(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】基材１０の上下面に下地めっき層２０，３０、およびはんだ層４０を形成してなる太陽電池用インターコネクタ１００であって、端面において、基材１０が露出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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３】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタの構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタをバスバー電極に接合した場面を示す図である。
【図３】図３は、従来例に係る太陽電池用インターコネクタの構成を示す図である。
【図４】図４は、従来例に係る太陽電池用インターコネクタをバスバー電極に接合した場面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
＜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。
【００１７】
＜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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
＜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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、一方の面のめっき層４０が、反対面のめっき層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。
【００３６】
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、めっき層４０のはんだが、太陽電池セル３００との接合面側のめっき層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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【実施例】
【００４０】
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。
【００４１】
＜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。
【００４２】
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
【００４３】
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
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【符号の説明】
【００４６】
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
【図１】
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【図２】
2013258305.tif 000004
【図３】
2013258305.tif 000005
【図４】
2013258305.tif 000006