太陽能電池用導(dǎo)線和太陽能電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種與太陽能電池單元的接合性優(yōu)異的太陽能電池用導(dǎo)線。是在將熔融焊料鍍覆層(13)覆蓋于截面形狀被加工成扁平狀的帶板狀導(dǎo)電材料(12)的太陽能電池用導(dǎo)線(10)中，將熔融焊料鍍覆層(13)表面的氧化膜厚度設(shè)為7nm以下。
【專利說明】
太陽能電池用導(dǎo)線和太陽能電池的制造方法
[0001 ] 本申請是申請?zhí)枮?00980147297.1、國際申請日為2009年11月20日、發(fā)明名稱為 "太陽能電池用導(dǎo)線及其制造方法、保管方法和太陽能電池"的發(fā)明申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種太陽能電池用導(dǎo)線，特別是設(shè)及一種與單元的連接性優(yōu)異的太陽 能電池用導(dǎo)線及其制造方法、保管方法和太陽能電池。本申請W2008年11月27日申請的日 本特愿2008-302501W及2009年10月7日申請的日本特愿2009-233758號為基礎(chǔ)，通過引用 其內(nèi)容而包含于本申請。
【背景技術(shù)】
[0003] 太陽能電池中使用多晶、單晶的娃晶片作為半導(dǎo)體基板。
[0004] 基于本發(fā)明的圖4AW及圖4B所示的太陽能電池50,對W往的太陽能電池的構(gòu)成進(jìn) 行說明。太陽能電池50是通過用焊料將太陽能電池用導(dǎo)線10a、IOb接合在半導(dǎo)體基板52的 規(guī)定區(qū)域上而制造的，該規(guī)定區(qū)域即是設(shè)置在半導(dǎo)體基板52表面的表面電極54和設(shè)置在背 面的背面電極54。在半導(dǎo)體基板52內(nèi)產(chǎn)生的電力通過太陽能電池用導(dǎo)線向外部輸送。
[0005] 基于本發(fā)明的圖IAW及圖IB所示的太陽能電池用導(dǎo)線10,對W往的太陽能電池用 導(dǎo)線的構(gòu)成進(jìn)行說明。太陽能電池用導(dǎo)線10具有帶板狀導(dǎo)電材料12和形成于帶板狀導(dǎo)電材 料12上下表面的烙融焊料鍛覆層13。帶板狀導(dǎo)電材料12例如是對截面為圓形的導(dǎo)體進(jìn)行社 制加工而制成帶板狀的材料，也稱為扁平導(dǎo)體、扁平線。
[0006] 烙融焊料鍛覆層13是通過熱浸鍛法，向帶板狀導(dǎo)電材料12的上下表面供給烙融焊 料而形成的。
[0007] 熱浸鍛法是通過酸洗處理等將帶板狀導(dǎo)電材料12的上下表面凈化，并將該帶板 狀導(dǎo)電材料12通過烙融焊料液，由此向帶板狀導(dǎo)電材料12的上下表面12a、12b層疊焊料的 方法。當(dāng)附著在帶板狀導(dǎo)電材料12的上下表面12a、12b的烙融焊料凝固時，烙融焊料鍛覆層 13由于表面張力的作用形成為如圖IA所示的從寬度方向的側(cè)部向中央部鼓起的形狀，即， 形成為所謂的山形。
[000引將該太陽能電池用導(dǎo)線10切斷成規(guī)定的長度，并利用空氣吸附移動到半導(dǎo)體基板 52的表面電極(柵電極)54上，在半導(dǎo)體基板52的表面電極54上進(jìn)行焊接。在表面電極54預(yù) 先形成有與表面電極54導(dǎo)通的電極帶（指針）（未圖示）。使太陽能電池用導(dǎo)線IOa的烙融焊 料鍛覆層13與該表面電極54接觸，在該狀態(tài)下進(jìn)行焊接。將太陽能電池用導(dǎo)線IOb焊接到半 導(dǎo)體基板52的背面電極55上的情況也相同。
[0009] W往，為了在半導(dǎo)體基板52的表面電極54與太陽能電池用導(dǎo)線10之間得到優(yōu)異的 焊料接合性，使表面電極54含浸與太陽能電池用導(dǎo)線10的烙融焊料鍛覆層13相同成分的焊 料?？墒牵陙?，隨著半導(dǎo)體基板52的薄型化的發(fā)展，使表面電極54含浸焊料時半導(dǎo)體基 板52破損的問題已經(jīng)顯現(xiàn)。因此，為了避免半導(dǎo)體基板52的破損，所W在采取省略對表面電 極54進(jìn)行焊料含浸工序。
[0010] 由于省略了對半導(dǎo)體基板52的表面電極54和太陽能電池用導(dǎo)線10之間帶來優(yōu)異 的焊料接合性的焊料含浸工序，進(jìn)而即便使用在W往接合性沒有問題的太陽能電池用導(dǎo) 線，也不能得到充分的接合性的情況變得常見。半導(dǎo)體基板52和太陽能電池用導(dǎo)線10間的 接合是通過在表面電極54的電極材料(例如Ag)和烙融焊料鍛覆層13的接合材料(例如Sn) 之間形成金屬化合物(例如AgsSn)而實現(xiàn)的。該接合需要通過助烙劑的作用從烙融焊料鍛 覆層13的表面和表面電極54的表面去除氧化膜，從而使焊料的金屬原子(Sn)和電極的金屬 原子(Ag)直接碰撞，并且需要通過加熱使焊料中的Sn原子易于擴(kuò)散到其他原子(Ag)的晶格 內(nèi)。即，當(dāng)烙融焊料鍛覆層13表面的氧化膜的厚度較大時，則通過助烙劑的氧化膜去除不能 充分進(jìn)行，所W發(fā)生焊接不良的情況。
[0011] 若在表面電極54和烙融焊料鍛覆層13之間發(fā)生焊接不良，則半導(dǎo)體基板52和太陽 能電池用導(dǎo)線10的接合不充分，所W會因機(jī)械的剝離、導(dǎo)通不良而引起組件的輸出功率的 降低。
[0012] 專利文獻(xiàn)1已提出為了抑制在制造時或使用時焊料表面生成氧化膜，將0.002~ 0.0 l 5質(zhì)量％的?添加到焊料的方法。
[OOU]專利文獻(xiàn)1中的太陽能電池用導(dǎo)線中，在加熱溫度到30(TC為止，氧化膜厚度在1~ 2皿左右且不變色，加熱溫度到350°C之后氧化膜厚度在扣m左右且才開始稍變色。另一方 面，還記載W往例子時在250°C時氧化膜厚度就已經(jīng)超過6皿，變色顯著。此外，在專利文獻(xiàn)1 中還記載了不加熱時的氧化膜厚度，在發(fā)明產(chǎn)品W及W往例中均為Iwii左右。
[0014] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-263880號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 如上所述，為了將太陽能電池用導(dǎo)線牢固地接合到半導(dǎo)體基板，將烙融焊料鍛覆 層13表面的氧化膜變薄即可。然而根據(jù)專利文獻(xiàn)1，盡管是加熱前的狀態(tài)，發(fā)明產(chǎn)品的氧化 膜厚度也在IMi(1000 nm)左右。因此，不足W在省略了對表面電極的焊料含浸工序的半導(dǎo)體 基板和太陽能電池用導(dǎo)線之間得到牢固的接合性。
[0016] 因此，本發(fā)明的目的在于解決上述課題，提供一種與單元的連接性優(yōu)異的太陽能 電池用導(dǎo)線及其制造方法、保管方法W及太陽能電池。
[0017] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的特征是一種太陽能電池用導(dǎo)線，其特征在于，是與太陽 能電池單元進(jìn)行接合的，在截面形狀被加工成扁平狀的帶板狀導(dǎo)電材料上設(shè)置有烙融焊料 鍛覆層的太陽能電池用導(dǎo)線，其中，烙融焊料鍛覆層表面的氧化膜厚度為7nmW下。
[0018] 在上述太陽能電池用導(dǎo)線中，上述帶板狀導(dǎo)電材料可W是體積電阻率為5化Q ? mmW下的扁平線。
[0019] 在上述太陽能電池用導(dǎo)線中，上述帶板狀導(dǎo)電材料可W是Cu、Al、AgW及Au中的任 一種。
[0020] 在上述太陽能電池用導(dǎo)線中，上述帶板狀導(dǎo)電材料可W是初銅、低氧銅、無氧銅、 憐脫氧銅W及純度為99.9999% W上的高純度銅中的任一種。
[0021] 在上述太陽能電池用導(dǎo)線中，上述烙融焊料鍛覆層可W是Sn系焊料或是使用Sn作 為第1成分且含有0.1質(zhì)量％^上的選自饑、111、81、513、4旨、211、化^及加中的至少一種元素 作為第2成分的Sn系焊料合金。
[0022] 本發(fā)明的其他特征是一種太陽能電池用導(dǎo)線的制造方法，其特征在于，通過對線 材實施社制加工或縱切加工（siit processing)而形成帶板狀導(dǎo)電材料，并用連續(xù)電加熱 或連續(xù)加熱式加熱爐或批次式加熱設(shè)備對該帶板狀導(dǎo)電材料進(jìn)行熱處理，之后，供給烙融 焊料對帶板狀導(dǎo)電材料進(jìn)行焊料鍛覆時，將其鍛覆溫度設(shè)為焊料的液相線溫度+120°C W 下。
[0023] 在上述太陽能電池用導(dǎo)線的制造方法中，供給烙融焊料對帶板狀導(dǎo)電材料進(jìn)行焊 料鍛覆時，也可W將鍛覆作業(yè)氣氛的溫度設(shè)為3(TC W下，將鍛覆作業(yè)氣氛的相對濕度設(shè)為 65% W下。
[0024] 本發(fā)明另外的特征是一種太陽能電池用導(dǎo)線的保管方法，其特征在于，用氧穿透 性為1血/m2 ? day ? MPaW下、透濕度為O.lg/m2 ? (1曰7^下的捆包材料對權(quán)利要求1所述的太 陽能電池用導(dǎo)線進(jìn)行捆包，保管。
[0025] 在上述太陽能電池用導(dǎo)線的保管方法中，也可W將太陽能電池用導(dǎo)線在未捆包或 開封捆包材料的狀態(tài)下，在溫度30°C W下、相對濕度65% W下的條件下進(jìn)行保管。
[0026] 本發(fā)明還具有的其他特征是一種太陽能電池，其特征在于，將上述太陽能電池用 導(dǎo)線通過其烙融焊料鍛覆層的焊料與半導(dǎo)體基板的表面電極和背面電極焊接。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，能夠得到與單元的接合性優(yōu)異的太陽能電池用導(dǎo)線。
【附圖說明】
[0028] 圖IA是作為本發(fā)明優(yōu)選實施方式的太陽能電池用導(dǎo)線的橫截面圖。
[0029] 圖IB是圖IA的太陽能電池用導(dǎo)線的原料之一的帶板狀導(dǎo)電材料的立體圖。
[0030] 圖2是作為本發(fā)明優(yōu)選其他實施方式的太陽能電池用導(dǎo)線的橫截面圖。
[0031] 圖3是在本實施方式中用于形成烙融焊料鍛覆層的熱浸鍛設(shè)備的示意圖。
[0032] 圖4A是使用了圖IA所示的太陽能電池用導(dǎo)線的太陽能電池的橫截面圖。
[0033] 圖4B是使用了圖4A所示的太陽能電池用導(dǎo)線的太陽能電池的俯視圖。
[0034] 圖5是表示使用了圖4所示的太陽能電池的、太陽能電池組件一個例的俯視圖。
【具體實施方式】
[0035] W下，根據(jù)附圖來詳細(xì)敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0036] 如圖IA所示，本發(fā)明的太陽能電池用導(dǎo)線10是將烙融焊料供給到帶板狀導(dǎo)電材料 12的上下表面，在焊料浴的出口進(jìn)行鍛覆而形成的。
[0037] 帶板狀導(dǎo)電材料12是通過對線材(截面是圓形的線材)進(jìn)行社制加工，將其用連續(xù) 電加熱爐或批次式加熱設(shè)備進(jìn)行熱處理而形成。
[0038] 圖IB是表示帶板狀導(dǎo)電材料12的立體圖，上表面12a和下表面12b被制成平坦面， 側(cè)面12cW凸?fàn)钆蛎浶纬桑嗣?2d被切割成適宜的長度而形成的。
[0039] 圖3表示烙融焊料鍛覆裝置。
[0040] 熱浸鍛設(shè)備41具有:收容由烙融焊料S組成的焊料浴(焊料鍛覆浴)42的焊料槽43、 和設(shè)置在焊料浴42中的將由輸出裝置輸出的帶板狀導(dǎo)電材料12引導(dǎo)到焊料浴42中的上游 側(cè)導(dǎo)漉44、和設(shè)置在焊料槽43的下游的將經(jīng)過焊料浴42和上游側(cè)導(dǎo)漉44而制造出的太陽能 電池用導(dǎo)線10向卷繞機(jī)引導(dǎo)的下游側(cè)導(dǎo)漉45。
[0041] 在運(yùn)里，焊料浴43的溫度必須設(shè)定為比所使用焊料的烙點(diǎn)高，但在烙融狀態(tài)下焊 料中的Sn易擴(kuò)散從而和空氣中的氧結(jié)合，顯著增進(jìn)氧化膜的生成。并且，較高的作業(yè)氣氛的 溫度、濕度也對氧化膜的生成有促進(jìn)作用。因此，優(yōu)選焊料浴的溫度為所用焊料的液相線溫 度+120°C W下（下限值為液相線溫度巧(TC)、鍛覆作業(yè)氣氛的溫度為30°C W下（下限值為 10% )、鍛覆作業(yè)氣氛的相對濕度為65% W下(下限值為10% )。
[0042] 根據(jù)上述制法，能制造出焊料鍛層表面的氧化膜厚度為3. OnmW下（下限值為 0.5nm)的太陽能電池用導(dǎo)線。
[0043] 并且，將制造出的太陽能電池用導(dǎo)線用氧穿透性為ImL/m2 ? day ? M化W下、透濕 度在O.lg/m2 ? day W下的捆包材料捆包，或者即使在未捆包或開封捆包材料狀態(tài)下，在溫 度為30°C W下（下限值為I(TC)、相對濕度為65% W下（下限值為10%)的條件下保管，則能 夠?qū)⒀趸ず穸鹊脑鲩L抑制在7nmW下（下限值為0.5nm)。
[0044] 如上所述，本發(fā)明的太陽能電池用導(dǎo)線10,為了使對半導(dǎo)體基板的表面電極W及 背面電極的接合變得牢固而將烙融焊料鍛覆層13表面的氧化膜厚度設(shè)為7nmW下。由此，能 容易地去除焊料接合時的氧化膜，能將太陽能電池用導(dǎo)線10與表面電極W及背面電極牢固 地焊接。即，能夠防止由于機(jī)械性剝離、導(dǎo)通不良引起的組件的輸出功率下降。
[0045] 帶板狀導(dǎo)電材料12例如使用體積電阻率在5化Q -mmW下的扁平線。
[0046] 通過對該扁平線進(jìn)行社制加工，能夠得到如圖IB所示橫截面形狀的帶板狀導(dǎo)電材 料12,通過縱切加工得到帶板狀導(dǎo)電材料12。
[0047] 帶板狀導(dǎo)電材料12由Cu、Al、AgW及Au中的任一種、或者由初銅、低氧銅、無氧銅、 憐脫氧銅W及純度為99.9999% W上的高純度銅中的任一種組成。
[0048] 作為烙融焊料鍛覆層，使用Sn系焊料(抽系焊料合金）。該Sn系焊料用Sn作為成分 重量最重的第1成分且含0.1質(zhì)量％^上的選自化、111、81、513、4旨、211、化^及加中的至少一 種元素作為第2成分。
[0049] 接著，說明本實施方式的效果。
[0050] 將圖IA所示的太陽能電池用導(dǎo)線10焊接到圖4所示的半導(dǎo)體基板52的表面電極54 W及背面電極55上時，太陽能電池用導(dǎo)線10、半導(dǎo)體基板52的加熱溫度被設(shè)為烙融焊料鍛 覆層13的焊料的烙點(diǎn)附近溫度。運(yùn)是由于太陽能電池用導(dǎo)線10的帶板狀導(dǎo)電材料12(例如， 銅）的熱膨脹率與半導(dǎo)體基板52(Si)的熱膨脹率相差很大。因此，由于熱膨脹率的差異產(chǎn) 生了熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力導(dǎo)致在半導(dǎo)體基板52上發(fā)生龜裂。為了減小該熱應(yīng)力，優(yōu)選進(jìn)行低溫 接合。所W，將太陽能電池用導(dǎo)線10、半導(dǎo)體基板52的加熱溫度設(shè)為烙融焊料鍛覆層13的焊 料的烙點(diǎn)附近溫度。
[0051] 上述接合時的加熱方法，是將半導(dǎo)體基板52設(shè)置在熱板上，并用來自該電熱板的 加熱、和來自設(shè)置在半導(dǎo)體基板52上的太陽能電池用導(dǎo)線10上方的加熱。
[0052] 為了增大半導(dǎo)體基板52的表面電極54W及背面電極55與烙融焊料鍛覆層13的接 觸面積，充分進(jìn)行從半導(dǎo)體基板52到烙融焊料鍛覆層13的熱傳導(dǎo)，優(yōu)選將含有烙融焊料鍛 覆層13的太陽能電池用導(dǎo)線10的形狀加工成扁平狀。
[0053] 但是，由于W往的太陽能電池用導(dǎo)線的烙融焊料鍛覆層表面的氧化膜厚度較厚， 因此，利用將太陽能電池用導(dǎo)線與表面電極54進(jìn)行焊料接合時所用的助烙劑來去除氧化膜 的效果變得不充分，從而引發(fā)焊接不良的現(xiàn)象，其結(jié)果引起機(jī)械性剝離的發(fā)生、因?qū)ú涣?不能得到高輸出功率等問題。
[0054] 由于將成為本實施方式太陽能電池用導(dǎo)線10的上下表面的烙融焊料鍛覆層13的 表面氧化膜厚度設(shè)為7nmW下，所W，利用助烙劑能容易地去除氧化膜，焊接性變優(yōu)異，所W 能解決上述W往的問題。
[0055] 其中，氧化膜厚能W通過俄歇電子能譜法得到的深度分布中的氧化峰值減半的時 間來定義。
[0056] 接著，將用于本發(fā)明的帶板狀導(dǎo)電材料的材料物性示于表1。
[0化7] 表1 r00581
[0059] 帶板狀導(dǎo)電材料12優(yōu)選為體積電阻率在5化Q ? mmW下的較低值的材料。作為該 材料如表1所示有化、Al、Ag W及Au等。
[0060] 在Cu、Al、AgW及Au中，體積電阻率最低的是Ag。因此，使用Ag作為帶板狀導(dǎo)電材料 12,則能夠?qū)⑹褂锰柲茈姵赜脤?dǎo)線10的太陽能電池的發(fā)電效率發(fā)揮到最大限度。使用Cu 作為帶板狀導(dǎo)電材料12,則能夠降低太陽能電池用導(dǎo)線的成本。使用Al作為帶板狀導(dǎo)電材 料12,則能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能電池用導(dǎo)線10的輕量化。
[0061] 使用Cu作為帶板狀導(dǎo)電材料12時，該銅可使用初銅、低氧銅、無氧銅、憐脫氧銅W 及純度為99.9999% W上的高純度銅中的任一種。為了使帶板狀導(dǎo)電材料的0.2%屈服強(qiáng)度 值達(dá)到最小，優(yōu)選使用高純度的銅。因此，使用純度為99.9999% W上的高純度銅，則能夠降 低帶板狀導(dǎo)電材料的0.2%屈服強(qiáng)度值。使用初銅或憐脫氧銅作為帶板狀導(dǎo)電材料12,則能 夠降低太陽能電池用導(dǎo)線的成本。
[0062] 作為用于烙融焊料鍛覆層的焊料，可W舉出Sn系焊料，或者，用Sn作為第1成分且 含0.1質(zhì)量％^上的選自饑、111、81、513、4旨、211、化^及加中的至少一種元素作為第2成分的 Sn系焊料合金。
[0063] 運(yùn)些焊料也可W作為第3組分含有1000 ppmW下的微量元素。
[0064] 接著，說明本發(fā)明的太陽能電池用導(dǎo)線的制造方法。
[0065] 首先，對作為原料的截面為圓形的線材(未圖示)實施社制加工或者對平板實施縱 切加工而形成帶板狀導(dǎo)電材料。用連續(xù)電加熱或連續(xù)加熱式加熱爐或批次式加熱設(shè)備對該 帶板狀導(dǎo)電材料進(jìn)行熱處理。之后，使用如圖3所示的鍛覆作業(yè)線，通過供給烙融焊料從而 形成烙融焊料鍛覆層。
[0066] 在運(yùn)里，焊料浴的溫度必須設(shè)定為比所使用的焊料烙點(diǎn)高，但在烙融狀態(tài)下焊料 中的Sn易擴(kuò)散從而和空氣中的氧結(jié)合，使氧化膜的生成顯著增進(jìn)。并且，較高的制造氣氛的 溫度、濕度也對氧化膜的生成有促進(jìn)作用。因此，優(yōu)選焊料浴的溫度為所用焊料的液相線溫 度+120°C W下、鍛覆作業(yè)氣氛的溫度為30°C W下、鍛覆作業(yè)氣氛的相對濕度為65% W下。其 中，焊料浴的溫度表示利用接觸式溫度計測定的距帶板狀導(dǎo)電材料進(jìn)出于焊料浴的入口 或出口 5cm W內(nèi)的測定值，鍛覆作業(yè)氣氛的溫度，相對濕度是表示距離鍛覆作業(yè)線5m位置的 測定值。
[0067]根據(jù)上述的制法，能夠制造出焊料鍛層表面的氧化膜厚3.OnmW下的太陽能電池 用導(dǎo)線。在運(yùn)里所示的氧化膜厚，是對焊料鍛層表面(上表面或下表面)的5處進(jìn)行俄歇電子 能譜分析而得到的數(shù)據(jù)的平均值。另外，通過SERA( Sequential Electrochemical Reduction AnalysiS:連續(xù)電化學(xué)還原法），可確認(rèn)運(yùn)里所示的氧化膜的成分是錫(Sn)的氧 化物(SnO:氧化錫（II)、Sn〇2氧化錫（IV))。將通過SERA分析得到的SnO的膜厚和Sn化的膜厚 相加的氧化膜厚，與用俄歇電子能譜分析得到的氧化膜厚基本對應(yīng)。
[006引并且，將制造出的太陽能電池用導(dǎo)線，用氧穿透性為ImL/V ? day . MPaW下、透濕 度在O.lg/m2 ? dayW下的捆包材料捆包，或者在未捆包或開封捆包材料的狀態(tài)下，在溫度 為30°C W下、相對濕度為65% W下的條件下保管，則也能夠?qū)⒀趸ず穸鹊脑鲩L抑制在7nm W下。
[0069] 作為將原料加工成帶板狀導(dǎo)電材料的加工方法，社制加工、縱切加工均能適用。社 制加工是社制圓線而使其扁平化的方法。通過社制加工形成帶板狀導(dǎo)電材料，從而能夠形 成長板狀的長度方向?qū)挾认嗤膸О鍫顚?dǎo)電材料?？v切加工能夠?qū)?yīng)各種寬度的材料。即、 原料導(dǎo)電材料的寬度即使在長度方向不相同，但在使用寬度各異的導(dǎo)電材料原料的情況 下，通過縱切加工也能形成長板狀的在長度方向?qū)挾认嗤膸О鍫顚?dǎo)電材料。
[0070] 通過對帶板狀導(dǎo)電材料進(jìn)行熱處理，能夠提高帶板狀導(dǎo)電材料的軟化特性。提高 帶板狀導(dǎo)電材料的軟化特性，則能有效降低0.2%屈服強(qiáng)度值。作為熱處理的方法，例如有 連續(xù)電加熱、連續(xù)式加熱W及批次式加熱。對于連續(xù)地對長板狀進(jìn)行熱處理，優(yōu)選連續(xù)電加 熱或連續(xù)式加熱。對于必須是穩(wěn)定的熱處理的場合，優(yōu)選批次式加熱。從防止氧化的角度， 優(yōu)選使用氮?dú)獾炔换顫姎怏w氣氛或氨氣還原氣氛的爐子。
[0071] 惰性氣體氣氛或氨氣還原氣氛的爐是通過連續(xù)電加熱、連續(xù)式加熱爐或者批次式 加熱設(shè)備來提供的。
[0072] 另外，如圖2所示，對本發(fā)明設(shè)及的太陽能電池用導(dǎo)線10而言，是將烙融焊料供給 到帶板狀導(dǎo)電材料12的上下表面，在焊料浴的出口進(jìn)行鍛覆的帶板狀導(dǎo)電材料12,用社漉 對其進(jìn)行剪錯，調(diào)整鍛覆厚度，從而平坦地形成了上下的烙融焊料鍛覆層13、13。其中，"平 坦"是表示鍛覆表面的凹凸高度在3WI1W下。另外，形成于烙融焊料鍛覆層13表面的氧化膜， 與W圖1A、圖IB進(jìn)行的說明同樣地形成。
[0073] 帶板狀導(dǎo)電材料12是通過對線材(截面為圓形的線材)進(jìn)行社制加工，將其用連續(xù) 電加熱爐、連續(xù)式加熱爐或批次式加熱設(shè)備進(jìn)行熱處理而形成。
[0074] 在如圖2所示的帶板狀導(dǎo)電材料12的導(dǎo)體寬度和電極寬度相等的情況下，該構(gòu)造 能抑制供給的焊料的量，即、通過形成圖2的形狀，能夠防止在帶板狀導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體基 板的接合中所用的焊料被過剩地供給到與表面電極或背面電極的接合部并流出到電極W 外的部分從而使單元的受光面變小。由此，得到屏蔽耗損的抑制優(yōu)異的太陽能電池用導(dǎo)線 10。
[0075] 另外，能整齊地在表面電極W及背面電極設(shè)置帶板狀導(dǎo)電材料，能實現(xiàn)牢固的焊 接。并且，由于鍛覆層平坦，所W與空氣吸附夾具的密合性高，移動時不易發(fā)生脫落。另外， 由于鍛覆層平坦，在繞線器上進(jìn)行卷繞時，能容易得到穩(wěn)定的層疊狀態(tài)，難W發(fā)生卷崩。因 此，也解除了由于卷崩所產(chǎn)生的導(dǎo)線纏繞而不能抽出的問題。
[0076] 接著，詳細(xì)說明關(guān)于本發(fā)明的太陽能電池。
[0077] 如圖4AW及圖4B所示，本發(fā)明的太陽能電池50是將上述已說明的太陽能電池用導(dǎo) 線10,通過鍛覆表面的氧化膜厚為7nmW下的烙融焊料鍛覆層13的焊料，與半導(dǎo)體基板52的 表面電極54W及背面電極55焊接。由于太陽能電池50使用太陽能電池用導(dǎo)線10,該導(dǎo)線10 具有鍛覆表面的氧化膜厚為化mW下的焊料鍛層，所W，不需要對半導(dǎo)體基板52的表面電極 54W及背面電極55進(jìn)行含浸。因此，能夠避免由于對已薄型化的半導(dǎo)體基板的電極進(jìn)行焊 料含浸而帶來的破損。其中，本發(fā)明的太陽能電池用導(dǎo)線10也能適用于已對電極進(jìn)行了焊 料含浸的類型的半導(dǎo)體基板，其用途不限于對電極不含浸焊料類型的半導(dǎo)體基板。
[0078] 在本發(fā)明中，烙融焊料鍛覆層13的表面氧化膜厚在7nmW下，是極薄的，該烙融焊 料鍛覆層13將成為太陽能電池用導(dǎo)線10、與半導(dǎo)體基板52的表面電極54W及背面電極55的 接合面。因此，在與半導(dǎo)體基板52的表面電極54W及背面電極55進(jìn)行焊料接合時，由于助烙 劑的作用容易地破壞氧化膜，得到優(yōu)異的焊料潤濕性，所W，烙融焊料鍛覆層13與表面電極 54W及背面電極55的焊料接合變得牢固。即，在太陽能電池用導(dǎo)線10與半導(dǎo)體基板52間得 到高接合強(qiáng)度的接合。
[0079] 根據(jù)本發(fā)明太陽能電池50，太陽能電池用導(dǎo)線10和半導(dǎo)體基板52的接合強(qiáng)度高， 所W能實現(xiàn)太陽能電池組件制造時的成品率的提高W及組件輸出功率的提高。
[0080] 另外，對太陽能電池50而言，例如，如圖5所示，將多個太陽能電池50縱橫排列，配 置成太陽能組件51而使用。運(yùn)時，在上下鄰接的單元之間的電連接例如通過將接合在一個 太陽能電池50的表面電極54f上的太陽能電池用導(dǎo)線10與接合在另一個太陽能電池50的表 面電極54f上的太陽能電池用導(dǎo)線10直線狀焊料連接而進(jìn)行。
[0081] 也可W將接合在一個太陽能電池50的表面電極54f上的太陽能電池用導(dǎo)線10與接 合在另一個太陽能電池50的表面電極54f上的太陽能電池用導(dǎo)線10高低不同地焊料連接， 從而進(jìn)行上下鄰接的單元之間的電連接。
[0082] (實施例1)
[0083 ]對作為原料導(dǎo)電材料的銅材料實施社制加工，形成了寬2. Omm、厚0.16mm的扁平線 狀的帶板狀導(dǎo)電材料。將該帶板狀導(dǎo)電材料用批次式加熱設(shè)備進(jìn)行熱處理，然后在該帶板 狀導(dǎo)電材料的周圍，用圖3所示的熱浸鍛設(shè)備(焊料浴溫度為340°C，作業(yè)現(xiàn)場溫度為30°C， 作業(yè)現(xiàn)場的濕度為62RH% )實施Sn-3 % Ag-0.5 % Cu焊料(液相線溫度為220°C)的鍛覆，在帶 板狀導(dǎo)電材料的上下表面形成了烙融焊料鍛覆層（中央部的厚度為20WI1)(導(dǎo)體是熱處理的 Cu)。由此，得到了圖IA中的太陽能電池用導(dǎo)線。之后，立即實施氧化膜厚的測定（俄歇電子 能譜分析)W及接合力的測定。
[0084] (實施例2、3、4W 及 5)
[0085] 與實施例1的太陽能電池用導(dǎo)線10同樣地形成了帶板狀導(dǎo)電材料，用批次式加熱 設(shè)備進(jìn)行熱處理，然后在該帶板狀導(dǎo)電材料的周圍，用圖3所示的熱浸鍛設(shè)備(焊料浴溫度 為340°C，作業(yè)現(xiàn)場溫度為30°C，作業(yè)現(xiàn)場的濕度為65RH% )實施Sn-3 % Ag-0.5 % Cu焊料(液 相線溫度為22(TC)的鍛覆，在帶板狀導(dǎo)電材料的上下表面形成了烙融焊料鍛覆層（中央部 的厚度為20WI1)(導(dǎo)體是熱處理的化）。而實施例2是對所制造的太陽能電池用導(dǎo)線不進(jìn)行捆 包，在30°CX65RH%的條件的恒溫?恒濕槽中保管3個月后，實施了氧化膜厚的測定(俄歇 電子能譜分析）W及接合力的測定。而實施例3~5是將所制造的太陽能電池用導(dǎo)線，用已脫 氣的Al袋(靜電防止PET 12皿/Al錐9皿/尼龍15mi/靜電防止化DPE 50皿、氧穿透性lmL/ m2 ? day ? MPa、透濕度O.lg/m2 ? day)進(jìn)行捆包，實施例3在60°C X95RH%的條件、實施例4在 70°C X95RH%的條件、實施例5在80°C X95畑％的條件的恒溫?恒濕槽中保管3個月后，實 施了氧化膜厚的測定(俄歇電子能譜分析)W及接合力的測定。
[00化](實施例6和7)
[0087]與實施例1的太陽能電池用導(dǎo)線10同樣地形成了帶板狀導(dǎo)電材料，用批次式加熱 設(shè)備進(jìn)行熱處理，然后在該帶板狀導(dǎo)電材料的周圍，用圖3所示的熱浸鍛設(shè)備(實施例6的焊 料浴溫度為340°C，作業(yè)現(xiàn)場溫度為20°C，作業(yè)現(xiàn)場的濕度為50RH%、實施例7的焊料浴溫度 為340°C，作業(yè)現(xiàn)場溫度為30°C，作業(yè)現(xiàn)場的濕度為65RH% )實施Sn-3 % Ag-0.5 % Cu焊料(液 相線溫度為22(TC)的鍛覆，在帶板狀導(dǎo)電材料的上下表面形成了烙融焊料鍛覆層（中央部 的厚度為20WI1)(導(dǎo)體是熱處理的Cu)。并且，實施例6是在制造太陽能電池用導(dǎo)線后，立即實 施了氧化膜厚的測定(俄歇電子能譜分析）W及接合力的測定。實施例7是將所制造的太陽 能電池用導(dǎo)線，用已脫氣的Al袋(靜電防止陽T12皿/Al錐9皿/尼龍15皿/靜電防止化DPE 50 皿、氧穿透性1血/m2 ? day ? MPa、透濕度0.1 g/m2 ? day)，進(jìn)行捆包，并在85°C X95W%的條 件的恒溫?恒濕槽中保管3個月后，實施了氧化膜厚的測定(俄歇電子能譜分析及接合 力的測定。
[008引（比較例1)
[0089] 與實施例1的太陽能電池用導(dǎo)線10同樣地形成了帶板狀導(dǎo)電材料，用批次式加熱 設(shè)備進(jìn)行熱處理，然后在該帶板狀導(dǎo)電材料的周圍，用圖3所示的熱浸鍛設(shè)備(焊料浴溫度 為350°C，作業(yè)現(xiàn)場溫度為35°C，作業(yè)現(xiàn)場的濕度為70RH% )實施Sn-3%Ag-0.5%化焊料(液 相線溫度為22(TC)的鍛覆，在帶板狀導(dǎo)電材料的上下表面形成了烙融焊料鍛覆層（中央部 的厚度為20皿）（導(dǎo)體是熱處理的Cu)。之后，立即實施了氧化膜厚的測定(俄歇電子能譜分 析)W及接合力的測定。
[0090] (比較例2及3)
[0091] 與實施例1的太陽能電池用導(dǎo)線10同樣地形成了帶板狀導(dǎo)電材料，用批次式加熱 設(shè)備進(jìn)行熱處理，然后在該帶板狀導(dǎo)電材料的周圍，用圖3所示的熱浸鍛設(shè)備(實施例6是焊 料浴溫度為340°C，作業(yè)現(xiàn)場溫度為30°C，作業(yè)現(xiàn)場的濕度為65畑％ )實施Sn-3%Ag-O . 5% Cu焊料(液相線溫度為22(TC)的鍛覆，在帶板狀導(dǎo)電材料的上下表面形成了烙融焊料鍛覆 層（中央部的厚度為20WI1)(導(dǎo)體是熱處理的Cu)。而比較例2是對所制造的太陽能電池用導(dǎo) 線不進(jìn)行捆包，在60°C X95W1%的條件的恒溫?恒濕槽中保管3個月后，實施了氧化膜厚的 巧憶(俄歇電子能譜分析似及接合力的測定。在比較例3中，將所制造的太陽能電池用導(dǎo)線 用已脫氣的Al蒸鍛袋(Al蒸鍛PET 12皿/尼龍15皿/靜電防止化DPE 50皿、氧穿透性IOmL/ m2 ? day ? MPa、透濕度lOg/m2 ? day)，進(jìn)行捆包，在60°C X95W%的條件的恒溫?恒濕槽中 保管3個月后，實施了氧化膜厚的測定(俄歇電子能譜分析)W及接合力的測定。
[0092] 對運(yùn)些實施例1、2、3、4、5、6^及7還有比較例1、2^及3的太陽能電池用導(dǎo)線的焊 料鍛覆表面的氧化膜厚進(jìn)行俄歇電子能譜分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)相對于實施例1、2、3、4W及5中 的氧化膜厚很薄均在7nmW下，比較例1、2W及3中的氧化膜厚均大于7nm，較厚。其中，氧化 膜厚是W通過俄歇電子能譜得到的深度分布(瓣射時間（sec)vs.組成比(at%))中的氧化 峰值減半的時間來定義，按照下式計算得出的。
[0093] 氧化膜厚(nm) =Si化換算瓣射速率(nm/min)
[0094] X氧化峰值減半的時間（nm/min)
[00巧]在運(yùn)些實施例1、2、3、4、5、6W及7還有比較例1、2W及3的太陽能電池用導(dǎo)線上適 量涂布松香系助溶劑，將各自的太陽能電池用導(dǎo)線設(shè)置在銅板上，W熱板進(jìn)行加熱(在260 °C下保持30秒），如圖4AW及圖4B所示，將太陽能電池用導(dǎo)線焊接到具有兩個匯流電極的 155mmX 155mmX 16皿的半導(dǎo)體基板上（未預(yù)先在電極中含浸焊料）。進(jìn)而，為了評價焊接在 運(yùn)些半導(dǎo)體基板上的太陽能電池用導(dǎo)線對半導(dǎo)體基板的接合力，進(jìn)行了90°剝離試驗(試驗 速度:lOmm/min、剝離長度:15mm)。
[0096] 實施例1、2、3、4、5、6 W及7還有比較例1、2 W及3的評價結(jié)果如表2所示。
[0097] 表 2
[009引
[0099] 表2中"鍛覆溫度"一欄中表示的是焊料鍛覆浴的溫度。"現(xiàn)場溫度"一欄中表示的 是進(jìn)行鍛覆作業(yè)場所的溫度。"現(xiàn)場濕度"一欄中表示的是進(jìn)行鍛覆作業(yè)場所的相對濕度。 "捆包材料"一欄中表示的是在恒溫?恒濕槽中保管時的捆包袋。"保管溫度"一欄中表示的 是恒溫?恒濕槽的溫度。"保管濕度"一欄中表示的是恒溫?恒濕槽的相對濕度。"氧化膜 厚"一欄中表示的是利用從俄歇電子能譜分析得到的深度分布求得的、焊料鍛覆表面的氧 化膜的厚度(n = 5的平均值）。"接合力"一欄中表示的是通過90°剝離試驗，對銅板和太陽能 電池用導(dǎo)線進(jìn)行拉伸，測試使用多大的拉伸力進(jìn)行拉伸時使接合剝離的結(jié)果，O表示拉伸 力在IONW上，X表示拉伸力小于10N。
[0100] 如表2所示，"接合力"的評價結(jié)果為，相對于氧化膜厚在7nmW下的實施例1、2、3、 4、5、6W及7的接合力優(yōu)異，氧化膜厚大于7nm的比較例1、2W及3的接合力較差。
[0101] 如W上所述，從實施例1、2、3、4、5、6W及7還有比較例1、2W及3的評價結(jié)果可知， 本實施方式設(shè)及的太陽能電池用導(dǎo)線10有優(yōu)異的接合強(qiáng)度。
[0102] 符號說明
[0103] 10太陽能電池用導(dǎo)線
[0104] 12帶板狀導(dǎo)電材料 [01化]13烙融焊料鍛覆層。
【主權(quán)項】
1. 一種太陽能電池用導(dǎo)線，其特征在于，用于保管后與太陽能電池單元進(jìn)行接合，在截 面形狀為扁平狀的帶板狀導(dǎo)電材料設(shè)置有熔融焊料鍍覆層， 其中，所述熔融焊料鍍覆層表面的氧化膜厚度被控制為7nm以下。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用導(dǎo)線，其中，所述截面形狀為扁平狀的帶板狀導(dǎo) 電材料的、與所述太陽能電池單元接合的面和其相反面為平坦面，側(cè)面以凸?fàn)钆蛎浶纬伞?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用導(dǎo)線，其中，所述帶板狀導(dǎo)電材料由體積電阻率 為50μΩ ·πιπι以下的扁平線形成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用導(dǎo)線，其中，所述帶板狀導(dǎo)電材料由Cu、Al、Ag和 Au中的任一種形成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用導(dǎo)線，其中，所述帶板狀導(dǎo)電材料由韌銅、低氧 銅、無氧銅、磷脫氧銅和純度為99.9999%以上的高純度銅中的任一種形成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池用導(dǎo)線，其中，所述熔融焊料鍍覆層由Sn系焊料形 成，或者由使用Sn作為第1成分且含有0.1質(zhì)量％以上的選自由Pb、In、Bi、Sb、Ag、Zn、N0PCu 所形成的組中的至少一種元素作為第2成分的Sn系焊料合金形成。7. -種太陽能電池的制造方法，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的太陽能電池用導(dǎo)線通 過其熔融焊料鍍覆層的焊料與半導(dǎo)體基板的表面電極和背面電極焊接。
【文檔編號】H01L31/18GK106098829SQ201610429438
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2009年11月20日
【發(fā)明人】西甫, 遠(yuǎn)藤裕壽, 高橋健, 黑田洋光, 阿久津裕幸, 沢畠勝憲, 坂東宙, 東谷育, 沖川寬
【申請人】日立金屬株式會社