CN103140936A - 太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种可靠性优异的太阳能电池模块，其可防止在制造太阳能电池模块时的成品率降低，而且即使在温度循环试验后也可充分维持太阳能电池的特性。本发明提供一种太阳能电池模块，其特征在于，其为具备在两面具有电极的多个太阳能电池单元通过配线部件相互电连接而得到的连接结构的太阳能电池模块，连接结构具有将电极和配线部件电连接的熔点200℃以下的金属熔融而成的金属部、以及将电极和配线部件粘接的树脂部。

Description

太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池模块。
背景技术
作为解决严重化的地球温室效应、化石能源枯竭问题的手段，作为使用太阳光的发电系统的太阳能电池正受到关注。目前，主流的太阳能电池具有将在单晶或者多晶的Si晶片上形成有电极的太阳能电池单元通过金属配线部件而串联或并联地连接的结构。通常，在太阳能电池单元的电极与金属配线部件的连接中，一直使用显示良好导电性并且廉价的焊料(专利文献1)。最近考虑到环境问题，已知有将不包含Pb的Sn-Ag-Cu焊料被覆于作为配线部件的铜线，加热至焊料的熔融温度以上从而将太阳能电池单元的电极和配线部件连接的方法(专利文献1、2)。
然而，在此方法中需要超过所使用的Sn-Ag-Cu焊料的熔点的260℃以上的加热，因而发生太阳能电池单元的特性劣化、太阳能电池单元的翘曲、破裂从而使成品率降低，成为问题。
另一方面，提出了使用可在更低温进行电连接的导电性粘接剂(专利文献3～6)。这些导电性粘接剂是将以银颗粒为代表的金属颗粒混合、分散于热固性树脂中而得到的组合物，通过金属颗粒与太阳能电池单元的电极及配线部件进行物理性接触而实现电连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-263880号公报
专利文献2：日本特开2004-204256号公报
专利文献3：日本特开平8-330615号公报
专利文献4：日本特开2003-133570号公报
专利文献5：日本特开2005-243935号公报
专利文献6：日本特开2007-265635号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，即使是上述专利文献3～6中记载的导电性粘接剂，也未必可获得充分的连接特性。具体而言，根据本发明人等的研究，判明了使用包含银颗粒以及热固性树脂的以往的导电性粘接剂而制作的太阳能电池模块在暴露于温度循环试验时其特性降低。
本发明鉴于上述现有技术所具有的问题，目的在于提供一种可靠性优异的太阳能电池模块，其可防止在制造太阳能电池模块时的成品率降低，而且即使在温度循环试验后也可充分维持太阳能电池的特性。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明提供一种太阳能电池模块，其特征在于，其为具备在两面具有电极的多个太阳能电池单元通过配线部件相互电连接而得到的连接结构的太阳能电池模块，连接结构具有将电极和配线部件电连接的熔点200℃以下的金属熔融而成的金属部、以及将电极和配线部件粘接的树脂部。
本发明的太阳能电池模块通过具有上述结构，从而不易引起制造时的成品率降低，而且即使在温度循环试验后也可充分维持太阳能电池的特性。
即，本发明的太阳能电池模块具有可通过200℃以下的加热将配线部件与电极连接的连接结构。由此，本发明的太阳能电池模块与使用Sn-Ag-Cu系焊料在260℃以上的加热条件下制作的太阳能电池模块相比，不易发生太阳能电池单元的特性劣化、太阳能电池单元的翘曲、破裂等，可抑制成品率的降低。
另外，本发明的太阳能电池模块具有：在太阳能电池单元的电极与配线部件之间形成有熔点200℃以下的金属熔融形成的粗且坚固的导电通路并且电极和配线部件通过树脂部进行了粘接的连接结构。由此认为，可充分获得对于温度循环试验中的热应变的耐受性，可充分维持太阳能电池的特性。
在本发明的太阳能电池模块中，优选的是，上述配线部件为带状，并且在垂直于该配线部件延伸的方向的剖面上观察上述金属部以及上述树脂部时，金属部设置在将配线部件的中央部和电极的中央部连接起来的位置上，树脂部设置在将配线部件的上述中央部的外侧和电极的上述中央部的外侧粘接起来的位置上。
根据具有这样的结构的太阳能电池模块，由于通过上述树脂部可使基于上述金属部的连接更牢固地增强，因此可更加提高太阳能电池对于温度循环的耐受性。另外，关于上述的太阳能电池模块，上述金属部由于上述树脂部的保护而不易受到源自外部的水分等的影响，高温高湿条件(85℃/85%RH)下的连接可靠性也能够优异。
另外，上述金属部以及上述树脂部优选通过在使包含(A)含有熔点为200℃以下的金属的导电性颗粒、(B)热固性树脂以及(C)焊剂活性剂的导电性粘接剂介于连接以及粘接前的电极与配线部件之间的状态下，在上述导电性颗粒熔融的温度下加热上述导电性粘接剂而形成。
通过上述工序而形成的金属部通过焊剂活性剂使导电性颗粒彼此更确实地一体化，从而可使导电通路的缺陷少。由此，可获得伴随低电阻的发电效率提高等效果。另外，通过上述工序而形成的树脂部可以使粘接性以及耐热性优异，因此可进一步提高太阳能电池模块的可靠性。
进一步，上述金属部以及上述树脂部优选通过对连接以及粘接前的电极和配线部件一边在彼此相对的方向进行加压一边进行上述加热而形成。
发明的效果
根据本发明，可提供可靠性优异的太阳能电池模块，其可防止在制造太阳能电池模块时的成品率降低，而且即使在温度循环试验后也可充分维持太阳能电池的特性。
附图说明
图1为表示本发明的太阳能电池模块的一个实施方式的示意图。
图2为图1中的II-II线剖视图。
图3为图2中的框24表示的区域的放大图。
图4为表示本发明的太阳能电池模块的制造方法的一个实施方式的示意图。
图5为表示本发明的太阳能电池模块的制造方法的一个实施方式的示意图。
图6为表示用于说明本发明的太阳能电池模块的制造方法的其它实施方式的示意图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边详细说明本发明的实施方式，但是本发明不受限于它们。予以说明的是，附图中相同的参照符号表示相同部分或者相当部分。
图1为表示本发明的太阳能电池模块的一个实施方式的重要部分的示意图。图1所示的太阳能电池模块具备在两面具有电极的多个太阳能电池单元通过配线部件相互电连接而得到的连接结构。就本实施方式的太阳能电池模块而言，太阳能电池单元10的表面电极与配线部件11的一侧通过本发明的导电性粘接剂而电连接，进一步配线部件11的另一侧与相邻的太阳能电池单元12的背面电极连接，将这样的连接结构作为重复单元(unit)，由数十单元形成。最后，进行层压密封，即在这些单元的受光面侧配置密封树脂，进一步在密封树脂上配置玻璃基板，在背面侧配置密封树脂，进一步在密封树脂上配置保护膜，对它们进行加热，并根据需要进行加压，进一步通过铝框来支撑外周部，从而构成太阳能电池模块。密封树脂通常可使用乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。保护膜通常可使用杜邦公司制Tedlar等耐候性膜。
图2是图1中的II-II线剖视图，在垂直于带状的配线部件11延伸的方向的剖面上观察了连接结构。图3是图2中的框24表示的区域的放大图，具体表示了本发明的连接结构的一个例子。
本实施方式的太阳能电池模块的连接结构具有接合部22，该接合部22包含将表面电极20或背面电极21与配线部件11电连接的熔点200℃以下的金属熔融而成的金属部30、以及将表面电极20或背面电极21与配线部件11粘接的树脂部31。而且，在本实施方式中，在垂直于配线部件11延伸的方向的剖面上观察上述金属部30以及上述树脂部31时，金属部30设置在将配线部件11的中央部与表面电极20或背面电极21的中央部连接起来的位置上，树脂部31设置在将配线部件11的上述中央部的外侧和表面电极20或背面电极21的上述中央部的外侧粘接起来的位置上。另外，该连接结构整体利用作为密封树脂的EVA23进行了密封。
予以说明的是，配线部件11的上述中央部及其外侧是指配线部件的宽度方向(短边方向)中央部以及两端部，表面电极20或背面电极21的上述中央部及其外侧也是指电极的宽度方向(短边方向)中央部以及两端部。
在本实施方式的接合部22中，表面电极20的中央部和配线部件11的中央部通过熔点200℃以下的金属熔融而接合，进一步在熔融后的金属的周边部，表面电极20和配线部件11通过树脂制粘接剂而粘接。另外，背面侧的接合部也同样，背面电极21的中央部和配线部件11的中央部通过熔点200℃以下的金属熔融而接合，进一步在熔融后的金属的周边部，背面电极21和配线部件11通过树脂制粘接剂而粘接。
在本实施方式中，从导电性的观点考虑，优选配线部件的宽度的5～80%的区域与表面电极或背面电极的宽度的5～80%的区域通过金属部而连接。
另外，对于本实施方式的太阳能电池模块的接合部22，在垂直于配线部件11延伸的方向的剖面上观察上述金属部30以及上述树脂部31时，金属部的面积与树脂部的面积之比[金属部]/[树脂部]优选为5/95～80/20，更优选为20/80～70/30。该比不足5/95、即金属部的量少时，有电阻增大的倾向，超过80/20、即金属部的量多时，有耐温度循环性降低的倾向。
本实施方式的太阳能电池模块通过具有上述的接合部，从而可通过200℃以下的低温的连接而制造，因此与使用Sn-Ag-Cu系焊料在260℃以上连接而制作的以往的太阳能电池模块相比，可抑制由太阳能电池单元的特性劣化、太阳能电池单元的翘曲、破裂等导致的成品率降低。
另外，包含银颗粒的导电性粘接剂，通常可在150～200℃进行粘接而显现导电性。然而，关于利用该银系导电性粘接剂连接而制作的太阳能电池模块，太阳能电池单元的电极与配线部件间的连接结构中的导电通路由通过颗粒彼此的接触而得到的较细且脆弱的通路形成。与此相对，由于本实施方式的太阳能电池模块中，熔点200℃以下的金属熔融而成的金属部可形成粗且坚固的导电通路，因此与上述的太阳能电池模块相比，可实现伴随低电阻的发电效率提高、对于温度循环试验中的热应变的耐受性的提高。
然而，熔点200℃以下的金属一般含有铋、锌等，因此与作为以往的连接材料的Sn-Ag-Cu系焊料相比，硬而脆。因此，仅使熔点200℃以下的金属熔融而接合太阳能电池单元的电极和配线部件的情况下，在温度循环试验后无法充分维持太阳能电池的特性。与此相对，本实施方式的太阳能电池模块中，太阳能电池单元的电极与配线部件通过熔融金属进行了接合，而且其接合周边部通过树脂制粘接剂进行了粘接，因此可消除熔点200℃以下的金属共同的脆性，可实现对于温度循环试验中的热应变的耐受性的提高。
本实施方式的接合部22，可通过在使包含(A)含有熔点为200℃以下的金属的导电性颗粒、(B)热固性树脂以及(C)焊剂活性剂的导电性粘接剂介于连接以及粘接前的表面电极20或背面电极21与配线部件11之间的状态下，在上述导电性颗粒熔融的温度下加热上述导电性粘接剂而形成。从印刷性以及分配涂布性的观点考虑，上述导电性粘接剂优选为液状。
作为(A)含有熔点为200℃以下的金属的导电性颗粒，可使用由熔点为200℃以下的金属构成的颗粒。进一步，优选该导电性颗粒不包含铅。作为熔点为200℃以下的金属，例如可举出包含选自铋(Bi)、铟(In)、锌(Zn)、铜(Cu)和银(Ag)中的一种金属或二种以上的金属、与锡(Sn)的合金。另外，也可单独使用铟(In)等熔点为200℃以下的金属。作为上述的合金，具体可举出Sn48-In52焊料(熔点117℃)、Sn40-Bi56-Zn4焊料(熔点130℃)、Sn42-Bi58焊料(熔点138℃)、Sn42-Bi57-Ag1焊料(熔点139℃)、Sn90-Ag2-Cu0.5-Bi7.5焊料(熔点189℃)、Sn96-Zn8-Bi3焊料(熔点190℃)、Sn91-Zn9焊料(熔点197℃)等。这些焊料显示明确的熔解后的固化行为，因此优选。它们可单独使用或组合使用2种以上。另外，上述导电性颗粒可组合2种以上的不同材质的导电性颗粒而包含于导电性粘接剂中。
本实施方式的导电性粘接剂可在能够形成上述接合部的范围中含有包含熔点为200℃以下的金属和熔点超过200℃的金属而成的导电性颗粒，也可含有包含熔点为200℃以下的金属的导电性颗粒和包含熔点超过200℃的金属的导电性颗粒。作为熔点超过200℃的金属，例如可举出包含选自Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Pd、Al、Sn等中的一种金属或者二种以上的金属的合金。更具体可举出Au粉、Ag粉、Cu粉、镀Ag的Cu粉、SnAg焊料粉、SnAgCu焊料粉等。作为市售品，可使用日立化成工业株式会社制的商品名“MA05K”等。
(A)含有熔点为200℃以下的金属的导电性颗粒的平均粒径没有特别限制，但是优选为0.1～100μm。该平均粒径不足0.1μm时，有导电性粘接剂的粘度变高、作业性降低的倾向。另外，导电性颗粒的平均粒径超过100μm时，有印刷性降低并且连接可靠性降低的倾向。从使导电性粘接剂的印刷性以及作业性变得进一步良好的观点考虑，该平均粒径更优选为1.0～50μm。进一步，从提高导电性粘接剂的保存稳定性以及固化物的安装可靠性的观点考虑，该平均粒径特别优选为5.0～30μm。
关于本实施方式的导电性粘接剂中的上述导电性颗粒的含量，熔点为200℃以下的金属的含量相对于导电性粘接剂的总量优选为30～95质量%。上述金属的含量不足30质量%的情况下，存在有难以形成具有上述的接合部的连接结构，难以确保电极与配线部件间的导通的倾向。另一方面，上述金属的含量超过95质量%时，有导电性粘接剂的粘度变高、作业性降低的倾向。另外，由于导电性粘接剂中的粘接剂成分相对变少，因此有固化物的安装可靠性降低的倾向。就熔点为200℃以下的金属相对于导电性粘接剂总量的比例而言，从提高作业性或导电性的观点考虑更优选为40～90质量%，从提高固化物的安装可靠性的观点考虑进一步优选为50～85质量%，从兼顾耐温度循环性和分配涂布性的观点考虑，进一步更优选为60～80质量%。
(B)热固性树脂具有将表面电极20或背面电极21与配线部件11粘接的作用。在本实施方式中，由热固性树脂的固化物形成将接合部22中央的金属部30的周边部增强的树脂部31。作为热固性树脂，例如可举出环氧树脂、丙烯酸类树脂、马来酰亚胺树脂以及氰酸酯树脂等热固性的有机高分子化合物，以及它们的前体。在它们之中，优选以丙烯酸类树脂以及马来酰亚胺树脂为代表的在分子中具有可聚合的碳-碳双键的化合物、或环氧树脂。这些热固性树脂的耐热性及粘接性优异，而且如果根据需要溶解或分散于有机溶剂中则也可以液体的状态进行处理，因此作业性也优异。上述的热固性树脂可单独使用1种或组合使用2种以上。
作为构成丙烯酸类树脂的在分子中具有可聚合的碳-碳双键的化合物，例如可举出单丙烯酸酯化合物、单甲基丙烯酸酯化合物、二丙烯酸酯化合物、以及二甲基丙烯酸酯化合物。
作为单丙烯酸酯化合物，例如可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸异硬脂酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、二乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、聚丙烯丙烯酸酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、丙烯酸-2-乙氧基乙酯、丙烯酸-2-丁氧基乙酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、双环戊烯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸-2-苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸-2-苯甲酰氧基乙酯、丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸-2-氰乙酯、γ-丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、丙烯酸缩水甘油酯、四氢糠基丙烯酸酯、二甲基氨基乙基丙烯酸酯、二乙基氨基乙基丙烯酸酯、丙烯酰氧基乙基磷酸酯以及丙烯酰氧基乙基苯基酸式磷酸酯。
作为单甲基丙烯酸酯化合物，例如可举出甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸异硬脂酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、二乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚丙烯甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸-2-丁氧基乙酯、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、双环戊烯氧基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-苯氧基乙酯、苯氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、2-苯甲酰氧基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸-2-氰乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、四氢糠基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、二乙基氨基乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯以及甲基丙烯酰氧基乙基苯基酸式磷酸酯。
作为二丙烯酸酯化合物，例如可举出乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯；1摩尔的双酚A、双酚F或双酚AD与2摩尔的丙烯酸缩水甘油酯的反应物；双酚A、双酚F或双酚AD的聚环氧乙烷加成物的二丙烯酸酯；双酚A、双酚F或双酚AD的聚环氧丙烷加成物的二丙烯酸酯；双(丙烯酰氧基丙基)聚二甲基硅氧烷、双(丙烯酰氧基丙基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物。
作为二甲基丙烯酸酯化合物，例如可举出乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯；1摩尔的双酚A、双酚F或双酚AD与2摩尔的甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应物；双酚A、双酚F或双酚AD的聚环氧乙烷加成物的二甲基丙烯酸酯；双酚F或双酚AD的聚环氧丙烷加成物的二甲基丙烯酸酯；双(甲基丙烯酰氧基丙基)聚二甲基硅氧烷、双(甲基丙烯酰氧基丙基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物。
这些在分子中具有可聚合的碳-碳双键的化合物可单独使用1种或组合使用2种以上。
导电性粘接剂包含在分子中具有可聚合的碳-碳双键的化合物作为热固性树脂的情况下，导电性粘接剂优选包含自由基聚合引发剂。从有效抑制孔隙的观点等考虑，自由基聚合引发剂优选为有机过氧化物。另外，从提高导电性粘接剂的固化性以及粘度稳定性的观点考虑，优选有机过氧化物的分解温度为70～170℃。
作为自由基聚合引发剂，例如可举出1,1,3,3-四甲基丁基过氧化2-乙基己酸酯、1,1-双(叔丁基过氧化)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)环十二烷、二叔丁基过氧化间苯二甲酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、过氧化二枯基、叔丁基枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)3-己炔、枯烯过氧化氢。它们可单独使用1种或组合使用2种以上。
自由基聚合引发剂的配合比例相对于导电性粘接剂中的除了导电性颗粒以外的粘接剂成分的总量优选为0.01～20质量%，更优选为0.1～10质量%，进一步优选为0.5～5质量%。
作为环氧树脂，只要是在其1分子中具有2个以上的环氧基的化合物则没有特别限制，可使用公知的化合物。作为这样的环氧树脂，例如可举出由双酚A、双酚F、双酚AD等和表氯醇衍生的环氧树脂等。
相关的环氧树脂可获取市售品。作为其具体例子，可举出作为双酚A型环氧树脂的AER-X8501(旭化成工业公司制，商品名)、R-301(日本环氧树脂(株)制，商品名)、YL-980(日本环氧树脂(株)制，商品名)，作为双酚F型环氧树脂的YDF-170(东都化成公司制，商品名)、YL-983(日本环氧树脂(株)制，商品名)，作为双酚AD型环氧树脂的R-1710(三井石油化学工业公司制，商品名)，作为苯酚酚醛清漆型环氧树脂的N-730S(大日本油墨化学工业公司制，商品名)、Quatrex-2010(陶氏化学公司制，商品名)，作为甲酚酚醛清漆型环氧树脂的YDCN-702S(东都化成公司制，商品名)、EOCN-100(日本化药公司制，商品名)，作为多官能环氧树脂的EPPN-501(日本化药公司制，商品名)、TACTIX-742(陶氏化学公司制，商品名)、VG-3010(三井石油化学工业公司制，商品名)、1032S(日本环氧树脂(株)制，商品名)，作为具有萘骨架的环氧树脂的HP-4032(大日本油墨化学工业公司制，商品名)，作为脂环式环氧树脂的EHPE-3150、CEL-3000(均为大赛璐化学工业公司制，商品名)、DME-100(新日本理化公司制，商品名)、EX-216L(长濑化成工业公司制，商品名)，作为脂肪族环氧树脂的W-100(新日本理化公司，商品名)，作为胺型环氧树脂的ELM-100(住友化学工业公司制，商品名)、YH-434L(东都化成公司制，商品名)、TETRAD-X、TETRAC-C(均为三菱瓦斯化学公司制，商品名)、630、630LSD(均为日本环氧树脂(株)制，商品名)，作为间苯二酚型环氧树脂的DenacolEX-201(长濑化成工业公司制，商品名)，作为新戊二醇型环氧树脂的DenacolEX-211(长濑化成工业公司制，商品名)，作为己二醇甘醇(ヘキサンディネルグリコール)型环氧树脂的Denacol EX-212(长濑化成工业公司制，商品名)，作为乙二醇·丙二醇型环氧树脂的Denacol EX系列(EX-810、811、850、851、821、830、832、841、861(均为长濑化成工业公司制，商品名))，由下述通式(I)表示的环氧树脂E-XL-24、E-XL-3L(均为三井化学公司制，商品名)。这些环氧树脂之中，特别优选离子性杂质少并且反应性优异的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、胺型环氧树脂。
[化学式1]
Figure BDA00002977054000111
此处，式(I)中，k表示1～5的整数。
上述的环氧树脂可单独使用1种或组合使用2种以上。
导电性粘接剂含有环氧树脂作为热固性树脂的情况下，导电性粘接剂也可进一步含有在1分子中仅具有1个环氧基的环氧化合物作为反应性稀释剂。这样的环氧化合物可以以市售品方式获得。作为其具体例子，例如可举出PGE(日本化药公司制，商品名)、PP-101(东都化成公司制，商品名)、ED-502、ED-509、ED-509S(旭电化工业公司制，商品名)、YED-122(油化壳牌环氧公司制，商品名)、KBM-403(信越化学工业公司制，商品名)、TSL-8350、TSL-8355、TSL-9905(东芝硅酮公司制，商品名)。它们可单独使用1种或组合使用2种以上。
反应性稀释剂的配合比例为不妨碍本发明的效果的范围即可，相对于上述环氧树脂的总量优选为0～30质量%。
导电性粘接剂含有环氧树脂作为热固性树脂的情况下，优选导电性粘接剂进一步含有其固化剂，更优选除此之外还含有用于提高固化性的固化促进剂。
作为固化剂，只要是以往可使用的固化剂则没有特别限定，可获取市售品。作为市售的固化剂，例如可举出作为苯酚酚醛清漆树脂的H-1(明和化成公司制，商品名)、VR-9300(三井东压化学公司制，商品名)，作为苯酚芳烷基树脂的XL-225(三井东压化学公司制，商品名)，由下述通式(II)表示的作为对甲酚酚醛清漆树脂的MTPC(本州化学工业公司制，商品名)，作为烯丙基化苯酚酚醛清漆树脂的AL-VR-9300(三井东压化学公司制，商品名)，由下述通式(III)表示的作为特殊酚醛树脂的PP-700-300(日本石油化学公司制，商品名)。
[化学式2]
Figure BDA00002977054000121
[化学式3]
Figure BDA00002977054000122
式(II)中，R1各自独立地表示1价的烃基，优选表示甲基或烯丙基，q表示1～5的整数。另外，式(III)中，R2表示烷基，优选表示甲基或乙基，R3表示氢原子或1价的烃基，p表示2～4的整数。
关于固化剂的配合比例，相对于环氧树脂的环氧基1.0当量，优选固化剂中的反应活性基的总量为0.2～1.2当量的比例，更优选为0.4～1.0当量的比例，进一步优选为0.5～1.0当量的比例。反应活性基不足0.2当量时，存在有导电性粘接剂的耐回流焊开裂性降低的倾向，超过1.2当量时，存在有导电性粘接剂的粘度上升、作业性降低的倾向。上述反应活性基为与环氧树脂具有反应活性的取代基，例如可举出酚羟基等。
另外，作为上述固化促进剂，只要是双氰胺等以往用作固化促进剂的固化促进剂则没有特别限定，可获取市售品。作为市售品，例如可举出由下述通式(IV)表示的作为二元酸二酰肼的ADH、PDH、SDH(均为日本肼工业公司制，商品名)、包含环氧树脂与胺化合物的反应物的作为微囊型固化剂的NOVACURE(旭化成工业公司制，商品名)。这些固化促进剂可单独使用1种或组合使用2种以上。
[化学式4]
Figure BDA00002977054000131
式(IV)中，R4表示2价的芳香族基或碳原子数1～12的直链或支链的亚烷基，优选为间亚苯基或对亚苯基。
关于上述固化促进剂的配合比例，相对于环氧树脂100质量优选为0.01～90质量份，更优选为0.1～50质量份。此固化促进剂的配合比例不足0.01质量份时存在有固化性降低的倾向，超过90质量份时存在有粘度增大、处理导电性粘接剂时的作业性降低的倾向。
另外，作为市售的固化促进剂，除了上述固化促进剂以外/替代上述的固化促进剂，也可使用例如作为有机硼盐化合物的EMZ·K、TPPK(均为北兴化学工业公司制，商品名)，作为叔胺类或其盐的DBU、U-CAT102、106、830、840、5002(均为San-Apro公司制，商品名)，作为咪唑类的Curezol、2PZ-CN、2P4MHZ、C17Z、2PZ-OK、2PZ-CNS、C11Z-CNS(均为四国化成(株)制，商品名)等。
这些固化促进剂的配合比例相对于环氧树脂100质量份优选为20质量份以下。
另外，固化剂以及固化促进剂可单独地使用分别的1种或者组合使用2种以上。
(C)焊剂活性剂是具有去除在包含熔点为200℃以下的金属的导电性颗粒的表面上形成的氧化膜的功能的化合物。焊剂活性剂只要是不妨碍(B)热固性树脂的固化反应的化合物则可没有特别限制地使用公知的化合物。作为这样的化合物，可举出松香系树脂，在分子内含有羧基、酚羟基或者羟基的化合物。从显现良好的焊剂剂活性、且与用作(B)热固性树脂的环氧树脂显示反应性的观点出发，优选在分子内含有羧基或者羟基的化合物，特别优选脂肪族二羟基羧酸。具体优选由下述通式(V)表示的化合物或酒石酸。
[化学式5]
Figure BDA00002977054000141
此处，式(V)中，R5表示可取代也可不取代的碳原子数1～5的烷基。从更有效地发挥本发明的上述效果的观点考虑，R5优选为丙基、丁基或戊基。另外，n以及m分别独立地表示0～5的整数。从更有效地发挥本发明的上述效果的观点考虑，优选n为0且m为1，或n和m这两者为1，更优选n和m这两者为1。
作为由上述通式(V)表示的化合物，例如可举出2,2-双羟基甲基丙酸、2,2-双羟基甲基丁酸、2,2-双羟基甲基戊酸。
关于焊剂活性剂的含量，从更有效地发挥本发明的上述效果的观点考虑，相对于熔点为200℃以下的金属的总量100质量份优选为0.5～20质量份。进一步，从保存稳定性、导电性的观点考虑，更优选为1.0～10质量份。焊剂活性剂的含量不足0.5质量份的情况下，存在有金属的熔融性降低、导电性降低的倾向，超过了20质量份的情况下，存在有保存稳定性、印刷性降低的倾向。
本实施方式的导电性粘接剂除了上述的各成分之外，还可根据需要包含选自由用于缓和应力的可挠剂、用于提高作业性的稀释剂、粘接力提高剂、润湿性提高剂以及消泡剂组成的组中的1种以上的添加剂。另外，除了这些成分之外，还可在不妨碍本发明的效果的范围内包含各种添加剂。
作为可挠剂，例如可举出液状聚丁二烯(宇部兴产公司制，商品名“CTBN-1300×31”、“CTBN-1300×9”；日本曹达公司制，商品名“NISSO-PB-C-2000”)等。可挠剂的含量通常相对于热固性树脂的总量100质量份，优选为0～500质量份。
出于提高粘接力的目的，导电性粘接剂也可包含硅烷偶联剂、钛偶联剂等偶联剂。作为硅烷偶联剂，例如可举出信越化学公司制的商品名“KBM-573”等。另外，出于提高润湿性的目的，也可使导电性粘接剂中含有阴离子系表面活性剂、氟系表面活性剂等。进一步，导电性粘接剂可含有硅油等作为消泡剂，另外也可含有蓖麻蜡等脂肪族酯作为触变赋予剂。上述粘接力提高剂、润湿性提高剂、消泡剂可分别单独使用1种或组合使用2种以上。它们相对于导电性粘接剂的全体量，优选包含0.1～10质量%。
在导电性粘接剂中，为了使导电性粘接剂的制作时的作业性以及使用时的涂布作业性更良好，可根据需要添加稀释剂。作为这样的稀释剂，优选丁基溶纤剂、卡必醇、乙酸丁酯溶纤剂、乙酸卡必醇、二丙二醇单甲醚、乙二醇二乙醚、α-松油醇等沸点较高的有机溶剂。该稀释剂相对于导电性粘接剂的全体量优选包含0.1～30质量%。
导电性粘接剂也可含有填料。作为填料，例如可举出丙烯酸类橡胶、聚苯乙烯等聚合物颗粒，金刚石、氮化硼、氮化铝、氧化铝、二氧化硅等无机颗粒。这些填料可单独使用1种或混合2种以上而使用。
上述的各成分也可组合分别地例示出的物质中的任一个。
本实施方式的导电性粘接剂如下获得，即，将上述的各成分一次性或分成多次地根据需要进行加热，并且进行混合、溶解、解粒混炼或分散，从而使各成分均匀分散而得到糊状的物质。作为此时使用的分散·溶解装置，可举出公知的搅拌器、混砂器、三辊研磨机、行星式混合机等。
在本实施方式的太阳能电池模块中，树脂部31也可通过除了上述的热固性树脂以外的树脂制粘接剂而形成。作为其它的树脂制粘接剂，可举出热塑性树脂。作为热塑性树脂，例如可举出聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚醚树脂、聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯、苯氧树脂、酚醛树脂各自的单独体系、以及上述热塑性树脂中的二种以上的共聚物。
接着，使用图来说明制造本发明的太阳能电池模块的方法。
图4和图5为用于说明本发明中太阳能电池模块的制造方法的一个实施方式的示意图。在本实施方式的方法中，首先准备要连接的太阳能电池单元。图4(a)所示的太阳能电池单元40以宽度0.03～0.4mm的集电用配线41所具有的面作为上表面，并具有在与该集电用配线垂直的方向上进行了配线的宽度0.5～2.5mm的表面电极42。接着，如图4(b)所示，在表面电极42上使用分配器(dispenser)44而涂布导电性粘接剂43。对于设置于太阳能电池单元的背面侧的背面电极也可同样地用分配器涂布导电性粘接剂，但是与对上述表面电极的涂布同时、或者使在表面电极上涂布了的太阳能电池单元反转后涂布导电性粘接剂。此导电性粘接剂的涂布工序不限于上述分配法，也可使用丝网印刷法、转印法。
接着，如图5(a)所示，在背面侧搭载配线部件45和在表面侧搭载配线部件46。关于配线部件45、46，除了以往使用的Cu线、焊料镀敷线之外，还可使用在塑料基板上形成有金属配线的膜状配线基板。接着，如图5(b)所示，通过热压接机47对搭载的配线部件进行加热压接，通过导电性粘接剂将配线部件与太阳能电池单元的电极连接。此时的热压接温度为导电性粘接剂中含有的导电性颗粒的熔点以上。在本实施方式中优选150～180℃。压力优选0.01～1.0MPa。压接时间可以设为1～30sec。该配线部件与太阳能电池单元的电极的连接工序不限于使用上述热压接机的方法，也可使用热空气、或者层压机。同样地，与上述同样地进行邻近配置的太阳能电池单元的电极与配线部件的连接，从而可制作图1所示那样的太阳能电池单元连接结构体，即在两面具有电极的多个太阳能电池单元通过配线部件相互电连接而得到的连接结构体。在本实施方式中通过上述的连接工序而形成上述的接合部22。
其后，在太阳能电池单元的受光面侧层叠使用了乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛的密封树脂以及玻璃基板，在背面侧层叠上述密封树脂、以及被称作背板的保护膜后，用层压机对它们进行加热，从而可制作太阳能电池模块。
作为本发明的太阳能电池模块的其它的制造方法，可举出一并进行太阳能电池单元的电极与配线部件的粘接、和太阳能电池单元的密封的方法。图6是用于说明其它的制造方法的示意图。
如图6(a)所示，准备在表面电极以及背面电极上涂布有导电性粘接剂43的多个太阳能电池单元10，将涂布的导电性粘接剂43夹在中间，使配线部件11的一端与太阳能电池单元10的表面电极对向配置，使另一端与另一太阳能电池单元10的背面电极对向配置。进一步，在太阳能电池单元的受光面侧上配置密封树脂2，在该密封树脂2上配置玻璃1。另一方面，在与太阳能电池单元的受光面相反的一侧(背面侧)上配置密封树脂2，在该密封树脂2上配置保护膜5。在该状态下对整体一边根据需要进行加压一边加热至导电性粘接剂中的导电性颗粒熔融的温度，从而一边将配线部件11电连接于表面电极以及背面电极并且粘接，一边同时通过密封树脂将太阳能电池单元密封。此时的加热条件例如为150～180℃且1秒～60秒。压力的条件例如为0.01～1.0MPa。
如此，如图6(b)所示制造本发明的太阳能电池模块，该太阳能电池模块具备形成包含金属部30和树脂部31的接合部22，在两面具有电极的多个太阳能电池单元通过配线部件相互电连接而得到的连接结构。
实施例
以下，通过实施例进一步具体说明本发明，但本发明不受限于这些实施例。
(实施例1)
[导电性粘接剂的制备]
将YDF-170(东都化成公司制，双酚F型环氧树脂的商品名，环氧当量=170)26.7质量份、2P4MZ(四国化成公司制，咪唑化合物的商品名)1.2质量份、BHPA(2,2-双羟基甲基丙酸)2.1质量份混合，通过三辊研磨机3次而制备粘接剂成分。
接着，相对于上述的粘接剂成分30质量份，加入作为导电性颗粒的Sn42-Bi58颗粒(平均粒径20μm、熔点：138℃)70质量份并混合。使所获得的混合物通过三辊研磨机3次后，使用真空搅拌混砂器在500Pa以下进行10分钟脱泡处理，从而获得了导电性粘接剂。
[带TAB线(タブ線)的太阳能电池单元的制作]
使用分配器将由上述获得的液状的导电性粘接剂按照以每单位长度的重量计为0.2mg/mm的方式涂布在太阳能电池单元(125mm×125mm、厚度310μm)的受光面上形成的表面电极(材质：银玻璃糊、2mm×125mm)上。接着，在涂布有导电性粘接剂的电极上，配置被覆焊料的TAB线(日立电线公司制，商品名：A-TPS)作为配线部件，使用热压接机在温度150℃、载荷0.5MPa、保持时间10sec的条件下进行加热压接。也对太阳能电池单元的背面的电极进行同样的处理，制作出10组带TAB线的太阳能电池单元。
[单元破损率的评价]
通过目视观察上述带TAB线的太阳能电池单元的外观，确认有无破裂、裂纹，对其破损率进行了评价。表中，左侧的数字表示发现有破损的单元数。
[接合部的确认]
用环氧树脂对上述获得的带TAB线的太阳能电池单元1组进行铸型，在垂直于TAB线延伸的方向的面将其切断，确认出太阳能电池单元的电极和TAB线的接合部的剖面。剖面确认了5处。太阳能电池单元的电极与TAB线通过导电性颗粒的熔融物而连接的情况下，测定金属部的连接宽度相对于TAB线宽的比例(金属部/TAB线)。太阳能电池单元的电极与TAB线通过树脂而粘接的情况下，测定用树脂粘接的宽度相对于TAB线宽的比例(树脂部/TAB线)。
[太阳能电池模块的制作]
准备上述制作的带TAB线的太阳能电池单元，在太阳能电池单元的背面侧层叠密封树脂(三井化学Fabro公司制，商品名：SOLAR EVA SC50B)和保护膜(KOBAYASHI制，商品名：Kobatech PV)，在太阳能电池单元的受光面侧层叠密封树脂(三井化学Fabro公司制，SOLAR EVA SC50B)和玻璃(200×200×3mm)。将如此获得的层叠体按照玻璃与真空层压机(（株）NPC制，商品名：LM-50×50-S)的热板侧接触的方式搭载并进行5分钟抽真空，然后将真空层压机的上部的真空释放，在1atm的压力下以160℃加热10分钟，从而制作出太阳能电池模块。
[温度循环试验]
使用太阳模拟器(WACOM电创公司制，商品名：WXS-155S-10、AM：1.5G)来测定所获得的太阳能电池模块的IV曲线，导出曲线因子(填充因子（fillfactor），以下简称为F.F)，将其作为初始的F.F(0h)。接着，对于该太阳能电池模块，将在-55℃进行30分钟以及在125℃进行30分钟作为1个循环，进行将其反复1000个循环的温度循环试验。测定该温度循环试验后的太阳能电池模块的F.F，将其作为F.F(1000h)。根据[F.F(1000h)×100/F.F(0h)]的式子求出温度循环试验前后的F.F的变化率(ΔF.F)，将其用作评价指标。予以说明的是，一般而言如果ΔF.F的值为95%以上则判断为连接可靠性良好。
(实施例2～9)
设为表1所示的组成，除此以外，与实施例1同样地操作而制备导电性粘接剂。而且，使用所获得的导电性粘接剂，除此以外，与实施例1同样地操作而制作带TAB线的太阳能电池单元，进行单元破损率的评价以及接合部的确认。但是，实施例7中将电极与配线部件的热压接温度设为170℃。
进一步，使用所获得的带TAB线的太阳能电池单元，除此以外，与实施例1同样地操作而制作太阳能电池模块，测定温度循环试验前后的ΔF.F。
予以说明的是，表1所示的材料的细节如以下那样。另外，表1中的各材料的配合比例的单位为质量份。
YDF-170：双酚F型环氧树脂、东都化成公司制商品名。
TETRAD-X：胺型环氧树脂、三菱瓦斯化学公司制商品名。
EP-828：Epikote828、日本环氧树脂公司制商品名。
2P4MZ：咪唑化合物、四国化成公司制商品名。
BHPA：2,2-双羟基甲基丙酸。
2,5-DEAD：2,5-二乙基己二酸。
Sn42-Bi58：Sn42-Bi58焊料颗粒、平均粒径20μm、熔点138℃。
Sn40-Bi56-Zn4：Sn40-Bi56-Zn4焊料颗粒、平均粒径20μm、熔点130℃。
MA05K：镀Ag的Cu粉、日立化成工业株式会社制商品名。
(比较例1)
将作为配线部件的SnAgCu焊料被覆TAB线(日立电线公司制，商品名：A-TPS)配置于在太阳能电池单元(125mm×125mm、厚度310μm)的受光面上形成的表面电极(材质：银玻璃糊、2mm×125mm)上，使用热压接机在温度260℃、载荷0.5MPa、保持时间10sec的条件下进行加热压接。对背面的电极也进行同样的处理，制作出10组带TAB线的太阳能电池单元。
与实施例1同样地操作，对带TAB线的太阳能电池单元进行单元破损率的评价以及接合部的确认。
使用由上述获得的带TAB线的太阳能电池单元，除此以外，与实施例1同样地操作而制作太阳能电池模块，测定其温度循环试验前后的ΔF.F。
(比较例2)
使用Sn42Bi58膏状焊料(田村制作所公司制，TLF-401-11)来替代导电性粘接剂，除此以外，与实施例1同样地操作，制作带TAB线的太阳能电池单元，进行单元破损率的评价以及接合部的确认。
使用由上述获得的带TAB线的太阳能电池单元，除此以外，与实施例1同样地操作而制作太阳能电池模块，测定其温度循环试验前后的ΔF.F。
(比较例3)
将表1所示的实施例1的热固性树脂按照相对于导电性粘接剂总量100质量份为27.9质量份的方式配合，将作为导电颗粒的银粉(TCG-1、德力化学研究所制商品名)按照相对于导电性粘接剂总量100质量份为72.1质量份的方式配合，除此以外，与实施例1的导电性粘接剂的制备中记载的方法同样地操作而制备导电性粘接剂。使用该导电性粘接剂，除此以外，与实施例1同样地操作，制作带TAB线的太阳能电池单元，进行单元破损率的评价以及接合部的确认。
使用由上述获得的带TAB线的太阳能电池单元，除此以外，与实施例1同样地操作而制作太阳能电池模块，测定其温度循环试验前后的ΔF.F。
表1
Figure BDA00002977054000211
表2
Figure BDA00002977054000221
确认了，具有将电极和配线部件电连接的熔点200℃以下的金属熔融而成的金属部、以及将电极和配线部件粘接的树脂部的实施例1～9的太阳能电池模块，都在连接时单元不发生破损，温度循环试验前后的ΔF.F充分高并且具有良好的可靠性。
另一方面，使用实施了Sn-Ag-Cu焊料镀敷的配线部件并且在270℃进行了连接的比较例1的带TAB线的太阳能电池单元发生了单元的破损，成品率降低。使用由Sn42-Bi58和焊剂构成的膏状焊料连接而得到的比较例2的太阳能电池模块没有树脂部，温度循环试验前后的ΔF.F降低。使用包含银填料和环氧树脂组合物的导电性粘接剂而制作的比较例3的太阳能电池模块没有金属熔融而成的金属部，温度循环试验前后的ΔF.F降低。
附图标记说明
1：玻璃、2：密封树脂、5：保护膜、10：太阳能电池单元、11：配线部件、20：表面电极、21：背面电极、22：接合部、23：EVA、30：金属部、31：树脂部、40：太阳能电池单元、41：集电用配线、42：表面电极、43：导电性粘接剂、44：分配器、45：配线部件、46：配线部件、47：热压接机。

Claims (4)

1.一种太阳能电池模块，其特征在于，其为具备在两面具有电极的多个太阳能电池单元通过配线部件相互电连接而得到的连接结构的太阳能电池模块，所述连接结构具有将所述电极和所述配线部件电连接的熔点200℃以下的金属熔融而成的金属部、以及将所述电极和所述配线部件粘接的树脂部。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述配线部件为带状，在垂直于该配线部件延伸的方向的剖面上观察所述金属部以及所述树脂部时，所述金属部设置在将所述配线部件的中央部和所述电极的中央部连接起来的位置上，所述树脂部设置在将所述配线部件的所述中央部的外侧和所述电极的所述中央部的外侧粘接起来的位置上。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述金属部以及所述树脂部通过在使包含(A)含有熔点为200℃以下的金属的导电性颗粒、(B)热固性树脂以及(C)焊剂活性剂的导电性粘接剂介于连接以及粘接前的所述电极与所述配线部件之间的状态下，在所述导电性颗粒熔融的温度下加热所述导电性粘接剂而形成。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述金属部以及所述树脂部通过对连接以及粘接前的所述电极和所述配线部件一边在彼此相对的方向上进行加压一边进行所述加热而形成。
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