(57)【要約】【課題】屈曲寿命の向上が可能なはんだめっき線及び当該はんだめっき線を用いた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】はんだめっき線１０は、導体１と、導体１の表面上のはんだめっき２と、を備え、導体１は、横断面が略矩形形状であって、前記略矩形形状の長辺方向に５等分した５領域を前記長辺方向の左端から右端にかけて左端部Ｂ、左中間部Ｄ、中央部Ａ、右中間部Ｅ、右端部Ｃとした場合に左端部Ｂ及び右端部Ｃの硬さが中央部Ａの硬さよりも硬いことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、前記導体の表面上のはんだめっきと、を備え、
前記導体は、横断面が略矩形形状であって、前記略矩形形状の長辺方向に５等分した５領域を前記長辺方向の左端から右端にかけて左端部、左中間部、中央部、右中間部、右端部とした場合に前記左端部及び前記右端部の硬さが前記中央部の硬さよりも硬いことを特徴とするはんだめっき線。
【請求項２】
前記左端部及び前記右端部の硬さが前記左中間部及び前記右中間部の硬さよりも硬いことを特徴とする請求項１に記載のはんだめっき線。
【請求項３】
前記左中間部及び前記右中間部の硬さが前記中央部の硬さよりも硬いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のはんだめっき線。
【請求項４】
前記５領域の各領域の硬さは、各領域の前記長辺方向の略中央で測定したビッカース硬さであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のはんだめっき線。
【請求項５】
前記左端部及び前記右端部の硬さが前記中央部の硬さよりもビッカース硬さで１．１倍以上１．８倍以下硬いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだめっき線。
【請求項６】
前記左端部及び前記右端部の硬さが前記中央部の硬さよりもビッカース硬さで５Ｈｖ以上３５Ｈｖ以下硬いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだめっき線。
【請求項７】
前記左端部の硬さと前記右端部の硬さの差がビッカース硬さで１５Ｈｖ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のはんだめっき線。
【請求項８】
０．２％耐力が１２０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のはんだめっき線。
【請求項９】
太陽電池セル間を接続するリード線として及び／又は太陽電池セルのバスバー電極として請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだめっき線が用いられた太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだめっき線及び太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの配線に使用されるはんだめっき線は、太陽電池セルへの接続の際、はんだめっき線と太陽電池セルの熱膨張差による太陽電池セルの反りや割れの課題があり、はんだめっき線の低耐力化が必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４６７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、近年、太陽電池パネルは高温環境に設置されることが多くなり、また、高出力化に伴ってパネル自体の発熱により環境温度が高くなっている。したがって、熱歪が大きくなるため、パネル内に配線されるはんだめっき線には高温環境での耐久性が求められている。具体的には、激しい温度変化が繰り返される環境においてパネルが使用されるため、温度変化に追随してはんだめっき線が長手方向に対して伸び縮みを繰り返すことでパネル間に配線されたはんだめっき線に屈曲が生じ、この屈曲が繰り返されることで亀裂や切断が生じてしまうところ、めっき線には屈曲寿命の向上が求められている。
【０００５】
特に、低耐力にすると屈曲寿命が低下してしまうため、太陽電池セルの反りや割れの防止と屈曲寿命の向上はトレードオフの関係にあり、両立は難しい。
【０００６】
なお、はんだめっき線の用途によっては、必ずしも低耐力であることは要求されていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、屈曲寿命の向上が可能なはんだめっき線及び当該はんだめっき線を用いた太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、下記のはんだめっき線及び太陽電池モジュールを提供する。
【０００９】
［１］導体と、前記導体の表面上のはんだめっきと、を備え、前記導体は、横断面が略矩形形状であって、前記略矩形形状の長辺方向に５等分した５領域を前記長辺方向の左端から右端にかけて左端部、左中間部、中央部、右中間部、右端部とした場合に前記左端部及び前記右端部の硬さが前記中央部の硬さよりも硬いことを特徴とするはんだめっき線。
［２］前記左端部及び前記右端部の硬さが前記左中間部及び前記右中間部の硬さよりも硬いことを特徴とする前記［１］に記載のはんだめっき線。
［３］前記左中間部及び前記右中間部の硬さが前記中央部の硬さよりも硬いことを特徴とする前記［１］又は［２］に記載のはんだめっき線。
［４］前記５領域の各領域の硬さは、各領域の前記長辺方向の略中央で測定したビッカース硬さであることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載のはんだめっき線。
［５］前記左端部及び前記右端部の硬さが前記中央部の硬さよりもビッカース硬さで１．１倍以上１．８倍以下硬いことを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれか１つに記載のはんだめっき線。
［６］前記左端部及び前記右端部の硬さが前記中央部の硬さよりもビッカース硬さで５Ｈｖ以上３５Ｈｖ以下硬いことを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれか１つに記載のはんだめっき線。
［７］前記左端部の硬さと前記右端部の硬さの差がビッカース硬さで１５Ｈｖ以下であることを特徴とする前記［１］〜［６］のいずれか１つに記載のはんだめっき線。
［８］０．２％耐力が１２０ＭＰａ以下であることを特徴とする前記［１］〜［７］のいずれか１つに記載のはんだめっき線。
［９］太陽電池セル間を接続するリード線として及び／又は太陽電池セルのバスバー電極として前記［１］〜［８］のいずれか１つに記載のはんだめっき線が用いられた太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、屈曲寿命の向上が可能なはんだめっき線及び当該はんだめっき線を用いた太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るはんだめっき線を示す横断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおける、太陽電池セルとはんだめっき線（リード線）との接続状態を示す概略図である。
【図３】実施例におけるはんだめっき線を示す横断面図である。
【図４】屈曲試験方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔はんだめっき線〕
本発明の実施の形態に係るはんだめっき線１０は、導体１と、導体１の表面上のはんだめっき２とを備える。
図１は、本発明の実施の形態に係るはんだめっき線を示す横断面図である。以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００１３】
（導体１）
本発明の実施の形態に係るはんだめっき線１０に用いる導体１は、横断面が略矩形形状の導体である。「横断面が略矩形形状」の導体とは、横断面の長辺を含む面（図１における上下面）が被接合面（例えば太陽電池セル面）に接合できる程度の平坦度を有する導体である。また、「横断面が略矩形形状」の導体には、横断面の短辺を含む面（図１における左右側面）が平坦面であるもののほか、凸状に膨らんでいるものも含み、更に、横断面の角部が直角であるもののみならず、直角以外の角度のものや丸みを帯びているものも含む。横断面が略矩形形状である導体は、平角導体と言われることもある。
【００１４】
導体１は、例えば、純銅又は銅合金からなる。純銅は、銅と不可避不純物とから構成された純度の高い銅である。不可避不純物の含量は、０．１ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。具体的には、タフピッチ銅、無酸素銅、リン脱酸銅、又は高純度銅（純度９９．９９９９％以上）であることが好ましい。銅合金は、１．０ｍａｓｓ％以下の微量添加物を含有し、その残部がＣｕであるものが好ましい。微量添加物としては、例えば、Ａｇ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｐ及びＢから選択される１種又は２種以上である。
【００１５】
導体１は、図１に示されるように略矩形形状（横断面）の長辺方向に５等分した５領域を長辺方向の左端から右端にかけて左端部Ｂ、左中間部Ｄ、中央部Ａ、右中間部Ｅ、右端部Ｃとした場合に、左端部Ｂ及び右端部Ｃの硬さが中央部Ａの硬さよりも硬いことを特徴とする。ここで、「長辺方向に５等分」とは、略矩形形状（横断面）において一方の端部から他方の端部までの長辺方向の長さの５等分を意味する。また、「５領域」の各領域とは、各領域における導体（の面積）を意味する。
【００１６】
上記５領域の各領域の硬さは、特に限定されるものではないが、例えば、ビッカース硬さで数値化される。ビッカース硬さは、JIS Z 2244「ビッカース硬さ試験-試験方法」に準じて測定でき、例えば、各領域における略矩形形状（横断面）の長辺方向の略中央（図３参照：Ｖ１〜Ｖ５地点）で測定する。
【００１７】
本発明の実施の形態において、左端部Ｂ及び右端部Ｃの硬さが左中間部Ｄ及び右中間部Ｅの硬さよりも硬いことが望ましい。また、左中間部Ｄ及び右中間部Ｅの硬さが中央部Ａの硬さよりも硬いことが望ましい。特に、中央部Ａから両端部へ向かうほど硬くすることが望ましい。
【００１８】
具体的には、左端部Ｂ及び右端部Ｃの硬さが中央部Ａの硬さよりもビッカース硬さで１．１倍以上１．８倍以下硬いことが望ましく、１．２倍以上１．７倍以下硬いことがより望ましく、１．３倍以上１．６倍以下硬いことが更に望ましい。具体的な数値としては、左端部Ｂ及び右端部Ｃの硬さが中央部Ａの硬さよりもビッカース硬さで５Ｈｖ以上３５Ｈｖ以下硬いことが望ましく、１０Ｈｖ以上３２Ｈｖ以下硬いことがより望ましく、１５Ｈｖ以上３０Ｈｖ以下硬いことが更に望ましい。なお、中央部Ａの硬さは、用途によっても異なるが、例えば、太陽電池モジュールの太陽電池セル間を接続するリード線（インナーリード）やバスバー電極として使用する場合、ビッカース硬さで３５Ｈｖ以上６５Ｈｖ以下であることが望ましく、４０Ｈｖ以上６０Ｈｖ以下であることがより望ましい。上記下限値未満では、屈曲寿命の向上効果が小さくなり、上記上限を超えると取扱い性が悪くなる恐れがある。
【００１９】
また、左中間部Ｄ及び右中間部Ｅの硬さが中央部Ａの硬さよりもビッカース硬さで１．０１倍以上１．２倍以下硬いことが望ましく、１．０２倍以上１．１５倍以下硬いことがより望ましく、１．０３倍以上１．１倍以下硬いことが更に望ましい。具体的な数値としては、左中間部Ｄ及び右中間部Ｅの硬さが中央部Ａの硬さよりもビッカース硬さで０．５Ｈｖ以上１０Ｈｖ以下硬いことが望ましく、１Ｈｖ以上８Ｈｖ以下硬いことがより望ましく、１．５Ｈｖ以上６Ｈｖ以下硬いことが更に望ましい。なお、左中間部Ｄ及び右中間部Ｅの硬さは、中央部Ａの硬さと同等であってもよい。
【００２０】
左端部Ｂの硬さと右端部Ｃの硬さは、硬さの差が小さいことが好ましい。左端部Ｂの硬さと右端部Ｃの硬さの差がビッカース硬さで１５Ｈｖ以下であることが望ましく、１０Ｈｖ以下であることがより望ましく、５Ｈｖ以下であることが更に望ましい。また、左中間部Ｄの硬さと右中間部Ｅの硬さも、硬さの差が小さいことが好ましい。左中間部Ｄの硬さと右中間部Ｅの硬さの差がビッカース硬さで１０Ｈｖ以下であることが望ましく、５Ｈｖ以下であることがより望ましく、３Ｈｖ以下であることが更に望ましい。
【００２１】
なお、５領域の硬さに関する上記特徴は、導体１の長手方向全体に亘って備えられていることが望ましい。
【００２２】
導体１は、太陽電池セルへの接続の際、めっき線と太陽電池セルの熱膨張差によって太陽電池セルの反りや割れが生じないように、低耐力であることが好ましい。具体的には、０．２％耐力が１２０ＭＰａ以下であることが望ましく、１１０ＭＰａ以下であることがより望ましく、１００ＭＰａ以下であることが更に望ましい。太陽電池セルの反りや割れの防止とめっき線の屈曲寿命の向上とはトレードオフの関係にあり、両立することが難しいが、導体１の硬さ分布を前述の構成とすることにより、比較的低耐力を維持できるため、これらの両立が可能となる。
【００２３】
（導体１の製造方法）
導体１の製造方法としては、圧延加工、スリット加工のいずれも適用可能であるが、スリット加工が好ましい。
【００２４】
スリット加工にて製造する場合、例えば、焼鈍熱処理を行って調質（軟質化）した銅箔を所望の幅でせん断する際に、導体１の左端部Ｂ及び右端部Ｃとなる部分に微変形を生じさせる負荷がかかるようにすることで、左端部Ｂ及び右端部Ｃが中央部Ａよりも硬い導体１を製造できる。
【００２５】
一方、圧延加工にて製造する場合、例えば、焼鈍熱処理を行って調質（軟質化）した丸線をダイス伸線又はロール圧延、或いはこれらの複合工程により略矩形形状に成形する際に、導体１の左端部Ｂ及び右端部Ｃとなる部分に微変形を生じさせる負荷がかかるようにすることで、左端部Ｂ及び右端部Ｃが中央部Ａよりも硬い導体１を製造できる。例えば、孔の両端部の形状が異なるダイス（例えば両端部の形状が僅かに上向きのダイスと僅かに下向きのダイス）に複数回、通して伸線することで所望の導体１を製造できる。
【００２６】
（はんだめっき２）
はんだめっき２は、被接合面（例えば太陽電池セル面）に接合できるように、横断面の長辺を含む面（図１における上下面）に少なくとも施される。はんだめっき２は、横断面の短辺を含む面（図１における左右側面）も含めた導体１の表面全体に施されていてもよい。
【００２７】
はんだめっき２に用いるはんだとしては種々のはんだを使用できるが、環境面から、鉛フリーはんだであることが好ましく、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系はんだ等が好適である。
【００２８】
はんだめっき２の厚さは、例えば、１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上４５μｍ以下であることがより好ましい。
【００２９】
〔太陽電池モジュール〕
図２は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおける、太陽電池セルとはんだめっき線（リード線）との接続状態を示す概略図である。
【００３０】
本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール２０は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換するために使用される複数の太陽電池セル２１を備えており、太陽電池セル２１間を接続するリード線（図２参照）として及び／又は太陽電池セル２１のバスバー電極（図示せず）として本発明の実施の形態に係る上記はんだめっき線１０が用いられている。
【００３１】
〔本発明の実施の形態の効果〕
本発明の実施の形態によれば、比較的低耐力を維持しつつ、屈曲寿命の向上が可能なはんだめっき線及び当該はんだめっき線を用いた太陽電池モジュールが得られる。特に低ひずみ領域にて屈曲寿命の向上が顕著であるはんだめっき線及び当該はんだめっき線を用いた太陽電池モジュールが得られる。
【００３２】
したがって、本発明の実施の形態に係るはんだめっき線１０は、太陽電池セル２１間を接続するリード線として及び／又は太陽電池セル２１のバスバー電極として好適であるが、優れた屈曲特性が求められるその他の用途にも好適である。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３４】
（はんだめっき線の製造）
焼鈍熱処理を行って調質（軟質化）した銅箔を所望の幅でせん断する際に、導体１の左端部Ｂ及び右端部Ｃとなる部分に微変形を生じさせる負荷がかかるようにせん断して、幅  ６ｍｍ、厚さ  ０．２３ｍｍの導体１を製造した（実施例用）。
一方、焼鈍熱処理を行って調質（軟質化）した銅製の丸線を従来通りのダイス伸線により略矩形形状に成形し、幅  ６ｍｍ、厚さ  ０．２３ｍｍの導体を製造した（比較例用）。
各導体の表面に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを用いて同条件にてはんだめっきを施し、実施例及び比較例のはんだめっき線を得た。
【００３５】
（はんだめっき線の硬さ測定及び０．２％耐力測定）
図３は、実施例におけるはんだめっき線を示す横断面図である。
実施例及び比較例のはんだめっき線について、図３の５領域（略矩形形状の長辺方向に５等分した５領域、左から左端部Ｂ、左中間部Ｄ、中央部Ａ、右中間部Ｅ、右端部Ｃ）の導体１のビッカース硬さを、JIS Z 2244「ビッカース硬さ試験-試験方法」に準じて、各領域における略矩形形状（横断面）の長辺方向の略中央（図３に示すＶ１〜Ｖ５地点）で測定した。また、実施例及び比較例のはんだめっき線について、下記の方法により０．２％耐力を測定した。各測定結果を表１に示す。
【００３６】
＜０．２％耐力の測定方法＞
導体にはんだめっき後のはんだめっき線を「JIS Z 2241」に準拠する試験方法に基づいて引張試験を行い、オフセット法にて０．２％耐力を求めた。より具体的には、引張試験で得られた試験力−伸び線図の直線部分に対して、０．２％の規定された塑性伸びと等しい距離だけ離れたところに平行な線を引いて、この平行線と試験力−伸び曲線との交点が示す試験力を、導体の断面積で除した値を０．２％耐力として求めた。なお、断面積は、導体の幅と厚さの測定値を用いて算出した。
【００３７】
【表１】
2018022748.tif 000003
【００３８】
（はんだめっき線の屈曲試験）
はんだめっき表面のひずみ振幅が０．００３２（低ひずみ領域）のときの屈曲寿命を下記の方法で評価した。なお、ひずみ振幅とは、試料（はんだめっき線）を曲げた時の該試料の長手方向の中心線に対する最外周の変位量のことである。
【００３９】
（評価方法）
図４は、屈曲試験方法を説明するための概略図である。
図４に示す屈曲試験機を使用して、図４に示すように、１対のコマ３１Ａ、３１Ｂにてはんだめっき線１０を挟み、はんだめっき線１０に下方向へ荷重をかけた状態（錘を付けた状態）で、１対のコマ３１Ａ、３１Ｂを繰り返し半回転させることにより、はんだめっき線１０の両面に曲げひずみ（ひずみ振幅：０．００３２）を与えた。疲労ではんだめっき線が破断した時の回数を屈曲寿命（回数）とした（両振り屈曲、９０°（図４中央図）と−９０°（図４右図）の往復１サイクルで1回とカウント）。実施例及び比較例のはんだめっき線それぞれ４本、評価し、それらの平均値を求めた。表２に結果を示す。
【００４０】
【表２】
2018022748.tif 000004
【００４１】
表２より、実施例のはんだめっき線は、比較例のはんだめっき線に比べて、屈曲寿命が２倍以上向上したことが分かる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず種々に変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１：導体、２：はんだめっき、１０：はんだめっき線
２０：太陽電池モジュール、２１：太陽電池セル
３０：屈曲試験機、３１Ａ、３１Ｂ：コマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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