the solar cell 12, more specifically, the solar cell module 14 can be prevented. In the part [A] or the part [B] described later, elastic deformation and further plastic deformation occur as described above. However, if the deformation amount is within the elastic region of the main body 16, the deformation remains. If it exceeds the elastic region of the main body 16 and reaches the plastic deformation region, plastic deformation occurs. Here, when the deformation is limited to the elastic deformation, the solar cell module 14 is naturally not bent as long as the tension generated in the main body 16 due to the thermal contraction is equal to or lower than the bending strength of the solar cell module 14. By providing the through-hole 18 and the notch 24 described later as in the present invention, the strength of the portion of the main body 16 is sufficiently lowered, and even if it is elastically deformed, the solar cell module 14 is bent. There is nothing.

また、ここで特筆すべきは、貫通孔18が円形状または楕円形状といった角部を有さない形状で構成されている点にある。かかる構成により、リード線10Aの貫通孔18穿設部分(特に、貫通孔18の孔縁と本体16の側縁との間の部分[イ])の強度、とりわけ繰り返し熱伸縮に対する疲労強度の低下を最小限に止めることができると共に、本体16が熱膨張・収縮して貫通孔18周辺の前記部分[イ]に応力が集まる際、この応力が貫通孔18の孔縁の一点に集中するのを防止することができる。(換言すれば、貫通孔が矩形のように孔縁の一箇所に応力集中箇所が存在する場合、リード線が繰り返し熱伸縮すると、当該箇所に疲労による亀裂が発生し、リード線破断の原因となる。)このため、セル12とリード線10Aとの接合時に本体16がハンダ後に熱収縮して貫通孔18周辺の前記部分[イ]が弾性変形更には塑性変形する際、応力が一点に集中して当該部分(貫通孔18周辺部分、より正確には貫通孔18の孔縁と本体16の側縁との間の部分[イ])に破断が生じるのを防止することができる。また、セル12に接続されたリード線10Aが日射や気温の変化などによる熱履歴を受けて常に微細な熱伸縮を繰り返したとしても、このように一点に応力が集中しない構造であれば、前述のように貫通孔18周辺部分の前記部分[イ]に破断が生じる心配はない。   It should be noted that the through-hole 18 is formed in a shape that does not have a corner such as a circular shape or an elliptical shape. With this configuration, the strength of the through hole 18 of the lead wire 10A (particularly, the portion [A] between the hole edge of the through hole 18 and the side edge of the main body 16), particularly the fatigue strength against repeated thermal expansion and contraction is reduced. In addition, when the main body 16 is thermally expanded and contracted and stress is concentrated on the portion [A] around the through hole 18, this stress is concentrated on one point of the hole edge of the through hole 18. Can be prevented. (In other words, if there is a stress concentration part at one part of the hole edge like a rectangular through-hole, if the lead wire is repeatedly thermally expanded and contracted, cracks due to fatigue will occur in that part, causing the lead wire to break. For this reason, when the cell 16 and the lead wire 10A are joined, the main body 16 is thermally contracted after soldering, and when the portion [A] around the through hole 18 is elastically deformed or plastically deformed, the stress is concentrated at one point. Thus, it is possible to prevent breakage of the portion (the peripheral portion of the through hole 18, more precisely, the portion [A] between the hole edge of the through hole 18 and the side edge of the main body 16). In addition, even if the lead wire 10A connected to the cell 12 receives a thermal history due to solar radiation, changes in temperature, or the like, and repeats minute thermal expansion and contraction, if the stress does not concentrate at one point as described above, Thus, there is no fear that the portion [A] around the through hole 18 is broken.

なお、本発明のリード線10Aでは、本体16の表面に設けられたハンダめっき層20を介して、太陽電池のセル12とリード線10Aとを面で接合することができるので、接合信頼性を向上させることができると共に、セル12からリード線10Aに向けてスムーズに電流を流すことができる。   In the lead wire 10A of the present invention, since the solar cell 12 and the lead wire 10A can be bonded to each other through the solder plating layer 20 provided on the surface of the main body 16, the bonding reliability is improved. It is possible to improve the current and to allow a current to flow smoothly from the cell 12 toward the lead wire 10A.

請求項2に記載した発明は、太陽電池モジュール14のセル12間を電気的に接続する太陽電池用リード線10であって、「金属材料からなるテープ状の本体16と、本体16の長手方向に沿って本体16幅方向両端部に所定の間隔で設けられた半円形状または半楕円形状の複数の切欠24と、本体16の表面に設けられたハンダめっき層20とで構成されている」ことを特徴とする太陽電池用リード線10Bである。   The invention described in claim 2 is a solar cell lead wire 10 for electrically connecting the cells 12 of the solar cell module 14, wherein “the tape-shaped main body 16 made of a metal material and the longitudinal direction of the main body 16. A plurality of semicircular or semi-elliptical cutouts 24 provided at predetermined intervals at both ends in the width direction of the main body 16, and a solder plating layer 20 provided on the surface of the main body 16. This is a solar cell lead wire 10B.

この発明では、テープ状の本体16の長手方向に沿って本体16幅方向両端部に所定の間隔で複数の切欠24が設けられているので、本体16の見かけの弾性率を下げることができると共に、太陽電池のセル12にリード線10Bを配置してこれらを加熱・溶着(ハンダ付け)する際、リード線10B(より詳しくは本体16)の加熱に伴う熱膨張状態(この状態でハンダ付けがなされる。)からハンダ付け後の冷却による熱収縮に伴う引張応力が切欠24の周辺に集まり、当該部分(より正確には、切欠24がリード線10Bの側縁に対称に形成されている場合は、切欠24間の部分[イ]、切欠24がリード線10Bの側縁に千鳥状に形成されている場合は、切欠24と本体16の側縁の間[イ]或いは切欠24間[ロ])が容易に弾性変形更には塑性変形する。このため、ハンダめっき層20のハンダ20aを加熱・溶融してセル12の表面にリード線10Bを溶着し、その後冷却した場合、加熱時に発生した切欠24周辺部分の前記部分[イ][ロ]の弾性変形更には塑性変形により、太陽電池モジュール14にハンダ付けされた状態におけるリード線10B全体の収縮を抑制することができる。この結果、ハンダ付け後の冷却時におけるリード線10Bの収縮に伴いセル12に与えられる曲げ応力(換言すれば、リード線10Aがハンダ付けされている側のセル12表面の収縮方向の張力)を緩和することができ、太陽電池のセル12、更にいえば太陽電池モジュール14の反りや割れを防止することができる。   In the present invention, since the plurality of notches 24 are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the tape-shaped main body 16 at both ends in the width direction of the main body 16, the apparent elastic modulus of the main body 16 can be lowered. When the lead wires 10B are arranged on the solar cell 12 and are heated and welded (soldered), the thermal expansion state accompanying the heating of the lead wire 10B (more specifically, the main body 16) (soldering is performed in this state). The tensile stress accompanying thermal contraction due to cooling after soldering is gathered around the notch 24, and the portion (more precisely, the notch 24 is formed symmetrically on the side edge of the lead wire 10B). Is a portion between the notches 24 [A], and when the notches 24 are formed in a staggered manner on the side edges of the lead wire 10B, the gap between the notches 24 and the side edges of the main body 16 [B] ]) Can easily be elastically deformed or plastically deformed That. For this reason, when the solder 20a of the solder plating layer 20 is heated and melted to weld the lead wire 10B to the surface of the cell 12, and then cooled, the above-mentioned portion [A] [B] around the notch 24 generated during the heating. The shrinkage of the entire lead wire 10B in the state soldered to the solar cell module 14 can be suppressed by the elastic deformation and the plastic deformation. As a result, the bending stress applied to the cell 12 as the lead wire 10B shrinks during cooling after soldering (in other words, the tension in the shrinking direction of the surface of the cell 12 on which the lead wire 10A is soldered) is applied. Warpage and cracking of the solar cell 12, more specifically, the solar cell module 14, can be prevented.

また、請求項1に記載の貫通孔18と同様に、本発明のリード線10Bでは、切欠24が半円形状または半楕円形状といった角部を有さない形状で構成されているので、リード線10Bの切欠周辺部分[イ][ロ]の強度、とりわけ熱伸縮に対する疲労強度の低下を最小限に止めることができると共に、本体16が熱膨張・収縮して切欠周辺部分[イ][ロ]に応力が集まる際、この応力が切欠周辺部分[イ][ロ]の一点に集中するのを防止することができる。(換言すれば、切欠の孔縁の一箇所に応力集中箇所が存在する場合、リード線が繰り返し熱伸縮すると、当該箇所に疲労による亀裂が発生し、リード線破断原因となる。)このため、セル12とリード線10Bとの接合時に本体16がハンダ後に熱収縮して切欠周辺部分[イ][ロ]が弾性変形更には塑性変形する際、応力が一点に集中して当該部分(切欠周辺部分[イ][ロ])に破断が生じるのを防止することができる。また、セル12に接続されたリード線10Bが日射や気温の変化などによる熱履歴を受けて常に微細な熱伸縮を繰り返したとしても、このように一点に応力が集中しない構造であれば、切欠周辺部分[イ][ロ]に破断が生じる心配はない。   Further, similarly to the through hole 18 according to the first aspect, in the lead wire 10B of the present invention, the notch 24 is formed in a shape having no corner such as a semicircular shape or a semi-elliptical shape. It is possible to minimize the decrease in the strength of the peripheral portion of the notch [B] [B], especially the fatigue strength against thermal expansion and contraction, and the main body 16 is thermally expanded / contracted so that the peripheral portion of the notch [A] [B] It is possible to prevent the stress from concentrating at one point in the peripheral portion of the notch [A] and [B]. (In other words, if there is a stress concentration location at one location on the hole edge of the notch, repeated thermal expansion and contraction of the lead wire will cause fatigue cracks in the location, leading to lead wire breakage.) When the main body 16 is thermally contracted after soldering when the cell 12 and the lead wire 10B are joined, and the notch peripheral portion [A] [RO] is elastically deformed or plastically deformed, the stress concentrates on one point (the notch periphery) It is possible to prevent the portion [A] [B]) from being broken. In addition, even if the lead wire 10B connected to the cell 12 is subjected to a thermal history due to solar radiation or a change in temperature, etc., and repeatedly repeats a fine thermal expansion and contraction, if the stress is not concentrated at one point as described above, There is no worry that the peripheral parts [a] and [b] will break.

そして、請求項1に記載の発明と同様に、本発明のリード線10Bでは、本体16の表面に設けられたハンダめっき層20を介して、太陽電池のセル12とリード線10Bとを面で接合することができるので、接合信頼性を向上させることができると共に、セル12からリード線10Bに向けてスムーズに電流を流すことができる。   As in the first aspect of the present invention, in the lead wire 10B of the present invention, the solar cell 12 and the lead wire 10B are faced to each other through the solder plating layer 20 provided on the surface of the main body 16. Since the bonding can be achieved, the bonding reliability can be improved, and a current can flow smoothly from the cell 12 toward the lead wire 10B.

本発明によれば、本体の長手方向に沿って所定の間隔で円形状または楕円形状の貫通孔、あるいは半円形状または半楕円形状の切欠が複数設けられているので、本体の見かけの弾性率を下げることができると共に、太陽電池のセルにリード線を配置して加熱・溶着(ハンダ付け)する際、ハンダ付け後に熱収縮する場合において当該部分が容易に弾性変形更には塑性変形し、セルに接続されたリード線全体の収縮を抑制することができる。このため、ハンダ付け後の冷却時におけるリード線の熱収縮に伴いセルに与えられる前記曲げ応力を緩和することができ、太陽電池のセル、更にいえば太陽電池モジュールの反りや割れを防止することができる。   According to the present invention, since a plurality of circular or elliptical through holes or semicircular or semielliptical notches are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the main body, the apparent elastic modulus of the main body When the lead wire is placed on the solar cell and heated and welded (soldered), when the heat shrinks after soldering, the part is easily elastically deformed or plastically deformed. Shrinkage of the entire lead wire connected to can be suppressed. For this reason, the bending stress applied to the cell along with the thermal contraction of the lead wire during cooling after soldering can be relaxed, and the warpage and cracking of the solar cell, more specifically, the solar cell module can be prevented. Can do.

また、貫通孔あるいは切欠が角部を有さない形状で構成されているので、これらの部分の強度、とりわけ繰り返し熱膨張・収縮に対する疲労強度の低下を最小限に止めることができると共に、本体がハンダ後の熱収縮して貫通孔あるいは切欠の前記周辺部分に応力が集まる際、この応力が一点に集中するのを防止し、当該部分周辺に亀裂や破断が生じるのを防止することができる。   In addition, since the through-holes or notches have a shape that does not have corners, the strength of these parts, especially the fatigue strength against repeated thermal expansion and contraction, can be minimized, and the body When the stress is collected in the peripheral portion of the through hole or notch due to heat shrinkage after soldering, it is possible to prevent the stress from concentrating on one point and to prevent the periphery of the portion from being cracked or broken.

さらに、本体の表面に設けられたハンダめっき層を介して、太陽電池のセルとリード線とを面で接合することができるので、接合信頼性を向上させることができると共に、セルからリード線に向けてスムーズに電流を流すことができる。   Furthermore, since the solar cell and the lead wire can be joined on the surface via the solder plating layer provided on the surface of the main body, the joining reliability can be improved, and the cell to the lead wire can be improved. The current can flow smoothly.

このように本発明によれば、ハンダ付け後のセル、更にいえば太陽電池モジュールの反りや割れの発生を防止できると共に、繰り返し応力を受けた際にも破断することがなく、導電性を損なうこともない太陽電池用のリード線を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to prevent warpage and cracking of the cell after soldering, more specifically, the solar cell module, and it is not broken even when subjected to repeated stress, thereby impairing conductivity. It is possible to provide a lead wire for a solar cell.

以下、本発明のリード線を図面に従って詳述する。本発明のリード線10は、図1および図2に示すように、単結晶あるいは多結晶のシリコン基板からなるセル12どうしを電気的に接続して太陽電池モジュール14を形成すると共に、前記セル12から電流を取り出すためのものである。   Hereinafter, the lead wire of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the lead wire 10 of the present invention forms a solar cell module 14 by electrically connecting cells 12 made of a monocrystalline or polycrystalline silicon substrate, and the cells 12. For taking out the current from.

図3は本発明の一実施例(第1実施例)のリード線10A(10)を示す斜視図であり、図4は図3におけるA−A拡大断面図である。これらの図が示すように本実施例のリード線10Aは、大略、本体16,貫通孔18およびハンダめっき層20で構成されている。   FIG. 3 is a perspective view showing a lead wire 10A (10) of one embodiment (first embodiment) of the present invention, and FIG. 4 is an AA enlarged sectional view in FIG. As shown in these drawings, the lead wire 10 </ b> A of the present embodiment is generally composed of a main body 16, a through hole 18, and a solder plating layer 20.

本体16は、銅や銅合金などの金属材料をテープ状に成形した長尺の部材(線材)である。この本体16としては、導電性や製造コストなどを考慮すると、平角の軟銅線を用いるのが好適である。   The main body 16 is a long member (wire material) obtained by forming a metal material such as copper or copper alloy into a tape shape. As the main body 16, it is preferable to use a flat annealed copper wire in consideration of conductivity and manufacturing cost.

また、本体16のサイズは特に限定されるものではないが、本実施例では厚さが0.1mm〜0.2mm、幅が2mm〜5mmの範囲となるように形成している。本体16の厚さが0.1mm未満の場合には本体16の導電性が悪化するようになり、逆に、0.2mmより大きくなると導電性は改善されるが、本体16の柔軟性(可撓性)が低下して太陽電池モジュール14製造時の作業性が悪化するようになるからである。また、本体16の幅が2mm未満の場合には、太陽電池モジュール14製造時や太陽電池使用時のヒートサイクルによって本体16が断線する虞があり、逆に、5mmより大きい場合には、太陽電池のセル12の受光面積が減少して発電効率が低下するようになるからである。   The size of the main body 16 is not particularly limited, but in this embodiment, the main body 16 is formed to have a thickness in the range of 0.1 mm to 0.2 mm and a width in the range of 2 mm to 5 mm. When the thickness of the main body 16 is less than 0.1 mm, the conductivity of the main body 16 deteriorates. Conversely, when the thickness is larger than 0.2 mm, the conductivity is improved, but the flexibility of the main body 16 (possible This is because the workability at the time of manufacturing the solar cell module 14 deteriorates due to a decrease in flexibility. In addition, when the width of the main body 16 is less than 2 mm, the main body 16 may be disconnected due to a heat cycle when the solar cell module 14 is manufactured or when the solar cell is used. This is because the light receiving area of the cell 12 decreases and the power generation efficiency decreases.

そして、この本体16には、長手方向に沿って所定の間隔で円形状の貫通孔18が複数穿設されている。   The main body 16 is provided with a plurality of circular through holes 18 at predetermined intervals along the longitudinal direction.

貫通孔18は、リード線10Aが熱収縮した際に応力(=リード線10Aに発生した張力)を緩和するためのものであり、本体16の広幅面を型抜きプレス加工機などを用い、円形状に孔開け加工することによって形成される。   The through hole 18 is used to relieve stress (= tension generated in the lead wire 10A) when the lead wire 10A is thermally contracted. It is formed by drilling into a shape.

この貫通孔18の直径は、本体16の幅の概ね1/2以下となるようにするのが好ましい。貫通孔18の直径が本体16の幅の1/2よりも大きくなると、抵抗値が上がるだけでなく、本体16における貫通孔18穿設部分の強度が弱くなり、太陽電池モジュール14製造時や太陽電池使用時のヒートサイクルによって本体16が断線する可能性があるからである。   It is preferable that the diameter of the through hole 18 is approximately ½ or less of the width of the main body 16. When the diameter of the through hole 18 is larger than ½ of the width of the main body 16, not only does the resistance value increase, but the strength of the through hole 18 in the main body 16 is weakened. This is because the main body 16 may be disconnected due to a heat cycle when the battery is used.

ハンダめっき層20は、貫通孔18が穿設された本体16の表面にハンダ20aを鍍金することによって得られる厚さ40μm程度の層である。このハンダめっき層20を構成するハンダ20aとしては、従来から使用されているPb−Sn共晶組成のものや、近年需要が拡大している鉛フリータイプのものなど何れであってもよい。   The solder plating layer 20 is a layer having a thickness of about 40 μm obtained by plating the solder 20a on the surface of the main body 16 in which the through holes 18 are formed. The solder 20a constituting the solder plating layer 20 may be any one of a Pb—Sn eutectic composition used conventionally and a lead-free type whose demand has been increasing in recent years.

また、本体16の表面にハンダめっき層20を形成する方法としては、ハンダ20aを溶解したハンダ浴に本体16を浸漬する方法などが挙げられる。   Examples of the method of forming the solder plating layer 20 on the surface of the main body 16 include a method of immersing the main body 16 in a solder bath in which the solder 20a is dissolved.

以上のように構成されたリード線10Aを用いてセル12どうしを接合する際には、図2に示すように、セル12の表面あるいは裏面の所定位置にリード線10Aが密着するように配設し、熱風などの加熱手段を用いて主としてリード線10Aがハンダ20aの溶融温度以上となるように加熱する。すると、ハンダめっき層20のハンダ20aが溶融し、リード線10Aの本体16表面とセル12の表面(あるいは裏面)とを溶融したハンダ20aが繋ぐようになる。そして、溶融したハンダ20aが本体16とセル12とを繋いだ状態でこれらを冷却することによってハンダ20aが固化し、リード線10Aを用いたセル12どうしの接合(リード線10Aとセル12との接合)が完了する。   When the cells 12 are joined using the lead wire 10A configured as described above, as shown in FIG. 2, the lead wire 10A is disposed so as to be in close contact with a predetermined position on the front surface or back surface of the cell 12. Then, the heating is mainly performed so that the lead wire 10A becomes higher than the melting temperature of the solder 20a by using a heating means such as hot air. Then, the solder 20a of the solder plating layer 20 is melted, and the melted solder 20a is connected to the surface of the main body 16 of the lead wire 10A and the surface (or back surface) of the cell 12. Then, the solder 20a is solidified by cooling the molten solder 20a connecting the main body 16 and the cell 12, and the cells 12 are joined to each other using the lead wire 10A (between the lead wire 10A and the cell 12). Joining) is completed.

ここで、リード線10Aの本体16の線膨張係数[17×10-6(/℃)]は、セル12の線膨張係数[7.6×10-6(/℃)]に比べて格段に大きなことから、加熱により膨張した状態でハンダ付けしたリード線10Aおよびセル12を冷却すると、両者の収縮率の差からセル12に曲げ応力(換言すれば、リード線10Aがハンダ付けされている側のセル12表面の収縮方向の張力)が与えられるようになる。 Here, the linear expansion coefficient [17 × 10 −6 (/ ° C.)] of the main body 16 of the lead wire 10 </ b > A is much higher than the linear expansion coefficient [7.6 × 10 −6 (/ ° C.)] of the cell 12. When the lead wire 10A and the cell 12 soldered in the expanded state due to heating are cooled, bending stress (in other words, the side on which the lead wire 10A is soldered) is caused by the difference in contraction rate between the two. Tension on the surface of the cell 12 in the contraction direction).

しかしながら、本実施例のリード線10Aでは、テープ状の本体16の長手方向に沿って所定の間隔で複数の貫通孔18が穿設されているので、本体16の見かけの弾性率を下げることができると共に、太陽電池のセル12にリード線10Aを配置してこれらを加熱・溶着する際、リード線10A(より詳しくは本体16)のハンダ付け後の冷却の熱収縮に伴う応力(=リード線10Aに発生した張力)が、最も強度の低い、換言すれば伸びやすい貫通孔18の周辺に集まり、当該部分[イ]が容易に弾性変形更には塑性変形する。このため、ハンダめっき層20のハンダ20aを加熱・溶融してセル12の表面(裏面を含む)にリード線10Aを溶着し、その後冷却した場合、加熱時に発生した貫通孔18の前記周辺部分[イ]の弾性変形更には塑性変形によりリード線10A全体の収縮を抑制することができる。この結果、冷却時におけるリード線10Aの収縮に伴いセル12に与えられる曲げ応力(=前記張力)を緩和することができ、太陽電池のセル、更にいえば太陽電池モジュール14の反りや割れを防止することができる。   However, in the lead wire 10A of the present embodiment, since the plurality of through holes 18 are formed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the tape-like main body 16, the apparent elastic modulus of the main body 16 can be lowered. In addition, when the lead wires 10A are arranged on the solar cell 12 and heated / welded, the stress (= lead wire) due to the thermal contraction of the lead wire 10A (more specifically, the main body 16) after soldering. 10A is gathered around the through-hole 18 having the lowest strength, in other words, easily stretched, and the portion [A] is easily elastically deformed and further plastically deformed. For this reason, when the solder 20a of the solder plating layer 20 is heated and melted to weld the lead wire 10A to the surface (including the back surface) of the cell 12, and then cooled, the peripheral portion of the through-hole 18 generated during heating [ The contraction of the entire lead wire 10A can be suppressed by the elastic deformation and the plastic deformation of a). As a result, the bending stress (= tension) applied to the cell 12 as the lead wire 10A contracts during cooling can be alleviated, and warpage and cracking of the solar cell, more specifically, the solar cell module 14 can be prevented. can do.

また、ここで特筆すべきは、貫通孔18が円形状といった角部を有さない形状で構成されている点にある。かかる構成により、リード線10Aの貫通孔18の穿設孔縁部分[イ]の強度、とりわけ繰り返し熱伸縮による疲労強度の低下を最小限に止めることができると共に、本体16がハンダ付け後の熱収縮して貫通孔18の前記周辺部分[イ]に応力(=張力)が集まる際、この応力が一点に集中するのを防止することができる。このため、セル12とリード線10Aとの接合時に本体16が前記熱収縮して貫通孔18周辺が弾性変形更には塑性変形する際、応力が一点に集中して当該部分(貫通孔18周辺部分[イ])に亀裂やこれによる破断が生じるのを防止することができる。また、前述のようにセル12を接続したリード線10Aが日射や気温の変化などによる熱履歴を受けて常に微細な熱伸縮を繰り返したとしても、このように一点に応力が集中しない構造であれば、疲労による貫通孔18の周辺部分[イ]に破断が生じる心配はない。   It should be noted that the through-hole 18 is formed in a shape that does not have a corner, such as a circular shape. With this configuration, it is possible to minimize the decrease in the strength of the drilled hole edge portion [A] of the through-hole 18 of the lead wire 10A, in particular, the fatigue strength due to repeated thermal expansion and contraction, and the heat generated after the main body 16 is soldered. When stress (= tension) is collected in the peripheral portion [A] of the through-hole 18 by contraction, this stress can be prevented from concentrating on one point. For this reason, when the main body 16 is thermally contracted when the cell 12 and the lead wire 10A are joined and the periphery of the through-hole 18 is elastically deformed or plastically deformed, the stress concentrates on one point (the peripheral portion of the through-hole 18). It is possible to prevent cracks and breakage due to this in [a]). Further, as described above, even if the lead wire 10A connected to the cell 12 receives a thermal history due to solar radiation or changes in temperature, etc., even if it repeatedly repeats a minute thermal expansion and contraction, the stress does not concentrate on one point in this way. In this case, there is no fear that the peripheral portion [A] of the through hole 18 is broken due to fatigue.

そして、本実施例のリード線10Aでは、本体16の表面に設けられたハンダめっき層20を介して、太陽電池のセル12とリード線10Aとを面で接合することができるので、接合信頼性を向上させることができると共に、セル12からリード線10Aに向けてスムーズに電流を流すことができる。   And in the lead wire 10A of a present Example, since the cell 12 and the lead wire 10A of a solar cell can be joined by a surface via the solder plating layer 20 provided in the surface of the main body 16, joining reliability Can be improved, and a current can flow smoothly from the cell 12 toward the lead wire 10A.

なお、上述の実施例では、貫通孔18を円形状に形成する場合を示したが、図5に示すように、貫通孔18を楕円形状に形成するようにしてもよい。つまり、貫通孔18が角部を有さない形状であれば、上述したものと同じ作用・効果を奏することができる。   In the above-described embodiment, the case where the through hole 18 is formed in a circular shape has been described. However, as shown in FIG. 5, the through hole 18 may be formed in an elliptical shape. That is, if the through-hole 18 has a shape that does not have a corner, the same action and effect as described above can be achieved.

また、本実施例では、貫通孔18を1列設ける場合を示したが、図6に示すように、互いに千鳥状となるように幅方向に2列設けるようにしてもよい。貫通孔18の開孔面積率が同じ場合、このように貫通孔18が千鳥状となるように2列設けることによって破断荷重など本体16の機械的性能のバラツキを小さくすることができる。   Further, in the present embodiment, the case where the through holes 18 are provided in one row is shown, but as shown in FIG. 6, two rows may be provided in the width direction so as to form a staggered pattern. When the opening area ratio of the through holes 18 is the same, variations in the mechanical performance of the main body 16 such as a breaking load can be reduced by providing two rows so that the through holes 18 are staggered in this way.

そして、図7に示すように、貫通孔18に加え、本体16幅方向に延ばされ、且つ曲面で構成された(つまり角部を有さない)裂け目22を設けるようにしてもよい。このような裂け目22を設けることにより、熱による伸縮の際の応力を裂け目22周辺に集中させることができ、当該裂け目22周辺部分を局所的により大きく塑性変形させることができる。このため、冷却時におけるリード線10A全体の収縮をより効果的に抑制することができる。   As shown in FIG. 7, in addition to the through-hole 18, a tear 22 that extends in the width direction of the main body 16 and is configured by a curved surface (that is, does not have a corner) may be provided. By providing such a tear 22, the stress at the time of expansion and contraction due to heat can be concentrated around the tear 22, and the peripheral portion of the tear 22 can be locally and greatly plastically deformed. For this reason, the shrinkage | contraction of the lead wire 10A whole at the time of cooling can be suppressed more effectively.

次に、図8に示す第2実施例のリード線10B(10)について説明する。上述した第1実施例のリード線10Aと異なる点は、貫通孔18に換えて、本体16の幅方向両端部に、本体16の長手方向に沿って半円形状の切欠24を複数設けた点である。なお、これ以外の部分は前記第1実施例と同じであるので、前記第1実施例の説明を援用して本実施例の説明に代える。   Next, the lead wire 10B (10) of the second embodiment shown in FIG. 8 will be described. The difference from the lead wire 10 </ b> A of the first embodiment described above is that a plurality of semicircular cutouts 24 are provided along the longitudinal direction of the main body 16 at both ends in the width direction of the main body 16 instead of the through holes 18. It is. Since the other parts are the same as those of the first embodiment, the description of the first embodiment is used instead of the description of the first embodiment.

切欠24は、リード線10Aが熱膨張した際に応力をその周囲に集めるためのものであり、本体16の広幅面における幅方向両端部を型抜きプレス加工機などを用い、半円形状に切欠加工することによって形成される。なお、この切欠24は図8(a)に示すようにリード線10Bの側縁にて千鳥状に形成してもよいし、図8(b)に示すようにリード線10Bの側縁にて対称に形成してもよいが、前者の場合には本体16長手方向における強度や電気抵抗の変動を低減することができる。   The notch 24 is for collecting stress around the lead wire 10A when it thermally expands, and the both ends in the width direction of the wide surface of the main body 16 are notched into a semicircular shape using a die-cutting press machine or the like. It is formed by processing. The notches 24 may be formed in a staggered pattern at the side edge of the lead wire 10B as shown in FIG. 8A, or at the side edge of the lead wire 10B as shown in FIG. 8B. Although it may be formed symmetrically, in the former case, fluctuations in strength and electrical resistance in the longitudinal direction of the main body 16 can be reduced.

本実施例のリード線10Bによれば、テープ状の本体16の長手方向に沿って本体16幅方向両端部に所定の間隔で複数の切欠24が設けられているので、本体16の見かけの弾性率を下げることができると共に、太陽電池のセル12にリード線10Bを配置してこれらを加熱・溶着する際、リード線10Bの前記熱収縮に伴う応力(=前記張力)が切欠24の周辺に集まり、当該部分[イ]又は/及び[ロ]が容易に弾性変形更には塑性変形する。このため、ハンダめっき層20のハンダ20aを加熱・溶融してセル12の表面にリード線10Bを溶着し、その後冷却した場合、加熱時に発生した切欠24周辺部分[イ]又は/及び[ロ]の弾性変形更には塑性変形によりリード線10B全体の収縮を抑制することができる。この結果、冷却時におけるリード線10Bの収縮に伴いセル12に与えられる曲げ応力(=前記ハンダ側の表面に発生する張力)を緩和することができ、太陽電池のセル12の反りや割れを防止することができる。   According to the lead wire 10B of the present embodiment, the plurality of cutouts 24 are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the tape-like main body 16 at both ends in the width direction of the main body 16, so that the apparent elasticity of the main body 16 is obtained. In addition, when the lead wires 10B are arranged on the solar cell 12 and heated / welded, the stress (= the tension) associated with the thermal contraction of the lead wire 10B is generated around the notch 24. As a result, the part [A] or / and [B] easily undergoes elastic deformation or plastic deformation. Therefore, when the solder 20a of the solder plating layer 20 is heated and melted to weld the lead wire 10B to the surface of the cell 12, and then cooled, the peripheral portion of the notch 24 generated during the heating [A] or / and [B] The shrinkage of the entire lead wire 10B can be suppressed by elastic deformation and plastic deformation. As a result, the bending stress (= tension generated on the surface on the solder side) applied to the cell 12 as the lead wire 10B contracts during cooling can be alleviated, and warpage and cracking of the cell 12 of the solar battery can be prevented. can do.

また、本発明のリード線10Bでは、切欠24が半円形状といった角部を有さない形状で構成されているので、リード線10Bの切欠24部分の強度、とりわけ前記疲労強度の低下を最小限に止めることができると共に、本体16が前記熱収縮して切欠24の周辺部分[イ]又は/及び[ロ]に応力(=前記張力)が集まる際、この応力が一点に集中するのを防止することができる。このため、セル12とリード線10Bとの接合時に本体16が前記熱収縮して切欠24の周辺部分[イ]又は/及び[ロ]が弾性変形更には塑性変形する際、応力が一点に集中して当該部分(切欠24の周辺部分[イ]又は/及び[ロ])に破断が生じるのを防止することができる。また、セル12を接続したリード線10Bが日射や気温の変化などによる熱履歴を受けて常に微細な熱伸縮を繰り返したとしても、このように一点に応力が集中しない構造であれば、切欠24の周辺部分[イ]又は/及び[ロ]に亀裂や破断が生じる心配はない。   Further, in the lead wire 10B of the present invention, the notch 24 is formed in a shape having no corners such as a semicircular shape, so that the strength of the notch 24 portion of the lead wire 10B, in particular, a decrease in the fatigue strength is minimized. In addition, when the main body 16 contracts due to the heat and the stress (= the tension) collects in the peripheral portion [A] and / or [B] of the notch 24, the stress is prevented from concentrating on one point. can do. Therefore, when the cell 16 and the lead wire 10B are joined, the main body 16 is thermally contracted, and when the peripheral portion [A] and / or [B] of the notch 24 is elastically deformed or plastically deformed, the stress is concentrated at one point. Thus, it is possible to prevent breakage of the portion (the peripheral portion [A] or / and [B] of the notch 24). Further, even if the lead wire 10B connected to the cell 12 is subjected to a thermal history due to solar radiation or a change in air temperature and repeats a minute thermal expansion and contraction, if the stress does not concentrate at one point in this way, the notch 24 There is no concern that cracks or breaks will occur in the peripheral portion [A] or [and] [B].

なお、上述の例では切欠24を半円形状に形成する場合を示したが、この切欠24を半楕円形状(図示せず)に形成するようにしてもよい。つまり、切欠24が角部を有さない形状であれば、上述したものと同じ作用・効果を奏することができる。   In the above example, the notch 24 is formed in a semicircular shape. However, the notch 24 may be formed in a semi-elliptical shape (not shown). That is, as long as the notch 24 has a shape having no corners, the same actions and effects as described above can be achieved.

また、図9に示すように、本実施例の切欠24に加え、更に第1実施例で示した貫通孔18を設けてリード線10C(10)を構成するようにしてもよい。こうすることで上述した第1実施例および第2実施例の作用・効果の両方を同時に奏することができる。   Further, as shown in FIG. 9, in addition to the notch 24 of the present embodiment, the lead wire 10C (10) may be configured by further providing the through hole 18 shown in the first embodiment. By doing so, both the operations and effects of the first and second embodiments described above can be achieved simultaneously.

本発明のリード線を用いた太陽電池モジュールの概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the solar cell module using the lead wire of this invention. 本発明のリード線と太陽電池セルとの接合構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the junction structure of the lead wire of this invention, and a photovoltaic cell. 本発明の一実施例(第1実施例)のリード線を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lead wire of one Example (1st Example) of this invention. 図3におけるA−A拡大断面図である。It is an AA expanded sectional view in FIG. 第1実施例の変形例(楕円形状貫通孔)を示す平面図である。It is a top view which shows the modification (elliptical through-hole) of 1st Example. 第1実施例の変形例(複数列の貫通孔)を示す平面図である。It is a top view which shows the modification (a multiple row through-hole) of 1st Example. 第1実施例の変形例(裂け目付き貫通孔)を示す平面図である。It is a top view which shows the modification (through-hole with a tear) of 1st Example. 本発明における他の実施例(第2実施例)のリード線を示す平面図である。It is a top view which shows the lead wire of the other Example (2nd Example) in this invention. 本発明における他の実施例(第3実施例)のリード線を示す平面図である。It is a top view which shows the lead wire of the other Example (3rd Example) in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10(10A〜C)…リード線
12…(太陽電池の)セル
14…太陽電池モジュール
16…本体
18…貫通孔
20…ハンダめっき層
20a…ハンダ
22…裂け目
24…切欠
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 (10A-C) ... Lead wire 12 ... (Solar cell) cell 14 ... Solar cell module 16 ... Main body 18 ... Through-hole 20 ... Solder plating layer 20a ... Solder 22 ... Rear 24 ... Notch

Claims (2)

太陽電池モジュールのセル間を電気的に接続する太陽電池用リード線であって、
金属材料からなるテープ状の本体と、前記本体の長手方向に沿って所定の間隔で穿設された円形状または楕円形状の複数の貫通孔と、前記本体の表面に設けられたハンダめっき層とで構成されていることを特徴とする太陽電池用リード線。
A solar cell lead wire for electrically connecting cells of a solar cell module,
A tape-shaped main body made of a metal material, a plurality of circular or elliptical through holes drilled at predetermined intervals along the longitudinal direction of the main body, and a solder plating layer provided on the surface of the main body It is comprised by the lead wire for solar cells characterized by the above-mentioned.
太陽電池モジュールのセル間を電気的に接続する太陽電池用リード線であって、
金属材料からなるテープ状の本体と、前記本体の長手方向に沿って前記本体幅方向両端部に所定の間隔で設けられた半円形状または半楕円形状の複数の切欠と、前記本体の表面に設けられたハンダめっき層とで構成されていることを特徴とする太陽電池用リード線。
A solar cell lead wire for electrically connecting cells of a solar cell module,
A tape-shaped main body made of a metal material, a plurality of semicircular or semi-elliptical notches provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the main body, and a surface of the main body A lead wire for a solar cell, comprising a solder plating layer provided.
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