JPS60160180A - 太陽電池基板用母板 - 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】 （技術分野） 太陽電池の基板材料として、ステンレス鋼薄板の表面性
状の改善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させることについての開発成
果を提案しようとするものである。

（技術的背景） 太陽電池はその機械的支持の役割を果す基板上に０．１
〜１μ■厚のアモルファス層を形成する。

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【プ
、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、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＾くて強靭なた
め０．８ＩＩｍ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
が可能であり、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果さなくな
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
体安価であっても最終的な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・ダウンが必要であり
、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。

（従来技術上の問題） 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加えた砥粒擦過を行
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あり、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、上記の懸案の本質的な解決とはならない。

（発明の課題） ところで太陽電池用の基板材料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、 （３）耐食性、耐熱性にすぐれ太陽電池としての一長期
間の使用に対し耐久性を有すること、（４）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つロール・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。

（発明の目的） 太陽電池の基板材料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１掲の諸要請が
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。

（発明の構成） この発明はステンレス鋼薄板よりなる基板の少くとも片
面に被成しためっき層をそなえ、該めっき層が、めっき
処理後のスキンバス圧延による平滑表面を有することか
ら成る、太１１１ｉ１ｆ池基板用母板であり、その実施
態様としてめっき層がＮｉ及び／又はＣｒめっきである
ことがのぞましい。

この発明は、これまでにも太陽電池の基板材料として使
用されているステンレス鋼が安価で有利であることに立
脚し、発明の課題の項で述べたような太陽電池基板材料
の具備すべき要件が満たされる表面性状の改善によりす
ぐれた特徴を１指するところにおいて基板材料の薄板に
つきステンレス鋼薄板に限定する。このステンレス鋼薄
板は所定の板厚まで冷間圧延し、必要に応じて焼鈍、さ
らにはスキンバス圧延してこの発明に従うめっき処理用
原板とする。

このめっき処理前後のステンレス鋼の表面状況とめっき
後さらにスキンバス圧延を施した時の改善効果について
、５ＵＳ４３０ステンレス鋼冷延焼鈍根（板厚０．２０
ｍｍ　＞をめっき用原板とした場合の例について以下に
詳述する。

試料区分は次のとおりである。

（Ａ）：めつき前の原板 （Ｂ）：原板をホメザリンと水酸化カリウム水溶液で電
解脱脂した後１μ刊厚のニッケルめっき（めっき液：　
Ｎｉ　８０４　・６Ｈ２０＋ＮｉＣＡ２・６Ｈ２０＋ホ
ウ酸） （Ｃ）：同様に１μ刊厚のクロムめっき（めっき液：Ｃ
ｒＯ３＋Ｈ２８０４） （Ｄ）：　０，５μ刊厚のニッケルめっき後０．２μｍ
厚のり［Ｊムめつきくめっき液：（Ｂ）。

（Ｃ）に同じ） （Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）：　（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）そ
れぞれに＃　１０００まで砥粒研摩したロールを使用し
て１％の圧延率でスキンバス圧延多試料の表面を５００
倍の倍率をもって走査電子顕微鏡で観察した結果を第１
図に示した。各写真の下段にはそれぞれの場合について
測定した表面粗さの値Ｒａ　、　ＲＩａＸを併記した。

（Ａ＞によれば、巨視的には美麗な表面を持つ５ＵＳ４
３０の原板も高倍率で観察するとその表面は圧延ロール
の研削になる凹凸が転写されたことによって生じた圧延
方向と平行に走る浅い溝、圧延時の潤滑材によるオイル
・ビットや酸洗に起因した直径２〜３μｍ以下の多数の
ビットそして表面の微小割れ、および押込み疵など、数
多くの表面欠陥が存在していることがわかる。

これらの欠陥は前述したように電池！ＦＪ造時、アモル
ファス層が極めて薄いため種々の問題を引起こし電池と
しての信頼性を著しく低下させる原因になる。この場合
原板（Ａ）の表面粗さは平均粗さＲａ１最大高さＲＩＩ
ｌａｘの値でそれぞれ０．１３４μＩ１１，１，０９１
μｍであった。

この原板につき上記三種類のめっきを施した各試料（Ｂ
）、（Ｃ）、（Ｄ）の表面状態の変化を見ると、原板で
見られた微小なビット状の表面欠陥は電着物によって埋
められ改善が見られ、Ｒａ。

Ｒｗａｘの値はそれぞれ（Ｂ　）　０．１０２μｓ　、
０．９５４ｕｓ　（Ｃ）　０，０６６μａ＋　、０，６
７Ｊｃｚｍ　（［））　０．０８５μｍ、０．７１７μ
ｍであった。しかし比較的大きめの表面欠陥については
欠陥部のブロファ′イルはなだらかになるもののその輪
郭は依然として観察される。

これらにめっき後スキンバス圧延を施した８試１１（Ｅ
）、（Ｆ）、（Ｇ）の表面状況は著しく向上する。すな
わちめっき後でも残存していた電着物に覆われた表面欠
陥部の輪郭はならされその痕跡をとどめなくなる。Ｒａ
　、　Ｒｍａｘはそれぞれ（Ｅ）　０．０５７μｎ＋　
、０．４４０μｍ　（Ｆ）　０．０２８μｍ　。

０．２９１μｍ　（Ｇ）　０．０２３μｍ　、０．２８
３．ｃｚ＋＋＋と著しくすぐれた値を示すようになる。

以上のようにステンレス鋼薄板を芯板として、めっき層
を形成した後、スキンバス圧延を施すことによって、工
程操作が複雑で加工コストも高い研摩法を適用せずとも
太陽電池基板用母板として好ましい表面状態が安価に得
られることが明らかである。

基板表面をＮｉ及び／又はＯｒのめっき層とするとき、
太陽電池としての使用に際し、長期間にわたり電池特性
を安定に維持することができる。

しかしＡｌ１．Ａａ又はＣｕなどは、電池として使用中
にこれらの元素がアモルファス層へ拡散を起し、電池特
性を劣化させるうれいがあるのに対しＮｉ　、Ｃｒには
このような拡散現像は観察されず、この点で有利である
。

めっき層の厚みは太陽電池基板用母板として必要な表面
状態が得られれば薄い程好ましいが、めっき原板の表面
状況と経済性とのバランスを考慮して選択する必要があ
る。

通常、ステンレス鋼の場合、Ｒｍａｘで高々２〜５μ−
以下であることを考慮するとめっき厚は１５μｍ以下の
範囲、とくに１０μｍ以下で十分である。

スキンパス圧延についてはステンレス鋼の製造に通常使
用されているスキンバス圧延機を用いて行えばよく、こ
の圧延機に用いるロールの表面は＃　１０００〜＃１５
００程度の研摩を施すこと、圧延率は０．１〜５％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パス圧
延でも、ａＳＩＩ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。

以上のべ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る。また
ステンレス鋼製造に通常使用されるスキンパス圧延機を
用いる低順で、生産性の高い連続的な方法により、太陽
電池の基板用母板の表面状態の改善が可能である。

（実施例） Ｓ　Ｕ　Ｓ　−３０４，Ｓ　Ｕ　Ｓ　４３０．およびＳ
ＵＳ　４１０Ｌの３．５〜４．０ｍｍｍｍ厚板延板い表
１に記載した加工履歴を与えた。

すなわち（ｉ）冷間圧延によって所定の芯板冷延厚とし
た後、＜ｉｉ＞（１）は冷延のまま（２）。

（３）、および（６）については光輝焼鈍、（４）、（
５）については大気焼鈍さらにスキンパス圧延を行い、
めっき用原板とし、（ｉｉｉ　）これらにつきホトメザ
リン＋水酸化カリウム水溶液中で陽極電解脱脂を経て、
表中に示されているめっき種類およびめっき厚の電気め
っき（使用めっき浴組成については既述したところと同
じ）を行い、’（ｉＶ）その後、それぞれにつき＃１０
００まで表面研摩したロールを用いて０．２〜５％の種
々な圧延率でスキンパス圧延（（１）、（２）、（４）
は湿式スキンパス圧延、（３）、（５）、（６）は乾式
スキンパス圧延）を行う最終仕上げ処理を施した。

以上の処理により表に示すように表面粗さは芯板に比較
して著しく改善され、また芯板で観察された諸種のピッ
ト林表面欠陥も無くすこ、とができた。

（発明の効果） この発明はステンレス鋼を芯板として用い、めっきおよ
びスキンパス圧延を結合して処理した太陽電池基板用母
板としてすぐれた表面状態を安価に与えることができ最
近のニーズに適合する。

【図面の簡単な説明】

この発明による基板相別と処理前の芯板につき表面状態
を示す走査電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ステンレス鋼薄板よりなる芯板の少くとも片面に被
   成しためつき層をそなえ、該めっき層が、めつ゛き処理
   後のスキンパス圧延による平滑表面を有することから成
   る、太陽電池基板用母板。 ２、めっき層がＮｉ及び／又はＣｒめつきである１記載
   の母板。