(57)【要約】  本発明は導電体（2）と導電性被覆材（3）とを含む電気的接続要素（1）に関する。本発明の目的は、加工が容易で、高い接着力を実現可能であり、被覆材が薄くてよい接続要素を作ることである。この目的のため、導電体（2）の表面は、少なくとも一部の領域に、構造化したおよび／または粗い表面を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体（2）と導電性被覆材（3）とを含む電気的接続要素（1）において、該導電体（2）の表面は、少なくとも一部の領域に、構造化したおよび／または粗い表面（5）を有することを特徴とする電気的接続要素。
【請求項２】
請求項１に記載の電気的接続要素（1）において、前記導電性被覆材は、はんだ付け可能な材料、たとえばろう材、とくにスズを含むことを特徴とする電気的接続要素。
【請求項３】
請求項１に記載の電気的接続要素（1）において、前記導電性被覆材は、接着剤、好ましくは伝導性接着剤を含むことを特徴とする電気的接続要素。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記導電体（2）は、金属、とくに銅、あるいは合金、とくに銅合金からなることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記構造化したおよび／または粗い表面（5）は、ギザギザあるいは浮きにより構成されることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記構造化したおよび／または粗い表面（5）は、研磨により形成されることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記構造化したおよび／または粗い表面（5）は、エッチングにより形成されることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記構造化したおよび／または粗い表面（5）は、断面において、前記導電体（2）の、接触を目的とする領域のみに広がっていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記構造化したおよび／または粗い表面（5）は、断面において、前記導電体（2）の全周囲に広がっていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記導電体（2）は、穴あき部材あるいはカットバンドから作られていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１１】
請求項１ないし10のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記導電体（2）は、断面と比較して、長手方向の寸法が大きく、たとえばワイヤとして設計されていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１２】
請求項５ないし11のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記ギザギザや浮きは、前記導電体（2）の長手方向に実質的に平行に伸びていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１３】
請求項６ないし11に記載の電気的接続要素（1）において、前記研磨の方向は、前記導電体（2）の長手方向に実質的に平行であることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１４】
請求項11ないし13のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記導電体（2）の断面は円形であることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１５】
請求項11ないし13のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記導電体（2）の断面は円形でなく、たとえば長方形であり、とくに平型ワイヤとして設計されていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１６】
請求項11ないし15のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記導電体（2）の前記表面には、構造化したおよび／または粗い表面（5）が、前記接続要素（1）の全長に渡って設けられていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１７】
請求項11ないし16のいずれかに記載の電気的接続要素（1）において、前記被覆材（3）は、前記接続要素（1）の全長に渡って広がっていることを特徴とする電気的接続要素。
【請求項１８】
請求項１ないし17のいずれかに記載の電気的接続要素（1）を載せた太陽電池（4）。
【請求項１９】
２つあるいはそれ以上の太陽電池（4）から構成されるソーラーモジュール（7）において、該太陽電池（4）は、請求項１ないし17のいずれかに記載の電気的接続要素（1）により接続されていることを特徴とするソーラーモジュール。
【請求項２０】
a)  構造化したおよび／または粗い表面（5）を導電体（2）に設ける工程と、
b)  該導電体（2）に導電性被覆材（3）を施す工程と、
c)  このようにして得られた前記構造化したおよび／または粗い表面（5）を有する面を備えた電気的接続要素（1）を、電気部品（4）に用い、前記被覆材（3）は前記導電体（2）および前記部品（4）と堅固な接合を形成する工程とを特徴とする電気部品、とくに太陽電池を接続する方法。
【請求項２１】
請求項20に記載の方法において、前記導電体（2）は、断面と比較して長手方向の寸法が大きく、たとえばワイヤ、好ましくは平型ワイヤとして設計され、その長手方向に沿って前記電気部品（4）に使用されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本発明は導電体および導電性被覆材を含む電気的接続要素に関する。
【０００２】
平型ワイヤとして設計され、ろう材でできた被覆材を施された電気的接続要素は公知である。
【０００３】
公知の接続要素は、たとえば太陽電池などの複数の電気部品を電気的に相互接続するために用いられる。この目的のため、接続要素は加熱され、被覆材が溶かされることにより電気部品にはんだ付けされる。さらに、穴あき部材またはカットバンドとして設計された、被覆材の施された接続要素も公知である。
【０００４】
公知の接続要素は、次のような欠点を有する。すなわち、接続要素の電気部品に対する達成可能な接着強度が、しばしば十分でない。さらに、かなりの厚さのろう材を必要とする。このことは、被覆材は、無視できないコスト要因となるということを意味している。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、容易に加工でき、高い接着強度が得られ、かつ被覆材の厚さは薄くてよい接続要素を提供することである。
【０００６】
本発明によれば、この目的は、導電体の表面の少なくとも一部の領域に、構造化したおよび／または粗い表面を設けることによって達成される。
【０００７】
このような表面は、次の点で有利である。すなわち、導電体と被覆材料との間に、拡大された接続表面が得られ、これにより得られる接着強度が増す。同時に、所定の接着強度を得るための被覆材の層の厚さは減らされてよい。
【０００８】
本発明の実施例によると、導電性被覆材は、たとえばろう材、とくにスズなどのはんだ付け可能な材料を含んでよい。これにより、被覆材そのものによって、堅固に接着したはんだ付接合を、一処理工程で確実に実施可能となる。
【０００９】
他の実施例によれば、導電性被覆材は接着剤を含有し、好ましくは伝導性接着剤を含有する。これにより、被覆材は堅固に接着した接着接合を形成してよい。
【００１０】
有利には、導電体は、とくに銅などの金属、またはとくに銅合金などの金属で作られる。これにより、とくに導電性が高くなり、また処理が容易になる。
【００１１】
本発明をさらに発展させると、構造化したおよび／または粗い表面はギザギザや浮きを含んでよい。このような表面の加工は、たとえば圧延によりとくに容易に自動的に行うことができる。
【００１２】
他の実施例によれば、構造化したおよび／または粗い表面を、研磨により形成してよい。これにより、加工方向に対して独立な、したがって接触表面内の全方向に対して均一な接着特性が得られる。
【００１３】
他の実施例によれば、構造化したおよび／または粗い表面をエッチングにより形成してよい。均一な表面加工も同様に、この化学処理手段により得てよい。
【００１４】
さらに発展させて、構造化したおよび／または粗い表面は、断面において、導電体の、接続を目的とする領域のみに広がってよい。これにより、導電体の全表面を処理する必要はなくなる。したがって、接続要素の電気部品への使用に関連して、後で電気部品と接触する表面領域のみを加工すればよい。
【００１５】
他の変形例によれば、構造化したおよび／または粗い表面は、断面において、導電体の全周囲に広がってよい。この設計により、本発明による接続要素を使用する場合、導電体のどの部分に加工された表面が備えられているかに注意する必要がない。したがって処理工程が単純になる。
【００１６】
有利には、導電体は穴あき部材あるいはカットバンドから作られてよい。この場合、接続要素はとくに容易かつ経済的に製造される。
【００１７】
好ましい実施例によれば、導電体の長さ方向の寸法は断面と比較して大きくてよく、たとえばワイヤとして設計されてよい。これにより、一つの処理工程で、複数の電気部品を互いに、接続要素を介して接続することができる。
【００１８】
有利には、ギザギザや浮きは、実質的に導電体の長手方向と平行に伸びていてよい。これにより、次の点で有利になる。すなわち、浮きあるいはギザギザを、接続要素の製造中、連続した処理で設けることができる。さらに、とくに有利な方法により、長手方向に均質な表面を得ることができ、したがって電気部品への接着性も均一になる。
【００１９】
他の変形例によれば、研磨方向は実質的に導電体の長手方向に平行であってよい。この場合にも、表面処理は連続した処理で容易に実行可能である。長手方向に均質な表面が得られ、これによって電気部品への接着性も同様に均一になる。
【００２０】
さらなる実施例によれば、導電体は断面が円形であってよい。これにより、市販のワイヤを使用することができる。
【００２１】
とくに好ましい実施例によれば、導電体の断面は、円形とは異なった形状、たとえば長方形などに設計されてもよく、とりわけ平型ワイヤとして設計されてよい。このように設計すると、接触面積が大きいため、接続要素の電気部品への接着がとくに良好になる。
【００２２】
さらなる実施例によれば、導電体の表面には、接続要素の全長に渡って構造化したおよび／または粗い表面が施されていてよい。これにより、とりわけ接着性を向上させることができ、また、とりわけ製造と処理とを単純にすることができる。構造化したおよび／または粗い表面は、製造中、連続した処理で設けられてよく、ここで、処理中に各場所で接着性の高い接合が得られる。
【００２３】
有利には、被覆材は接続要素の全長に渡って施される。これによって次の点で有利になる。すなわち、処理中、どこに被覆材が存在するか、および、どこで導電体の表面保護が被覆材によって得られるかに注意する必要がない。
【００２４】
好ましい使用例では、本発明による接続要素は太陽電池に使用されてよい。この使用例では、確実な接着がとりわけ重要であり、したがって、本発明による構造化したおよび／または粗い表面を導電体に設けることは、とくに有利である。
【００２５】
さらなる実施例によれば、2個あるいはそれ以上の太陽電池が、本発明による接続要素を介して互いに接続されてよい。したがって、複数の太陽電池がこの接続要素を用いて、たとえばソーラーモジュールなどのより大きなユニットに接続されてよい。このモジュールは気象耐性を有するようカプセルに包まれていてよい。
【００２６】
最初に述べた目的も、以下の工程を伴った、とくに太陽電池などの電気部品を接触させるための方法により達成される。すなわち、
1）  構造化したおよび／または粗い表面が導電体に設けられ、
2）  導電体に導電性被覆材が施され、
3）  上記工程により得られた構造化したおよび/または粗い表面を有する面を備えた電気的接続要素を、電気部品に使用し、被覆材は導電体および電気部品と堅固に接合する。
【００２７】
したがって、この方法は、比較的少量のエネルギーを用いて導電体と電気部品との間の接続を、とくに電気部品上で高い接着力を得ることができ、および／または層の薄い被覆材で所定の接着力を実現可能な有利な方法である。
【００２８】
好ましい実施例によれば、導電体をこのように使用してよい。この導電体は、断面に比べて長さ方向の寸法が大きく、たとえばワイヤなど、好ましくは平型ワイヤとして設計される。導電体を、有利にはその長手方向に沿って電気部品に用いてよい。これにより、一つの処理工程で、多数の電気部品を互いに、接続要素を介して接続できるであろう。
【００２９】
以下、本発明を添付の図面を参照しながら、例を示して詳細に説明する。添付図面には、実施例が示されている。
【００３０】
第１の実施例によれば、図１に示されるように、電気的接続要素1は導電体2から成り、導電体は芯として設計されている。この芯は構造化したまたは粗い表面5を有し、これらはたとえば圧延、研磨、エッチングまたは同様の方法により形成される。したがって、導電体の有効面積は、この処理工程を経ていない導電体の有効表面より広い。半導体2は、全周囲に被覆材3が施され、この被覆材にはろう付け可能な材料が含まれていてよい。または被覆材3は接着剤を含んでもよい。
【００３１】
第２の実施例によれば、図２に示されるように、電気的接続要素1は、平型ワイヤとして設計された導電体2から成る。この電気的接続要素の断面は円形でなく、実質的に長方形である。導電体2の上面には、図２ａおよび図２ｂに示されるように、被覆材が施されていて、この被覆材も同様に導電性を有する。図２ａおよび図２ｂに示されるように、導電体2の上面には、構造化したあるいは粗い表面5が存在する。あるいは、導電体2の底面にも、図２ａおよび図２ｂに示されるように、被覆材が施されていてよい。
【００３２】
第３の実施例によれば、図３に示されるように、電気的接続要素1は、図２に示された実施例に似た平型ワイヤとして設計された導電体2から成る。図３に示される導電体2は、その上面および底面に、構造化したおよび／または粗い表面5を有する。被覆材3を、断面において、導電体2の全周囲に施すと、電気的接続要素を自在に使用可能となる。この場合、処理中に電気的接続要素1の正しい姿勢に注意を払う必要がない。さらに、この電気的接続要素は、有害な環境からの影響や腐食から保護されている。これに関連して、被覆材はすべての場所で均一の厚みを持つ必要はない。それどころか、たとえば被覆材を片側により多く施してよい。反対側では、層の厚さがたとえば減らされる。とくに有利な方法では、接触を目的としている側の層の厚さは、被覆材が主として保護機能を有するもう一方の側より厚い。
【００３３】
第４の実施例によれば、図４に示されるように、電気的接続要素1は、図２および図３に基づく実施例に似た平型ワイヤとして設計された導電体2から成る。ただし、この導電体の表面は、ここでは導電体2の接触のための面だけが加工されている。したがって、構造化したおよび／または粗い表面5は、断面において、この導電体の周囲の一区画のみに広がっている。ただし被覆材3は、断面において、全周囲に施されて、導電体2は被覆材3によって完全に覆われる。これにより、同時に導電体2は環境の影響および腐食から保護され得る。この場合も、被覆材はすべての場所で均一の厚みを持つ必要はない。それどころか、たとえば被覆材料を片側により多く施してよい。反対側では、層の厚さはたとえば減らされる。とくに有利な方法では、接触を目的としている側の層は、被覆材が主として保護機能を有するもう一方の側より厚い。
【００３４】
本発明による電気的接続要素の使用法は、図５を参照しながら以下に開示される。この場合、図５の電気的接続要素は、平型ワイヤとして設計される導電体2を有する。この接続要素は、構造化したおよび／または粗い表面5を有し、たとえば太陽電池などの電気部品4に使用される。図５には接続要素が示され、ここでは平型ワイヤとして設計された導伝体2は構造化したおよび／または粗い表面5を両面に有している。導電体の全面に被覆材が施されているので、接続要素を図示の位置およびこれを180度回転させた位置で用いることができる。被覆材3がはんだ付け可能な材料から成る場合、被覆材はたとえば赤外線により加熱され、溶融する。これにより、被覆材は電気部品4に接合し、冷却後、導電体2と電気部品4との間の接続は確かなものとなる。
【００３５】
すべての実施例において、導電体2の表面5には、いかなる種類の構造化が施されていてもよい。たとえば、長手方向および／または横方向の溝、長手方向および／または横方向の流体、長手方向および／または横方向の研磨跡、あるいはこれらと同様なものである。粗い表面5は、ひとつあるいは複数の好ましい方向を有してもよいし、あるいは、全方向に同じように設計されてもよい。構造化したおよび／または粗い表面5は、機械的および／または化学的に、たとえばエッチングなどにより実現されてもよい。
【００３６】
すべての実施例において、被覆材3自体が、導電体2と電気部品4の接続手段を構成してよい。電気的接続要素1を使用する場合、たとえばろう材や接着剤などのさらなる接続手段は不要である。
【００３７】
すべての実施例において、被覆材3ははんだ付け可能な材料から構成されてもよい。導電体2の拡大された表面5により、導電体2と電気部品4との間のはんだ付接合のためのよりよい接着を可能にする。このようなはんだ付けは自動的に行ってよい。はんだ付けは赤外線を用いて行ってよい。被覆材ははんだ付け可能な材料、とくにたとえばスズなどのろう材から成るため、はんだ付けは追加の材料を用いずに行うことができる。この場合、はんだ付接合に必要なろう材は、被覆材料そのものである。
【００３８】
他の実施例による伝導性被覆材3が接着剤を含む場合、この被覆材は導電体2と電気部品4との接続手段となることができる。この場合にも、導電体2と電気部品4との間の接着が、導電体2の拡大された表面5により改善される。
【００３９】
図６に示されるように、導電体2の表面5の処理に加えて、被覆材3の表面6も加工してよい。したがって、被覆材3にも同様に構造化したおよび／または粗い表面6を設計してよい。これにより、被覆材3への熱侵入が有利になり、これは被覆材3が熱および光吸収状態の向上を示すという事実による。赤外線を用いた機械的なはんだ付けに関連して、被覆材3の表面の拡大により次の点で有利になる。すなわち、表面6からの光の反射は、そのつやの鈍い外観によって減り、表面6による光の吸収は、表面が拡大されたことにより増す。したがって加工性は、利用可能な光および熱が増すことにより、決定的に改善される。
【００４０】
公知の電気的接続要素において、−平型ワイヤとして設計された接続要素においても−、被覆材はほとんどの場合、凸面を有する。しかし、本発明による接続要素に関しては、被覆材の表面は、被覆材の適用に関連して、導電体の表面の処理により均一に形成される。これにより本発明による電気的接続要素はその表面上で、少なくとも一部の領域において、完全に平坦かつ均質になり得る。これにより、次の点で有利になる。すなわち、たとえば太陽電池などの電気部品への使用に関して、被覆材は平坦であり、これによって信頼性の高い接合を形成する。太陽電池にはんだ付けされる場合、とくに、はんだ付接合で裏電極として機能する印刷されたシルバーバスバーにはんだ付けを行う場合、材料は完全にかつ一様に施され、これにより、はんだ付状態は大幅に改善される。
【００４１】
さらに、たとえば平型ワイヤのような接続要素であって、やはりその被覆材上において実質的に平坦、均一な表面を有するものは、処理がより容易である。とくに、この目的によく使用される真空グリッパーにより、このような均一物体をより早く、より確実に把持することができる。さらに、次の点で有利である。すなわち、均一、平坦な表面を有するワイヤはまた、より省スペースかつより速い方法で、改善された処理の安全性をもって、コイルに巻き付けることができる。したがってワイヤは、とくに平型ワイヤの場合、コイルに層状に巻き付けることが容易であり、そこからの巻き戻しが容易である。さらには真直性も保証される。真直性は、巻き付が不均一であれば損なわれ得るものである。これにより、自動化の可能性、したがって製造コストに関して、加工処理において明らかに有利になる。
【００４２】
本発明による電気的接続要素1は、とくに有利な方法で、太陽電池4のコネクタとして用いられてよい。図７に示されるように、たとえば平型ワイヤなどとして設計された２つの接続要素1は、太陽電池4の表面に用いられる。あるいは、本発明による他の開示された要素を使用してもよい。本発明による接続要素を、コネクタとして太陽電池に使用する場合、強い剥取力または引裂力を、接続要素を太陽電池から取り外すために必要とする。さらに、所定の剥取力または引裂力に対応する被覆材の厚さも減らすこともできる。
【００４３】
複数の太陽電池4は互いに、適切な方法により、ソーラーモジュール内で接続要素1を使用して接続されてよい。平型ワイヤとして設計された接続要素1を使用する場合、連続した接続バンドを備えた図８に示された外観が得られる。あるいは、本発明による他の開示された接続要素を使用してもよく、それによって、たとえば穴あき部材あるいはカットバンドを使用して接続を行う場合、連続した接続バンドは現れない。
【００４４】
ソーラーモジュール7の２つの隣接する太陽電池4の接続の可能性が図８に示されている。この場合、それぞれの太陽電池4の上面が、隣接した太陽電池4の底面に、本発明による接続要素1を用いて接続される。
【００４５】
開示された特徴の一部しか備えていない本発明のさらなる実施例もあり、また、各特徴の組み合わせ、とくに、開示された異なる実施例の特徴の組み合わせも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実質的に円形断面を有する導電体を有する接続要素の第１の実施例を示す図である。
【図２】平型導電体を有する接続要素の第２の実施例を示す図である。
【図３】平型導電体を有する接続要素の第３の実施例を示す図である。
【図４】平型導電体を有する接続要素の第４の実施例を示す図である。
【図５】本発明による電気的接続要素と電気部品との間の接合を示す図である。
【図６】被覆材の表面と導電体表面とを加工した、さらなる実施例を示す図である。
【図７】２つの電気的接続要素を使用した太陽電池を示す図である。
【図８】電気的接続要素により互いに接続した複数の太陽電池から構成されたソーラーモジュールを示す図である。
【図９】電気的接続要素により相互接続した２つの太陽電池を有する図８に示すソーラーモジュールの細部Ａを示す図である。
【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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【国際調査報告】
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2008543003.tif 000013
2008543003.tif 000014
2008543003.tif 000015
2008543003.tif 000016
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