KR101078453B1 - 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터 - Google Patents

태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터 Download PDF

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Abstract

태양 전지 모듈에 있어서 셀 사이끼리를 접속하는 태양 전지용 인터커넥터로서 사용되는 태양 전지용 인터커넥터용 재료이며, 질량 백만분율로, Zr 및 Mg 중 적어도 1종을 3ppm이상 20ppm 이하, O를 5ppm 이하를 포함하고, 잔량부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 잔류 저항비가 300 이상으로 되어 있다. 또한, 태양 전지 모듈(30)에 있어서 셀(31) 사이끼리를 접속하는 태양 전지용 인터커넥터(32)이며, 전술한 태양 전지용 인터커넥터용 재료로 이루어지고, 단면이 직사각 형상을 이루는 평각선으로 되고, 상기 평각선의 연장 방향으로 연장되는 주면의 적어도 일면에, 납 프리 납땜 도금층이 형성되어 있다.

Description

태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터 {SOLAR CELL INTERCONNECTOR MATERIAL AND SOLAR CELL INTERCONNECTOR}
본 발명은 복수의 셀로 이루어지는 태양 전지 모듈에 있어서, 셀 사이를 접속하는 태양 전지용 인터커넥터에 적합한 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터에 관한 것이다.
본원은 2008년 4월 25일에 출원된 일본 특허 출원 제2008-115913호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그들의 내용을 여기에 원용한다.
최근, 환경 부하가 적은 발전 방식으로서 태양 전지 모듈을 이용한 것이 주목되고, 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 태양 전지 모듈은, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, pn 접합된 실리콘 등의 반도체의 판재로 이루어지는 셀을 복수 구비하여, 이들 셀이 태양 전지용 인터커넥터 및 부스 바에 의해 전기적으로 접속된 구성으로 되어 있다.
여기서, 셀 사이를 전기적으로 접속하는 인터커넥터로서는, 예를 들어 특허 문헌 2에 개시한 바와 같이, 무산소 구리나 터프 피치 구리로 이루어지는 구리 평각선에 납땜 도금층이 형성된 것이 널리 사용되고 있다. 또한, 비특허 문헌 1에 개시된 바와 같이, 6N(순도 99.9999％)의 고순도 구리로 이루어지는 인터커넥터도 제안되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2005-166915호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평11-21660호 공보
비특허 문헌 1 : 엔도 히로토시 외 5명, "태양 전지용 연질형 땜납 도금 평각선의 개발", 히타치 덴센(日立電線) No.26(2007-1), P.15-P.18
그런데, 전술한 태양 전지 모듈은 항상 옥외에 설치되므로, 태양 전지 모듈의 온도는 직사 광선이 조사되는 주간에는 90℃ 근처까지 상승하고, 야간에는 0℃ 근처까지 하강하게 된다. 즉, 태양 전지 셀 및 태양 전지용 인터커넥터에는 0℃로부터 90℃까지의 온도 사이클이 반복해서 부하된다.
여기서, 전술한 구리 평각선으로 이루어지는 태양 전지용 인터커넥터와 실리콘 등으로 이루어지는 셀이 솔더링되어 있으므로, 태양 전지용 인터커넥터의 열팽창 계수와 셀의 열팽창 계수의 차에 기인하는 열변형이, 태양 전지용 인터커넥터의 내부에 축적된다.
종래의 태양 전지용 인터커넥터는, 전술한 바와 같이 무산소 구리 및 터프 피치 구리로 구성되어 있으므로, 0℃로부터 90℃까지의 온도 사이클에 의해 변형이 내부에 축적되어 경화된다. 이와 같이 태양 전지용 인터커넥터가 경화되면, 취성 재료인 실리콘으로 이루어지는 셀이 파손되거나, 태양 전지용 인터커넥터 자체가 파손되어 버릴 우려가 있다. 또한, 6N의 고순도 구리를 얻기 위해서는, 4N(순도 99.99％)의 전기 구리를 더욱 정련 처리할 필요가 있으므로, 생산 비용이 대폭으로 상승해 버린다.
특히, 최근에는 태양 전지 모듈을 저비용으로 생산하기 위해 셀의 박형화가 진행되고 있고, 태양 전지용 인터커넥터의 경화에 의해 셀이 파손되어 버릴 가능성이 높아지고 있다.
또한, 실리콘 등으로 구성된 셀의 열팽창 계수와 구리 평각선인 태양 전지용 인터커넥터의 열팽창 계수가 다르다. 태양 전지용 인터커넥터를 셀에 접합하는 경우, 승온되어 태양 전지용 인터커넥터가 늘어난 상태로 셀과 접합되어, 냉각 시에 태양 전지용 인터커넥터가 수축됨으로써, 셀에 휨이 발생한다고 하는 문제가 있었다. 셀에 휨이 발생한 경우, 태양 전지 모듈을 구성할 수 없게 되거나, 프레임으로의 설치를 할 수 없게 되는 등의 문제가 발생하게 된다. 또한, 이 휨에 의해 셀이 파손되어 버릴 우려도 있다.
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 옥외에 설치되어 사용되고, 0℃로부터 90℃까지의 온도 사이클이 반복해서 부하된 경우라도, 경화되는 일 없이, 셀이나 태양 전지용 인터커넥터 자체의 파손 등의 트러블을 미연에 방지할 수 있는 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 땜납 접합 시에 발생하는 열응력을 흡수하여, 셀의 휨의 발생을 방지하는 것이 가능한 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 태양 전지용 인터커넥터용 재료는 태양 전지 모듈에 있어서 셀 사이끼리를 접속하는 태양 전지용 인터커넥터로서 사용되는 태양 전지용 인터커넥터용 재료이며, 질량 백만분율로, Zr 및 Mg 중 적어도 1종을 3ppm 이상 20ppm 이하, O를 5ppm 이하를 포함하고, 잔량부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 잔류 저항비가 300 이상으로 되어 있다.
또한, 본 발명에 관한 태양 전지용 인터커넥터는 태양 전지 모듈에 있어서 셀 사이끼리를 접속하는 태양 전지용 인터커넥터이며, 전술한 태양 전지용 인터커넥터용 재료로 이루어지고, 단면이 직사각 형상을 이루는 평각선으로 되고, 상기 평각선의 연장 방향으로 연장되는 주면(主面)의 적어도 일면에, 납 프리 납땜 도금층이 형성되어 있다.
이 구성의 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터에 따르면, Zr 및 Mg이 불가피 불순물의 하나로서 구리 중에 존재하는 S(유황)를 고착하므로, 인터커넥터용 재료의 연화 온도를 100℃ 이하로 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 직사 광선에 의해 온도가 상승한 시점에서 태양 전지용 인터커넥터의 내부에 축적된 변형이 해방되게 되어, 태양 전지용 인터커넥터의 경화를 방지할 수 있다. 따라서, 셀이나 태양 전지용 인터커넥터 자체의 파손 등의 트러블을 미연에 방지할 수 있다.
또한, Zr 및 Mg에 의해 S(유황)를 고착함으로써, 결정립 직경의 조대화를 도모하는 것이 가능해진다. 이와 같이 결정립 직경을 조대화시킴으로써 태양 전지용 인터커넥터의 변형 저항이 작아져, 땜납 접합 시에 있어서의 셀의 휨의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 잔류 저항비(RRR)가 300 이상으로 되어 있으므로, 구리 중에 고용되어 있는 S(유황) 등의 불순물량이 적어, 연화 온도를 낮게 억제할 수 있는 동시에 결정립 직경의 조대화를 도모할 수 있다. 또한, 잔류 저항비(RRR)라 함은, 상온(273K)에서의 전기 비저항 ρ273K와 액체 헬륨 온도(4.2K)에서의 전기 비저항 ρ4.2K의 비 ρ273K/ρ4.2K이다. 고용된 불순물량이 적을수록 액체 헬륨 온도(4.2K)에서의 전기 비저항 ρ4.2K가 낮아지므로, 잔류 저항비(RRR)가 커진다.
또한, Zr 및 Mg이 3ppm 미만에서는, 전술한 효과를 얻을 수 없고, 20ppm을 초과하면 태양 전지용 인터커넥터의 도전율이 저하되므로, Zr 및 Mg 중 적어도 1종의 함유량을 3ppm 이상 20ppm 이하로 하였다. 또한, O(산소)가 5ppm 이하로 되어 있으므로, 도전율의 저하를 억제할 수 있는 동시에, 이산화성(易酸化性) 원소인 Zr 및 Mg의 산화에 의한 로스를 방지할 수 있다. 또한, 일반적인 무산소 구리에 Zr 및 Mg을 첨가함으로써, 저비용으로 본 발명의 태양 전지용 인터커넥터용 재료를 생산할 수 있다.
태양 전지용 인터커넥터용 재료의 평균 결정립 직경은 300㎛ 이상이라도 좋다.
또한, Zr 및 Mg 중 적어도 1종의 함유량은 10ppm 이상 15ppm 이하라도 좋다.
본 발명에 따르면, 옥외에 설치되어 사용되고, 0℃로부터 90℃까지의 온도 사이클이 반복해서 부하된 경우라도, 경화되는 일이 없어, 셀이나 태양 전지용 인터커넥터 자체의 파손 등의 트러블을 미연에 방지할 수 있는 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터를 제공할 수 있다. 또한, 땜납 접합 시에 발생하는 열응력을 흡수하여, 셀의 휨의 발생을 방지하는 것이 가능한 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터를 구비한 태양 전지 모듈의 설명도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 X-X 단면도이다.
도 3은 도 1의 태양 전지 모듈에 구비된 태양 전지 셀의 설명도이다.
도 4는 도 3에 있어서의 Y-Y 단면도이다.
도 5는 러프 드로잉(rough-drawing) 구리선의 제조 장치를 대략적으로 도시한 모식도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 관한 태양 전지용 인터커넥터에 대해 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1, 도 2에 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터(32)를 사용한 태양 전지 모듈(30)을 도시한다. 도 3, 도 4에 태양 전지 모듈(30)을 구성하는 태양 전지 셀(31)을 도시한다.
도 1, 도 2에 도시하는 태양 전지 모듈(30)은 복수의 태양 전지 셀(31)과, 이들 태양 전지 셀(31)을 전기적으로 직렬로 접속하는 태양 전지용 인터커넥터(32)와, 태양 전지용 인터커넥터(32)가 접속되는 부스 바(35, 36)를 구비하고 있다.
태양 전지 셀(31)은, 예를 들어 pn 접합된 실리콘으로 이루어지고, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 대략 정사각형 평판 형상을 이루고 있다. 본 실시 형태에서는 1변이 130㎜, 두께가 0.18㎜로 되어 있다.
이 태양 전지 셀(31)의 표면에 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터(32)가 배치되어 있다.
태양 전지용 인터커넥터(32)는 단면이 직사각 형상을 이루는 구리 평각선이다. 본 실시 형태에서는 폭(W)이 2㎜, 두께(t)가 0.2㎜로 되어 있다. 이 태양 전지용 인터커넥터(32)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 구리 평각선의 연장 방향으로 연장되는 2개의 주면의 적어도 일면에, 납 프리 납땜 도금층(33)이 형성되어 있고, 이 납 프리 납땜 도금층(33)을 통해 태양 전지 셀(31)에 접합되어 있다.
그리고, 이 태양 전지용 인터커넥터(32)는 질량 백만분율로, Zr 및 Mg 중 적어도 1종을 3ppm 이상 20ppm 이하, O를 5ppm 이하를 포함하고, 잔량부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 잔류 저항비(RRR)가 300 이상으로 된 태양 전지용 인터커넥터용 재료로 구성되어 있다. 또한, 평균 결정립 직경이 300㎛ 이상으로 되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 태양 전지용 인터커넥터(32)는 태양 전지 셀(31)의 표면 및 이면에 접합되어, 인접하는 태양 전지 셀(31)끼리를 전기적으로 접속하고 있다. 태양 전지용 인터커넥터(32)가 정극의 부스 바(35) 및 부극의 부스 바(36)에 각각 접속되도록 구성되어 있다. 이들 태양 전지용 인터커넥터(32) 및 부스 바(35, 36)에 의해, 태양 전지 모듈(30)에 구비된 모든 태양 전지 셀(31)이 직렬로 접속된다.
다음에, 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터용 재료의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 도 5에 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터용 재료의 원료가 되는 러프 드로잉 구리선(23)의 제조 장치의 일례를 도시한다. 이 러프 드로잉 구리선(23)의 제조 장치(1)는 용해로(A)와, 보유 지지로(B)와, 주조 통(C)과, 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D)와, 연속 압연 장치(E)와, 코일러(F)를 갖고 있다.
용해로(A)로서, 본 실시 형태에서는 원통형의 로 본체를 갖는 샤프트로를 사용하고 있다. 로 본체의 하부에는 원주 방향으로 복수의 버너(도시 생략)가 상하 방향으로 다단형으로 배치되어 있다. 로 본체의 상부로부터 원료인 전기 구리가 장입된다. 장입된 원료가 상기 버너의 연소에 의해 용해되어, 구리 용탕이 연속적으로 만들어진다.
보유 지지로(B)는 용해로(A)에서 만들어진 구리 용탕을, 소정의 온도로 유지한 채로 일단 저류시키고, 일정량의 구리 용탕을 주조 통(C)으로 보낸다.
주조 통(C)은 보유 지지로(B)로부터 보내진 구리 용탕을, 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D)의 상방에 배치된 턴디시(11)까지 이송한다. 이 주조 통(C)은, 예를 들어 Ar 등의 불활성 가스 또는 환원성 가스로 시일되어 있다. 또한, 이 주조 통(C)에는 불활성 가스에 의해 구리 용탕을 교반하는 교반 수단(도시 없음)이 설치되어 있다.
턴디시(11)의 구리 용탕의 흐름 방향 종단부측에는 주탕 노즐(12)이 배치되어 있고, 이 주탕 노즐(12)을 통해 턴디시(11) 내의 구리 용탕이 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D)로 공급된다.
벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D)는 외주면에 홈이 형성된 주조륜(13)과, 이 주조륜(13)의 외주면의 일부에 접촉하도록 주회 이동되는 무단 벨트(14)를 갖고 있고, 상기 홈과 무단 벨트(14) 사이에 형성된 공간에, 주탕 노즐(12)을 통해 공급된 구리 용탕을 주입하여 냉각하여, 막대 형상 주괴(21)를 연속적으로 주조한다.
이 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D)는 연속 압연 장치(E)에 연결되어 있다. 이 연속 압연 장치(E)는 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D)로부터 제작된 막대 형상 주괴(21)를 연속적으로 압연하여, 소정의 외경의 러프 드로잉 구리선(23)을 제작한다. 연속 압연 장치(E)로부터 제작된 러프 드로잉 구리선(23)은 세정 냉각 장치(15) 및 탐상기(16)를 통하여 코일러에 권취된다.
세정 냉각 장치(15)는 연속 압연 장치(E)로부터 제작된 러프 드로잉 구리선(23)을 알코올 등의 세정제로 표면을 세정하는 동시에 냉각한다.
또한, 탐상기(16)는 세정 냉각 장치(15)로부터 보내진 러프 드로잉 구리선(23)의 손상을 탐지한다.
다음에, 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터용 재료의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 용해로(A)에 4N(순도 99.99％)의 전기 구리를 투입하여 용해한다. 여기서, 샤프트로의 복수의 버너의 공연비를 조정하여 용해로(A)의 내부를 환원 분위기로 함으로써, 산소 함유량을 20ppm 이하로 한 구리 용탕을 얻는다.
용해로(A)에 의해 얻어진 구리 용탕은 보유 지지로(B) 및 주조 통(C)을 통해 턴디시까지 이송된다.
여기서, 불활성 가스 또는 환원성 가스로 시일된 주조 통(C)을 통과하는 구리 용탕은 전술한 교반 수단에 의해 교반됨으로써, 구리 용탕과 불활성 가스 또는 환원성 가스의 반응이 촉진된다. 이에 의해, 구리 용탕의 산소 함유량은 5ppm 이하까지 저하된다.
산소 함유량이 5ppm 이하로 저감된 구리 용탕에 Zr 및 Mg 중 적어도 1종이 연속적으로 첨가되어, Zr 및 Mg 중 적어도 1종의 함유량이 3ppm 이상 20ppm 이하로 조정된다. Zr 및 Mg 중 적어도 1종의 함유량은 10ppm 이상 15ppm 이하로 조정하는 것이 바람직하다.
성분 조정된 구리 용탕은 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D)에 주탕 노즐(12)을 통해 공급되고, 막대 형상 주괴(21)가 연속적으로 제작된다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 주조륜(13)에 형성된 상기 홈과 무단 벨트(14) 사이에 형성된 공간이 사다리꼴 형상을 이루고 있으므로, 단면 대략 사다리꼴 형상을 이루는 막대 형상 주괴(21)가 제작된다.
이 막대 형상 주괴(21)는 연속 압연 장치(E)에 공급되어 롤 압연 가공이 실시되어, 소정의 외경(본 실시 형태에서는 직경 8㎜)의 러프 드로잉 구리선(23)이 제작된다. 이 러프 드로잉 구리선(23)이 세정 냉각 장치(15)에 의해 세정ㆍ냉각되고, 탐상기(16)에 의해 외상의 유무가 검사된다.
이와 같이 하여 얻어진 직경 8㎜의 러프 드로잉 구리선(23)에 대해 신선 가공을 행하여, 직경 1㎜의 동선을 제작한다. 그 후, 압연기에 의해 두께 200㎛, 폭 2㎜의 평각 형상으로 성형하여, 700℃ 이상 800℃ 이하 × 1min 이상 10min 이하의 열처리를 행하여, 태양 전지용 인터커넥터용 재료를 얻는다. 이 열처리 공정에 의해, 태양 전지용 인터커넥터용 재료의 평균 결정립 직경이 300㎛ 이상으로 된다. 또한, Zr 및 Mg의 적어도 1종을 첨가한 것에 의해, 잔류 저항비(RRR)가 300 이상으로 되어 있다.
이 태양 전지용 인터커넥터용 재료(구리 평각선)를, SnAgCu 도금욕에 연속적으로 침지시켜 도금층을 형성한다. 태양 전지용 인터커넥터용 재료(구리 평각선)의 표면 전체에 납 프리 납땜 도금층(33)이 형성되어, 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터(32)가 제조된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 납 프리 납땜 도금층(33)의 조성은 Sn － 3.0질량％ Ag － 0.5질량％ Cu로 되어 있다.
이와 같은 구성으로 한 태양 전지용 인터커넥터(32)를 구비한 태양 전지 모듈(30)은 옥외에 배치되어 사용된다. 태양광 등이 태양 전지 셀(31)에 조사되어, 발전된 전기가 태양 전지용 인터커넥터(32) 및 부스 바(35, 36)에 의해 모아진다. 옥외에 배치된 태양 전지 모듈(30)의 표면 온도는, 직사 광선이 조사되는 주간에는 90℃ 근처까지 상승하고, 야간에는 0℃ 근처까지 하강하게 되어, 태양 전지용 인터커넥터(32)에는 0℃로부터 90℃까지의 온도 사이클이 반복해서 부하된다.
본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터(32)에 따르면, 질량 백만분율로, Zr 및 Mg 중 적어도 1종을 3ppm 이상 20ppm 이하, O를 5ppm 이하를 포함하고, 잔량부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 구리 재료로 구성되어 있으므로, Zr 및 Mg이 불가피 불순물의 하나로서 구리 중에 존재하는 S(유황)를 고착하여, 연화 온도가 100℃ 이하로 된다. 이에 의해, 직사 광선에 의해 온도가 상승한 시점에서 태양 전지용 인터커넥터(32)의 내부에 축적된 변형이 해방되게 되어, 태양 전지용 인터커넥터(32)의 경화를 방지할 수 있다.
또한, Zr 및 Mg에 의해 S(유황)가 고착되므로, 결정립 직경을 300㎛ 이상으로 할 수 있다. 이에 의해, 태양 전지용 인터커넥터의 변형 저항이 작아져, 땜납 접합 시에 있어서의 셀의 휨의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 잔류 저항비(RRR)가 300 이상으로 되어 있으므로, 구리 중에 고용되어 있는 S(유황) 등의 불순물량이 적어, 연화 온도를 낮게 억제할 수 있는 동시에 결정립 직경의 조대화를 도모할 수 있다.
또한, 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D), 연속 압연 장치(E)를 구비한 제조 장치에 의해, 태양 전지용 인터커넥터용 재료의 원료가 되는 러프 드로잉 구리선(23)을 제조하고 있으므로, 저비용으로 태양 전지용 인터커넥터용 재료를 제조할 수 있다. 본 실시 형태에서는 4N(순도 99.99％)으로 된 일반적인 무산소 구리 베이스의 구리 재료이므로, 특별한 정련 처리를 행할 필요가 없고, 또한 태양 전지용 인터커넥터용 재료의 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다.
예를 들어, 태양 전지 셀의 사이즈를, 1변이 130㎜, 두께가 0.18㎜로 한 것으로 설명하였지만, 태양 전지 셀의 사이즈에 특별히 한정은 없다. 단, 두께가 0.2㎜ 이하로 된 박형의 태양 전지 셀에 있어서는, 휨에 의해 균열이 발생하기 쉬워지므로, 본 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터의 효과는 현저해진다.
또한, 태양 전지용 인터커넥터용 재료를, 벨트ㆍ휠식 연속 주조기(D), 연속 압연 장치(E)를 구비한 제조 장치에 의해 제조하는 것으로서 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 원기둥 형상의 주괴를 압출 가공하여 얻어진 막대 형상 소재로부터 태양 전지용 인터커넥터용 재료를 제조해도 좋다.
또한, 구리 평각선을 도금욕에 침지ㆍ통전하여 납 프리 납땜 도금층을 형성한 것으로서 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 다른 도금 방법에 의해 납 프리 납땜 도금층을 형성해도 좋다. 또한, 이 납 프리 납땜 도금층은 구리 평각선의 연장 방향으로 연장되는 주면 중 적어도 1개에 형성되어 있으면 좋다.
또한, 납 프리 납땜 도금층의 조성은 Sn － 3.0질량％ Ag － 0.5질량％ Cu로 한정되는 경우는 없고, 다른 조성이라도 좋다.
(실시예)
이하에, 본 발명의 유효성을 확인하기 위해 행한 확인 실험의 결과에 대해 설명한다.
확인 실험은 전술한 실시 형태인 태양 전지용 인터커넥터용 재료(제1 본 발명예 내지 제9 본 발명예)와, 비교예로서 Zr, Mg, O 함유량이 본 발명으로부터 벗어난 Zr 및 Mg 함유 구리 재료와, 종래예로서 4N(순도 99.99％)의 무산소 구리를 준비하여, 두께 0.2㎜, 폭 2㎜, 길이 150㎜의 시험편을 제작하였다.
이 시험편에 700℃ × 10min의 열처리를 행한 후에, 결정립 직경의 측정, 잔류 저항비의 측정, 0.2％ 내력의 측정을 행하였다.
결정립 직경의 측정은 히타치 하이테크놀로지사제 S4300SE에 의해, 시야 면적 5000㎟에서 10개소의 평균 결정립 직경 및 최대 결정립 직경과 최소 결정립 직경의 차를 측정하였다.
잔류 저항비(RRR)는 4단자법으로, 상온(273K)에서의 전기 비저항 ρ273K와 액체 헬륨 온도(4.2K)에서의 전기 비저항 ρ4.2K를 측정하여 산출하였다.
또한, JIS Z 2241에 준거하여 시마쯔 세이사꾸쇼(島津製作所)제 AG-5kNX를 사용하여 인장 시험을 행하여, 0.2％ 내력을 측정하였다.
측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112011059601287-pct00008
표 1에 나타낸 바와 같이, 제1 본 발명예 내지 제9 본 발명예에 있어서는, 잔류 저항비가 300 이상으로 되어 있고, 700℃ × 10min의 열처리에 의해 평균 결정립 직경이 300㎛ 이상으로 되는 것이 확인되었다. 또한, 0.2％ 내력은 50㎫ 이하이며, 충분히 연화되어 있는 것이 확인되었다.
이에 대해 제1 비교예 내지 제3 비교예, 종래예에 있어서는, 700℃ × 10min의 열처리에 의해서도 평균 결정립 직경이 100㎛ 이상 180㎛ 이하로 작고, 잔류 저항비가 300 미만인 것이 확인되었다. 또한, 0.2％ 내력은 75㎫ 이상 85㎫ 이하이며, 연화가 불충분한 것이 확인되었다.
따라서, 본 발명예에 따르면, 땜납 접합 시의 열응력을 충분히 흡수할 수 있어, 셀의 휨을 방지 가능한 것이 확인되었다.
또한, 전술한 시험편의 양단부를 알루미나판에 고정하여, 700℃로 가열한 후에, 0℃로부터 90℃까지의 열사이클을 부하시켜, 0.2％ 내력 및 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 열사이클로서는, 밀폐 용기 내에서 0℃ × 10min 유지, 1hr에 90℃까지 승온, 90℃ × 10min 유지, 1hr에 0℃까지 냉각하는 사이클을 100회 부하하였다.
실험 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112010056236311-pct00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 제1 본 발명예 내지 제9 본 발명예에 따르면, 열사이클 부하 전의 0.2％ 내력이 41㎫ 이상 50㎫ 이하인 것에 비해, 열사이클 부하 후의 0.2％ 내력이 44㎫ 이상 51㎫ 이하로 되어 있어, 온도 사이클에 의해 경화되지 않는 것이 확인된다. 이에 대해 제1 내지 제3 비교예, 종래예에 있어서는, 열사이클 부하 전의 0.2％ 내력이 75㎫ 이상 85㎫ 이하인 것에 비해, 열사이클 부하 후의 0.2％ 내력이 85㎫ 이상 95㎫ 이하로 되어 있어, 열사이클에 의해 경화되는 것이 확인되었다.
따라서, 본 발명예에 따르면, 태양 전지 모듈이 옥외에 배치되어, 0℃로부터 90℃까지의 열사이클이 부하되어도, 태양 전지용 인터커넥터가 경화되는 일 없이, 태양 전지 셀의 균열 등을 방지할 수 있는 것이 확인되었다.
본 발명의 태양 전지용 인터커넥터용 재료 및 태양 전지용 인터커넥터에 따르면, 인터커넥터용 재료의 연화 온도를 100℃ 이하로 할 수 있다. 이에 의해, 직사 광선에 의해 온도가 상승한 시점에서 태양 전지용 인터커넥터의 내부에 축적된 변형이 해방되게 되어, 태양 전지용 인터커넥터의 경화를 방지할 수 있다. 따라서, 셀이나 태양 전지용 인터커넥터 자체의 파손 등의 트러블을 미연에 방지할 수 있다.
또한, Zr 및 Mg에 의해 S(유황)를 고착함으로써, 결정립 직경의 조대화를 도모하는 것이 가능해진다. 이와 같이 결정립 직경을 조대화시킴으로써 태양 전지용 인터커넥터의 변형 저항이 작아져, 땜납 접합 시에 있어서의 셀의 휨의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 잔류 저항비(RRR)가 300 이상으로 되어 있으므로, 구리 중에 고용되어 있는 S(유황) 등의 불순물량이 적어, 연화 온도를 낮게 억제할 수 있는 동시에 결정립 직경의 조대화를 도모할 수 있다.
30 : 태양 전지용 모듈
31 : 태양 전지 셀
32 : 태양 전지용 인터커넥터
33 : 납 프리 납땜 도금층

Claims (5)

  1. 태양 전지 모듈에 있어서 셀 사이끼리를 접속하는 태양 전지용 인터커넥터로서 사용되는 태양 전지용 인터커넥터용 재료이며,
    질량 백만분율로, Zr 및 Mg 중 적어도 1종을 3ppm 이상 20ppm 이하, O를 5ppm 이하를 포함하고, 잔량부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 잔류 저항비가 300 이상으로 되어 있는, 태양 전지용 인터커넥터용 재료.
  2. 제1항에 있어서, 질량 백만분율로, Zr 및 Mg 중 적어도 1종을 10ppm 이상 15ppm 이하 함유하는, 태양 전지용 인터커넥터용 재료.
  3. 제1항에 있어서, 평균 결정립 직경이 300㎛ 이상으로 되어 있는, 태양 전지용 인터커넥터용 재료.
  4. 제2항에 있어서, 평균 결정립 직경이 300㎛ 이상으로 되어 있는, 태양 전지용 인터커넥터용 재료.
  5. 태양 전지 모듈에 있어서 셀 사이끼리를 접속하는 태양 전지용 인터커넥터이며,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 태양 전지용 인터커넥터용 재료로 이루어지고, 단면이 직사각 형상을 이루는 평각선으로 되고,
    상기 평각선의 연장 방향으로 연장되는 주면 중 적어도 일면에, 납 프리 납땜 도금층이 형성되어 있는, 태양 전지용 인터커넥터.
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