專利名稱：太陽(yáng)能電池用電極線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為太陽(yáng)能電池的連接用引線使用的電極線材。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池具備以具有PN結(jié)的硅半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體基板、和被焊接在上述半導(dǎo)體基板的表面被線狀地設(shè)置的多個(gè)表面電極上交叉設(shè)置的焊接帶上的連接用引線，通常，為了得到需要的電動(dòng)勢(shì)，串聯(lián)連接多個(gè)太陽(yáng)能電池使用。串聯(lián)連接通過(guò)將連接用引線的一個(gè)表面(下面)焊接在1個(gè)太陽(yáng)能電池的表面電極上，將另一端的表面(上面)焊接在相鄰連接的太陽(yáng)能電池的比較大區(qū)域的背面電極上形成。
目前，作為上述連接用引線材料的電極線材，使用以對(duì)由韌銅形成的圓形截面的銅線進(jìn)行壓延、被壓潰為平坦?fàn)畹膲簼~線(flattenedcopper wire)作為芯材，在其表面疊層有熔融焊接鍍層形成的材料。上述熔融焊接鍍層在上述壓潰銅線上適用熔融鍍法，即，通過(guò)酸洗等將表面清凈化的壓潰銅線通過(guò)熔融焊料浴，在由壓潰銅線構(gòu)成的芯材表面疊層而形成。上述熔融焊接鍍層，在芯材上附著的熔融焊料在凝固時(shí)受到表面張力的作用，形成從芯材的寬度方向的端部向著中央部膨脹的山形狀。
在半導(dǎo)體基板上焊接上述電極線材時(shí)，加熱溫度被嚴(yán)格地控制在焊接材料熔點(diǎn)附近的低溫。其理由是因?yàn)樾纬呻姌O線材的芯材的銅和形成半導(dǎo)體基板的例如硅的熱膨脹率不同。即，在低溫下進(jìn)行電極線材的焊接，可以盡可能減小導(dǎo)致高價(jià)的半導(dǎo)體基板產(chǎn)生開(kāi)裂的熱應(yīng)力。
上述半導(dǎo)體基板，目前使用其厚度為300μm左右的基板，但近年來(lái)，為了降低成本而有薄型化的傾向，最近，能夠使用250μm左右的基板。因此，以現(xiàn)有的壓潰導(dǎo)線作為芯材的電極線材，在焊接時(shí)有容易在半導(dǎo)體基板上產(chǎn)生開(kāi)裂的問(wèn)題。為了防止這樣的開(kāi)裂，近年來(lái)使用與半導(dǎo)體基板材料的熱膨脹差小的導(dǎo)電性材料作為芯材。作為這樣的材料，例如在日本專利特開(kāi)昭60-15937號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，提出了在由Fe、Ni合金的因瓦合金(Invar)(代表性組成Fe-36％Ni)形成的中間層的兩面疊層銅層一體化的覆層材料。作為低熱膨脹合金，在上述因瓦合金以外，也有可以使用Fe-Ni-Co合金的Kovar(注冊(cè)商標(biāo))的情況。
另一方面，與太陽(yáng)能電池的領(lǐng)域不同，作為半導(dǎo)體用引線框原材料，在日本專利特開(kāi)昭59-204547號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)和日本專利特開(kāi)昭59-204548號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中提出了在鋁或鋁合金材料與銅或銅合金材料的結(jié)合界面形成鉻層或鋅層的鋁-銅類的覆層材料的方案。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開(kāi)昭60-15937號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利特開(kāi)昭59-204547號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本專利特開(kāi)昭59-204548號(hào)公報(bào)上述專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的用覆層材料作為芯材的電極線材(有時(shí)稱為“覆層電極線材”)，是的確可以減輕在半導(dǎo)體基板上產(chǎn)生的熱應(yīng)力的材料，因?yàn)槔皿w積電阻率比較高的Fe-Ni合金和Fe-Ni-Co合金等合金材料形成中間層，所以，有平均電阻變高、太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率下降的問(wèn)題。
此外，上述專利文獻(xiàn)2、3的鋁-銅類覆層材料，與太陽(yáng)能電池的電極線材用途不同，而且，因?yàn)樵谝粋€(gè)表面上鋁露出，所以，在該表面也有不能形成熔融焊接鍍層的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問(wèn)題而形成的發(fā)明，其目的在于提供一種能夠代替現(xiàn)有的覆層電極線材的、在焊接時(shí)在太陽(yáng)能電池用半導(dǎo)體基板上難以產(chǎn)生開(kāi)裂、而且導(dǎo)電性優(yōu)異的太陽(yáng)能電池用電極線材。
本發(fā)明的太陽(yáng)能電池用電極線材，具備體積電阻率為2.3μΩ·cm以下、并且允許強(qiáng)度(proof strength)為19.6MPa～85MPa的芯材、和在上述芯材的表面疊層形成的熔融焊接鍍層。
根據(jù)該太陽(yáng)能電池用電極線材，因?yàn)樾静牡脑试S強(qiáng)度為19.6MPa～85MPa，所以熔融焊接鍍處理和此后的操作方面沒(méi)有過(guò)度的變形，處理性良好。而且，在半導(dǎo)體基板上進(jìn)行焊接時(shí)，通過(guò)在凝固過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，自身塑性變形，可以減輕、消除熱應(yīng)力。因此，在半導(dǎo)體基板上難以產(chǎn)生開(kāi)裂。而且，因?yàn)轶w積電阻率為2.3μΩ·cm以下，所以，導(dǎo)電性優(yōu)異、發(fā)電效率優(yōu)異。
在上述電極線材中，優(yōu)選以氧為20ppm以下的純銅退火材料形成芯材。通過(guò)使用該退火材料，和現(xiàn)有的覆層電極線材相比，可以顯著降低制造成本。此外，相對(duì)以覆層材料構(gòu)成芯材的覆層電極線材，有時(shí)將以單層材料形成芯材的電極線材稱為“單層電極線材”。
此外，取代上述單層材料的芯材，也可以使用由中間層和在其兩面疊層形成的第一表面層和第二表面層構(gòu)成的覆層材料的芯材。通過(guò)使用覆層材料的芯材，使用適當(dāng)材料，可以容易地將其平均體積電阻率和允許強(qiáng)度控制在上述規(guī)定的范圍內(nèi)，可以大范圍提供各種覆層電極線材。此時(shí)，通過(guò)以同一材料、同一厚度形成上述第一、第二表面層，在焊接時(shí)可以防止電極線材的熱變形，可以提高焊接的作業(yè)性。
優(yōu)選以純Cu或以Cu為主要成分的Cu合金形成上述第一表面層和第二表面層，以純Al或以Al為主要成分的Al合金形成上述中間層。因?yàn)檫@些材料容易以低成本獲得，所以，可以以低成本提供本發(fā)明的覆層電極線材。組合這些材料使用時(shí)，相對(duì)覆層材料的全部厚度，上述中間層優(yōu)選制成10％～50％。這是因?yàn)樾∮?0％，難以確保上述允許強(qiáng)度，大于50％，難以確保上述體積電阻率。
此外，本發(fā)明的單層電極線材、覆層電極線材優(yōu)選沿著該芯材的長(zhǎng)度方向，形成熔融焊料收納用凹部，在該熔融焊料收納用凹部中形成熔融焊接鍍層。通過(guò)設(shè)置上述熔融焊料收納用凹部，供給上述凹部的熔融焊料凝固時(shí)，熔融焊料的中央部難以膨脹，容易使上述熔融焊接鍍層變得平坦。因此，能夠提高電極線材的焊接性，得到優(yōu)異的結(jié)合性。
上述熔融焊料收納用凹部，優(yōu)選將芯材寬度方向的開(kāi)口寬度制成為芯材寬度的90％以上。通過(guò)將熔融焊料收納用凹部的開(kāi)口寬度制成為芯材寬度的90％以上，在供給上述熔融焊料收納用凹部的熔融焊料凝固時(shí)，易于在整個(gè)芯材寬度平坦化，提高可焊性。
使用本發(fā)明的電極線材的太陽(yáng)能電池，具備以具有PN結(jié)的半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體基板；和在上述半導(dǎo)體基板的表面設(shè)置的多個(gè)表面電極上焊接的連接用引線，上述連接用引線由上述單層電極線材或覆層電極線材形成。設(shè)置有熔融焊料收納用凹部的電極線材，通過(guò)在上述熔融焊料收納用凹部中填充形成的熔融焊接鍍層進(jìn)行焊接。根據(jù)該太陽(yáng)能電池，連接用引線具備上述各電極線材的特征、作用效果，總的來(lái)說(shuō)，在太陽(yáng)能電池用半導(dǎo)體基板上難以產(chǎn)生開(kāi)裂，而且導(dǎo)電性優(yōu)異，因此發(fā)電效率優(yōu)異。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的單層電極線材的橫截面圖。
圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式的覆層電極線材的橫截面圖。
圖3是形成有熔融焊料收納用凹部的、本發(fā)明的覆層電極線材的橫截面圖。
圖4是形成有熔融焊料收納用凹部的、本發(fā)明的其它覆層電極線材的橫截面圖。
圖5是使用本發(fā)明的電極線材的太陽(yáng)能電池的概略立體圖。
符號(hào)說(shuō)明1、1A、1B電極線材；2、2A芯材；3A、3B、3C熔融焊接鍍層；4中間層；5A、5B銅層(第一表面層、第二表面層)；6、6A熔融焊料收納用凹部具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的電極線材。
圖1表示第一實(shí)施方式的單層電極線材1，具有帶板狀芯材2和在該芯材2的表面和背面疊層形成的熔融焊接鍍層3A、3B。上述芯材2以體積電阻率為2.3μΩ·cm以下、并且允許強(qiáng)度為19.6MPa～85MPa、優(yōu)選為19.6MPa～49MPa的允許強(qiáng)度低的金屬形成。其中，在上述芯材的側(cè)面，在鍍處理時(shí)不可避免地會(huì)形成熔融焊接鍍層，但在圖1中被省略記載。在表示后述的其它實(shí)施方式的圖中也同樣被省略。
作為形成上述芯材2的金屬材料，可以使用純銅、純銀等導(dǎo)電性、可焊性良好的各種金屬材料，但從材料成本出發(fā)、優(yōu)選純銅。銅的純度越高越好，優(yōu)選99.9mass％以上或其以上的銅。在雜質(zhì)中，因?yàn)楹形⒘康难蹙途哂刑岣咴试S強(qiáng)度的作用，因此越少越好，無(wú)氧銅(OFHC)和真空熔化銅等的氧含量在20ppm以下較適宜。
圖2表示第二實(shí)施方式的覆層電極線材1A，具有以覆層材料形成的帶板狀芯材2A；和在該芯材2A的表面和背面疊層形成的熔融焊接鍍層3A、3B。上述芯材2A具備以鋁材形成的中間層4；和在其兩面以銅材疊層形成的第一表面層5A、第二表面層5B，體積電阻率的平均值為2.3μΩ·cm以下、并且允許強(qiáng)度為19.6MPa～85MPa、優(yōu)選為19.6MPa～49MPa。此外，在半導(dǎo)體基板的電極上只焊接電極線材的單面時(shí)，可以只在中間層4一個(gè)表面上設(shè)置銅層。
作為上述鋁材，Al含量為99.0mass％左右以上、優(yōu)選為99.9mass％以上的純鋁或具有上述Al含量的鋁合金，例如，可以使用JIS 1050、1060、1085、1080、1070、1N99、1N90。另一方面，作為上述銅材，Cu含量為99.0mass％左右以上、優(yōu)選為99.9mass％以上的純銅或具有上述Cu含量的銅合金，特別適宜使用允許強(qiáng)度低的、氧含量為20ppm以下的純銅。
上述中間層4的厚度，優(yōu)選設(shè)定為整個(gè)芯材2A厚度的10％～50％。小于10％，覆層材料的平均允許強(qiáng)度變得大于85MPa，另一方面，大于50％，平均體積電阻率變得大于2.3μΩ·cm，因此不優(yōu)選。此外，第一、第二表面層5A、5B的厚度優(yōu)選為同樣厚度。通過(guò)形成同樣厚度，在焊接時(shí)可以防止電極線材的熱變形。
上述單層電極線材1的芯材2，可以使用壓延圓形截面的線材，使其兩面為平坦面而加工為帶狀板的材料；或使用通過(guò)將單層壓延片縱割為多個(gè)帶板材而加工成的材料。另一方面，上述覆層電極線材的芯材通過(guò)將具有同樣截面結(jié)構(gòu)的覆層片縱割為為多個(gè)帶板材而加工。由下述能夠容易的制作覆層片使構(gòu)成各層的鋁片、銅片重合，通過(guò)一對(duì)冷輥或熱輥進(jìn)行壓接，在200～500℃左右對(duì)得到的壓接材料進(jìn)行數(shù)十秒～數(shù)分鐘的擴(kuò)散退火。
從原材料加工上述芯材2、2A時(shí)，芯材引起加工固化，允許強(qiáng)度上升。因此，在加工后，優(yōu)選實(shí)施充分的軟化退火，使允許強(qiáng)度進(jìn)入19.6MPa～85MPa的范圍。一般地，因?yàn)殡姌O線材的厚度為100～300μm左右，所以，退火條件在Cu/Al/Cu的覆層材料時(shí)以500℃左右、此外在Cu單層材料時(shí)以900℃左右，分別只保持1分鐘左右就足夠了。
有關(guān)施加上述軟化退火的時(shí)刻，可以在將上述單層壓延片或覆層片縱割為帶板材，在將其切斷為適當(dāng)長(zhǎng)度的芯材時(shí)施加軟化退火?；?qū)ι鲜銎┘榆浕嘶?此時(shí)，軟化退火也發(fā)揮擴(kuò)散退火的效果)，此后，將帶板材縱割，將其切斷為芯材。但是，在將帶板材的允許強(qiáng)度降低為19.6MPa左右～49MPa左右時(shí)，優(yōu)選采用前者的方法。另一方面，帶板材的允許強(qiáng)度升高為大于49MPa左右小于等于85MPa左右時(shí)，可以使用后者的方法，該方法有生產(chǎn)率優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
如上述制造的帶板材即芯材，此后被浸漬在調(diào)整為熔融焊接鍍溫度的鍍?cè)≈?，在其表面形成熔融焊接鍍?A、3B。形成熔融焊接鍍層3A、3B的焊料合金在后敘述。上述熔融焊接鍍的溫度被調(diào)整為比焊料合金的熔點(diǎn)高50～100℃左右的溫度。通過(guò)將該溫度設(shè)定的很高，可以實(shí)現(xiàn)退火效果。因此，在縱割前進(jìn)行上述軟化退火時(shí)，熔融焊接鍍溫度優(yōu)選設(shè)定得高。
上述單層電極線材1或覆層電極線材1A，其芯材2、2A的截面形狀如圖1、圖2所示為簡(jiǎn)單的方形，若以覆層材料的芯材2A的情況作為例子，如圖3所示，優(yōu)選沿著長(zhǎng)度方向，橫截面的形狀形成為一個(gè)表面(在圖例中的下面)的中央部為平坦?fàn)畎枷莸谋P狀(盤截面形狀)，在該凹陷側(cè)面形成熔融焊料收納用凹部6。上述凹部的深度，優(yōu)選在最深部分為10μm左右～30μm左右，此外，其寬度(下面開(kāi)口寬度)優(yōu)選為芯材2A寬度的90％左右以上。寬度上限沒(méi)有特別的限制，也可以在整個(gè)下面寬度開(kāi)口。
在具有這樣的熔融焊料收納用凹部6的電極線材1B中，對(duì)芯材2A實(shí)施熔融焊接鍍時(shí)，通過(guò)填充供給熔融焊料，使上述凹部6幾乎充滿，在上述凹部6中，表面形成幾乎為平坦?fàn)畹娜廴诤附渝儗?C。該熔融焊接鍍層3C表面幾乎為平坦?fàn)?，所以，可焊性提高?br> 通過(guò)以下所述填充供給熔融焊料，使其幾乎填滿上述凹部6在進(jìn)行熔融焊接鍍時(shí)，通過(guò)適當(dāng)控制熔融焊料浴溫、鍍速度，或在熔融焊料浴中浸漬芯材2A、上提后，從凹部6的開(kāi)口部由熱風(fēng)吹除鼓起的多余的熔融焊料，可以由適當(dāng)?shù)墓纬考M(jìn)行刮除除去。
上述熔融焊料收納用凹部6，可以通過(guò)在帶板狀的芯材上施加適當(dāng)?shù)乃苄约庸?、彎曲加工等容易地加工形成。例如，能夠通過(guò)使帶板材通過(guò)輥之間形成為盤狀的截面形狀的模型輥容易地加工。此外，在將原材料片縱割得到帶板材時(shí)，通過(guò)調(diào)整切條機(jī)旋轉(zhuǎn)刀刃的間隔和旋轉(zhuǎn)速度，也可以在被縱割的帶板材的側(cè)端部施加彎曲加工。
在上述實(shí)施方式中，上述電極線材1B的芯材2A的橫截面形狀制成為上述凹部6的中央底部形成為平坦?fàn)畹谋P狀，但截面形狀不限定此，例如，如圖4所示，也可以將芯材2A的全部截面形狀制成為彎曲狀。這種情況下，熔融焊料收納用凹部6A的底面形成為彎曲狀。因?yàn)檫@樣的盤狀或彎曲狀的截面形狀是單純形狀，加工容易，所以工業(yè)生產(chǎn)率也優(yōu)異。
此外，在上述實(shí)施方式中，作為加工出熔融焊料收納用凹部的芯材使用覆層材料的芯材2A，但也可以使用單層壓延材料。而且，對(duì)單層壓延材料或覆層材料的芯材的軟化退火，與單層電極線材的情況下同樣，也可以將單層壓延片或覆層片縱割為帶板材，切斷該帶板材，在加工上述凹部后施加軟化退火。或者，對(duì)上述片施加軟化退火，此后將帶板材縱割、將其切斷，也可以形成上述凹部。使用后者方法的情況下，優(yōu)選將熔融焊接鍍溫度設(shè)定為高的，由此能夠在熔融焊接鍍時(shí)得到退火效果。
作為形成上述熔融焊接鍍層3A、3B、3C的焊接材料，使用熔點(diǎn)為130～300℃左右的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合金等。因?yàn)镻b可能對(duì)人體有害、污染環(huán)境，所以從防止污染的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選無(wú)Pb的Sn-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Cu合金、Sn-Ag-In合金、Sn-Ag-Bi合金等的焊接材料。此外，在上述各焊接材料中，為了防止熔融焊料的氧化，可以添加選自50～200ppm左右的P、數(shù)～數(shù)十ppm的Ga、數(shù)～數(shù)十ppm的Gd、數(shù)～數(shù)十ppm的Ge中的1種或2種以上物質(zhì)。再者，作為上述熔融焊接鍍層，也可以是Sn、Ag、Cu等各種純金屬或使用這些合金的多層結(jié)構(gòu)。這種情況下，調(diào)節(jié)各層的厚度，使得在熔融后形成需要的合金成分。多層結(jié)構(gòu)可以由依次施加確定的金屬鍍而簡(jiǎn)單形成。
接著，參照附圖，說(shuō)明將上述實(shí)施方式的電極線材作為連接用引線使用的太陽(yáng)能電池。
圖5表示具備使用形成有熔融焊料收納用凹部的電極線材形成的連接用引線13的太陽(yáng)能電池。該太陽(yáng)能電池具備以具有PN結(jié)的硅半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體基板11、和在上述半導(dǎo)體基板11的表面設(shè)置為線狀的多個(gè)表面電極12上焊接的連接用引線13。而且，在上述半導(dǎo)體基板11的背面設(shè)置有多個(gè)40～80mm2左右的大型表面的背面電極。
在被焊接上述連接用引線13前的半導(dǎo)體基板11上，形成與這些表面電極12垂直相交配置的焊接帶，使得與多個(gè)線狀表面電極12導(dǎo)通。將連接用引線13載置在半導(dǎo)體基板11上，使得上述熔融焊接鍍收納用凹部中形成的熔融焊接鍍層與上述焊接帶接觸，共同熔融半導(dǎo)體基板11的焊接帶和連接用引線13的熔融焊接鍍層。在半導(dǎo)體基板11的表面焊接上述連接用引線13。由此，在半導(dǎo)體基板11上，由上述電極線材形成的連接用引線13被結(jié)合。而且，因?yàn)楸趁骐姌O具有比較大的露出區(qū)域(40～80mm2左右)，所以，與焊接到表面電極相比，焊接到相鄰的太陽(yáng)能電池的背面電極上比較容易。
根據(jù)該太陽(yáng)能電池，在電極線材的焊接時(shí)，電極線材通過(guò)熱應(yīng)力產(chǎn)生塑性變形，緩和了在半導(dǎo)體基板上產(chǎn)生的熱應(yīng)力，因此在半導(dǎo)體基板上難以產(chǎn)生開(kāi)裂，而且因?yàn)殡姌O線材的體積電阻率低，所以，導(dǎo)電性優(yōu)異，可以提高發(fā)電效率。還因?yàn)樵陔姌O線材中形成熔融焊接鍍收納用凹部，在其上形成表面為平坦?fàn)畹娜廴诤附渝儗?，所以，可焊性?yōu)異，連接用引線13與半導(dǎo)體基板11堅(jiān)固的結(jié)合。因此，連接用引線難以從半導(dǎo)體基板脫離，耐久性優(yōu)異。
以下，對(duì)本發(fā)明的電極線材列舉實(shí)施例具體說(shuō)明，但本發(fā)明不是這樣的實(shí)施例的限定性解釋。
實(shí)施例實(shí)施例A
在由鋁(材質(zhì)JIS 1N90、Al99.90mass％)或因瓦合金(Fe-36.5mass％Ni)制成的中間層的兩面壓接由無(wú)氧銅(Cu99.97mass％、O15ppm)構(gòu)成的表面層，通過(guò)擴(kuò)散退火制作疊層形成的各種覆層材料。各覆層材料(芯材原材料)的全部厚度為160μm，相對(duì)各覆層材料全部厚度的中間層厚度的比率如表1中所示。將各覆層材料縱割、制作寬度為2mm的帶板材，將其切斷為長(zhǎng)度150mm，制作多個(gè)芯材。對(duì)各芯材實(shí)施500℃×1分鐘的軟化退火。此外，使用由上述無(wú)氧銅制成的壓延片，與上述同樣地操作，制作多個(gè)芯材，對(duì)該一部分芯材實(shí)施軟化退火。再使用由韌銅(Cu99.94mass％、O33ppm)構(gòu)成的壓潰銅線(厚度160μm、寬大約2mm)，切斷為上述長(zhǎng)度，不實(shí)施退火，形成芯材。
使用各芯材、以JISZ2241中規(guī)定的方法，進(jìn)行在長(zhǎng)度方向拉伸的拉伸試驗(yàn)，測(cè)定允許強(qiáng)度。并且，以JISH0505中規(guī)定的方法，測(cè)定芯材的體積電阻率。測(cè)定結(jié)果一并示于表1。
再以丙酮清凈各芯材的表面后，在熔融焊接鍍?cè)?焊料組成Sn-3.5mass％Ag、熔點(diǎn)220℃、浴溫300℃)中浸漬，迅速提起，在芯材表面形成熔融焊接鍍層。這樣操作制作的電極線材試樣的熔融焊接鍍層的厚度，單面平均為40μm左右。
使由此得到的各電極線材與太陽(yáng)能電池用硅基板(厚度200μm)的焊接帶接觸，以260℃保持1分鐘焊接。上述焊接帶，是以縱向截?cái)嘣诠杌迳闲纬傻亩鄠€(gè)表面電極的方式在基板表面附著形成的帶。焊接后，調(diào)查在硅基板上是否產(chǎn)生裂紋。結(jié)果一并示于表1。
通過(guò)表1可知，實(shí)施例的電極線材(試樣No.1、2、4)，不論單層類型還是覆層類型，因?yàn)樾静牡脑试S強(qiáng)度都在49MPa以下，所以即使是200μm的薄型硅基板，也都沒(méi)有產(chǎn)生開(kāi)裂。另一方面，從試樣No.7可知，在使用無(wú)氧銅的電極線材中沒(méi)有進(jìn)行軟化退火，加工原樣的材料允許強(qiáng)度高達(dá)147MPa，在硅基板中產(chǎn)生裂紋。另一方面，有關(guān)體積電阻率，實(shí)施例的材料比以因瓦合金形成中間層的現(xiàn)有例的覆層電極線材(試樣No.5)還低，確認(rèn)具有優(yōu)異的導(dǎo)電性。
表1

(注)“Cu”是無(wú)氧銅、壓潰銅線的材質(zhì)為韌銅。
在試樣No.中，帶*的是實(shí)施例，No.3、7為比較例、No.5、6是現(xiàn)有例實(shí)施例B在由鋁(材質(zhì)JIS 1N90、Al99.90mass％)或因瓦合金(Fe-36.5mass％Ni)制成的中間層的兩面壓接由無(wú)氧銅(Cu99.97mass％、O15ppm)制成的表面層，通過(guò)擴(kuò)散退火制作疊層形成的各種覆層材料。各覆層材料(芯材原材料)的整體厚度是200μm，相對(duì)各覆層材料全部厚度的中間層厚度的比率如表2中所示。對(duì)各芯材實(shí)施500℃×1分鐘的軟化退火，此后，縱割制作寬度為2mm的帶板材，再將其切斷為長(zhǎng)度150mm，制作多個(gè)芯材。另外，對(duì)由上述無(wú)氧銅制成的壓延片，以與上述同樣的條件施加軟化退火后，通過(guò)縱割制作多個(gè)芯材。
以丙酮清凈各芯材的表面后，對(duì)各芯材群，在熔融焊接鍍?cè)?焊料組成Sn-3.5mass％Ag、熔點(diǎn)220℃、浴溫300℃)中浸漬屬于芯材群的一部分芯材，迅速提起，在芯材表面形成熔融焊接鍍層。由此制作的電極線材試樣的熔融焊接鍍層厚度，單面平均為40μm左右。
此外，以和向上述熔融焊接鍍?cè)〉慕n同樣的條件，在以硝酸鉀和亞硝酸鈉為主要成分的鹽浴(浴溫300℃)中浸漬屬于上述芯材群的其它芯材，迅速上浮。由此，在其它芯材上施與與形成上述熔融焊接鍍層的芯材同樣的加熱條件。在鹽浴中浸漬過(guò)的芯材，對(duì)在其表面附著的鹽進(jìn)行水洗后，與實(shí)施例A同樣操作，測(cè)定允許強(qiáng)度和體積電與實(shí)施例A同樣，在太陽(yáng)能電池用硅基板(厚度200μm)上焊接各電極線材，調(diào)查在焊接后的硅基板上是否產(chǎn)生開(kāi)裂。結(jié)果一并示于表2。
由表2可知，實(shí)施例的電極線材(試樣No.11、12、14)，不論單層類型還是覆層類型，因?yàn)樾静牡脑试S強(qiáng)度都在85MPa以下，所以即使是200μm的薄型硅基板，也不產(chǎn)生裂紋，并且，體積電阻率低至2.2μΩ·cm以下，確認(rèn)具有優(yōu)異的導(dǎo)電性。
表2

(注)“Cu”是無(wú)氧銅、在試樣No.中，帶*的是實(shí)施例，No.13是比較例
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，具備體積電阻率為2.3μΩ·cm以下、并且允許強(qiáng)度為19.6MPa～85MPa的芯材、和在所述芯材表面疊層形成的熔融焊接鍍層。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，所述芯材由氧為20ppm以下的純銅的退火材料形成。
3.一種太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，具備由具有中間層和在所述中間層兩面疊層形成的第一表面層和第二表面層的覆層材料構(gòu)成的芯材；和在所述芯材表面疊層形成的熔融焊接鍍層，所述芯材的平均體積電阻率為2.3μΩ·cm以下、并且平均允許強(qiáng)度為19.6MPa～85MPa。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，所述第一表面層和第二表面層的材質(zhì)和厚度相同。
5.如權(quán)利要求3或4所述的太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，所述第一表面層和第二表面層由純Cu或以Cu為主要成分的Cu合金形成，所述中間層由純Al或以Al為主要成分的Al合金形成。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，相對(duì)于整個(gè)覆層材料的厚度，中間層厚度為10％～50％。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，所述芯材沿著長(zhǎng)度方向形成有熔融焊料收納用凹部，在所述熔融焊料收納用凹部中形成有熔融焊接鍍層。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能電池用電極線材，其特征在于，所述熔融焊料收納用凹部的芯材寬度方向的開(kāi)口寬度為芯材寬度的90％以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在焊接時(shí)，在太陽(yáng)能電池用半導(dǎo)體基板上難以產(chǎn)生開(kāi)裂，而且導(dǎo)電性優(yōu)異的太陽(yáng)能電池用電極線材。本發(fā)明的太陽(yáng)能電池用電極線材，具備體積電阻率為2.3μΩ·cm以下、且允許強(qiáng)度為19.6MPa～85MPa的芯材(2)、和在上述芯材(2)表面疊層形成的熔融焊接鍍層(3A)、(3B)。上述芯材(2)優(yōu)選由氧在20ppm以下的純銅的退火材料形成。并且，上述芯材(2)可以以具有以鋁形成的中間層、和在上述中間層的兩面疊層形成的銅層的覆層材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)B32B7/02GK1957479SQ20058001628
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者鹽見(jiàn)和弘, 石尾雅昭, 藤田敏明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社新王材料