CN104137278B - 导电性粘接剂、太阳能电池模块及太阳能电池模块的制造方法 - Google Patents

导电性粘接剂、太阳能电池模块及太阳能电池模块的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种导电性粘接剂，将太阳能电池的电极和接合线连接，其含有粘接剂树脂组合物和导电丝凝聚体。

Description

导电性粘接剂、太阳能电池模块及太阳能电池模块的制造 方法
技术领域
本发明涉及将形成于太阳能电池上的电极和接合(タブ)线连接的导电性粘接剂，尤其是涉及将导电性填料改良的导电性粘接剂及使用该导电性粘接剂连接接合线的太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法。
背景技术
目前，在太阳能电池模块中，利用焊料将形成于太阳能电池上的电极和作为内部连接线的接合线连接。例如，在结晶硅类太阳能电池模块中，多个相邻的太阳能电池单元通过接合线连接，该接合线作为内部连接线，由经焊料涂布的带状铜箔等构成。
接合线的一端侧与一太阳能电池单元的表面电极连接，另一端侧与相邻的太阳能电池单元的背面电极连接，由此串联连接各太阳能电池单元。
具体而言，通过银膏的丝网印刷而形成于太阳能电池单元的受光面的汇流排电极及形成于太阳能电池单元的背面连接部的银电极与接合线通过焊料处理进行连接(例如参照专利文献1)。此外，在太阳能电池单元的背面连接部以外的区域形成有铝电极或银电极。
但是，焊接时需以约260℃的高温进行连接处理，因此，可能因太阳能电池单元的翘曲、接合线和表面电极及背面电极的连接部产生的内部应力、甚至焊剂的残渣等，而导致太阳能电池单元的表面电极及背面电极与接合线之间的连接可靠性降低。
因此，目前太阳能电池单元的表面电极及背面电极与接合线的连接使用可在较低温下进行热压合处理的连接的导电性粘接膜(例如参照专利文献2)。作为这样的导电性粘接膜，使用以平均粒径为数μm级的球状或扁平状的导电丝分散于热固化型粘合剂树脂组合物中所膜化的物。
导电性粘接膜介于表面电极及背面电极与接合线之间。之后，自接合线上方进行热加压，由此，粘合剂树脂呈现流动性并从电极和接合线间流出，同时，导电性填料实现电极和接合线间的导通。在该状态下将粘合剂树脂进行热固化。由此，通过接合线形成串联连接多个太阳能电池单元的线串。
使用导电性粘接膜连接接合线和表面电极及背面电极的多个太阳能电池单元通过乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)等具有透光性的密封材料密封于玻璃、透光性塑料等具有透光性的表面保护材料和由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等膜构成的背面保护材料之间。
另外，在所谓的薄膜类太阳能电池中，同样可使用导电性粘接膜进行形成于太阳能电池表面的P型电极及N型电极和接合线的连接。
在此，太阳能电池的电极和接合线为了通过降低连接电阻以提高转换效率，而优选扩大确保与实现电极和接合线的导通的导电性填料的接触面积。
但是，如图8A～图8C所示，在使用球状粒子作为导电性填料的情况下，因其与夹持于接合线和电极之间的导电性粒子的接触为点接触，所以无法扩大确保接触面积。另外，若为扩大与导电性粒子的接触面积而强行将导电性粒子挤压成扁平状，则可能在粘接剂层中因连接后的导电性粒子的残留应力而导致导电性粒子浮动并使导通性恶化。
此外，作为导线性粘接膜，有在印刷基板或玻璃基板上安装半导体等零件的COF安装或COG安装时进行各向异性导电连接的各向异性导电膜(ACF：Anisotropic ConductiveFilm)。这种各向异性导电膜为了确保电各向异性，优选尽可能抑制横向导通性，且使用的导电性膜也优选选择向横向连接性较少。
另一方面，连接太阳能电池的电极和接合线的导电性粘接膜中，无需考虑各向异性，反之，优选电极及接合线的连接面整体均具备良好导通性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开第2004-356349号公报
专利文献2：日本专利公开第2008-135654号公报
专利文献3：日本专利公开第2009-38002号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的课题是，解决上述现有的诸多问题并实现以下目的。即，本发明的目的是，提供一种连接太阳能电池的电极和接合线的导电性粘接剂、使用该粘接剂连接接合线的太阳能电池模块及太阳能电池模块的制造方法，导电性粘接剂可降低连接电阻值的上升，并且防止连接后的残留应力产生的连接可靠性的降低。
用于解决课题的手段
作为用于解决所述课题的手段如下。即：
<1>一种导电性粘接剂，连接太阳能电池的电极和接合线，其特征在于，包含粘接剂树脂组合物和导电丝凝聚体。
<2>如<1>所述的导电性粘接剂，其中，导电丝凝聚体的含量相对粘接剂树脂组合物80质量份为5质量份～40质量份。
<3>如<1>～<2>中任一项所述的导电性粘接剂，其中，导电丝凝聚体的直径为3μm～20μm。
<4>如<1>～<3>中任一项所述的导电性粘接剂，其中，该导电性粘接剂为膜状且平均厚度为10μm-30μm。
<5>如<4>所述的导电性粘接剂，其中，导电丝凝聚体的最大直径和膜状导电性粘接剂的平均厚度(导电性粘接膜的平均厚度)之比([凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)])为0.2～2.0。
<6>如<1>～<5>中任一项所述的导电性粘接剂，其中，还含有球状及扁平状中任一形状的导电性粒子，
导电丝凝聚体和所述导电性粒子的质量比(导电丝凝聚体：导电性粒子)为99：1～50：50。
<7>如<1>～<6>中任一项所述的导电性粘接剂，其中，导电丝为镍丝。
<8>一种太阳能电池模块，其特征在于，包含：
太阳能电池；
接合线，其经由粘接剂层连接于该太阳能电池上形成的电极上；
密封材料，其密封所述太阳能电池；
保护部件，其保护所述太阳能电池的表面及背面，
所述粘接剂层由所述<1>～<7>中任一项所述的导电性粘接剂形成。
<9>一种太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，包含：
经由导电性粘接剂在太阳能电池的电极上配置接合线的工序；
从所述接合线的上方进行加热及按压，由此使该导电性粘接剂固化，将所述接合线和该电极电气及机械连接的工序，
所述导电性粘接剂为所述<1>～<7>中任一项所述的导电性粘接剂。
发明效果
根据本发明，提供一种连接太阳能电池的电极和接合线的导电性粘接剂、使用该粘接剂连接接合线的太阳能电池模块及太阳能电池模块的制造方法，其可解决所述现有的诸多问题并实现所述目的，导电性粘接剂降低连接电阻值的提高，并且防止连接后的残留应力产生的连接可靠性的降低。
附图说明
图1A是适用本发明的薄膜太阳能电池模块的制造工序的一个实例且粘贴有层压体的立体图。
图1B是适用本发明的薄膜太阳能电池模块的制造工序的一个实例的平面图。
图2是薄膜太阳能电池模块的一个实例的立体图。
图3是表示接合线及导电性粘接膜的层压体的一个实例的剖面图。
图4是薄膜太阳能电池模块的一个实例的平面图。
图5A是适用本发明的导电性粘接剂的热加压工序的一个实例的剖面图。
图5B是适用本发明的导电性粘接剂的热加压工序的一个实例的剖面图。
图6是适用本发明的硅类太阳能电池模块的一个实例的立体图。
图7是表示硅类太阳能电池单元的线串的一个实例的剖面图。
图8A是表示现有的导电性粘接剂的热加压工序的剖面图。
图8B是表示现有的导电性粘接剂的热加压工序的剖面图。
图8C是表示现有的导电性粘接剂的热加压工序的剖面图。
具体实施方式
(导电性粘接剂)
本发明的导电性粘接剂至少含有粘接剂树脂组合物和导电丝凝聚体，进而根据需要还含有其它成分。
上述导电性粘接剂中的上述导电丝凝聚体的含量没有特别限制，可根据目的适宜选择，相对于上述粘接剂树脂组合物的80质量份，优选为5质量份～40质量份，更优选为8质量份～30质量份，特别优选为15质量份～25质量份。
作为上述导电丝凝聚体的直径，没有特别限制，可根据目的适宜选择，但优选为2μm～40μm，更优选为3μm～25μm，特别优选为3μm～20μm。
上述凝聚体的直径可以利用金属显微镜(例如，奥林巴斯株式会社制的MX系列等)进行测定。
上述导电性粘接剂优选为膜状，上述膜状导电性粘接剂的平均厚度没有特别限制，可根据目的适宜选择，优选为10μm～30μm，更优选为15μm～25μm。
上述导电丝凝聚体的最大直径和上述膜状导电性粘接剂的平均厚度(导电性粘接膜的平均厚度)之比([凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)])没有特别限制，可根据目的适宜选择，优选为0.2～2.0，更优选为0.9～1.3。
上述凝聚体的最大直径可以利用金属显微镜(例如，奥林巴斯株式会社制的MX系列等)进行测定。
上述导电性粘接剂还含有球状及扁平状中任一形状的导电性粒子，且上述导电丝凝聚体和上述导电性粒子的质量比(导电丝凝聚体：导电性粒子)优选为99：1～50：50。
(太阳能电池模块)
本发明的太阳能电池模块至少包含：太阳能电池、经由粘接剂层连接于上述太阳能电池上所形成的电极上的接合线、密封上述太阳能电池的密封材料、保护上述太阳能电池的表面及背面的保护部件，而且，根据需要还具有其它部件。
上述粘接剂层由本发明的导电性粘接剂形成。
(太阳能电池模块的制造方法)
本发明的太阳能电池模块的制造方法至少包含：经由导电性粘接剂在太阳能电池的电极上设置接合线的工序；从上述接合线的上方进行加热及按压，由此使上述导电性粘接剂固化，将上述接合线和上述电极电气及机械连接的工序，而且，根据需要还包含其它工序。
上述导电性粘接剂为本发明的上述导电性粘接剂。
根据本发明，使用导电丝凝聚体作为导电性填料。导电丝凝聚体相比一般的球状粒子及扁平状粒子，与接合线及电极的接触点较多，另外也可通过加压与相邻的导电丝凝聚体接触，由此在横向也导通。因此，上述导电性粘接剂通过使用导电丝凝聚体，可将接合线和电极之间的导通电阻抑制得极低，并可提高转换效率。
另外，导电丝凝聚体即使加压也几乎不会产生残留应力，也不会因在粘接剂层内浮动而减少与接合线或电极的接触面积。因此，上述导电性粘接剂通过使用导电丝凝聚体，也可防止连接可靠性降低。
以下，参照附图详细说明适用本发明的导电性粘接剂、使用该粘接剂的太阳能电池模块及太阳能电池模块的制造方法。附图为示意图，各尺寸的比例等与实物并不相符。具体的尺寸等应当参照下述说明斟酌判断。另外，附图彼此间相互的尺寸关系或比例当然含有不同的部分。
[薄膜太阳能电池模块]
作为构成太阳能电池模块的太阳能电池，例如可在玻璃、不锈钢等基板上使用形成有作为光电转换层的半导体层的所谓薄膜太阳能电池1。薄膜太阳能电池1如图1A及图1B所示，构成为多个太阳能电池单元2利用接触线连接的太阳能电池线串。如图2所示，具有该线串构造的薄膜太阳能电池1通过以单体或多个连结的阵列构成，并与设置于背面侧的密封粘接剂的片材3及背面片材4一起统一地进行层压，由此形成薄膜太阳能电池模块6。此外，薄膜太阳能电池模块6适宜地在周围安装铝等金属架7。
作为上述密封粘接剂，例如使用乙烯-醋酸乙烯酯树脂(EVA)等透光性密封材料。另外，作为背面片材4，使用耐气候性、耐热性、耐水性、耐光性等诸多特性优异的塑料膜或片材。作为背面片材4，例如可使用活用氟类树脂的高耐性特征的聚氟乙烯(PVF)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/聚氟乙烯(PVF)所构成的层压片。
[太阳能电池]
虽然省略了图示，但是，适用本发明的薄膜太阳能电池1在透光性绝缘基板8上按顺序层压由透明导电膜构成的透明电极膜、光电转换层及背面电极膜而形成，是使光自透光性绝缘基板8侧射入的覆板型(superstrate)太阳能电池。此外，关于薄膜太阳能电池，还有以基板、背面电极、光电转换层及透明电极的顺序形成的基板型(Substrate)太阳能电池。以下，虽以覆板型薄膜太阳能电池1为例进行说明，但是，本技术也可以在基板型薄膜太阳能电池中使用。
另外，适用本发明的太阳能电池可以为所有薄膜类太阳能电池，例如：非晶硅、微晶串列、CdTe、CIS、挠性等各种薄膜类太阳能电池，也可以为所谓单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、HIT太阳能电池之类的所谓硅类太阳能电池。
作为透光性绝缘基板8，可使用玻璃、聚酰亚胺等耐热性树脂。
作为上述透明电极膜，例如可使用SnO2、ZnO、ITO等。作为上述光电转换层，例如可使用非晶硅、微晶硅、多晶硅等硅类光电转换膜或CdTe、CuInSe2、Cu(In、Ga)Se2等化合物类光电转换膜。
上述背面电极膜例如具有透明导电膜和金属膜的层压构造。作为上述透明电极膜，例如可使用SnO2、ZnO、ITO等。作为上述金属膜，例如可使用银、铝等。
如图1A所示，在这样构成的薄膜太阳能电池1中形成有多个具有几乎横跨透光性绝缘基板8的长度的矩形太阳能电池单元2。在各太阳能电池单元2中，由电极分割线进行分离的同时，通过接触线在相邻的太阳能电池单元2、2彼此间相互连接一端的透明电极膜和另一端的背面电极膜，由此，构成多个太阳能电池单元2以串联方式连接的太阳能电池线串。
而且，在薄膜太阳能电池1的太阳能电池线串中，一端的太阳能电池单元2的透明电极膜端部上形成有与太阳能电池单元2大致同一长度的线状P型电极9，在另一端的太阳能电池单元2的背面电极膜端部上形成有与太阳能电池单元2大致同一长度的线状N型电极10。薄膜太阳能电池1中，这些P型电极9及N型电极10成为电极取出部，经由接合线11向接线盒(端子ボックス)19供电。
[接合线]
接合线11为通过与薄膜太阳能电池1的P型电极9及N型电极10导通连接而输出电力的端子。如图3所示，接合线11例如通过在一面11a层压一体化粘接剂层21(例如导电性粘接膜23)而构成层压体20使用。
如图4所示，接合线11具备：经由粘接剂层21连接于薄膜太阳能电池1的P型电极9或N型电极10上的集电接合部12、和与接线盒19连接的连接接合部13，集电接合部12和连接接合部13经由弯折部14连接。此外，图4中，为便于说明而省略图示密封粘接材料的片材3及背面片材4。
连接接合部13在进行薄膜太阳能电池1模块化时插通密封粘接材料的片材3及背面片材4，并与设于背面片材4上的接线盒19连接。
接合线11例如通过压延或电解法对成形为平均厚度9μm～300μm的铜箔或铝箔进行切割而形成。或者，将铜、铝等细金属线压延成平板状而形成。接合线11是与P型电极9及N型电极10大致相同宽度的1mm～3mm宽度的平角线。
集电接合部12具备与P型电极9及N型电极10大致相同长度，经由层压于接合线11的一面11a的粘接剂层21与P型电极9及N型电极10的整个面电气或机械连接。另外，连接接合部13为接合线11的一部分在弯折部14弯折后的前端部，在进行薄膜太阳能电池1的模块化时，插通设于密封粘接材料的片材3及背面片材4的插通孔并在背面片材4上弯折，前端与设于背面片材4上的接线盒19的端子台连接。
弯折部14设于接合线11的一部分，例如集电接合部12的端部。接合线11上，弯折部14的前面成为连接接合部13。因此，接合线11的集电接合部12和连接接合部13经由弯折部14连接，由于不具有接合部分，所以可避免接合部位因电荷集中产生电阻值增大、接合部分的连接可靠性降低、接合部分因热或应力集中导致的透光性绝缘基板8的损伤等。此外，接合线11也可以不设置弯折部14，而通过粘接剂等将与P型电极9及N型电极10连接的集电接合和与接线盒19连接的连接接合相接合。
接合线11优选具有较P型电极9及N型电极10的长度约二倍程度的长度，并且于全长的大致50％的位置弯折。由此，不论薄膜太阳能电池1的背面片材4上的接线盒19位置如何，接合线11的连接接合部13均能够可靠地与接线盒19连接。
如图3所示，接合线11在一面11a设有与P型电极9或N型电极10连接的粘接剂层21。粘接剂层21设于接合线11的一面11a的整个面，并利用导电性粘接膜23构成。
如图3所示，导电性粘接膜23在热固化性的粘合剂树脂层24内含有作为导电性填料的导电丝凝聚体25。另外，从按压性的观点来看，导电性粘接膜23的粘合剂树脂的最低熔融粘度优选为100Pa·s～100,000Pa·s。导电性粘接膜23的最低熔融粘度低于100Pa·s时，会因低压合而在本固化过程中树脂流动，容易产生连接不良及向单元表面的突出。另外，若导电性粘接膜23的最低熔融粘度超过100,000Pa·s，则也有时进行膜粘贴时容易产生不良，影响连接可靠性。此外，对于最低熔融粘度而言，可将样品以规定量装填于旋转式粘度计中，一边以规定的升温温度加温一边进行测定。
[导电丝凝聚体]
夹持于接合线11和P型电极9及N型电极10之间且使两者导通连接的作为导电丝的导电丝凝聚体25使用细长柔软的金属线，例如线状镍凝聚体。导电性粘接膜23将导电丝凝聚体25作为导电丝使用，由此，可以使夹持于接合线11和P型电极9及N型电极10之间时的接触点增加，可以降低导通电阻，实现转换效率的提高。另外，导电性粘接膜23通过将导电丝凝聚体25作为导电丝使用，由此，在夹持于接合线11和P型电极9及N型电极10之间的情况下也不会产生残留应力，能够确保长时间的连接可靠性。
导电丝凝聚体25相对于粘合剂树脂组合物(有时也称作“粘接剂树脂组合物”)80质量份优选含有5质量份～40质量份。导电性粘接膜23中的导电丝凝聚体25的含量相对于上述粘合剂树脂组合物80质量份低于5质量份时，不能在接合线11和P型电极9及N型电极10之间设置较多的接触点，而导致导通电阻上升。另外，导电性粘接膜23中的导电丝凝聚体25的含量相对于上述粘合剂树脂组合物80质量份超过40质量份时，导电丝凝聚体的含量相对于粘合剂树脂组合物的量过多，可能粘接力降低，欠缺连接可靠性。
另外，作为导电丝凝聚体25，例如优选使用将直径为0.5μm～8μm的导电丝凝聚，形成直径为2μm～40μm的大小的凝聚体。导电丝的直径低于0.5μm时或导电丝凝聚体25的直径低于2μm时，均不能在接合线11和P型电极9及N型电极10之间设置多个接触点，往往导致导通电阻上升。另外，导电丝的直径大于8μm或导电丝凝聚体25的直径大于40μm时，除导致热加压时残留应力也增大外，可能粘合剂树脂层24内的导电丝凝聚体25的分散性也降低，导通性也降低，若增加含量则可能导致粘合剂树脂层24粘接性降低。
另外，导电丝凝聚体25的最大直径和导电性粘接膜23的平均厚度即粘合剂树脂层24的平均厚度之比[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]优选为0.2～2.0。该比低于0.2时，不能通过导电丝凝聚体25在接合线11和P型电极9及N型电极10之间设置多个接触点，可能会导致导通电阻上升。另外，该比超过2.0时，粘合剂树脂层变得过薄，可能粘接力降低，欠缺连接可靠性。
此外，导电性粘接膜23除了作为导电性填料的导电丝凝聚体25外，还可以含有球状的导电性粒子、扁平状的导电性粒子等。该情况下，导电丝凝聚体25和导电性粒子优选以导电丝凝聚体：导电性粒子＝99：1～50：50(质量比)的比例含有。上述比例中，若导电丝凝聚体25的比例低于上述数据，则不能在接合线11和P型电极9及N型电极10之间设置多个接触点，可能导致导通电阻上升，另外可能因球状粒子的残留应力影响而连接可靠性降低。
作为上述球状或扁平状的导电性粒子，没有特别限制，例如可举出：镍、金、银、铜等金属粒子、对树脂粒子施以镀金的粒子、在对树脂粒子施以镀金的粒子的最外层施以绝缘被覆的粒子、碳粒子等。
此外，导电性粘接膜23在常温附近的粘度优选为10kPa·s～10,000kPa·s，更优选为10kPa·s～5,000kPa·s。由于导电性粘接膜23的粘度在10kPa·s～10,000kPa·s的范围内，从而在将导电性粘接膜23设于接合线11的一面11a，并卷装于卷轴26上的情况下，能够防止所谓的突出造成的阻隔，另外还能够维持规定的粘着性。
导电性粘接膜23的粘合剂树脂层24的组成只要不损害上述那些特征，就没有特别限制，但是，更优选含有膜形成树脂、液状环氧树脂、潜在性固化剂、硅烷偶联剂。它们构成粘接剂树脂组合物。
上述膜形成树脂相当于数均分子量为10,000以上的高分子量树脂，从膜形成性观点考虑，优选为10,000～80,000左右的数均分子量。作为上述膜形成树脂，例如可使用环氧树脂、改性环氧树脂、聚氨酯树脂、苯氧基树脂等各种树脂，其中，从膜形成状态、连接可靠性等观点考虑，适合使用苯氧基树脂。
作为上述液状环氧树脂，只要在常温下具有流动性，就没有特别限制，可使用市售的全部环氧树脂。具体而言，作为这样的环氧树脂，可使用萘型环氧树脂、联苯型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、双酚型环氧树脂、二苯乙烯型环氧树脂、三酚甲烷型环氧树脂、苯酚芳烷基型环氧树脂、萘酚型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂等。它们可以单独使用，也可以组合两种以上来使用。另外，也可以与丙烯酸树脂等其它有机树脂适宜组合使用。
作为上述潜在性固化剂，可使用加热固化型、UV固化型等各种固化剂。上述潜在性固化剂一般情况下不会发生反应，通过某种触发而活性化并开始发生反应。
作为上述触发，有热、光、加压等，可根据用途选择使用。其中，在本实施方式中，优选使用加热固化型的潜在性固化剂，上述导电性粘接膜通过对P型电极9及N型电极10进行加热按压而实固化。在使用上述液状环氧树脂的情况下，上述潜在性固化剂可使用咪唑类、胺类、锍盐、盐等构成的潜在性固化剂。
作为上述硅烷偶联剂，例如可使用环氧类、氨基类、巯基-硫化物类、脲基类等。其中，在本实施方式中，优选使用环氧类硅烷偶联剂。由此，能够使有机材料和无机材料的界面处的粘接性提高。
另外，作为其它的添加组合物，导电性粘接膜23也可以包含无机填料。由于导电性粘接膜23包含无机填料，从而可调整压合时的树脂层的流动性，并可提高粒子捕获率。作为上述无机填料，例如可使用二氧化硅、滑石、二氧化钛、碳酸钙、氧化镁等，且无机填料的种类没有特别限制。
图3是示意性表示层压接合线11及导电性粘接膜23而成的层压体20的图。通过在剥离基材27上层压粘合剂树脂层24，将导电性粘接膜23成型为带状。该带状导电性粘接膜23以剥离基材27成为外周侧的方式卷绕层压于卷轴26上。作为剥离基材27，没有特别限制，例如可使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、OPP(定向聚丙烯)、PMP(聚4-甲基戊稀-1)、PTFE(聚四氟乙烯)等。
上述的接合线11作为表膜粘贴于导电性粘接膜23上。即，导电性粘接膜23层压于接合线11的一面11a。这样，通过预先将接合线11和导电性粘接膜23层压一体化，从而在实际使用时将剥离基材27剥离，且通过将导电性粘接膜23粘贴于P型电极9或N型电极10上，实现接合线11和各电极9、10的暂时贴合。
上述的导电性粘接膜23可以由含有导电丝凝聚体25、上述膜形成树脂、上述液状环氧树脂、上述潜在性固化剂、上述硅烷偶联剂的粘接剂树脂组合物溶解于溶剂中的涂布液而形成。作为上述溶剂，例如可使用甲苯、乙酸乙酯等或它们的混合溶剂。将上述涂布液涂布于剥离基材27上并使溶剂挥发，由此得到导电性粘接膜23。之后，导电性粘接膜23通过辊压等贴合于接合线11的一面11a。由此，导电粘接膜23形成横跨接合线11的一面11a的整个面设置的层压体20。
这样的导电性粘接膜23在接合线11暂时贴合于P型电极9上及N型电极10上之后，通过加热按压头或真空层压机以规定温度、压力进行热加压。由此，如图5A及图5B所示，导电性粘接膜23的粘合剂树脂层24从P型电极9及N型电极10和接合线11之间流出，同时导电丝凝聚体25被夹持在接合线11和各电极9、10之间，在该状态下粘合剂树脂固化。由此，导电性粘接膜23将接合线11的集电接合部12粘接于各电极9、10上，同时，经由导电丝凝聚体25将接合线11的集电接合部12和各电极9、10导通连接。
在此，导电性粘接膜23使用导电丝凝聚体25作为导电性填料。导电丝凝聚体25相比一般球状粒子及扁平状粒子，与接合线11、P型电极9及N型电极10的接触点较多，另外，通过加压也与相邻的导电丝凝聚体25相接触，由此在横向上也导通。因此，导电性粘接膜23通过使用导电丝凝聚体25，能够将接合线11和P型电极9及N型电极10之间的导通电阻抑制得极低，能够实现转换效率的提高。
另外，导电丝凝聚体25即便加压也几乎不会产生残留应力，并不会因在经热固化的粘合剂树脂层24内浮动而减少与接合线11、P型电极9及N型电极10的接触面积。因此，导电性粘接膜23通过使用导电丝凝聚体25，可防止连接可靠性降低。
另外，导电丝凝聚体25针对加压几乎不会产生反弹力，因此，即便以低压进行接合线11和P型电极9及N型电极10的连接，也能够增加接触面积。因此，导电性粘接膜23可降低针对太阳能电池的负荷。尤其是近年来，太阳能电池越趋薄型化，因此，若可以以低压进行接合线的连接，则能够有效降低热加压时的太阳能电池的翘曲或破裂等风险。
此外，粘接剂层21除了使用将导电性粘接膜23与接合线11层压而成的层压体20外，还可以将导电性粘接膜23与接合线11不同地设于薄膜太阳能电池1的P型电极9或N型电极10，接着再重叠接合线11。另外，粘接剂层21除了上述导电性粘接剂以膜状成形的导电性粘接膜23外，还可以使用膏状的导电性粘接膏。导电性粘接膏除呈膏状外，由与导电性粘接膜23相同的成分组成，并先于接合线11的连接，将膏状的导电性粘接剂涂布于P型电极9或N型电极10，之后再重叠接合线11。
[薄膜太阳能电池模块的制造工序]
接着，说明上述的薄膜太阳能电池模块6的制造工序。薄膜太阳能电池模块6的制造工序包含：薄膜太阳能电池1的制造工序；在薄膜太阳能电池1的P型电极9及N型电极10上配置接合线11和导电性粘接膜23的层压体20的工序；将薄膜太阳能电池1模块化的工序。
薄膜太阳能电池1以一般方法制造。薄膜太阳能电池1在P型电极9及N型电极10上配置层压体20(图1A及图1B)。层压体20从卷轴26仅拉出规定的长度，剪切后，将剥离基材27剥离，将露出的导电性粘接膜23配置于P型电极9及N型电极10上，通过接合机等以规定时间从接合线11上方加压。由此，经由导电性粘接膜23分别在P型电极9及N型电极10上暂时配置接合线11。
将暂时配置有接合线11的薄膜太阳能电池1转移至模块化的工序。在模块化的工序中，排列薄膜太阳能电池1并经由接合线11形成太阳能电池线串，或者将薄膜太阳能电池1单体进行模块化。薄膜太阳能电池1或太阳能电池线串层压有密封粘接材料的片材3和背面片材4，并通过真空层压机等一起层压密封。此时，连接接合部13插通设置于密封粘接材料的片材3和背面片材4的插通孔，并与设置于背面片材4上的接线盒19连接(图2)。
[硅类太阳能电池]
此外，上述以作为太阳能电池使用薄膜太阳能电池1的情况为例进行说明，但使用硅类太阳能电池的情况也相同，使用导电性粘接膜23将接合线和电极连接，另外，可以将太阳能电池单元相互连接。
例如，如图6及图7所示，在并设有受光面相对向且横跨侧缘间的多个指状电极31的硅类太阳能电池单元30上，经由粘接剂层33连接与全部指状电极31交叉的接合线32。接合线32与上述的接合线11相同，具备：集电接合部35，其连接于太阳能电池单元30的受光面上，并与指状电极31连接；连接接合部36，其在太阳能电池模块化时，与相邻的太阳能电池单元30的背面电极37或设于相邻的太阳能电池单元30上的接合线32连接。
粘接剂层33与上述的粘接剂层21相同，可使用由上述导电性粘接剂形成的导电性粘接膜23或导电性粘接膏。另外，导电性粘接膜23可以预先层压于接合线32的两面并一并贴合于太阳能电池单元30，也可以与接合线32分开形成并分别贴合于太阳能电池单元30。
集电接合部35具有和与指状电极的长度方向垂直的太阳能电池单元30的一边大致相同的长度，经由粘接剂层33以与全指状电极31交叉的方式暂时粘贴于受光面上。连接接合部36为比集电接合部35更前面的部分，并经由粘接剂层33与相邻的太阳能电池单元30的背面电极37暂时粘合。
由此，太阳能电池单元30构成线串34，且以密封粘接剂的片材3夹持该线串34，并与设于受光面侧的表壳5及设于背面侧的背面片材4一并利用真空层压机进行层压。
此时，接合线32通过真空层压机以规定的温度及压力进行热加压，由此，导电性粘接膜23的粘合剂树脂从指状电极31和集电接合部35之间、及背面电极37和连接接合部36之间流出，同时，将导电丝凝聚体25夹持于指状电极31和集电接合部35之间、及背面电极37和连接接合部36之间，在该状态下使粘合剂树脂固化。由此，导电性粘接膜23将接合线32粘接于指状电极31及背面电极37上，同时，可以经由导电丝凝聚体25将接合线32和各电极31、37导通连接。
由此，形成连接了多个太阳能电池单元30的太阳能电池模块38。此外，在太阳能电池模块38的周围适宜安装铝等金属架1。
[硅类太阳能电池模块的制造工序]
接着，对上述的硅类太阳能电池模块38的制造工序进行说明。硅类太阳能电池模块38的制造工序也与上述薄膜太阳能电池模块的制造工序相同，具有硅类太阳能电池单元30的制造工序、在该太阳能电池单元30的指状电极31及背面电极37上配置接合线32的工序和将太阳能电池单元30模块化的工序。
硅类太阳能电池单元30以一般方法制造。太阳能电池单元30在形成指状电极31及背面电极37后，将接合线32经由粘接剂层33粘贴于受光面和背面，由此构成线串34。此外，以下以不具有汇流排电极的无汇流排型太阳能电池单元30为例进行说明，但本发明也能够适用于具有汇流排电极的太阳能电池单元30。在形成汇流排电极的情况下，接合线32经由粘接剂层33粘贴于汇流排电极上。
如图6所示，接合线32以与受光面上形成多个的全部指状电极31交叉的方式例如粘贴两条。另外，接合线32在形成于相邻的太阳能电池单元30的背面的背面电极37的规定位置粘贴两条。
之后，将太阳能电池单元30转移至模块化的工序。如图6所示，在模块化工序中，在线串34的表背面层压密封粘接材料的片材3、表壳5及背面片材4，且通过利用真空层压机等一并层压密封而形成硅类太阳能电池模块38。此外，硅类太阳能电池模块38在周围适宜安装铝等金属架7。
此外，粘接剂层33除了通过利用真空层压机一并层压密封而进行热加压之外，还可以先层压密封再通过加热接合机与接合线32同时进行热加压，由此将接合线32和各电极31、37导通连接。
实施例
接着，说明本发明的实施例。在本实施例中，使用将镍丝凝聚体用作导电性填料的导电性粘接膜，在薄膜类太阳能电池的P型电极及N型电极(ITO膜)、及硅类太阳能电池的指状电极及背面电极(烧制Ag膏)上连接接合线，并进行模块化，之后，测定、评价初期及TC(温度循环)试验后的各连接电阻值。
导电性粘接膜的粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)为：
苯氧基树脂(YP50：新日铁化学株式会社制)：50质量份；
环氧树脂(Epikote630：三菱化学株式会社制)：4质量份；
液状环氧分散型咪唑型固化剂树脂(Novacure3941HP：Asahi Kasei E-Materials制)：25质量份；及
硅烷偶联剂(A-187：Momentive Performance Materials制)：1质量份。
将上述粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)和镍丝(F255：Vale Inco社制)混合，制作导电性粘接膜。
在实施例1～4中，改变镍丝的含量。
(实施例1)
在实施例1中，使用丝直径2μm～3μm的镍丝(F255：Vale Inco社制)得到凝聚体。导电性粘接膜中的镍丝的含量相对粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)80质量份为5质量份，粘合剂树脂层的平均厚度(导电性粘接膜的平均厚度)为20μm，粘合剂树脂层内的丝凝聚体的直径为2μm～4μm。丝凝聚体的最大直径和导电性粘接膜的平均厚度之比[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为0.2，且自导电性粘接膜表面露出的丝凝聚体，其每单位面积为0％。另外，在使用导电性粘接膜时，不需进行熔化等前处理。
(实施例2)
在实施例2中，将导电性粘接膜中的丝凝聚体的含量相对于粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)80质量份设为10质量份。粘合剂树脂层内的丝凝聚体的直径为5μm～15μm。另外，[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为0.8。其它条件与实施例1相同。
(实施例3)
在实施例3中，将导电性粘接膜中的丝凝聚体的含量相对于粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)80质量份设为20质量份。粘合剂树脂层内的丝凝聚体的直径为5μm～20μm。另外，[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为1.0，且自导电性粘接膜表面露出的丝凝聚体，其每单位面积为5％。其它条件与实施例1相同。
(实施例4)
在实施例4中，将导电性粘接膜中的丝凝聚体的含量相对于粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)80质量份设为40质量份。粘合剂树脂层内的丝凝聚体的直径为5μm～40μm。另外，[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为2.0，且自导电性粘接膜表面露出的丝凝聚体，其每单位面积为20％。其它条件与实施例1相同。
(实施例5及6)
在实施例5及实施例6中，改变导电性粘接膜的平均厚度(μm)。具体而言，在实施例5中，将粘合剂树脂层的平均厚度设为10μm，镍丝的含量与实施例2同样地设为10质量份。[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为1.5，自导电性粘接膜表面露出的丝凝聚体，其每单位面积为5％。其它条件与实施例2相同。
在实施例6中，将导电性粘接膜的平均厚度设为30μm，镍丝的含量与实施例2同样地设为10质量份。[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为0.5，自导电性粘接膜表面露出的丝凝聚体，其每单位面积为0％。其它条件与实施例2相同。
(实施例7及8)
在实施例7及实施例8中，除作为导电性填料的镍丝外，导电性粘接膜中还包含球状镍粒子(SFR-Ni：日本アトマイズ加工社制)或镀金树脂粒子(ミクロパールAU：积水化学工业社制)。
具体而言，在实施例7中，在导电性粘接膜中加入球状镍粒子。球状镍粒子的粒径为3μm，且相对粘合剂树脂成分80质量份含有2质量份。镍丝凝聚体相对于粘合剂树脂成分80质量份含有8质量份。其它条件与实施例2相同。
在实施例8中，导电性粘接膜中含有镀金树脂粒子。镀金树脂粒子的粒径为4μm，且相对于粘合剂树脂成分80质量份含有2质量份。镍丝凝聚体相对于粘合剂树脂成分80质量份含有8质量份。其它条件与实施例2相同。
(实施例9及10)
在实施例9及实施例10中，改变镍丝的直径。
具体而言，在实施例9中，使用丝直径为0.5μm～1μm的镍丝得到凝聚体。粘合剂树脂层内的丝凝聚体的直径为3μm～10μm。[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为0.5，自导电性粘接膜表面露出的丝凝聚体，其每单位面积为0％。其它条件与实施例2相同。
(实施例10)
在实施例10中，使用丝直径为5μm～8μm的镍丝得到凝聚体。粘合剂树脂层内的丝凝聚体的直径为8μm～15μm。[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为0.8，自导电性粘接膜表面露出的丝凝聚体，其每单位面积为0％。其它条件与实施例2相同。
(比较例1)
在比较例1中，使用球状镍粒子(SFR-Ni：日本アトマイズ加工制)作为导电性填料。球状镍粒子的粒径为3μm，含量相对于粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)80质量份设为10质量份，粘合剂树脂层(导电性粘接膜)的平均厚度为20μm，粘合剂树脂层内的球状镍粒子凝聚体的直径为3μm～10μm。球状镍粒子凝聚体的最大直径和导电性粘接膜的平均厚度之比[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为0.5，自导电性粘接膜表面露出的球状镍粒子凝聚体，其每单位面积为1％。另外，在使用导电性粘接膜时，不需要熔化等前处理。
(比较例2)
在比较例2中，使用镀金树脂粒子(ミクロパールAU：积水化学工业社制)作为导电性填料。镀金树脂粒子的粒径为4μm，含量相对于粘合剂树脂成分80质量设为10质量份，粘合剂树脂层的平均厚度为20μm，粘合剂树脂层内的镀金树脂粒子凝聚体的直径为3μm～20μm。镀金树脂粒子凝聚体的最大直径和导电性粘接膜的平均厚度之比[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接膜的平均厚度(μm)]为1.0，自导电性粘接膜表面露出的镀金树脂粒子凝聚体，其每单位面积为3％。另外，在使用导电性粘接膜时，不需要熔化等前处理。
(比较例3)
在比较例3中，使用无铅焊锡在薄膜类太阳能电池及硅类太阳能电池的各电极上连接接合线。在进行连接时，需要进行熔化处理。
实施例1～10及比较例1～3的薄膜类太阳能电池及硅类太阳能电池，在通过各连接方法连接接合线后，经上述公知的工序将其模块化，之后测定连接电阻。测定使用太阳光模拟器(Nisshinbo Mechatronics株式会社制、太阳模拟器PVS1116i-M)并以标准测定条件(照度1，000W/m2、温度25℃、光谱AM1.5G)进行。另外，测定以所谓的四端子法进行，并以JISC8913(结晶类太阳能电池单元输出测定方法)为基准进行测定。
测定在模块化初期和TC(温度循环)试验后进行。TC试验在-55℃、35分钟及125℃、35分钟进行100次循环及500次循环。
在薄膜类太阳能电池中，初期连接电阻值低于50mΩ设为◎，50mΩ以上且低于100mΩ设为○，100mΩ以上设为×。
在硅类太阳能电池中，初期连接电阻值低于10mΩ设为◎，10mΩ以上且低于20mΩ设为○，20mΩ以上设为×。
作为TC试验后的连接可靠性的评价，相比于初期的连接电阻值，将低于1.5倍设为◎，1.5倍以上且低于2.0倍设为○，2.0倍以上设为×。结果如表1及表2所示。
[表1]
[表2]
表1及表2中，导电性填料量为相对于粘合剂树脂成分(粘接剂树脂组合物)80质量份的量(质量份)。
如表1及表2所示，根据使用镍丝凝聚体作为导电性填料的实施例1～10，在薄膜类太阳能电池及硅类太阳能电池的任一类型中，初期的连接电阻值的评价均为◎或○，TC试验后的连接电阻值的上升也低于初期比的2倍。
这是因为，通过使用镍丝凝聚体作为导电性填料，可以增加接合线及电极间的接触面积，实现连接电阻值的降低，另外，也不会产生残留应力所导致的连接可靠性降低。
另一方面，在使用球状镍粒子作为导电性填料的比较例1中，在薄膜类太阳能电池及硅类太阳能电池的任一类型中，在TC试验500循环下，连接电阻值增加至初期比的2倍以上。另外，在使用镀金树脂粒子作为导电性填料的比较例2中，在硅类太阳能电池中，在温度循环试验500循环下，连接电阻值增加至初期比的2倍以上。这认为是因为，由于导电性填料的残留应力，TC试验后接合线和电极间的接触面积减少。
此外，在使用无铅焊锡的比较例3中，与薄膜类太阳能电池电极(ITO膜)连接时，初期、TC试验后的任一情况下电阻值均上升，另外，即便在用于硅类太阳能电池时，也需进行熔化处理且工序烦杂。
若参照实施例1～4，则在实施例1及4中，TC试验500循环下，连接电阻值稍微上升。这是因为，在实施例1中，镍丝填充量比其它实施例较少。另外，在实施例4中，因为相对于粘合树脂层，镍丝填充量比其它实施例多，所以粘接力相对降低。
若参照实施例5及6，则在实施例5中，在薄膜类太阳能电池中发现TC试验500循环下的连接电阻值上升。这是因为，粘合剂树脂的平均厚度稍薄，粘接力相对降低。另外，在实施例6中，在两太阳能电池中发现TC试验500循环下的连接电阻值上升。这是因为，粘合剂树脂层的平均厚度稍厚，导电性丝凝聚体的接触面积减少。
若参照实施例7及8，则可知即便将镍丝和球状粒子的配合均设为8：2(质量比)，连接电阻值、连接可靠性也均没有大问题而可使用。
若参照实施例9及10，则在实施例9中，镍丝直径及丝凝聚体的直径稍小，且在硅类太阳能电池中，初期的连接电阻值及TC试验后的连接电阻值稍上升。
符号说明
1 薄膜太阳能电池
2 太阳能电池单元
3 片材
4 背面片材
5 表壳
6 薄膜太阳能电池模块
7 金属架
8 透光性绝缘基板
9 P型电极
10 N型电极
11 接合线
12 集电接合部
13 连接接合部
14 弯折部
19 接线盒
20 层压体
21 粘接剂层
23 导电性粘接膜
24 粘合剂树脂层
25 导电丝凝聚体
26 卷轴
27 剥离基材
30 太阳能电池单元
31 指状电极
32 接合线
33 粘接剂层
34 线串
35 集电接合部
36 连接接合部
37 背面电极
38 太阳能电池模块

Claims (8)

1.一种导电性粘接剂，将太阳能电池的电极和接合线连接，其特征在于，
包含粘接剂树脂组合物和导电丝凝聚体，
所述导电丝凝聚体的含量相对于所述粘接剂树脂组合物80质量份为10质量份～40质量份，
所述导电丝凝聚体是由直径为2μm至8μm的金属线构成的导电丝凝聚而成的，所述导电丝凝聚体的直径尺寸是2μm至40μm。
2.根据权利要求1所述的导电性粘接剂，其中，导电性粘接剂膜的平均厚度为10μm～30μm。
3.根据权利要求2所述的导电性粘接剂，其中，所述导电丝凝聚体的最大直径和导电性粘接剂膜的平均厚度之比，[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接剂膜的平均厚度(μm)]，是0.2至2.0。
4.根据权利要求3所述的导电性粘接剂，其中，所述导电丝凝聚体是由直径为2μm至3μm的金属线构成的导电丝凝聚而成的，所述导电丝凝聚体的直径尺寸是5μm至20μm，所述导电丝凝聚体的最大直径和导电性粘接剂膜的平均厚度之比，[凝聚体的最大直径(μm)]/[导电性粘接剂膜的平均厚度(μm)]，是0.8至1.5。
5.根据权利要求1所述的导电性粘接剂，其中，还含有球状及扁平状中任一形状的导电性粒子，
所述导电丝凝聚体和所述导电性粒子的质量比，导电丝凝聚体的质量：导电性粒子的质量为99：1～50：50。
6.根据权利要求1所述的导电性粘接剂，其中，导电丝为镍丝。
7.一种太阳能电池模块，其特征在于，具有：
太阳能电池；
接合线，其经由粘接剂层连接于所述太阳能电池上形成的电极上；
密封材料，其密封所述太阳能电池；
保护部件，其保护所述太阳能电池的表面及背面，
所述粘接剂层由权利要求1～6中任一项所述的导电性粘接剂形成。
8.一种太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，包含：
经由导电性粘接剂在太阳能电池的电极上配置接合线的工序；
从所述接合线的上方进行加热及按压，由此使所述导电性粘接剂固化，将所述接合线和所述电极电气及机械连接的工序，
所述导电性粘接剂为权利要求1～6中任一项所述的导电性粘接剂。
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