JP2009218560A - 太陽電池用リード線及びその製造方法並びに太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】セル割れ抑制効果の高い太陽電池用リード線を提供する。
【解決手段】帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面ａ、ｂには凹面２ａ、２ｂを有すると共に側面ｃ、ｄには凸面３ｃ、３ｄを有する凹凸導電材４を形成し、凹凸導電材４の凹面２ａ、２ｂに溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層５を平坦に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、セル割れ抑制効果の高い太陽電池用リード線に関する。

太陽電池には、半導体基板として多結晶及び単結晶のＳｉセルが用いられる。図４に示されるように、太陽電池１０１は、半導体基板１０２の所定の領域に太陽電池用リード線１０３をはんだで接合して作成する。太陽電池用リード線１０３は、半導体基板１０２の表面に設けられた表面電極１０４及び裏面電極１０５にはんだ付けする。半導体基板１０２内で発電された電力を太陽電池用リード線１０３を通じて外部へ伝送する。

図５に示されるように、従来の太陽電池用リード線１１１は、帯板状導電材１１２とその帯板状導電材１１２の上下面に形成された溶融はんだめっき層１１３とを備える。帯板状導電材１１２は、例えば、円形断面の導体を圧延加工して帯板状にしたものであり、平角導体、平角線とも呼ばれる。

溶融はんだめっき層１１３は、帯板状導電材１１２の上下面に、溶融めっき法により溶融はんだを供給して形成したものである。溶融めっき法は、酸洗等により帯板状導電材１１２の上下面ａ、ｂを清浄化し、その帯板状導電材１１２を溶融はんだ浴に通すことにより、帯板状導電材１１２の上下面ａ、ｂにはんだを積層していく方法である。溶融はんだめっき層１１３は、帯板状導電材１１２の上下面ａ、ｂに付着した溶融はんだが凝固する際に表面張力の作用によって、図５に示されるように、幅方向側部から中央部にかけて膨らんだ形状、いわゆる山形に形成される。

図５に示した従来の太陽電池用リード線１１１は、帯板状導電材１１２の上下面ａ、ｂに山形に膨らんだ溶融はんだめっき層１１３を有する。図４で説明したように、太陽電池用リード線１０３を半導体基板１０２の表面電極１０４にはんだ付けする際、表面電極１０４には表面電極１０４と導通する電極帯（図示せず）をあらかじめ形成する。この電極帯に太陽電池用リード線１０３の溶融はんだめっき層１１３を接触させ、その状態ではんだ付けを行う。太陽電池用リード線１０３を半導体基板１０２の裏面電極１０５にはんだ付けする場合も同様である。

このとき、図５の太陽電池用リード線１１１（１０３）は、溶融はんだめっき層１１３が膨らんでいるため、電極帯と溶融はんだめっき層１１３との接触面積が小さくなる。電極帯と溶融はんだめっき層１１３との接触面積が小さいと、半導体基板１０２から溶融はんだめっき層１１３への熱伝導が不十分になり、はんだ付け不良が生じる。

また、電極帯と溶融はんだめっき層１１３との接触面積が小さいことは、半導体基板１０２の表裏両面に太陽電池用リード線１１１を接合する場合に、表面電極１０４にはんだ付けする太陽電池用リード線１１１と裏面電極１０５にはんだ付けする太陽電池用リード線１１１との間に位置ズレを生じさせ、その位置ズレが原因でセル割れ（半導体基板１０２が割れること）が発生する。半導体基板１０２は高価であるので、セル割れは好ましくない。

電極帯と溶融はんだめっき層との接触面積が小さいという問題を解決するために、帯板状導電材の上下面に凹面を形成し、この凹面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を平坦に形成する方法が提案されている（特許文献１）。

図６に示されるように、特許文献１の太陽電池用リード線１２１は、下面ｂに凹面１２２を形成した下凹面導電材１２３を用いる。下凹面導電材１２３の上面ａは、凸面又は平坦面とする。このように下面のみに凹面１２２を有する下凹面導電材１２３を溶融はんだ浴に通すことにより、下凹面導電材１２３の上下面ａ、ｂに溶融はんだめっき層１２４、１２５を形成する。下凹面導電材１２３の凹面１２２に形成された溶融はんだめっき層１２４は平坦になる。このような太陽電池用リード線１２１を半導体基板の表面電極又は裏面電極に対して溶融はんだめっき層１２４の平坦な下面ｂをはんだ付けすると、太陽電池用リード線１２１が半導体基板に強固に接合され、太陽電池用リード線１２１が半導体基板から外れ難く、耐久性に優れる。

国際公開ＷＯ２００４／１０５１４１

前述のように、太陽電池用リード線を半導体基板に強固に接合するには、溶融はんだめっき層を平坦に形成するとよい。しかし、特許文献１によれば、帯板状導電材の下面に凹面を形成するために、帯板状導電材に適宜な塑性加工、曲げ加工を施す。例えば、帯板状導電材を型ロールに通すことにより凹面を形成する。また、平板状クラッド材をスリット加工して帯板状導電材を得る際に、回転刃の間隔や回転速度を調節して曲げ加工を施す。このようにして下凹面導電材１２３を得る。

塑性加工、曲げ加工は、断続的処理であるため、量産性に劣る。また、帯板状導電材を型ロールに通すことは、帯板状導電材に対する圧力の調整が難しいため、下凹面導電材は断面寸法の精度に劣る。

スリット加工により帯板状導電材に凹面を形成すると、下凹面導電材１２３にバリが生じる。下凹面導電材１２３にバリが存在すると、太陽電池用リード線１２１を半導体基板に接合する際にバリの存在部分に応力集中が起こり、半導体基板にセル割れが発生する。

また、特許文献１の太陽電池用リード線１２１では、第１の半導体基板の裏面電極から第２の半導体基板の表面電極へ、第２の半導体基板の裏面電極から第３の半導体基板の表面電極へと接続される。このようにして半導体基板の表裏両面に太陽電池用リード線１２１を接合する場合に、表面電極にはんだ付けする太陽電池用リード線１２１と裏面電極にはんだ付けする太陽電池用リード線１２１との間に位置ズレが生じるという問題は解決されていない。この位置ズレによって半導体基板にセル割れが発生する問題が残っている。

太陽電池のコストの大半を半導体基板が占めるため、半導体基板の薄型化が検討されているが、薄型化された半導体基板は割れやすい。例えば、半導体基板の厚みが２００μｍ以下になるとセル割れが生じる割合が大きくなる。太陽電池用リード線が原因で半導体基板にセル割れが発生するようでは、半導体基板の薄型化は望めない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セル割れ抑制効果の高い太陽電池用リード線を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の太陽電池用リード線は、導電材の表面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を形成した太陽電池用リード線において、帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面には凹面を有すると共に側面には凸面を有する凹凸導電材を形成し、該凹凸導電材の上記凹面に溶融はんだを供給して上記溶融はんだめっき層を平坦に形成したものである。

また、本発明の太陽電池用リード線は、導電材の表面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を形成した太陽電池用リード線において、帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面には凹面を有すると共に側面には凸面を有する凹凸導電材を形成し、該凹凸導電材の上記凹面に溶融はんだを供給し、上記上下面の凹面に溶融はんだめっき層を平坦に形成したものである。

上記帯板状導電材は、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の平角線であってもよい。

上記帯板状導電材は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのいずれかからなってもよい。

上記帯板状導電材は、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、高純度Ｃｕ（９９．９９９９％以上）のいずれかからなってもよい。

上記溶融はんだめっき層は、Ｓｎ系はんだ、又は、第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｗｔ％以上含むＳｎ系はんだ合金からなってもよい。

また、本発明の太陽電池用リード線の製造方法は、原料導電材を圧延加工又はスリット加工することにより帯板状導電材を形成し、この帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面には凹面を有すると共に側面には凸面を有する凹凸導電材を形成し、該凹凸導電材を連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理し、その後、上記凹面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を平坦に形成するものである。

また、本発明の太陽電池は、太陽電池用リード線を上記溶融はんだめっき層のはんだによって半導体基板の表面電極及び裏面電極にはんだ付けしたものである。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）セル割れ抑制効果が高い。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１（ａ）に示されるように、本発明に係る太陽電池用リード線１は、図１（ｂ）に示した帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面ａ、ｂには凹面２ａ、２ｂを有すると共に側面ｃ、ｄには凸面３ｃ、３ｄを有する凹凸導電材４を形成し、凹凸導電材４の凹面２ａ、２ｂに溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層５を平坦に形成したものである。

図１（ｂ）に示されるように、帯板状導電材は平坦な側面及び上下面を有し、長手方向に延びたものである。この帯板状導電材をダイス加工することによって、横断面を図１（ａ）のように形成する。なお、図１（ｂ）に示した上面、下面、側面、横断面の定義は、本発明の全ての図に共通である。

凹面２ａ、２ｂは、溶融はんだを収容するためのものであり、溶融はんだ収容用凹部とも言う。

凹面２ａ、２ｂは、凹凸導電材４の側面ｃ、ｄにおいて凹凸導電材４の厚みが厚く、側面ｃ、ｄ間の中央部において凹凸導電材４の厚みが薄くなるよう、側面ｃ、ｄ間にわたり丸みを帯びて窪んだ曲面となっている。

凸面３ｃ、３ｄは、凹凸導電材４の上下面ａ、ｂにおいて凹凸導電材４の幅が短く、上下面ａ、ｂ間の中央部において凹凸導電材４の幅が長くなるよう、丸みを帯びて突き出た曲面となっている。

溶融はんだめっき層５は、凹凸導電材４の側面ｃ、ｄ間において幅が均一である。溶融はんだめっき層５の表面（上下面ａ、ｂ）は平面である。

帯板状導電材を凹凸導電材４にダイス加工するためのダイスは、ダイス穴が図１に示した凹凸導電材４の断面と同じ形状を有するものである。このようなダイスに帯板状導電材を通すことにより、凹凸導電材４の横断面形状をダイス穴と同じ形状にすることができる。

図７にダイスを示す。図示のように、ダイス７１は、図１（ａ）に示した凹凸導電材４の断面形状と同じように、上辺と下辺が内に向けて凸になっており、側辺が外に向けて凸になっている形状のダイス穴７２を有する。ダイス穴７２の反対側の挿入口に図１（ｂ）に示した長尺の帯板状導電材を連続的に挿入し、ダイス穴７２から長尺の凹凸導電材４を連続的に得ることができる。

本発明に係る太陽電池用リード線１は、半導体基板の表面電極及び裏面電極への設置が容易となるよう、及び接合時に必要な熱伝導が十分に確保されるように溶融はんだめっき層５を平坦に形成したものである。これにより、表面電極及び裏面電極に対して整然と設置でき、強固なはんだ付けを可能にすることを目指す。

また、本発明に係る太陽電池用リード線１は、側面には凸面３ｃ、３ｄを設けることにより、セル割れを防止することを目指す。なお、セル割れ防止は、太陽電池用リード線１の側面に凸面３ｃ、３ｄを設けることによって、直接行うのではなく、はんだを収容する凹面２ａ、２ｂの存在により、やむなく存在する凸部を曲面とし、接続時の半導体基板へのストレスを低減させることにより行う。

帯板状導電材には、例えば、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の平角線を用いる。この平角線をダイス加工することによって図１や後述する図２のような横断面形状の導電材を得る。

帯板状導電材は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのいずれか、あるいは、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、高純度Ｃｕ（９９．９９９９％以上）のいずれかからなる。

溶融はんだめっき層５は、Ｓｎ系はんだ（Ｓｎ系はんだ合金）を用いる。Ｓｎ系はんだは、成分重量が最も重い第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｗｔ％以上含むものである。

次に、本発明の効果を説明する。

太陽電池用リード線１を半導体基板（図示せず）の表面電極及び裏面電極にはんだ付けするに際し、太陽電池用リード線１や半導体基板の加熱温度は、溶融はんだめっき層５のはんだの融点付近の温度に制御される。その理由は、太陽電池用リード線１の凹凸導電材４（例えば、銅）の熱膨張率と半導体基板（Ｓｉ）の熱膨張率が大きく相違するためである。熱膨張率の相違によって半導体基板にクラックを発生させる原因となる熱応力が生じる。この熱応力を小さくするには、低温接合を行うのがよい。よって、太陽電池用リード線１や半導体基板の加熱温度は、溶融はんだめっき層５のはんだの融点付近の温度に制御される。

上記接合時の加熱方法は、半導体基板をホットプレート上に設置し、このホットプレートからの加熱と半導体基板に設置された太陽電池用リード線１の上方からの加熱とを併用するものである。

半導体基板の表面電極及び裏面電極と溶融はんだめっき層５あるいは導電性ペースト層（接合層）との接触面積を大きくし、半導体基板から溶融はんだめっき層５への熱伝導を十分にするためには、溶融はんだめっき層５を含む太陽電池用リード線１の形状を平角状にして、半導体基板の表面電極及び裏面電極に接する太陽電池用リード線１の側面を平坦にするのがよい。

しかし、図５に示した従来の太陽電池用リード線１１１は、長手方向の中央部が膨らんだ山形をしており、半導体基板の表面電極及び裏面電極にはんだ付けする際に半導体基板の表面電極及び裏面電極と太陽電池用リード線１１１の溶融はんだめっき層５との接触面積が小さい。このため、熱伝導が不十分になったり、太陽電池用リード線１１１を表面電極及び裏面電極に設置すると位置が不安定になり、半導体基板の表裏で太陽電池用リード線１１１の位置がずれたりする。これらにより、セル割れが生じる。

本発明は、太陽電池用リード線１の側面となる溶融はんだめっき層５を平坦にしたので、上記従来の問題は解決される。

図６に示した特許文献１の太陽電池用リード線１２１は、下凹面導電材１２３の凹面１２２に溶融はんだを収容することにより、溶融はんだめっき層１２４は平坦になる。しかし、帯板状導電材をスリット加工して下凹面導電材１２３を形成すると、下凹面導電材１２３にバリが生じる。バリによって、太陽電池用リード線１２１と半導体基板との接合部に応力が集中しセル割れが発生する。

また、特許文献１の太陽電池用リード線１２１に用いる下凹面導電材１２３は、下面ｂのみ凹面を有し、上面ａは平坦面である。このような下凹面導電材１２３に溶融はんだめっき層１２４、１２５を形成すると、下面ｂの溶融はんだめっき層１２４は平坦となるが、上面ａの溶融はんだめっき層１２５は山形に膨らむ。すなわち、特許文献１の太陽電池用リード線１２１は、下面ｂが平坦で、上面ａが山形に膨らんでいる。このような太陽電池用リード線１２１を半導体基板の表裏両面に接合しようとすると、太陽電池用リード線１２１の位置が表裏でずれる。この位置ズレによって半導体基板にセル割れが発生する。

セル割れが発生する理由を説明する。

帯板状導電材としての平角線と半導体基板との接合は、所定の圧力で、平角線と半導体基板とを接合部（表面電極、裏面電極）に合わせて挟み、加熱して接合させる。このとき、平角線にバリが存在すると、バリによって半導体基板に高い圧力が生じてセル割れが発生する。バリがなければ、接合時に平角線から半導体基板にかかる圧力が小さくなるのでセル割れは生じない。また、山形に膨らんだ接合面を有する平角線を半導体基板に接合すると、平角線が表面電極、裏面電極の上でずれやすい。ずれのため半導体基板の表面と裏面とで互い違いに平角線が挟まれ、セル割れが発生する。フラットな接合面を有する平角線を半導体基板に接合すると、平角線が表面電極、裏面電極の上でずれにくい。ずれがなければ、半導体基板の表面と裏面とでほぼ同じ位置に平角線が挟まれ、半導体基板へのストレスが小さくなり、セル割れが発生しない。

その点、本発明の太陽電池用リード線１では、帯板状導電材をダイス加工することによって凹凸導電材４を形成するので、上下面には凹面２ａ、２ｂを有すると共に側面には凸面３ｃ、３ｄを有する凹凸導電材４を形成することができる。凸面３ｃ、３ｄは曲面となる。溶融はんだめっき層５の表面（上下面ａ、ｂ）は平面となる。これにより、バリがなく、半導体基板との接合面がフラットになる。よって、セル割れが抑制される。

接合面の凸部を曲面に加工する方法として切削による面取り可能である。

また、本発明は、ダイス穴が凹凸導電材４の断面と同じ形状を有するダイスに帯板状導電材を通すダイス加工により、凹凸導電材４の横断面形状をダイス穴と同じ形状にするので、凹凸導電材４の寸法安定性・量産性に優れている。その結果、本発明は、セル割れ抑制に最も効果を有する太陽電池用リード線１を提供することができる。

さらに、本発明は、凹凸導電材４の上下面ａ、ｂに凹面２ａ、２ｂを形成し、これら凹面２ａ、２ｂに溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層５を平坦に形成したので、太陽電池用リード線１は上下面ａ、ｂが共に平坦である。よって、半導体基板の表裏両面に太陽電池用リード線１を接合する場合に、表面電極にはんだ付けする太陽電池用リード線１と裏面電極にはんだ付けする太陽電池用リード線１との間に位置ズレが生じない。

また、本発明は、凹凸導電材４の上下面ａ、ｂに凹面２ａ、２ｂを形成したので、リード線接合後にＳｉセル表面電極上に形成されるはんだフィレットを安定した山形の形状にすることも可能である。フィレットとは、ろう付けやはんだ付けを行った継ぎ手の隙間からはみだしたろうやはんだを指す。

帯板状導電材は、体積抵抗率が比較的小さい材料であることが好ましい。表１のように、帯板状導電材にはＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどがある。Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのうち体積抵抗率が最も低いのはＡｇである。従って、帯板状導電材としてＡｇを用いると、太陽電池用リード線１を用いた太陽電池の発電効率を最大限にすることができる。帯板状導電材としてＣｕを用いると、太陽電池用リード線１を低コストにすることができる。帯板状導電材としてＡｌを用いると、太陽電池用リード線１の軽量化を図ることができる。

帯板状導電材としてＣｕを用いる場合、そのＣｕには、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、高純度Ｃｕ（９９．９９９９％以上）のいずれを用いてもよい。帯板状導電材の０．２％耐力を最も小さくするためには、純度が高いＣｕを用いるのが有利である。よって、高純度Ｃｕ（９９．９９９９％以上）を用いると、帯板状導電材の０．２％耐力を小さくすることができる。タフピッチＣｕ又はリン脱酸Ｃｕを用いると、太陽電池用リード線１を低コストにすることができる。

溶融はんだめっき層５に用いるはんだとしては、Ｓｎ系はんだ、又は、第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｗｔ％以上含むＳｎ系はんだ合金が挙げられる。これらのはんだは、第３成分として１０００ｐｐｍ以下の微量元素を含んでいてもよい。

また、凹凸導電材４の凹面２ａ、２ｂにはんだめっきをして溶融はんだめっき層５を平坦に形成する代わりに、第１成分としてＳｎを含み第２成分としてＮｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｒｕ、Ｐｔから選択される少なくとも１つの元素を含む金属材料（第３成分として１０００ｐｐｍ以下の微量元素を含んでいてもよい）による薄めっきを凹凸導電材４の凹面２ａ、２ｂに施してもよい。太陽電池用リード線１を半導体基板に接合するとき、あるいはそれ以前に、上記薄めっきが施された凹面２ａ、２ｂに導電性接着剤を塗布して、太陽電池用リード線１を半導体基板の表面電極及び裏面電極に接着してもよい。

次に、本発明の他の実施形態による太陽電池用リード線を説明する。

図２に示されるように、太陽電池用リード線２１は、図１の太陽電池用リード線１に加えて、凹凸導電材２４の側面ｃ、ｄの凸面３ｃ、３ｄに、凹面２３ｃ、２３ｄを形成し、その凹面２３ｃ、２３ｄに溶融はんだを供給して側部溶融はんだめっき層２２ｃ、２２ｄを形成したものである。

凹凸導電材２４の側面ｃ、ｄの凸面３ｃ、３ｄに側部溶融はんだめっき層２２ｃ、２２ｄを形成することで、凹凸導電材２４と半導体基板との接合に寄与するはんだが十分に表面電極、裏面電極との接合部に供給され、断面形状が山形の良好なフィレットが形成される。これにより、接合信頼性（導電性、接合強度など）に優れる太陽電池用リード線２１が得られる。

図８に、図２の凹凸導電材２４を形成するためのダイスを示す。図示のように、ダイス８１は、図２に示した凹凸導電材２４の断面形状と同じように、上辺と下辺が内に向けて凸になっており、側辺の上下部分がいったん外に向けて凸になり、中央部分で凹になっている形状のダイス穴８２を有する。ダイス穴８２の反対側の挿入口に図１（ｂ）に示した長尺の帯板状導電材を連続的に挿入し、ダイス穴８２から長尺の凹凸導電材２４を連続的に得ることができる。

次に、本発明の太陽電池用リード線の製造方法を説明する。

まず、原料導電材（図示せず）を圧延加工又はスリット加工することにより帯板状導電材（図示せず）を形成する。この帯板状導電材をダイス加工することによって、図１（ａ）に示すような上下に凹面２ａ、２ｂを有し側面に凸面３ｃ、３ｄを有する凹凸導電材４を形成する。この凹凸導電材４を連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理する。その後、凹面２ａ、２ｂに溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層５を平坦に形成する。

一般に、固体や液体の内部では、内部分子同士に分子間力が働いているため、できるだけ小さくなろうとする性質がある。表面の分子は片側が異なる分子に囲まれているため、高い内部エネルギ状態にあり、その過剰なエネルギを安定した状態にしようとする。空気と接するはんだ（液体）の場合、空気中の分子間力ははんだ中の分子間力に比べて極めて小さいため、はんだ表面の分子は空気側の分子からは引っ張られず、はんだ内部の分子からのみ引っ張られることになる。よって、はんだ表面の分子は常にはんだの中に入っていこうとし、その結果、はんだ表面は最も表面積の少ない（はんだを構成する元素の少ない）球状になろうとする。

このような表面積を小さくするように働く力（表面張力）によって、図５に示した従来の太陽電池用リード線１１１は、帯板状導電材１１２の上下面ａ、ｂに山形に膨らんだ形状で凝固した溶融はんだめっき層１１３が形成される。球状になるはずのはんだが球状にならないのは、はんだに帯板状導電材１１２との界面の相互作用力（はんだと帯板状導電材１１２の界面張力）がかかっているからである。

これに対し、本発明の太陽電池用リード線１は、はんだと接する凹凸導電材４の表面積が大きいため、はんだと凹凸導電材４との界面張力が大きくなり、はんだの球状からの変形がより大きく、はんだが凝固したときに溶融はんだめっき層５を平坦に形成することができる。

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

帯板状導電材を凹凸導電材４に形成する加工方法としては、ダイス加工の他にバリを連続的に切削する方法をとることもできる。

凹凸導電材４を熱処理することにより、凹凸導電材４の軟化特性を向上させることができる。凹凸導電材４の軟化特性を向上させることは、０．２％耐力を低減させるのに有効である。熱処理方法としては、連続通電加熱、連続式加熱、バッチ式加熱がある。連続して長尺にわたって熱処理するには、連続通電加熱が好ましい。安定した熱処理が必要な場合には、バッチ式加熱が好ましい。酸化を防止する観点から、水素還元雰囲気の炉を用いるのが好ましい。

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

次に、本発明の太陽電池について説明する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、本発明の太陽電池３１は、これまで説明した太陽電池用リード線１（又は２１）を溶融はんだめっき層５のはんだによって半導体基板３２の表面電極３３及び裏面電極３４にはんだ付けしたものである。

太陽電池用リード線１と表面電極３３及び裏面電極３４との接合面となる溶融はんだめっき層５が平坦であるため、半導体基板３２の表裏において太陽電池用リード線１の位置が安定し、位置ずれが防止されている。

本発明の太陽電池３１によれば、太陽電池用リード線１と半導体基板との接合強度が高く、かつ、接合時のセル割れを抑制することができるので、太陽電池の歩留まりの向上が図れる。

（実施例１）
原料導電材であるＣｕ材料を圧延加工して幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの平角線状の帯板状導電材を形成した。この帯板状導電材をダイス加工して凹面２ａ、２ｂを有する凹凸導電材４を作成した。この凹凸導電材４をバッチ式加熱設備で熱処理し、さらに、この凹凸導電材４の周囲にＳｎ−３％Ａｇ−０．５Ｃｕはんだめっきを施して凹凸導電材４の凹面２ａ、２ｂに溶融はんだめっき層５を平坦に形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。以上により、図１の太陽電池用リード線１を得た。

（実施例２）
実施例１の太陽電池用リード線１の構成に加え、側面ｃ、ｄの凸面３ｃ、３ｄに側部溶融はんだめっき層２２ｃ、２２ｄを形成して図２の太陽電池用リード線２１を得た。

（実施例３）
原料導電材であるＣｕ−インバー−Ｃｕ（比率２：１：２）材料をスリット加工して幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの平角線状の帯板状導電材を形成した。この帯板状導電材をダイス加工して凹面２ａ、２ｂを有する凹凸導電材４を作成した。この凹凸導電材４の周囲にはんだめっきを施して凹凸導電材４の凹面２ａ、２ｂに溶融はんだめっき層５を平坦に形成した。以上により、図１の太陽電池用リード線１を得た。

（比較例１）
原料導電材であるＣｕ材料を圧延加工して幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの平角線状の帯板状導電材１１２を形成した。この帯板状導電材１１２をバッチ式加熱設備で熱処理し、さらに、この帯板状導電材１１２の周囲にはんだめっきを施して帯板状導電材１１２の平坦な上下面に山形に膨らんだ溶融はんだめっき層１１３を形成した（導体は熱処理Ｃｕ）。以上により、図５の太陽電池用リード線１１１を得た。

（比較例２）
原料導電材であるＣｕ−インバー−Ｃｕ（比率２：１：２）材料をスリット加工して幅２．０ｍｍ、厚さ０．１６ｍｍの下凹面導電材１２３を形成した。この下凹面導電材１２３の周囲にはんだめっきを施して下凹面導電材１２３の凹面１２２に平坦な溶融はんだめっき層１２４を形成すると共に、平坦な側面には山形に膨らんだ溶融はんだめっき層１２５を形成した。以上により、図６の太陽電池用リード線１２１を得た。

これら実施例１、２、３及び比較例１、２の太陽電池用リード線の断面を観察した結果、実施例１、２、３は半導体基板に接合するべき上下面ａ、ｂがいずれも平坦であることが確認された。比較例１は、半導体基板に接合するべき上下面ａ、ｂがいずれも中央部で膨らんだ山形の断面であった。比較例２は、半導体基板に接合するべき下面ｂは平坦で上面ａは中央部で膨らんだ山形の断面であった。

これら実施例１、２、３及び比較例１、２の太陽電池用リード線にロジン系フラックスを適量塗布し、それぞれの太陽電池用リード線を銅板上に設置し、ホットプレート加熱（２６０℃で３０秒間保持）し、太陽電池用リード線を銅板にはんだ付けした。さらに、これら銅板にはんだ付けした太陽電池用リード線の銅板に対する接合力を評価するために、９０°剥離試験を行った。また、これらの太陽電池用リード線を縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚み１８０μｍの半導体基板（Ｓｉセル）の両面の電極部位に設置して、１０ｇの錘を載せた状態で同様にホットプレート加熱（２６０℃で３０秒間保持）し、はんだ付けした。そのはんだ付けの際に生じるセル割れの状況を調べた。比較例２については、上面ａを接合する場合と下面ｂを接合する場合を行ってそれぞれの場合についてセル割れの状況を調べた。

実施例１、２、３及び比較例１、２の評価結果を表２に示す。

表２の「導体加工」の欄は、原料導電材から平角線状の帯板状導電材を形成する加工方法を示す。「ダイス加工」の欄は、本発明のダイス加工をする（有り）かしない（無し）かを示す。「断面形状」の欄は、どの図に示した断面形状であったかを示す。「接合力」の欄は、９０°剥離試験により銅板と太陽電池用リード線を引っ張り、どのくらいの引張力で引っ張ったときに接合が剥がれるか試験を行った結果を示し、◎は引張力２０Ｎ以上、○は引張力１０〜２０Ｎ、△は引張力１０Ｎ以下を示す。「セル割れ」の欄は、はんだ付け試験によって調べたときに目視で確認可能な程度のセル割れが１箇所以上あればセル割れ有りと判定し、それ以外ではセル割れ無しと判定し、全接合箇所におけるセル割れ無しの割合が９０％以上の場合を○、セル割れ無しの割合が７０％以上９０％未満の場合を△、セル割れ無しの割合が７０％未満の場合を×とした。なお、セル割れ無しの割合は、下記の式により算出した。

（セル割れ無しの割合）＝
［（割れが生じないセル枚数）
／（はんだ付け試験を行ったセル枚数）］×１００
表２に示されるように、実施例１〜３の太陽電池用リード線は、ダイス加工によって上下面ａ、ｂに凹面２ａ、２ｂを有し側面に凸面３ｃ、３ｄを有する凹凸導電材４を形成し、凸面３ｃ、３ｄに溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層５を平坦に形成したので、優れた接合力が得られることが確認された。

特に、実施例２の太陽電池用リード線２１は、上下面ａ、ｂの凹面２ａ、２ｂに溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層５を平坦に形成したので、接合に寄与するはんだが十分に供給され、良好なフィレットの形成されたことが高い接合力に繋がっている。

実施例２の太陽電池用リード線２１は、半導体基板との接合面がフラットなため、従来の太陽電池（図４）のような点接触ではなく、本発明の太陽電池（図３）のような面接触が可能であり、さらに、側面ｃ、ｄの凸面３ｃ、３ｄに、凹面２３ｃ、２３ｄを形成し、その凹面２３ｃ、２３ｄに溶融はんだを供給して側部溶融はんだめっき層２２ｃ、２２ｄを形成したので、接合に寄与するはんだが増え、良好なはんだフィレットが形成される。これにより、接合性（強度及び導電性）が向上する。

また、表２に示されるように、実施例１〜３の太陽電池用リード線１、２１は、ダイス加工によって上下面ａ、ｂに凹面２ａ、２ｂを有し側面に凸面３ｃ、３ｄを有する凹凸導電材４を形成し、凸面３ｃ、３ｄに溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層５を平坦に形成したので、セル割れが抑制されることが確認された。

これに対し、圧延加工を行いダイス加工を行わない比較例１では、セル割れが見られないものの、接合力は本発明に比べてやや劣る。スリット加工を行いダイス加工を行わない比較例２では、接合面を平坦な側面ｂにした場合は、接合力には優れるものの、セル割れが見られる。接合面を膨らんだ側面ａにした場合は、セル割れはないものの、接合力は本発明に比べてやや劣る。

以上のように、実施例１、２、３及び比較例１、２の評価結果から、本発明はセル割れ抑制効果が高いことが確認された。

（ａ）は本発明の一実施形態を示す太陽電池用リード線の横断面図、（ｂ）は太陽電池用リード線の材料となる帯板状導電材の斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す太陽電池用リード線の横断面図である。 （ａ）は本発明の太陽電池の横断面図、（ｂ）は本発明の太陽電池の上面図である。 （ａ）は従来の太陽電池の横断面図、（ｂ）は従来の太陽電池の上面図である。 従来の太陽電池用リード線の横断面図である。 従来（特許文献１）の太陽電池用リード線の側横断面図である。 図１の太陽電池用リード線を製造するダイスの斜視図である。 図２の太陽電池用リード線を製造するダイスの斜視図である。

符号の説明

１、２１ 太陽電池用リード線
２ａ、２ｂ 凹面
３ｃ、３ｄ 凸面
４ 凹凸導電材
５ 溶融はんだめっき層

Claims (8)

1. 導電材の表面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を形成した太陽電池用リード線において、帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面には凹面を有すると共に側面には凸面を有する凹凸導電材を形成し、該凹凸導電材の上記凹面に溶融はんだを供給して上記溶融はんだめっき層を平坦に形成したことを特徴とする太陽電池用リード線。
2. 導電材の表面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を形成した太陽電池用リード線において、帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面には凹面を有すると共に側面には凸面を有する凹凸導電材を形成し、該凹凸導電材の上記凹面に溶融はんだを供給し、上記上下面の凹面に溶融はんだめっき層を平坦に形成したことを特徴とする太陽電池用リード線。
3. 上記帯板状導電材は、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下の平角線であることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池用リード線。
4. 上記帯板状導電材は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の太陽電池用リード線。
5. 上記帯板状導電材は、タフピッチＣｕ、低酸素Ｃｕ、無酸素Ｃｕ、リン脱酸Ｃｕ、高純度Ｃｕ（９９．９９９９％以上）のいずれかからなることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の太陽電池用リード線。
6. 上記溶融はんだめっき層は、Ｓｎ系はんだ、又は、第１成分としてＳｎを用い、第２成分としてＰｂ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択される少なくとも１つの元素を０．１ｗｔ％以上含むＳｎ系はんだ合金からなることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の太陽電池用リード線。
7. 原料導電材を圧延加工又はスリット加工することにより帯板状導電材を形成し、この帯板状導電材をダイス加工することによって、上下面には凹面を有すると共に側面には凸面を有する凹凸導電材を形成し、該凹凸導電材を連続通電加熱炉又は連続式加熱炉又はバッチ式加熱設備で熱処理し、その後、上記凹面に溶融はんだを供給して溶融はんだめっき層を平坦に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。
8. 請求項１〜６いずれか記載の太陽電池用リード線を上記溶融はんだめっき層のはんだによって半導体基板の表面電極及び裏面電極にはんだ付けしたことを特徴とする太陽電池。

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