JP2007141621A - Lead wire for solar battery - 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 solar battery damaging no conductivity, preventing warp and crack of a cell after soldering, free from breakage even when receiving stress repeatedly. <P>SOLUTION: The lead wire is composed of a tape-shaped main body 16 formed by annealing electrolytic copper foil, and a solder plated layer 18 formed on a surface of the main body. By this constitution, the main body 16 has very low bearing load, and easily deformed by small stress. Moreover, indentation 22 formed on a deposition face 24 of the main body 16 preforms as if it is a cushion, apparent elasticity is reduced. Bending stress added to a cell 12 accompanied by thermal contraction of the lead wire 10 in cooling after soldering is thereby relaxed, and the cell 12 of the solar battery is prevented from warp and crack. <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の圧延銅箔をスリットして得た幅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 a conventional solar cell, a solder wire is applied to a rectangular copper wire having a width of 1 to 3 mm obtained by slitting a rolled copper foil having a thickness of 0.05 to 0.2 mm as a lead wire for connecting cells. When this lead wire is joined to a solar cell, the lead wire and the cell are heated to melt the solder plating provided on the surface of the lead wire, and then, these are brought into close contact with each other. I was trying to cool.

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、「電解銅箔34を焼鈍してなるテープ状の本体16と、本体16の表面に設けられたハンダめっき層18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10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 formed by annealing the electrolytic copper foil 34, The solar cell lead wire 10 is characterized by comprising a solder plating layer 18 provided on the surface of the main body 16.

また、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載の太陽電池用リード線10の製造方法に関し、「陰極である回転ドラム30にめっき状の銅を電着させ、これを引き剥がして得た電解銅箔34を所定の幅にてテープ状に巾切りした後、非酸化雰囲気中で焼鈍し、或いは、電解銅箔34を非酸化雰囲気中で焼鈍した後、所定の幅にてテープ状に巾切りして本体16を形成し、然る後、本体16をハンダ浴に浸漬して本体16表面にハンダめっき層18を形成する」ことを特徴とするものである。   Moreover, the invention described in claim 2 relates to a method for manufacturing the solar cell lead wire 10 described in claim 1, in which “plated copper is electrodeposited on the rotating drum 30 serving as a cathode and then peeled off. The obtained electrolytic copper foil 34 is cut into a tape shape with a predetermined width and then annealed in a non-oxidizing atmosphere, or the electrolytic copper foil 34 is annealed in a non-oxidizing atmosphere and then taped with a predetermined width. The main body 16 is formed by cutting it into a shape, and thereafter, the main body 16 is immersed in a solder bath to form a solder plating layer 18 on the surface of the main body 16 ".

これらの発明では、太陽電池用リード線10の本体16を、厚さ方向に向けて銅の結晶粒が略棒状に成長・析出して形成された電解銅箔34を焼鈍したもので構成しているので、その耐力荷重(すなわち本体16が弾性変形から塑性変形へと変化する際の荷重)は極めて低いものとなっている。このため、少ない応力で容易に塑性変形することができる。   In these inventions, the main body 16 of the solar cell lead wire 10 is formed by annealing an electrolytic copper foil 34 formed by growing and precipitating copper crystal grains in a substantially rod shape in the thickness direction. Therefore, the proof load (that is, the load when the main body 16 changes from elastic deformation to plastic deformation) is extremely low. For this reason, it can be easily plastically deformed with less stress.

また、本体16を構成する電解銅箔34は、一方の表面に回転ドラム30の表面形状が転写された平滑な光沢面20(通称S面)が形成されるが、他方の表面には銅の結晶粒が析出する際の凹凸22が残った析出面24(通称M面)が形成されている。このため、本体16は、析出面24に形成された凹凸22がクッションのように働き、見掛けの弾性率を低くすることができる。   Further, the electrolytic copper foil 34 constituting the main body 16 has a smooth glossy surface 20 (commonly referred to as an S surface) formed by transferring the surface shape of the rotary drum 30 on one surface, but the other surface is made of copper. A precipitation surface 24 (commonly referred to as M-plane) is formed in which the irregularities 22 remain when crystal grains are precipitated. For this reason, as for the main body 16, the unevenness | corrugation 22 formed in the precipitation surface 24 can work like a cushion, and can reduce an apparent elasticity modulus.

したがって、以上のように構成された太陽電池用リード線10では、ハンダめっき層18のハンダ18aを加熱・溶融してセル12の表面にリード線10を溶着(ハンダ付け)する際、本体16は、加熱により熱膨張するが、熱膨張時の膨張応力によって弾性変形領域を超えて塑性変形するようになる。また、本体16の見掛けの弾性率は低いものとなっている。それ故、その後冷却した際、冷却時におけるリード線10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10がハンダ付けされている側のセル12表面における収縮方向の張力)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。   Therefore, in the solar cell lead wire 10 configured as described above, when the lead wire 10 is welded (soldered) to the surface of the cell 12 by heating and melting the solder 18a of the solder plating layer 18, the main body 16 is Although it is thermally expanded by heating, it undergoes plastic deformation beyond the elastic deformation region due to the expansion stress during thermal expansion. Further, the apparent elastic modulus of the main body 16 is low. Therefore, the bending stress applied to the cell 12 with the thermal contraction of the lead wire 10 during cooling after cooling (in other words, the tension in the contraction direction on the surface of the cell 12 on which the lead wire 10 is soldered). ) Can be mitigated, and warpage and cracking of the solar cell 12, more specifically, the solar cell module 14 can be prevented.

また、本体16を構成する電解銅箔34は、上述したように一方の表面に平滑な光沢面20が形成され、他方の表面に凹凸22を有する析出面24が形成されているので、特にハンダめっき層18を介して本体16の析出面24側が太陽電池モジュール14のセル12を向くようにしてリード線10とセル12とをハンダ付けした場合、析出層24における凹凸22のアンカー効果によって、リード線10とセル12とを強固に接合することができる。   Further, the electrolytic copper foil 34 constituting the main body 16 has a smooth glossy surface 20 on one surface as described above, and a precipitation surface 24 having irregularities 22 on the other surface. When the lead wire 10 and the cell 12 are soldered so that the deposition surface 24 side of the main body 16 faces the cell 12 of the solar cell module 14 through the plating layer 18, the lead effect is caused by the anchor effect of the unevenness 22 in the deposition layer 24. The line 10 and the cell 12 can be firmly bonded.

さらに、本発明の太陽電池用リード線10は、太陽電池のセル12とリード線10とを広い表面積にて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10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 lead wire 10 of the present invention can join the solar cell 12 and the lead wire 10 with a large surface area, the junction reliability can be improved and the cell 12 can be improved. Current can flow smoothly from the lead wire 10 toward the lead wire 10.

そして、本発明の太陽電池用リード線10は、幅方向の断面積が長手方向のどの位置においてもほぼ均一であることから、熱膨張・収縮を繰り返すことによって繰り返し応力を受けた際にも破断することがなく、また、電気が通流する長手方向において導電性を損なうこともない。   The solar cell lead wire 10 of the present invention has a uniform cross-sectional area in the width direction at any position in the longitudinal direction, and therefore breaks when repeatedly subjected to stress by repeated thermal expansion and contraction. In addition, there is no loss of conductivity in the longitudinal direction through which electricity flows.

本発明によれば、太陽電池用リード線の本体が焼鈍した電解銅箔で構成されているので、当該本体はその耐力荷重が極めて低く、少ない応力で容易に塑性変形することができる。加えて、本体の析出面に形成された凹凸がクッションのように働き、見掛けの弾性率を低くすることができる。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曲げ応力を緩和することができ、太陽電池のセルの反りや割れを防止することができる。   According to the present invention, since the main body of the solar cell lead wire is made of annealed electrolytic copper foil, the main body has an extremely low proof load and can be easily plastically deformed with a small amount of stress. In addition, the unevenness formed on the deposition surface of the main body works like a cushion, and the apparent elastic modulus can be lowered. For this reason, the bending stress given to a cell with the thermal contraction of the lead wire at the time of cooling after soldering can be relieved, and the curvature and the crack of the cell of a solar cell can be prevented.

また、太陽電池のセルとリード線とを広い表面積にて面で接合することができ、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。   In addition, the cells of the solar battery and the lead wires can be joined to each other with a large surface area, so that the joining reliability can be improved and a current can smoothly flow from the cells toward the lead wires.

さらに、本発明の太陽電池用リード線は、幅方向の断面積が長手方向のどの位置においてもほぼ均一であることから、熱膨張・収縮を繰り返すことによって繰り返し応力を受けた際にも破断することがなく、また、電気が通流する長手方向において導電性を損なうこともない。   Furthermore, since the cross-sectional area in the width direction of the solar cell lead wire according to the present invention is almost uniform at any position in the longitudinal direction, it breaks even when subjected to repeated stress by repeated thermal expansion and contraction. In addition, there is no loss of conductivity in the longitudinal direction through which electricity flows.

したがって、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。   Therefore, it is possible to prevent warping and cracking of a cell after soldering, more specifically, a solar cell module, and it does not break even when subjected to repeated stress, and does not impair electrical conductivity. Lead wires can be provided.

以下、本発明を図面に従って詳述する。本発明の太陽電池用リード線10(以下、単に「リード線10」という。)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から電流を取出すためのものである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the solar cell lead wire 10 of the present invention (hereinafter simply referred to as “lead wire 10”) electrically connects the cells 12 made of a single crystal or polycrystalline silicon substrate. The solar cell module 14 is connected to take out current from the cell 12.

図3は本発明の一実施形態のリード線10を示す長手方向の断面図である。この図が示すように本発明のリード線10は、大略、本体16とハンダめっき層18とで構成されている。   FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the lead wire 10 according to the embodiment of the present invention. As shown in this figure, the lead wire 10 of the present invention is generally composed of a main body 16 and a solder plating layer 18.

本体16は、厚さ50〜300μmの電解銅箔34(図4参照)を所定の幅にて巾切りしたテープ状のものを焼鈍して得た長尺の部材(線材)である。   The main body 16 is a long member (wire material) obtained by annealing a tape-shaped member obtained by cutting a copper foil 34 (see FIG. 4) having a thickness of 50 to 300 μm with a predetermined width.

この本体16の厚さは、上述のように50〜300μmの範囲とするのが好ましく、より好ましくは70〜250μmの範囲である。本体16の厚さが50μm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、300μmよりも厚い場合には導電性は改善されるが、本体16を構成する電解銅箔34自体の製造が困難になると共に、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。   As described above, the thickness of the main body 16 is preferably in the range of 50 to 300 μm, more preferably in the range of 70 to 250 μm. When the thickness of the main body 16 is less than 50 μm, the conductivity of the main body 16 is deteriorated. Conversely, when the thickness is larger than 300 μm, the conductivity is improved, but the electrolytic copper foil constituting the main body 16 is improved. This is because the manufacturing of the solar cell module 14 is difficult and the flexibility (flexibility) of the main body 16 is lowered, and the workability at the time of manufacturing the solar cell module 14 is deteriorated.

また、本体16の幅は、1〜5mmの範囲とするのが好ましく、より好ましくは2〜4mmの範囲である。本体16の幅が1mm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。   Moreover, it is preferable that the width | variety of the main body 16 shall be the range of 1-5 mm, More preferably, it is the range of 2-4 mm. When the width of the main body 16 is less than 1 mm, the main body 16 may be disconnected due to the 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 12 decreases and the power generation efficiency decreases.

なお、この本体16は、上述のように電解銅箔34で構成されているので、一方の表面には(後述する)回転ドラム30の表面形状が転写された平滑な光沢面20(通称S面)が形成されており、光沢面20に対向する他方の表面には銅の結晶粒が析出する際の凹凸22が残った析出面24(通称M面)が形成されている。   Since the main body 16 is composed of the electrolytic copper foil 34 as described above, a smooth glossy surface 20 (commonly referred to as S surface) to which the surface shape of the rotary drum 30 (described later) is transferred is provided on one surface. ) And a precipitation surface 24 (commonly referred to as an M surface) is formed on the other surface facing the glossy surface 20, with the irregularities 22 remaining when copper crystal grains precipitate.

ハンダめっき層18は、本体16の表面にハンダ18aを鍍金することによって得られる厚さ10〜40μm程度の層である。このハンダめっき層18を構成するハンダ18a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 18 is a layer having a thickness of about 10 to 40 μm obtained by plating the solder 18 a on the surface of the main body 16. The solder 18a constituting the solder plating layer 18 may be any one of a Pb—Sn eutectic composition used conventionally and a lead-free type whose demand is increasing in recent years.

また、本体16の表面にハンダめっき層18を形成する方法としては、ハンダ18a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 for forming the solder plating layer 18 on the surface of the main body 16 include a method in which the main body 16 is immersed in a solder bath in which the solder 18a is dissolved.

以上のように構成されたリード線10を製造する際には、まず、図4に示すような製造装置26を用い、電解採取法にて本体16を構成する電解銅箔を作製する。具体的には、電解液槽28に収容した硫酸銅水溶液などの電解液W中に、陰極となるチタンやステンレス製の回転ドラム30を浸漬し、その回転ドラム30の周面に沿って鉛や不溶性材料からなる陽極32を配設する。そして、この回転ドラム30を回転させながら電極間に電力を供給する。すると、回転ドラム30の表面に、厚さ方向に向けて略棒状に成長した銅の結晶粒が析出するので、この析出した銅を連続的に剥がして巻き取ることにより電解銅箔34が完成する。ここで、電極間の電流密度や回転ドラムの回転速度を調節し、得られる電解銅箔34の厚さが50〜300μmの範囲となるように調整する。   When manufacturing the lead wire 10 configured as described above, first, an electrolytic copper foil that constitutes the main body 16 is manufactured by an electrowinning method using a manufacturing apparatus 26 as shown in FIG. Specifically, a rotating drum 30 made of titanium or stainless steel serving as a cathode is immersed in an electrolytic solution W such as an aqueous copper sulfate solution accommodated in the electrolytic solution tank 28, and lead or lead is formed along the peripheral surface of the rotating drum 30. An anode 32 made of an insoluble material is provided. Then, electric power is supplied between the electrodes while rotating the rotary drum 30. Then, since copper crystal grains grown in a substantially rod shape in the thickness direction are deposited on the surface of the rotary drum 30, the electrolytic copper foil 34 is completed by continuously peeling and winding the deposited copper. . Here, the current density between the electrodes and the rotation speed of the rotating drum are adjusted so that the thickness of the obtained electrolytic copper foil 34 is in the range of 50 to 300 μm.

続いて、得られた電解銅箔34を幅が1〜5mmの範囲となるようにスリット(巾切り加工)してテープ状に成形し、これを非酸化雰囲気(例えば窒素雰囲気,アルゴン雰囲気及び一酸化炭素雰囲気など)とした熱処理炉に入れて350℃〜500℃の温度で所定時間保持し焼鈍する。これにより、リード線10の本体16が完成する。   Subsequently, the obtained electrolytic copper foil 34 is slit (width-cut) so as to have a width in the range of 1 to 5 mm, and formed into a tape shape. This is formed into a non-oxidizing atmosphere (for example, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, and one). It is placed in a heat treatment furnace having a carbon oxide atmosphere or the like, and is kept at a temperature of 350 ° C. to 500 ° C. for a predetermined time and annealed. Thereby, the main body 16 of the lead wire 10 is completed.

そして、得られた本体16をハンダ浴に浸漬して本体16の表面に厚さ10〜40μm程度のハンダめっき層18を形成することによりリード線10が完成する。   Then, the lead body 10 is completed by immersing the obtained main body 16 in a solder bath to form a solder plating layer 18 having a thickness of about 10 to 40 μm on the surface of the main body 16.

上記方法にて製造したリード線10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10が密着するように配設し、熱風などの加熱手段を用い、リード線10がハンダ18a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18のハンダ18aが溶融し、リード線10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18aが繋ぐようになる。そして、溶融したハンダ18a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18aが固化し、リード線10を用いたセル12どうしの接合(リード線10とセル12との接合)が完了する。   When joining the cells 12 using the lead wire 10 manufactured by the above method, as shown in FIG. 2, the lead wire 10 is disposed so as to be in close contact with a predetermined position on the front surface or the back surface of the cell 12. Using a heating means such as hot air, the lead wire 10 is heated so as to have a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder 18a. Then, the solder 18a of the solder plating layer 18 is melted, and the melted solder 18a is connected to the surface of the main body 16 of the lead wire 10 and the surface (or back surface) of the cell 12. Then, the molten solder 18a cools the main body 16 and the cell 12 in a state where they are cooled, so that the solder 18a is solidified, and the cells 12 are joined to each other using the lead wire 10 (between the lead wire 10 and the cell 12). Joining) is completed.

ここで、リード線10の本体16を構成する銅(Cu)の線膨張係数[17×10-6(/℃)]は、セル12を構成するシリコン(Si)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10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10がハンダ付けされている側のセル12表面における収縮方向の張力)が与えられるとも考えられる。 Here, the linear expansion coefficient [17 × 10 −6 (/ ° C.)] of copper (Cu) constituting the main body 16 of the lead wire 10 is equal to the linear expansion coefficient [7.6 of silicon (Si) constituting the cell 12. × 10 −6 (/ ° C.)], the lead wire 10 and the cell 12 soldered in the expanded state due to heating are cooled, and the bending stress ( In other words, it is considered that a tension in the contraction direction on the surface of the cell 12 on the side where the lead wire 10 is soldered is given.

しかしながら、本実施形態のリード線10では、本体16を、厚さ方向に向けて銅の結晶粒が略針状或いは略棒状に成長・析出して形成された電解銅箔34を焼鈍したもので構成しているので、その耐力荷重は極めて低いものとなっている。このため、少ない応力で容易に塑性変形することができる。   However, in the lead wire 10 of the present embodiment, the main body 16 is obtained by annealing the electrolytic copper foil 34 formed by growing and precipitating copper crystal grains in a substantially needle shape or substantially rod shape in the thickness direction. Since it comprises, the proof load is very low. For this reason, it can be easily plastically deformed with less stress.

また、本体16を構成する電解銅箔34は、一方の表面に回転ドラム30の表面形状が転写された平滑な光沢面20が形成されるが、他方の表面には銅の結晶粒が析出する際の凹凸22が残った析出面24が形成されている。このため、本体16は、析出面24に形成された凹凸22がクッションのように働き、見掛けの弾性率を低くすることができる。   The electrolytic copper foil 34 constituting the main body 16 has a smooth glossy surface 20 formed by transferring the surface shape of the rotary drum 30 on one surface, but copper crystal grains are deposited on the other surface. A precipitation surface 24 is formed on which irregularities 22 remain. For this reason, as for the main body 16, the unevenness | corrugation 22 formed in the precipitation surface 24 can work like a cushion, and can reduce an apparent elasticity modulus.

したがって、以上のように構成されたリード線10では、ハンダめっき層18のハンダ18aを加熱・溶融してセル12の表面にリード線10を溶着(ハンダ付け)する際、本体16は、加熱により熱膨張するが、熱膨張時の膨張応力によって弾性変形領域を超えて塑性変形するようになる。また、本体16の見掛けの弾性率は低いものとなっている。それ故、その後冷却した際、冷却時におけるリード線10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10がハンダ付けされている側のセル12表面における収縮方向の張力)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。   Therefore, in the lead wire 10 configured as described above, when the lead wire 10 is welded (soldered) to the surface of the cell 12 by heating and melting the solder 18a of the solder plating layer 18, the main body 16 is heated. Although it thermally expands, it undergoes plastic deformation beyond the elastic deformation region due to expansion stress during thermal expansion. Further, the apparent elastic modulus of the main body 16 is low. Therefore, when it is subsequently cooled, the bending stress applied to the cell 12 as the lead wire 10 is thermally contracted during cooling (in other words, the tension in the shrinking direction on the surface of the cell 12 on which the lead wire 10 is soldered). ) Can be mitigated, and warpage and cracking of the solar cell 12, more specifically, the solar cell module 14 can be prevented.

また、本体16を構成する電解銅箔34は、上述したように一方の表面に平滑な光沢面20が形成され、他方の表面に凹凸22を有する析出面24が形成されているので、特にハンダめっき層18を介して本体16の析出面24側が太陽電池モジュール14のセル12を向くようにしてリード線10とセル12とをハンダ付けした場合、析出層24における凹凸22のアンカー効果によって、リード線10とセル12とを強固に接合することができる。このため、セル12とリード線10とを図2に示すような状態で配設し、図の上面側から加熱してこれらをハンダ付けする場合、本体16の析出面24が図の上側を向くように配設すれば、熱源の反対側(すなわち図2における下側)でも十分な強度にてセル12とリード線10とを接合することができる。つまり、セル12に当接するリード線10の面を適宜調節することにより、製造方法や要求される接合強度に応じた最適な状態でセル12とリード線10とを接合(ハンダ付け)することができる。   Further, the electrolytic copper foil 34 constituting the main body 16 has a smooth glossy surface 20 on one surface as described above, and a precipitation surface 24 having irregularities 22 on the other surface. When the lead wire 10 and the cell 12 are soldered so that the deposition surface 24 side of the main body 16 faces the cell 12 of the solar cell module 14 through the plating layer 18, the lead effect is caused by the anchor effect of the unevenness 22 in the deposition layer 24. The line 10 and the cell 12 can be firmly bonded. For this reason, when the cells 12 and the lead wires 10 are arranged in the state as shown in FIG. 2 and are soldered by heating from the upper surface side of the drawing, the deposition surface 24 of the main body 16 faces the upper side of the drawing. If arranged in this way, the cell 12 and the lead wire 10 can be joined with sufficient strength even on the opposite side of the heat source (that is, the lower side in FIG. 2). That is, by appropriately adjusting the surface of the lead wire 10 in contact with the cell 12, the cell 12 and the lead wire 10 can be joined (soldered) in an optimum state according to the manufacturing method and the required joining strength. it can.

さらに、本発明の太陽電池用リード線10は、太陽電池のセル12とリード線10とを広い表面積にて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10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 lead wire 10 of the present invention can join the solar cell 12 and the lead wire 10 with a large surface area, the junction reliability can be improved and the cell 12 can be improved. Current can flow smoothly from the lead wire 10 toward the lead wire 10.

そして、本発明の太陽電池用リード線10は、幅方向の断面積が長手方向のどの位置においてもほぼ均一であることから、熱膨張・収縮を繰り返すことによって繰り返し応力を受けた際にも破断することがなく、また、電気が通流する長手方向において導電性を損なうこともない。   The solar cell lead wire 10 of the present invention has a uniform cross-sectional area in the width direction at any position in the longitudinal direction, and therefore breaks when repeatedly subjected to stress by repeated thermal expansion and contraction. In addition, there is no loss of conductivity in the longitudinal direction through which electricity flows.

なお、上述の例では、本体16を製造する際、電解銅箔34を所定の幅にてテープ状に巾切りした後、非酸化雰囲気中で焼鈍する場合を示したが、電解銅箔34を非酸化雰囲気中で焼鈍した後、所定の幅にてテープ状に巾切りするようにしてもよい。電解銅箔34を巾切りした後に焼鈍する方法では、電解銅箔34の切断部分すなわち本体16の長手方向端部が加工硬化することや切断刃の油が本体16に残存することがなく、品質的に極めて優れた本体16を得ることができ、逆に、電解銅箔34を焼鈍した後に巾切りする方法では、本体16を効率よく製造することができる。   In the above example, when the main body 16 is manufactured, the electrolytic copper foil 34 is cut into a tape shape with a predetermined width and then annealed in a non-oxidizing atmosphere. After annealing in a non-oxidizing atmosphere, it may be cut into a tape shape with a predetermined width. In the method of annealing after cutting the electrolytic copper foil 34, the cut portion of the electrolytic copper foil 34, that is, the longitudinal end of the main body 16 is not work hardened, and the oil of the cutting blade does not remain in the main body 16. Therefore, the main body 16 can be efficiently manufactured by the method of cutting the width after the electrolytic copper foil 34 is annealed.

また、上述の例では、製造した電解銅箔34をそのまま焼鈍或いは巾切り加工する場合を示したが、これらの処理をする前に電解銅箔34の少なくとも析出面24表面に微粒状の銅塊を形成する粗面化処理を行なうようにしてもよい。かかる処理を行なうことによって、リード線10とセル12とをより一層強固に接合することができると共に、見掛けの弾性率をより低くすることができる。   Moreover, in the above-mentioned example, the case where the manufactured electrolytic copper foil 34 is directly annealed or cut into pieces has been shown. However, before these treatments, a fine copper lump is formed on at least the surface of the electrolytic copper foil 34 on the precipitation surface 24. You may make it perform the roughening process which forms. By performing such a treatment, the lead wire 10 and the cell 12 can be bonded more firmly, and the apparent elastic modulus can be further lowered.

以下、実施例を示し、本発明をさらに具体的に詳述するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is explained in full detail further, this invention is not limited to an Example.

[実施例1]
厚さ175μmの電解銅箔を準備し、これをスリッターで幅2mmの平角線に巾切りしてコイル状に巻き取った。次いでコイル状に巻き取った平角線を熱処理炉に入れ、窒素雰囲気で450℃×4時間保持して焼鈍し、本体を形成した。そして、この本体をSn−2.8%Ag−0.5%Cuの鉛フリーのハンダ浴に浸漬して本体表面に40μm厚のハンダめっき層を形成し、リード線を完成させた。
[Example 1]
An electrolytic copper foil having a thickness of 175 μm was prepared, and this was cut into a rectangular wire having a width of 2 mm with a slitter and wound into a coil. Next, the rectangular wire wound in a coil shape was put into a heat treatment furnace, and annealed by holding at 450 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to form a main body. The main body was immersed in a Sn-2.8% Ag-0.5% Cu lead-free solder bath to form a 40 μm thick solder plating layer on the surface of the main body, thereby completing a lead wire.

そして、得られたリード線について、「セルの反り」,「電気抵抗」,「耐力荷重」および「引張荷重」を測定した。   And about the obtained lead wire, "cell curvature", "electric resistance", "proof load", and "tensile load" were measured.

なお、「セルの反り」については以下の方法で測定した。すなわち、得られたリード線を厚さ250μmで且つ一辺の長さが15cmの正方形のSi板(セル)上に載置し、この状態で270℃の熱風を吹きつけてセルにリード線をハンダ付けした。そして、冷却後のリード線付きセルを定盤に載せてセル端部の浮き上がりを計測して「セルの反り」とした。   “Cell warpage” was measured by the following method. That is, the obtained lead wire is placed on a square Si plate (cell) having a thickness of 250 μm and a side length of 15 cm, and in this state, hot air of 270 ° C. is blown to solder the lead wire to the cell. I attached. Then, the cell with lead wires after cooling was placed on a surface plate, and the rising of the cell edge was measured to obtain “cell warpage”.

また、「耐力荷重」とは、リード線(具体的には本体)が弾性変形から塑性変形へと変化する際の荷重、つまり「降伏点」の荷重である。   The “proof load” is a load when the lead wire (specifically, the main body) changes from elastic deformation to plastic deformation, that is, a load at the “yield point”.

得られた結果を表1に示す。   The obtained results are shown in Table 1.

[比較例1]
焼鈍を行なわなかったこと以外は、実施例1と同様の方法でリード線を完成させた。そして、得られたリード線について、実施例1で述べたものと同じ方法でセルの反り,電気抵抗および引張荷重を測定した。得られた結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A lead wire was completed in the same manner as in Example 1 except that annealing was not performed. And about the obtained lead wire, the curvature of a cell, the electrical resistance, and the tensile load were measured by the same method as what was described in Example 1. FIG. The obtained results are shown in Table 1.

[比較例2]
本体として厚さ175μm,幅2mmの軟銅線(圧延品を焼鈍した物)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でリード線を完成させた。そして、得られたリード線について、実施例1で述べたものと同じ方法でセルの反り,電気抵抗および引張荷重を測定した。得られた結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A lead wire was completed in the same manner as in Example 1 except that an annealed copper wire having a thickness of 175 μm and a width of 2 mm (a product obtained by annealing a rolled product) was used as the main body. And about the obtained lead wire, the curvature of a cell, the electrical resistance, and the tensile load were measured by the same method as what was described in Example 1. FIG. The obtained results are shown in Table 1.

表1に示すように、実施例のリード線は、比較例1および2のものと比較して、「電気抵抗」並びに「引張荷重」はほぼ同等であるにもかかわらず、耐力荷重が極めて低く、「セルの反り」を著しく低減できることが分かる。   As shown in Table 1, the lead wire of the example has an extremely low proof load compared with those of Comparative Examples 1 and 2, although the “electric resistance” and the “tensile load” are almost the same. It can be seen that “cell warpage” can be significantly reduced.

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. 本発明の一実施例のリード線を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lead wire of one Example of this invention. 本体を構成する電解銅箔の製造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the manufacturing apparatus of the electrolytic copper foil which comprises a main body.

符号の説明Explanation of symbols

10…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…ハンダめっき層
18a…ハンダ
20…光沢面
22…凹凸
24…析出面
26…(電解銅箔の)製造装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Lead wire 12 ... (Solar cell) cell 14 ... Solar cell module 16 ... Main body 18 ... Solder plating layer 18a ... Solder 20 ... Glossy surface 22 ... Concavity / convexity 24 ... Precipitation surface 26 ... (Electrolytic copper foil) manufacturing apparatus

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、
電解銅箔を焼鈍してなるテープ状の本体と、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 lead wire for a solar cell, comprising: a tape-like main body formed by annealing electrolytic copper foil; and a solder plating layer provided on the surface of the main body.
陰極である回転ドラムにめっき状の銅を電着させ、これを引き剥がして得た電解銅箔を所定の幅にてテープ状に巾切りした後、非酸化雰囲気中で焼鈍し、或いは、前記電解銅箔を非酸化雰囲気中で焼鈍した後、所定の幅にてテープ状に巾切りして本体を形成し、
然る後、前記本体をハンダ浴に浸漬して前記本体表面にハンダめっき層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。
Electrodeposited plated copper on a rotating drum that is a cathode, and after stripping the electrolytic copper foil obtained by peeling it into a tape shape with a predetermined width, it was annealed in a non-oxidizing atmosphere, or After annealing the electrolytic copper foil in a non-oxidizing atmosphere, the main body is formed by cutting into a tape shape with a predetermined width,
Thereafter, a method for producing a lead wire for a solar cell, wherein the main body is immersed in a solder bath to form a solder plating layer on the surface of the main body.
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