(57)【要約】【課題】低耐力の場合でも、太陽電池モジュールに用いた際に隣り合う太陽電池セル間に配線された部分において破断が生じにくい太陽電池用リード線及び当該太陽電池用リード線を用いた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池用リード線１０は、純銅又は銅合金からなる平角導体と、前記平角導体の外周に設けられたＣｕ−Ａｇ合金からなる表面層とを備え、全体の０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純銅又は銅合金からなる平角導体と、前記平角導体の外周に設けられたＣｕ−Ａｇ合金からなる表面層とを備え、全体の０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である太陽電池用リード線。
【請求項２】
前記Ｃｕ−Ａｇ合金は、Ｃｕ中に繊維状のＡｇが分散されている請求項１に記載の太陽電池用リード線。
【請求項３】
前記Ｃｕ−Ａｇ合金は、Ｃｕ−Ａｇ共晶合金である請求項１又は請求項２に記載の太陽電池用リード線。
【請求項４】
前記Ｃｕ−Ａｇ合金は、７８０℃以上の融点を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用リード線。
【請求項５】
前記表面層は、厚さが１〜１０μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用リード線。
【請求項６】
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が配置されており、
前記複数の太陽電池セルは、純銅又は銅合金からなる平角導体と、前記平角導体の外周に設けられたＣｕ−Ａｇ合金からなる表面層とを備え、全体の０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である太陽電池用リード線により接続されている太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記複数の太陽電池セルと前記太陽電池用リード線とは導電性接着剤により接続されている請求項６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、太陽電池用リード線及び当該太陽電池用リード線を用いた太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池用リード線では、はんだ接続される際の熱応力によって太陽電池セル自体にクラックや反りが発生するのを防止するために、平角導体の０．２％耐力を低くすることが行われている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、体積抵抗率が５０μΩ・ｍｍ以下で、かつ引張り試験における０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下の導体を平角状に形成した太陽電池用平角導体の表面の一部又は全部をはんだめっきした太陽電池用リード線が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５４３５５号公報
【特許文献２】特開２００８−１４０７８７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、０．２％耐力が低い導体を用いた太陽電池用リード線で複数の太陽電池セルを接続した場合、太陽電池モジュールの使用時において、温度サイクル環境下、隣り合う太陽電池セル間に配線された太陽電池用リード線が破断してしまうことがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、低耐力の場合でも、太陽電池モジュールに用いた際に隣り合う太陽電池セル間に配線された部分において破断が生じにくい太陽電池用リード線及び当該太陽電池用リード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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、下記の太陽電池用リード線及び太陽電池モジュールを提供する。
【０００８】
［１］純銅又は銅合金からなる平角導体と、前記平角導体の外周に設けられたＣｕ−Ａｇ合金からなる表面層とを備え、全体の０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である太陽電池用リード線。
［２］前記Ｃｕ−Ａｇ合金は、Ｃｕ中に繊維状のＡｇが分散されている前記［１］に記載の太陽電池用リード線。
［３］前記Ｃｕ−Ａｇ合金は、Ｃｕ−Ａｇ共晶合金である前記［１］又は前記［２］に記載の太陽電池用リード線。
［４］前記Ｃｕ−Ａｇ合金は、７８０℃以上の融点を有する前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の太陽電池用リード線。
［５］前記表面層は、厚さが１〜１０μｍである前記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の太陽電池用リード線。
［６］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が配置されており、前記複数の太陽電池セルは、純銅又は銅合金からなる平角導体と、前記平角導体の外周に設けられたＣｕ−Ａｇ合金からなる表面層とを備え、全体の０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である太陽電池用リード線により接続されている太陽電池モジュール。
［７］前記複数の太陽電池セルと前記太陽電池用リード線とは導電性接着剤により接続されている前記［６］に記載の太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低耐力の場合でも、太陽電池モジュールに用いた際に隣り合う太陽電池セル間に配線された部分において破断が生じにくい太陽電池用リード線及び当該太陽電池用リード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】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す断面図である。
【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、太陽電池セルと太陽電池用リード線との接続状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔太陽電池用リード線〕
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す断面図である。
本発明の実施の形態に係る太陽電池用リード線１０は、純銅又は銅合金からなる平角導体１と、平角導体１の外周に設けられたＣｕ−Ａｇ合金からなる表面層２とを備え、全体の０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下である。表面層２の外周に、はんだめっき層を設けることもできる。
【００１２】
ここで、「全体の０．２％耐力値」とは、太陽電池用リード線１０についてJIS Z 2241 に準拠する引っ張り試験を行い、該試験で得られた永久歪み量が０．２％となる荷重を平角導体１と表面層２の合計断面積で除算して算出される値のことである。例えば、太陽電池用リード線１０が平角導体１及び表面層２のみからなる場合の０．２％耐力値は、平角導体１の表面に表面層２が有る状態でJIS Z 2241 に準拠する引っ張り試験を行い、該試験で得られた永久歪み量が０．２％となる荷重を平角導体１と表面層２の合計断面積で除算して算出する。また、太陽電池用リード線１０が平角導体１、表面層２、及び表面層２の外側に設けられたはんだめっき層からなる場合の０．２％耐力値は、表面層２の外側にはんだめっき層を有する状態の太陽電池用リード線１０についてJIS Z 2241 に準拠する引っ張り試験を行い、該試験で得られた永久歪み量が０．２％となる荷重を平角導体１と表面層２の合計断面積で除算して算出する。
【００１３】
太陽電池用リード線１０の全体の０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下であることにより、はんだ接続される際の熱応力によって太陽電池セル自体にクラックや反りが発生するのを防止できる。
【００１４】
（平角導体１）
平角導体１は、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】
平角導体１は、太陽電池用リード線１０の状態において、引張り試験における０．２％耐力値が９０ＭＰａ以下であることが好ましい。より好ましくは８０ＭＰａ以下であり、さらに好ましくは、７０ＭＰａ以下である。平角導体１の０．２％耐力値の下限は特に限定されるものではない。このような０．２％耐力値の低い平角導体１を用いることにより、太陽電池セル（シリコン結晶ウェハ）ヘ接合する際の熱応力を低減することができる。
【００１６】
（表面層２）
平角導体１の外周に設けられる表面層２は、Ｃｕ−Ａｇ合金からなる。表面層２は、太陽電池用リード線１０の状態において、平角導体１よりも引張り試験における０．２％耐力値が高いことが好ましい。表面層２（Ｃｕ−Ａｇ合金）の０．２％耐力値は、平角導体１の０．２％耐力値よりも５ＭＰａ以上高いことが好ましく、１０ＭＰａ以上高いことがより好ましく、１５ＭＰａ以上高いことがさらに好ましく、２０ＭＰａ以上高いことが最も好ましい。表面層２（Ｃｕ−Ａｇ合金）の０．２％耐力値の上限値は、１５０ＭＰａ以下であることが好ましく、１３５ＭＰａ以下であることがより好ましく、１２０ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００１７】
Ｃｕ−Ａｇ合金は、Ｃｕ中に繊維状のＡｇが分散されているものであることが好ましい。また、Ｃｕ−Ａｇ合金は、７８０℃以上の融点を有するものであることが好ましい。
【００１８】
Ｃｕ−Ａｇ合金は、Ｃｕ−５〜９５％Ａｇ合金であることが好ましく、Ｃｕ−３０〜８５％Ａｇ合金であることがより好ましく、Ｃｕ−Ａｇ共晶合金（Ａｇ７１．５％前後）であることがさらに好ましい。
【００１９】
Ｃｕ−Ａｇ合金には、微量添加物が含有されていてもよい。微量添加物としては、例えば、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。
【００２０】
表面層２の厚さは、１〜１０μｍであることが好ましく、３〜１０μｍであることがより好ましい。
【００２１】
（製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る太陽電池用リード線の製造方法を説明する。
【００２２】
所定の外径の丸導体の外周に、Ａｇ（又はＡｇ合金）からなる被覆層を、最終的に形成する表面層２よりも厚い層厚で形成する。被覆層の形成方法としては、電気めっき法、無電解めっき法などが挙げられる。
【００２３】
次に、被覆層が形成された導体に熱処理を施す。熱処理は、７８０〜１２００℃の温度で０．１〜６０ｓｅｃ行う。この熱処理は、例えば、走行する導体を７８０〜１２００℃に調節された均熱帯（均熱ゾーン）を通過させることで行う。加熱時間は、導体の走行速度及び／又は均熱帯の長さを調節することで、自在に調整可能である。
【００２４】
この熱処理により、被覆層のＡｇと導体のＣｕが相互に拡散、溶融する。Ｃｕ−Ａｇの共晶温度は７７９℃であるため、導体の温度がこの温度付近で熱処理した場合は、表面層はＣｕ−Ａｇ共晶相がほとんどを占める。熱処理時の導体の温度が高くなると溶融するＣｕの割合が増えていくため、凝固時の組織はＣｕリッチ固相とＣｕ−Ａｇ共晶相からなる組織となる。なお、均熱ゾーンの温度が１２００℃であっても、導体の走行速度が早ければ、導体の温度が１２００℃まで上昇しないことは十分にあり得る。つまり熱処理時の導体の温度が重要であるので、適宜、線速と均熱ゾーンの長さに合わせて、均熱ゾーンの温度を調整し、表面層のＣｕ−Ａｇ層の組織を調整する。
【００２５】
ここで、熱処理を７８０〜１２００℃の温度で０．１〜６０ｓｅｃ行うとしたのは、温度が７８０℃未満の場合や処理時間が０．１ｓｅｃ未満の場合には、ＡｇとＣｕとが十分に拡散、溶融せず共晶相を得ることができないためである。また、温度が１２００℃を超える場合には、導体が溶解するおそれがあるためである。
【００２６】
次に、熱処理後の被覆層を有する導体に伸線加工を施す。この伸線加工により、Ｃｕ固相中に晶出したＡｇが、導体の長手方向に繊維状に延伸され、Ｃｕ母相（マトリックス）中に繊維状のＡｇ（強化材）として分散される。次に、ロール圧延、あるいは伸線加工とロール圧延の複合工程により被覆層を有する導体を平角状に成形した後、通電方式又はバッチ式の設備で熱処理して０．２％耐力を低減する。ここで、０．２％耐力を低減するための熱処理方式としては、通電加熱方式よりも熱エネルギーを十分に与えられるヒータによるバッチ式加熱方式が望ましい。あるいは酸化を防止する観点から水素還元雰囲気の炉を用いることもできる。
【００２７】
以上により、平角導体１の外周に、Ｃｕ母相中に繊維状のＡｇが分散した表面層２が形成され、本実施形態の太陽電池用リード線１０が得られる。
【００２８】
〔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、太陽電池セルと太陽電池用リード線との接続状態を示す概略図である。
本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールは、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２０が配置されており、複数の太陽電池セル２０は、上記本発明の実施の形態に係る太陽電池用リード線１０（インターコネクタ）により接続されている。
【００２９】
複数の太陽電池セル２０と太陽電池用リード線１０とは、はんだ接合により接続することもできるが、はんだ接合に替えて、導電性接着剤により接続されることが望ましい。導電性接着剤としては、導電粒子が分散された熱硬化樹脂からなる導電フィルムや導電ペーストを使用できる。
【００３０】
本発明の実施形態に係る太陽電池用リード線１０の表面層２は強度が内部の低耐力の平角導体１より高く、表面層２の厚さも薄くして曲げひずみを小さくできるため、疲労特性の良くないはんだめっき層を厚く設けていた従来の太陽電池用リード線を用いてはんだ接合する場合と比べて、隣り合う太陽電池セル間に配線された部分において破断が生じにくい。
【実施例】
【００３１】
（太陽電池用リード線の製造）
外径が１．２ｍｍのＣｕからなる導体に電解めっき法で厚さ１０μｍのＡｇめっきを施した。これを１０００℃、１ｍの均熱ゾーンを持つ管状炉にて線速３ｍ／分にて焼鈍し、表面のＡｇめっきを溶融させ、表層をＣｕ−Ａｇ共晶相とした。その後、外径を０．６２ｍｍまでダイス伸線し、圧延ロールで０．２ｍｍ×１．５ｍｍの平角形状に圧延した。最後に、バッチ熱処理で６００℃の温度で熱処理を施して、実施例の太陽電池用リード線を得た。
また、比較例として、実施例の上記Ａｇめっきを施す工程を除く工程を同様に行い、平角形状の太陽電池用リード線を得た。
【００３２】
実施例及び比較例の太陽電池用リード線について、JIS Z 2241に準拠する引っ張り試験を行ない、引っ張り試験にて得られた永久歪み量が０．２％となる荷重を測定した。得られた引っ張り荷重を該リード線の断面積で除算して０．２％耐力を求めた。
【００３３】
（太陽電池用リード線の評価）
実施例及び比較例の太陽電池用リード線について、曲率半径Ｒ＝１０ｍｍの治具に太陽電池用リード線を挟持させ、Ｒ部を屈曲の支点として太陽電池用リード線に９０°、０°、−９０°の繰り返し曲げを行い、太陽電池用リード線が破断したときの屈曲破断回数を測定した。測定結果を表1に示す。
【００３４】
また、実施例の太陽電池用リード線を導電性接着剤である導電フィルムで太陽電池セルに実装し、その後、ＥＶＡ樹脂でガラスとバックシートの間に太陽電池セルを封止した太陽電池モジュール(太陽電池セル数６０枚)を製作した。同様に比較例の太陽電池用リード線を用いて太陽電池モジュールを製作した。得られた太陽電池モジュールについて温度サイクル試験（−４０℃〜８５℃を１サイクルとして１０００サイクル）を行い、温度サイクル試験前の初期の状態から温度サイクル試験後の状態までの間の出力劣化率を求めた。太陽電池モジュールの出力測定は、JIS C 8913に準拠する方法によって行なった。出力劣化率（％）は、温度サイクル試験前に上記の方法によって太陽電池モジュールの出力（出力Ａ）を測定し、その後、温度サイクル試験を行い、上記の方法によって温度サイクル試験後の太陽電池モジュールの出力（出力Ｂ）を測定し、それらの比率を（出力Ｂ／出力Ａ）×１００により算出して求めた。算出結果を表1に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
比較例のＣｕ導体のみからなるリード線は、モジュール温度サイクル試験において、一部隣接セル間の導体破断が見られ、出力劣化率が大きい。一方、Ｃｕ導体表面にＣｕ−Ａｇ共晶相がある実施例のリード線は、比較例に対し屈曲特性が向上し、破断しにくいため、モジュール温度サイクル試験において、隣接セル間での導体破断が見られず、出力がほとんど低下しなかった。
【００３７】
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】
【００３８】
１：平角導体、２：表面層
１０：太陽電池用リード線
２０：太陽電池セル
【図１】
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【図２】
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