JP5025122B2 - 太陽電池用電極線材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池の接続用リード線として用いられる電極線材及びその製造方法に関する。

太陽電池は、図５に示すように、ＰＮ接合を有するシリコン半導体で形成された半導体基板１１と、前記半導体基板１１の表面に線状に設けられた複数の表面電極１２に交叉するように設けられたはんだ帯にはんだ付けされた接続用リード線１３を備えており、通常、所望の起電力を得るために複数の太陽電池を直列に接続して使用される。直列接続は一の太陽電池の表面電極に接続用リード線の一方の表面（下面）をはんだ付けし、他方の表面（上面）を隣接する太陽電池の、比較的大きな領域の裏面電極にはんだ付けすることによってなされる。

従来、前記接続用リード線１３として用いられている電極線材は、タフピッチ銅で形成された丸形断面の銅線が圧延されて帯板状に潰された潰し銅線を芯材とし、その表面に溶融はんだめっき層が積層形成されたものである。前記溶融はんだめっき層は、前記潰し銅線に溶融めっき法を適用すること、すなわち酸洗等により表面を清浄化した潰し銅線を溶融はんだ浴に通すことによって、潰し銅線からなる芯材の表面に積層形成される。

前記電極線材を半導体基板にはんだ付けするに際し、高価な半導体基板にクラックを発生させる原因となる熱応力をできるだけ小さくするように電極線材は低温ではんだ付けされる。その理由は、電極線材の芯材を形成する銅と半導体基板を形成する、例えばシリコンとの熱膨張率が相違するためである。

前記半導体基板は、従来、その厚さが３００μm 程度のものが用いられてきたが、近年、コスト低減のため、薄肉化する傾向にあり、近年では２５０μm 程度のものが用いられるようになってきた。このため、従来の潰し導線を芯材とした電極線材では、はんだ付けの際に半導体基板にクラックが発生し易いという問題があった。このようなクラックを防止するため、半導体基板材料との熱膨張差の小さい導電性材料を芯材として用いるようになってきた。このような材料としては、例えば特開昭６０−１５９３７号公報（特許文献１）に、Ｆｅ、Ｎｉの合金であるインバー（代表的組成：Ｆｅ−３６％Ｎｉ）で形成された中間層の両面に銅層を積層一体化したクラッド材が提案されている。低熱膨張合金として、前記インバーのほか、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のコバール（登録商標）が用いられる場合もある。
特開昭６０−１５９３７号公報

前記特許文献１に開示のクラッド材を芯材とする電極線材は、なるほど半導体基板に生じる熱応力を軽減することができるものの、体積抵抗率が比較的高いＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などの合金材によって中間層が形成されるため、平均の電気抵抗が高くなり、太陽電池の発電効率が低下するという問題がある。

そこで、本発明者らは、半導体基板に電極線材をはんだ付けする際に、溶融はんだの凝固過程で基板に生じた熱応力により電極線材が容易に塑性変形することによって半導体基板の損傷を防止、抑制した電極線材を考案した（国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００５／９０２７）。この電極線材は、電極線材の帯板状の芯材を体積抵抗率が２．３μΩ・cm以下で、かつ耐力が１９．６ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以下の銅材、クラッド材で形成したものである。

しかしながら、最近、半導体基板の厚さがより薄肉化する傾向があり、電極線材のはんだ付けに際し、基板がより割損し難い電極線材が求められている。
また、芯材の耐力を低減した上記電極線材を製造する場合、芯材を加工する過程で加工硬化が生じるため、溶融はんだめっきを行う前に、芯材を加工する前の素材に、あるいは素材から帯板状に加工した芯材をトンネル炉などの加熱炉によって軟化焼鈍されていた。しかし、このような加熱炉による軟化焼鈍を含む製造工程では、生産性に劣り、また製造コスト高を招来するという問題がある。

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、半導体基板に生じる熱応力によって容易に塑性変形して、熱応力に起因する基板の損傷を防止できる太陽電池用電極線材および同電極線材を加熱炉による軟化焼鈍を行うことことなく容易に製造することができる製造方法を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池用電極線材は、帯板状の芯材と、この芯材の表面に被覆された溶融はんだめっき層を備え、前記芯材はその平均体積抵抗率が２．３μΩ・cm以下で、かつ耐力が１９．６ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以下とされ、前記芯材の少なくとも一方の表面にその長さ方向に間隔を置いて芯材幅方向に沿って凹んだ凹部が繰り返し形成されたものである。

この太陽電池用電極線材によれば、芯材の耐力が１９．６ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以下 とされているので、取り扱いが容易で、半導体基板にはんだ付けする際に凝固過程で生じた熱応力により自ら塑性変形して熱応力を軽減解消することができる。さらに芯材の少なくとも一方の表面にはその長さ方向に間隔を置いて線材幅方向に沿って凹んだ凹部が繰り返し形成されているため、凹部の形成によって生じた板厚減少部が熱応力に対して優先的、局部的に塑性変形し、凹部がない場合に比してより小さい熱応力に対しても容易に変形し、熱応力を緩和、解消することができる。このため、半導体基板にクラックが生じ難い。また、体積抵抗率が２．３μΩ・cm以下なので、導電性、発電効率も良好である。

前記芯材は、純銅で、または純Ａｌで形成された中間層の両面に純Ｃｕで形成された第１表面層および第２表面層が積層形成されたクラッド材で形成することができる。なお、芯材を純銅で形成した線材を「単層電極線材」といい、クラッド材で構成したものを「クラッド電極線材」ということがある。
純銅や前記クラッド材は、比較的安価な材料であり、材料コストを低減することできる。しかも導電性に優れ、加工が容易で、加工後に加熱することで耐力を容易に低減することができる。なお、純銅は、酸素が２０ppm 以下の無酸素純銅が好ましく、クラッド材は中間層がクラッド材の全体厚さに対して１０％以上、５０％以下のものが好ましい。

前記電極線材において、前記凹部は、その深さが凹部の平均間隔の１／６００以上とし、かつ芯材の厚さの３／４以下とすることが好ましい。凹部深さが平均間隔の１／６００未満では板厚減少による応力緩和作用が過小となり、一方芯材板厚の３／４超では板厚減少部の厚さが薄くなりすぎて、線材強度が低下し、取り扱い難くなる。また、前記凹部は、加圧成形により形成することが好ましい。加圧形成によれば、芯材が薄い場合でも凹部を容易に加工することができ、工業的生産性に優れる。

また、本発明の太陽電池用電極線材の製造方法は、純銅あるいは前記クラッド材で形成された芯材素材から、帯板状で、かつ少なくとも一方の表面に長さ方向に間隔を置いて幅方向に沿って凹んだ凹部が繰り返し形成された芯材を加工する芯材加工工程と、前記凹部が加工された帯板状の芯材を、融点が１３０〜３００℃のはんだ材が溶融した溶融はんだ浴に浸漬し、引き上げて前記芯材の表面に溶融はんだめっき層を形成する溶融はんだめっき工程を備え、前記溶融はんだめっき工程において、前記溶融はんだ浴の浴温をはんだ材の融点より４０℃を越える高い温度とし、かつ前記芯材を２８０〜３５０℃の溶融はんだ浴に３〜１０秒、あるいは３５０超〜３８０℃の溶融はんだ浴に３〜５秒浸漬するものである。この製造方法においても、上記と同様、前記凹部の深さを凹部の平均間隔の１／６００以上とし、前記芯材の厚さの３／４以下とすることが好ましく、また前記凹部は加圧成形により形成することが好ましい。

本発明の製造方法によれば、溶融はんだめっき処理の前に軟化焼鈍を施さなくても、２８０〜３８０℃の高温の溶融はんだ浴を用い、その浸漬時間を３〜１０秒（浴温２８０〜３５０℃の場合）、あるいは３〜５秒（浴温３５０超〜３８０℃の場合）と通常の浸漬時間に比して長く設定するので、芯材に直接接触し、熱伝導性に優れる溶融はんだの加熱作用を有効に利用して、溶融はんだめっき処理自体に軟化焼鈍の役目を持たせることができ、めっき処理前の軟化焼鈍工程を省略しても、めっき処理後の芯材の耐力を８５ＭＰａ以下とすることができる。もちろん、芯材を形成する材料からその体積抵抗率を２．３μΩ・cm以下とすることができる。

本発明の太陽電池用電極線材によれば、芯材の耐力が低く、特に芯材の少なくとも一方の表面にはその長さ方向に間隔を置いて芯材幅方向に沿って凹んだ凹部が繰り返し形成されているため、凹部の形成によって生じた板厚減少部が熱応力に対して優先的に塑性変形するため、熱応力の緩和、解消効果に優れる。また、本発明の製造方法によれば、特に、芯材に直接接触し、熱伝導性に優れる溶融はんだの加熱作用を有効に利用することができ、溶融はんだめっき処理自体が軟化焼鈍の作用を兼ねるようになるので、めっき処理前の軟化焼鈍を省略しても、めっき処理後の芯材の耐力を容易に低減することができる。

先ず、図面を参照して、本発明の製造方法により製造される電極線材の実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係る単層電極線材１を示しており、同図（Ａ）は縦断面（長さ方向に沿った板厚断面）を、同図（Ｂ）は横断面（（Ａ）図のＡ線断面）である。この単層電極線材１は、帯板状の芯材２と、この芯材２の表面および裏面に積層形成された溶融はんだめっき層３Ａ，３Ｂを有している。前記芯材２は体積抵抗率が２．３μΩ・cm以下で、かつ耐力が１９．６ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以下 の低耐力金属で形成されており、芯材２の一方の表面には、一定の間隔Ｐをおいて、多数の凹部４が幅方向に沿って凹むように形成されている。なお、前記芯材１の側面にも溶融はんだめっき層がめっき処理の際に不可避的に形成されるが、図１では記載省略されている。後述の他の実施形態を示す図において同様である。

前記芯材２を形成する金属材としては、導電性、はんだ付け性の良好な各種金属材を適宜用いることができるが、材料コストの点からは、純銅が好ましい。銅の純度は高いほどよく、９９．９mass％以上、あるいはそれ以上のものが好ましい。不純物の内、酸素は微量で耐力を高める作用を有するため、少ないほど好ましく、無酸素銅（ＯＦＨＣ）や真空溶解銅などの酸素含有量が２０ppm 以下の無酸素純銅が好適である。

前記凹部４は、板厚をｔ、隣合う凹部４の間隔をＰとしたとき、凹部４の深さＤはＰ／６００以上、３ｔ／４以下とするのがよい。ＤがＰ／６００未満では板厚減少による応力緩和作用が過小となり、一方３ｔ／４超では凹部４の形成により、その下方に生じた板厚減少部５の厚さが薄くなりすぎて、線材強度が低下し、取り扱い難くなる。前記凹部４の間隔Ｐは、１０〜５０mm程度に設定される。前記凹部４の断面形状は、図例の円弧状に限らず、方形状、逆三角形状等でもよい。もっとも、板厚の減少がなめらかに、連続的に生じることが好ましいので、円弧状あるいは楕円形状等の屈曲部のない断面形状が好ましく、その曲率半径は芯材板厚ｔの１０倍程度以上とするのがよい。また、凹部４の間隔は、厳密に一定にする必要はなく、１０〜５０mm程度であればよい。この場合、凹部深さＤの下限は、凹部の平均間隔をＰとして、Ｐ／６００の式から求めればよい。前記凹部４は、加圧成形により形成することが好ましい。加圧形成によれば、芯材が薄い場合でも凹部４を容易に加工することができ、工業的生産性に優れる。

図２は第２実施形態にかかるクラッド電極線材１Ａを示しており、クラッド材で形成された帯板状の芯材２Ａと、この芯材２Ａの表面および裏面に積層形成された溶融はんだめっき層３Ａ，３Ｂを有している。前記芯材２Ａはアルミニウム材で形成された中間層６と、その両面に銅材で積層形成された第１表面層７Ａ、第２表面層７Ｂを備えており、平均値として体積抵抗率が２．３μΩ・cm以下で、かつ耐力が１９．６ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以下に調整されている。また、前記芯材２Ａの一方の表面には、第１実施形態と同様、一定間隔で凹部４が形成されている。なお、凹部４の間隔Ｐ、深さＤは前記第１実施形態と同様に設定することができる。

前記アルミニウム材としては、Ａｌ含有量が９９．０mass％程度以上、好ましくは９９．９mass％以上の純アルミニウムが好ましく、例えばＪＩＳ １０５０，１０６０，１０８５，１０８０，１０７０，１Ｎ９９，１Ｎ９０を用いることができる。一方、前記銅材としては、Ｃｕ含有量が９９．０mass％程度以上、好ましくは９９．９mass％以上の純銅が好ましく、特に酸素含有量が２０ppm 以下の無酸素純銅が好適である。

前記中間層４の厚さは、芯材２Ａの全体の厚さの１０％以上、５０％以下に設定することが好ましい。１０％未満ではクラッド材の耐力が８５ＭＰａを超えるようになり、一方５０％を超えると平均の体積抵抗率が２．３μΩ・cmを超えるようになり、好ましくない。また、第１，第２表面層５Ａ，５Ｂの厚さは同厚とすることが好ましい。同厚にすることで、はんだ付けの際に電極線材が熱変形するのを防止することができる。

前記溶融はんだめっき層３Ａ，３Ｂを形成するはんだ材としては、融点が１３０〜３００℃程度のＳｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−（０．５〜５mass％）Ａｇ合金、Ｓｎ−（０．５〜５mass％）Ａｇ−（０．３〜１．０mass％）Ｃｕ合金、Ｓｎ−（０．３〜１．０mass％）Ｃｕ合金、Ｓｎ−（１．０〜５．０mass％）Ａｇ−（５〜８mass％）Ｉｎ合金、Ｓｎ−（１．０〜５．０mass％）Ａｇ−（４０〜５０mass％）Ｂｉ合金、Ｓｎ−（４０〜５０mass％）Ｂｉ合金、Ｓｎ−（１．０〜５．０mass％）Ａｇ−（４０〜５０mass％）Ｂｉ−（５〜８mass％）Ｉｎ合金などが使用される。Ｐｂは人体に有害であり、自然環境を汚染するおそれがあるので、汚染防止の観点からはＰｂフリーのＳｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ合金などのはんだ材が好ましい。また、前記各はんだ材において、溶融はんだの酸化防止のため、５０〜２００ｐｐｍ程度のＰ、数〜数十ｐｐｍのＧａ、数〜数十ｐｐｍのＧｄ、数〜数十ｐｐｍのＧｅの内から１種または２種以上を添加することができる。

上記実施形態の電極線材１，１Ａでは、芯材２，２Ａの一方の表面に凹部４を形成したものであるが、このような一方の表面に凹部を形成した線材では、半導体基板にはんだ付けするに際して、凹部を形成していない平坦面側を半導体基板の表面電極側表面にはんだ付けすることが好ましい。一方、凹部４は、図３に示すように、電極線材１Ｂの芯材２（クラッド材の芯材２Ａでも同様）の両面に形成してもよい。この場合、凹部４の形成位置が重複すると芯材の強度が低下するので、図例のように、長さ方向に沿って交互に形成するようにすることが好ましい。

次に、前記実施形態にかかる電極線材の製造方法について説明する。この製造方法は、芯材加工工程と溶融はんだめっき工程とで構成される。
前記芯材加工工程は、芯材素材から帯板状で、かつ少なくとも一方の表面に長さ方向に間隔を置いて幅方向に沿って凹んだ凹部を繰り返し加工する工程である。以下、芯材素材の種類に応じて説明する。

芯材素材として丸形断面の純銅線材を用いる場合、丸形断面の線材を両面が平坦面になるように圧延して帯板材に加工し、この帯板材に凹部４を形成する。この場合、帯板状の芯材に圧下する際の全圧下率は６０％以上（丸形線材の断面積と等しい面積の正方形断面材を当初材と仮定して計算）とされる。一方、純銅の単層圧延シートを芯材素材とする場合、単層圧延シートに凹部４を形成し、これを複数の帯板材にスリットすることによって凹部付きの帯板材を得ることができる。勿論、単層圧延シートを複数の帯板材にスリットし、その帯板材に凹部を形成するようにしてもよい。生産性の点では、先に単層圧延シートに凹部を形成し、これをスリットすることが好ましい。

前記凹部の形成は、図４に示すように、帯板状の芯材あるいは素材シートからなる被加工材Ｗを、外周に凸部２４を等角度で形成した型ロール２１と、外周が平坦面とされた平坦ロール２２との隙間に通すことにより、被加工材Ｗの板厚が薄いものであっても、容易に凹部４を加圧形成することができる。

前記クラッド電極線材の芯材２Ａは、前記単層圧延シートを芯材素材として加工する場合と同様にして製作される。すなわち、芯材２Ａと同断面構造を有するクラッドシートに予め凹部４を形成してスリットするか、あるいはスリットして得られた帯板材に凹部４を形成する。クラッドシートは、軟化焼鈍されておらず、適度に加工硬化しているため、スリットによって、バリが生じることなく、容易に複数の帯板材に裁断される。なお、芯材２，２Ａの板厚は、一般的に０．１〜０．３mm程度、幅は１．５〜３mm程度である。

前記クラッドシートは、各層を構成するアルミニウムシート（焼鈍材）、銅シート（焼鈍材）を重ね合わせ、この重ね合わせ材を冷間あるいは温間にて一対の圧下ロールに通して圧接することによって容易に製造することができる。さらに、このクラッド材に対して仕上圧延を施し、芯材の板厚になるように板厚調整を行うことができる。前記重ね合わせ材を圧接するための最初の圧延の圧下率は、通常、６０％以上とされ、重ね合わせ材から芯材の素材となるクラッド材までの全圧下率は通常６０％以上、好ましくは７５％以上、より好ましくは８５％以上とされる。

次に、溶融はんだめっき工程について説明する。上記芯材加工工程により、凹部が形成された帯板材すなわち芯材は、軟化焼鈍を施すことなく、直接、溶融はんだめっき処理に供される。この溶融はんだめっき処理は、加工後の芯材の軟化焼鈍を兼ねるものである。

溶融はんだめっき処理において、溶融はんだ浴の温度（溶融はんだめっき温度）は、２８０〜３８０℃、好ましくは２９０〜３２０℃と従来より高い温度に設定される。また、溶融はんだ浴への浸漬時間は、浴温が２８０〜３５０℃では３〜１０秒、３５０超〜３８０℃では３〜５秒とされる。めっき温度が２８０℃未満では、３秒の浸漬時間でも軟化が不十分となり、一方３８０℃超では、芯材表面からめっき浴へのＣｕ原子の拡散が顕著になり、めっき浴組成が変動しやすく、安定した操業が困難になる。また、クラッド材の場合では、中間層と表面層との間にＣｕ−Ａｌ金属間化合物が生成するようになり、接合強度が低下し、層間剥離が生じやすくなる。また、浸漬時間が１０秒（浴温が２８０℃以上、３５０℃以下の場合）あるいは５秒（浴温が３５０℃超、３８０℃以下の場合）を超えても、めっき浴組成の変動が生じ易くなり、好ましくない。芯材からＣｕが溶融はんだめっき浴に溶け込むとはんだの融点が上昇するため、これに伴って半導体基板へのはんだ付け温度も上昇し、作業性が劣化するようになる。

上記製造実施形態では、溶融はんだめっき処理は、めっき処理と軟化焼鈍とを兼用するものであるが、芯材の耐力を１９．６ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以下の範囲内に入るように、芯材に予め軟化焼鈍を施して耐力を調整し、その後、溶融はんだめっきを施すようにしてもよい。この場合、めっき条件は上記の条件に従う必要はなく、従来と同様、浴温をはんだ合金の融点より３０〜４０℃程度高めに設定し、浸漬時間を、被めっき材からの拡散を可及的に抑制するため、１秒程度とすればよい。
以下、本発明の電極線材について実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定的に解釈されるものではない。

アルミニウム板（材質ＪＩＳ １Ｎ９０、Ａｌ：９９．９０mass％、焼鈍材）あるいはインバー板（Ｆｅ−３６．５mass％Ｎｉ、焼鈍材）からなる中間層素材の両面に無酸素銅板（Ｃｕ：９９．９７mass％、Ｏ：１５ppm 、板厚１．０mm、焼鈍材）からなる表面層素材を重ね合わせて圧下率７０％で圧接し、さらにその圧接材を圧下率５０〜８０％で仕上圧延して、種々の中間層厚さを有する、板厚１６０μm 、幅４０mmのクラッド材を製作した。重ね合わせ材からクラッド材に至る全圧下率、各クラッド材の全体厚さに対する中間層の厚さの割合は表１に示すとおりである。また、前記無酸素純銅の銅板（板厚２mm）を全圧下率２２％で圧延して板厚１６０μm 、幅４０mmの単層純銅シートを製作した。

次に、各クラッド材、単層純銅シートに対して、圧延方向（長さ方向）にＰ＝３０mmの間隔で幅方向に沿って深さＤ＝０．１mmの弧状の凹部を半径１０mmのロール型を加圧して繰り返して形成した。その後、凹部を形成したクラッド材、単層純銅シートをスリットし、幅２mmの帯板状の芯材を製作し、これを長さ１５０mmに切断して複数の芯材（芯材片）を製作した。

さらに、各芯材の表面をアセトンで清浄にした後、溶融はんだめっき浴（はんだ組成：Ｓｎ−３．５mass％Ａｇ、融点：２２０℃、浴温：３２０℃）に５秒間浸漬して、速やかに引き上げて芯材の表面に溶融はんだめっき層を形成した。このようにして製作された電極線材の試料の溶融はんだめっき層の厚さは片面で平均４０μm 程度であった。

溶融はんだめっき後、芯材に付着した溶融はんだめっき層を化学的処理により溶解除去した。そして、溶融はんだめっき層を除去した後の芯材から、凹部の間の平坦部を採取し、これを用いてＪＩＳＺ２２４１に規定の方法により、長さ方向に引っ張る引張試験を行い、耐力を測定した。また、ＪＩＳＨ０５０５に規定の方法により、芯材の体積抵抗率を測定した。測定結果を表１に併せて示す。

また、溶融はんだめっき層を形成した各電極線材を、その平坦面側が基板側になるように太陽電池用シリコン基板（厚さ１２０μm ）のはんだ帯に当接させて、２６０℃で１分間保持してはんだ付けした。前記はんだ帯は、シリコン基板に形成された複数の表面電極を縦断するように基板の表面に付着形成されたものである。はんだ付け後、シリコン基板にクラックが発生したか否かを調べた。その結果を表１に併せて示す。

表１より、実施例にかかる電極線材（試料No. １〜４）は、単層タイプ、クラッドタイプを問わず、芯材の耐力が８５ＭＰａ以下であり、しかも凹部が形成されているため、１２０μm という薄いシリコン基板であってもクラックの発生は皆無であった。一方、体積抵抗率については、実施例のものは、中間層をインバーで形成した比較例のクラッド電極線材（試料No. ５）と同等あるいはそれよりも低く、良好な導電性を有することが確認された。

上記実施例１と同材質のアルミニウム板（板厚０．５mm）、無酸素銅の銅板（板厚１．０mm）を準備し、アルミニウム板の両側に銅板を重ね合わせて、圧下率６５〜７５％で圧接し、さらに仕上圧延を施して最終板厚２００μm （全圧下率９２％）、幅４０mmのクラッド材を得た。また、無酸素銅からなる単層純銅シート（板厚２．５mm）を圧延して、板厚２００μm 、幅４０mmの銅単層材を製作した。これらの芯材素材に実施例１と同様にして間隔３０mm、深さ０．１mmの円弧状凹部を形成し、その後スリットして幅２mmの帯板状の芯材を製作した。

次に、各帯板状の芯材の表面をアセトンで清浄にした後、溶融はんだめっき浴（はんだ組成：Ｓｎ−３．５mass％Ａｇ、融点：２２０℃、容量２０ｋｇ）に浸漬して、速やかに引き上げて芯材の表面に溶融はんだめっき層を形成した。溶融はんだめっき条件（浴温、浸漬時間）を表２に示す。めっき処理に際しては、芯材６０００ｍ当たりのはんだ組成の変化を調べた。はんだ組成変化の合否は、Ｃｕ濃度が３％以下でははんだ材の融点に実質的に差が生じないので、Ｃｕ濃度が３％以下である場合を合格基準内と判定した。

次に、帯板状の芯材を長さ１５０mmに切断して複数の芯材（芯材片）を製作した。この芯材を用い、実施例１と同様にして、溶融はんだめっき後の芯材の耐力を調べた。また、各電極線材を太陽電池用シリコン基板（厚さ１２０μm ）にはんだ付けし、はんだ付け後のシリコン基板にクラックが発生したか否かを調べた。これらの調査結果を表２に併せて示す。なお、表２の備考中の実施例、比較例の区分は製造方法の発明に対するものであり、電極線材の発明に対してはシリコン基板にクラックが発生しなかったものは全て実施例に該当する。

表２より、めっき条件が、浴温２８０〜３５０℃、浸漬時間３〜１０秒の実施例、あるいは浴温３８０℃で３秒浸漬した実施例（試料No. １１、２７）の電極線材は、単層タイプ、クラッドタイプを問わず、芯材の耐力が８５ＭＰａ以下に止まっており、２００μm の薄形シリコン基板であってもクラックの発生は認められなかった。

上記実施例２と同様にして、最終板厚２００μm 、幅４０mmのクラッド材、単層純銅シートを製作し、これらに対して実施例１と同様のロール型を用いて、表３に示すように、種々の間隔、深さの凹部を形成し、その後スリットして幅２mmの帯板状の芯材を製作した。

次に、帯板状の芯材を長さ１５０mmに切断して複数の芯材（芯材片）を製作した。この芯材を用い、実施例１と同様にして、溶融はんだめっき後の芯材の耐力を調べた。また、各電極線材を太陽電池用シリコン基板（厚さ１５０μm 及び１２０μm ）にはんだ付けし、はんだ付け後のシリコン基板のクラック発生状況を調べた。これらの調査結果を表３に併せて示す。

表３より、１２０μm の極薄基板では、凹部の深さがＰ／６００未満の電極線材（No. １，１０）ではクラックが入ったが、１５０μm の基板では凹部を形成したものではクラックの発生は皆無であった。

第１実施形態の電極線材（単層電極線材）の（Ａ）縦断面図、（Ｂ）横断面（Ａ線断面）図である。 第２実施形態の電極線材（クラッド電極線材）の（Ａ）縦断面図、（Ｂ）横断面（Ａ線断面）図である。 両面に凹部を設けた電極線材（単層電極線材）の縦断面図である。 芯材素材に凹部を連続的に加圧形成する圧延ロールの説明図である。 接続用リード線（電極線材）を備えた太陽電池の概略斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 電極線材
２，２Ａ 芯材
３Ａ，３Ｂ 溶融はんだめっき層
４ 凹部
６ 中間層
７Ａ，７Ｂ 銅層（第１表面層、第２表面層）

Claims (11)

1. 帯板状の芯材と、この芯材の表面に被覆された溶融はんだめっき層を備えた太陽電池用電極線材であって、
   前記芯材はその平均体積抵抗率が２．３μΩ・cm以下で、かつ耐力が１９．６ＭＰａ以上、８５ＭＰａ以下とされ、前記芯材の少なくとも一方の表面にその長さ方向に間隔を置いて芯材幅方向に沿って凹んだ凹部が繰り返し形成された、太陽電池用電極線材
2. 前記芯材は、純銅で形成された、請求項１に記載した太陽電池用電極線材。
3. 前記芯材は、純Ａｌで形成された中間層の両面に純Ｃｕで形成された第１表面層および第２表面層が積層形成されたクラッド材で形成された、請求項１に記載した太陽電池用電極線材。
4. 前記凹部は、その深さが凹部の平均間隔の１／６００以上とされ、前記芯材の厚さの３／４以下とされた、請求項１から３のいずれか１項に記載した太陽電池用電極線材。
5. 前記凹部は、加圧成形により加工された、請求項１から４のいずれか１項に記載した太陽電池用電極線材。
6. 前記芯材は、板厚が０．１〜０．３mm、板幅が１．５〜３mmである、請求項１から５のいずれか１項に記載した太陽電池用電極線材。
7. 純銅で形成された芯材素材から帯板状で、かつ少なくとも一方の表面に長さ方向に間隔を置いて幅方向に沿って凹んだ凹部が繰り返し形成された芯材を加工する芯材加工工程と、
   凹部が加工された帯板状の芯材を、融点が１３０〜３００℃のはんだ材が溶融した溶融はんだ浴に浸漬し、引き上げて前記芯材の表面に溶融はんだめっき層を形成する溶融はんだめっき工程を備え、
   前記溶融はんだめっき工程において、前記溶融はんだ浴の浴温をはんだ材の融点より４０℃を越える高い温度とし、かつ前記芯材を２８０〜３５０℃の溶融はんだ浴に３〜１０秒、あるいは３５０超〜３８０℃の溶融はんだ浴に３〜５秒浸漬する、太陽電池用電極線材の製造方法。
8. 純Ａｌで形成された中間層の両面に純Ｃｕで形成された第１表面層および第２表面層が積層形成されたクラッド材で形成された芯材素材から帯板状で、かつ少なくとも一方の表面に長さ方向に沿って間隔を置いて幅方向に凹んだ凹部が繰り返し形成された芯材を加工する芯材加工工程と、
   凹部が加工された帯板状の芯材を、融点が１３０〜３００℃のはんだ材が溶融した溶融はんだ浴に浸漬し、引き上げて前記芯材の表面に溶融はんだめっき層を形成する溶融はんだめっき工程を備え、
   前記溶融はんだめっき工程において、前記溶融はんだ浴の浴温をはんだ材の融点より４０℃を超える高い温度とし、かつ前記芯材を２８０〜３５０℃の溶融はんだ浴に３〜１０秒、あるいは３５０超〜３８０℃の溶融はんだ浴に３〜５秒浸漬する、太陽電池用電極線材の製造方法。
9. 前記芯材加工工程において、前記凹部は、その深さが凹部の平均間隔の１／６００以上とされ、前記芯材の厚さの３／４以下とされた、請求項７又は８に記載した太陽電池用電極線材の製造方法
10. 前記凹部は、加圧成形により加工された、請求項７から９のいずれか１項に記載した太陽電池用電極線材の製造方法。
11. 前記芯材は、板厚が０．１〜０．３mm、板幅が１．５〜３mmである、請求項７から１０のいずれか１項に記載した太陽電池用電極線材の製造方法。

Images