太陽電池用リード線の製造方法及び設備
【課題】０．２％耐力の低減処理がメッキ処理のための予熱処理を兼ねた太陽電池用リード線の製造方法及び設備を提供する。
【解決手段】太陽電池用リード線の製造設備は、メッキ槽３２中に設けたターン用搬送ロール１１、メッキ槽３２よりも上流に設けた送り出し用搬送ロール１２及びメッキ槽３２よりも下流に設けた引上げ用搬送ロール１３によって搬送経路に沿って線条の基材ｗを搬送する搬送機構１０と、搬送機構１０によって搬送される線条の基材ｗのうち、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間の部分を加熱する加熱部２０と、給電部２０及び搬送機構１０を制御する制御部４０とを備える。制御部４０が搬送機構１０による基材ｗの搬送速度と加熱部２０からの通電量を制御することで、搬送機構１０で搬送される線条の基材ｗを給電部２０からの通電により０．２％耐力を低減し、予熱状態のままでメッキ液に浸漬しメッキ処理を施す。
【解決手段】太陽電池用リード線の製造設備は、メッキ槽３２中に設けたターン用搬送ロール１１、メッキ槽３２よりも上流に設けた送り出し用搬送ロール１２及びメッキ槽３２よりも下流に設けた引上げ用搬送ロール１３によって搬送経路に沿って線条の基材ｗを搬送する搬送機構１０と、搬送機構１０によって搬送される線条の基材ｗのうち、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間の部分を加熱する加熱部２０と、給電部２０及び搬送機構１０を制御する制御部４０とを備える。制御部４０が搬送機構１０による基材ｗの搬送速度と加熱部２０からの通電量を制御することで、搬送機構１０で搬送される線条の基材ｗを給電部２０からの通電により０．２％耐力を低減し、予熱状態のままでメッキ液に浸漬しメッキ処理を施す。
【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の製造方法及びその製造に用いる設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルがリード線により連結して構成されている。リード線はインターコネクタとも呼ばれており、例えば平角線条の基材に半田メッキしたものである。
【０００３】
インターコネクタは半田メッキを介して太陽電池のシリコンセルと接続される。しかし、インターコネクタとシリコンセルとは、熱膨張率が異なるため、半田接合時の熱影響により、熱膨張率の小さいシリコンセルに曲げ応力が発生する。つまり、インターコネクタと太陽電池セルとは剛性及び面積が異なるため、半田接続時の熱処理によってインターコネクタは太陽電池セルよりも先に変形する。インターコネクタの変形は、シリコンセルに反りや破損を生じさせる。そのため、インターコネクタの０．２％耐力を低減させることが求められている。ここで、０．２％耐力とは機械的特性の指標であり、インターコネクタの０．２％耐力が小さいほどシリコンセルの反りを低減させることができる。
【０００４】
従来、インターコネクタは、導体をダイス加工処理又はロール加工処理した後にスリット加工し、平角の断面形状を有する薄く細長い線条に成形し、得られた線条の導体に加熱処理と半田メッキ処理とを施して製造されている。
【０００５】
スリット加工後に行われる加熱処理は、ダイス加工、ロール加工又はスリット加工によって、平角の断面形状を有する細長い線条に成形された導体内部のひずみを取り除き、組織を軟化するために行われるものであって、いわゆる焼鈍処理として知られている。
【０００６】
特許文献１〜４には、平角断面形状を有するよう線条に成形された導体における０．２％耐力を低減する熱処理方法として、間接加熱方式を採用することが開示されている。
【０００７】
半田メッキ処理としては、例えば、特許文献５や特許文献６に開示されているように、加熱溶融状態の半田を貯留する貯留槽と、この貯留槽の液面近傍に設けたダイスと、貯留槽の内部に配設されて水平軸周りに回転するターンロールとを備えたものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６５９３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０９６号公報
【特許文献３】特開２００９−２８０８９８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４１０５０号公報
【特許文献５】特開２０１０−９５７５０号公報
【特許文献６】特開２０１１−５８０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、平角の断面形状を有する細長い線条に成形された導体の０．２％耐力を低減するため、間接加熱方式の熱処理が用いられている。これは、特許文献４に記載されるように、間接加熱方式のほうが導体に熱エネルギーを十分に与えることができるため、導体そのものを通電加熱するいわゆる直接通電加熱よりも有利であると考えられていたためである。
【００１０】
インターコネクタの基材となる導体に対して十分な熱エネルギーを与えるために、時間を十分かけて加熱することが必要となるところ、加熱温度が高ければ加熱時間は短くてもよいことが予想される。特許文献４には加熱時間を５秒から６０秒とすることが開示されている。しかし、加熱温度を高くして加熱時間を短くすると、０．２％耐力の低減効果が十分でなく、加熱温度を高くしても、３０秒以上の加熱時間が好ましいことが示されている。
【００１１】
工程管理上、一般に、処理時間は短いほうが望ましく、導体の０．２％耐力を低減するための熱処理に関しても、加熱処理時間を短くすることが求められていた。
【００１２】
さらに、半田メッキ処理においては、平角線条の基材においてはすべての面に均等にメッキが付着されることが望ましい。そのため、基材をメッキ液に浸す前に予熱処理することが一般的である。しかしながら、線条の基材を予熱するためだけに加熱設備を製造ラインに追加することは、設備コスト、ランニングコストの面からして無駄が多い。
【００１３】
そこで、本発明においては、０．２％耐力の低減処理を短時間に行うことができ、その低減処理がメッキ処理のための予熱処理を兼ねた、太陽電池用リード線の製造方法及び設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明における太陽電池用リード線の製造方法は、線条の基材を搬送しながら、基材に通電加熱又は誘導加熱を行うことにより０．２％耐力の低減処理を施し、その通電加熱又は誘導加熱による加熱状態のまま線条の基材にメッキ処理を施す。
好ましくは、通電加熱又は誘導加熱による加熱温度がメッキ処理における温度よりも高い。
好ましくは、通電加熱又は誘導加熱による０．２％耐力の低減処理が、線条の基材を昇温し始めて５秒以内に終了する。
【００１５】
本発明における太陽電池用リード線の製造設備は、溶融したメッキ液を貯えるメッキ槽と、メッキ槽中に設けられたターン用搬送ロールとメッキ槽よりも上流に設けられた送り出し用搬送ロールと上記メッキ槽よりも下流に設けられた引上げ用搬送ロールとによって搬送経路に沿って線条の基材を搬送する搬送機構と、搬送機構によって搬送される線条の基材のうち送り出し用搬送ロールとターン用搬送ロールとの間の部分を通電加熱するか又は誘導加熱する加熱部と、加熱部と搬送機構とを制御する制御部と、を備え、制御部が搬送機構による基材の搬送速度と加熱部における電気供給量とを制御することにより、搬送機構で搬送される線条の基材を加熱することで０．２％耐力を低減し、加熱状態のままでメッキ液に浸漬しメッキ処理を施す。
好ましくは、送り出し用搬送ロールが給電ロールであり、加熱部における給電配線の一端が送り出し用搬送ロールに接続され、給電配線の他端がメッキ液に浸漬した電極体に接続されていることで送り出し用搬送ロールとメッキ液とを電極として搬送中の線条の基材に給電する。
好ましくは、送り出し用搬送ロールとターン用搬送ロールとの間にリングトランスが設けられ、加熱部における給電配線がリングトランスに接続されて、リングトランスの一次側に給電され、リングトランスの中空に挿通した線条の基材がリングトランスの二次側として機能し、送り出し用搬送ロールとしての給電ロールとメッキ液に浸漬した電極体とが導通部材で接続されていることにより、線条の基材に給電する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、線条の基材を搬送しながら、基材を通電加熱して０．２％耐力低減処理を行い、その加熱状態のままメッキ液に浸漬してメッキ処理を行うため、メッキ処理のための予熱処理が不要となると同時に０．２％耐力の低減がなされ、生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。本発明の第１実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備１は、搬送機構１０と加熱部２０とメッキ処理部３０と制御部４０とを備える。
【００２０】
搬送機構１０は、線条の基材ｗの搬送路に沿って所定の位置に搬送ロールが複数配置されて構成されている。図１に示すように、ターン用搬送ロール１１がメッキ槽３２中に設けられ、送り出し用搬送ロール１２がメッキ槽３２よりも上流に設けられ、引上げ用搬送ロール１３がメッキ槽３２よりも下流に設けられている。図示では、搬送ロールとして、入口用搬送ロール１４が送り出し用搬送ロール１２よりも上流に設けられており、出口用搬送ロール１５が引上げ用搬送ロール１５よりも下流に設けられている。搬送機構１０は、例えば銅材でなる線条の基材ｗを搬送路に沿って搬送する。
【００２１】
加熱部２０は、搬送機構１０によって搬送される線条の基材ｗのうち送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間の任意の部分に給電して、搬送中の基材ｗの一部分のみを通電加熱する。基材ｗは通電によりジュール熱が生じ、０．２％耐力の低減処理が施される。
【００２２】
メッキ処理部３０は、メッキ液３１を溶融して貯えるメッキ槽３２を備えている。ターン用搬送ロール１１がメッキ液３１に浸漬するようにターン用搬送ロール１１がメッキ槽３２の中に取り付けられている。メッキ液３１を溶融加熱するためのヒーターやそれに付随する手段については図示を省略している。搬送機構１０によって搬送中の基材ｗのうち、加熱部２０からの給電によって０．２％耐力低減処理が施された部位が、加熱状態のままでメッキ液３１に浸漬されて、メッキ処理が施される。
【００２３】
制御部４０は、搬送機構１０による基材ｗの搬送速度と、加熱部２０から基材ｗの或る区間に出力される電気供給量と、を制御する。この制御部４０によって、線条の基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理と予熱処理とが同時に施される。そのため、太陽電池用リード線の製造設備１を大型化することなく、また、メッキ処理前の予熱工程を別途行う必要なく、生産の効率化を図ることができる。
【００２４】
図１に示す設備構成について更に詳細に説明する。
搬送機構１０における搬送ロールとして、入口用搬送ロール１４、送り出し用搬送ロール１２が同じ高さ位置でメッキ槽３２よりも高い位置に、この順で搬送方向に向かって配置されている。搬送される線条の基材ｗをメッキ液３１に浸すことができるように、ターン用搬送ロール１１がメッキ槽３２に配置されている。引き上げ用搬送ロール１３が、ほぼ垂直に基材ｗを引き上げ可能にメッキ槽３２の頭上に配置される。引上げ用搬送ロール１３と同じ高さに、出口用搬送ロール１５が配置されており、ここから搬出される。何れの搬送ロール１１〜１５も回転軸を同じにして水平軸周りに回転するように配置され、ターン用搬送ロール１１のみが他の搬送ロール１２〜１５と逆に回転する。搬送機構１０により、水平の搬入路、傾斜路、引き上げ路、水平の搬出路からなる搬送路が形成されている。送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間には、傾斜した搬送路に沿って中空が形成された包囲体５１が配置されており、この包囲体５１内に基材ｗが貫通して搬送される。包囲体５１にはＡｒガスなどの希ガスその他不活性ガスが導入され、通電加熱により昇温した基材ｗにおける表面酸化を防止している。包囲体５１内には不活性ガス以外にＨ2ガスなどの還元ガスが導入され、通電加熱により昇温した基材ｗの酸化した表面を還元するようにしてもよい。
【００２５】
第１実施形態においては、送り出し用搬送ロール１２は給電ロールで構成される。つまり、線条の基材ｗを送り出す際に接触し、送り出し用搬送ロール１２の軸が滑動子２４に接触している。これにより、線条の基材ｗと送り出し用搬送ロール１２との接触点から送り出し用搬送ロール１２を経由して滑動子２４に交流電流を流せるように構成されている。
【００２６】
加熱部２０は、電源２１に接続されて出力を制御する出力制御部２２と、出力制御部２２に給電配線２３Ａを介在して接続されかつ送り出し用搬送ロール１２に電気的に接続する滑動子２４と、出力制御部２２に給電配線２３Ｂを介在して接続されメッキ槽３２中に配置される電極体２５と、を備えている。電極体２５はメッキ槽３２中のメッキ液３１に少なくとも一部が浸漬していればよいが、全体が浸漬していてもよい。電源２１は商用電源、高周波電源の何れかが用いられる。出力制御部２２の構成としては、例えば変成器を備え、変成器の一次側に電源２１が接続されており、変成器の二次側に給電配線２３Ａ，２３Ｂが接続されている。
【００２７】
加熱部２０は、このような構成を採用しているため、基材ｗのある区間に対して送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１とがそれぞれ電極として作用する。よって、搬送中の基材ｗのうち送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間にある区間（以下、「加熱区間」と呼ぶ。）では電流が流れジュール熱によって発熱する。
【００２８】
基材ｗの各部、すなわち長手方向に仮想的に区分けした部分が、加熱区間を通過する時間、通電により生じるジュール熱によって昇温される。よって、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１までの経路に沿った距離と基材ｗの搬送速度とを定めることにより、昇温時間が制御される。本実施形態においては、制御部４０が、基材ｗの各部が加熱区間を通過するのに要する時間が５秒以下となるように、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間の距離に応じて基材ｗの搬送速度を制御する。
【００２９】
基材ｗの加熱区間で生じる単位長さ単位時間当たり生じるジュール熱は、加熱区間における基材ｗの寸法及び比熱と、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間に流れる電流量とにより定まる。上記寸法は、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間の長さ及び基材ｗの断面寸法によって定まるため、任意に設定できる。電流量は、滑動子２４とメッキ液３１との間に生じる電圧によって定まるため、出力制御部２２からの出力電流、出力電圧の何れか一方又は双方を制御すればよい。
【００３０】
そのため、制御部４０で、複数の搬送ロール１１〜１５のうち少なくとも出口寄りの搬送ロールの回転速度を所定の値に制御し、かつ、出力制御部２２からの出力電流、出力電圧の何れか又は双方を制御する。この制御により、例えば、基材ｗの昇温時間を０．５秒以内とし、メッキ液３１に達した際の温度が６５０℃〜１０２０℃とすることができる。
【００３１】
次に、図１に示す太陽電池用リード線の製造設備１による製造方法を説明する。太陽電池用リード線は線条の基材ｗにおける各面に半田メッキ層を施してなる。線条の基材ｗは例えば銅材でなり、例えば純度９９．９９９９％以上の高純度銅、無酸素銅、リン脱酸銅、タフピッチ銅のいずれかを用いてもよい。基材ｗは、ダイス加工、ロール加工その他の加工により平角の線条に成形された後、スリット加工により所定の幅に成形されてなる。
【００３２】
搬送機構１０によって線条の基材ｗを搬送し、基材ｗの各部が送り出し用搬送ロール１２を通過してメッキ液３１に浸漬されるまでの間の短時間、通電されてジュール熱が発生し昇温する。基材ｗの各部がメッキ液３１に触れる際には６５０℃乃至１０２０℃前後まで昇温する。この昇温工程によって、０．２％耐力の低減処理がなされかつメッキ処理に必要な予熱処理が施されている。加熱温度が１０２０℃前後よりも高いと、基材ｗが溶融するので好ましくない。ちなみに銅の融点は約１０８０℃である。加熱温度が６５０℃であれば、メッキ処理後の太陽電池用リード線の０．２％耐力が１００ＭＰａ以下に低下する。ここで、基材ｗの各部位が通電される時間は５秒以下で十分である。これ以上長時間行うと、取扱いがし難くなるだけでなく寸法変形を生じやすくなる。
【００３３】
このように、線条の基材ｗが、６５０℃以上１０２０以下で、５秒以下、特に０．３秒以上５秒以下の条件で、通電加熱又は誘導加熱される。この範囲外になると、太陽電池用リード線の０．２％耐力が１００ＭＰａを超えて実用上好ましくない。また、加熱による焼鈍処理の加熱温度、加熱時間がこの範囲外となると、靭性の指標の一つである伸び率が２５％以下に低下するので好ましくない。
【００３４】
このように基材ｗが搬送機構１０によって搬送されながら、基材ｗの加熱区間で送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間で通電加熱され、０．２％耐力の低減処理がなされる。そして、基材ｗは加熱状態のまま予熱されてメッキ液３１に浸漬され、ターン用搬送ロール１１によりほぼ垂直に引き上げられる。これにより、線条の基材ｗの各表面、具体的には、上下の面及び左右の面にメッキ処理が施される。
【００３５】
基材ｗが引上げ用搬送ロール１３によってほぼ垂直に引き上げられるため、重力の影響により厚みが軸周りに対称となったメッキ層が形成される。メッキ槽３２は半田材料を溶融状態となるように加熱されているため、メッキ液３１の温度は加熱部２０による加熱温度によりも低い。メッキ材料としては、Ｐｂ入り、Ｐｂフリー、Ｓｕなどの材料があげられる。また、メッキ浴浸漬時間は、設備コスト、ランニングコスト及びメッキ浴の成分維持の観点を総合的に判断して３秒以下が望ましい。
【００３６】
この製造方法によれば、線状の基材ｗに通電加熱によって０．２％耐力の低減処理を行い、加熱状態のままでメッキ処理が施される。そのため、予熱処理のみのための処理が不要となり、生産効率が向上する。
【００３７】
図１に示す設備構成において、電源２１が商用周波、高周波電源である場合には、入口用搬送ロール１４と送り出し用搬送ロール１２との間に、チョークコイル５２を設置して、交流電流が入口用搬送ロール１４に流れることを阻止することが好ましい。ただし、線条の基材ｗのうち、給電配線２３Ａに接続した送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間で電流を流せるようにすれば、電源２１を直流電源とし、出力制御部２２をスライダックによって出力電流又は出力電圧を調整してもよい。
【００３８】
また、引上げ用搬送ロール１３と出口用搬送ロール１５との間に膜厚計５３を設け、膜厚計５３により基材ｗのメッキ層の厚みをモニタリングして、その値を制御部４０にフィードバックをかけて基材ｗの搬送速度を制御するようにしてもよい。
【００３９】
〔第２実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備２を模式的に示す図である。図２において第１実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付してある。
【００４０】
第２実施形態にあっては、第１実施形態と異なり、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間で、メッキ槽３２寄りに電極となる電極兼搬送ロール１６が配置され、電極兼搬送ロール１６に滑動子２６を接触させ、この滑動子２６と送り出し用搬送ロール１２に接触させた滑動子２４との間に出力制御部２２からの給電配線２３Ａ，２３Ｃがそれぞれ接続されている。電極兼搬送ロール１６は、送り出し用搬送ロール１２と同様、電極兼搬送ロール１６の軸に滑動子２６が滑りながら接触していることで、電極兼搬送ロール１６により搬送される線条の基材ｗと接触している部位が、電極兼搬送ロール１６を経由して滑動子２６に導通することができる。
【００４１】
この第２実施形態にあっては、送り出し用搬送ロール１２と電極兼搬送用ロール１６が電極となる。よって、制御部４０が、これらの電極間に流れる交流電流、加熱区間の電圧の何れか一方又は双方と基材ｗの搬送速度とを制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００４２】
〔第３実施形態〕
図３は本発明の第３実施形態に係る製造設備を模式的に示す図である。図３において、第１実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付している。
【００４３】
図３に示す第３実施形態にあっては、第１実施形態と異なり、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間にリングトランス２７のコア２７Ａが設けられ、このリングトランス２７の中空に包囲体５１を挿通する。包囲体５１内に基材ｗを挿通する。図１及び図２と同様、包囲体５１内に不活性ガスや還元ガスを導入することで、基材ｗのうち加熱された部位の酸化を防止又は抑止することができる。
【００４４】
リングトランス２７の上流の送り出し用搬送ロール１２に滑動子２４を接触させ、電極体２５の先端部又は全部をメッキ液３１に浸漬し、滑動子２４と電極体２５とを導通部材２９で接続する。リングトランス２７の一次巻線２７Ｂには出力制御部２２からの給電配線２３Ｄ，２３Ｅが接続されている。
【００４５】
図３に示す構成を採用すれば、基材ｗのうちリングトランス２７の中空に挿通されている区間をリングトランス２７の二次巻線、つまり二次側とすることで、出力制御部２２から出力された変動電流により基材ｗの区間の両端において起電力が生じる。従って、当該区間の両端と滑動子２４と電極体２５とを介在して導通部材２９との間で一つの回路が形成され、基材ｗの当該区間に電流が流れ、この区間が第１の実施形態と同様加熱区間となる。
【００４６】
第３実施形態にあっては、リングトランス２７の長さ、一次巻線２７Ｂの巻数などを調整したうえで、制御部４０で、出力制御部２２からの出力電流の大きさ、搬送ローラの回転速度を制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００４７】
第３実施形態では、リングトランス２７は送り出し用搬送ロール１２及びメッキ液３１との間に僅かな電圧しか生じないため、図１のようにチョークコイル５２は不要となる。これにより設備コストが抑制される。電源２０には商用周波数から４００Ｈｚまでの交流電源が使用可能である。電源２０の周波数を高くすることにより、リングトランス２７を小型化することができる。
【００４８】
〔第４実施形態〕
図４は本発明の第４実施形態に係る製造設備を模式的に示す図である。図４において、第３実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付してある。
【００４９】
図４に示す第４実施形態にあっては、第３実施形態と異なり、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間でメッキ槽３２寄りに電極兼搬送ロール１６が配置されている。送り出し用搬送ロール１２と電極兼搬送ロール１６との間にリングトランス２７のコア２７Ａが設けられ、このリングトランス２７の中空に基材ｗを挿通する。リングトランス２７の両側の送り出し用搬送ロール１２、電極兼搬送ロール１６にそれぞれ滑動子２４，２６を接触させて、これらの滑動子２４，２６を導通部材２９で接続する。リングトランス２７の一次巻線２７Ｂには出力制御部２２からの給電配線が２３Ｄ，２３Ｅが接続されている。電極兼搬送ロール１６はその軸に滑動子２６が滑りながら接触していることにより、電極兼搬送ロール１６らにより搬送される線条の基材ｗと接触している部位が、電極兼搬送ロール１６を経由して滑動子２６に導通する。
【００５０】
図４においても、リングトランス２７のコア２７Ａの中空内に包囲体５１を挿通し、包囲体５１内に基材ｗを挿通する。これにより、図３と同様、包囲体５１内に不活性ガスや還元ガスを導入することにより、基材ｗのうち加熱された部位を酸化防止又は抑止することができる。
【００５１】
図４に示す構成を採用することにより、基材ｗのうちリングトランス２７の中空に挿通されている区間をリングトランス２７の二次巻線とすることで、出力制御部２２から出力された変動電流により基材ｗの区間の両端において起電力が生じ、当該区間の両端と滑動子１２，２６を介在して導通部材２９との間で一つの回路が形成され、基材ｗの当該区間に電流が流れ、この区間が第１の実施形態と同様、加熱区間となる。第４実施形態では、交流電源としては商用電源、高周波電源であればよい。
【００５２】
第４実施形態にあっては、リングトランス２７の長さ、一次巻線２７Ｂの巻数などを調整したうえで、制御部４０が、出力制御部２２からの出力電流の大きさ、搬送ローラの回転速度を制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００５３】
〔第５実施形態〕
図５は、本発明の第５実施形態に係る製造設備を模式的に示す図である。
図５に示す製造設備５では、図１に示す送り出し用搬送ロール１２に滑動子２４を設けず、メッキ液３１に浸漬した電極体２５を用いることなく、包囲体５１に加熱コイル６１を装着する。加熱部２０における電源２１が、出力制御部２２を経由して給電配線２３Ｆ，２３Ｇにより加熱コイル６１に接続されている。よって、電源２１から高周波を投入することで基材ｗが加熱コイル６１により誘導加熱される。よって、加熱コイル６１の長さ、用いる周波数を設定し、制御部４０が出力制御部２２を制御して高周波の電源２１から出力される電流、電圧等を制御すると共に、出口用搬送ローラ１５の回転速度を制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００５４】
上述したように本発明の第１乃至第５実施形態では、搬送機構１０によって搬送される基材ｗに対し加熱部２０で通電加熱又は誘導加熱することで、基材ｗに０．２％耐力の低減処理が施され、その予熱された状態でメッキ液３１に浸してメッキ処理を行うことができる。その際、制御部４０が、線条の基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施し搬送ロールの回転速度及び加熱部２０による電気供給量などを制御する。
【００５５】
上述した第１乃至第５実施形態においては、一本又は複数本の線条の基材ｗを搬送機構で送りながら、加熱処理及びメッキ処理を行うことができる。
【実施例】
【００５６】
次に、基材ｗの０．２％耐力の低減処理に関する実施例について説明する。図１に示す製造設備１を用いて、加熱処理とメッキ処理を順に行った。また、加熱処理による焼鈍後の耐力及び伸び率については、メッキ槽３２にはメッキ液３１を入れないで行い、加熱処理による焼鈍の影響を調べた。その際、図２に示すように電極兼搬送ローラ１６を用い、メッキ処理を行った場合と比較することができるよう、搬送ローラ等の間隔を調整した。用いた基材ｗは、断面サイズの厚みが０．２ｍｍで幅が２ｍｍの無酸素銅からなる。加熱処理前の基材ｗの０．２％耐力は、２５０Ｍｐａ以上であった。メッキ液にはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のＰｂフリー合金を用い、メッキ槽の温度を３００℃とした。
【００５７】
加熱条件を以下のようにした。
実施例１、２、３では、加熱温度を６５０℃とし、加熱時間をそれぞれ、０．５秒、３秒、５秒とした。
実施例４、５、６では、加熱温度を８００℃とし、加熱時間をそれぞれ０．５秒、３秒、５秒とした。
実施例７、８、９では、加熱温度を９００℃とし、加熱時間をそれぞれ０．５秒、３秒、５秒とした。
実施例１０、１１、１２では、加熱温度を１０００℃とし、加熱時間をそれぞれ０．３秒、３秒、５秒とした。
実施例１３、１４、１５では、加熱温度を１０２０℃とし、加熱時間をそれぞれ０．３秒、３秒、５秒とした。
比較例１、２、３では、加熱温度を６００℃とし、加熱時間を５秒、３秒、０．５秒とした。
比較例４では、加熱温度を１０２０℃、加熱時間を１０秒とした。
【００５８】
加熱処理後の線材と、加熱処理及びメッキ処理後の線材について、０．２％耐力をＪＩＳ−Ｚ−２２４１に準じ測定し、各線材の伸び値をＪＩＳ−Ｚ−２２０１に準じて測定した。結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
加熱処理を行うことにより、線条の基材ｗの０．２％耐力は、加熱処理前の値２５０Ｍｐａ以上から、実施例１乃至１５、比較例１〜４の何れも１００Ｍｐａ未満に低下したが、メッキ処理により０．２％耐力は増加した。加熱温度が一定の場合、加熱時間が長くなるほど０．２％耐力は低下した。加熱時間が一定の場合、加熱温度が高くなるほど０．２％耐力は低下した。
【００６１】
よって、加熱温度が高いほど、また加熱時間が長いほど０．２％耐力が低くなる傾向にあった。そこで、加熱処理による焼鈍及びメッキ処理を施して得られる太陽電池用リード線としては、加熱温度が６５０℃以上１０２０℃以下であって、加熱時間が５秒以下であれば、０．２％耐力を１００Ｍｐａ未満とすることができた。また、この条件下では、２５％を超える伸び率を持たせることができた。
【００６２】
実施例１〜１５から、６５０℃以上１０２０℃以下の条件で加熱するという焼鈍により、これまでの間接加熱で必要とされていた３０秒以上の加熱時間を大幅に短縮することが可能であり、加熱時間が０．３秒以上５秒以下の範囲であれば、０．２％耐力にも悪影響を与えないことが分かった。
【００６３】
なお、比較例４のように加熱温度が高く加熱時間が５秒を超える条件の加熱処理では、たわみが発生し、変形が生じたため、線材ひいては太陽電池用リード線の品質を維持することが困難であった。
【００６４】
次に、メッキ処理を行うに際して予熱処理の影響を調べた。図１に示すような製造設備１を用い、実施例１５の加熱温度、加熱時間の条件で加熱処理しそのままメッキ処理したものと、同じ条件で加熱処理したものを一旦室温まで冷却し、室温状態のものをメッキ液に浸して引上げたものとを比較した。その結果、加熱処理したものをそのままメッキ処理した場合にはメッキが基材ｗの表面に綺麗にしかも均一なメッキ層が形成されていた。これに対し、加熱処理をして焼鈍したものを一旦室温まで冷却し予熱処理なくメッキ液に浸したものはメッキが一様に付いていなかった。メッキ処理する際、メッキ液に基材を浸す前に加熱しておくことにより、メッキを一様に綺麗に付着することができ、しかも付着強度も高くすることができると予測される。以上のことから、メッキ処理を行う際、予め加熱処理が必要であることが分かった。
【００６５】
以上の実施例から、線条の基材ｗを加熱処理して焼鈍しその加熱状態のままメッキ処理を行うことで、所望の太陽電池用リード線を製造することができることが分かった。また、本発明の各実施形態では何れも効率よくかつ設備コスト、ライニングコストを低減することができる。
【００６６】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲において適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，２，３，４，５：太陽電池用リード線の製造設備
１０：搬送機構
１１：ターン用搬送ロール
１２：送り出し用搬送ロール
１３：引上げ用搬送ロール
１４：入口用搬送ロール
１５：出口用搬送ロール
１６：搬送ロール（電極兼搬送ロール）
２０：加熱部
２１：電源
２２：出力制御部
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ：給電配線
２４，２６：滑動子
２５：電極体
２７：リングトランス
２７Ａ：コア
２７Ｂ：一次巻線
２９：導通部材
３０：メッキ処理部
３１：メッキ液
３２：メッキ槽
４０：制御部
５１：包囲体
５２：チョークコイル
５３：膜厚計
６１：加熱コイル
ｗ：線条の基材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用リード線の製造方法及びその製造に用いる設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルがリード線により連結して構成されている。リード線はインターコネクタとも呼ばれており、例えば平角線条の基材に半田メッキしたものである。
【０００３】
インターコネクタは半田メッキを介して太陽電池のシリコンセルと接続される。しかし、インターコネクタとシリコンセルとは、熱膨張率が異なるため、半田接合時の熱影響により、熱膨張率の小さいシリコンセルに曲げ応力が発生する。つまり、インターコネクタと太陽電池セルとは剛性及び面積が異なるため、半田接続時の熱処理によってインターコネクタは太陽電池セルよりも先に変形する。インターコネクタの変形は、シリコンセルに反りや破損を生じさせる。そのため、インターコネクタの０．２％耐力を低減させることが求められている。ここで、０．２％耐力とは機械的特性の指標であり、インターコネクタの０．２％耐力が小さいほどシリコンセルの反りを低減させることができる。
【０００４】
従来、インターコネクタは、導体をダイス加工処理又はロール加工処理した後にスリット加工し、平角の断面形状を有する薄く細長い線条に成形し、得られた線条の導体に加熱処理と半田メッキ処理とを施して製造されている。
【０００５】
スリット加工後に行われる加熱処理は、ダイス加工、ロール加工又はスリット加工によって、平角の断面形状を有する細長い線条に成形された導体内部のひずみを取り除き、組織を軟化するために行われるものであって、いわゆる焼鈍処理として知られている。
【０００６】
特許文献１〜４には、平角断面形状を有するよう線条に成形された導体における０．２％耐力を低減する熱処理方法として、間接加熱方式を採用することが開示されている。
【０００７】
半田メッキ処理としては、例えば、特許文献５や特許文献６に開示されているように、加熱溶融状態の半田を貯留する貯留槽と、この貯留槽の液面近傍に設けたダイスと、貯留槽の内部に配設されて水平軸周りに回転するターンロールとを備えたものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６５９３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０９６号公報
【特許文献３】特開２００９−２８０８９８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４１０５０号公報
【特許文献５】特開２０１０−９５７５０号公報
【特許文献６】特開２０１１−５８０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、平角の断面形状を有する細長い線条に成形された導体の０．２％耐力を低減するため、間接加熱方式の熱処理が用いられている。これは、特許文献４に記載されるように、間接加熱方式のほうが導体に熱エネルギーを十分に与えることができるため、導体そのものを通電加熱するいわゆる直接通電加熱よりも有利であると考えられていたためである。
【００１０】
インターコネクタの基材となる導体に対して十分な熱エネルギーを与えるために、時間を十分かけて加熱することが必要となるところ、加熱温度が高ければ加熱時間は短くてもよいことが予想される。特許文献４には加熱時間を５秒から６０秒とすることが開示されている。しかし、加熱温度を高くして加熱時間を短くすると、０．２％耐力の低減効果が十分でなく、加熱温度を高くしても、３０秒以上の加熱時間が好ましいことが示されている。
【００１１】
工程管理上、一般に、処理時間は短いほうが望ましく、導体の０．２％耐力を低減するための熱処理に関しても、加熱処理時間を短くすることが求められていた。
【００１２】
さらに、半田メッキ処理においては、平角線条の基材においてはすべての面に均等にメッキが付着されることが望ましい。そのため、基材をメッキ液に浸す前に予熱処理することが一般的である。しかしながら、線条の基材を予熱するためだけに加熱設備を製造ラインに追加することは、設備コスト、ランニングコストの面からして無駄が多い。
【００１３】
そこで、本発明においては、０．２％耐力の低減処理を短時間に行うことができ、その低減処理がメッキ処理のための予熱処理を兼ねた、太陽電池用リード線の製造方法及び設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明における太陽電池用リード線の製造方法は、線条の基材を搬送しながら、基材に通電加熱又は誘導加熱を行うことにより０．２％耐力の低減処理を施し、その通電加熱又は誘導加熱による加熱状態のまま線条の基材にメッキ処理を施す。
好ましくは、通電加熱又は誘導加熱による加熱温度がメッキ処理における温度よりも高い。
好ましくは、通電加熱又は誘導加熱による０．２％耐力の低減処理が、線条の基材を昇温し始めて５秒以内に終了する。
【００１５】
本発明における太陽電池用リード線の製造設備は、溶融したメッキ液を貯えるメッキ槽と、メッキ槽中に設けられたターン用搬送ロールとメッキ槽よりも上流に設けられた送り出し用搬送ロールと上記メッキ槽よりも下流に設けられた引上げ用搬送ロールとによって搬送経路に沿って線条の基材を搬送する搬送機構と、搬送機構によって搬送される線条の基材のうち送り出し用搬送ロールとターン用搬送ロールとの間の部分を通電加熱するか又は誘導加熱する加熱部と、加熱部と搬送機構とを制御する制御部と、を備え、制御部が搬送機構による基材の搬送速度と加熱部における電気供給量とを制御することにより、搬送機構で搬送される線条の基材を加熱することで０．２％耐力を低減し、加熱状態のままでメッキ液に浸漬しメッキ処理を施す。
好ましくは、送り出し用搬送ロールが給電ロールであり、加熱部における給電配線の一端が送り出し用搬送ロールに接続され、給電配線の他端がメッキ液に浸漬した電極体に接続されていることで送り出し用搬送ロールとメッキ液とを電極として搬送中の線条の基材に給電する。
好ましくは、送り出し用搬送ロールとターン用搬送ロールとの間にリングトランスが設けられ、加熱部における給電配線がリングトランスに接続されて、リングトランスの一次側に給電され、リングトランスの中空に挿通した線条の基材がリングトランスの二次側として機能し、送り出し用搬送ロールとしての給電ロールとメッキ液に浸漬した電極体とが導通部材で接続されていることにより、線条の基材に給電する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、線条の基材を搬送しながら、基材を通電加熱して０．２％耐力低減処理を行い、その加熱状態のままメッキ液に浸漬してメッキ処理を行うため、メッキ処理のための予熱処理が不要となると同時に０．２％耐力の低減がなされ、生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備を模式的に示す図である。本発明の第１実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備１は、搬送機構１０と加熱部２０とメッキ処理部３０と制御部４０とを備える。
【００２０】
搬送機構１０は、線条の基材ｗの搬送路に沿って所定の位置に搬送ロールが複数配置されて構成されている。図１に示すように、ターン用搬送ロール１１がメッキ槽３２中に設けられ、送り出し用搬送ロール１２がメッキ槽３２よりも上流に設けられ、引上げ用搬送ロール１３がメッキ槽３２よりも下流に設けられている。図示では、搬送ロールとして、入口用搬送ロール１４が送り出し用搬送ロール１２よりも上流に設けられており、出口用搬送ロール１５が引上げ用搬送ロール１５よりも下流に設けられている。搬送機構１０は、例えば銅材でなる線条の基材ｗを搬送路に沿って搬送する。
【００２１】
加熱部２０は、搬送機構１０によって搬送される線条の基材ｗのうち送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間の任意の部分に給電して、搬送中の基材ｗの一部分のみを通電加熱する。基材ｗは通電によりジュール熱が生じ、０．２％耐力の低減処理が施される。
【００２２】
メッキ処理部３０は、メッキ液３１を溶融して貯えるメッキ槽３２を備えている。ターン用搬送ロール１１がメッキ液３１に浸漬するようにターン用搬送ロール１１がメッキ槽３２の中に取り付けられている。メッキ液３１を溶融加熱するためのヒーターやそれに付随する手段については図示を省略している。搬送機構１０によって搬送中の基材ｗのうち、加熱部２０からの給電によって０．２％耐力低減処理が施された部位が、加熱状態のままでメッキ液３１に浸漬されて、メッキ処理が施される。
【００２３】
制御部４０は、搬送機構１０による基材ｗの搬送速度と、加熱部２０から基材ｗの或る区間に出力される電気供給量と、を制御する。この制御部４０によって、線条の基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理と予熱処理とが同時に施される。そのため、太陽電池用リード線の製造設備１を大型化することなく、また、メッキ処理前の予熱工程を別途行う必要なく、生産の効率化を図ることができる。
【００２４】
図１に示す設備構成について更に詳細に説明する。
搬送機構１０における搬送ロールとして、入口用搬送ロール１４、送り出し用搬送ロール１２が同じ高さ位置でメッキ槽３２よりも高い位置に、この順で搬送方向に向かって配置されている。搬送される線条の基材ｗをメッキ液３１に浸すことができるように、ターン用搬送ロール１１がメッキ槽３２に配置されている。引き上げ用搬送ロール１３が、ほぼ垂直に基材ｗを引き上げ可能にメッキ槽３２の頭上に配置される。引上げ用搬送ロール１３と同じ高さに、出口用搬送ロール１５が配置されており、ここから搬出される。何れの搬送ロール１１〜１５も回転軸を同じにして水平軸周りに回転するように配置され、ターン用搬送ロール１１のみが他の搬送ロール１２〜１５と逆に回転する。搬送機構１０により、水平の搬入路、傾斜路、引き上げ路、水平の搬出路からなる搬送路が形成されている。送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間には、傾斜した搬送路に沿って中空が形成された包囲体５１が配置されており、この包囲体５１内に基材ｗが貫通して搬送される。包囲体５１にはＡｒガスなどの希ガスその他不活性ガスが導入され、通電加熱により昇温した基材ｗにおける表面酸化を防止している。包囲体５１内には不活性ガス以外にＨ2ガスなどの還元ガスが導入され、通電加熱により昇温した基材ｗの酸化した表面を還元するようにしてもよい。
【００２５】
第１実施形態においては、送り出し用搬送ロール１２は給電ロールで構成される。つまり、線条の基材ｗを送り出す際に接触し、送り出し用搬送ロール１２の軸が滑動子２４に接触している。これにより、線条の基材ｗと送り出し用搬送ロール１２との接触点から送り出し用搬送ロール１２を経由して滑動子２４に交流電流を流せるように構成されている。
【００２６】
加熱部２０は、電源２１に接続されて出力を制御する出力制御部２２と、出力制御部２２に給電配線２３Ａを介在して接続されかつ送り出し用搬送ロール１２に電気的に接続する滑動子２４と、出力制御部２２に給電配線２３Ｂを介在して接続されメッキ槽３２中に配置される電極体２５と、を備えている。電極体２５はメッキ槽３２中のメッキ液３１に少なくとも一部が浸漬していればよいが、全体が浸漬していてもよい。電源２１は商用電源、高周波電源の何れかが用いられる。出力制御部２２の構成としては、例えば変成器を備え、変成器の一次側に電源２１が接続されており、変成器の二次側に給電配線２３Ａ，２３Ｂが接続されている。
【００２７】
加熱部２０は、このような構成を採用しているため、基材ｗのある区間に対して送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１とがそれぞれ電極として作用する。よって、搬送中の基材ｗのうち送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間にある区間（以下、「加熱区間」と呼ぶ。）では電流が流れジュール熱によって発熱する。
【００２８】
基材ｗの各部、すなわち長手方向に仮想的に区分けした部分が、加熱区間を通過する時間、通電により生じるジュール熱によって昇温される。よって、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１までの経路に沿った距離と基材ｗの搬送速度とを定めることにより、昇温時間が制御される。本実施形態においては、制御部４０が、基材ｗの各部が加熱区間を通過するのに要する時間が５秒以下となるように、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間の距離に応じて基材ｗの搬送速度を制御する。
【００２９】
基材ｗの加熱区間で生じる単位長さ単位時間当たり生じるジュール熱は、加熱区間における基材ｗの寸法及び比熱と、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間に流れる電流量とにより定まる。上記寸法は、送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間の長さ及び基材ｗの断面寸法によって定まるため、任意に設定できる。電流量は、滑動子２４とメッキ液３１との間に生じる電圧によって定まるため、出力制御部２２からの出力電流、出力電圧の何れか一方又は双方を制御すればよい。
【００３０】
そのため、制御部４０で、複数の搬送ロール１１〜１５のうち少なくとも出口寄りの搬送ロールの回転速度を所定の値に制御し、かつ、出力制御部２２からの出力電流、出力電圧の何れか又は双方を制御する。この制御により、例えば、基材ｗの昇温時間を０．５秒以内とし、メッキ液３１に達した際の温度が６５０℃〜１０２０℃とすることができる。
【００３１】
次に、図１に示す太陽電池用リード線の製造設備１による製造方法を説明する。太陽電池用リード線は線条の基材ｗにおける各面に半田メッキ層を施してなる。線条の基材ｗは例えば銅材でなり、例えば純度９９．９９９９％以上の高純度銅、無酸素銅、リン脱酸銅、タフピッチ銅のいずれかを用いてもよい。基材ｗは、ダイス加工、ロール加工その他の加工により平角の線条に成形された後、スリット加工により所定の幅に成形されてなる。
【００３２】
搬送機構１０によって線条の基材ｗを搬送し、基材ｗの各部が送り出し用搬送ロール１２を通過してメッキ液３１に浸漬されるまでの間の短時間、通電されてジュール熱が発生し昇温する。基材ｗの各部がメッキ液３１に触れる際には６５０℃乃至１０２０℃前後まで昇温する。この昇温工程によって、０．２％耐力の低減処理がなされかつメッキ処理に必要な予熱処理が施されている。加熱温度が１０２０℃前後よりも高いと、基材ｗが溶融するので好ましくない。ちなみに銅の融点は約１０８０℃である。加熱温度が６５０℃であれば、メッキ処理後の太陽電池用リード線の０．２％耐力が１００ＭＰａ以下に低下する。ここで、基材ｗの各部位が通電される時間は５秒以下で十分である。これ以上長時間行うと、取扱いがし難くなるだけでなく寸法変形を生じやすくなる。
【００３３】
このように、線条の基材ｗが、６５０℃以上１０２０以下で、５秒以下、特に０．３秒以上５秒以下の条件で、通電加熱又は誘導加熱される。この範囲外になると、太陽電池用リード線の０．２％耐力が１００ＭＰａを超えて実用上好ましくない。また、加熱による焼鈍処理の加熱温度、加熱時間がこの範囲外となると、靭性の指標の一つである伸び率が２５％以下に低下するので好ましくない。
【００３４】
このように基材ｗが搬送機構１０によって搬送されながら、基材ｗの加熱区間で送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間で通電加熱され、０．２％耐力の低減処理がなされる。そして、基材ｗは加熱状態のまま予熱されてメッキ液３１に浸漬され、ターン用搬送ロール１１によりほぼ垂直に引き上げられる。これにより、線条の基材ｗの各表面、具体的には、上下の面及び左右の面にメッキ処理が施される。
【００３５】
基材ｗが引上げ用搬送ロール１３によってほぼ垂直に引き上げられるため、重力の影響により厚みが軸周りに対称となったメッキ層が形成される。メッキ槽３２は半田材料を溶融状態となるように加熱されているため、メッキ液３１の温度は加熱部２０による加熱温度によりも低い。メッキ材料としては、Ｐｂ入り、Ｐｂフリー、Ｓｕなどの材料があげられる。また、メッキ浴浸漬時間は、設備コスト、ランニングコスト及びメッキ浴の成分維持の観点を総合的に判断して３秒以下が望ましい。
【００３６】
この製造方法によれば、線状の基材ｗに通電加熱によって０．２％耐力の低減処理を行い、加熱状態のままでメッキ処理が施される。そのため、予熱処理のみのための処理が不要となり、生産効率が向上する。
【００３７】
図１に示す設備構成において、電源２１が商用周波、高周波電源である場合には、入口用搬送ロール１４と送り出し用搬送ロール１２との間に、チョークコイル５２を設置して、交流電流が入口用搬送ロール１４に流れることを阻止することが好ましい。ただし、線条の基材ｗのうち、給電配線２３Ａに接続した送り出し用搬送ロール１２とメッキ液３１との間で電流を流せるようにすれば、電源２１を直流電源とし、出力制御部２２をスライダックによって出力電流又は出力電圧を調整してもよい。
【００３８】
また、引上げ用搬送ロール１３と出口用搬送ロール１５との間に膜厚計５３を設け、膜厚計５３により基材ｗのメッキ層の厚みをモニタリングして、その値を制御部４０にフィードバックをかけて基材ｗの搬送速度を制御するようにしてもよい。
【００３９】
〔第２実施形態〕
図２は本発明の第２実施形態に係る太陽電池用リード線の製造設備２を模式的に示す図である。図２において第１実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付してある。
【００４０】
第２実施形態にあっては、第１実施形態と異なり、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間で、メッキ槽３２寄りに電極となる電極兼搬送ロール１６が配置され、電極兼搬送ロール１６に滑動子２６を接触させ、この滑動子２６と送り出し用搬送ロール１２に接触させた滑動子２４との間に出力制御部２２からの給電配線２３Ａ，２３Ｃがそれぞれ接続されている。電極兼搬送ロール１６は、送り出し用搬送ロール１２と同様、電極兼搬送ロール１６の軸に滑動子２６が滑りながら接触していることで、電極兼搬送ロール１６により搬送される線条の基材ｗと接触している部位が、電極兼搬送ロール１６を経由して滑動子２６に導通することができる。
【００４１】
この第２実施形態にあっては、送り出し用搬送ロール１２と電極兼搬送用ロール１６が電極となる。よって、制御部４０が、これらの電極間に流れる交流電流、加熱区間の電圧の何れか一方又は双方と基材ｗの搬送速度とを制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００４２】
〔第３実施形態〕
図３は本発明の第３実施形態に係る製造設備を模式的に示す図である。図３において、第１実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付している。
【００４３】
図３に示す第３実施形態にあっては、第１実施形態と異なり、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間にリングトランス２７のコア２７Ａが設けられ、このリングトランス２７の中空に包囲体５１を挿通する。包囲体５１内に基材ｗを挿通する。図１及び図２と同様、包囲体５１内に不活性ガスや還元ガスを導入することで、基材ｗのうち加熱された部位の酸化を防止又は抑止することができる。
【００４４】
リングトランス２７の上流の送り出し用搬送ロール１２に滑動子２４を接触させ、電極体２５の先端部又は全部をメッキ液３１に浸漬し、滑動子２４と電極体２５とを導通部材２９で接続する。リングトランス２７の一次巻線２７Ｂには出力制御部２２からの給電配線２３Ｄ，２３Ｅが接続されている。
【００４５】
図３に示す構成を採用すれば、基材ｗのうちリングトランス２７の中空に挿通されている区間をリングトランス２７の二次巻線、つまり二次側とすることで、出力制御部２２から出力された変動電流により基材ｗの区間の両端において起電力が生じる。従って、当該区間の両端と滑動子２４と電極体２５とを介在して導通部材２９との間で一つの回路が形成され、基材ｗの当該区間に電流が流れ、この区間が第１の実施形態と同様加熱区間となる。
【００４６】
第３実施形態にあっては、リングトランス２７の長さ、一次巻線２７Ｂの巻数などを調整したうえで、制御部４０で、出力制御部２２からの出力電流の大きさ、搬送ローラの回転速度を制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００４７】
第３実施形態では、リングトランス２７は送り出し用搬送ロール１２及びメッキ液３１との間に僅かな電圧しか生じないため、図１のようにチョークコイル５２は不要となる。これにより設備コストが抑制される。電源２０には商用周波数から４００Ｈｚまでの交流電源が使用可能である。電源２０の周波数を高くすることにより、リングトランス２７を小型化することができる。
【００４８】
〔第４実施形態〕
図４は本発明の第４実施形態に係る製造設備を模式的に示す図である。図４において、第３実施形態と同一又は対応する構成要素については同一の符号を付してある。
【００４９】
図４に示す第４実施形態にあっては、第３実施形態と異なり、送り出し用搬送ロール１２とターン用搬送ロール１１との間でメッキ槽３２寄りに電極兼搬送ロール１６が配置されている。送り出し用搬送ロール１２と電極兼搬送ロール１６との間にリングトランス２７のコア２７Ａが設けられ、このリングトランス２７の中空に基材ｗを挿通する。リングトランス２７の両側の送り出し用搬送ロール１２、電極兼搬送ロール１６にそれぞれ滑動子２４，２６を接触させて、これらの滑動子２４，２６を導通部材２９で接続する。リングトランス２７の一次巻線２７Ｂには出力制御部２２からの給電配線が２３Ｄ，２３Ｅが接続されている。電極兼搬送ロール１６はその軸に滑動子２６が滑りながら接触していることにより、電極兼搬送ロール１６らにより搬送される線条の基材ｗと接触している部位が、電極兼搬送ロール１６を経由して滑動子２６に導通する。
【００５０】
図４においても、リングトランス２７のコア２７Ａの中空内に包囲体５１を挿通し、包囲体５１内に基材ｗを挿通する。これにより、図３と同様、包囲体５１内に不活性ガスや還元ガスを導入することにより、基材ｗのうち加熱された部位を酸化防止又は抑止することができる。
【００５１】
図４に示す構成を採用することにより、基材ｗのうちリングトランス２７の中空に挿通されている区間をリングトランス２７の二次巻線とすることで、出力制御部２２から出力された変動電流により基材ｗの区間の両端において起電力が生じ、当該区間の両端と滑動子１２，２６を介在して導通部材２９との間で一つの回路が形成され、基材ｗの当該区間に電流が流れ、この区間が第１の実施形態と同様、加熱区間となる。第４実施形態では、交流電源としては商用電源、高周波電源であればよい。
【００５２】
第４実施形態にあっては、リングトランス２７の長さ、一次巻線２７Ｂの巻数などを調整したうえで、制御部４０が、出力制御部２２からの出力電流の大きさ、搬送ローラの回転速度を制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００５３】
〔第５実施形態〕
図５は、本発明の第５実施形態に係る製造設備を模式的に示す図である。
図５に示す製造設備５では、図１に示す送り出し用搬送ロール１２に滑動子２４を設けず、メッキ液３１に浸漬した電極体２５を用いることなく、包囲体５１に加熱コイル６１を装着する。加熱部２０における電源２１が、出力制御部２２を経由して給電配線２３Ｆ，２３Ｇにより加熱コイル６１に接続されている。よって、電源２１から高周波を投入することで基材ｗが加熱コイル６１により誘導加熱される。よって、加熱コイル６１の長さ、用いる周波数を設定し、制御部４０が出力制御部２２を制御して高周波の電源２１から出力される電流、電圧等を制御すると共に、出口用搬送ローラ１５の回転速度を制御することにより、基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施すことができる。
【００５４】
上述したように本発明の第１乃至第５実施形態では、搬送機構１０によって搬送される基材ｗに対し加熱部２０で通電加熱又は誘導加熱することで、基材ｗに０．２％耐力の低減処理が施され、その予熱された状態でメッキ液３１に浸してメッキ処理を行うことができる。その際、制御部４０が、線条の基材ｗに対して０．２％耐力の低減処理を施し搬送ロールの回転速度及び加熱部２０による電気供給量などを制御する。
【００５５】
上述した第１乃至第５実施形態においては、一本又は複数本の線条の基材ｗを搬送機構で送りながら、加熱処理及びメッキ処理を行うことができる。
【実施例】
【００５６】
次に、基材ｗの０．２％耐力の低減処理に関する実施例について説明する。図１に示す製造設備１を用いて、加熱処理とメッキ処理を順に行った。また、加熱処理による焼鈍後の耐力及び伸び率については、メッキ槽３２にはメッキ液３１を入れないで行い、加熱処理による焼鈍の影響を調べた。その際、図２に示すように電極兼搬送ローラ１６を用い、メッキ処理を行った場合と比較することができるよう、搬送ローラ等の間隔を調整した。用いた基材ｗは、断面サイズの厚みが０．２ｍｍで幅が２ｍｍの無酸素銅からなる。加熱処理前の基材ｗの０．２％耐力は、２５０Ｍｐａ以上であった。メッキ液にはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のＰｂフリー合金を用い、メッキ槽の温度を３００℃とした。
【００５７】
加熱条件を以下のようにした。
実施例１、２、３では、加熱温度を６５０℃とし、加熱時間をそれぞれ、０．５秒、３秒、５秒とした。
実施例４、５、６では、加熱温度を８００℃とし、加熱時間をそれぞれ０．５秒、３秒、５秒とした。
実施例７、８、９では、加熱温度を９００℃とし、加熱時間をそれぞれ０．５秒、３秒、５秒とした。
実施例１０、１１、１２では、加熱温度を１０００℃とし、加熱時間をそれぞれ０．３秒、３秒、５秒とした。
実施例１３、１４、１５では、加熱温度を１０２０℃とし、加熱時間をそれぞれ０．３秒、３秒、５秒とした。
比較例１、２、３では、加熱温度を６００℃とし、加熱時間を５秒、３秒、０．５秒とした。
比較例４では、加熱温度を１０２０℃、加熱時間を１０秒とした。
【００５８】
加熱処理後の線材と、加熱処理及びメッキ処理後の線材について、０．２％耐力をＪＩＳ−Ｚ−２２４１に準じ測定し、各線材の伸び値をＪＩＳ−Ｚ−２２０１に準じて測定した。結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
加熱処理を行うことにより、線条の基材ｗの０．２％耐力は、加熱処理前の値２５０Ｍｐａ以上から、実施例１乃至１５、比較例１〜４の何れも１００Ｍｐａ未満に低下したが、メッキ処理により０．２％耐力は増加した。加熱温度が一定の場合、加熱時間が長くなるほど０．２％耐力は低下した。加熱時間が一定の場合、加熱温度が高くなるほど０．２％耐力は低下した。
【００６１】
よって、加熱温度が高いほど、また加熱時間が長いほど０．２％耐力が低くなる傾向にあった。そこで、加熱処理による焼鈍及びメッキ処理を施して得られる太陽電池用リード線としては、加熱温度が６５０℃以上１０２０℃以下であって、加熱時間が５秒以下であれば、０．２％耐力を１００Ｍｐａ未満とすることができた。また、この条件下では、２５％を超える伸び率を持たせることができた。
【００６２】
実施例１〜１５から、６５０℃以上１０２０℃以下の条件で加熱するという焼鈍により、これまでの間接加熱で必要とされていた３０秒以上の加熱時間を大幅に短縮することが可能であり、加熱時間が０．３秒以上５秒以下の範囲であれば、０．２％耐力にも悪影響を与えないことが分かった。
【００６３】
なお、比較例４のように加熱温度が高く加熱時間が５秒を超える条件の加熱処理では、たわみが発生し、変形が生じたため、線材ひいては太陽電池用リード線の品質を維持することが困難であった。
【００６４】
次に、メッキ処理を行うに際して予熱処理の影響を調べた。図１に示すような製造設備１を用い、実施例１５の加熱温度、加熱時間の条件で加熱処理しそのままメッキ処理したものと、同じ条件で加熱処理したものを一旦室温まで冷却し、室温状態のものをメッキ液に浸して引上げたものとを比較した。その結果、加熱処理したものをそのままメッキ処理した場合にはメッキが基材ｗの表面に綺麗にしかも均一なメッキ層が形成されていた。これに対し、加熱処理をして焼鈍したものを一旦室温まで冷却し予熱処理なくメッキ液に浸したものはメッキが一様に付いていなかった。メッキ処理する際、メッキ液に基材を浸す前に加熱しておくことにより、メッキを一様に綺麗に付着することができ、しかも付着強度も高くすることができると予測される。以上のことから、メッキ処理を行う際、予め加熱処理が必要であることが分かった。
【００６５】
以上の実施例から、線条の基材ｗを加熱処理して焼鈍しその加熱状態のままメッキ処理を行うことで、所望の太陽電池用リード線を製造することができることが分かった。また、本発明の各実施形態では何れも効率よくかつ設備コスト、ライニングコストを低減することができる。
【００６６】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲において適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１，２，３，４，５：太陽電池用リード線の製造設備
１０：搬送機構
１１：ターン用搬送ロール
１２：送り出し用搬送ロール
１３：引上げ用搬送ロール
１４：入口用搬送ロール
１５：出口用搬送ロール
１６：搬送ロール（電極兼搬送ロール）
２０：加熱部
２１：電源
２２：出力制御部
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ：給電配線
２４，２６：滑動子
２５：電極体
２７：リングトランス
２７Ａ：コア
２７Ｂ：一次巻線
２９：導通部材
３０：メッキ処理部
３１：メッキ液
３２：メッキ槽
４０：制御部
５１：包囲体
５２：チョークコイル
５３：膜厚計
６１：加熱コイル
ｗ：線条の基材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線条の基材を搬送しながら、基材に通電加熱又は誘導加熱を行うことにより０．２％耐力の低減処理を施し、その通電加熱又は誘導加熱による加熱状態のまま線条の基材にメッキ処理を施す、太陽電池用リード線の製造方法。
【請求項２】
前記通電加熱又は誘導加熱による加熱温度が前記メッキ処理における温度よりも高い、請求項１に記載の太陽電池用リード線の製造方法。
【請求項３】
前記通電加熱又は誘導加熱による０．２％耐力の低減処理が、線条の基材を昇温し始めて５秒以内に終了する、請求項１又は２に記載の太陽電池用リード線の製造方法。
【請求項４】
溶融したメッキ液を貯えるメッキ槽と、
上記メッキ槽中に設けられたターン用搬送ロールと上記メッキ槽よりも上流に設けられた送り出し用搬送ロールと上記メッキ槽よりも下流に設けられた引上げ用搬送ロールとによって搬送経路に沿って線条の基材を搬送する搬送機構と、
上記搬送機構によって搬送される線条の基材のうち上記送り出し用搬送ロールと上記ターン用搬送ロールとの間の部分を通電加熱するか又は誘導加熱する加熱部と、
上記加熱部と上記搬送機構とを制御する制御部と、
を備え、
上記制御部が上記搬送機構による基材の搬送速度と上記加熱部における電気供給量とを制御することにより、上記搬送機構で搬送される線条の基材を加熱することで０．２％耐力を低減し、加熱状態のままでメッキ液に浸漬しメッキ処理を施す、太陽電池用リード線の製造設備。
【請求項５】
前記送り出し用搬送ロールが給電ロールであり、前記加熱部における給電配線の一端が前記送り出し用搬送ロールに接続され、上記給電配線の他端がメッキ液に浸漬した電極体に接続されることにより、前記送り出し用搬送ロールとメッキ液とを電極として搬送中の線条の基材に給電する、請求項４に記載の太陽電池用リード線の製造設備。
【請求項６】
前記送り出し用搬送ロールと前記ターン用搬送ロールとの間にリングトランスが設けられ、
前記加熱部における給電配線が上記リングトランスに接続されて、該リングトランスの一次側に給電され、
上記リングトランスの中空に挿通した線条の基材が該リングトランスの二次側として機能し、前記送り出し用搬送ロールとしての給電ロールと前記メッキ液に浸漬した電極体とが導通部材で接続されていることで該線条の基材に給電する、請求項４に記載の太陽電池用リード線の製造設備。
【請求項１】
線条の基材を搬送しながら、基材に通電加熱又は誘導加熱を行うことにより０．２％耐力の低減処理を施し、その通電加熱又は誘導加熱による加熱状態のまま線条の基材にメッキ処理を施す、太陽電池用リード線の製造方法。
【請求項２】
前記通電加熱又は誘導加熱による加熱温度が前記メッキ処理における温度よりも高い、請求項１に記載の太陽電池用リード線の製造方法。
【請求項３】
前記通電加熱又は誘導加熱による０．２％耐力の低減処理が、線条の基材を昇温し始めて５秒以内に終了する、請求項１又は２に記載の太陽電池用リード線の製造方法。
【請求項４】
溶融したメッキ液を貯えるメッキ槽と、
上記メッキ槽中に設けられたターン用搬送ロールと上記メッキ槽よりも上流に設けられた送り出し用搬送ロールと上記メッキ槽よりも下流に設けられた引上げ用搬送ロールとによって搬送経路に沿って線条の基材を搬送する搬送機構と、
上記搬送機構によって搬送される線条の基材のうち上記送り出し用搬送ロールと上記ターン用搬送ロールとの間の部分を通電加熱するか又は誘導加熱する加熱部と、
上記加熱部と上記搬送機構とを制御する制御部と、
を備え、
上記制御部が上記搬送機構による基材の搬送速度と上記加熱部における電気供給量とを制御することにより、上記搬送機構で搬送される線条の基材を加熱することで０．２％耐力を低減し、加熱状態のままでメッキ液に浸漬しメッキ処理を施す、太陽電池用リード線の製造設備。
【請求項５】
前記送り出し用搬送ロールが給電ロールであり、前記加熱部における給電配線の一端が前記送り出し用搬送ロールに接続され、上記給電配線の他端がメッキ液に浸漬した電極体に接続されることにより、前記送り出し用搬送ロールとメッキ液とを電極として搬送中の線条の基材に給電する、請求項４に記載の太陽電池用リード線の製造設備。
【請求項６】
前記送り出し用搬送ロールと前記ターン用搬送ロールとの間にリングトランスが設けられ、
前記加熱部における給電配線が上記リングトランスに接続されて、該リングトランスの一次側に給電され、
上記リングトランスの中空に挿通した線条の基材が該リングトランスの二次側として機能し、前記送り出し用搬送ロールとしての給電ロールと前記メッキ液に浸漬した電極体とが導通部材で接続されていることで該線条の基材に給電する、請求項４に記載の太陽電池用リード線の製造設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７７６１２（Ｐ２０１３−７７６１２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５１３８（Ｐ２０１１−２１５１３８）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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