WO2013187234A1 - 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
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Definitions
- the present invention relates to an interconnector for a solar battery and a solar battery cell with an interconnector.
- the solar cell interconnector is mainly a wiring material for connecting the solar cells made of crystalline Si, and is joined to the bus bar electrode formed on the surface of the solar cell by soldering. It plays a role of collecting the electric energy converted by the.
- an interconnector material for such a solar cell an all-surface solder-coated substrate obtained by applying a base plating to a flat substrate made of metal and then coating the entire surface of the flat substrate by solder hot-dip plating. The material is used.
- Patent Document 1 discloses an interconnector for a solar cell in which copper plating and solder plating are performed on the entire surface of a flat aluminum substrate.
- the end surface is increased by heat and pressure when the interconnector is joined to the bus bar electrode.
- the solder covering the surface to be formed hangs down and adheres to the surface of the solar battery cell, and this causes a part of the solar battery cell to be covered with the solder, thereby reducing the power generation efficiency of the solar battery cell.
- the stress inherent in the solar battery cell is concentrated at the joint between the solar battery cell and the solder, and there is a problem that the solar battery cell is cracked or cracked.
- the present inventors have formed a base plating layer and a solder layer on the upper and lower surfaces (surfaces perpendicular to the thickness direction), and on the end surfaces (surfaces forming the thickness direction). It has been found that the above problems can be solved by the solar cell interconnector with the exposed base material, and the present invention has been completed.
- an interconnector for a solar cell in which a base plating layer and a solder layer are formed on the upper and lower surfaces of a base material, wherein the base material is exposed at an end surface.
- An interconnector for a solar cell is provided.
- the base material is preferably made of pure aluminum or an aluminum alloy.
- a solar cell with an interconnector wherein any one of the above solar cell interconnectors is connected to a solar cell.
- 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 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a view showing a scene where the solar cell interconnector according to the present embodiment is joined to the bus bar electrode.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a solar cell interconnector according to a conventional example.
- FIG. 4 is a diagram showing a scene where a solar cell interconnector according to a conventional example is joined to a bus bar electrode.
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a solar cell interconnector 100 according to the present embodiment.
- the interconnector 100 for a solar cell according to the present embodiment includes a Ni plating layer 20, a Sn plating layer 30, and a solder layer 40 formed in this order on both surfaces of an Al base 10.
- the aluminum plate constituting the Al base 10 is not particularly limited, and a pure aluminum plate or any JIS standard 1000 series, 2000 series, 3000 series, 5000 series, 6000 series, or 7000 series aluminum alloy sheet is used. Among them, a 1000 series O material is particularly preferable.
- the thickness of the Al base 10 is not particularly limited, and may be a thickness that can secure sufficient conductivity as a solar cell interconnector, but is preferably 0.1 to 0.5 mm.
- the Ni plating layer 20 is a layer provided to satisfactorily form the Sn plating layer 30 which is a base plating layer for performing solder plating, and is formed by applying Ni plating on the Al base 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 was previously formed by displacement plating. Thereafter, it is preferable to form the Ni plating layer 20 thereon. Hereinafter, a method for forming the Zn layer will be described.
- a pure aluminum plate or an aluminum alloy plate constituting the Al base 10 is subjected to a degreasing process, and then subjected to acidic etching and smut removal, followed by Zn substitution plating.
- the substitution plating of Zn is performed by performing a double zincate treatment through each step of nitric acid immersion treatment, first Zn substitution treatment, zinc nitrate stripping treatment, and second Zn substitution treatment. In this case, the water washing process is implemented after the process of each process.
- the Zn layer formed by the first Zn substitution treatment and the second Zn substitution treatment is slightly dissolved when Ni plating is performed.
- the Zn layer has a coating amount in a state after Ni plating preferably in the range of 5 to 500 mg / m 2 , more preferably in the range of 30 to 300 mg / m 2. It is desirable to form as follows.
- the coating amount of the Zn layer can be adjusted by appropriately selecting the concentration of Zn ions in the treatment liquid and the time for immersion in the treatment liquid in the second Zn substitution treatment.
- the substitution plating of Zn may be performed by performing a single zincate treatment in which only the first Zn substitution treatment step is performed after the nitric acid immersion treatment. In this case, the coating amount of the Zn layer can be adjusted by appropriately selecting the concentration of Zn ions in the treatment liquid and the time of immersion in the treatment liquid in the first Zn substitution treatment.
- the Ni plating layer 20 is formed by performing Ni plating on the Zn 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 a base plating layer for forming the solder layer 40, and is formed by performing Sn plating on the Ni plating layer 20.
- 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. By setting the thickness of the Sn plating layer 30 within the above range, the solder wettability is improved, and a good solder layer 40 can be formed.
- solder layer 40 is formed by performing molten solder plating on the Sn plating layer 30.
- the solder layer 40 is formed with the end face of the Al base 10 exposed.
- the method for forming the solder layer 40 with the end face of the Al base 10 exposed is not particularly limited.
- the Ni plating layer 20 and the Sn plating layer 30 are formed on the Al base 10.
- a slit for width adjustment is performed in order to obtain a width suitable for performing the molten solder plating process.
- a method of forming a slit for forming the Al base material 10 on which the solder layer 40 is formed by performing the molten solder plating in order to expose the end face of the Al base material 10 can be mentioned.
- the width of the Ni plating layer 20 and the Al base material 10 on which the Sn plating layer 30 is formed is a width suitable for performing a molten solder process,
- the slit for width adjustment mentioned above does not need to be implemented.
- Ni plating layer 20 is formed on Al base material 10 by performing Ni plating on Al base material 10.
- the Sn plating layer 30 is formed on the Ni plating layer 20 by performing Sn plating on the formed Ni plating layer 20.
- the width is changed as necessary. Make a slit for adjustment. Note that the slit width when performing the slit for width adjustment can be set to 30 to 100 mm, for example.
- the solder layer 40 is formed on the Sn plating layer 30 of the Al base 10 on which the obtained Ni plating layer 20 and the Sn plating layer 30 are formed.
- a slit for molding is performed on the Al base material 10 on which the Ni plating layer 20, the Sn plating layer 30, and the solder layer 40 are formed.
- the solar cell interconnector 100 thus obtained has the end face of the Al base 10 exposed as shown in FIG. 1, and the Ni plating layer 20 and the Sn plating layer 30 only on the upper and lower surfaces of the Al base 10. , And the solder layer 40 is formed.
- the method for performing the slit for width adjustment and the slit for molding is not particularly limited, and examples thereof include a slitting method using a slitter.
- the bath temperature of the molten solder plating when forming the solder layer 40 is preferably 140 to 350 ° C., and more preferably 180 to 300 ° C.
- the immersion time when performing molten solder plating is preferably 3 to 15 seconds.
- the solder layer 40 having a good thickness is formed, and the Sn component contained in the solder layer 40 includes: Since it does not diffuse to the Al base material 10, solid solution hardening that occurs between the Al base material 10 and Sn can be prevented.
- the thickness of the solder layer 40 is not particularly limited, but is preferably 10 to 50 ⁇ m, more preferably 15 to 40 ⁇ m per side.
- the solar cell interconnector 100 shown in FIG. 1 by using the solar cell interconnector 100 shown in FIG. 1, it is possible to prevent solder from adhering to the solar cells when joining with the bus bar electrodes formed on the solar cells. Thus, it is possible to effectively prevent a decrease in power generation efficiency of the solar battery cell and a crack or crack of the solar battery cell.
- FIG. 2 is a diagram showing a scene in which the solar cell interconnector 100 shown in FIG. 1 is joined to the bus bar electrode 200 on the solar battery cell 300.
- the solder constituting the solder layer 40 does not adhere to the solar battery cell 300.
- the interconnector 100 for solar cells in the embodiment it is possible to effectively prevent a decrease in power generation efficiency of the solar cells 300 and cracks and cracks of the solar cells 300.
- the power generation efficiency of the solar battery cell 300 is reduced, and the stress inherent in the solar battery cell 300 is concentrated on the junction between the solar battery cell and the solder.
- the solar battery cell 300 is likely to be cracked or cracked.
- the solder layer 40 is not formed on the end face of the solar cell interconnector 100, when joining to the bus bar electrode 200 on the surface of the solar battery cell 300 by soldering, The solder does not adhere to the solar battery cell 300, thereby effectively preventing a decrease in power generation efficiency of the solar battery cell 300 and cracking or cracking of the solar battery cell 300.
- the bus bar electrode 200 is formed wider than the solar battery interconnector, and the solder on the end face of the solar battery interconnector is applied to the solar battery cell 300.
- a method of preventing dripping is also conceivable.
- the bus bar electrode 200 is mainly composed of expensive silver, if the bus bar electrode 200 is wide, there is a problem that it is disadvantageous in terms of cost.
- the bus bar electrode 200 formed on the surface of the solar battery cell 300 wide there is a problem that the area on which the solar battery cell 300 is exposed to light is reduced and the power generation efficiency is reduced. .
- the bus bar electrode 200 is not widened and the adhesion of solder to the solar battery cell 300 is prevented, the amount of expensive silver used can be suppressed. Since it is possible, it is advantageous in terms of cost, and furthermore, a reduction in power generation efficiency of the solar battery cell 300 can be prevented.
- the solar cell interconnector 100 of the present embodiment is characterized in that the end face of the Al base 10 is exposed and the base plating layer and the solder layer 40 are formed on the upper and lower surfaces of the Al base 10.
- the following effects are achieved. That is, according to the solar cell interconnector 100 of the present embodiment, by preventing the solder from adhering to the solar battery cell 300, the power generation efficiency of the solar battery cell 300 is prevented from being lowered. Cracks and cracks can be effectively prevented. Further, in the present embodiment, since it is not necessary to make the bus bar electrode 200 thick, it is advantageous in terms of cost because the amount of expensive silver used can be suppressed, and further, the power generation efficiency of the solar battery cell 300 is reduced. Can be prevented.
- the solar cell with an interconnector obtained by connecting the solar cell interconnector 100 and the solar cell by soldering using the solar cell interconnector 100 of the present embodiment is good in quality. Moreover, it is also excellent in cost.
- the solar cell interconnector 100 of the present embodiment may be anything that can be determined that the Al base material 10 is substantially exposed at the end face, and preferably the solder layer 40 on one side. However, it is sufficient that the end face of the Al base 10 is exposed to the extent that it does not contact the solder layer 40 on the opposite face, and more preferably, the entire end face of the Al base 10 of the solar cell interconnector 100 is exposed (Al base). It is sufficient that the end face of the material 10 is completely exposed).
- the thickness of the solder layer 40 does not necessarily need to be uniform.
- the end (edge) of the Al base 10 is formed in the vicinity of the end of the Al base 10.
- the configuration may be such that the solder layer 40 is gradually thinned toward the portion). In this way, when the solar cell interconnector 100 is joined to the bus bar electrode 200 by forming the solder layer 40 so that the thickness gradually decreases toward the end in the vicinity of the end. The effect of preventing the solder from dripping from the end of the solar cell interconnector 100 can be further improved.
- solder of the solder layer 40 can be prevented from dripping onto the solder layer 40 on the side of the joint surface with the solar battery cell 300, and as a result, the adhesion of the solder to the solar battery cell 300 can be more effectively prevented. can do.
- the amount of protruding solder differs between the left and right, so that the solder shrinkage stress concentrates on the side where much solder is attached, and the joint on the opposite side peels off (electronic parts field) (Manhattan phenomenon) can be prevented.
- Al is used as the base material constituting the solar cell interconnector.
- the base material is particularly a metal plate that has conductivity and is difficult to wet with solder.
- beryllium copper, iron casting, copper alloy, germanium, inconel, kovar, magnesium, monel, nichrome, rhodium, steel, stainless steel, zinc, zinc die cast, etc. may be used instead of the Al base 10 described above. It may be used.
- solder layer 30 can be favorably formed on it. Any material can be used as long as it is not limited. For example, a Sn—Ni alloy layer, a Sn—Cu alloy layer, or the like may be used instead of the Sn plating layer 30 described above.
- an arbitrary layer may be formed between the Al base 10 and the base plating layer, or a base plating layer may be directly formed on the Al base 10.
- the size of the solar cell interconnector 100 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
- the length 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.
- Example 1 As a material for forming the Al base 10, an aluminum plate having an Al content of 99.6% by weight, a Cu content of 0.1% by weight and the balance of Mn, Zn, Si, Fe, etc. is prepared. (Thickness 0.3 mm, width 40 mm, length 120 mm). Then, the Al base 10 is degreased with an alkali solution, etched, and then desmutted in sulfuric acid.
- a Zn layer was formed on the Al substrate 10 with a coating amount of 100 mg / m 2 by immersing in a treatment solution containing ferrous chloride 1.5 g / L and performing Zn substitution treatment.
- 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
- tin plating was performed on the Al base material 10 on which the Ni plating layer 20 was formed under the following conditions to form a 0.5 ⁇ m thick Sn plating layer 30 on the Ni plating layer 20.
- Bath composition stannous sulfate 30 g / L, sulfuric acid 70 ml / L, appropriate amount of brightener and antioxidant pH: 1 to 2
- the Al base material 10 obtained by Sn plating is immersed for 3 seconds in a molten solder plating bath made of Sn-40% Pb solder whose bath temperature is adjusted to 230 ° C., and pulled up at a speed of 12.0 mpm.
- the solder layer 40 was formed, and thereby the base plating layer and the solder layer 40 were formed on the Al base 10.
- the Al base material 10 on which the solder layer 40 is formed is slit with a width of 2.0 mm, so that the Ni plating layer 20, the Sn plating layer 30, and the solder layer 40 are formed only on the upper and lower surfaces as shown in FIG. As a result, a solar cell interconnector 100 in which the end face of the Al base 10 was exposed was obtained.
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Abstract
基材の上下面に下地めっき層、およびはんだ層を形成してなる太陽電池用インターコネクタであって、端面において、前記基材が露出していることを特徴とする太陽電池用インターコネクタを提供する。本発明によれば、基材の上下面に下地めっき層、およびはんだ層を形成してなる太陽電池用インターコネクタであって、端面において、前記基材が露出していることを特徴とする太陽電池用インターコネクタを提供することができる。
Description
本発明は、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ぐための配線材であり、太陽電池セルの表面に形成されたバスバー電極にはんだ付けにより接合されることで、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ものである。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、金属からなる平角基材に、下地めっきを施し、次いで、はんだ溶融めっきにより、平角基材の全表面を被覆してなる全表面はんだ被覆基材が使用されている。
このような全表面はんだ被覆基材として、たとえば、特許文献1では、平角アルミ基材の全表面に、銅めっき、およびはんだめっきを施してなる太陽電池用インターコネクタが開示されている。
しかしながら、上記特許文献1に開示されている太陽電池用インターコネクタのような全表面はんだ被覆基材では、インターコネクタをバスバー電極に接合する際における熱加圧により、インターコネクタの端面(厚み方向を形成する面)を被覆しているはんだが垂れて、太陽電池セルの表面に付着してしまい、これにより、太陽電池セルの一部がはんだで覆われてしまい、太陽電池セルの発電効率が低下するという問題がある。さらに、太陽電池セルに内在する応力が、太陽電池セルと、はんだとの接合部分に集中してしまい、太陽電池セルの割れやクラックが発生してしまうという問題もある。
これに対し、はんだの太陽電池セルへの付着を防止するために、太陽電池セル上に形成されてなるバスバー電極を、インターコネクタの幅と比較して幅広く形成する方法も考えられるが、バスバー電極は高価なAgを主成分とするものであるため、コスト的に不利になるという問題がある。さらには、バスバー電極を幅広く形成すると、太陽電池セルの有効面積が低下してしまい、結果として、太陽電池セルの発電効率が低下してしまうという問題がある。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、太陽電池セル上に形成されてなるバスバー電極と接合する際における、はんだの太陽電池セルへの付着を防止することができ、これにより、太陽電池セルの発電効率の低下、および太陽電池セルの割れやクラックを有効に防止することが可能であり、かつ、コスト的に有利な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、上述の目的を達成すべく鋭意検討した結果、上下面(厚み方向と垂直な面)に下地めっき層、およびはんだ層が形成され、端面(厚み方向を形成する面)に基材が露出している太陽電池用インターコネクタにより、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、基材の上下面に下地めっき層、およびはんだ層を形成してなる太陽電池用インターコネクタであって、端面において、前記基材が露出してい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。
本発明の太陽電池用インターコネクタにおいて、前記基材が、純アルミニウム、またはアルミニウム合金からなることが好ましい。
また、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。
本発明によれば、太陽電池セル上に形成されてなるバスバー電極と接合する際に、はんだの太陽電池セルへの付着を防止することができ、これにより、太陽電池セルの発電効率の低下、および太陽電池セルの割れやクラックを有効に防止することが可能であり、しかも、コスト的に有利な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。
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。
図1は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ100の構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ100は、Al基材10の両面に、Niめっき層20、Snめっき層30、およびはんだ層40が、この順に形成されてなる。
<Al基材10>
Al基材10を構成するアルミニウム板としては、特に限定されず、純アルミニウム板や、JIS規格の1000系、2000系、3000系、5000系、6000系、7000系のいずれのアルミニウム合金板も用いることができるが、なかでも、1000系のO材が特に好ましい。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。
Al基材10を構成するアルミニウム板としては、特に限定されず、純アルミニウム板や、JIS規格の1000系、2000系、3000系、5000系、6000系、7000系のいずれのアルミニウム合金板も用いることができるが、なかでも、1000系のO材が特に好ましい。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>
Niめっき層20は、はんだめっきを施すための下地めっき層であるSnめっき層30を良好に形成するために設けられる層であり、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、Zn層を形成する方法について、説明する。
Niめっき層20は、はんだめっきを施すための下地めっき層であるSnめっき層30を良好に形成するために設けられる層であり、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、Zn層を形成する方法について、説明する。
まず、Al基材10を構成する純アルミニウム板またはアルミニウム合金板について、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、第一Zn置換処理、硝酸亜鉛剥離処理、第二Zn置換処理の各工程を経る、ダブ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、第一Zn置換処理および第二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。Zn層は、良好なNiめっき層20を形成するために、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第二Zn置換処理において処理液中に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。なお、Znの置換めっきは、硝酸浸漬処理を実施した後、第一Zn置換処理の工程のみを実施する、シングルジンケート処理を施すことにより行ってもよい。この際においては、Zn層の皮膜量は、処理液中のZnイオンの濃度および第一Zn置換処理において処理液中に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。
次いで、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。
<Snめっき層30>
Snめっき層30は、はんだ層40を形成するための下地めっき層であり、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の厚みを上記範囲とすることにより、はんだ濡れ性が向上し、良好なはんだ層40を形成することが可能となる。
Snめっき層30は、はんだ層40を形成するための下地めっき層であり、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の厚みを上記範囲とすることにより、はんだ濡れ性が向上し、良好なはんだ層40を形成することが可能となる。
<はんだ層40>
はんだ層40は、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される。本実施形態においては、Al基材10の端面が露出した状態で、はんだ層40を形成している。
はんだ層40は、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される。本実施形態においては、Al基材10の端面が露出した状態で、はんだ層40を形成している。
ここで、Al基材10の端面が露出した状態で、はんだ層40を形成する方法としては、特に限定されないが、たとえば、Al基材10上にNiめっき層20、およびSnめっき層30を形成した後、Niめっき層20、およびSnめっき層30が形成されたAl基材10について、溶融はんだめっき処理を行うのに適した幅にするために、幅調整のためのスリットを行い、次いで、溶融はんだめっきを施し、さらにはんだ層40が形成されたAl基材10について、Al基材10の端面を露出させるために、成形のためのスリットを行う方法が挙げられる。なお、Snめっき層30を形成した時点で、Niめっき層20、およびSnめっき層30が形成されたAl基材10の幅が、溶融はんだ処理を行うのに適した幅である場合には、上述した幅調整のためのスリットは実施しなくてもよい。
具体的には、まず、Al基材10にNiめっきを施すことにより、Al基材10上にNiめっき層20を形成する。そして、形成したNiめっき層20にSnめっきを施すことで、Niめっき層20上にSnめっき層30を形成する。次いで、Niめっき層20、およびSnめっき層30が形成されたAl基材10について、その幅が溶融はんだめっき処理を行うのに適した幅となっていない場合には、必要に応じて、幅調整のためのスリットを行う。なお、幅調整のためのスリットを行う際のスリット幅は、たとえば、30~100mmとすることができる。
次いで、得られたNiめっき層20、およびSnめっき層30が形成されたAl基材10のSnめっき層30上にはんだ層40を形成する。次いで、Niめっき層20、Snめっき層30、およびはんだ層40が形成されたAl基材10に対し、成形のためのスリットを行う。これにより、Niめっき層20、Snめっき層30、およびはんだ層40が形成されたAl基材10において、端面(すなわち、スリット面)についてはAl基材10が露出しているとともに、Niめっき層20、Snめっき層30、およびはんだ層40がAl基材10の上下面にのみに形成されてなる太陽電池用インターコネクタ100を得ることができる。そして、これにより、得られる太陽電池用インターコネクタ100は、図1に示すように、Al基材10の端面が露出し、Al基材10の上下面にのみNiめっき層20、Snめっき層30、およびはんだ層40が形成されたものとなる。
なお、上述した成形のためのスリットを行う場合におけるスリット幅は、太陽電池用インターコネクタ100として必要な幅に応じて調整すればよい。
また、幅調整のためのスリットや、成形のためのスリットを行う方法としては、特に限定されないが、スリッターを用いてスリットする方法などが挙げられる。
そして、はんだ層40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。そして、溶融はんだめっきを行なう際の浸漬時間は、好ましくは3~15秒である。溶融はんだめっきの浴温や、溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間が上記範囲である場合には、良好な厚みのはんだ層40が形成され、また、はんだ層40に含まれるSn成分が、Al基材10まで拡散してしまうこともないため、Al基材10とSnとの間で発生する固溶硬化を防ぐことができる。
はんだ層40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。
本実施形態においては、図1に示す太陽電池用インターコネクタ100を用いることで、太陽電池セル上に形成されてなるバスバー電極と接合する際に、はんだの太陽電池セルへの付着を防止することができ、太陽電池セルの発電効率の低下、および太陽電池セルの割れやクラックを有効に防止することができる。
ここで、図2は、図1に示す太陽電池用インターコネクタ100を、太陽電池セル300上のバスバー電極200に接合した場面を示す図である。図2に示すように、図1に示す太陽電池用インターコネクタ100をバスバー電極200に接合した場合においては、はんだ層40を構成するはんだが太陽電池セル300に付着することがなく、そのため、本実施形態における太陽電池用インターコネクタ100を用いた場合には、太陽電池セル300の発電効率の低下、および太陽電池セル300の割れやクラックを有効に防止することができる。
一方、上述した特許文献1(特開2006-49666号公報)のような構成を有する太陽電池用インターコネクタ、すなわち、図3に示す太陽電池用インターコネクタ100aのように、Al基材10aの全表面に、Niめっき層20aや、Snめっき層30aなどの、はんだ層を形成するための下地めっき層が形成され、下地めっき層の全表面にはんだ層40aが形成されている構成では、次のような問題がある。すなわち、このような太陽電池用インターコネクタ100aを、太陽電池セル300上のバスバー電極200に接合すると、図4に示すように、太陽電池用インターコネクタ100aの端面のはんだが、太陽電池セル300の表面を覆うように付着してしまい、これにより、太陽電池セル300の発電効率が低下するとともに、太陽電池セル300に内在する応力が、太陽電池セルと、はんだとの接合部分に集中してしまい、太陽電池を製造するための後工程で太陽電池セル300に応力が加わる際に、太陽電池セル300に割れやクラックが発生し易くなってしまうという問題がある。
これに対して、本実施形態によれば、太陽電池用インターコネクタ100の端面にはんだ層40が形成されていないため、太陽電池セル300の表面のバスバー電極200にはんだ付けにより接合する際に、はんだが太陽電池セル300に付着することがなく、これにより、太陽電池セル300の発電効率の低下、および太陽電池セル300の割れやクラックを有効に防止することができる。
これに対して、本実施形態によれば、太陽電池用インターコネクタ100の端面にはんだ層40が形成されていないため、太陽電池セル300の表面のバスバー電極200にはんだ付けにより接合する際に、はんだが太陽電池セル300に付着することがなく、これにより、太陽電池セル300の発電効率の低下、および太陽電池セル300の割れやクラックを有効に防止することができる。
また、はんだの太陽電池セルへの付着を防止する方法としては、バスバー電極200を太陽電池用インターコネクタと比較して幅広く形成して、太陽電池用インターコネクタの端面のはんだが太陽電池セル300に垂れるのを防ぐという方法も考えられる。しかしながら、バスバー電極200は高価な銀を主成分とするものであることから、バスバー電極200を幅広なものとすると、コスト的に不利になるという問題がある。また、太陽電池セル300の表面に形成されるバスバー電極200を幅広なものとすることにより、太陽電池セル300に光が当たる面積が小さくなってしまい、発電効率が低下してしまうという問題もある。
これに対し、本実施形態によれば、バスバー電極200を幅広なものとすることなく、はんだの太陽電池セル300への付着を防止するものであるため、高価な銀の使用量を抑えることができることからコスト的に有利であり、さらに、太陽電池セル300の発電効率の低下を防ぐことができる。
これに対し、本実施形態によれば、バスバー電極200を幅広なものとすることなく、はんだの太陽電池セル300への付着を防止するものであるため、高価な銀の使用量を抑えることができることからコスト的に有利であり、さらに、太陽電池セル300の発電効率の低下を防ぐことができる。
本実施形態の太陽電池用インターコネクタ100は、Al基材10の端面が露出し、Al基材10の上下面に下地めっき層、およびはんだ層40が形成されていることを特徴とするため、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100によれば、はんだの太陽電池セル300への付着を防止することで、太陽電池セル300の発電効率の低下を防ぎ、さらに、太陽電池セル300の割れやクラック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、バスバー電極200を太くする必要がないため、高価な銀の使用量を抑えることができることからコスト的に有利であり、さらに、太陽電池セル300の発電効率の低下を防ぐことができる。
そのため、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ100を用い、太陽電池用インターコネクタ100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、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ100は、実質的に、端面にAl基材10が露出していると判断できるようなものであればよく、好ましくは、一方の面のはんだ層40が、反対面のはんだ層40と接しない程度にAl基材10の端面が露出していればよく、より好ましくは、太陽電池用インターコネクタ100のAl基材10端面の全面が露出(Al基材10端面が完全に露出)している状態であればよい。
また、本実施形態における太陽電池用インターコネクタ100においては、はんだ層40の厚みは必ずしも均一である必要はなく、たとえば、Al基材10の端部近傍において、Al基材10の端部(エッジ部分)に向かって、はんだ層40が徐々に薄くなるような態様で形成されたような構成であってもよい。このように、端部近傍において、端部に向かって、徐々にその厚みが薄くなるように、はんだ層40を形成することで、太陽電池用インターコネクタ100を、バスバー電極200に接合する際において、太陽電池用インターコネクタ100の端部からはんだが垂れてしまうことを防止する効果をより向上させることができる。また、はんだ層40のはんだが、太陽電池セル300との接合面側のはんだ層40に垂れることを防止することができ、その結果として、太陽電池セル300へのはんだの付着をより有効に防止することができる。また、接合時にはんだがはみ出した場合、はみ出したはんだの量が左右で異なることで、はんだが多く付いた側にはんだの収縮応力が集中し、逆側の接合部が剥離する現象(電子部品分野でのマンハッタン現象)を防止することができるという効果もある。
なお、上述した例では、太陽電池用インターコネクタを構成する基材として、Alを用いる例を示したが、基材としては、導電性を有し、はんだに濡れにくい金属板であれば、特に限定されず、たとえば、上述したAl基材10に代えて、ベリリウム銅、鉄鋳物、銅合金、ゲルマニウム、インコネル、コバール、マグネシウム、モネル、ニクロム、ロジウム、鋼、ステンレス、亜鉛、亜鉛ダイキャストなどを用いてもよい。
また、上述した例では、はんだ層を形成するための下地めっき層として、Snめっき層30を用いる例を示したが、下地めっき層としては、その上に良好にはんだ層を形成することができるものであれば、特に限定されず、たとえば、上述したSnめっき層30に代えて、Sn-Ni合金層、Sn-Cu合金層などを用いてもよい。また、Al基材10と、下地めっき層との間には、任意の層を形成してもよいし、Al基材10上に、直接下地めっき層を形成してもよい。
本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ100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、本実施形態についてより具体的に説明するが、本実施形態は、このような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、Alの含有割合が99.6重量%、Cuの含有割合が0.1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、エッチング処理し、次いで硫酸中で脱スマット処理を施し、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10上にZn層を形成した。
Al基材10を形成するための材料として、Alの含有割合が99.6重量%、Cuの含有割合が0.1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、エッチング処理し、次いで硫酸中で脱スマット処理を施し、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10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
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
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を形成した。
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
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、Snめっきをして得たAl基材10について、浴温を230℃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秒間浸漬し、12.0mpmの速度で引き上げることで、はんだ層40を形成し、これにより、Al基材10上に下地めっき層、およびはんだ層40を形成した。
次いで、はんだ層40を形成したAl基材10を、幅2.0mmでスリットすることで、図1に示すように、上下面にのみ、Niめっき層20、およびSnめっき層30、はんだ層40が形成され、Al基材10の端面が露出した太陽電池用インターコネクタ100が得られた。
100,100a…太陽電池用インターコネクタ
10,10a…Al基材
20,20a…Niめっき層
30,30a…Snめっき層
40,40a…はんだ層
200…バスバー電極
300…太陽電池セル
10,10a…Al基材
20,20a…Niめっき層
30,30a…Snめっき層
40,40a…はんだ層
200…バスバー電極
300…太陽電池セル
Claims (3)
- 基材の上下面に下地めっき層、およびはんだ層を形成してなる太陽電池用インターコネクタであって、
端面において、前記基材が露出していることを特徴とする太陽電池用インターコネクタ。 - 前記基材が、純アルミニウム、またはアルミニウム合金からな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。
- 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。
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