太陽電池用インターコネクタ材料、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
【課題】銅を実質的に含有せず比較的安価であり、かつ、はんだ付けの熱履歴による、皮膜の割れや剥離などの不具合の発生が有効に防止された太陽電池用インターコネクタ材料、および太陽電池用インターコネクタを提供すること。
【解決手段】Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料を提供する。
【解決手段】Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料を提供する。
【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材料、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ぎ、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配線材である。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、平角銅線を、はんだ溶融めっきで被覆してなる、はんだ被覆平角銅線が使用されている。
【０００３】
しかしながら、このようなはんだ被覆平角銅線を、太陽電池用のインターコネクタ材として使用した場合には、次のような問題がある。すなわち、はんだ被覆平角銅線と、太陽電池セルとをはんだ付けにより接合した際における熱履歴により、はんだに含まれるＳｎが、平角銅線を構成するＣｕ内に拡散してしまい、Ｃｕ−Ｓｎの金属間化合物が生成してしまい、このようなＣｕ−Ｓｎの金属間化合物は脆く、そのため、カーケンダルボイド（空孔）の生成やクラックの原因となり、品質的に劣るという問題がある。
【０００４】
これに対し、たとえば、特許文献１では、平角アルミ基材に、銅めっきを施し、これをはんだ溶融めっきで被覆してなる太陽電池用のインターコネクタ材が提案されている。一方で、この特許文献１では、平角アルミ基材に、銅めっきを施すものであるが、銅は高価であるため、銅を使用しない、より安価なインターコネクタ材が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、銅を実質的に含有せず比較的安価であり、かつ、はんだ付けの熱履歴による、皮膜の割れや剥離などの不具合の発生が有効に防止された太陽電池用インターコネクタ材料、および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】
【０００７】
本発明者等は、Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有する太陽電池用インターコネクタ材料により、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。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、上記の太陽電池用インターコネクタ材料のＳｎめっき層の表面にはんだ層を形成することにより得られ、Ａｌ基材表面に、基材側から順に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層、およびはんだ層を有す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。
本発明の太陽電池用インターコネクタにおいて、前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層は、前記Ｎｉめっき層および前記Ｓｎめっき層に、前記はんだ層を形成する際における熱により拡散を起こさせることにより形成されたものであり、高周波グロー放電発光分光分析法により分析した際の前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度と、熱拡散前の前記Ｎｉめっき層のＮｉ強度との比が、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層のＮｉ強度」で、０．１５以上であることが好ましい。
本発明の太陽電池用インターコネクタにおいて、前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層が、前記Ａｌ基材表面を覆うように、連続的に形成されていることが好ましい。
【００１０】
さらに、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。
本発明のインターコネクタ付き太陽電池セルにおいて、前記太陽電池用インターコネクタと前記太陽電池セルとが、はんだ付けに接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、銅を実質的に使用する必要が無く、そのため、比較的安価であり、しかも、はんだ付けの熱履歴による、皮膜の割れや剥離などの不具合の発生が有効に防止された太陽電池用インターコネクタ材料、および太陽電池用インターコネクタ、ならびに、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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材料１００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２００の構成を示す図である。
【図３】図３は、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ未満とした太陽電池用インターコネクタ２００ａの構成を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、実施例２の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真、図４（Ｂ）は、比較例１の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
＜太陽電池用インターコネクタ材料＞
図１は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ材料１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ材料１００は、Ａｌ基材１０の両面に、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０を、この順に形成されてなる。
【００１５】
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。
【００１６】
Ｎｉめっき層２０は、Ａｌ基材１０上に、ニッケル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めっき層を形成するのが好ましい。以下、下地層としてＺｎ層を形成する方法について、説明する。
【００１７】
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。そのため、Ｚｎ層は、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。
【００１８】
次いで、下地層としての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、０．２μｍ以上であり、好ましくは０．２〜３．０μｍ、より好ましくは０．５〜２．０μｍである。Ｎｉめっき層２０は、後述するように、太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＳｎめっき層３０上に、はんだ層を形成した際に、はんだ層を形成する際における熱により、Ｓｎめっき層３０と拡散することで、Ｎｉ−Ｓｎ合金層を形成することとなる層である。
【００１９】
Ｓｎめっき層３０は、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の厚みが薄すぎると、Ｓｎめっき層３０上にはんだ層を形成する際における、はんだ濡れ性が低下し、良好なはんだ層を形成し難くなる。一方、Ｓｎめっき層３０の厚みが厚すぎると、厚みを増加させることによる、はんだ濡れ性の向上効果が飽和してしまうため、コスト的に不利となる。
【００２０】
＜太陽電池用インターコネクタ＞
図２は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００の構成を示す図である。本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００は、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を用い、太陽電池用インターコネクタ材料１００のＳｎめっき層３０上に、はんだ層５０を形成することにより製造され、図２に示すように、Ａｌ基材１０の両面に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を、この順に形成されてなる。
【００２１】
はんだ層５０は、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成する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することができる。なお、本実施形態においては、溶融はんだめっきにより、はんだ層５０を形成することにより、はんだ層５０を形成した際における熱により、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＮｉめっき層２０とＳｎめっき層３０との間で拡散が起こり、これにより、図２に示すように、はんだ層５０の下に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が形成されることとなる。
【００２２】
なお、はんだ層５０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１４０〜３００℃であり、より好ましくは１８０〜２５０℃である。また、溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間は、好ましくは３〜１５秒である。溶融はんだめっきの浴温が低すぎる場合や、溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間が短すぎる場合には、はんだ層５０の形成が不十分となり、一方、溶融はんだめっきの浴温が高すぎる場合や、溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間が長すぎる場合には、はんだ層５０に含まれるＳｎ成分が、Ａｌ基材１０まで拡散してしまい、ＡｌとＳｎとの間で固溶硬化が起こってしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや、剥離が発生してしまう場合がある。
【００２３】
はんだ層５０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０〜３０μｍ、より好ましくは１５〜３０μｍである。
【００２４】
Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０は、上述したように、はんだ層５０を形成する際に、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＮｉめっき層２０とＳｎめっき層３０との間で拡散が起こることにより形成される合金層である。本実施形態においては、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０を構成することとなる熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上、好ましくは０．２〜３．０μｍ、より好ましくは０．５〜２．０μｍとしているため、熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０を、Ａｌ基材１０の表面を覆うように、連続的に形成することができる。すなわち、熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０を途切れ部分の無いような態様で形成することができる。
【００２５】
一方で、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ未満とした場合には、図３に示すように、はんだ層５０を形成した際に形成される熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０ａには、途切れ部分４１が発生してしまう。そして、途切れ部分４１が発生した場合には、この途切れ部分４１を起点として、Ａｌ基材１０とＳｎ−Ｎｉ合金層４０ａとの密着性が低下してしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０ａの割れや剥離が生じやすくなるという不具合や、加工時等に発生したクラックを介して、腐食物が進入した場合に、この途切れ部分４１において腐食物に起因する電位差が生じてしまい、腐食が進行してしまうという不具合が生じてしまうこととなる。
【００２６】
これに対して、本実施形態によれば、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０を構成することとなる熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上とすることにより、熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０を、Ａｌ基材１０の表面を覆うように、連続的に形成することができ、これにより、上記問題を有効に解決できるものである。なお、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みが厚すぎると、厚みを増加させることによる効果が飽和してしまうため、コスト的に不利となる。
【００２７】
また、本実施形態においては、高周波グロー放電発光分光分析法により分析した際のＳｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度が、熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度に対して、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率で、０．１５以上であることが好ましく、より好ましくは０．１８以上、さらに好ましくは０．３４以上である。なお、該比率の上限は、１以下である。
【００２８】
「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率を上記範囲とすることにより、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中に含有されるＳｎ成分のＡｌ基材１０中への拡散を防止することができ、これにより、Ｓｎ成分が、Ａｌ基材１０中に拡散することにより引き起こされる不具合、すなわち、ＡｌとＳｎとの間で固溶硬化が起こってしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや剥離が発生してしまうという不具合を有効に防止することができる。一方、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率が低過ぎると、すなわち、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中のＮｉ含有割合が少なく、Ｓｎ含有割合が多過ぎると、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中のＳｎ成分が、Ａｌ基材１０中に拡散してしまい、ＡｌとＳｎとの間で固溶硬化が起こってしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや剥離が発生してしまう場合がある。
【００２９】
なお、本実施形態において、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」は、たとえば、高周波グロー放電発光分光分析装置を用いて、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０および熱拡散前のＮｉめっき層２０を、Ａｒプラズマによりスパッタリングしながら測定を行い、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中および熱拡散前のＮｉめっき層２０中において、それぞれ最もＮｉ強度が高かった部分のデータを、それぞれ、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度、および熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度として求め、これらを用いて、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」を算出することができる。
【００３０】
また、本実施形態において、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率を上記範囲とする方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上とし、はんだ層５０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温、および溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間を上述した範囲に制御する方法などが挙げられる。
【００３１】
なお、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００としては、図３に示すように、Ａｌ基材１０の上に、直接、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が形成されている構成に代えて、Ａｌ基材１０の上に、Ｎｉめっき層２０を介して、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が形成されているような構成であってもよい。特に、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みや、はんだ層５０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温、および溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間によっては、Ｎｉめっき層２０中へのＳｎ成分の拡散が完全に進行しない場合もある。そのため、このような場合には、Ａｌ基材１０と、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０との間に、Ｎｉめっき層２０が残存することとなる。
【００３２】
本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００は、はんだ層５０を形成した際における熱により、厚み０．２μｍ以上のＮｉめっき層と、Ｓｎめっき層３０との間で拡散が起こることにより形成されるＳｎ−Ｎｉ合金層４０を備えるものであるため、はんだ付けの熱履歴による、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや剥離などの不具合の発生を有効に防止することができる。しかも、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００は、銅を実質的に含有しないものであり、そのため、比較的安価であり、コスト的にも有利なものである。
【００３３】
そのため、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００を用い、太陽電池用インターコネクタ２００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。
【００３４】
なお、このような本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００としては、たとえば、長尺のＡｌ板（コイル）の両面に、上述した方法にしたがい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を、この順に形成したものを、必要な幅にスリットすることにより得ることができる。このようにして得られる太陽電池用インターコネクタ２００は、上下面に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されている一方で、厚み方向を形成する面（スリット面）には、これらＳｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されていないこととなる。
【００３５】
あるいは、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００としては、たとえば、平角Ａｌ線の表面全面に、上述した方法にしたがい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を形成することにより得ることもできる。そして、この場合には、得られる太陽電池用インターコネクタ２００は、上述した方法とは異なり、スリット工程を経ないため、上述した特許文献１（特開２００６−４９６６６号公報）に記載のインターコネクタと同様に、上下面および厚み方向を形成する面のいずれにも、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されたものとなる。
【００３６】
なお、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００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】
【００３７】
以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００３８】
＜実施例１＞
Ａｌ基材１０を形成するための材料として、Ａ１１００系のＯ材を準備した（厚さ０．３ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ）。そして、Ａｌ基材を、アルカリ液で脱脂し、次いで硫酸中でエッチング処理を施し、次いで硝酸中で脱スマット処理を施した後、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第一Ｚｎ置換処理を行った。次いで、第一Ｚｎ置換処理を行ったＡｌ基材を、４００ｇ／Ｌの硝酸水溶液中に浸漬して置換析出したＺｎを除去した後、第一Ｚｎ置換処理で用いた処理液と同じ処理液中に、１０秒間浸漬することで第二Ｚｎ置換処理を行うことで、１００ｍｇ／ｍ２の皮膜量で、Ａｌ基材上にＺｎ層を形成した。
【００３９】
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０．２μｍ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
【００４０】
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めっき層上に、厚さ０．５μｍのＳｎめっき層３０を形成することで、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を得た。
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：５〜１０Ａ／ｄｍ２
【００４１】
次いで、得られた太陽電池用インターコネクタ材料１００を、浴温を２００℃に調整したＳｎ−Ｐｂはんだからなる溶融はんだめっき槽に、３秒間浸漬することで、厚み２０μｍのはんだ層５０を形成することで、図２に示す太陽電池用インターコネクタ２００を製造した。なお、本実施例で製造した太陽電池用インターコネクタ２００は、スリット前のものであり、そのサイズは、幅４０ｍｍ、長さ１２０ｍｍであり、太陽電池の配列等に併せて、スリットすることにより、太陽電池用インターコネクタとして適宜使用可能なものである。そして、得られた太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を用いて、以下の方法にしたがい、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率、およびＳｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性の評価を行った。
【００４２】
「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率は、次の方法により測定した。すなわち、まず、高周波グロー放電発光分光分析装置（ＧＤＳ−３８６０、リガク社製）を用いて、高周波電力：４０Ｗ、フォトマル電圧（Ｎｉ）：３７０Ｖの条件で、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０および熱拡散前のＮｉめっき層２０を、Ａｒプラズマによりスパッタリングしながら測定を行った。そして、得られた測定データから、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中および熱拡散前のＮｉめっき層２０中において、それぞれのＮｉ強度のピーク値を得て、それぞれを、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度、および熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度として、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」を算出した。結果を表１に示す。
【００４３】
また、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性は、太陽電池用インターコネクタ２００の断面を、電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）（ＪＳＭ−６３３０Ｆ、日本電子社製）により観察を行なうことにより評価した。電界放出形走査電子顕微鏡による観察の結果、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に、図３に示すような途切れ部分、すなわち、はんだ層５０が、直接、Ａｌ基材１０表面に接触している部分（Ａｌ基材１０表面において、Ｎｉの含有割合が実質的にゼロである部分）が観察された場合には、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性「無し」と判断し、そのような途切れ部分が観察されなかった場合には、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性「有り」と判断した。結果を表１に示す。
【００４４】
＜実施例２〜４＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．５μｍ（実施例２）、１μｍ（実施例３）、および１．５μｍ（実施例４）に変更した以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４５】
＜実施例５＞
はんだ層５０を形成する際の溶融はんだめっき槽の温度を２００℃から２５０℃に変更し、はんだ層５０を厚み２０μｍで形成した以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４６】
＜実施例６〜８＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．５μｍ（実施例６）、１μｍ（実施例７）、および１．５μｍ（実施例８）に変更した以外は、実施例５と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４７】
＜比較例１，２＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．１μｍ（比較例１）、および０．１５μｍ（比較例２）に変更した以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４８】
＜比較例３，４＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．１μｍ（比較例３）、および０．１５μｍ（比較例４）に変更した以外は、実施例５と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１に示すように、Ｎｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上とした実施例１〜８においては、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率がいずれも高く、また、いずれも、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が、Ａｌ基材１０表面を覆うように連続的に形成されており、図３に示すような途切れ部分は確認されなかった。
【００５１】
一方、Ｎｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ未満とした比較例１〜４においては、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率がいずれも低く、また、いずれも、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に途切れ部分が確認され、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０は連続性を有しないものであった。
【００５２】
ここで、図４（Ａ）に、実施例２の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真を、図４（Ｂ）に、比較例１の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真を、それぞれ示す。図４（Ａ）からも確認できるように、実施例２においては、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に途切れ部分が存在せず、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が、Ａｌ基材１０表面を覆うように連続的に形成されていることが確認できる。その一方で、比較例１においては、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に途切れ部分が存在し、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０は連続性を有しないものであることが確認できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…太陽電池用インターコネクタ材料
２００…太陽電池用インターコネクタ
１０…Ａｌ基材
２０…Ｎｉめっき層
３０…Ｓｎめっき層
４０…Ｓｎ−Ｎｉめっき層
５０…はんだ層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用インターコネクタ材料、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ぎ、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配線材である。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、平角銅線を、はんだ溶融めっきで被覆してなる、はんだ被覆平角銅線が使用されている。
【０００３】
しかしながら、このようなはんだ被覆平角銅線を、太陽電池用のインターコネクタ材として使用した場合には、次のような問題がある。すなわち、はんだ被覆平角銅線と、太陽電池セルとをはんだ付けにより接合した際における熱履歴により、はんだに含まれるＳｎが、平角銅線を構成するＣｕ内に拡散してしまい、Ｃｕ−Ｓｎの金属間化合物が生成してしまい、このようなＣｕ−Ｓｎの金属間化合物は脆く、そのため、カーケンダルボイド（空孔）の生成やクラックの原因となり、品質的に劣るという問題がある。
【０００４】
これに対し、たとえば、特許文献１では、平角アルミ基材に、銅めっきを施し、これをはんだ溶融めっきで被覆してなる太陽電池用のインターコネクタ材が提案されている。一方で、この特許文献１では、平角アルミ基材に、銅めっきを施すものであるが、銅は高価であるため、銅を使用しない、より安価なインターコネクタ材が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、銅を実質的に含有せず比較的安価であり、かつ、はんだ付けの熱履歴による、皮膜の割れや剥離などの不具合の発生が有効に防止された太陽電池用インターコネクタ材料、および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】
【０００７】
本発明者等は、Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有する太陽電池用インターコネクタ材料により、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。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、上記の太陽電池用インターコネクタ材料のＳｎめっき層の表面にはんだ層を形成することにより得られ、Ａｌ基材表面に、基材側から順に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層、およびはんだ層を有す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。
本発明の太陽電池用インターコネクタにおいて、前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層は、前記Ｎｉめっき層および前記Ｓｎめっき層に、前記はんだ層を形成する際における熱により拡散を起こさせることにより形成されたものであり、高周波グロー放電発光分光分析法により分析した際の前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度と、熱拡散前の前記Ｎｉめっき層のＮｉ強度との比が、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層のＮｉ強度」で、０．１５以上であることが好ましい。
本発明の太陽電池用インターコネクタにおいて、前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層が、前記Ａｌ基材表面を覆うように、連続的に形成されていることが好ましい。
【００１０】
さらに、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。
本発明のインターコネクタ付き太陽電池セルにおいて、前記太陽電池用インターコネクタと前記太陽電池セルとが、はんだ付けに接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、銅を実質的に使用する必要が無く、そのため、比較的安価であり、しかも、はんだ付けの熱履歴による、皮膜の割れや剥離などの不具合の発生が有効に防止された太陽電池用インターコネクタ材料、および太陽電池用インターコネクタ、ならびに、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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材料１００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２００の構成を示す図である。
【図３】図３は、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ未満とした太陽電池用インターコネクタ２００ａの構成を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、実施例２の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真、図４（Ｂ）は、比較例１の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
＜太陽電池用インターコネクタ材料＞
図１は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ材料１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ材料１００は、Ａｌ基材１０の両面に、Ｎｉめっき層２０、およびＳｎめっき層３０を、この順に形成されてなる。
【００１５】
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。
【００１６】
Ｎｉめっき層２０は、Ａｌ基材１０上に、ニッケル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めっき層を形成するのが好ましい。以下、下地層としてＺｎ層を形成する方法について、説明する。
【００１７】
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。そのため、Ｚｎ層は、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。
【００１８】
次いで、下地層としての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、０．２μｍ以上であり、好ましくは０．２〜３．０μｍ、より好ましくは０．５〜２．０μｍである。Ｎｉめっき層２０は、後述するように、太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＳｎめっき層３０上に、はんだ層を形成した際に、はんだ層を形成する際における熱により、Ｓｎめっき層３０と拡散することで、Ｎｉ−Ｓｎ合金層を形成することとなる層である。
【００１９】
Ｓｎめっき層３０は、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の厚みが薄すぎると、Ｓｎめっき層３０上にはんだ層を形成する際における、はんだ濡れ性が低下し、良好なはんだ層を形成し難くなる。一方、Ｓｎめっき層３０の厚みが厚すぎると、厚みを増加させることによる、はんだ濡れ性の向上効果が飽和してしまうため、コスト的に不利となる。
【００２０】
＜太陽電池用インターコネクタ＞
図２は、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００の構成を示す図である。本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００は、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を用い、太陽電池用インターコネクタ材料１００のＳｎめっき層３０上に、はんだ層５０を形成することにより製造され、図２に示すように、Ａｌ基材１０の両面に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を、この順に形成されてなる。
【００２１】
はんだ層５０は、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成する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することができる。なお、本実施形態においては、溶融はんだめっきにより、はんだ層５０を形成することにより、はんだ層５０を形成した際における熱により、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＮｉめっき層２０とＳｎめっき層３０との間で拡散が起こり、これにより、図２に示すように、はんだ層５０の下に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が形成されることとなる。
【００２２】
なお、はんだ層５０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１４０〜３００℃であり、より好ましくは１８０〜２５０℃である。また、溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間は、好ましくは３〜１５秒である。溶融はんだめっきの浴温が低すぎる場合や、溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間が短すぎる場合には、はんだ層５０の形成が不十分となり、一方、溶融はんだめっきの浴温が高すぎる場合や、溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間が長すぎる場合には、はんだ層５０に含まれるＳｎ成分が、Ａｌ基材１０まで拡散してしまい、ＡｌとＳｎとの間で固溶硬化が起こってしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや、剥離が発生してしまう場合がある。
【００２３】
はんだ層５０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０〜３０μｍ、より好ましくは１５〜３０μｍである。
【００２４】
Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０は、上述したように、はんだ層５０を形成する際に、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を構成するＮｉめっき層２０とＳｎめっき層３０との間で拡散が起こることにより形成される合金層である。本実施形態においては、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０を構成することとなる熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上、好ましくは０．２〜３．０μｍ、より好ましくは０．５〜２．０μｍとしているため、熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０を、Ａｌ基材１０の表面を覆うように、連続的に形成することができる。すなわち、熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０を途切れ部分の無いような態様で形成することができる。
【００２５】
一方で、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ未満とした場合には、図３に示すように、はんだ層５０を形成した際に形成される熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０ａには、途切れ部分４１が発生してしまう。そして、途切れ部分４１が発生した場合には、この途切れ部分４１を起点として、Ａｌ基材１０とＳｎ−Ｎｉ合金層４０ａとの密着性が低下してしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０ａの割れや剥離が生じやすくなるという不具合や、加工時等に発生したクラックを介して、腐食物が進入した場合に、この途切れ部分４１において腐食物に起因する電位差が生じてしまい、腐食が進行してしまうという不具合が生じてしまうこととなる。
【００２６】
これに対して、本実施形態によれば、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０を構成することとなる熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上とすることにより、熱拡散後のＳｎ−Ｎｉ合金層４０を、Ａｌ基材１０の表面を覆うように、連続的に形成することができ、これにより、上記問題を有効に解決できるものである。なお、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みが厚すぎると、厚みを増加させることによる効果が飽和してしまうため、コスト的に不利となる。
【００２７】
また、本実施形態においては、高周波グロー放電発光分光分析法により分析した際のＳｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度が、熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度に対して、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率で、０．１５以上であることが好ましく、より好ましくは０．１８以上、さらに好ましくは０．３４以上である。なお、該比率の上限は、１以下である。
【００２８】
「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率を上記範囲とすることにより、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中に含有されるＳｎ成分のＡｌ基材１０中への拡散を防止することができ、これにより、Ｓｎ成分が、Ａｌ基材１０中に拡散することにより引き起こされる不具合、すなわち、ＡｌとＳｎとの間で固溶硬化が起こってしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや剥離が発生してしまうという不具合を有効に防止することができる。一方、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率が低過ぎると、すなわち、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中のＮｉ含有割合が少なく、Ｓｎ含有割合が多過ぎると、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中のＳｎ成分が、Ａｌ基材１０中に拡散してしまい、ＡｌとＳｎとの間で固溶硬化が起こってしまい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや剥離が発生してしまう場合がある。
【００２９】
なお、本実施形態において、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」は、たとえば、高周波グロー放電発光分光分析装置を用いて、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０および熱拡散前のＮｉめっき層２０を、Ａｒプラズマによりスパッタリングしながら測定を行い、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中および熱拡散前のＮｉめっき層２０中において、それぞれ最もＮｉ強度が高かった部分のデータを、それぞれ、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度、および熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度として求め、これらを用いて、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」を算出することができる。
【００３０】
また、本実施形態において、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率を上記範囲とする方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上とし、はんだ層５０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温、および溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間を上述した範囲に制御する方法などが挙げられる。
【００３１】
なお、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００としては、図３に示すように、Ａｌ基材１０の上に、直接、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が形成されている構成に代えて、Ａｌ基材１０の上に、Ｎｉめっき層２０を介して、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が形成されているような構成であってもよい。特に、熱拡散前のＮｉめっき層２０の厚みや、はんだ層５０を形成する際における、溶融はんだめっきの浴温、および溶融はんだめっきを行なう際にける浸漬時間によっては、Ｎｉめっき層２０中へのＳｎ成分の拡散が完全に進行しない場合もある。そのため、このような場合には、Ａｌ基材１０と、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０との間に、Ｎｉめっき層２０が残存することとなる。
【００３２】
本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００は、はんだ層５０を形成した際における熱により、厚み０．２μｍ以上のＮｉめっき層と、Ｓｎめっき層３０との間で拡散が起こることにより形成されるＳｎ−Ｎｉ合金層４０を備えるものであるため、はんだ付けの熱履歴による、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の割れや剥離などの不具合の発生を有効に防止することができる。しかも、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００は、銅を実質的に含有しないものであり、そのため、比較的安価であり、コスト的にも有利なものである。
【００３３】
そのため、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００を用い、太陽電池用インターコネクタ２００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。
【００３４】
なお、このような本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００としては、たとえば、長尺のＡｌ板（コイル）の両面に、上述した方法にしたがい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を、この順に形成したものを、必要な幅にスリットすることにより得ることができる。このようにして得られる太陽電池用インターコネクタ２００は、上下面に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されている一方で、厚み方向を形成する面（スリット面）には、これらＳｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されていないこととなる。
【００３５】
あるいは、本実施形態の太陽電池用インターコネクタ２００としては、たとえば、平角Ａｌ線の表面全面に、上述した方法にしたがい、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０を形成することにより得ることもできる。そして、この場合には、得られる太陽電池用インターコネクタ２００は、上述した方法とは異なり、スリット工程を経ないため、上述した特許文献１（特開２００６−４９６６６号公報）に記載のインターコネクタと同様に、上下面および厚み方向を形成する面のいずれにも、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０、およびはんだ層５０が形成されたものとなる。
【００３６】
なお、本実施形態に係る太陽電池用インターコネクタ２００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】
【００３７】
以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００３８】
＜実施例１＞
Ａｌ基材１０を形成するための材料として、Ａ１１００系のＯ材を準備した（厚さ０．３ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ）。そして、Ａｌ基材を、アルカリ液で脱脂し、次いで硫酸中でエッチング処理を施し、次いで硝酸中で脱スマット処理を施した後、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第一Ｚｎ置換処理を行った。次いで、第一Ｚｎ置換処理を行ったＡｌ基材を、４００ｇ／Ｌの硝酸水溶液中に浸漬して置換析出したＺｎを除去した後、第一Ｚｎ置換処理で用いた処理液と同じ処理液中に、１０秒間浸漬することで第二Ｚｎ置換処理を行うことで、１００ｍｇ／ｍ２の皮膜量で、Ａｌ基材上にＺｎ層を形成した。
【００３９】
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０．２μｍ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
【００４０】
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めっき層上に、厚さ０．５μｍのＳｎめっき層３０を形成することで、図１に示す太陽電池用インターコネクタ材料１００を得た。
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：５〜１０Ａ／ｄｍ２
【００４１】
次いで、得られた太陽電池用インターコネクタ材料１００を、浴温を２００℃に調整したＳｎ−Ｐｂはんだからなる溶融はんだめっき槽に、３秒間浸漬することで、厚み２０μｍのはんだ層５０を形成することで、図２に示す太陽電池用インターコネクタ２００を製造した。なお、本実施例で製造した太陽電池用インターコネクタ２００は、スリット前のものであり、そのサイズは、幅４０ｍｍ、長さ１２０ｍｍであり、太陽電池の配列等に併せて、スリットすることにより、太陽電池用インターコネクタとして適宜使用可能なものである。そして、得られた太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を用いて、以下の方法にしたがい、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率、およびＳｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性の評価を行った。
【００４２】
「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率は、次の方法により測定した。すなわち、まず、高周波グロー放電発光分光分析装置（ＧＤＳ−３８６０、リガク社製）を用いて、高周波電力：４０Ｗ、フォトマル電圧（Ｎｉ）：３７０Ｖの条件で、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０および熱拡散前のＮｉめっき層２０を、Ａｒプラズマによりスパッタリングしながら測定を行った。そして、得られた測定データから、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０中および熱拡散前のＮｉめっき層２０中において、それぞれのＮｉ強度のピーク値を得て、それぞれを、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度、および熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度として、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」を算出した。結果を表１に示す。
【００４３】
また、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性は、太陽電池用インターコネクタ２００の断面を、電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）（ＪＳＭ−６３３０Ｆ、日本電子社製）により観察を行なうことにより評価した。電界放出形走査電子顕微鏡による観察の結果、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に、図３に示すような途切れ部分、すなわち、はんだ層５０が、直接、Ａｌ基材１０表面に接触している部分（Ａｌ基材１０表面において、Ｎｉの含有割合が実質的にゼロである部分）が観察された場合には、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性「無し」と判断し、そのような途切れ部分が観察されなかった場合には、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０の連続性「有り」と判断した。結果を表１に示す。
【００４４】
＜実施例２〜４＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．５μｍ（実施例２）、１μｍ（実施例３）、および１．５μｍ（実施例４）に変更した以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４５】
＜実施例５＞
はんだ層５０を形成する際の溶融はんだめっき槽の温度を２００℃から２５０℃に変更し、はんだ層５０を厚み２０μｍで形成した以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４６】
＜実施例６〜８＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．５μｍ（実施例６）、１μｍ（実施例７）、および１．５μｍ（実施例８）に変更した以外は、実施例５と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４７】
＜比較例１，２＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．１μｍ（比較例１）、および０．１５μｍ（比較例２）に変更した以外は、実施例１と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４８】
＜比較例３，４＞
Ｎｉめっき層２０の厚みを、それぞれ、０．１μｍ（比較例３）、および０．１５μｍ（比較例４）に変更した以外は、実施例５と同様にして、太陽電池用インターコネクタ材料１００および太陽電池用インターコネクタ２００を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１に示すように、Ｎｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ以上とした実施例１〜８においては、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率がいずれも高く、また、いずれも、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が、Ａｌ基材１０表面を覆うように連続的に形成されており、図３に示すような途切れ部分は確認されなかった。
【００５１】
一方、Ｎｉめっき層２０の厚みを０．２μｍ未満とした比較例１〜４においては、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層２０のＮｉ強度」の比率がいずれも低く、また、いずれも、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に途切れ部分が確認され、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０は連続性を有しないものであった。
【００５２】
ここで、図４（Ａ）に、実施例２の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真を、図４（Ｂ）に、比較例１の太陽電池用インターコネクタ試料の断面写真を、それぞれ示す。図４（Ａ）からも確認できるように、実施例２においては、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に途切れ部分が存在せず、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０が、Ａｌ基材１０表面を覆うように連続的に形成されていることが確認できる。その一方で、比較例１においては、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０に途切れ部分が存在し、Ｓｎ−Ｎｉ合金層４０は連続性を有しないものであることが確認できる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…太陽電池用インターコネクタ材料
２００…太陽電池用インターコネクタ
１０…Ａｌ基材
２０…Ｎｉめっき層
３０…Ｓｎめっき層
４０…Ｓｎ−Ｎｉめっき層
５０…はんだ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池用インターコネクタ材料のＳｎめっき層の表面にはんだ層を形成することにより得られ、
Ａｌ基材表面に、基材側から順に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層、およびはんだ層を有す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３】
前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層は、前記Ｎｉめっき層および前記Ｓｎめっき層に、前記はんだ層を形成する際における熱により拡散を起こさせることにより形成されたものであり、
高周波グロー放電発光分光分析法により分析した際の前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度と、熱拡散前の前記Ｎｉめっき層のＮｉ強度との比が、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層のＮｉ強度」で、０．１５以上であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池用インターコネクタ。
【請求項４】
前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層は、前記Ａｌ基材表面を覆うように、連続的に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池用インターコネクタ。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか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。
【請求項６】
前記太陽電池用インターコネクタと前記太陽電池セルとが、はんだ付けに接続されていることを特徴とする請求項５に記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
【請求項１】
Ａｌ基材表面に、基材側から順に、０．２μｍ以上の厚みのＮｉめっき層、およびＳｎめっき層を有することを特徴とする太陽電池用インターコネクタ材料。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池用インターコネクタ材料のＳｎめっき層の表面にはんだ層を形成することにより得られ、
Ａｌ基材表面に、基材側から順に、Ｓｎ−Ｎｉ合金層、およびはんだ層を有す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３】
前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層は、前記Ｎｉめっき層および前記Ｓｎめっき層に、前記はんだ層を形成する際における熱により拡散を起こさせることにより形成されたものであり、
高周波グロー放電発光分光分析法により分析した際の前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度と、熱拡散前の前記Ｎｉめっき層のＮｉ強度との比が、「Ｓｎ−Ｎｉ合金層のＮｉ強度／熱拡散前のＮｉめっき層のＮｉ強度」で、０．１５以上であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池用インターコネクタ。
【請求項４】
前記Ｓｎ−Ｎｉ合金層は、前記Ａｌ基材表面を覆うように、連続的に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池用インターコネクタ。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか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。
【請求項６】
前記太陽電池用インターコネクタと前記太陽電池セルとが、はんだ付けに接続されていることを特徴とする請求項５に記載のインターコネクタ付き太陽電池セル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６５６４０（Ｐ２０１３−６５６４０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２４８９（Ｐ２０１１−２０２４８９）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（３９０００３１９３）東洋鋼鈑株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（３９０００３１９３）東洋鋼鈑株式会社 (265)
【Ｆターム（参考）】
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