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太陽電池コンタクター長寿命化接続技術の基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K05304
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関早稲田大学

研究代表者

巽 宏平  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (80373710)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
キーワード太陽電池 / インターコネクター / NMPB / ニッケルメッキ / 長寿命化 / ソーラーセル / ニッケルマイクロメッキ接合 / 変換効率低下抑制 / マイクロメッキ接合 / 長期信頼性 / インターコンタクター / ニッケルマイクロメッキ / 太陽電池セル / 接合部信頼性
研究成果の概要

太陽電池の寿命支配主要因は、インタコネクションの劣化である。Niマイクロメッキ接合(NMPB)は従来の半田接合を置き換えるもので格段に信頼性が優れている。NMPBをインターコネクション接合に適用し、太陽電池モジュールの長寿命化ならびに平均変換効率劣化抑制効果を評価した。最適化NMPB法を用いてモジュールを作成し信頼性加速試験を実施した。熱サイクル試験(-45~150℃、1000サイクル)、高温高湿試験(85℃、85%、1000時間)で、従来法は、出力低下がいずれにおいても、顕著であるのに対して、NMPB法ではほとんど見られなかった。大幅な長期信頼性向上、発電コスト低減の可能性が明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

NMPBは広範囲に使用されている半田接続を置き換えることのできる高信頼接続技術であることが実証され、またその制御要因である微細組織との関連を明確にした。太陽電池モジュールの寿命は従来20年程度とされてきたが、40年使用できる可能性を示した。さらに使用中の配線抵抗劣化を抑制できることから、使用全期間における平均的な変換効率の大幅な改善につながり、結果として太陽電池による発電コストの低減を可能とするものであり、脱炭素社会実現に少なからず貢献できる技術といえる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] An Embedded SiC Module with Using NMPB Interconnetion for Chevron Shaped Cu Lead and Electrodes2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Fukui, Keiko Koshiba, Itaru Miyazaki, Isamu Morisako, Tomonori Iizuka, Tomoya Itose, Masayuki Hikita, Rikiya Kamimura, Kohei Tatsumi
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC)

      巻: 70 ページ: 2226-2229

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 山形Cuリードを用いた基盤埋込型パワーデバイス実装技術の研究2020

    • 著者名/発表者名
      福井直生、宮崎達、小柴佳子、飯塚智徳、巽宏平、糸瀬智也、匹田政幸、上村力也
    • 雑誌名

      第34回エレクトロニクス実装学会春季講演大会論文集

      巻: 3P-12 ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 共振式疲労試験機を用いたNiマイクロメッキ接合の長期信頼性2020

    • 著者名/発表者名
      于昕光、堂免凌太、森迫勇、小柴佳子、飯塚智徳、巽宏平
    • 学会等名
      日本金属学会 第166回春期講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Long Term Reliability of Nickel Micro-Plating Bonding by Using Resonant Type Fatigue Testing Machine2020

    • 著者名/発表者名
      Xinguang YU, Ryota DOMEN, Isamu MORISAKO, Keiko KOSHIBA, Tomonori IIZUKA, Kohei TATSUMI
    • 学会等名
      IPSシンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Embedded SiC Module with Using NMPB Interconnetion for Chevron Shaped Cu Lead and Electrodes2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Fukui, Keiko Koshiba, Itaru Miyazaki, Isamu Morisako, Tomonori Iizuka, Tomoya Itose, Masayuki Hikita, Rikiya Kamimura, Kohei Tatsumi
    • 学会等名
      IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニッケルマイクロメッキ接合によるSiCパワーモジュールの高耐熱実装技術2020

    • 著者名/発表者名
      巽宏平
    • 学会等名
      応用物理学会 先進パワー半導体分科会第7回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 共振式疲労試験機を用いたNiマイクロメッキ接合の長期信頼性2020

    • 著者名/発表者名
      于 昕光、堂免凌太、森迫勇、小柴佳子、飯塚智徳、巽宏平
    • 学会等名
      日本金属学会春季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Cuコアボールを介したNiマイクロメッキ接合の高温信頼性2020

    • 著者名/発表者名
      小野寺巧、富士原巧、小柴佳子、飯塚智徳、巽宏平
    • 学会等名
      日本金属学会春季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高耐熱パワーデバイス用Niマイクロメッキ接合における電流密度の接合強度に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      中川将嘉、小野寺巧、和田佳子、飯塚智徳、巽宏平
    • 学会等名
      日本金属学会秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Niマイクロメッキ接合における接合部の高温信頼性2019

    • 著者名/発表者名
      小野寺巧、中川将嘉、和田佳子、飯塚智徳、巽宏平
    • 学会等名
      日本金属学会秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] High temperature resistant packaging technology for SiC power module by using Ni micro-plating bonding2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Tatsumi, Isamu Morisako, Keiko Wada, Minoru Fukuomori, Tomonori Iizuka,Nobuaki Sato, Koji Shimizu, Kazutoshi Ueda, Masayuki Hikita, Rikiya Kamimura, Naoki Kawanabe, Kazuhiko Sugiura, Kazuhiro Tsuruta, Keiji Toda
    • 学会等名
      69th ECTC2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Niを接続材料とする新たな高温耐熱実装技術2019

    • 著者名/発表者名
      巽 宏平
    • 学会等名
      スマートプロセス学会エレクトロニクス生産科学部会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自動車向けSiC耐熱モジュール実装技術の研究開発2019

    • 著者名/発表者名
      巽 宏平
    • 学会等名
      日本溶接協会はんだ・微細接合部会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] EV・HEV向け電子部品、電装品開発とその最新事例2019

    • 著者名/発表者名
      巽 宏平 (共著)
    • 総ページ数
      552
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047299
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 太陽電池モジュ-ルおよびその製造方法2021

    • 発明者名
      巽宏平
    • 権利者名
      早稲田大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-032159
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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