WO2013168666A1 - 太陽電池用インターコネクタ材料、太陽電池用インターコネクタ、およびインターコネクタ付き太陽電池セル - Google Patents

太陽電池用インターコネクタ材料、太陽電池用インターコネクタ、およびインターコネクタ付き太陽電池セル Download PDF

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WO2013168666A1
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solar cell
interconnector
layer
plating
plating layer
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稔也 津田
友森　龍夫
興 吉岡
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東洋鋼鈑株式会社
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell interconnector material, a solar cell interconnector, and a solar cell with an interconnector.
  • the solar cell interconnector is a wiring material that plays a role of collecting electrical energy converted mainly by the solar cells by connecting the solar cells made of crystalline Si.
  • a solder-coated rectangular copper wire obtained by coating a rectangular copper wire with solder hot dipping has been used as an interconnector material for such a solar cell.
  • solder-coated flat copper wire is used as an interconnector material for solar cells
  • Patent Document 1 proposes an interconnector material for a solar cell, in which a flat aluminum substrate is subjected to copper plating and coated with solder hot dipping.
  • a flat aluminum base material having a tensile strength at room temperature of 80 N / mm 2 or less and a 0.2% proof stress of 40 N / mm 2 or less is used.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to effectively prevent deformation and breakage of a silicon crystal wafer (crystal Si) at the time of bonding, and to be wound around a bobbin or a reel.
  • the object is to provide a solar cell interconnector material and a solar cell interconnector that are good.
  • Another object of the present invention is to provide a solar cell with an interconnector obtained by using such an interconnector for solar cells.
  • the present inventors used an Al base material having a tensile strength of 81 to 100 N / mm 2 as a base material constituting the interconnector material for solar cells, and in this order, an Ni plating layer, And it discovered that the said subject could be solved by forming Sn plating layer, and came to complete this invention.
  • a surface of an Al base material having a tensile strength of 81 to 100 N / mm 2 has a Ni plating layer and a Sn plating layer in order from the base material side.
  • An interconnector material is provided.
  • the Al base material preferably contains Cu in a proportion of 0.05 to 0.20% by weight.
  • the Al base material preferably contains Al at a ratio of 99.0 to 99.6% by weight.
  • an interconnector for a solar cell characterized by having a solder layer.
  • a solar battery cell with an interconnector wherein any one of the above solar battery interconnectors is connected to a solar battery cell.
  • the solar battery interconnector and the solar battery cell are connected by soldering.
  • a solar cell interconnector material that can effectively prevent deformation and breakage of a silicon crystal wafer during bonding, and has good winding properties around a bobbin or a reel, and a solar cell An interconnector can be provided.
  • the photovoltaic cell with an interconnector obtained using such an interconnector for solar cells can also be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a solar cell interconnector material 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the solar cell interconnector 200 according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a solar cell interconnector material 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the solar cell interconnector material 100 according to this embodiment is formed by forming a Ni plating layer 20 and a Sn plating layer 30 on both surfaces of an Al base 10 in this order.
  • the Al base material 10 one having a tensile strength in the range of 81 to 100 N / mm 2 , preferably a tensile strength in the range of 87 to 95 N / mm 2 is used. If the Al base material 10 has a tensile strength of less than 81 N / mm 2 , the solar cell interconnector material 100 becomes too soft, and there is a risk that the winding properties around the bobbin or reel will be reduced. That is, when the solar cell interconnector material 100 is too soft, large tension cannot be applied when it is wound around the bobbin or reel, and the resulting solar cell interconnector is transported while being wound around the bobbin or reel. In some cases, winding deviation or unwinding may occur.
  • the solar cell interconnector material 100 when excessive tension is applied to prevent winding deviation and unwinding, the solar cell interconnector material 100 is easily plastically deformed, which may cause work hardening and fracture. Or when it winds around a bobbin or a reel, there exists a possibility that a curl may be attached and joining to a photovoltaic cell may become difficult. Accordingly, when the solar cell interconnector material 100 is too soft, the winding property is lowered. On the other hand, when an Al base material 10 having a tensile strength exceeding 100 N / mm 2 is used, the solar cell interconnector material 100 becomes too hard, and excessive stress is applied when soldered to the solar battery cell. This causes a problem that the solar battery cell is warped and a problem that the solar battery cell is cracked.
  • the tensile strength of the Al base material 10 can be measured, for example, at 25 ° C. and a tensile speed of 5 mm / min.
  • the Al base material 10 used in the present embodiment is not particularly limited as long as the tensile strength is in the above range, but Al is the main component, and Cu in addition to Al is preferably 0.05 to 0. It is preferably contained in a proportion of 20% by weight, particularly 0.10 to 0.18% by weight.
  • Cu in the above content ratio when the Ni plating layer 20 described later is formed, Zn easily adheres to the Al base 10 in the Zn substitution process as the pretreatment, and the Ni plating layer 20 In addition, Sn plating and solder plating applied on the Ni plating layer 20 can be satisfactorily formed. As a result, the solder wettability of the Al base 10 can be improved.
  • the tensile strength of 81 N / mm 2 or more is used as the Al base material 10 for reasons such as solid solution strengthening, improvement in strength by precipitation hardening, and improvement in heat resistance. Even when a relatively high material is used, the stress applied when the solar cell interconnector material 100 is solder-bonded to the solar battery cell can be relieved, and the deformation and breakage of the solar battery cell during bonding Can be effectively prevented. If the content ratio of Cu is too small, Zn hardly adheres to the Al base 10, so that the solder wettability of the Al base 10 is lowered, and the solar cell interconnector material 100 is joined to the solar battery cell. The stress relaxation effect tends to decrease.
  • the Al base material 10 used in this embodiment preferably has an Al content of 99.0 to 99.6% by weight.
  • the content ratio of Al in the above range, it is possible to improve the bonding property to the solar battery cell. If the Al content is too small, the solar cell interconnector material 100 becomes too hard and excessive stress is likely to be applied to the solar cells at the time of joining. On the other hand, if the Al content is too high, The battery interconnector material 100 becomes too soft, and there is a risk that the winding property around the bobbin or reel will be lowered.
  • the Al base material 10 used in the present embodiment may contain other components such as Si, Fe, Mn, Cr, Zn, and Ti. It becomes the remainder with respect to the content of Al and Cu.
  • the content of such other components is preferably 0.10% by weight or less. When the content ratio of the other components is too large, the solar cell interconnector material 100 becomes too hard, and the bondability to solar cells tends to be lowered.
  • the thickness of the Al base 10 is not particularly limited, and may be a thickness that can ensure sufficient conductivity as an interconnector for a solar cell, but is preferably 0.1 to 0.5 mm.
  • the Ni plating layer 20 is formed by performing Ni plating on the Al base material 10.
  • the method for forming the Ni plating layer 20 on the Al base 10 is not particularly limited, but it is difficult to directly provide the Ni plating layer on the Al surface, so the Zn layer is formed in advance by displacement plating. After that, the Ni plating layer 20 is preferably formed thereon.
  • a method for forming a Zn layer as the underlayer will be described.
  • the aluminum plate constituting the Al base 10 is degreased, and then subjected to acidic etching and smut removal, followed by Zn substitution plating.
  • the substitution plating of Zn is performed by performing a single zincate treatment through steps of nitric acid immersion treatment and Zn substitution treatment. In this case, the water washing process is implemented after the process of each process.
  • the Zn layer formed by the Zn substitution treatment is slightly dissolved when Ni plating is performed.
  • As the Al base material 10 by using a material having a Cu content in the above range, Zn easily adheres to the Al base material 10, and a good Zn layer can be formed. A good Ni plating layer 20 can be formed on the layer.
  • an Al base 10 having a Cu content outside the above range is used, Zn hardly adheres to the Al base 10 and the plating properties of the Ni plating layer 20 on the Zn layer are deteriorated.
  • the Zn layer is desirably formed so that the coating amount in the state after Ni plating is preferably in the range of 5 to 500 mg / m 2 , more preferably in the range of 30 to 300 mg / m 2 .
  • the coating amount of the Zn layer can be adjusted by appropriately selecting the concentration of Zn ions in the treatment liquid and the immersion time.
  • the substitution plating of Zn may be performed by performing a double zincate treatment through the steps of nitric acid immersion treatment and Zn substitution treatment, and again through the Zn substitution treatment step.
  • the Ni plating layer 20 is formed by performing Ni plating on the Zn layer as the base layer.
  • the Ni plating layer 20 may be formed using any plating method of electroplating or electroless plating.
  • the thickness of the Ni plating layer 20 is preferably 0.2 ⁇ m or more, more preferably 0.2 to 3.0 ⁇ m, and still more preferably 0.5 to 2.0 ⁇ m.
  • the Sn plating layer 30 is formed by heat generated when the solder layer is formed. And a Ni—Sn alloy layer by diffusion.
  • the Sn plating layer 30 is formed on the Ni plating layer 20 by performing Sn plating.
  • the Sn plating layer 30 may be formed using any plating method of electroplating or electroless plating.
  • the thickness of the Sn plating layer 30 is preferably 0.5 to 3.0 ⁇ m.
  • solder wettability at the time of forming the solder layer on the Sn plating layer 30 is lowered, and it becomes difficult to form a good solder layer.
  • the Sn plating layer 30 is too thick, the effect of improving the solder wettability by increasing the thickness is saturated, which is disadvantageous in terms of cost.
  • an Al base 10 having a Cu content in the above range is used, the Ni plating layer 20 and the Sn plating layer 30 are satisfactorily formed on the Al base 10, and thereby solder wettability. And the solder layer can be formed better.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the solar cell interconnector 200 according to the present embodiment.
  • the solar cell interconnector 200 according to the present embodiment uses the solar cell interconnector material 100 shown in FIG. 1 and forms the solder layer 50 on the Sn plating layer 30 of the solar cell interconnector material 100. As shown in FIG. 2, an Sn—Ni alloy layer 40 and a solder layer 50 are formed in this order on both surfaces of the Al base 10.
  • the solder layer 50 can be formed by performing molten solder plating on the Sn plating layer 30 constituting the interconnector material 100 for a solar cell shown in FIG.
  • the Ni plating layer constituting the solar cell interconnector material 100 shown in FIG. 1 is formed by forming the solder layer 50 by hot-dip solder plating and by heat when the solder layer 50 is formed.
  • the Sn—Ni alloy layer 40 is formed below the solder layer 50 as shown in FIG.
  • the bath temperature of the molten solder plating when forming the solder layer 50 is preferably 140 to 350 ° C., more preferably 180 to 300 ° C.
  • the immersion time when performing the molten solder plating is preferably 3 to 15 seconds. If the bath temperature of the molten solder plating is too low, or if the immersion time when performing the molten solder plating is too short, the formation of the solder layer 50 is insufficient, while the bath temperature of the molten solder plating is too high Or, when the immersion time when performing molten solder plating is too long, the Sn component contained in the solder layer 50 diffuses to the Al base 10 and solid solution hardening occurs between Al and Sn. As a result, the Sn—Ni alloy layer 40 may be cracked or peeled off.
  • the thickness of the solder layer 50 is not particularly limited, but is preferably 10 to 50 ⁇ m, more preferably 15 to 40 ⁇ m per side.
  • the Sn—Ni alloy layer 40 is diffused between the Ni plating layer 20 and the Sn plating layer 30 constituting the solar cell interconnector material 100 shown in FIG. 1 when the solder layer 50 is formed.
  • the thickness of the Ni plating layer 20 before thermal diffusion that constitutes the Sn—Ni alloy layer 40 is preferably 0.2 ⁇ m or more, more preferably 0.2 to 3.0 ⁇ m, More preferably, the thickness is 0.5 to 2.0 ⁇ m.
  • the Sn—Ni alloy layer 40 after thermal diffusion can be formed in such a manner that there is no break.
  • the adhesiveness between the Al base material 10 and the Sn—Ni alloy layer 40 is reduced starting from the discontinuous portion, and the Sn—Ni alloy layer 40 is liable to crack or peel off,
  • a corrosive substance enters through a crack generated during processing, a potential difference caused by the corrosive substance is generated at this discontinuous portion, and the problem that the corrosion proceeds can be effectively prevented. .
  • the Ni intensity of the Sn—Ni alloy layer 40 when analyzed by the high-frequency glow discharge optical emission spectrometry is “Sn—Ni relative to the Ni intensity of the Ni plating layer 20 before thermal diffusion.
  • the ratio of “Ni strength of alloy layer 40 / Ni strength of Ni plating layer 20 before thermal diffusion” is preferably 0.15 or more, more preferably 0.18 or more, and 0.34 or more. More preferably. In addition, although the upper limit of this ratio is not specifically limited, Usually, it is 1 or less.
  • the Sn component in Sn—Ni alloy layer 40 is contained in Al substrate 10. It is possible to prevent solid solution hardening between Al and Sn generated by diffusion into the Sn, and to prevent the Sn—Ni alloy layer 40 from cracking or peeling.
  • the method of setting the ratio of “Ni strength of Sn—Ni alloy layer 40 / Ni strength of Ni plating layer 20 before thermal diffusion” in the above range is not particularly limited, but for example, before thermal diffusion, And a method of controlling the bath temperature of molten solder plating when forming the solder layer 50 and the immersion time when performing molten solder plating within the above-mentioned range. Can be mentioned.
  • the solar cell interconnector 200 is replaced with an Al-alloy 10 instead of a structure in which the Sn—Ni alloy layer 40 is directly formed.
  • a configuration in which the Sn—Ni alloy layer 40 is formed on the substrate 10 via the Ni plating layer 20 may be employed.
  • the bath temperature of the molten solder plating in forming the solder layer 50, and the immersion time in performing the molten solder plating In some cases, the diffusion of the Sn component does not proceed completely. Therefore, in such a case, the Ni plating layer 20 remains between the Al base 10 and the Sn—Ni alloy layer 40.
  • the solar interconnectors 200 for battery according to the present embodiment 0.2% proof stress, preferably 40 ⁇ 80N / mm 2, more preferably 40 ⁇ 70N / mm 2.
  • 0.2% proof stress preferably 40 ⁇ 80N / mm 2, more preferably 40 ⁇ 70N / mm 2.
  • the 0.2% proof stress can be measured, for example, at 25 ° C. and a tensile speed of 5 mm / min.
  • the solar cell interconnector 200 of the present embodiment uses the Al base material 10 having a tensile strength of 81 to 100 N / mm 2 , and therefore has the following effects. That is, according to the solar cell interconnector 200 of the present embodiment, since the tensile strength is 81 N / mm 2 or more, it is possible to effectively prevent a decrease in winding property around a bobbin or a reel. In addition, according to the solar cell interconnector 200 of the present embodiment, since the tensile strength is 100 N / mm 2 or less, the stress applied to the solar cells at the time of bonding can be relaxed. The deformation and breakage of the battery cell can be effectively prevented.
  • the solar cell interconnector 200 of the present embodiment is formed by diffusion between the Ni plating layer 20 and the Sn plating layer 30 due to heat generated when the solder layer 50 is formed. Since the Ni alloy layer 40 is provided, it is possible to effectively prevent the occurrence of defects such as cracking and peeling of the Sn—Ni alloy layer 40 due to the thermal history of soldering.
  • the solar cell with an interconnector obtained by connecting the solar cell interconnector 200 and the solar cell by soldering using the solar cell interconnector 200 of the present embodiment is good in quality. Moreover, it is also excellent in cost.
  • the Sn—Ni alloy layer 40 and the solder layer 50 are formed on both surfaces of a long Al plate (coil) according to the above-described method. Those formed in this order can be obtained by slitting them to the required width. In the solar cell interconnector 200 thus obtained, the Sn—Ni alloy layer 40 and the solder layer 50 are formed on the upper and lower surfaces, while the surface forming the thickness direction (slit surface) The Sn—Ni alloy layer 40 and the solder layer 50 are not formed.
  • the solar cell interconnector 200 of the present embodiment can be obtained, for example, by forming the Sn—Ni alloy layer 40 and the solder layer 50 on the entire surface of the flat Al wire according to the above-described method. it can.
  • the obtained solar cell interconnector 200 does not go through the slit process unlike the above-described method, and therefore, the interconnector described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-49666) described above is used.
  • the Sn—Ni alloy layer 40 and the solder layer 50 are formed on both the upper and lower surfaces and the surface forming the thickness direction.
  • the size of the solar cell interconnector 200 according to this embodiment is not particularly limited, but the thickness is usually 0.1 to 0.7 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm, and the width is Usually, it is 0.5 to 10 mm, preferably 1 to 6 mm, and the length may be appropriately set according to the arrangement of solar cells and the like.
  • Example 1 As a material for forming the Al base 10, an aluminum plate having a Cu content of 0.05% by weight, an Al content of 99.6% by weight, and the balance being Mn, Zn, Si, Fe, etc. was prepared (thickness 0.3 mm, width 40 mm, length 120 mm).
  • Ni plating layer 20 having a thickness of 0.5 ⁇ m on the Zn layer.
  • Bath composition nickel sulfate 250 g / L, nickel chloride 45 g / L, boric acid 30 g / L pH: 3-5
  • the plating peelability of the Ni plating layer 20 was evaluated using the Al base material 10 on which the Ni plating layer 20 was formed. Specifically, the evaluation of the plating peelability is carried out by placing a grid of grids at intervals of 1.0 mm on the Ni plating layer 20 using a cutter knife until reaching the Al base 10, and then at the center of the grid pattern. A 7 mm overhang was performed with an Erichsen tester, and the peeled state of the film on the grid overhang portion was observed using cello tape (registered trademark), and evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 1.
  • the reason why the plating peelability is evaluated after the Ni plating layer 20 is formed is that if the Ni plating layer 20 is not fixed, the Sn plating layer 30 and the solder layer 50 that are stacked on the Ni plating layer 20 are not fixed. is there. A: The Ni plating layer 20 was not peeled off. X: Peeling of the Ni plating layer 20 occurred.
  • tin plating is performed under the following conditions to form a 0.5 ⁇ m thick Sn plating layer 30 on the Ni plating layer 20.
  • the solar cell interconnector material 100 shown was obtained.
  • Bath composition stannous sulfate 30 g / L, sulfuric acid 70 ml / L, appropriate amount of brightener and antioxidant pH: 1 to 2
  • the obtained interconnector material 100 for a solar cell was immersed in a molten solder plating bath made of Sn-40% Pb solder whose bath temperature was adjusted to 200 ° C. for 3 seconds, whereby a solder layer 50 having a thickness of 20 ⁇ m was formed.
  • the solar cell interconnector 200 shown in FIG. 2 was manufactured.
  • the solar cell interconnector 200 manufactured in the present example is the one before slitting, and can be used as a solar cell interconnector as appropriate by slitting it together with the arrangement of the solar cells. .
  • the tensile strength was measured using the obtained interconnector 200 for solar cells. The results are shown in Table 1.
  • the tensile strength was measured by the following method. That is, using Tensilon (RTC-1350A, manufactured by ORIENTEC), the value obtained by dividing the maximum tensile load of the solar cell interconnector 200 by the cross-sectional area of the parallel part at 25 ° C. and at a tensile speed of 5 mm / min. The tensile strength was detected (the test piece used was a No. 5 test piece described in JIS Z2241 punched with a press).
  • the tensile strength of the interconnector 200 for solar cells is the tensile strength of the Al base material 10 single-piece
  • Example 2 As a material for forming the Al base 10, the Cu content and the Al content were Cu: 0.12 wt%, Al: 99.2 wt% (Example 2), Cu: 0.07, respectively. % By weight, Al: 99.2% by weight (Example 3), Cu: 0.11% by weight, Al: 99.1% by weight (Example 4), Cu: 0.14% by weight, Al: 99.0 % By weight (Example 5), Cu: 0.18% by weight, Al: 99.3% by weight (Example 6), and Cu: 0.20% by weight, Al: 99.2% by weight (Example 7)
  • a solar cell interconnector 200 was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the aluminum plate was used. The results are shown in Table 1. In the aluminum plates used in Examples 2 to 7, the balance with respect to the contents of Al and Cu were all composed of Si, Mn, Zn, Fe, or the like.
  • Table 1 shows the tensile strength and the result of plating peelability.
  • Al having a tensile strength of 81 to 100 N / mm 2 , a Cu content of 0.05 to 0.20 wt%, and an Al content of 99.0 to 99.6 wt%
  • the Ni plating layer 20 was not peeled off, and it can be judged that the Ni plating layer 20 is excellent in formability.
  • the formability of the Sn plating layer 30 formed thereon and the wettability of the solder plating formed thereon are further improved. It can also be judged that it is excellent.
  • a slit sample of the solar cell interconnector 200 was obtained by slitting the solar cell interconnector 200 of Example 5 having a tensile strength of 100 N / mm 2 with a width of 2.0 mm. Then, using the obtained slit sample, solder bonding to the silicon crystal wafer constituting the solar battery cell, and when the deformation and breakage of the silicon crystal wafer were visually confirmed, no deformation and breakage occurred. It was a good result. Further, the 0.2% proof stress of the obtained slit sample was measured using Tensilon (RTC-1350A, manufactured by ORIENTEC Co., Ltd.) at 25 ° C. under a tensile speed of 5 mm / min. It was mm 2.
  • Tensile strength is 100 N / mm 2, at the time of bonding, the silicon crystal wafer deformation and breakage Is not expected to occur.
  • Comparative Examples 1 to 3 using a tensile strength exceeding 100 N / mm 2 as the Al base material 10 the solar cell interconnector 200 to be obtained becomes too hard. It is expected that the stress applied to the silicon crystal wafer becomes too high at the time of bonding, and the silicon crystal wafer is deformed and further damaged.
  • the tensile strength of the Al substrate 10 are both 81N / mm 2 or more (and, 100 N / mm 2 or less), and when wound on a bobbin or reel, winding deviation, unraveling No winding flaws or breakage occurs, and it is expected that the winding property is high.
  • Comparative Example 4 in which the tensile strength of the Al base 10 is less than 81 N / mm 2 , when wound on a bobbin or a reel, there is a risk that winding deviation, unwinding, curling, etc. may occur or breakage may occur. It is expected that the winding property is low.

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Abstract

　引張強度が８１～１００Ｎ／ｍｍ２であるＡｌ基材の表面に、基材側から順に、Ｎｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料を提供する。本発明によれば、接合時におけるシリコン結晶ウェハ（結晶Ｓｉ）の変形および破損を有効に防止することができ、かつ、ボビンやリールへの巻き付け性が良好である太陽電池用インターコネクタ材料を提供することができる。

Description

太陽電池用インターコネクタ材料、太陽電池用インターコネクタ、およびインターコネクタ付き太陽電池セル
　本発明は、太陽電池用インターコネクタ材料、太陽電池用インターコネクタ、およびインターコネクタ付き太陽電池セルに関する。
　太陽電池用インターコネクタは、主として、結晶Ｓｉからなる太陽電池セル間を繋ぎ、太陽電池セルが変換した電気エネルギーを集電する役割を果たす配線材である。近年、このような太陽電池用のインターコネクタ材として、平角銅線を、はんだ溶融めっきで被覆してなる、はんだ被覆平角銅線が使用されている。
　しかしながら、このようなはんだ被覆平角銅線を、太陽電池用のインターコネクタ材として使用した場合には、次のような問題がある。すなわち、はんだ被覆平角銅線と、太陽電池セルとをはんだ付けにより接合した際における熱履歴により、はんだに含まれるＳｎが、平角銅線を構成するＣｕ内に拡散してしまい、Ｃｕ－Ｓｎの金属間化合物が生成してしまい、このようなＣｕ－Ｓｎの金属間化合物は脆く、そのため、カーケンダルボイド（空孔）の生成やクラックの原因となり、品質的に劣るという問題がある。
　これに対し、たとえば、特許文献１では、平角アルミ基材に、銅めっきを施し、これをはんだ溶融めっきで被覆してなる太陽電池用のインターコネクタ材が提案されている。なお、この特許文献１では、平角アルミ基材として、常温における引張強度が８０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ０．２％耐力が４０Ｎ／ｍｍ２以下であるものを用いている。
特開２００６－４９６６６号公報
　本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、接合時におけるシリコン結晶ウェハ（結晶Ｓｉ）の変形および破損を有効に防止することができ、かつ、ボビンやリールへの巻き付け性が良好である太陽電池用インターコネクタ材料、および太陽電池用インターコネクタを提供することにある。また、本発明は、このような太陽電池用インターコネクタを用いて得られるインターコネクタ付き太陽電池セルを提供することも目的とする。
　本発明者等は、太陽電池用インターコネクタ材料を構成する基材として、引張強度が８１～１００Ｎ／ｍｍ２であるＡｌ基材を用い、この表面に、基材側から順に、Ｎｉめっき層、およびＳｎめっき層を形成することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明によれば、引張強度が８１～１００Ｎ／ｍｍ２であるＡｌ基材の表面に、基材側から順に、Ｎｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料が提供される。
　本発明の太陽電池用インターコネクタ材料において、前記Ａｌ基材は、０．０５～０．２０重量％の割合でＣｕを含有することが好ましい。
　本発明の太陽電池用インターコネクタ材料において、前記Ａｌ基材は、９９．０～９９．６重量％の割合でＡｌを含有することが好ましい。
　また、本発明によれば、上記の太陽電池用インターコネクタ材料のＳｎめっき層の表面にはんだ層を形成することにより得られ、Ａｌ基材表面に、基材側から順に、Ｓｎ－Ｎｉ合金層、およびはんだ層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタが提供される。
　さらに、本発明によれば、上記いずれかの太陽電池用インターコネクタを太陽電池セルに接続してなることを特徴とするインターコネクタ付き太陽電池セルが提供される。
　本発明のインターコネクタ付き太陽電池セルにおいて、前記太陽電池用インターコネクタと前記太陽電池セルとが、はんだ付けにより接続されていることが好ましい。
　本発明によれば、接合時におけるシリコン結晶ウェハの変形および破損の発生を有効に防止することができ、かつ、ボビンやリールへの巻き付け性が良好である太陽電池用インターコネクタ材料、ならびに太陽電池用インターコネクタを提供することができる。また、本発明によれば、このような太陽電池用インターコネクタを用いて得られるインターコネクタ付き太陽電池セルを提供することもできる。
図１は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ材料１００の構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００の構成を示す図である。
　以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。
＜太陽電池用インターコネクタ材料＞
　図１は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ材料１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ材料１００は、Ａｌ基材１０の両面に、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０を、この順に形成されてなる。
　本実施形態においては、Ａｌ基材１０としては、引張強度が８１～１００Ｎ／ｍｍ２の範囲、好ましくは引張強度が８７～９５Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるものを用いる。Ａｌ基材１０として、引張強度が８１Ｎ／ｍｍ２未満のものを用いると、太陽電池用インターコネクタ材料１００が柔らかくなり過ぎてしまい、ボビンやリールへの巻き付け性が低下するおそれがある。すなわち、太陽電池用インターコネクタ材料１００が柔らか過ぎる場合には、ボビンやリールに巻き付ける際に大きな張力をかけることができず、得られる太陽電池用インターコネクタをボビンやリールに巻いた状態で運搬する場合に、巻ズレやほどけが生じるおそれがある。また、巻ズレやほどけを防止するために過度の張力を加えると、太陽電池用インターコネクタ材料１００は、容易に塑性変形し、加工硬化や破断を引き起こすおそれもある。あるいは、ボビンやリールに巻きつけた際に、巻き癖がついてしまい、太陽電池セルへの接合が困難になるおそれもある。これらにより、太陽電池用インターコネクタ材料１００が柔らか過ぎる場合には、巻き付け性が低下することとなる。一方、Ａｌ基材１０として、引張強度が１００Ｎ／ｍｍ２を超えるものを用いると、太陽電池用インターコネクタ材料１００が硬くなり過ぎてしまい、太陽電池セルにはんだ付けした際に、過度の応力がかかってしまい、太陽電池セルに反りが発生するという不具合や、太陽電池セルが割れてしまうという不具合が発生してしまう。
　なお、Ａｌ基材１０の引張強度は、たとえば、２５℃で、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定することができる。
　また、本実施形態で用いるＡｌ基材１０としては、引張強度が上記範囲にあるものであればよく特に限定されないが、Ａｌを主成分とし、Ａｌに加えてＣｕを好ましくは０．０５～０．２０重量％、特に０．１０～０．１８重量％の割合で含有していることが好ましい。Ｃｕを上記含有割合で含有していることにより、後述するＮｉめっき層２０を形成する場合に、前処理であるＺｎの置換処理においてＡｌ基材１０にＺｎが付着しやすくなり、Ｎｉめっき層２０や、Ｎｉめっき層２０上に施されるＳｎめっき、およびはんだめっきを良好に形成することができる。そして、その結果としてＡｌ基材１０のはんだ濡れ性を高めることができる。また、Ｃｕを上記含有割合で含有していることにより、固溶体強化、析出硬化による強度の向上や、耐熱性の向上、などの理由から、Ａｌ基材１０として、引張強度が８１Ｎ／ｍｍ２以上と比較的高いものを用いた場合であっても、太陽電池用インターコネクタ材料１００を太陽電池セルにはんだ接合する際に加わる応力を緩和することができ、接合時における太陽電池セルの変形および破損を有効に防止することができる。Ｃｕの含有割合が少なすぎると、Ａｌ基材１０にＺｎが付着し難くなることでＡｌ基材１０のはんだ濡れ性が低下し、また、太陽電池用インターコネクタ材料１００を太陽電池セルに接合する際の応力緩和効果が低下する傾向にある。一方、Ｃｕの含有割合が多すぎると、含有割合を増加させたことによる、Ａｌ基材１０へのＺｎの付着性の向上効果、および太陽電池用インターコネクタ材料１００を太陽電池セルに接合する際の応力緩和効果が飽和してしまうため、コスト的に不利になる傾向にある。
　さらに、本実施形態で用いるＡｌ基材１０は、Ａｌの含有割合が９９．０～９９．６重量％であることが好ましい。Ａｌの含有割合を上記範囲とすることにより、太陽電池セルへの接合性を高めることができる。Ａｌの含有割合が少なすぎると、太陽電池用インターコネクタ材料１００が硬くなり過ぎ、接合時に太陽電池セルに過度の応力がかかってしまう傾向にあり、一方、Ａｌの含有割合が多すぎると、太陽電池用インターコネクタ材料１００が柔らかくなり過ぎ、ボビンやリールへの巻き付け性が低下するおそれがある。
　また、本実施形態で用いるＡｌ基材１０は、Ａｌ，Ｃｕに加えて、Ｓｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｔｉなど他の成分が含有されていてもよく、これらの含有量は、通常、Ａｌ，Ｃｕの含有量に対する残部となる。このような他の成分の含有量は、好ましくは０．１０重量％以下である。他の成分の含有割合が多すぎると、太陽電池用インターコネクタ材料１００が硬くなり過ぎてしまい、太陽電池セルへの接合性が低下する傾向にある。
　Ａｌ基材１０の厚みは、特に限定されず、太陽電池用インターコネクタとして十分な導電性が確保できるような厚みとすればよいが、好ましくは０．１～０．５ｍｍである。
　Ｎｉめっき層２０は、Ａｌ基材１０上に、Ｎｉめっきを施すことにより形成される。Ａｌ基材１０上に、Ｎｉめっき層２０を形成する方法としては、特に限定されないが、Ａｌ表面上に、Ｎｉめっき層を直接設けることは困難であるため、あらかじめ、Ｚｎ層を置換めっきによって形成した後、その上にＮｉめっき層２０を形成するのが好ましい。以下、下地層としてＺｎ層を形成する方法について、説明する。
　まず、Ａｌ基材１０を構成するアルミニウム板について、脱脂処理を行ない、次いで、酸性エッチングおよびスマット除去を行った後、Ｚｎの置換めっきを行なう。Ｚｎの置換めっきは、硝酸浸漬処理、Ｚｎ置換処理の工程を経る、シングルジンケート処理を施すことにより行なわれる。この場合、各工程の処理後には水洗処理を実施する。なお、Ｚｎ置換処理により形成されるＺｎ層は、Ｎｉめっきを施す際にわずかに溶解する。この際において、Ａｌ基材１０として、Ｃｕの含有割合が上記範囲にあるものを用いることにより、Ａｌ基材１０にＺｎが付着しやすくなり、良好なＺｎ層を形成することができ、さらにＺｎ層の上に良好なＮｉめっき層２０を形成することができることとなる。一方、Ａｌ基材１０として、Ｃｕの含有割合が上記範囲外にあるものを用いると、Ａｌ基材１０にＺｎが付着し難くなり、Ｚｎ層上のＮｉめっき層２０のめっき性が悪くなる。
　また、Ｚｎ層は、Ｎｉめっき後の状態における皮膜量が、好ましくは５～５００ｍｇ／ｍ２の範囲、より好ましくは３０～３００ｍｇ／ｍ２の範囲となるように形成することが望ましい。なお、Ｚｎ層の皮膜量は、処理液中のＺｎイオンの濃度および浸漬する時間を適宜選択することで調整することができる。また、Ｚｎの置換めっきは、硝酸浸漬処理、Ｚｎ置換処理の工程を経て、再度Ｚｎ置換処理の工程を経る、ダブルジンケート処理を施すことにより行ってもよい。
　次いで、下地層としてのＺｎ層の上に、Ｎｉめっきを施すことで、Ｎｉめっき層２０を形成する。Ｎｉめっき層２０は、電気めっき法または無電解めっき法のいずれのめっき法を用いて形成してもよい。Ｎｉめっき層２０の厚みは、好ましくは０．２μｍ以上であり、より好ましくは０．２～３．０μｍ、さらに好ましくは０．５～２．０μｍである。Ｎｉめっき層２０は、後述するように、太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＳｎめっき層３０上に、はんだ層を形成した際に、はんだ層を形成する際における熱により、Ｓｎめっき層３０と拡散することで、Ｎｉ－Ｓｎ合金層を形成することとなる層である。
　Ｓｎめっき層３０は、Ｎｉめっき層２０上に、Ｓｎめっきを行なうことにより形成される。Ｓｎめっき層３０は、電気めっき法または無電解めっき法のいずれのめっき法を用いて形成してもよい。Ｓｎめっき層３０の厚みは、好ましくは０．５～３．０μｍである。Ｓｎめっき層３０の厚みが薄すぎると、Ｓｎめっき層３０上にはんだ層を形成する際における、はんだ濡れ性が低下し、良好なはんだ層を形成し難くなる。一方、Ｓｎめっき層３０の厚みが厚すぎると、厚みを増加させることによる、はんだ濡れ性の向上効果が飽和してしまうため、コスト的に不利となる。また、Ａｌ基材１０として、Ｃｕの含有割合が上記範囲にあるものを用いると、Ａｌ基材１０上に、Ｎｉめっき層２０およびＳｎめっき層３０が良好に形成され、これにより、はんだ濡れ性が向上し、はんだ層をより良好に形成することができる。
＜太陽電池用インターコネクタ＞
　図２は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００の構成を示す図である。本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００は、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を用い、太陽電池用インターコネクタ材料１００のＳｎめっき層３０上に、はんだ層５０を形成することにより製造され、図２に示すように、Ａｌ基材１０の両面に、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を、この順に形成されてなる。
　はんだ層５０は、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＳｎめっき層３０上に、溶融はんだめっきを施すことにより形成することができる。なお、本実施形態においては、溶融はんだめっきにより、はんだ層５０を形成することにより、はんだ層５０を形成した際における熱により、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＮｉめっき層２０とＳｎめっき層３０との間で拡散が起こり、これにより、図２に示すように、はんだ層５０の下に、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０が形成されることとなる。
　なお、はんだ層５０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温は、好ましくは１４０～３５０℃であり、より好ましくは１８０～３００℃である。また、溶融はんだめっきを行なう際における浸漬時間は、好ましくは３～１５秒である。溶融はんだめっきの浴温が低すぎる場合や、溶融はんだめっきを行なう際における浸漬時間が短すぎる場合には、はんだ層５０の形成が不十分となり、一方、溶融はんだめっきの浴温が高すぎる場合や、溶融はんだめっきを行なう際における浸漬時間が長すぎる場合には、はんだ層５０に含まれるＳｎ成分が、Ａｌ基材１０まで拡散してしまい、ＡｌとＳｎとの間で固溶硬化が起こってしまい、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０の割れや、剥離が発生してしまう場合がある。
　はんだ層５０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは片面あたり１０～５０μｍ、より好ましくは１５～４０μｍである。
　Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０は、上述したように、はんだ層５０を形成する際に、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＮｉめっき層２０とＳｎめっき層３０との間で拡散が起こることにより形成される合金層である。本実施形態においては、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０を構成することとなる熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みは、好ましくは０．２μｍ以上であり、より好ましくは０．２～３．０μｍ、さらに好ましくは０．５～２．０μｍであり、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みをこのような範囲とすることにより、熱拡散後のＳｎ－Ｎｉ合金層４０を、Ａｌ基材１０の表面を覆うように、連続的に形成することが可能となる。すなわち、熱拡散後のＳｎ－Ｎｉ合金層４０を途切れ部分の無いような態様で形成することができる。そして、これにより、途切れ部分を起点として、Ａｌ基材１０とＳｎ－Ｎｉ合金層４０との密着性が低下してしまい、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０の割れや剥離が生じやすくなるという不具合や、加工時等に発生したクラックを介して、腐食物が進入した場合に、この途切れ部分において腐食物に起因する電位差が生じてしまい、腐食が進行してしまうという不具合を有効に防止することができる。
　また、本実施形態においては、高周波グロー放電発光分光分析法により分析した際のＳｎ－Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度が、熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度に対して、「Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率で、０．１５以上であることが好ましく、０．１８以上であることがより好ましく、０．３４以上であることがさらに好ましい。なお、該比率の上限は、特に限定されないが、通常、１以下である。
　「Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率を上記範囲とすることにより、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０中のＳｎ成分が、Ａｌ基材１０中に拡散することで発生するＡｌとＳｎとの間での固溶硬化を防止し、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０の割れや剥離を防止することができる。
　なお、「Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率を上記範囲とする方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上とし、はんだ層５０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温、および溶融はんだめっきを行なう際における浸漬時間を上述した範囲に制御する方法などが挙げられる。
　なお、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００としては、図２に示すように、Ａｌ基材１０の上に、直接、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０が形成されている構成に代えて、Ａｌ基材１０の上に、Ｎｉめっき層２０を介して、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０が形成されているような構成であってもよい。特に、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みや、はんだ層５０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温、および溶融はんだめっきを行なう際における浸漬時間によっては、Ｎｉめっき層２０中へのＳｎ成分の拡散が完全に進行しない場合もある。そのため、このような場合には、Ａｌ基材１０と、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０との間に、Ｎｉめっき層２０が残存することとなる。
　なお、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００は、０．２％耐力が、好ましくは４０～８０Ｎ／ｍｍ２であり、より好ましくは、４０～７０Ｎ／ｍｍ２である。０．２％耐力が上記範囲にあることにより、接合時に太陽電池セルに加わる応力を緩和し、はんだ濡れ性を高め、太陽電池セルへの接合性を高めることができる。なお、０．２％耐力は、たとえば、２５℃で、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定することができる。
　本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００は、Ａｌ基材１０として、引張強度が８１～１００Ｎ／ｍｍ２であるものを用いるものであるため、そのため、次のような効果を奏するものである。すなわち、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００によれば、引張強度が８１Ｎ／ｍｍ２以上であることから、ボビンやリールへの巻き付け性の低下を有効に防止することができる。加えて、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００によれば、引張強度が１００Ｎ／ｍｍ２以下であることから、接合時に太陽電池セルに加わる応力を緩和することができるため、接合時における太陽電池セルの変形および破損を有効に防止することができる。
　加えて、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００は、はんだ層５０を形成した際における熱により、Ｎｉめっき層２０と、Ｓｎめっき層３０との間で拡散が起こることにより形成されるＳｎ－Ｎｉ合金層４０を備えるものであるため、はんだ付けの熱履歴による、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０の割れや剥離などの不具合の発生を有効に防止することができる。
　そのため、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００を用い、太陽電池用インターコネクタ２００と、太陽電池セルとをはんだ付けにより接続することにより得られるインターコネクタ付き太陽電池セルは、品質的に良好であり、しかも、コスト的にも優れたものである。
　なお、このような本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００としては、たとえば、長尺のＡｌ板（コイル）の両面に、上述した方法にしたがい、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を、この順に形成したものを、必要な幅にスリットすることにより得ることができる。このようにして得られる太陽電池用インターコネクタ２００は、上下面に、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されている一方で、厚み方向を形成する面（スリット面）には、これらＳｎ－Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されていないこととなる。
　あるいは、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００としては、たとえば、平角Ａｌ線の表面全面に、上述した方法にしたがい、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を形成することにより得ることもできる。そして、この場合には、得られる太陽電池用インターコネクタ２００は、上述した方法とは異なり、スリット工程を経ないため、上述した特許文献１（特開２００６－４９６６６号公報）に記載のインターコネクタと同様に、上下面および厚み方向を形成する面のいずれにも、Ｓｎ－Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されたものとなる。
　なお、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００のサイズは、特に限定されないが、厚みが、通常、０．１～０．７ｍｍ、好ましくは０．１～０．５ｍｍであり、幅が、通常、０．５～１０ｍｍ、好ましくは１～６ｍｍであり、また、長さについては、太陽電池の配列等に応じて適宜設定すればよい。
　以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
＜実施例１＞
　Ａｌ基材１０を形成するための材料として、Ｃｕの含有割合が０．０５重量％であり、Ａｌの含有割合が９９．６重量％、残部がＭｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ等であるアルミニウム板を準備した（厚さ０．３ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ）。そして、Ａｌ基材１０を、アルカリ液で脱脂し、次いで硫酸中でエッチング処理を施し、次いで硝酸中で脱スマット処理を施した後、水酸化ナトリウム：１５０ｇ／Ｌ、ロッシェル塩：５０ｇ／Ｌ、酸化亜鉛：２５ｇ／Ｌ、塩化第一鉄１．５ｇ／Ｌを含む処理液中に浸漬してＺｎ置換処理を行うことで、１００ｍｇ／ｍ２の皮膜量で、Ａｌ基材上にＺｎ層を形成した。
　次いで、Ｚｎ層を形成したＡｌ基材１０について下記条件にてニッケルめっきを行い、Ｚｎ層上に、厚さ０．５μｍのＮｉめっき層２０を形成した。
　　浴組成：硫酸ニッケル２５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ほう酸３０ｇ／Ｌ
　　ｐＨ：３～５
　　浴温：６０℃
　　電流密度：１～５Ａ／ｄｍ２
　本実施例においては、Ｎｉめっき層２０が形成されたＡｌ基材１０を用いて、Ｎｉめっき層２０のめっき剥離性の評価を行った。めっき剥離性の評価は、具体的には、Ｎｉめっき層２０上に、カッターナイフを用いてＡｌ基材１０に達するまで１．０ｍｍ間隔の碁盤目の疵を入れ、次いで碁盤目模様の中心にエリクセン試験機で７ｍｍの張り出しを行い、セロテープ（登録商標）を用いて碁盤目張り出し部のフイルムの剥離状態を観察し、以下の基準で評価した。評価結果を表１に示す。なお、Ｎｉめっき層２０を形成した後にめっき剥離性の評価を行うのは、Ｎｉめっき層２０が定着していなければ、Ｎｉめっき層２０に重ねるＳｎめっき層３０およびはんだ層５０も定着しないためである。
　　○：Ｎｉめっき層２０の剥離が確認できなかった。
　　×：Ｎｉめっき層２０の剥離が発生した。
　次いで、Ｎｉめっき層２０を形成したＡｌ基材１０について、下記条件にてスズめっきを行い、Ｎｉめっき層２０上に、厚さ０．５μｍのＳｎめっき層３０を形成することで、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を得た。
　　浴組成：硫酸第一錫３０ｇ／Ｌ、硫酸７０ｍｌ／Ｌ、適量の光沢剤および酸化防止剤
　　ｐＨ：１～２
　　浴温：４０℃
　　電流密度：２．５～１０Ａ／ｄｍ２
　次いで、得られた太陽電池用インターコネクタ材料１００を、浴温を２００℃に調整したＳｎ－４０％Ｐｂはんだからなる溶融はんだめっき槽に、３秒間浸漬することで、厚み２０μｍのはんだ層５０を形成することで、図２に示す太陽電池用インターコネクタ２００を製造した。なお、本実施例で製造した太陽電池用インターコネクタ２００は、スリット前のものであり、太陽電池の配列等に併せて、スリットすることにより、太陽電池用インターコネクタとして適宜使用可能なものである。そして、得られた太陽電池用インターコネクタ２００を用いて、引張強度の測定を行った。結果を表１に示す。
　引張強度は次の方法により測定した。すなわち、テンシロン（ＲＴＣ－１３５０Ａ、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用いて、２５℃で、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎの条件で、太陽電池用インターコネクタ２００の最大引張荷重を平行部の断面積で除した値を引張強度として検出した（試験片はプレスで打ち抜いたＪＩＳ　Ｚ２２４１記載の５号試験片を用いた）。なお、本実施例の太陽電池用インターコネクタ２００の構成においては、Ａｌ基材１０が大部分を占めているため、太陽電池用インターコネクタ２００の引張強度は、Ａｌ基材１０単体の引張強度とほぼ等しい値となり、そのため、本評価により得られる引張強度は、Ａｌ基材１０の引張強度と判断することができる。
＜実施例２～７＞
　Ａｌ基材１０を形成するための材料として、Ｃｕの含有割合およびＡｌの含有割合が、それぞれＣｕ：０．１２重量％、Ａｌ：９９．２重量％（実施例２）、Ｃｕ：０．０７重量％、Ａｌ：９９．２重量％（実施例３）、Ｃｕ：０．１１重量％、Ａｌ：９９．１重量％（実施例４）、Ｃｕ：０．１４重量％、Ａｌ：９９．０重量％（実施例５）、Ｃｕ：０．１８重量％、Ａｌ：９９．３重量％（実施例６）、およびＣｕ：０．２０重量％、Ａｌ：９９．２重量％（実施例７）であるアルミニウム板を用いた以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。なお、これら実施例２～７で用いたアルミニウム板は、Ａｌ，Ｃｕの含有量に対する残部が、いずれもＳｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅ等で構成されたものであった。
＜比較例１～４＞
　Ｃｕの含有割合およびＡｌの含有割合を、それぞれＣｕ：０．２１重量％、Ａｌ：９６．７重量％（比較例１）、Ｃｕ：０．２４重量％、Ａｌ：９６．０重量％（比較例２）、Ｃｕ：０．０５重量％、Ａｌ：９６．５重量％（比較例３）、およびＣｕ：０．０３重量％、Ａｌ：９９．６重量％（比較例４）であるアルミニウム板を用いた以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。なお、これら比較例１～４で用いたアルミニウム板は、Ａｌ，Ｃｕの含有量に対する残部が、いずれもＳｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｆｅ等で構成されたものであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に、引張強度と、めっき剥離性の結果とを示した。引張強度が８１～１００Ｎ／ｍｍ２であり、かつ、Ｃｕの含有割合が０．０５～０．２０重量％であり、かつ、Ａｌの含有割合が９９．０～９９．６重量％であるＡｌ基材を用いた実施例１～７では、Ｎｉめっき層２０の剥離は発生せず、Ｎｉめっき層２０の形成性に優れていると判断できる。そして、実施例１～７においては、Ｎｉめっき層２０の形成性に優れていることから、その上に形成するＳｎめっき層３０の形成性、およびさらにこの上に形成するはんだめっきの濡れ性にも優れるものと判断することができる。一方、引張強度が８１Ｎ／ｍｍ２未満、または、１００Ｎ／ｍｍ２を超えており、かつ、Ｃｕの含有割合が０．０５重量％未満である比較例４のＡｌ基材を用いた場合には、Ｎｉめっき層２０の剥離が発生する結果となり、Ｎｉめっき層２０の形成性に劣る結果であった。そして、この結果より、比較例４においては、Ｎｉめっき層２０の形成性に劣るため、その上に形成するＳｎめっき層３０の形成性、およびさらにこの上に形成するはんだめっきの濡れ性に劣る結果となると判断することができる。
＜シリコン結晶ウェハの破損確認試験、およびＡｌ基材１０の０．２％耐力の測定＞
　引張強度が１００Ｎ／ｍｍ２である実施例５の太陽電池用インターコネクタ２００を、幅２．０ｍｍでスリットすることにより、太陽電池用インターコネクタ２００のスリットサンプルを得た。そして、得られたスリットサンプルを用いて、太陽電池セルを構成するシリコン結晶ウェハにはんだ接合し、シリコン結晶ウェハの変形および破損を目視にて確認したところ、変形および破損が全く発生しておらず、良好な結果であった。
　また、得られたスリットサンプルについて、テンシロン（ＲＴＣ－１３５０Ａ、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用いて、２５℃で、引張速度５ｍｍ／ｍｉｎの条件で、０．２％耐力を測定したところ、７７．２Ｎ／ｍｍ２であった。
　ここで、用いるＡｌ基材１０の引張強度が高いほど、得られる太陽電池用インターコネクタ２００は硬くなり、そのため、接合時にシリコン結晶ウェハにかかる応力が大きくなる傾向にあり、逆に、用いるＡｌ基材１０の引張強度が低いほど、接合時にシリコン結晶ウェハにかかる応力は小さくなることとなる。そのため、引張強度が１００Ｎ／ｍｍ２未満である実施例１～４，６，７も、引張強度が１００Ｎ／ｍｍ２である実施例５と同様に、接合時における、シリコン結晶ウェハの変形および破損は発生しないものと予想される。
　一方で、Ａｌ基材１０として、引張強度が１００Ｎ／ｍｍ２を超えたものを用いている比較例１～３においては、得られる太陽電池用インターコネクタ２００は硬くなり過ぎてしまい、これにより、接合時にシリコン結晶ウェハにかかる応力が高くなり過ぎてしまい、シリコン結晶ウェハの変形、さらには破損が発生してしまうものと予想される。
＜巻き付け性＞
　また、実施例１～７は、Ａｌ基材１０の引張強度が、いずれも８１Ｎ／ｍｍ２以上（かつ、１００Ｎ／ｍｍ２以下）であり、ボビンやリールに巻き付けた際に、巻ズレ、ほどけ、巻き癖などの発生や、破断が起こらず、巻き付け性が高いと予想される。その一方で、Ａｌ基材１０の引張強度が８１Ｎ／ｍｍ２未満である比較例４は、ボビンやリールに巻き付けた際に、巻ズレ、ほどけ、巻き癖などが発生するおそれや、破断するおそれがあり、巻き付け性が低いと予想される。
１００…太陽電池用インターコネクタ材料
２００…太陽電池用インターコネクタ
　１０…Ａｌ基材
　２０…Ｎｉめっき層
　３０…Ｓｎめっき層
　４０…Ｓｎ－Ｎｉめっき層
　５０…はんだ層

Claims (7)

  1. 　引張強度が８１～１００Ｎ／ｍｍ２であるＡｌ基材の表面に、基材側から順に、Ｎｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料。
  2. 　前記Ａｌ基材は、０．０５～０．２０重量％の割合でＣｕを含有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用インターコネクタ材料。
  3. 　前記Ａｌ基材は、９９．０～９９．６重量％の割合でＡｌを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池用インターコネクタ材料。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の太陽電池用インターコネクタ材料のＳｎめっき層の表面にはんだ層を形成することにより得られ、
    　Ａｌ基材の表面に、基材側から順に、Ｓｎ－Ｎｉ合金層、およびはんだ層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ。
  5. 　請求項１～３のいずれかに記載の太陽電池用インターコネクタ材料のＳｎめっき層の表面にはんだ層を形成することにより得られ、
    　Ａｌ基材の表面に、基材側から順に、Ｎｉめっき層、Ｓｎ－Ｎｉ合金層、およびはんだ層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ。
  6. 　請求項４または５に記載の太陽電池用インターコネクタを太陽電池セルに接続してなることを特徴とするインターコネクタ付き太陽電池セル。
  7. 　前記太陽電池用インターコネクタと前記太陽電池セルとが、はんだ付けにより接続されていることを特徴とする請求項６に記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3396021A4 (en) * 2015-12-24 2019-05-08 Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. BRAZIL CONNECTION STRUCTURE AND FILM FORMING METHOD

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55124113U (ja) * 1979-02-27 1980-09-03
JPH0621501A (ja) * 1992-03-31 1994-01-28 Canon Inc 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2000207940A (ja) * 1999-01-18 2000-07-28 Furukawa Electric Co Ltd:The Ａｌ合金製自動車用導電体
JP2006049666A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Hitachi Cable Ltd 太陽電池用平角導体及び太陽電池用リード線
JP2010027867A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Hitachi Cable Ltd 太陽電池用リード線及びその製造方法
JP2010157416A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Sumitomo Electric Ind Ltd アルミニウム合金線
WO2010082670A1 (ja) * 2009-01-19 2010-07-22 古河電気工業株式会社 アルミニウム合金線材

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006206977A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Toyo Kohan Co Ltd ハンダ性に優れた表面処理Ａｌ板
EP2381001B1 (en) * 2009-01-19 2014-06-04 Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy wire
CN101626046B (zh) * 2009-02-12 2011-07-27 江苏辉伦太阳能科技有限公司 一种焊接晶体硅太阳电池片的方法
US9382603B2 (en) * 2010-03-17 2016-07-05 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Metal tape material and interconnector for solar module current collection
JP4918621B1 (ja) * 2010-09-24 2012-04-18 神鋼リードミック株式会社 電子部品材

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55124113U (ja) * 1979-02-27 1980-09-03
JPH0621501A (ja) * 1992-03-31 1994-01-28 Canon Inc 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP2000207940A (ja) * 1999-01-18 2000-07-28 Furukawa Electric Co Ltd:The Ａｌ合金製自動車用導電体
JP2006049666A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Hitachi Cable Ltd 太陽電池用平角導体及び太陽電池用リード線
JP2010027867A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Hitachi Cable Ltd 太陽電池用リード線及びその製造方法
JP2010157416A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Sumitomo Electric Ind Ltd アルミニウム合金線
WO2010082670A1 (ja) * 2009-01-19 2010-07-22 古河電気工業株式会社 アルミニウム合金線材

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3396021A4 (en) * 2015-12-24 2019-05-08 Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. BRAZIL CONNECTION STRUCTURE AND FILM FORMING METHOD
US10926514B2 (en) 2015-12-24 2021-02-23 Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. Solder connection structure and film forming method

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