CN101847671A - 太阳能电池模块的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池模块的制造方法。其包括：在太阳能电池的电极上依次重叠导电性粘接薄膜和配线部件并以第一条件进行压接，将配线部件临时固定在太阳能电池上的工序；检查临时固定的太阳能电池有无不合格品的检查工序；去除在检查工序中判定为不合格的太阳能电池、更换为合格品的太阳能电池，通过将导电性粘接薄膜夹在中间并以第一条件进行压接从而将配线部件临时固定在合格品的太阳能电池上的工序；和对临时固定有配线部件且排列好的太阳能电池，以比第一条件更高温度的第二条件使导电性粘接薄膜热固化，将太阳能电池与配线部件固定的工序。

Description

太阳能电池模块的制造方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块的制造方法。
背景技术
太阳能电池模块具有多个太阳能电池通过电连接到其正负电极的配线部件而串联和/或并联连接的结构。制造该太阳能电池模块的时候，在太阳能电池的电极与配线部件的连接中，一直以来使用焊料。焊料由于导电性、粘着强度等连接可靠性较好，且廉价、具有通用性，所以被广泛使用。
另一方面，从环境保护等观点出发，可使用一种在太阳能电池中不使用焊料的配线的连接方法。例如，已知一种使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池与配线部件的方法(例如参照专利文献1)。
使用导电性粘接薄膜的连接结构如图1所示，按照该顺序层叠太阳能电池20的电极21、22，导电性粘接薄膜10和配线部件30。如图2所示，在此使用的导电性粘接薄膜10是包含导电性粒子1和热固化性的树脂粘接性成分2的结构。
该导电性粘接薄膜10用于将相邻的太阳能电池20、20的电极21、22通过配线部件30串联和/或并联连接。
参照图3至图6，说明使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的现有方法。
首先，如图3所示，在太阳能电池20的电极21、22上粘贴导电性粘接薄膜10、10。之后，如图4所示，在粘贴有导电性粘接薄膜10、10的太阳能电池20的上下分别放置配线部件30、30，以低压力例如0.2MPa的压力按压加热部件(heater block)40、40，将配线部件30按压在太阳能电池20侧并使其附着。然后，将加热部件40、40的温度低温加热到导电性粘接薄膜10的树脂粘接性成分不会热固化的温度，例如90℃左右的温度，使配线部件30、30临时压接在太阳能电池20上，排列太阳能电池20、20。
接着，进入用于正式压接配线部件30的工序。即，如图5所示，利用加热部件40、40以高温、高压按压排列好的带有配线部件30的太阳能电池20、20。加热器温度是树脂粘接成分发生热固化的温度以上的高温，例如120℃以上的温度，压力是2MPa的高压力，将配线部件30按压在太阳能电池20侧并使其附着，使树脂粘接成分热固化，连接太阳能电池20的电极21、22与配线部件30，如图6所示，形成太阳能电池的串(string)。
接着，通过目视等，对制造出的太阳能电池的串进行外观和配线检查，进行区分合格品、不合格品的检查工序，使用合格品的串形成太阳能电池模块。
在上述制造工序中，产生不合格的工序主要是正式压接工序中的压接引起的太阳能电池的裂纹和缺损。在产生不合格的情况下，需要进行修补作业。参照图7及图8说明修补作业。
如图7和图8所示，仅去除存在检查工序中发现的裂纹和缺损(20b)的太阳能电池20a，在此部位安装新的太阳能电池20r。
但是，在使用导电性粘接薄膜10的情况下，热固化的树脂粘接成分与太阳能电池20的粘接强度较强，如果不使配线部件30显著变形就不能剥离。如图7(b)所示，若将裂开的太阳能电池20a剥离，配线部件30会变形，固化的导电性粘接薄膜10的树脂粘接成分、太阳能电池的一部分会粘贴在配线部件30上，所以配线部件30很难再利用。
因此，如图8所示，考虑进行修补作业。首先，如图8(c)所示，在图中下侧的前方部分(图中A)和后方部分(图中B)，从具有存在检查工序中发现的裂纹和缺损(20b)的太阳能电池20a的串中，将位于裂开的太阳能电池20a处的配线部件30、30切分开，将裂开的太阳能电池20b从每一配线部件30上拆除(参照图8(d))。
之后，准备修补用太阳能电池20r，该修补用太阳能电池20r在太阳能电池20的电极20、21上使用导电性粘接薄膜压接固定有配线部件30、30。
然后，如图8(e)所示，将修补用太阳能电池20的配线部件30与串的相应的配线部件30、30彼此连接的部位(图中C)通过使用焊料来连接，由此，将不合格品的太阳能电池20a替换为合格品的太阳能电池20r，结束修补作业。
如上所述，热固化了的导电性粘接薄膜的树脂粘接成分与太阳能电池的粘接强度较大，配线部件不能再利用。由此，修补作业成为下述方法，即，切掉产生裂纹和缺损的太阳能电池的配线部件的两端，焊接压接有配线部件的合格品的太阳能电池，其生产率变差。
此外，在上述修补方法中产生下述新的问题，即，由于使用焊料进行连接，会对合格品的太阳能电池的已固化的树脂粘接成分施加热，与配线部件的粘接强度降低。
专利文献1：日本特开2007-214533号公报
发明内容
本发明鉴于上述现有情况而完成，其课题在于，提供一种在修补作业中能够再利用配线部件、能实现生产率的提高和成本的降低的方法。
本发明的太阳能电池模块的制造方法具备使用树脂粘接剂将配线部件电连接到太阳能电池的电极上的工序，该太阳能电池模块的制造方法特征在于，包括：在太阳能电池的电极上依次重叠树脂粘接剂和配线部件并以第一条件进行压接，将配线部件临时固定在太阳能电池上的工序；检查临时固定的太阳能电池有无不合格品的检查工序；去除在上述检查工序中判定为不合格的太阳能电池、更换为合格品的太阳能电池，通过将树脂粘接剂夹在中间并以第一条件进行压接从而将配线部件临时固定在合格品的太阳能电池上的工序；和对临时固定有配线部件且排列好的太阳能电池，以比上述第一条件更高温度的第二条件使上述树脂粘接剂热固化(熱硬化)，将太阳能电池与配线部件固定的工序。
此外，本发明的太阳能电池模块的制造方法具备使用树脂粘接剂将配线部件电连接到太阳能电池的电极上的工序，该太阳能电池模块的制造方法特征在于，包括：在太阳能电池的电极上依次重叠树脂粘接剂和配线部件并以第一条件进行压接，将配线部件临时固定在太阳能电池上的工序；检查临时固定的太阳能电池有无不合格品的检查工序；去除在上述检查工序判定为不合格的太阳能电池、更换为合格品的太阳能电池，通过将树脂粘接剂夹在中间并以第一条件进行压接，将配线部件临时固定在合格品的太阳能电池上的工序；在受光侧的表面部件与背面部件之间利用密封用树脂剂层压(laminate)由配线部件临时固定且排列好的多个太阳能电池的工序；和以比上述第一条件更高温度的第二条件使树脂粘接剂热固化，将太阳能电池与配线部件固定，并固化(cure)上述密封用树脂剂的工序。
只要按照上述第一条件是温度90℃以下的条件，上述第二条件是温度120℃以上200℃以下的条件构成即可。
根据本发明，在不使树脂粘接剂的树脂粘接成分热固化的状态下，从配线部件上剥离并拆除不合格品的太阳能电池，所以能够不使配线部件变形地拆除太阳能电池，能够再利用配线部件，能够实现生产率的提高和成本的降低。此外，也能够消除在修补作业时烙铁的多余的热的影响。
附图说明
图1是表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的太阳能电池模块的示意图。
图2是表示导电性粘接薄膜的示意剖面图。
图3是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的现有的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图4是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的现有的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图5是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的现有的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图6是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的现有的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图7是表示不合格的太阳能电池的修补作业的示意图。
图8是表示不合格的太阳能电池的修补作业的示意图。
图9是表示根据本发明制造的太阳能电池模块的剖面图。
图10是表示在本发明的太阳能电池模块的制造方法中使用的太阳能电池的俯视图。
图11是表示根据本发明制造的太阳能电池模块的俯视图。
图12是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的本发明的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图13是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的本发明的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图14是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的本发明的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图15是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的本发明的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图16是按工序表示使用导电性粘接薄膜连接太阳能电池的电极与配线部件的本发明的太阳能电池模块的制造方法的示意图。
图17是表示本发明的不合格的太阳能电池的修补作业的示意图。
符号说明
10…导电性粘接薄膜10
20…太阳能电池
21、22…集电极
30…配线部件
具体实施方式
参照附图，详细地说明本发明的实施方式。另外，对于图中相同或相当的部分赋予相同的符号，为了避免说明的重复，不反复进行其说明。
在本发明中，作为树脂粘接剂能够使用薄膜状的粘接剂和膏状的树脂粘接剂。在该实施方式中，作为树脂粘接剂例如使用导电性粘接薄膜。作为导电性粘接薄膜10，如图2的示意剖面图所示，为至少包含树脂粘接成分2和分散在其中的导电性粒子1的结构。树脂粘接成分2由含有热固化性树脂的合成物构成，例如能够使用环氧树脂、苯氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂。这些热固化性树脂可以单独使用1种、或组合使用2种以上，优选从由环氧树脂、苯氧树脂和丙烯酸树脂构成的组中选择的1种以上的热固化性树脂。
作为导电性粒子1，例如可使用金粒子、银粒子、铜粒子和镍粒子等金属粒子，或由金属层等导电层覆盖镀金粒子、镀铜粒子和镀镍粒子等导电性或绝缘性的核粒子(核心粒子)的表面而形成的导电性粒子。
本发明的太阳能电池模块中使用的太阳能电池20，例如由晶体类半导体构成，为1边100mm的近似正方形，该晶体类半导体由厚0.15mm左右的单晶硅或多晶硅等构成，但不限于此，也可以使用其它的太阳能电池。
在该太阳能电池20内，例如形成有n型区和p型区，在n型区与p型区的边界部分形成有用于形成载流子分离用的电场的结部。单独或组合单晶硅和多晶硅等晶体半导体、GaAs和InP等化合物半导体、具有非晶状态或微晶状态的薄膜Si和CuInSe等薄膜半导体等在太阳能电池中使用的半导体，能形成该n型区和p型区。作为一例，可使用下述太阳能电池：在具有彼此相反的导电类型的单晶硅和非晶硅层之间插入本征非晶硅层，降低该界面处的缺陷，改善异质结界面的特性。
如图9所示，该多个太阳能电池20各自通过由扁平形状的铜箔等构成的配线部件30与相互邻接的另一太阳能电池20电连接。即，将配线部件30的一端侧连接到规定的太阳能电池20的上表面侧的集电极上，并将另一端侧连接到与该规定的太阳能电池20邻接的另一太阳能电池20的下表面侧的集电极上。这些太阳能电池20的结构为，通过配线部件30串联连接，从太阳能电池模块10经由跨接配线(渡り配線)或取出线，产生规定的输出例如200W的输出。
多个太阳能电池20通过由铜箔等导电部件形成的配线部件30相互电连接，通过由耐气候性、耐湿性好的耐气候性树脂剂即EVA(ethylene vinylacetate、乙烯醋酸乙烯)等具有透光性的密封用的树脂剂形成的密封部件43，密封在玻璃、透光性塑料这样的具有透光性的表面部件41，和由耐气候性薄膜或玻璃、透光性塑料这样的具有透光性的部件构成的背面部件42之间。
如图10所示，在上述的太阳能电池20的表面和背面设置有集电极21、22。集电极21、22例如包含相互平行地形成的多个细线电极21a、22a。该细线电极21a、22a，例如宽度约100μm、间距约2mm、厚度约60μm，在太阳能电池20的表面及背面上分别形成有50根左右。这样的细线电极21a、22a，例如，通过丝网印刷银膏并在一百几十度的温度下使其固化而形成。另外，集电极21、22也可以具备集电用的汇流条电极。
在上述太阳能电池20的集电极21、22上并列地粘贴有导电性粘接薄膜10，使用该粘接薄膜10将由扁平形状的铜箔等构成的配线部件30与集电极21、22电连接(参照11)。
为了使用导电性粘接薄膜10通过由扁平形状的铜箔等构成的配线部件30电连接上述的太阳能电池20，首先，如图10、12所示，在太阳能电池20的表面和背面的集电极21、22上分别粘贴导电性粘接薄膜10。作为该导电性粘接薄膜10的树脂粘接成分，使用以环氧树脂为主成分并配有交联促进剂的树脂粘接剂，该交联促进剂在180℃的加热下急速促进交联、15秒左右完成固化。该导电性粘接薄膜10的厚度是0.01～0.05mm，考虑入射光的遮蔽，宽度优选与配线部件30相等或比配线部件宽度窄。在该实施方式中，使用形成为宽1.5mm、厚0.02mm的带状薄膜片的导电性粘接薄膜。
如图13所示，通过由扁平形状的铜箔等构成的配线部件30将该多个太阳能电池20各自与相互邻接的其它太阳能电池20电连接。即，配线部件30的一端侧连接到规定的太阳能电池20的上表面侧的集电极21上，并且另一端侧连接到与该规定的太阳能电池20邻接的另一太阳能电池的下表面侧的集电极22上，如此，将配线部件30分别设置在粘贴于太阳能电池20的表面和背面的导电性粘接薄膜10、10。然后，通过低温、高压力临时压接配线部件30，进行临时固定。该临时固定配线部件的工序，以高压力例如2MPa的压力按压加热部件40、40，将配线部件30、30分别按压在太阳能电池20侧并使其附着。然后，将加热部件40、40的温度低温加热到树脂粘接成分不会热固化的温度，例如90℃左右的温度，使配线部件30临时固定，将临时固定有配线部件30的太阳能电池20、20排列形成串(参照图14)。
在此，使用加热部件40、40将配线部件30压接在集电极21(22)上，在使用包含导电性粒子1的导电性树脂薄膜2的情况下，由于使导电性粒子1与集电极21(22)的表面和配线部件30的表面双方都接触，从而进行了集电极21(22)与配线部件30的电连接。
该低温、高压力的临时压接中，施加的压力是与现有的正式压接工序相同程度的压力。因此，在该工序中很可能产生压接引起的太阳能电池20的裂纹和缺损等不合格。此外，压接和加热适宜地使用下述最佳的方法即可：按压接触内置有加热器的金属块并以规定的压力和温度进行加热的方法，和通过对按压销等按压部件吹拂热风从而以规定的压力和温度进行加热的方法。
接着，如图14所示，在太阳能电池20、20上临时固定有配线部件30的串中，进行检查是否存在太阳能电池20的不合格品的工序。该检查工序进行与现有的完成检查工序同样的检查，通过目视等进行外观和配线检查，区分合格品、不合格品。如前所述，高压力的临时压接中，施加的压力是与现有的正式压接工序同程度的压力。因此，在该工序中很可能产生压接引起的太阳能电池20的裂纹和缺损等不合格，所以在临时压接工序后，进行与完成检查工序同样的检查，区分合格品和不合格品。在该工序之后的工序中，不再有产生太阳能电池的裂纹等的工序。
在该检查工序中，在确认发生了太阳能电池的裂纹等不合格的情况下，进入修补工序，在合格品的情况下进入配线部件的正式压接工序。
正式压接固定配线部件30的工序如图15所示，以低压力例如0.2MPa的压力按压加热部件40、40，将配线部件30、30分别按压并附着在太阳能电池20侧。并且，将加热部件40、40的温度高温加热到树脂粘接成分发生热固化的温度，例如加热到120℃以上、200℃以下的温度，使配线部件30正式压接固定，固定配线部件30，电连接并排列太阳能电池20、20。
作为加热温度，例如在考虑吞吐量等的情况下，设为180℃的温度，通过20秒的加热，使树脂粘接成分热固化，将太阳能电池的集电极与配线部件电连接、机械连接。
该高温、低压力的压接中，施加的压力是与现有的临时压接工序相同程度的压力。因此，在该工序中几乎不发生因该压接工序引起的太阳能电池20的缺损和裂纹等不合格。此外，压接和加热适宜地使用下述最佳的方法即可：按压内置有加热器的金属块并以规定的压力和温度进行加热的方法，和通过对按压销等按压部件吹拂热风从而以规定的压力和温度进行加热的方法。
再有，在上述的实施方式中，虽然作为树脂薄膜使用导电性树脂薄膜，但作为树脂薄膜也可以使用不含导电性粒子的树脂薄膜。在使用不含导电性粒子的树脂粘接剂的情况下，通过使集电极21(22)的表面的一部分直接与配线部件30的表面接触来进行电连接。该情况下，作为配线部件30，使用在铜箔板等导电体的表面上形成有锡(Sn)或焊料等比集电极21(22)柔软的导电膜的部件，优选将集电极21(22)的一部分嵌入导电膜中进行连接。
像这样，如图16所示，在由玻璃形成的表面部件41与由耐气候性薄膜或玻璃、透光性塑料等这样的部件形成的背面部件42之间，以EVA等具有透光性的密封部件片43a、43b，将通过配线部件30连接的多个太阳能电池22夹持并重合。然后，利用层压装置，通过密封部件片43a、43b将太阳能电池20密封在表面部件41与背面部件42之间。之后，放入炉中，以150℃左右的温度固化约10分钟，进行交联反应，提高密封部件43(密封部件片43a、43b)与表面部件41和背面部件42的粘接性，制造出图9所示的太阳能电池模块。
另一方面，如果在检查工序中发现不合格的太阳能电池，就进入修补工序。如图17(a)所示，在修补工序中，将存在裂纹和缺损20b的太阳能电池20a剥离，安装合格品的太阳能电池20r。由此，从临时压接的串中将相应的太阳能电池20a从配线部件30上剥离、拆除。此时，由于树脂粘接成分2是未热固化的状态，所以太阳能电池20a与导电性粘接薄膜10的粘接强度弱。于是，能够不使配线部件30变形地拆除太阳能电池20a。因此可再利用配线部件30。
如图17(b)所示，准备在太阳能电池20的正面和背面的集电极21、22上粘贴有导电性粘接薄膜10的替换用的太阳能电池20r，将其配置在拆掉了太阳能电池20a的配线部件30之处。然后，在与图13所示的工序相同的工序中，以低温、高压力使配线部件30临时压接，进行临时固定，之后进行完成检查工序。在此检查工序中，在合格品的情况下进入配线部件30的正式压接工序。
然后，如图15所示，进入正式压接固定配线部件30的工序。正式压接固定工序，以低压力例如0.2MPa的压力按压加热部件40、40，将配线部件30、30分别按压并附着在太阳能电池20侧。然后，将加热部件40、40的温度高温加热到树脂粘接成分热固化的温度，例如120℃以上、200℃以下的温度，使配线部件30正式压接从而固定配线部件30，电连接并排列太阳能电池20。像这样，得到完成修补作业的串，在由玻璃形成的表面部件41与由耐气候性薄膜或玻璃、透光性塑料等具有透光性的部件形成的背面部件42之间，以EVA等具有透光性的密封部件片43a、43b将这些串夹持并重合。然后，利用层压装置，通过密封部件片43a、43b将太阳能电池20密封在表面部件41与背面部件42之间。之后，放入炉中，以150℃左右的温度固化约10分钟，进行交联反应，提高密封部件43(密封部件片43a、43b)与表面部件41和背面部件42的粘接性，制造出图9所示的太阳能电池模块。
接着说明本发明的其它实施方式。在上述的实施方式中，在通过正式压接工序将配线部件30压接固定在太阳能电池20上后，进行层压工序、层压固化工序。
本发明中的正式压接工序是以高温、低压力使树脂粘接成分热固化的工序。因此，也能够兼作树脂粘接成分的热固化工序和固化工序。
进行在受光侧的表面部件和背面部件之间设置耐气候性树脂部件、层压由配线部件30临时固定并排列的多个太阳能电池20的工序。之后，以高温、低压力使导电性粘接薄膜10热固化，将配线部件30与太阳能电池20压接固定，并按照固化密封部件的方式进行加热处理。此时的加热温度例如为150℃，通过在该温度的炉中加热5分钟到10分钟，就能兼作树脂粘接成分的热固化处理和密封部件的固化工序的热处理。
应当明白，本发明公开的实施方式是在所有的方面的示例，而不是本发明的限制。应该清楚，本发明的范围不是上述实施方式的说明而是由权利要求的范围表明，其包含与权利要求的范围相当的内容和在权利要求范围内的所有变更。

Claims (3)

1.一种太阳能电池模块的制造方法，具备使用树脂粘接剂将配线部件电连接到太阳能电池的电极上的工序，该太阳能电池模块的制造方法的特征在于，包括：
在太阳能电池的电极上依次重叠树脂粘接剂和配线部件并以第一条件进行压接，将配线部件临时固定在太阳能电池上的工序；
检查临时固定的太阳能电池有无不合格品的检查工序；
去除在所述检查工序中判定为不合格的太阳能电池、更换为合格品的太阳能电池，通过将树脂粘接剂夹在中间并以第一条件进行压接从而将配线部件临时固定在合格品的太阳能电池上的工序；和
对临时固定有配线部件且排列好的太阳能电池，以比所述第一条件更高温度的第二条件使所述树脂粘接剂热固化，将太阳能电池与配线部件固定的工序。
2.一种太阳能电池模块的制造方法，具备使用树脂粘接剂将配线部件电连接到太阳能电池的电极上的工序，该太阳能电池模块的制造方法的特征在于，包括：
在太阳能电池的电极上依次重叠树脂粘接剂和配线部件并以第一条件进行压接，将配线部件临时固定在太阳能电池上的工序；
检查临时固定的太阳能电池有无不合格品的检查工序；
去除在所述检查工序中判定为不合格的太阳能电池、更换为合格品的太阳能电池，通过将树脂粘接剂夹在中间并以第一条件进行压接从而将配线部件临时固定在合格品的太阳能电池上的工序；
在受光侧的表面部件与背面部件之间利用密封用树脂剂层压由配线部件临时固定且排列好的多个太阳能电池的工序；和
以比所述第一条件更高温度的第二条件使树脂粘接剂热固化，将太阳能电池与配线部件固定，并固化所述密封用树脂剂的工序。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于：
所述第一条件是温度90℃以下的条件，所述第二条件是温度120℃以上、200℃以下的条件。
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