(57)【要約】【課題】複数の太陽電池セルをインターコネクタで接合して形成する太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルの接合電極とインターコネクタの半田層との間の合金層の形状変化を抑制し、寿命の長い太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】接合電極１８を有する複数の太陽電池セル１と、金属導体１９を複数の半田層２０、２１で覆うことにより構成され、接合電極１８に電気的に接合されたインターコネクタ４とを備えた太陽電池モジュール１１であって、複数の半田層が、表層側を覆う表層半田層２１と、内層側を覆う内層半田層２０とを有し、表層半田層２１を構成する材料である表層半田と、内層半田層２０を構成する材料である内層半田とが、応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）の時と、応力の繰り返し速さが２０（ｃｙｃ／日）の時とで疲労寿命の大小関係が異なる材料の組み合わせである太陽電池モジュール。【選択図】図１２
2019033279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合電極を有する複数の太陽電池セルと、
金属導体を複数の半田層で覆うことにより構成され、前記接合電極に電気的に接合されたインターコネクタとを備えた太陽電池モジュールであって、
前記複数の半田層が、表層側を覆う表層半田層と、内層側を覆う内層半田層とを有し、
前記表層半田層を構成する材料である表層半田と、前記内層半田層を構成する材料である内層半田とが、応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）の時と、応力の繰り返し速さが２０（ｃｙｃ／日）の時とで疲労寿命の大小関係が異なる材料の組み合わせであり、
前記疲労寿命は、ＪＩＳＣ３００５、ＪＩＳＣ６８２１、ＪＩＳＣ８３０６のいずれかの規格に基づいて求められることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記内層半田層は、応力の繰り返し速さが速いほど疲労寿命が長くなる傾向を示し、
前記表層半田層は、応力の繰り返し速さが遅いほど疲労寿命が長くなる傾向を示すことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記内層半田層に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記表層半田層に、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記表層半田層に、Ｓｎ−Ｐｂ系半田を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記表層半田層は、前記内層半田層よりも低い融点を持つ材料で構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の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、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、太陽電池セルには、表面側には光−電子変換により発生した光電流を集める表面側集電電極である複数のグリッド電極と、インターコネクタを接合する表面側接合電極であるバス電極とが形成されている。一方、裏面側には、光電流を集める裏面側集電電極であるＡｌ電極と、インターコネクタを接合する裏面側接合電極である裏面バス電極が形成されている。
【０００３】
このような太陽電池セルでは、バス電極と裏面バス電極にインターコネクタが接合され、光−電子変換により発生した電力が外部に取り出される。さらに、太陽電池セル１枚では発生する電力が小さいため、複数の太陽電池セルを並べて、インターコネクタや横タブ線で直並列に接合することにより、太陽電池モジュールが構成される。
【０００４】
近年は、太陽電池セルの直材費低減のために、太陽電池セルに使用する基板の薄肉化を行うことも少なくない。特許文献１には、太陽電池セルに対してインターコネクタを複数の接続部で接続することにより、基板の薄肉化に伴う太陽電池モジュール製造時の太陽電池セルの破損を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７５４２０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１によれば、インターコネクタの接続部近辺の局所的な温度変化による応力を抑制する効果があるが、半田層が溶融するため、接合電極と半田層との間の合金層の形状が変化し、応力集中の原因となり、太陽電池モジュールの使用時に繰り返し発生する応力によって太陽電池セルが破損するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接合電極とインターコネクタとの間の合金層の形状変化を抑制し、太陽電池セルの破損を抑制して、寿命の長い太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールは、接合電極を有する複数の太陽電池セルと、金属導体を複数の半田層で覆うことにより構成され、接合電極に電気的に接合されたインターコネクタとを備えた太陽電池モジュールであって、複数の半田層が、表層半田層を構成する材料である表層半田と、内層半田層を構成する材料である内層半田とが、応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）の時と、応力の繰り返し速さが２０（ｃｙｃ／日）の時とで疲労寿命の大小関係が異なる材料の組み合わせであり、疲労寿命は、ＪＩＳＣ３００５、ＪＩＳＣ６８２１、ＪＩＳＣ８３０６のいずれかの規格に基づいて求められることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インターコネクタの接合電極と半田層との間の合金層の形状変化を抑制する事により、応力集中を抑制し、太陽電池モジュールの使用時に繰り返し発生する応力による太陽電池セルの破損を抑制することが出来るので、寿命の長い太陽電池モジュールを得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに適用する太陽電池セルの、裏面側から見た概略構成を示す斜視図。
【図２】本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに適用する太陽電池セルの、表面側から見た概略構成を示す斜視図。
【図３】本発明の実施の形態１のストリングの概略構成を示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態１のインターコネクタ接合工程を説明する斜視図。
【図５】本発明の実施の形態１の太陽電池アレイの概略構成を示す斜視図。
【図６】本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの積層構造を示す斜視図。
【図７】本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの斜視図。
【図８】本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの分解斜視図。
【図９】従来技術における太陽電池セルとインターコネクタの断面図。
【図１０】従来技術における太陽電池セルとインターコネクタの合金部の、加熱前の拡大部分断面図。
【図１１】従来技術における太陽電池セルとインターコネクタの合金部の、加熱後の拡大部分断面図。
【図１２】本発明の実施の形態１の太陽電池セルとインターコネクタの断面図。
【図１３】本発明の実施の形態１の、半田系と代表組成と融点を示す表。
【図１４】本発明の実施の形態１の太陽電池セルとインターコネクタの合金部の、加熱前の拡大部分断面図。
【図１５】本発明の実施の形態１の太陽電池セルとインターコネクタの合金部の、加熱後の拡大部分断面図。
【図１６】本発明の実施の形態１の、半田の疲労寿命図。
【図１７】本発明の実施の形態１の、インターコネクタの疲労寿命図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールについて、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに適用される太陽電池セルの概略構成を示す斜視図であって、裏面側から見た状態を示す。太陽電池セル１は、Ｐ型シリコン基板に対して、光の集光率を高めるために受光面側であるセル表面にテクスチャエッチングにより凹凸形状を形成し、Ｎ型拡散層を形成し、その上に反射防止膜であるシリコン窒化膜を成膜したものである。
【００１２】
太陽電池セル１の裏面には、Ａｌを含む裏面側集電電極２及びＡｇを含む裏面側接合電極３が形成されている。裏面側集電電極２は、開放電圧及び短絡電流を向上させるための裏面電界層を形成するとともに、裏面側の電流を集めるために設けられる電極であり、太陽電池セル１の裏面のほぼ全域を覆うように形成される。
【００１３】
また、裏面側接合電極３は、インターコネクタ４と電気的に接合するために設けられる電極である。裏面側接合電極３は、インターコネクタ４を接合する方向に沿って設けられている。裏面側集電電極２及び裏面側接合電極３は、金属粒子を有する導電性塗料を所望の範囲に塗布して焼成することで形成される。裏面側接合電極３は、インターコネクタ４は、接合する方向に沿って太陽電池セル１のほぼ全長に渡って設けられる。なお、裏面側接合電極３は、図１に示すように、インターコネクタ４を接合する方向に沿って太陽電池セル１のほぼ全長に渡って飛び石状に設けても良い。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに適用される太陽電池セルの概略構成を示す斜視図であって、表面側から見た状態を示す。
【００１５】
太陽電池セル１の受光面である表面側には、光−電子変換により発生した光電流を集める表面側集電電極３２である複数のグリッド電極と、インターコネクタを接合する表面側接合電極３１であるバス電極とが形成されている。表面側集電電極３２は、光電流を集めるための電極であり、太陽光が太陽電池セル１の内部に到達するのを妨げないようにしながら光電流を集めるために、細い直線状の電極を多数本並行に並べて形成される。
【００１６】
また、表面側接合電極３１は、表面側集電電極３２と直行する方向に設けられる。表面側接合電極３１は、インターコネクタ４と電気的に接合するために設けられる電極である。表面側接合電極３１及び表面側集電電極３２は、金属粒子を有する導電性塗料を所望の範囲に塗布して焼成することで形成される。
【００１７】
図３は、実施の形態１のストリング５の概略構成を示す斜視図であって、表面側から見た状態を示す。図３に示すように、複数の太陽電池セル１がインターコネクタ４で直列に接合されて、ストリング５が形成される。
【００１８】
図１、図２、図３に示すように、インターコネクタ４は、太陽電池セル１の裏面に形成された裏面側接合電極３に裏面側領域４ａが半田接合され、隣接する太陽電池セル１の受光面に形成された表面側接合電極３１に表面側領域４ｂが半田接合される。このように、隣接する太陽電池セル１同士がインターコネクタ４によって連結されることでストリング５が形成される。
【００１９】
インターコネクタ４は、金属導体を半田層で覆ったものが使用される。インターコネクタ４は、太陽電池セル１の連結方向に延び、断面が長方形の形状で構成されている。なお、インターコネクタ４の断面形状は、長方形に限られるわけでは無く、円形や三角形であっても良い。
【００２０】
図４は、接合電極とインターコネクタとを電気的に接合するインターコネクタ接合工程を示すものである。図３に示すように、太陽電池セル１の裏面側接合電極３にインターコネクタ４の裏面側領域４ａを重ね、表面側接合電極３１にインターコネクタ４の表面側領域４ｂを重ねた状態で、ヒートツール６で加熱することで、インターコネクタ４と裏面側接合電極３との電気的接合およびインターコネクタ４と表面側接合電極３１との電気的接合が同時に確保できる。
なお、インターコネクタ接合工程では、裏面側の接合と表面側の接合を分けて、２回の工程で実施しても構わない。
【００２１】
インターコネクタ接合工程の詳細を説明する。まず、ヒートツール６の加熱によってインターコネクタ４の表面を覆う半田が溶融し、その後冷却してはんだを凝固させることでインターコネクタ４と裏面側接合電極３とがはんだを介して半田接合される。インターコネクタ４と裏面側接合電極３とは、はんだを介して接着されることで電気的に接合されることとなる。表面側も同様に、インターコネクタ４と表面側接合電極３１とがはんだを介して半田接合される。
【００２２】
図５は、太陽電池アレイ８の概略構成を示す斜視図である。太陽電池アレイ８は、並列に配置した複数のストリング５を横タブ線９を用いて直列に接合し、電力取り出し用の出力タブ線１０を設置することで形成される。図６は、太陽電池パネル１７の斜視図である。太陽電池パネル１７は、太陽電池アレイ８の受光面側を表封止材１２、表面カバー材１３で覆い、裏面側を裏封止材１４、バックフィルム１５で覆うことで形成される。
【００２３】
図７は太陽電池モジュール１１の斜視図である。太陽電池モジュール１１は、太陽電池パネル１７の周囲を補強用のフレーム１６で囲んで形成される。図８は太陽電池モジュール１１の分解斜視図である。太陽電池モジュール１１は、太陽電池アレイ８の受光面側を封止する表封止材１２、表面カバー材１３で覆い、裏面側を裏封止材１４、バックフィルム１５で覆うとともに、補強用のフレーム１６で周囲を囲まれて形成される。
【００２４】
図９は、従来の技術における太陽電池セル１とインターコネクタ４１との接合箇所付近の部分断面を示す部分断面図である。インターコネクタ４１の半田層２２は単層となっており、半田層２２と接合電極１８が電気的に接合される。
【００２５】
図１０、図１１は、従来の技術のインターコネクタ接合工程の加熱前後での合金層５１の変化を示す部分断面図である。図１０が加熱前、図１１が加熱後の部分断面図である。
インターコネクタ４１は、金属導体１９と半田層２２の界面に合金層５１を有する。
加熱前のインターコネクタ４１の合金層５１の状態は、インターコネクタ４１製造時の合金層の状態と同じである。インターコネクタ４１製造時は、金属導体１９に溶融めっきや電気めっきなどで半田層２２を形成しており、金属導体１９と半田層２２の合金層５１は、均一な厚さで理想的に形成されている。
合金層は、例えばインターコネクタの断面の電子顕微鏡観察により形状を確認することが出来る。加熱前の合金層は、合金部の厚さが、最大厚さが平均厚さの１．１倍程度以下となるような均一な厚さで構成されている。
【００２６】
金属導体１９と半田層２２の化合物である合金層５１は、異種金属同士の熱拡散による共有結合体であり、脆性材料に部類される。脆性材料であるので、最大主応力が降伏応力を超えると共有結合が分断され、材料に亀裂が発生する。また、亀裂部にかかる応力が引張強度を超えると一気に破断する破壊じん性という性質を示す。このようなことから、一般的に合金層は固く脆いと言われ、異種合金の組合せ毎に定められた理想的な合金厚と合金形状で電気的に接合されることが望ましいとされている。例えば、有鉛半田であれば１〜２×１０−３ｍｍ程度の合金厚が望ましい。
【００２７】
一方、図１１に示される通り、インターコネクタ４１と接合電極１８を接合するためにインターコネクタ接合工程で加熱すると、半田層２２が再溶融するため、金属熱拡散により合金層の成長が進み、その際の熱分布によって、合金の厚みや形状が変化する。即ち、熱量が低いと合金層が薄過ぎる、熱量が多いと合金層が厚過ぎる、熱量がさらに多いと合金形状が部分的に針状に成長するといった問題が発生し、合金層の厚さが不均一になる。不均一な合金層は、応力集中の原因となり、太陽電池モジュールの寿命にも悪影響を与えることになる。加熱再溶融後の合金層は、合金部の厚さが、最大厚さが平均厚さの１．５倍より大きくなるような不均一な厚さで構成される。
【００２８】
上記の内容を図１０、図１１を基に詳細に説明する。
インターコネクタ接合前には、合金層５１は所望の厚みと均一性を保持して存在しており、安定している。インターコネクタを熱処理すると、半田再溶融による熱拡散が生じ、合金層５１ａが成長する。まず合金層５１ａの厚みが増大し、さらに温度が加わることで、部分的に針状に成長する。これにより、熱処理後の合金層５１ａは、厚みの均一性が失われ、不均一な合金層となる。
特に、金属導体１９の材料としては銅を用いることが一般的であるが、銅は拡散係数が速く、銅を多く含む合金層は針状に成長しやすいという傾向がある。
【００２９】
一般的に、太陽電池モジュール１１は、太陽電池セル１、表面カバー材１３、表封止材１２、裏封止材１４、バックフィルム１５、インターコネクタ４等の、熱膨張係数の異なる構成要素で構成されている。従って、太陽電池モジュール１１の温度が気温の影響や動作時の発熱の影響などで温度変化すると、各構成要素には温度変化に伴う体積変化の差異により応力が発生する。ここで、合金層５１が５１ａのように不均一になると、応力が集中する箇所が発生し、初期的には、合金層の局部成長によるクラックが進展し、太陽電池モジュール１１の使用時間の経過に伴って温度変化が繰り返されると、金属導体の破断に至るケースもある。即ち、合金層の不均一性は、合金層の寿命や太陽電池モジュールの寿命を大きく低下させる影響を及ぼす。
【００３０】
図１２は、本発明の実施の形態１の太陽電池セル１とインターコネクタ４との接合箇所付近の部分断面を示す部分断面図である。インターコネクタ４は、中心部に金属導体１９を有し、金属導体の周囲を内層半田層２０で覆い、さらにその周囲を表層半田層２１で覆うことで構成される。インターコネクタ４は、太陽電池セル１の接合電極１８に電気的に接合される。なお、接合電極１８としては表面側接合電極３１と裏面側接合電極３の２種類があり、いずれも同様の構成である。また、ここに示す半田層は２層であるが、２層以上の多層半田層のインターコネクタを用いても良いものとする。
【００３１】
表層側を覆う表層半田層２１は、内層側を覆う内層半田層２０よりも低い融点を持つ材料で構成される。内層半田層２０の材料が内層半田Ａ１、表層半田層２１の材料が表層半田Ｂ１である。
図１３に、代表的な半田系の代表組成と融点を示す。
表層半田としては、融点が１８０℃程度のＳｎ−Ｐｂ系や、融点が１４０℃程度のＳｎ−Ｂｉ系や、融点が１２０℃程度のＳｎ−Ｉｎ系の半田を選択すればよい。
また、内層半田としては、融点が２３０℃程度のＳｎ−Ｃｕ系や、融点が２２０℃程度のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田を選択すればよい。
なお、半田材料の組合せとしては、上記に限定されるものではなく、表層半田が内層半田よりも低い融点を持つ材料であればよい。
なお、代表的な金属導体の材料である銅の融点は１０８０℃程度であり、半田溶融温度では金属導体は溶融しない。
【００３２】
図１４、図１５は、本発明の実施の形態１のインターコネクタ接合工程の加熱前後での合金層の変化を示す部分断面図である。図１４が加熱前、図１５が加熱後の部分断面図である。
インターコネクタ４は、金属導体１９と内層半田層２０の界面に内層合金層５２を有する。また、内層半田層２０と表層半田層２１の界面に表層合金層５３を有する。
加熱前のインターコネクタ４の内層合金層５２および表層合金層５３の状態は、インターコネクタ４製造時の合金層の状態と同じである。インターコネクタ４製造時は金属導体１９に溶融めっきや電気めっきなどで内層半田層２０および表層半田層２１を形成しており、内層合金層５２と表層合金層５３は、均一な厚さで理想的に形成されている。
【００３３】
本発明の実施の形態１では、インターコネクタ４と接合電極１８を接合するために、インターコネクタ接合工程において、表層半田層２１の融点以上であり、かつ内層半田層２０の融点よりも低い温度で熱処理することにより接合電極１８とインターコネクタ４とを電気的に接合する。
例えば、内層半田Ａ１にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を用い、表層半田Ｂ１にＳｎ−Ｂｉ系半田を用いた場合、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田の融点が２２０℃であり、Ｓｎ−Ｂｉ系半田の融点が１４０℃であるので、インターコネクタ接合工程では１８０℃で熱処理すればよい。
【００３４】
表層半田層２１は、内層半田層２０よりも融点の低い半田材料を使用しているので、図１５に示されるように、表層半田層２１のみが溶融し、接合電極１８と電気的に接合されることになる。内層半田層２０はインターコネクタ接合工程中も溶融せずに固体のまま存在するので、内層半田層２０と表層半田層２１は混合することなく存在できる。内層半田層２０は溶融しないので、内層半田層２０と金属導体１９との界面の内層合金層５２は理想的な形状を保持することが可能となる。即ち、加熱後の内層合金層５２は、加熱前と同様に、合金部の厚さが、最大厚さが平均厚さの１．５倍以下となるような均一な厚さで構成される。
【００３５】
また、表層半田層２１の溶融により、表層合金層５３は変化するが、内層半田層２０の融点と表層半田層２１の融点の温度差は、従来の技術の半田層２２の融点と金属導体１９の融点の温度差よりも小さいため、表層合金層５３は部分的に変化するのではなく、接合面全面に渡って変化し、滑らかな接合面となる。
また、半田材料には銅はほとんど含まれていないので、針状の成長が促進されることがなく、滑らかな接合面となる。
従って、表層合金層５３は温度変化による応力の発生時に応力集中を起こすことが無く、クラックを発生させず、寿命を低下させることが無い。
【００３６】
なお、半田層数や金属導体の種類は本発明を限定するものではなく、半田層数は２層以上であればよく、また金属導体も銅以外のものを使用しても良い。
【００３７】
以上のように、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールでは、表層半田層２１のみを溶融させて接合電極１８との電気的に接合させることにより、合金層の形状変化を抑制する事により、応力集中を抑制し、太陽電池モジュールの使用時に繰り返し発生する応力による太陽電池セルの破損を抑制することが出来るので、寿命の長い太陽電池モジュールを得ることが可能になる。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態１では、応力集中を抑制するための構成について説明したが、実施の形態２では、疲労寿命特性の異なる半田材料を組み合わせることにより、疲労寿命特性に優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００３９】
図１６に、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールの、表層半田Ｂ１と内層半田Ａ１の疲労寿命特性を示す。
図１７の破線は、内層半田Ａ１の疲労寿命特性である。
図１７の１点鎖線は、表層半田Ｂ１の疲労寿命特性である。
横軸が応力の繰り返し速さ（単位：ｃｙｃ／日）、縦軸が各半田の疲労寿命（単位：破断ｃｙｃ数）である。
表層半田Ｂ１は、表層半田層２１を構成する材料である。内層半田Ａ１は、内層半田層２０を構成する材料である。
【００４０】
疲労寿命は、応力を繰り返し与えた時に破壊に至る繰り返し回数で表される。単位は破壊回数である。繰り返しの速さによって破壊回数が異なり、応力の繰り返し速さを横軸に、破壊回数を縦軸に取って示したのが図１６である。なお、横軸の応力の繰り返し速さとは、繰り返し周期の速さを１日辺りの繰り返し回数で示したものである。１（ｃｙｃ／日）は１日当たり１回繰り返す速さであり、２０（ｃｙｃ／日）は１日当たり２０回繰り返す速さの事である。応力の繰り返し周期が１．２時間周期である場合、応力の繰り返し速さは２０（ｃｙｃ／日）となる。
【００４１】
応力の繰り返し速さが疲労寿命に与える影響は複雑で、繰り返し速さが速いほど破壊回数が増えて疲労寿命が長くなる材料と、繰り返し速さが速いほど破壊回数が減って疲労寿命が短くなる材料があることが知られている。
ここで、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールでは、表層半田Ｂ１の疲労寿命と、内層半田Ａ１の疲労寿命について、応力の繰り返し速さに対して逆の傾向を示す材料を選択することを特徴とする。
即ち、図１６に示すように、内層半田Ａ１は応力の繰り返し速さが速いほど疲労寿命が長くなるのに対し、表層半田Ｂ１は応力の繰り返し速さが遅いほど疲労寿命が長くなる。
【００４２】
具体的には、内層半田Ａ１には、応力の繰り返し速さが速いほど疲労寿命が長くなる材料として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を用いることができる。
一方、表層半田Ｂ１には、応力の繰り返し速さが遅いほど疲労寿命が長くなる材料として、Ｓｎ−Ｂｉ系半田かＳｎ−Ｐｂ系半田を用いることができる。
【００４３】
太陽電池モジュール１１の構成要素の中で、図１、図３のＡ部で示したインターコネクタ４の曲げ部が疲労寿命に弱く、太陽電池モジュールの使用時に繰り返し発生する応力によって、曲げ部が最初に破壊することが知られている。
【００４４】
疲労破壊とは、降伏点以下の応力が繰返しかかった場合、材料に亀裂が発生・進展し、最終的には破壊にいたるといったものである。太陽電池モジュール１１の場合、使用者の使用環境で想定される応力は、温度変動によって発生する応力である。温度変動の最も大きな要因としては、昼夜での気温差が挙げられる。上記応力により、インターコネクタ４の曲げ部にも歪みが生じることになる。曲げ部に繰返し歪みが生じ、ある一定回数以上の歪みが加わることで、インターコネクタ４が破壊する。一般的に半田層で覆われた金属導体の疲労寿命特性は、金属導体のみよりも長くなるといわれている。
【００４５】
温度変動の要因として、昼夜の気温差以外に、曇りの日等で日射量が時間毎に変動する場合でも発生する。
日射量の変動は、気候条件や太陽電池モジュールの設置条件や設置場所によっても変動し、太陽電池モジュールに異なる繰り返し速さの応力変動がかかることになる。
従って、太陽電池モジュールの寿命を長くするためには、様々な応力の繰り返し速さでの疲労寿命を長くする必要がある。
【００４６】
ここで、金属導体が同じでも、半田層の材料によっても疲労寿命特性は異なることが知られている。その違いの原因としては、半田の材料毎に疲労寿命の応力の繰り返し速さ依存性やクリープ特性が異なることが挙げられる。
この差を利用し、応力の繰り返し速さが遅い領域で疲労寿命が長い材料と、応力の繰り返し速さが速い領域で疲労寿命が長い材料とを組み合わせることで、それぞれの領域で疲労寿命が長い材料が歪を吸収し、応力の繰り返し速さが遅い領域から速い領域まで疲労寿命の長いインターコネクタを得ることが出来る。
【００４７】
本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールは、金属導体１９を内層半田Ａ１と表層半田Ｂ１で覆った第４のインターコネクタＤ２を用いることを特徴とする。内層半田Ａ１は応力の繰り返し速さが速いほど疲労寿命が長くなる材料である。表層半田Ｂ１は応力の繰り返し速さが遅いほど疲労寿命が長くなる材料である。
図１７に、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールの、インターコネクタの疲労寿命特性を示す。
図１７の２点鎖線は、金属導体１９のみで構成された第１のインターコネクタＣ２の疲労寿命特性である。
図１７の破線は、金属導体１９を内層半田Ａ１で覆った第２のインターコネクタＡ２の疲労寿命特性である。
図１７の１点鎖線は、金属導体１９を表層半田Ｂ１で覆った第３のインターコネクタＢ２の疲労寿命特性である。
図１７の実線は、金属導体１９を内層半田Ａ１と表層半田Ｂ１で覆った第４のインターコネクタＤ２の疲労寿命特性である。
【００４８】
金属導体１９を半田層で覆うと、疲労寿命は長くなる。
内層半田Ａ１は、応力の繰り返し速さが速いほど疲労寿命が長くなる材料であるので、金属導体１９を内層半田Ａ１で覆った第２のインターコネクタＡ２は、金属導体１９のみで構成された第１のインターコネクタＣ２と比較して、応力の繰り返し速さが速いほど疲労寿命の延長傾向が大きい。
【００４９】
表層半田Ｂ１は、応力の繰り返し速さが遅いほど疲労寿命が長くなる材料であるので、金属導体１９を表層半田Ａ１で覆った第３のインターコネクタＢ２は、金属導体１９のみで構成された第１のインターコネクタＣ２と比較して、応力の繰り返し速さが遅いほど疲労寿命の延長傾向が大きい。
【００５０】
金属導体１９を内層半田Ａ１と表層半田Ｂ１で覆った第４のインターコネクタＤ２では、応力の繰り返し速さが速い領域では内層半田Ａ１が歪を緩和し、応力の繰り返し速さが遅い領域では表層半田Ｂ１が歪を緩和するので、応力の繰り返し速さが速い領域と応力の繰り返し速さが遅い領域の両者の領域で疲労寿命を延長することができる。
【００５１】
応力の繰り返し速さが遅い領域としては、図１７に示す応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）となる領域があげられる。この時、インターコネクタＤ２の疲労寿命はＴ１となる。昼夜の気温差による応力変動は応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）となるので、この領域は最も大きな応力変動を与える領域である。
【００５２】
一方、応力の繰り返し速さが速い領域としては、図１７に示す応力の繰り返し速さが２０（ｃｙｃ／日）となる領域があげられる。この時、インターコネクタＤ２の疲労寿命はＴ２０となる。応力の繰り返し周期が１．２時間周期である場合、応力の繰り返し速さは２０（ｃｙｃ／日）となる。曇りの日等で日射量が時間毎に変動する場合、変動の周期は１時間程度か、あるいはそれより短い周期で変動する。従って、その時の応力の繰り返し速さは２０（ｃｙｃ／日）よりも大きな領域である。
【００５３】
即ち、内層半田Ａ１と表層半田Ｂ１の組合せを選択する際には、応力の繰り返し速さが遅い領域と応力の繰り返し速さが速い領域のそれぞれで歪を緩和する材料を組み合わせればよい。応力の繰り返し速さの領域の具体例として、応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）の時と、応力の繰り返し速さは２０（ｃｙｃ／日）の時があげられる。図１６に示す例では、応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）の時は表層半田Ｂ１の方が内層半田Ａ１より疲労寿命が長い。一方、応力の繰り返し速さが２０（ｃｙｃ／日）の時は内層半田Ａ１の方が表層半田Ｂ１より疲労寿命が長い。このように、応力の繰り返し速さが１（ｃｙｃ／日）の時と、応力の繰り返し速さが２０（ｃｙｃ／日）の時で、半田の疲労寿命の大小関係が異なる材料を組み合わせればよい。
【００５４】
なお、応力の繰り返し速さや半田層の積層数は、本発明を限定するものではなく、半田層の積層数は２層以上であれば良い。
【００５５】
ここで、インターコネクタの疲労寿命特性を確認する試験方法としては、歪み（応力）制御型の疲労試験や屈曲試験などが用いられることが一般的である。
屈曲試験のＪＩＳ規格一覧を以下に示す。インターコネクタに特化した形での規格は無く、以下の規格を準用してインターコネクタの疲労寿命特性が求められる。
ＪＩＳＣ３００５  （ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法）
ＪＩＳＣ６８２１  （光ファイバ機械特性試験方法）
ＪＩＳＣ８３０６  （配線器具の試験方法）
半田の疲労寿命特性を求める際には、ＪＩＳＣ３００５、ＪＩＳＣ６８２１、ＪＩＳＣ８３０６のいずれかの規格に基づいて試験を実施すれば良い。
【００５６】
以上のように、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールでは、疲労寿命特性の異なる半田材料を組み合わせることにより、応力の繰り返し速さが遅い領域と応力の繰り返し速さが速い領域のそれぞれで歪を緩和することができるので、疲労寿命特性に優れた太陽電池モジュールを得ることが可能になる。
また、本発明の実施の形態１と同様に、表層半田層２１のみを溶融させて接合電極１８との電気的に接合させることにより、合金層の形状変化を抑制して、寿命の長い太陽電池モジュールを得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００５７】
１  太陽電池セル
２  裏面側集電電極
３  裏面側接合電極
４  インターコネクタ
４ａ  裏面側領域
４ｂ  表面側領域
５  ストリング
６  ヒートツール
８  太陽電池アレイ
９  横タブ線
１０  出力タブ線
１１  太陽電池モジュール
１２  表封止材
１３  表面カバー材
１４  裏封止材
１５  バックフィルム
１６  フレーム
１７  太陽電池パネル
１８  接合電極
１９  金属導体
２０  内層半田層
２１  表層半田層
２１ａ  加熱後の表層半田層
２２  半田層
２２ａ  加熱後の半田層
３１  表面側接合電極
３２  表面側集電電極
４１  インターコネクタ
５１  合金層
５１ａ  加熱後の合金層
５２  内層合金層
５３  表層合金層
５３ａ  加熱後の表層合金層
Ａ１  内層半田
Ａ２  第２のインターコネクタ
Ｂ１  表層半田
Ｂ２  第３のインターコネクタ
Ｃ２  第１のインターコネクタ
Ｄ２  第４のインターコネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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