JPS613472A - 太陽電池基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 太陽電池基板とくにその表面性状の改＠に関しこの明細
書で述べる技術内容は、該表面性状を、太陽電池の受光
面に供されるアモルファス層に対するすぐれた適合を成
就し得る鉄系、なかでも低炭素鋼冷延薄板を用いる基板
材料についての開発成果を提案しようとするものである
。

太陽電池はその機械的支持の役割を果す基板上に０．１
〜１μｍ厚のアモルファス層を形成する０このアモルフ
ァス層の膜厚が非常に薄いため、電池製造の信頼性や電
池特性としての太陽光の電気的エネルギーへの変換効率
の面において基板材料の影響を強く受け、このため基板
材料の選択は製造方式とも強い関連を持つ経済性を含め
て重要である。

（従来の技術） 従来、太陽電池の基板材料として石英ガラスやソーダラ
イムガラスおよびステンレス鋼などが使われてきた。

ガラス系材料は基板自体が光透過性を持つため電池表面
の保護の役割を同時に果すという利点はあるがガラスの
宿命とも言える破損し易い欠点が免れ難い上、とくに無
アルカリである石英ガラスは、高価であり、太陽電池製
造に際してロール゛ツー・ロールの量産性の高い方式を
採用できないという問題点がある。

これに対しステンレス鋼は機械的強度が高くて強靭なた
め０．Ｆ３ｒｎｔｎ程度以下の薄い板を使うことができ
、また可撓性を有することからコイル状の材料を用いた
量産が可能であシ、さらに曲面構造を持つ太陽電池とし
ても有利に適合するなどの点で優れている◇ しかし、通常、圧延されたステンレス鋼の表面には圧延
時に発生するオイル・ビット、スクラッチなどの欠陥が
多数あり、これをそのままの状態で太陽電池の基板材料
として用いるとアモルファス層の膜厚が薄いために、そ
の形成に不均一を生じ易くまた場合によっては欠陥周辺
で電気的短絡を起こし、電池としての機能を来さなくな
ることさえある。

このため一般的には、＃　１０００〜＃　１５００程度
まで数段階の手数をかけて砥粒研摩し、電解研摩を施す
ことによって表面粗さを調整しているのが現状である。

しかし、このような方法では工程操作が複雑で処理にも
長時間を要する上・加工コストが高価となりステンレス
鋼自体の価格と加えた最終的々価格は非常に高いものに
なってしまう。

太陽電池が既存の発電方法に伍して電力用として普及す
るためには現状から大幅なコスト・ダウンが必要であシ
、上記の現状を打開し得る安価で材質特性のすぐれた基
板材料が要求されている。

最近に至り、上記のような事情に鑑みステンレス鋼の表
面研摩法に関して、中性塩水溶液を電解液に用いた電解
作用による基板素地面の陽極溶解に〃口えた砥粒擦過を
行って基板表面を鏡面研摩する製造方法が開発された（
特開昭５５−７１０７７号公報参照）。

この場合、従来の機械的研摩と電解研摩を複合させて同
時に行うものであるため・操作時間を大幅に短縮するこ
とができるように開示されてはいるがしかし、その目的
とするところは従来法と同一でアシ・ステンレス鋼自身
の歩留りの低下とともに加工コストは依然として高いレ
ベルにあり、上記懸案の本質的な解決とはならない。

（発明が解決しようとする問題点） ところで太陽電池として具備すべき好ましい特性として
は （１）　　表面粗さが小さくかつ細かなビット状欠陥も
できるだけ少ないこと、 （２）基板表面からアモルファス層へ電池特性を劣化さ
せる不純物拡散が少ないこと、 （８）耐食性、耐熱性にすぐれ太陽電池としての長期間
の使用に対し耐久性を有すること、し）　熱伝導性がす
ぐれていること、 （５）高強度でかつ可撓性を持ち、ロール・ツー・ロー
ル方式による電池の量産が可能であること（６）安価で
あること、 と要約することができる。

従って太陽電池基板として電池特性および信頼性の観点
から最も基本になる表面粗さが小さく、アモルファス層
への不純物拡散がなく耐久性にも優れて上掲の諸要請か
すべて有利に充足される安価な基板材料を与えることが
この発明の目的である０ （問題点を解決するための手段） 発明者らは、この目的に沿って各種薄鋼板の表面性状の
改善方法を検討した結果、高価なステンレス鋼板を用い
ることなく、低合金鋼薄板で製造される極めて安価な太
陽電池基板の開発に成功したＯ すなわちＮｉおよび／又はＱｒめっきを厚み１μｍ以上
で施した表面処理鋼板であって、そのめっき板が、Ｏ：
　０．１重量％（成分含有量につき簡単のためチで示す
〕以下、Ｓｉ　：　１．０重量％以下、Ｍｎ　：　２．
０重量％以下、Ｐお裏びＳ：何れも０．０２重量％以下
の成分を含有する組成の冷延鋼板よシ成る太陽電池基板
は、上記問題点の解決手段として有用である。

（作用） 太陽電池基板は、前述したように電池特性を劣化させる
アモルファス層への不純物の拡散が少ないことが必要で
、上記冷延鋼板にあってもａ、ｐ、ｓなどの元素を出来
るだけ減少させることで目的に適合し、ここに製造コス
トをも考慮してＯ：　０．１係以下、ｐ　：　ｏ、ｏｚ
％以下、ｓ　：　ｏ、ｃｍ％以下に限定する〇 なお不純物元素は適当な添加元素との安定な化合物を生
成させることによっても拡散を抑えることが可能であシ
、その目的を満足するためには、ができる〇 次にＡｚ、ｓｉ、およびＭｎは、脱酸剤として使用され
るが過剰の添加は却工性を低下させるｆｃめ表面欠陥を
伴ううれいがあるので、Ａ／　：　０．０５％以下、Ｓ
ｉ　：　１％以下そしてＭｎ　：　ｊ２％以下の添加を
必要とする。

一般に太陽電池は、耐食性、耐熱性に優れることが長期
間の使用に対し耐久性を満たすために必要とされていた
のでさきに触れたように従来ステンレス鋼が専ら用いら
れた。

しかし、この耐食性は、それを充分保証し得る厚みのＮ
ｉ及び／又はＱｒめっき処理を行なうことによシ後述の
ように、よシ有利に対処できる。

一方針熱性に関しても、太陽電池製造の際には２００〜
８００℃に加熱されるものの、その後は２００℃以上に
なる場合は無いことから必ずしもステンレス鋼における
ような耐熱性は必要としないのであるＣ 従って上記耐久性がとくに問題となる場合にあっても、
製造コストと表面性状とを考慮し、Ｃｕ：１チ以下、Ｎ
１：２％以下、Ｏｒ：ｌ（ｌ以下そしてＭＯ：　１％以
下の何れか少くとも１種を必要によｐ添刀口とすること
もできる。

以上述べた成分組成になる冷延鋼板は、仕上げ圧延のま
まあるいは従来のステンレス鋼板におけると同様に最も
優れた表面性状をうるため、焼鈍−酸洗−スキンパス圧
延もしくは光輝焼鈍−スキンパス圧延を実施するものと
する〇 この場合において太陽電池基板として必要な可撓性をも
たせるため、通常ｇ、Ｂｍｍ以下の仕上シ厚みとする。

ところで一般に冷延鋼板は、最善の工程で義造したとし
ても、圧延のままの状態では最大表面粗さくＲｍａＸ　
）を０．２μ以下にするのは現在の技術では困難である
上、ピット状あるいは筋状表面欠陥を皆無にすることは
できず、この点ステンレス鋼板の場合に前述したような
表面研磨によって表面性状を向上できたのに反し、低合
金鋼の場合１表面性状の改善はもちろん、同時に耐食性
に対する措置をも必要とするため現在まで実用化されて
いなかったのである。

この発明は上記した成分組成の冷延鋼板に対し、Ｎｉ及
び／又き（はＱｒめづさを施すことによシ、表面粗度の
向上と表面欠陥の修復をうるとともに、耐食性をあわせ
付与する。

この目的を達成するために必要なＮｉ及び／又はＣｒめ
つきの厚みは、めっきされる冷延鋼板の表面粗度に依存
し、ＲｍａＸが太なるほどめっき層を厚くする必要があ
るが、充分に管理された冷延鋼板ではＲｍａｘ　＜　０
．５μにおさめ得るため、１μｍ以上の厚み以上であれ
ばよい。

めっきの稿類としては、めっき層からアモルファス層へ
容易に拡散しないものでなくてはならず、製造面からの
配慮でこの発明ではＨ１’、　Ｏｒめっきに駆足する。

なおめっき層にはａ、ｐ、ｓなどの不純物についても同
じ理由で出来るだけ含せないのが望甘しく、めっきによ
る粗度向上効果を大にするためのいわゆるレベリング剤
の添加の場合、添加剤の成分１純度には充分注意しなく
てはいけない。

Ｎ１めつきは短時間で効率よく所要の厚みのめっきが得
られる反面めっき表面の光沢度が若干低い。Ｏｒめっき
は反対にめっきに際し大電流・長時間を必要とするが優
れた光沢度が得られる。そのためＮｉ　６るいはＱｒの
単相めっきのみならず下地としてＮ＝めっきを行彦った
のち表面を薄いＱｒめつきで覆う２層めっきも有効であ
る。

上記のようにして得られる表面処理鋼板は、さらにスキ
ンパス圧延を施すことによシ、表面粗度ならびに光沢の
一層の改善が可能で、このスキンパス圧延に用いるロー
ルの表面は、＃１００ｏ〜＃１５００程度の研磨を施す
こと、圧延率は０．１〜５チの範囲で行うことがそれぞ
れ好ましい。

またスキンパス圧延は潤滑材を用いる湿式スキンハス圧
延でも潤滑材を用いない乾式スキンパス圧延でもその両
者とも適用ができる。

以上σバたところにおいてめっき操作は一般に使われて
いる連続電気めっき装置を利用することができ、従って
生産性の高い連続的な方法により、太陽電池基板を極め
て安価にかつ大量に供給できる。

（実施例） 転炉溶製一連続鋳造一熱間圧延一冷間圧延により製造し
た表１に組成を示す帆５　ｍｍの冷延鋼板のＡ：仕上げ
圧延のまま、Ｂ：大気焼鈍−酸洗−スキンパス圧延、０
：光輝焼鈍−スキンパス圧延の８種の仕上は状態につい
て５　Ｑ　Ｑ　ｒｒｖｒｂ　Ｘ　１０００７７１ｍのサ
ンプルを採取しＮｉめつき、Ｃｒめつき、およびＮ１下
地めっき＋Ｑｒめっきの８種類のめっきを行なった〇 めっきに際しては、電解脱脂−酸洗−めっきの工程で厚
みは０．５μｍ、１０ｇμ？ｌＺ、１．５μｍで変化さ
せた。ただしＮｉ下地めっき＋Ｏｒめっきでは表面のＯ
ｒめっきはいづれも０．２μｍとした◎Ｎｉめつき、Ｑ
ｒめつきのめっき条件は表２に示すごとく、各々最も一
般に普及したワット浴、サージェント浴を用いた。

表２ めっき後のサンプルの一部は１〜２％圧下率でスキンハ
ス圧延を行なった。これらのサンプルについて処理条件
と処理後の最大表面あらさくＲｍａＸ）の測定結果を表
８に示す。

表８ ＊１　：表１参照 ＊２　：Ａ−仕上げ圧延のまま Ｂ−仕上げ圧延十大気焼鈍十酸洗＋スキンパス圧延Ｃ−
仕上げ圧延＋光輝焼鈍子スキンパス延＊δ：　１ないし
２％のスキンパス圧延＊４：○−ＲｍａＸ　＜０．２μ ×Ｒｍａｘ　＞　０−２μ あらさの測定は接触型表面あらさ計で行ない、カットオ
フ値Ｑ　、　８ｒａｍ測定長５　、６　ｒｎｍで５箇所
の測定値の平均を用いた。ここに基板としての評価は、
最大表面あらさく　Ｒｍａｘ　）で評価しＲｍａｘ　（
０，２／Ｊ以下を良好と判断した。

いずれの仕上げ状態についても圧延のままではＲｍａｘ
〈０．２を満たすことはできないが、Ｎｉ及び／ｉたは
６ｒめっき１．０μｍ以上のめつきによシＲｍａｘ　＜
０．２μを満足することが可能でおる。

さらにスキンパス圧延を施すとよｐ一層ＲＩｎａＸが低
下するがめつき厚が１μ未満ではめつき後のスキンパス
でもＲｍａｘ＜　０　、２μを満足しない。

（発明の効果） この発明の太陽電池基板は、表面粗さが十分に小さく、
アモルファス層への不純物拡散がなくし□かも耐久性に
も優れ、かつ安価であるので太陽電池の大規模な生産に
有利に適合できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｎｉ及び／又はＣｒめつきを厚み１μｍ以上で施し
   た表面処理鋼板であつて、そのめつき原板が、 Ｃ：０．１重量％以下、 Ｓｉ：１．０重量％以下、 Ｍｎ：２．０重量％以下、 Ａｌ：０．０５重量％以下 Ｐ及びＳ：何れも０．０２重量％以下の成分を含有する
   組成の冷延鋼板より成ることを特徴とする太陽電池基板
   。