(57)【要約】  本発明は、１２０Ｎ／ｍｍ２未満の０．２％降伏強さを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたはんだ被覆接続リード（３）を上面及び下面上に金属化部分を有する光起電太陽電池（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）に赤外線はんだ付け、誘導はんだ付け、熱接触はんだ付け、超音波はんだ付け又は熱空はんだ付けなどのはんだ付け方法によって接続するための方法に関する。太陽電池の金属化部分がはんだで予備被覆され得る。付加的なはんだ材料（２ａ、２ｂ）が接続リード（３）と太陽電池（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）の金属化部分との間に配され得る。太陽電池（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）がこの手順によって互いに直列に接続され得る。
2014514738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１２０Ｎ／ｍｍ２未満の０．２％降伏強さを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたはんだ被覆接続リードを太陽電池の金属化部分上に所望の方法で配する工程と、
赤外線はんだ付け、誘導はんだ付け、熱接触はんだ付け、レーザーはんだ付け、超音波はんだ付け又は熱空はんだ付けなどのはんだ付け方法によって前記接続リードと前記太陽電池との間に電気接続を形成する工程とを含む、上面及び下面上に金属化部分を有する光起電太陽電池に接続リードを接続するための方法。
【請求項２】
はんだ材料が前記接続リードと前記太陽電池の前記金属化部分との間に配される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つ又は複数の金属化部分がはんだで被覆される太陽電池を提供することによって前記はんだ材料が配される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたはんだ予備被覆接続リードが、超音波を使用してはんだで予備被覆された、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記接続リードがスズめっきされる、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記太陽電池が３０μｍ〜６００μｍのウエハ厚さを有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの前記太陽電池の表面がマイクロクラックを有する、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記接続リードが１００μｍ〜１０００μｍの厚さを有する、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記超音波はんだ付けの間の前記超音波の適用のためのソノトロードが１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数で作動する、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたコアを含む横断面を有し、両面上にはんだ被覆を有し、それぞれ使用されたコア材から製造された接続リードよりも低い降伏点を有する、ストリップ又は箔の形態の太陽電池のためのはんだ被覆接続リード。
【請求項１１】
前記アルミニウム又はアルミニウム合金から製造された前記コアが複合アルミニウム材料である、請求項１０に記載の接続リード。
【請求項１２】
前記接続リードが、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５８）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５７）／Ａｇ（ｌ）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（５０）／Ｉｎ（５０）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｉｎ（７０−３０）、Ｉｎ（９７）／Ａｇ（３）、Ｉｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−１０）、Ｓｎ（５０）／Ｐｂ（３２）／Ｃｄ（１８）、Ｓｎ（３０−６０）／Ｐｂ（２０−４０）／Ｃｄ（１０−３０）、Ｓｎ（４３）／Ｐｂ（４３）／Ｂｉ（１４）及びＳｎ（３０−５０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｂｉ（５−２０）、ＳＡＣはんだ（ＳｎＡｇＣｕ）、ＳＡＣ３０５合金、Ｓｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−５）／Ｃｕ（０−５）、ＳＡＣＸ０３０７合金、Ｓｎ（９６．５）／Ａｇ（３．５）、Ｓｎ（９０−９５）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（９９）／Ｃｕ（ｌ）、Ｓｎ（９５−１００）／Ｃｕ（０−５）、Ｓｎ（６３）／Ｐｂ（３７）、Ｓｎ（２０−８０）／Ｐｂ（０−２０）、Ｓｎ（６２）／Ｐｂ（３６）／Ａｇ（２）、Ｓｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（６０）／Ｐｂ（３８）／Ｃｕ（２）、及びＳｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｃｕ（０−５）、ＳｎＺｎ（０−１５）、スズからなる群から選択されたはんだで予備被覆される、請求項１０又は１１に記載の接続リード。
【請求項１３】
ＩＶａ亜族及び／又は周期表のＶａの元素又は元素の混合物少なくとも１重量％と、
ランタニド族の元素又は元素の混合物少なくとも０．０１重量％と、
任意選択により少なくとも０．５重量％の銀及び銅又は銀及び銅の混合物と、
任意選択により少なくとも０．０１重量％のガリウムとを含有し、且つ
亜鉛、ビスマス、インジウム、スズ又は鉛又はこれらの元素の２つ以上の混合物、及びおそらく通常不純物で１００重量％まで構成される活性はんだで前記接続リードが予備被覆される、請求項１０又は１１に記載の接続リード。
【請求項１４】
前記金属化部分がアルミニウムから製造された複数の接続リードによって互いに接続され、はんだ材料以外の他の層が前記金属化部分と前記接続リードとの間に配置されない、複数の太陽電池。
【請求項１５】
請求項１０〜１３の何れか一項に記載の接続リードが使用される、請求項１４に記載の複数の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
太陽光設備の製造のために、複数の光起電太陽電池を互いに接続することが必要である。それらは通常、直列に接続される。
【背景技術】
【０００２】
慣例的に、銀から製造されたターミナルコンタクトが太陽電池の前面及び背面上に適用され、単一太陽電池を接続するための接続リードが、接着又は軟質はんだ付けによってこれらのコンタクトに適用される。
【０００３】
不動態化のために、太陽電池の背面がアルミニウム層を提供され、これが効率を増加させる。しかしながら、アルミニウム層は、はんだ付け可能な銀ターミナルコンタクトを取り付けるための開口を有する。更にアルミニウム層ははんだ付け適性を低減する。
【０００４】
代替物として、背面側にコンタクトを有する太陽電池が構造化銅箔上にはんだ付けされる。
【０００５】
はんだ付けは、例えばレーザーはんだ付け、赤外線はんだ付け、熱接触はんだ付け、誘導はんだ付け又は同様な方法によって行なわれる。１６．５＊１０−６／Ｋを有する銅は、２．６＊１０−６／Ｋを有するシリコンよりも高い熱膨脹率を有する。冷却の間、銅コネクタはシリコンよりも強く収縮し、太陽電池に力を及ぼし、それは機械的応力をもたらす。これらの機械的応力は、太陽電池内のマイクロクラックの形成の原因となる。
【０００６】
太陽電池の表面上のマイクロクラックは、機械的応力が非常に大きいとき、機械的応力下で起こり得る損傷に対して重大である。これは更に大きな亀裂をもたらし、太陽電池に損傷を与える場合がある。
【０００７】
スズめっきされた銅コネクタは概して容易にはんだ付けされ、高い電導率を有し得るので、接続リードとして使用される。
【０００８】
しかしながら、それらの高い降伏点のために、銅コネクタの使用ははんだ付けの間に太陽電池の破断のリスクが高くなる。
【０００９】
また、銅被覆アルミニウムコネクタがこの問題を解決するために提案されている。しかしながら、それらは製造するのに手間がかかり、結果はしばしば十分に満足なものではない。破断のリスクは、薄いシリコン太陽電池の場合は特に高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５２９６６７５号明細書
【特許文献２】米国特許第４８６９７５１号明細書
【特許文献３】米国特許第４８７８９６７号明細書
【特許文献４】米国特許第４８９８６１２号明細書
【特許文献５】米国特許第４６２５０９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、特に、薄いウエハをベースとした太陽電池の場合、はんだ付けの間に太陽電池の破断のリスクを抑える方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
当該目的は、以下の項目に簡潔に記載された本発明によって達成される。
１．  １２０Ｎ／ｍｍ２未満の０．２％降伏強さを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたはんだ被覆接続リードを太陽電池の金属化部分上に所望の方法で配する工程と、
赤外線はんだ付け、誘導はんだ付け、熱接触はんだ付け、レーザーはんだ付け、超音波はんだ付け又は熱空はんだ付けなどのはんだ付け方法によって接続リードと太陽電池との間に電気接続を形成する工程とを含む、上面及び下面上に金属化部分を有する光起電太陽電池に接続リードを接続するための方法。
【００１３】
２．  はんだ材料が接続リードと太陽電池の金属化部分との間に配される、項目１に記載の方法。
【００１４】
３．  はんだ予備被覆接続リードと太陽電池の金属化部分との間に配されたはんだ材料が、接続リードがはんだで予備被覆されるはんだ材料と同じであるか又は異なっているかどちらかである、項目２に記載の方法。
【００１５】
４．  太陽電池の１つ又は複数の金属化部分がはんだ材料を用いてはんだで被覆される太陽電池を提供することによってはんだ材料が配される、項目１〜３の１つ又は複数に記載の方法。
【００１６】
５．  太陽電池の金属化部分がはんだで被覆されるはんだ材料が、接続リードがはんだで予備被覆されるはんだ材料と同じであるか又は異なっている、項目４に記載の方法。
【００１７】
６．  太陽電池の金属化部分がはんだで被覆されるはんだ材料が、接続リードと太陽電池の金属化部分との間に配されるはんだ材料と同じであるか又は異なっている、項目４又は５に記載の方法。
【００１８】
７．  アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたはんだ予備被覆接続リードが、超音波を使用してはんだで予備被覆された、項目１〜６の１つ又は複数に記載の方法。
【００１９】
８．  接続リードがスズめっきされる、項目１〜７の１つ又は複数に記載の方法。
【００２０】
９．  太陽電池が３０μｍ〜６００μｍのウエハ厚さを有する、項目１〜８の１つ又は複数に記載の方法。
【００２１】
１０．  少なくとも１つの太陽電池の表面がマイクロクラックを有する、項目１〜９の１つ又は複数に記載の方法。
【００２２】
１１．  接続リードが１００μｍ〜１０００μｍの厚さを有する、項目１〜１０の１つ又は複数に記載の方法。
【００２３】
１２．  超音波はんだ付けの間の超音波の適用のためのソノトロードが１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数で作動する、項目１〜１１の１つ又は複数に記載の方法。
【００２４】
１３．  はんだ付けの間にフラックスが存在していない、項目１〜１２の１つ又は複数に記載の方法。
【００２５】
１４．  アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたコアを含む横断面を有し、両面上にはんだ被覆を有し、それぞれ使用されたコア材から製造された接続リードよりも低い降伏点を有する、ストリップ又は箔の形態の太陽電池のためのはんだ被覆接続リード。
【００２６】
１５．  アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたコアが複合アルミニウム材料である、項目１４に記載の接続リード。
【００２７】
１６．  コアが、９９．９％、特に９９．９９％又は９９．９９９％の純度を有するソフトアニールされた超高純度アルミニウムからなる、項目１４又は１５に記載の接続リード。
【００２８】
１７．  接続リードが、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５８）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５７）／Ａｇ（ｌ）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（５０）／Ｉｎ（５０）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｉｎ（７０−３０）、Ｉｎ（９７）／Ａｇ（３）、Ｉｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−１０）、Ｓｎ（５０）／Ｐｂ（３２）／Ｃｄ（１８）、Ｓｎ（３０−６０）／Ｐｂ（２０−４０）／Ｃｄ（１０−３０）、Ｓｎ（４３）／Ｐｂ（４３）／Ｂｉ（１４）及びＳｎ（３０−５０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｂｉ（５−２０）、ＳＡＣはんだ（ＳｎＡｇＣｕ）、ＳＡＣ３０５合金、Ｓｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−５）／Ｃｕ（０−５）、ＳＡＣＸ０３０７合金、Ｓｎ（９６．５）／Ａｇ（３．５）、Ｓｎ（９０−９５）／Ａｇ（０−５）、ＳｎＺｎ（０−１５）、Ｓｎ（９９）／Ｃｕ（ｌ）、Ｓｎ（９５−１００）／Ｃｕ（０−５）、Ｓｎ（６３）／Ｐｂ（３７）、Ｓｎ（２０−８０）／Ｐｂ（０−２０）、Ｓｎ（６２）／Ｐｂ（３６）／Ａｇ（２）、Ｓｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（６０）／Ｐｂ（３８）／Ｃｕ（２）、及びＳｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｃｕ（０−５）、スズからなる群から選択されたはんだで予備被覆される、項目１４〜１６の１つ又は複数に記載の接続リード。
【００２９】
１８．  周期表のＩＶａ及び／又はＶａ亜族の元素又は元素の混合物少なくとも１重量％と、
ランタニド族の元素又は元素の混合物少なくとも０．０１重量％と、
任意選択により少なくとも０．５重量％の銀及び銅又は銀及び銅の混合物と、
任意選択により少なくとも０．０１重量％のガリウムとを含有し、且つ
亜鉛、ビスマス、インジウム、スズ又は鉛又はこれらの元素の２つ以上の混合物、及びおそらく通常不純物で１００重量％まで構成される活性はんだで接続リードが予備被覆される、項目１４〜１７の１つ又は複数に記載の接続リード。
【００３０】
１９．  接続リードが、はんだによる予備被覆及び超音波の処理によって得られる、項目１４〜１８の１つ又は複数に記載の接続リード。
【００３１】
２０．  金属化部分が、アルミニウムから製造された複数の接続リードによって互いに接続され、１つ又は複数のはんだ材料以外の他の層が金属化部分と接続リードとの間に配置されない、複数の太陽電池。
【００３２】
２１．  項目１４〜１９の１つに記載の接続リードが使用される、項目２０に記載の複数の太陽電池。
【００３３】
２２．  １２０Ｎ／ｍｍ２未満の０．２％降伏強さを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から製造された接続リードを太陽電池の金属化部分上に所望の方法で配する工程と、
はんだ材料を接続リードと太陽電池の金属化部分との間に配する工程と、
赤外線はんだ付け、誘導はんだ付け、熱接触はんだ付け、レーザーはんだ付け、超音波はんだ付け又は熱空はんだ付けなどのはんだ付け方法によって接続リードと太陽電池との間に電気接続を形成する工程とを含む、上面及び下面上に金属化部分を有する光起電太陽電池に接続リードを接続するための方法。
【００３４】
２３．  はんだ材料を用いてはんだで被覆された接続リードを提供することによってはんだ材料が配される、項目２２に記載の方法。
【００３５】
２４．  １つ又は複数の金属化部分がはんだで被覆される太陽電池を提供することによってはんだ材料が配される、項目２２又は２３に記載の方法。
【００３６】
２５．  アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたはんだ予備被覆接続リードが提供され、１００Ｎ／ｍｍ２未満の０．２％降伏強さを有する、項目２２に記載の方法。
【００３７】
２６．  接続リードがスズめっきされる、項目２５に記載の方法。
【００３８】
２７．  太陽電池が３０μｍ〜６００μｍのウエハ厚さを有する、項目２２〜２６の１つ又は複数に記載の方法。
【００３９】
２８．  少なくとも１つの太陽電池の表面がマイクロクラックを有する、項目２２〜２７の１つ又は複数に記載の方法。
【００４０】
２９．  接続リードが１００μｍ〜１０００μｍの厚さを有する、項目２２〜２８の１つ又は複数に記載の方法。
【００４１】
３０．  超音波はんだ付けの間の超音波の適用のためのソノトロード（ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ）が１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数で作動する、項目２２〜２９の１つ又は複数に記載の方法。
【００４２】
３１．  アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたコアを含む横断面を有し、両面上にはんだ被覆を有し、それぞれ使用されたコア材から製造された接続リードよりも低い降伏点を有する、ストリップ又は箔の形態の太陽電池のためのはんだ被覆接続リード。
【００４３】
３２．  アルミニウム又はアルミニウム合金から製造されたコアが複合アルミニウム材料である、項目３１に記載の接続リード。
【００４４】
３３．  接続リードが、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５８）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５７）／Ａｇ（ｌ）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（５０）／Ｉｎ（５０）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｉｎ（７０−３０）、Ｉｎ（９７）／Ａｇ（３）、Ｉｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−１０）、Ｓｎ（５０）／Ｐｂ（３２）／Ｃｄ（１８）、Ｓｎ（３０−６０）／Ｐｂ（２０−４０）／Ｃｄ（１０−３０）、Ｓｎ（４３）／Ｐｂ（４３）／Ｂｉ（１４）及びＳｎ（３０−５０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｂｉ（５−２０）、ＳＡＣはんだ（ＳｎＡｇＣｕ）、ＳＡＣ３０５合金、Ｓｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−５）／Ｃｕ（０−５）、ＳＡＣＸ０３０７合金、Ｓｎ（９６．５）／Ａｇ（３．５）、Ｓｎ（９０−９５）／Ａｇ（０−５）、ＳｎＺｎ（０−１５）、Ｓｎ（９９）／Ｃｕ（ｌ）、Ｓｎ（９５−１００）／Ｃｕ（０−５）、Ｓｎ（６３）／Ｐｂ（３７）、Ｓｎ（２０−８０）／Ｐｂ（０−２０）、Ｓｎ（６２）／Ｐｂ（３６）／Ａｇ（２）、Ｓｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ａｇ（０-５）、Ｓｎ（６０）／Ｐｂ（３８）／Ｃｕ（２）、及びＳｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｃｕ（０−５）、スズからなる群から選択されたはんだで予備被覆される、項目３１又は３２に記載の接続リード。
【００４５】
３４．  ＩＶａ亜族及び／又は周期表のＶａの元素又は元素の混合物少なくとも１重量％と、
ランタニド族の元素又は元素の混合物少なくとも０．０１重量％と、
任意選択により少なくとも０．５重量％の銀及び銅又は銀及び銅の混合物と、
任意選択により少なくとも０．０１重量％のガリウムとを含有し、且つ
亜鉛、ビスマス、インジウム、スズ又は鉛又はこれらの元素の２つ以上の混合物、及びおそらく通常不純物で１００重量％まで構成される活性はんだで接続リードが予備被覆される、項目３１又は３２に記載の接続リード。
【００４６】
３５．  金属化部分が、アルミニウムから製造された複数の接続リードによって互いに接続され、はんだ材料以外の他の層が金属化部分と接続リードとの間に配置されない、複数の太陽電池。
【００４７】
３６．  項目３１〜３４の１つに記載の接続リードが使用される、項目３５に記載の複数の太陽電池。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】２つのソノトロード１の間のアルミニウムストリップ又はアルミニウム箔３を示す図である。
【図２】（ａ）はんだ溜まり５を通して誘導されたアルミニウムストリップ又はアルミニウム箔３を示す図である。（ｂ）溶融はんだ材料６の槽を通して誘導されるアルミニウムストリップ３を示す図である。
【図３】連続的に行なわれる本発明による方法を示す図である。
【図４】（ａ）接続リード３を有する太陽電池７の前面を示す図である。（ｂ）接続リード３を有する太陽電池７の背面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
例えば多結晶の又は単結晶ウエハから製造された太陽電池を本発明の方法において使用してもよい。ウエハは通常、３０〜６００μｍ、好ましくは１００〜２１０μｍの厚さを有する。同様に、本発明の方法はまた、表面がマイクロクラックを有する太陽電池のために適している。太陽電池の面積に特定の制限はなく、端縁の長さは通常１００〜３００ｍｍ、特に１５６〜２１０ｍｍである。
【００５０】
本発明によって、接続リードは、１２０Ｎ／ｍｍ２未満又は１１０Ｎ／ｍｍ２未満又は１００Ｎ／ｍｍ２未満、特に４０Ｎ／ｍｍ２未満又は１０Ｎ／ｍｍ２未満の０．２％降伏強さを有する、アルミニウム、又はアルミニウムを含有する合金からなる。特に、９．８１Ｎ／ｍｍ２を有するソフトアニールされたアルミニウムは、特に低い降伏点を有する。この材料の低い０．２％降伏強さは、機械的応力の低減につながる。例えば、純度９９．９％、特に９９．９９％又は９９．９９９％を有する超高純度アルミニウムは非常に適している。接続リードは通常、１０μｍ〜５ｍｍ又は１００μｍ〜１０００μｍの厚さを有する。幅は概して１ｍｍ〜１００ｍｍ又は１ｍｍ〜３ｍｍである。本発明の文脈において、アルミニウム又はアルミニウムを含有する合金はまた、複合アルミニウム材料を意味することが意図される。これは、例えば、繊維強化アルミニウム又はＯＤＳアルミニウム（酸化物分散体によって強化されたアルミニウム）であってもよく、それは米国特許第Ａ５２９６６７５号明細書に記載された文献（参照によって説明に組み入れられている）、例えば米国特許第Ａ４８６９７５１号明細書、米国特許第Ａ４８７８９６７号明細書、米国特許第Ａ４８９８６１２号明細書及び米国特許第Ａ４６２５０９５号明細書によって得られる。同様に、鉄−ニッケル合金又は鉄−ニッケル−コバルト合金（それぞれ、ＩＮＶＡＲ及びＫＯＶＡＲ）のワイヤーで強化されるアルミニウムを使用することができる。強化繊維は有利には、接続リードと同じ長さを有する。接続リードは単一体又は任意の長さのエンドレスストリップのどちらであってもよい。
【００５１】
接続リードが太陽電池の金属化部分上に配置され、赤外線はんだ付け、誘導はんだ付け、熱接触はんだ付け、レーザーはんだ付け、超音波はんだ付け又は熱空はんだ付けによって太陽電池の金属化部分に接続される。赤外線はんだ付けの場合、熱は赤外線によって入力され、レーザーはんだ付けの場合、レーザー放射によって、熱空はんだ付けの場合、十分な量の加熱空気を供給することによって、及び熱接触はんだ付けの場合、例えば高温はんだこてによる接触によって入力される。誘導はんだ付けの場合、熱は電磁場の誘導によって導入される。
【００５２】
慣用法におけるように、超音波はんだ付けの場合、はんだ付け箇所はまた、はんだ材料が溶融するまで熱エネルギーを供給して加熱され、接続される部分を湿潤するために超音波に暴露される。これらのはんだ付け方法は、それらの所期の用途によってそれらを使用する方法を知る当業者に本質的に公知である。
【００５３】
この目的のために、はんだ材料は太陽電池の金属化部分と接続リードとの間に配されなければならない。
【００５４】
これは、例えば、アルミニウムストリップ又は接続リードをはんだで予備被覆することによって行なわれてもよい。アルミニウムをはんだ付けする時のようにアルミニウムストリップをはんだで被覆する時に同様な問題が生じるので、これは超音波によって行なわれてもよい。従って、本特許出願はまた、超音波の処理下ではんだによる予備被覆によって得られる太陽電池の接続リードに関する。
【００５５】
この点に関して１つの可能性は、はんだ被覆接続リードを提供するために２つのソノトロード１の間にアルミニウムストリップ又はアルミニウム箔３を送ることにあり、図１に示されるように、液体はんだ材料２が２つの面から連続的に供給される。はんだ付けはソノトロードの振動領域５において行なわれる。一方の面上のはんだ被覆のために、アルミニウムストリップはまた、液体はんだ材料を連続送出して単一ソノトロードの下から供給されてもよい。また、図２ａに示されるように、アルミニウムストリップ又はアルミニウム箔３をはんだ溜まり５を通して誘導することができ、それは有利には振動の波腹の位置においてソノトロード１内に組み込まれる。この場合にも同様に、はんだ材料２は有利に連続的に供給される。
【００５６】
また、図２ｂに示されるように、アルミニウムストリップ３を溶融はんだ材料６の槽を通して誘導することができ、それに超音波がソノトロード１によって少なくとも１つの面上に適用される。超音波はんだ付け又ははんだ被覆の間の超音波の適用のためのソノトロードは全ての場合において有利には１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数で作動される。接続リードは、一方の面上又は両方の面上にはんだで被覆されてもよい。従って、本発明はまた、アルミニウムから製造されたコアを含む横断面を有する、ストリップ又は箔の形態の太陽電池のためのはんだ被覆接続リードであって、両面上にはんだ被覆を有し、それぞれ使用されたコア材から製造された接続リードよりも低い降伏点を有する接続リードに関する。驚くべきことに、材料を互いに整合させる時、はんだで被覆されていないアルミニウムを使用する時に可能であるよりも接続リードのより低い降伏点が適切な選択によって達成され得ることが見出された。
【００５７】
本発明の別の実施形態において、太陽電池の１つ又は複数の金属化部分がはんだで被覆される。これは、基本的には、アルミニウムストリップをはんだで被覆するための方法と同様な方法で行なわれてもよい。
【００５８】
これは、特に、アルミニウムからなる金属化部分について有利である。従って、本発明のこの実施形態はまた、太陽電池の背面上に配置されたアルミニウム層を少なくとも、接続リードが配置される位置においてはんだで被覆するために使用してもよい。
【００５９】
本発明の特定の実施形態において、太陽電池の金属化部分と接続リードとの両方とも、同じくはんだで被覆されてもよく、それは特に、太陽電池の背面がアルミニウム層である時に利点を有する。太陽電池及び接続リード上のはんだの予備被覆は、同じはんだ材料又は異なったはんだ材料を用いて形成されてもよく、これは、広い範囲内の性質への適合を可能にする。
【００６０】
付加的なはんだ材料を接続リードと太陽電池の金属化部分との間に配置することができる。前記付加的なはんだ材料は、接続リード又は太陽電池の金属化部分がはんだで予備被覆されるはんだ材料の一方又は両方と同じであり得る。しかしながら、前記はんだ材料はまた、接続リード又は太陽電池の金属化部分がはんだで予備被覆されるはんだ材料の一方又は両方と同じであり得る。従って、はんだリード、太陽電池の金属化部分又は接続リード又は太陽電池の金属化部分の間の多種多様な組み合わせが考えられ、最後に記載された２つのはんだ材料は任意選択である。
【００６１】
以下の表は、異なった組み合わせの可能性を示すことが意図される。Ａ、Ｂ及びＣは、以下のリストから又は上の項目１７及び１８から選択され得るか又はそれらとは異なっていてもよい、異なるはんだ材料である。
【００６２】
【表１】
2014514738.tif 000003
【００６３】
例えば３は、接続リード上及び接続リードと太陽電池の金属化部分との間のはんだ材料が同じであり且つ太陽電池の金属化部分がはんだで被覆されない場合を示し、例えば７は太陽電池の金属化部分上及び太陽電池の金属化部分と接続リードとの間のはんだ材料が共に同じであり且つ接続リードのはんだ予備被覆と異なっている場合を示し、１０は、全てのはんだ材料が異なっている場合を示す。
【００６４】
本発明による方法においてフラックスは必要ではない。フラックスはしばしば太陽電池の性質を損なうので、これは有利である。更に、銅被覆アルミニウムストリップが接続リードとして使用される公知の方法の場合と同様に、太陽電池の金属化部分と接続リード、例えば銅層との間に１つ又は複数のはんだ材料の層の他に付加的な層を配置することは必要ではない。
【００６５】
従って、本発明は更にまた、太陽電池の金属化部分が、アルミニウムから製造された複数の接続リードによって互いに接続され、はんだ材料以外の他の層が金属化部分と接続リードとの間に配置されない、複数の太陽電池に関する。
【００６６】
本発明による方法は、連続的に又は不連続に行なわれてもよい。連続した方法は図３に示される。本発明のこの実施形態において接続リード３はエンドレスストリップとして構成され、連続的に供給される。接続リード３は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなってもよく、又はそれははんだで予備被覆されてもよい。図３において、第１の太陽電池７ａは、ソノトロード１ａの下の振動領域５ａを通して誘導される間、接続リード３の上面にはんだ付けされる。ここで同様に、はんだ材料２ａは連続的に供給される。太陽電池７ｂが同時に、ソノトロード１ｂの振動領域５ｂを通して誘導されることによって同じ接続リード３の下面に接続される。ここで同様に、はんだ材料２ｂは連続的に供給される。この手順によって、太陽電池が直列に互いに接続される。この方法の別の実施形態において、接続リード３及び／又は太陽電池７ａ、７ｂ及び７ｃがはんだで予備被覆され、その結果、はんだ材料２ａ及び２ｂの連続供給を不要にすることができ、即ち、これが任意選択になる。太陽電池７ａ、７ｂ及び７ｃ及び接続リード３を予備被覆するはんだ材料及び任意選択により連続的に供給されるはんだ材料２ａ及び２ｂは、この場合、同一又は異なっていてもよい。図４ａは、接続リード３を有する太陽電池７の前面を示し、図４ｂは背面を示す。
【００６７】
接続リード及び太陽電池の金属化部分の両方をはんだで被覆するためのはんだ材料として、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５８）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）、Ｓｎ（４２）／Ｂｉ（５７）／Ａｇ（ｌ）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｂｉ（７０−３０）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（５０）／Ｉｎ（５０）、Ｓｎ（３０−５０）／Ｉｎ（７０−３０）、Ｉｎ（９７）／Ａｇ（３）、Ｉｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−１０）、Ｓｎ（５０）／Ｐｂ（３２）／Ｃｄ（１８）、Ｓｎ（３０−６０）／Ｐｂ（２０−４０）／Ｃｄ（１０−３０）、Ｓｎ（４３）／Ｐｂ（４３）／Ｂｉ（１４）及びＳｎ（３０−５０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｂｉ（５−２０）からなる群から選択されるはんだ材料が有利には使用されてもよい。
【００６８】
同様に適しているのは、いわゆるＳＡＣはんだ（ＳｎＡｇＣｕ）、特に、ＳＡＣ３０５合金、Ｓｎ（９０−１００）／Ａｇ（０−５）／Ｃｕ（０−５）、ＳＡＣＸ０３０７合金、Ｓｎ（９６．５）／Ａｇ（３．５）、Ｓｎ（９０−９５）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（９９）／Ｃｕ（ｌ）、Ｓｎ（９５−１００）／Ｃｕ（０−５）、ＳｎＺｎ（０−１５）、Ｓｎ（６３）／Ｐｂ（３７）、Ｓｎ（２０−８０）／Ｐｂ（０−２０）、Ｓｎ（６２）／Ｐｂ（３６）／Ａｇ（２）、Ｓｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ａｇ（０−５）、Ｓｎ（６０）／Ｐｂ（３８）／Ｃｕ（２）、及びＳｎ（５０−７０）／Ｐｂ（３０−５０）／Ｃｕ（０−５）からなる群から選択されるはんだ材料である。Ｓｎ（１ＯＯ）、即ち、少なくとも９９．９重量％のスズを含有する高純度スズもまた使用されてもよい。
【００６９】
活性はんだ、即ち、活性化添加剤を有するはんだ材料が同様に適している。このような活性はんだは通常、
周期表のＩＶａ及び／又はＶａ亜族の元素又は元素の混合物少なくとも１重量％と、
ランタニド族の元素又は元素の混合物少なくとも０．０１重量％と、
任意選択により少なくとも０．５重量％の銀及び銅又は銀及び銅の混合物と、
任意選択により少なくとも０．０１重量％のガリウムとからなり、
亜鉛、ビスマス、インジウム、スズ又は鉛又はこれらの元素の２つ以上の混合物、及びおそらく通常不純物で１００重量％まで構成される合金であり、それらはしばしばｐｐｍの範囲内である。
【００７０】
周期表のＩＶａ及び／又はＶａ亜族の元素又は元素の混合物として、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル又はそれらの組合せが特に適しており、チタンがしばしば単独で使用される。この構成成分は通常、１〜１０重量％又は１〜５重量％の量において存在している。
【００７１】
ランタニド族からの元素又は元素の混合物はセリウム、サマリウム、ネオジム又はそれらの混合物であり、通常０．０１〜２０重量％の量において存在している。これらの活性はんだは、少なくとも０．５重量％、しかししばしば０．５〜１０重量％又は０．５〜５重量％の銅、銀又はそれらの混合物を更に含有する。それらは、アンチモンを約５０重量％まで更に含有してもよい。それらは、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム又はそれらの混合物を約５重量％まで更に含有してもよい。また、それらは、約５重量％までのアルミニウム及び／又はマグネシウムを合金されてもよい。活性はんだは０．０１〜１重量％のガリウムを更に含有してもよい。
【００７２】
活性はんだは、亜鉛、ビスマス、インジウム、スズ、鉛又はそれらの混合物、及びおそらく通常不純物からなる。
【００７３】
また、それは任意選択により、付加的な添加剤として約１０重量％までのシリコンを含有してもよい。１つの特定の実施形態において、４重量％のチタン、４重量％の銀、０．１重量％のセリウム及び０．１重量％のガリウムの合金が使用されてもよく、残部は亜鉛である。
【符号の説明】
【００７４】
１  ソノトロード１
２、２ａ、２ｂ  はんだ材料
３  アルミニウムストリップ、接続リード
５  振動領域、はんだ溜まり
６  溶融はんだ材料
７ａ、７ｂ、７ｃ  太陽電池
【図１】
2014514738.tif 000004
【図２ａ）】
2014514738.tif 000005
【図２ｂ）】
2014514738.tif 000006
【図３】
2014514738.tif 000007
【図４ａ）】
2014514738.tif 000008
【図４ｂ）】
2014514738.tif 000009
【国際調査報告】
2014514738.tif 000010
2014514738.tif 000011
2014514738.tif 000012
2014514738.tif 000013
2014514738.tif 000014
2014514738.tif 000015
2014514738.tif 000016
2014514738.tif 000017
2014514738.tif 000018
2014514738.tif 000019