CN104412392A - 太阳能电池用导电性粘接剂以及太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池用导电性粘接剂,用于将太阳能电池单元的电极和接合线连接,其至少含有芴型苯氧基树脂、芴型环氧树脂、固化剂及导电性粒子。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池用导电性粘接剂以及太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
太阳能电池将清洁且用之不尽的太阳光直接进行电变换,因此,作为新的能源被期待。
所述上述太阳能电池作为经由例如接合线将多个太阳能电池单元连接的太阳能电池模块来使用。
现有的接合线使用在铜线表面涂布有焊料的类型。而且,太阳能电池单元的电极和接合线经由焊料连接起来。但是,由于焊料连接需要高温,所以产生受光面的面板破裂或翘曲,从接合线突出的(漏出的)焊料导致的短路等,成为缺陷的原因。
因此,作为代替焊料的连接材料,正使用导电性粘接剂。例如提案有将太阳能电池单元的表面电极和接合线经由导电性粘接剂连接起来的太阳能电池模块(例如参照专利文献1)。
但是,该提案的技术中,存在难以兼得太阳能电池单元和接合线的高粘接性及高连接可靠性的问题。
因此,现状是寻求提供一种可以兼得太阳能电池单元和接合线的高粘接性及高连接可靠性的太阳能电池用导电性粘接剂以及使用该太阳能电池用导电性粘接剂的太阳能电池模块及其制造方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利公开第2010-258006号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的课题在于,解决现有的所述诸问题,实现以下的目的。即,本发明提供一种能够兼得太阳能电池单元和接合线的高粘接性及高连接可靠性的太阳能电池用导电性粘接剂以及使用该太阳能电池用导电性粘接剂的太阳能电池模块及其制造方法。
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>一种太阳能电池用导电性粘接剂,其特征在于,用于将太阳能电池单元的电极和接合线连接,至少含有芴型苯氧基树脂、芴型环氧树脂、固化剂及导电性粒子。
<2>根据<1>所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,芴型苯氧基树脂(A)和芴型环氧树脂(B)的质量比率(A∶B)为1.0∶3.0~3.0∶1.0。
<3>根据<1>~<2>中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,导电性粒子的含量为2质量%~25质量%。
<4>根据<1>~<3>中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,固化后的-40℃下的储存弹性率为3.0×109Pa~4.1×109Pa,且固化后的170℃下的储存弹性率为1.9×108Pa~2.2×108Pa。
<5>根据<1>~<4>中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,固化后的主分散tanδ峰的温度为190℃以上,固化后的主分散tanδ峰值为0.40以上。
<6>根据<1>~<5>中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,导电性粒子为涂银铜粉。
<7>一种太阳能电池模块,其特征在于,具备:
具有电极的太阳能电池单元、接合线和导电性粘接剂的固化物,
所述太阳能电池单元的电极和所述接合线使用所述导电性粘接剂的固化物连接,
所述导电性粘接剂为所述<1>~<6>中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂。
<8>一种太阳能电池模块的制造方法,其特征在于,至少包含:
在具有电极的太阳能电池单元的所述电极上,以经由通过加热而导电性粘接剂固化形成的固化物将所述电极和接合线连接的方式配置所述导电性粘接剂及所述接合线的配置工序;
由密封用树脂覆盖所述太阳能电池单元,进而由防湿性背板及玻璃板的任一种覆盖所述密封用树脂的被覆工序;
对所述防湿性背板及玻璃板的任一种进行挤压的挤压工序;
对载置有所述太阳能电池单元的加热台进行加热的加热工序,
所述导电性粘接剂为所述<1>~<6>中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂。
发明效果
根据本发明,可以解决现有的所述诸多问题,实现所述目的,可以提供能够兼得太阳能电池单元和接合线的高粘接性及高连接可靠性的太阳能电池用导电性粘接剂以及使用该太阳能电池用导电性粘接剂的太阳能电池模块及其制造方法。
附图说明
图1是表示薄膜类太阳能电池模块的一个实例的概略俯视图。
图2是表示结晶类太阳能电池模块的一个实例的分解斜视图。
图3是表示结晶类太阳能电池模块的一个实例的概略剖面图。
图4是太阳能电池单元模型的概略俯视图。
具体实施方式
(太阳能电池用导电性粘接剂)
本发明的太阳能电池用导电性粘接剂至少含有芴型苯氧基树脂、芴型环氧树脂、固化剂及导电性粒子,进而根据需要含有其它成分。
上述太阳能电池用导电性粘接剂用于使太阳能电池单元的电极和接合线连接。
<芴型苯氧基树脂>
作为上述芴型苯氧基树脂,只要是具有芴骨架的苯氧基树脂,就没有特别限制,可根据目的适宜选择。
芴是具有3环结构的芳香族烃,并以下述的结构式(1)表示。
[化1]
上述芴骨架是指含有上述芴的2价有机基团。作为上述芴骨架,例如可以举出上述芴的第9位位置的两个氢原子脱离而成的2价芴基等。
作为上述芴型苯氧基树脂,例如可以举出:(i)通过具有芴骨架的多元酚和表卤代醇的反应而得到的苯氧基树脂、(ii)通过具有芴骨架的多元酚和双官能性环氧化合物的反应而得到的苯氧基树脂、(iii)通过具有芴骨架的多元酚的二缩水甘油醚和其它多元酚的反应而得到的苯氧基树脂等。
作为上述具有芴骨架的多元酚,例如可以举出下述通式(1)表示的化合物等。
[化2]
其中,上述通式(1)中,环Z1及环Z2相同或不同,表示芳香族烃环,R1a、R1b、R2a及R2b相同或不同,表示取代基。k1及k2相同或不同,表示0~4的整数,m1及m2分别表示0或1以上的整数,n1及n2分别表示0或1以上的整数。m1、m2、k1或k2分别为2以上的情况下,多个R1a、R1b、R2a及R2b分别可以相同或不同。n1+n2为2以上。
上述n1优选为1,上述n2优选为1。
作为上述芳香族烃环,例如可以举出苯环、萘环等。
作为上述取代基,例如可以举出碳数1~6的烷基等。作为上述碳数1~6的烷基,例如可以举出甲基、乙基等。
作为由上述通式(1)表示的化合物,例如可以举出9,9-双(羟基苯基)芴、9,9-双(烷基羟基苯基)芴等。作为上述9,9-双(羟基苯基)芴,例如可以举出9,9-双(4-羟基苯基)芴(由下述结构式(2)表示的化合物)等。作为上述9,9-双(烷基羟基苯基)芴,例如可以举出9,9-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)芴等。
[化3]
作为上述表卤代醇,例如可以举出表氯醇等。
作为上述双官能性环氧化合物,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂等。
作为上述其它多元酚,例如可举出双酚A、双酚F、双酚S等。
作为制造上述芴型苯氧基树脂的方法,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以参考公知的苯氧基树脂的制造方法。制造上述芴型苯氧基树脂的方法例如可以参考日本专利公开第2008-255308号公报中记载的苯氧基树脂的制造方法。
上述芴型苯氧基树脂也可以是市售品。作为上述市售品,例如可以举出FX293(新日铁化学株式会社制)、FX280S(新日铁化学株式会社制)等。
作为上述芴型苯氧基树脂的含量,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为10质量%~40质量%,更优选为20质量%~30质量%。上述含量低于10质量%时,往往粘接性降低,如果超过40质量%,则往往连接可靠性降低。如果上述含量在上述更优选的范围内,则在粘接性及连接可靠性这两方更优异这一点上是有利的。
<芴型环氧树脂>
作为上述芴型环氧树脂,只要是具有芴骨架的环氧树脂,就没有特别限制,可根据目的适宜选择。
作为上述芴型环氧树脂,例如可以举出(iv)通过具有上述芴骨架的多元酚和上述表卤代醇的反应而得到的环氧树脂、(v)通过具有上述芴骨架的多元酚和上述双官能性环氧化合物的反应而得到的环氧树脂、(vi)通过具有上述芴骨架的多元酚的二缩水甘油醚和上述其它多元酚的反应而得到的环氧树脂等。
此外,苯氧基树脂和环氧树脂可以使用相同的原料制造,可以通过控制反应条件(例如配合比率)来分开制造。
作为制造上述芴型环氧树脂的方法,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以参考公知的环氧树脂的制造方法。制造上述芴型环氧树脂的方法例如可以参考日本专利公开第2012-102228号公报中记载的环氧树脂的制造方法。
上述芴型环氧树脂也可以是市售品。作为上述市售品,例如可举出:オクゾ一ルCG50(大阪气体化学株式会社制)、オクゾ一ルCG500(大阪气体化学株式会社制)等。
作为上述芴型环氧树脂的含量,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为10质量%~40质量%,更优选为20质量%~30质量%。上述含量低于10质量%时,往往连接可靠性降低,如果超过40质量%,则往往粘接性降低。如果上述含量在上述更优选的范围内,则在粘接性及连接可靠性这两方更优异这一点上是有利的。
作为上述芴型苯氧基树脂(A)和上述芴型环氧树脂(B)的质量比率(A∶B),没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为1.0∶3.0~3.0∶1.0,更优选为1.0∶1.5~1.5∶1.0。在上述质量比率(A∶B)中,如果上述芴型苯氧基树脂(A)的比例小于上述优选的范围,则往往粘接性降低,在上述质量比率(A∶B)中,如果上述芴型苯氧基树脂(A)的比例大于上述优选的范围,则往往连接可靠性降低。如果上述质量比率(A∶B)在上述更优选的范围内,则在粘接性及连接可靠性这两方更优异这一点上是有利的。
<固化剂>
作为上述固化剂,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可举出咪唑类固化剂、阴离子类固化剂、阳离子类固化剂等。作为上述咪唑类固化剂,例如可以举出2-乙基4-甲基咪唑等。作为上述阴离子类固化剂,例如可以举出有机胺类等。作为上述阳离子类固化剂,例如可以举出锍盐、盐、铝螯合剂等。
其中,优选咪唑类固化剂。
上述固化剂为与上述芴型环氧树脂的环氧基进行反应的固化剂或使上述环氧基开始聚合的固化剂。
作为上述固化剂的含量,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为10质量%~50质量%,更优选为20质量%~40质量%,特别优选为25质量%~35质量%。
<导电性粒子>
作为上述导电性粒子,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以举出金粉、银粉、铜粉、镍粉、涂金铜粉、涂银铜粉等。
其中,优选涂银铜粉。
-涂银铜粉-
上述涂银铜粉是指表面的至少一部分被银覆盖的铜粉。通过使用上述涂银铜粉,连接可靠性更优异。另外,也可以得到发电效率不会降低的太阳能电池用导电性粘接剂。
上述涂银铜粉,换言之是在铜粉的表面的至少一部分涂布有银的铜粉。上述涂银铜粉可以是铜粉的表面整体由银涂布的铜粉,也可以是铜粉的表面的一部分由银涂布的铜粉。在涂布一部分的情况下,相较于银在铜粉的表面的一部分偏在的铜粉,优选使铜粉表面各处露出并将银遍及铜粉表面整体而不偏在地涂布的铜粉。通过不偏在地涂布,可以得到导通性均一的涂银铜粉。该情况下,涂布的银成为以网眼状等形状附着于铜粉的表面的状态。
作为铜粉的粒径,没有特别限制,可根据目的适宜选择。
上述涂银铜粉也可以通过脂肪酸被覆。通过由上述脂肪酸被覆上述涂银铜粉,将涂银铜粉的表面平滑化。作为上述脂肪酸,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以举出硬脂酸等。
作为上述涂银铜粉的制造方法,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以举出以下[1]~[5]的方法等。
[1]使用硝酸银、碳酸铵盐及EDTA(乙二胺四乙酸)三钠的银络盐溶液使金属铜粉的表面析出金属银的方法(例如参照日本专利公开第昭57-59283号公报)。
[2]使用硝酸银、氨水及EDTA的银络盐溶液使金属铜粉的表面析出金属银的方法(例如参照日本专利公开第昭61-3802号公报)。
[3]在螯合剂溶液中分散了铜粉之后,在分散液中加入银离子溶液,促进还原反应,进一步添加还原剂使其完全还原析出,使铜粉的表面析出银被膜的方法(例如参照日本专利公开第平1-119602号公报)。
[4]通过在银离子存在的含有有机溶剂的溶液中进行银离子和金属铜的置换反应,使银被覆于铜粒子的表面的方法(例如参照日本专利公开第2006-161081号公报)。
[5]对加工成薄片状的铜粉进行热处理,使铜粉表面氧化,接着,将铜粉在碱性溶液中除去及水洗铜粉表面的有机物后,在酸性溶液中酸洗及水洗铜粉表面的氧化物,之后,向分散有该铜粉的酸性溶液中添加还原剂,调整pH来制作铜粉浆液,且通过向该铜粉浆液中连续添加银离子溶液,通过无电解置换镀敷和还原型无电解镀敷而在铜粉表面形成银层的方法(例如参照日本专利公开第2010-174311号公报)。
其中,优选[5]的方法。
作为上述导电性粒子的平均粒径,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为1μm~50μm,更优选为3μm~30μm,特别优选为5μm~20μm。上述平均粒径低于1μm时,往往连接可靠性不足,如果超过50μm,则往往太阳能电池单元破损。如果上述平均粒径在上述特别优选的范围内,则在长期可靠性这一点上是有利的。
上述平均粒径例如可通过粒度分布测定装置(Micro TrakMT3100,日机装株式会社制)等进行测定。
作为上述导电性粒子的含量,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为2质量%~25质量%,更优选为2质量%~15质量%,进一步优选为2质量%~10质量%,特别优选为3.5质量%~6.5质量%。上述含量低于2质量%时,往往连接可靠性降低,如果超过25质量%,则往往粘接性及连接可靠性降低。如果上述含量在上述特别优选的范围内,则在粘接性及连接可靠性更优异这一点上是有利的。
<其它成分>
作为上述其它成分,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以举出硅烷偶联剂、橡胶、填充剂、软化剂、促进剂、抗老化剂、有机溶剂、粒子捕捉剂等。上述其它成分的含量没有特别限制,可根据目的适宜选择。
-橡胶-
作为上述橡胶,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可举出丙烯酸橡胶等。
作为上述橡胶的含量,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为5质量%~25质量%,更优选为10质量%~20质量%。
作为上述太阳能电池用导电性粘接剂固化后的主分散tanδ峰的温度(Tg),没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为190℃以上,更优选为190℃~225℃,特别优选为193℃~215℃。上述温度低于190℃时,往往连接可靠性降低。
作为上述太阳能电池用导电性粘接剂的固化后的主分散tanδ峰值,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为0.40以上,更优选为0.40~0.50,特别优选为0.45~0.50。上述峰值低于0.40时,往往粘接性降低。
作为上述太阳能电池用导电性粘接剂的固化后的-40℃下的储存弹性率,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但从粘接性的观点出发,优选为3.0×109Pa~4.1×109Pa。固化后的-40℃下的储存弹性率认为是与粘接性相关的物理量。
作为上述太阳能电池用导电性粘接剂的固化后的170℃下的储存弹性率,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但从连接可靠性这一点出发,优选为1.9×108Pa~2.2×108Pa。固化后的170℃下的储存弹性率认为是与连接可靠性相关的物理量。
上述太阳能电池用导电性粘接剂的固化后的主分散tanδ峰的温度(Tg)、主分散tanδ峰值、-40℃下的储存弹性率及170℃下的储存弹性率例如可通过以下的方法测定。
使用上述太阳能电池用导电性粘接剂,在剥离处理后的PET上形成平均厚度为20μm的导电性粘接膜。接着,将该导电性粘接膜投入200℃的加热炉内加热30分钟,由此使上述导电性粘接膜固化,得到固化物。将该固化物从上述剥离处理后的PET剥离,切成3.5mm×0.4mm的短片状,制成测定试样。
使用动态粘弹性测定器(频率11Hz),将测定试样以升温速度3℃/分钟从-60℃升温至200℃。然后,求此时的主分散tanδ峰值、主分散tanδ峰出现的温度、-40℃下的储存弹性率及170℃下的储存弹性率。
作为上述动态粘弹性测定器,例如可举出DDV-01FP(ORIENTEC社制)等。
上述太阳能电池用导电性粘接剂可以为液状,也可以为薄膜状。
(太阳能电池模块)
本发明的太阳能电池模块至少具有太阳能电池单元、接合线及导电性粘接剂的固化物,进而根据需要具有密封用树脂、防湿性背板、玻璃板等其它部件。
上述接合线和上述太阳能电池单元的电极使用上述导电性粘接剂的固化物连接。
上述导电性粘接剂为本发明的上述太阳能电池用导电性粘接剂。
<太阳能电池单元>
作为上述太阳能电池单元,只要具有电极,就没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如至少具有作为光电变换部的光电变换元件、指状电极、汇流排电极,进而根据需要具有其它部件。
作为上述太阳能电池单元,例如可举出薄膜类太阳能电池单元、结晶类太阳能电池单元等。作为上述薄膜类太阳能电池单元,例如可举出非晶硅太阳能电池单元、CdS/CdTe太阳能电池单元、色素敏化太阳能电池单元、有机薄膜太阳能电池单元、微晶硅太阳能电池单元(串联型太阳能电池单元)等。作为上述结晶类太阳能电池单元,例如可举出单晶硅太阳能电池单元、多晶硅太阳能电池单元等。
上述太阳能电池单元也可以是不具有汇流排电极的结构。
作为上述太阳能电池单元的平均厚度,没有特别限制,可根据目的适宜选择。
-指状电极-
上述指状电极是收集在上述光电变换部生成的电能的电极。上述指状电极在上述太阳能电池单元上,沿与上述接合线大致正交的方向形成。
作为上述指状电极的材质、形状、大小、构造,没有特别限制,可根据目的适宜选择。
-汇流排电极-
上述汇流排电极为进一步收集由上述指状电极所收集的电能并将其向上述接合线传递的电极。
作为上述汇流排电极的材质、形状、大小、结构,没有特别限制,可根据目的适宜选择。
此外,在无汇流排结构的太阳能电池单元中,从上述指状电极直接向上述接合线传递电能。
<接合线>
作为上述接合线,只要是将相邻的上述太阳能电池单元的各自之间电连接的线,就没有特别限制,可根据目的适宜选择。
作为上述接合线的材质、形状、大小、结构,没有特别限制,可根据目的适宜选择。
<密封用树脂>
作为上述密封用树脂,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可举出乙稀/醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯/醋酸乙烯酯/异氰尿酸三烯丙酯(EVAT)、聚乙烯缩丁醛(PVB)、聚异丁烯(PIB)、有机硅树脂、聚氨基甲酸酯树脂等。
<防湿性背板>
作为上述防湿性背板,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、铝(Al)、PET与Al及聚乙烯(PE)的层叠体等。
<玻璃板>
作为上述玻璃板,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可举出碱石灰浮法玻璃板等。
上述太阳能电池模块可以是使用了上述薄膜类太阳能电池单元的薄膜类太阳能电池模块,也可以是使用了上述结晶类太阳能电池单元的结晶类太阳能电池模块。
使用附图说明本发明的太阳能电池模块的一个实例。
图1是表示薄膜类太阳能电池模块200的一个实例的概略俯视图。图1的薄膜类太阳能电池模块200在基材38上,串联地沿平面方向排列有由薄膜类光电变换元件构成的薄膜类太阳能电池单元32。而且,在一末端的薄膜类太阳能电池单元32c的表面电极(未图示)及另一末端的薄膜类太阳能电池单元32d的表面电极(未图示)上经由导电性粘接层(未图示)连接有电力取出用的接合线3。
图2是表示结晶类太阳能电池模块的一个实例的分解斜视图。结晶类太阳能电池模块1具有将多个结晶类太阳能电池单元2用作为内部连接器的接合线3串联连接的线串4,还具备排列有多个线串4的阵列5。而且,就太阳能电池模块1而言,阵列5由密封用树脂的片材6夹持,与设于受光面侧的表面壳7及设于背面侧的防湿性的背板8一并进行层压。最后,通过在周围安装铝等金属框架9,形成结晶类太阳能电池模块l。
另外,如图3所示,结晶类太阳能电池模块的各结晶类太阳能电池单元2X、2Y、2Z具有由硅基板构成的结晶类光电变换元件10。在结晶类光电变换元件10上,在受光面侧设有成为表面电极的汇流排电极11和沿与汇流排电极11大致正交的方向形成的作为集电极的指状电极12。另外,在结晶类光电变换元件10上,在与受光面相对的内面侧设有由铝构成的Al内面电极13。
而且,利用接合线3将太阳能电池单元2的表面的汇流排电极11和相邻的太阳能电池单元2的Al内面电极13电连接,由此构成串联连接的线串4。接合线3和汇流排电极11的连接及接合线3和Al内面电极13的连接例如通过导电性粘接膜17进行。
(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配置工序、被覆工序、挤压工序及加热工序,进而根据需要含有其它工序。
本发明的太阳能电池模块的制造方法优选适用于本发明的上述太阳能电池模块的制造。
<配置工序>
作为上述配置工序,只要是在太阳能电池单元的电极上,以经由通过加热而使导电性粘接剂固化形成的固化物将上述电极和接合线连接的方式配置上述导电性粘接剂及上述接合线的工序,就没有特别限制,可根据目的适宜选择。
作为上述太阳能电池单元,例如可以举出在本发明的上述太阳能电池模块的说明中所例示的上述太阳能电池单元等。
作为上述接合线,例如可以举出在本发明的上述太阳能电池模块的说明中所例示的上述接合线等。
上述导电性粘接剂为本发明的上述太阳能电池用导电性粘接剂。上述导电性粘接剂可以是液状,也可以是薄膜状。
说明上述配置工序的一个实例。
在上述太阳能电池单元的汇流排电极上安置切割为与上述汇流排电极相同宽度的薄膜状的导电性粘接剂(导电性粘接膜)。接着,在上述导电性粘接膜上安置与上述汇流排电极相同宽度的铜箔(接合线)。如上可进行配置工序。
对上述配置工序的其它实例进行说明。
首先,准备与上述太阳能电池单元的汇流排电极相同宽度的带粘接层的接合线。上述带粘接层的接合线例如如下得到,即,在铜箔上放置薄膜状的导电性粘接剂(导电性粘接膜),将放置有导电性粘接膜的上述铜箔切割成与上述太阳能电池单元的汇流排电极相同宽度。
在上述太阳能电池单元的汇流排电极上,以上述汇流排电极和上述带粘接层的接合线的粘接层相接的方式放置上述带粘接层的接合线。如上可进行配置工序。
<被覆工序>
作为上述被覆工序,只要是利用密封用树脂覆盖上述太阳能电池单元,进而用防湿性背板及玻璃板的任一种覆盖上述密封用树脂的工序,就没有特别限制,可根据目的适宜选择。
如上那样的上述太阳能电池模块的制造方法优选使用减压层压机进行。使用上述减压层压机的方法例如可以参考日本专利公开第2010-283059号公报中所记载的方法进行。
作为上述密封用树脂、上述防湿性背板及上述玻璃板,没有特别限制,可根据目的适宜选择,例如可以分别举出本发明的上述太阳能电池模块的说明中所例示的上述密封用树脂、上述防湿性背板及上述玻璃板。
<挤压工序及加热工序>
作为上述挤压工序,只要是挤压上述防湿性背板及玻璃板的任一种的工序,就没有特别限制,可根据目的适宜选择。挤压的压力及挤压的时间是任意的。
作为上述加热工序,只要是对载置有上述太阳能电池单元的加热台进行加热的工序,就没有特别限制,可根据目的适宜选择。通过对上述加热台进行加热,可以加热上述密封用树脂。另外,可以加热上述导电性粘接剂。
作为上述加热工序中的加热温度,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为50℃~250℃,更优选为100℃~200℃。上述加热温度低于50℃时,往往密封不充分,如果超过250℃,则往往导电性粘接剂、密封用树脂等中所含的有机树脂热分解。如果上述加热温度在上述更优选的范围内,则在密封的可靠性这一点上是有利的。
作为上述加热工序中的加热时间,没有特别限制,可根据目的适宜选择,但优选为1秒~1小时,更优选为5秒~30分钟,特别优选为10秒~20分钟。上述加热时间低于1秒时,往往密封不充分。如果上述加热时间在上述特别优选的范围内,则在密封的可靠性这一点上是有利的。
作为开始上述挤压工序及上述加热工序的顺序,没有特别限制,可根据目的适宜选择。
通过进行上述挤压工序及上述加热工序,可以将上述太阳能电池单元密封,并且可以经由上述导电性粘接剂的固化物将上述太阳能电池单元的电极和上述接合线连接。
如上制造本发明的太阳能电池模块。
另外,例如,通过形成将直接连接多个太阳能电池单元的线串进一步排列多个而成的阵列,且将该阵列密封,也可以制作本发明的太阳能电池模块。
实施例
以下,对本发明的实施例进行说明,但本发明不受这些实施例任何限定。
此外,在以下的实施例中,平均厚度为对测定对象的任意10点测定厚度,将其进行平均所得的值。平均宽度为对测定对象的任意10点测定宽度,将其进行平均所得的值。
(制造例1)
<涂银铜粉的制造>
使用对通过被称作雾化法的制法得到的雾化铜粉进行机械粉碎而得到的铜粉。此外,在机械粉碎时,推测出于防止铜粉彼此凝集带来的粗大化的目的而添加脂肪酸。具体而言,使用日本雾化加工社制的片状铜粉(AFS-Cu7μm)。该铜粉通过激光衍射散射式粒度分布测定法的重量累积粒径D50为7.9μm。
将该片状的铜粉500g在大气中在250℃下热处理5分钟(氧化处理)。之后,将氧化处理过的铜粉加入研钵中进行粗粉碎。将该铜粉500g加入1质量%氢氧化钾水溶液1,000mL中搅拌20分钟,接着,进行第1次倾析处理,进一步加入纯水1,000mL并搅拌处理数分钟。
之后,进行第2次倾析处理,加入硫酸浓度15g/L的硫酸水溶液2,500mL搅拌30分钟(酸清洗)。进而再重复一次通过上述硫酸水溶液进行的酸清洗。进而进行第3次倾析处理,加入纯水2,500mL搅拌数分钟。然后,进行第4次倾析处理,进行过滤清洗及吸附脱水,由此对片状铜粉和溶液进行分滤,并将片状铜粉在90℃下干燥2小时。
接着,向干燥完的片状铜粉中加入硫酸浓度7.5g/L的硫酸水溶液2,500mL并搅拌30分钟。进一步进行第5次倾析处理,并加入纯水2,500mL搅拌数分钟。
进一步进行第6次倾析处理,加入1质量%酒石酸钠钾水溶液2,500mL搅拌数分钟,形成铜浆液。向该铜浆液中加入稀硫酸或氢氧化钾溶液,调整铜浆液的pH,使其为3.5~4.5。
一边向调整了pH的铜浆液中用30分钟缓慢添加硝酸银氨溶液1,000mL(将硝酸银87.5g添加到水中并加入氨水,调整为1,000mL),一边进行置换反应处理及还原反应处理,进一步搅拌30分钟,得到涂银铜粉。
之后,进行第7次倾析处理,加入纯水3,500mL并搅拌数分钟。进一步进行第8次倾析处理,加入纯水3,500mL并搅拌数分钟。然后,进行过滤清洗及吸附脱水,由此将涂银铜粉和溶液分滤,将涂银铜粉在90℃下干燥2小时。
将上述得到的涂银铜粉500g加入管状炉内,在氢气流下(3.0L/分钟~3.5L/分钟)的还原性气氛中以200℃热处理30分钟。将热处理完的涂银铜粉用研钵粉碎。然后,使粉碎后的涂银铜粉500g分散于0.5质量%硬脂酸异丙醇溶液1,000mL中,搅拌30分钟。
然后,进行过滤清洗及吸附脱水,由此将热处理完的硬脂酸处理的涂银铜粉和溶液分滤,进一步在90℃下干燥2小时,得到硬脂酸处理的涂银铜粉。
此外,制造涂银铜粉的上述方法可以参照日本专利公开第2010-174311号公报进行。
(实施例1)
<太阳能电池模块模型的制作>
-导电性粘接膜的制作-
将芴型苯氧基树脂(FX293,新日铁化学株式会社制)25质量份、芴型环氧树脂(オクゾ一ルCG50,大阪气体化学株式会社制)25质量份,丙烯酸橡胶(テイサンレジンSGP3,长濑产业株式会社制)15质量份,固化剂(咪唑类固化剂,ノバキユアHX3941HP,旭化成イ一マテリアルズ株式会社制)30质量份及导电性粒子(制造例1中得到的涂银铜粉,平均粒径10μm)5质量份混合,制备导电性粘接组合物。
接着,将得到的导电性粘接组合物涂布于表面经剥离处理的厚度为50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(剥离膜)上。在80℃的烘炉中进行5分钟加热处理而成膜,由此得到平均厚度为25μm的导电性粘接膜。
-层压及切割-
在铜箔(平均厚度150μm)上层压上述导电性粘接膜,制作层叠有上述导电性粘接膜的铜箔。接着,将层叠了上述导电性粘接膜的铜箔切成平均宽度1.5mm,制作带粘接层的接合线。
-太阳能电池单元模型的制作-
作为太阳能电池单元模型2’,制作了形成有图4所示的指状电极12及与指状电极12大致正交的汇流排电极11形成的图案的玻璃基板。通过在玻璃基板(长64mm×宽64mm×厚2.8mm)上丝网印刷及烧成银膏,形成图4所示那样的指状电极12及汇流排电极11的图案。指状电极的平均宽度为100μm。汇流排电极的平均宽度为2mm。
-太阳能电池模块模型的制作-
在太阳能电池单元模型2’的汇流排电极11上暂时贴附带粘接层的接合线。上述暂时贴附的条件设为加热温度70℃、压力0.5MPa、1秒,使用加热工具进行。
接着,经由硅橡胶缓冲材料(200μm),使用加热工具以挤压力2MPa、加热温度180℃、时间15秒对上述接合线进行加热挤压,由此,将上述汇流排电极和上述接合线经由导电性粘接膜电连接。如上得到带接合线的太阳能电池单元模型。
将得到的带接合线的太阳能电池单元模型用密封用树脂覆盖,进而将上述密封用树脂用防湿性的背板覆盖。上述密封用树脂使用厚度500μm的乙稀/醋酸乙烯酯共聚物。背板使用PET膜。
然后,使用减压层压机进行上述密封用树脂的密封。具体而言,在100℃下进行了5分钟抽真空后,以挤压时间5分钟、0.1MPa进行层压,之后,在烘炉中用155℃、45分钟进行固化。
如上得到太阳能电池模块模型。
<评价>
进行以下的评价。表1表示结果。
-主分散tanδ峰值、主分散tanδ峰温度(Tg)、-40℃下的储存弹性率及170℃下的储存弹性率-
〔试料调制〕
在经剥离处理的PET上形成平均厚度为20μm的导电性粘接膜。接着,将该导电性粘接膜加入200℃的加热炉中加热30分钟,由此,使上述导电性粘接膜固化,得到固化物。将该固化物从上述经剥离处理的PET剥离,切成3.5mm×0.4mm的短片状,得到测定试料。
使用动态粘弹性测定器(DDV-01FP、ORIENTEC社制,频率11Hz),求使测定试料以升温速度3℃/分钟从-60℃升温至200℃时的主分散tanδ峰值、主分散tanδ峰出现的温度、-40℃下的储存弹性率及170℃下的储存弹性率。
-粘接性-
使用剥离强度试验机(テンシロン,オリエンテツク社制)测定从带接合线的太阳能电池单元模型以拉伸强度50cm/min向90°方向剥离接合线时的剥离强度(N/mm),并以下述评价基准进行评价。
〔评价基准〕
◎:2.0N/mm以上
○:1.5N/mm以上且低于2.0N/mm
△:1.0N/mm以上且低于1.5N/mm
×:低于1.0N/mm
-连接可靠性-
使用导电性粘接膜将两条接合线(Cu箔,1.5mm宽度,厚度200μm)的前端2mm的部分热压装(180℃,2MPa,10秒)于形成有Ag电极(β电极)的玻璃基板上,制作测定试料。此外,两条接合线的前端部分的距离为3mm。
使用数字万用表(电气株式会社制,数字万用表7555)测定得到的测定试料的初期及循环试验后的电阻,以下述评价基准进行评价。此外,以从-40℃升温到100℃(升温速度2℃/分钟)、100℃下保持35分钟、从100℃降温到-40℃(降温速度2℃/分钟)及-40℃下保持35分钟为1次循环,进行使其进行1,000循环的试验和进行3,000循环的试验。
〔评价基准〕
◎:低于4mΩ
○:4mΩ以上且低于5mΩ
△:5mΩ以上且低于6mΩ
×:6mΩ以上
(实施例2~5)
在实施例1的导电性粘接膜的制作中,在保持芴型苯氧基树脂及芴型环氧树脂的合计量(50质量份)的状态下,将芴型苯氧基树脂及芴型环氧树脂的质量比率变更为表1所记载的质量比率,除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表1表示结果。
(实施例6及7)
在实施例1的导电性粘接膜的制作中,在保持芴型苯氧基树脂25质量份、芴型环氧树脂25质量份、丙烯酸橡胶15质量份及固化剂30质量份的配合量的状态下,以导电性粘接组合物中的导电性粒子的含量为表1所记载的含量的方式改变导电性粒子的配合量,除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表1表示结果。
(实施例8及9)
在实施例1的导电性粘接膜的制作中,在保持芴型苯氧基树脂及芴型环氧树脂的合计量(50质量份)的状态下,将芴型苯氧基树脂及芴型环氧树脂的质量比率变更为表2所记载的质量比率,除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表2表示结果。
(实施例10及11)
在实施例1的导电性粘接膜的制作中,在保持芴型苯氧基树脂25质量份、芴型环氧树脂25质量份、丙烯酸橡胶15质量份及固化剂30质量份的配合量的状态下,以导电性粒子的导电性粘接组合物中的含量成为表2所记载的含量的方式改变导电性粒子的配合量,除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表2表示结果。
(实施例12)
在实施例1的导电性粘接膜的制作中,将芴型苯氧基树脂变更为芴型苯氧基树脂(FX280S,新日铁化学株式会社制),除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表2表示结果。
(实施例13)
在实施例1的导电性粘接膜的制作中,将芴型环氧树脂变更为芴型环氧树脂(オクゾ一ルCG500,大阪气体化学株式会社制),除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表2表示结果。
(实施例14)
在实施例1的导电性粘接膜的制作中,将导电性粒子变更为镍粒子(HCA-1,インコ社制),除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表2表示结果。
(比较例1~6)
在实施例1中,将苯氧基树脂及环氧树脂变更为表3所记载的苯氧基树脂及环氧树脂,除此之外,与实施例1同样地制作导电性粘接膜、带接合线的太阳能电池单元模型及太阳能电池模块模型,进行评价。表3表示结果。
[表1]
[表2]
[表3]
此外,比较例1、5及6中使用的双酚型苯氧基树脂为PKHH(InChem社制)。
比较例2~4中使用的芴型苯氧基树脂为FX293(新日铁化学株式会社制)。
比较例1中使用的芴型环氧树脂为オクゾ一ルCG50(大阪气体化学株式会社制)。
比较例2及6中使用的萘型环氧树脂为HP4710(DIC株式会社制)。
比较例3中使用的酚醛清漆型环氧树脂为N540(DIC株式会社制)。
比较例4及5中使用的双酚A型环氧树脂为YL980(三菱化学株式会社制)。
可以确认实施例1~14中制作的太阳能电池模块模型的粘接性及连接可靠性优异。
作为芴型苯氧基树脂(A)和芴型环氧树脂(B)的质量比率(A∶B),从粘接性及连接可靠性这两方非常优异的观点出发,可确认特别优选为1.0∶1.5~1.5∶1.0(例如参照实施例1、8及9)。
作为导电性粒子的含量,从粘接性及连接可靠性这两方非常优异的观点出发,可确认非常优选2质量份~10质量份(例如参照实施例1、10及11)。
作为导电性粒子的种类,从粘接性及连接可靠性这两方非常优异的观点出发,可确认非常优选涂银铜粉(例如参照实施例1)。
另一方面,在苯氧基树脂及环氧树脂的任一种均使用不是芴型的树脂的比较例1~6中,粘接性及连接可靠性的至少任一种不充分(评价基准:“×”)。
产业上的可利用性
本发明的太阳能电池模块由于粘接性及连接可靠性优异,所以特别优选适用于要求耐久性的太阳能电池模块。
符号说明
1 结晶类太阳能电池模块
2 结晶类太阳能电池单元
3 接合线
4 线串
5 阵列
6 片材
7 表面壳
8 背板
9 金属架
10 结晶类光电变换元件
11 汇流排电极
12 指状电极
13 Al内面电极
17 导电性粘接膜
32 薄膜类太阳能电池单元
38 基材
200 薄膜类太阳能电池模块
Claims (8)
1.一种太阳能电池用导电性粘接剂,其特征在于,
用于将太阳能电池单元的电极和接合线连接,
至少含有芴型苯氧基树脂、芴型环氧树脂、固化剂及导电性粒子。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,
芴型苯氧基树脂(A)和芴型环氧树脂(B)的质量比率(A∶B)为1.0∶3.0~3.0∶1.0。
3.根据权利要求1~2中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,
导电性粒子的含量为2质量%~25质量%。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,
固化后的-40℃下的储存弹性率为3.0×109Pa~4.1×109Pa,且固化后的170℃下的储存弹性率为1.9×108Pa~2.2×108Pa。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,
固化后的主分散tanδ峰的温度为190℃以上,固化后的主分散tanδ峰值为0.40以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂,其中,
导电性粒子为涂银铜粉。
7.一种太阳能电池模块,其特征在于,具备:
具有电极的太阳能电池单元、接合线及导电性粘接剂的固化物,
所述太阳能电池单元的电极和所述接合线使用所述导电性粘接剂的固化物连接,
所述导电性粘接剂为权利要求1~6中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂。
8.一种太阳能电池模块的制造方法,其特征在于,至少包含:
在具有电极的太阳能电池单元的所述电极上,以经由通过加热而导电性粘接剂固化形成的固化物将所述电极和接合线连接的方式配置所述导电性粘接剂及所述接合线的配置工序;
由密封用树脂覆盖所述太阳能电池单元,进而由防湿性背板及玻璃板的任一种覆盖所述密封用树脂的被覆工序;
对所述防湿性背板及玻璃板的任一种进行挤压的挤压工序;
对载置有所述太阳能电池单元的加热台进行加热的加热工序,
所述导电性粘接剂为权利要求1~6中任一项所述的太阳能电池用导电性粘接剂。
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