JP2008294383A - 太陽電池セルの接続方法及び太陽電池モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 製造工程の簡略化を図ることができるとともに、高信頼性の太陽電池モジュールを歩留まりよく得ることを可能とする太陽電池セルの接続方法を提供すること。
【解決手段】表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する方法であって、帯状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配線部材を用意し、該配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極又は裏面電極に接着する第１の工程と、第１の工程を経た配線部材の他端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより他端側の接着剤層面の向きを一端側の接着剤層面の向きとは反対にする第２の工程と、第２の工程を経た配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの上記第１の工程で接着された一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着する第３の工程とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池セルの接続方法及び太陽電池モジュールに関するものである。
種々の太陽電池が利用されているが、所定の電圧が要求される場合、複数の太陽電池セルを直列に接続した太陽電池モジュールが用いられる。このような太陽電池モジュールは、太陽電池セルの受光面側に形成された表面電極と、隣接する太陽電池セルの裏面に形成された裏面電極とがリード線などの配線部材によって電気的に接続された構造を有している。そして、電極と配線部材との接続には、従来、はんだが用いられてきた（例えば、特許文献１及び２を参照）。はんだは、導通性、固着強度等の接続信頼性に優れ、安価で汎用性があることから広く用いられている。
また、環境保護の観点などから、はんだを使用しない配線の接続方法が検討されている。例えば、下記特許文献３〜６には、ペースト状やフィルム状の導電性接着剤を用いた接続方法が開示されている。
特開２００４−２０４２５６号公報 特開２００５−０５０７８０号公報 特開２０００−２８６４３６号公報 特開２００１−３５７８９７号公報 特許第３４４８９２４号公報 特開２００５−１０１５１９号公報
しかしながら、上記従来技術は以下のような問題を有していた。すなわち、特許文献１及び２に記載のようにはんだを用いる接続方法では、はんだの溶融温度が通常２３０〜２６０℃程度であることから、接続に伴う高温やはんだの体積収縮が太陽電池セルの半導体構造に悪影響を及ぼし、作製された太陽電池モジュールにおいてセルの割れや反り、配線の剥がれなどが発生する場合があった。そのため、製品の歩留りが低下する傾向があった。また、はんだによる接続は、電極及び配線部材間の距離を制御することが困難であるため、パッケージングの際の寸法精度を十分に得ることが難しい。十分な寸法精度が得られないと、パッケージングプロセスの際に、製品の歩留まりの低下につながる。更に、はんだ接続によって作製された太陽電池モジュールの特性が、高温高湿条件下で経時的に大幅に劣化することが本発明者らの検討により判明している。
一方、特許文献３〜６に記載されているような導電性接着剤を用いて電極と配線部材との接続を行う手法は、はんだを用いる場合に比べて低温での接着が可能であることから、高温で加熱されることによる太陽電池セルへの悪影響を抑制することができると考えられる。しかし、この手法によって太陽電池モジュールを作製するには、先ず、太陽電池セルの電極上にペースト状或いはフィルム状の導電性接着剤を塗布或いは積層することにより接着剤層を形成し、次いで、形成された接着剤層に配線部材を位置合わせしてから接着するという工程を、すべての電極について繰返す必要がある。そのため、製造工程が煩雑化して生産性が低下するという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、高信頼性の太陽電池モジュールを歩留まりよく得ることを可能とする太陽電池セルの接続方法を提供することを目的とする。また、本発明は、高信頼性の太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の第１の太陽電池セルの接続方法は、表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する方法であって、帯状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配線部材を用意し、該配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極又は裏面電極に接着する第１の工程と、第１の工程を経た配線部材の他端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより他端側の接着剤層面の向きを一端側の接着剤層面の向きとは反対にする第２の工程と、第２の工程を経た配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの上記第１の工程で接着された一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着する第３の工程とを備える。
また、本発明の第２の太陽電池セルの接続方法は、表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する方法であって、帯状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配線部材の一端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより一端側の接着剤層面の向きを他端側の接着剤層面の向きとは反対にした反転配線部材を用意し、該反転配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極又は裏面電極に接着する第１の工程と、反転配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの上記第１の工程で接着された一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着する第２の工程とを備える。
本発明の第１及び第２の太陽電池セルの接続方法によれば、上記配線部材を用いて上記工程を経ることにより、配線部材（導電性基材）と隣り合う太陽電池セルの表面電極及び裏面電極との間に接着剤層を容易に配設することができるとともに、はんだを用いる場合に比べてより低温で各電極と導電性基材とを接続することができることから、太陽電池セル同士を容易且つ良好に直列接続することが可能となる。よって、本発明の第１及び第２の太陽電池セルの接続方法によれば、製造工程の簡略化を図ることができるともに、高信頼性の太陽電池モジュールを歩留まりよく得ることが可能となる。
また、本発明の太陽電池セルの接続方法によれば、帯状の導電性基材の一端側を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることで形成される反転部を太陽電池セル間に配することができる。この反転部は、衝撃を緩和する働きをすることができると考えられ、太陽電池モジュールの信頼性向上に寄与しているものと本発明者らは推察する。
本発明の第１及び第２の太陽電池セルの接続方法においては、太陽電池セル間の導通性をより確実に得る観点から、上記導電性基材が、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＭｇからなる群より選択される１種以上の金属元素を含むものであることが好ましい。
また、本発明の第１及び第２の太陽電池セルの接続方法においては、上記接着剤層が導電性接着剤層であることが好ましい。この場合、例えば接着剤層に導電性粒子を含有させることにより、太陽電池セルの表面電極又は裏面電極と導電性基材との間の接続抵抗を低減することができ、Ｆ．Ｆ（極性因子）特性を向上させやすくなる。
また、本発明は、表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた複数の太陽電池セルが表面側を同一面側にして平面状に配列され、隣り合う太陽電池セルのうちの一方の太陽電池セルの表面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極とを接続するために設けられた帯状の導電性基材が、その一端側を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることで形成される反転部を太陽電池セル間に有している太陽電池モジュールを提供する。
このような構成を有する太陽電池モジュールは、上述した本発明の第１及び第２の太陽電池セルの接続方法によって製造可能であることから、高信頼性であるとともに生産性に優れたものといえる。また、上記反転部は衝撃を緩和する働きをすることができると考えられ、このことも高信頼性を達成できる要因であると本発明者らは推察する。
本発明によれば、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、高信頼性の太陽電池モジュールを歩留まりよく得ることを可能とする太陽電池セルの接続方法、及び、高信頼性の太陽電池モジュールを提供することができる。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
先ず、本発明の太陽電池セルの接続方法によって接続される、表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セルについて説明する。図１は、本発明に係る太陽電池セルを受光面側から見た模式図である。本明細書においては、受光面を太陽電池セルの表面という。また、図２は、図１に示される太陽電池１０を裏面側から見た模式図である。図１及び２に示される太陽電池１０は、平板状の基板１１の一方面上に受光部１２が設けられたものである。図１に示されるように、太陽電池１０の表面上、すなわち受光部１２の表面上には、バスバー電極１３ａ及びフィンガー電極１３ｂから構成される表面電極１３が設けられている。また、図２に示されるように、太陽電池１０の裏面、すなわち基板の受光部とは反対側には、アルミペースト焼成層１４と裏面電極１５とが設けられている。
太陽電池１０の基板としては、例えば、Ｓｉの単結晶、多結晶及び非結晶のうち少なくとも一つ以上からなるものが挙げられる。本実施形態においては、基板の受光部側がＮ型の半導体層であってもよく、Ｐ型の半導体層であってもよい。
表面電極１３としては、電気的導通を得ることができる公知の材質のものが挙げられ、例えば、一般的な銀を含有したガラスペーストや接着剤樹脂に各種導電性粒子を分散した銀ペースト、金ペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト及びアルミニウムペースト、並びに、焼成や蒸着によって形成されるＩＴＯなどが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、導電性、安定性及びコストの観点から、銀を含有したガラスペースト電極が好適に用いられる。
太陽電池セルの場合、Ｓｉの単結晶、多結晶及び非結晶のうち少なくとも一つ以上からなる基板上に、スクリーン印刷などによって銀ペースト及びアルミニウムペーストを塗布し、それらを必要に応じて乾燥及び焼成することによって、Ａｇ電極とＡｌ電極とが裏面電極として設けられることが主である。はんだによるタブ線接続の場合、はんだがアルミペーストの焼成物にぬれないため、太陽電池１０のようにアルミペースト焼成層１４上に、例えば銀電極などの裏面電極１５が設けられる。本実施形態では、このような構成を有する太陽電池セルの接続を行っているが、本発明によれば、本発明に係る配線部材がアルミペーストの焼成物に対しても接着可能であることから、アルミペースト焼成層のみが裏面電極として設けられた太陽電池セルを接続することも可能である。この場合、銀電極などを設ける必要がないため、コスト、生産効率の点で非常に有利である。
次に、本発明の太陽電池セルの接続方法において用いられる配線部材について説明する。図３は、本発明に係る配線部材の第１実施形態を示す模式断面図である。図３に示される配線部材２０は、帯状の導電性基材２２と、導電性基材２２の一面上に設けられた導電性接着剤層２４とを備えている。
導電性基材２２としては、金属を主成分として含むものであれば特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、鉄、ステンレス鋼、４２アロイ及びはんだめっき銅から形成されるものが挙げられる。導電性を向上させる観点から、導電性基材２２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＭｇからなる群より選ばれる１種以上の金属を含むことが好ましい。
導電性基材２２の形状は、断面が長方形であると好ましい。この場合、後述する導電性接着剤層２４を設けるために導電性基材２２上にペースト状の導電性接着剤を塗工したりや予め作製したフィルム状の導電性接着剤をラミネートすることが容易となり、また、表面電極１３や裏面電極１５との接続性を向上させることができる。さらに、導電性基材２２と、表面電極１３或いは裏面電極１５との距離が容易に制御可能となるので、パッケージングの際の寸法精度を向上させることができる。
導電性基材２２の厚みは、太陽電池セルから流れる電流値によって適宜設定することが好ましいが、抵抗値の観点から、１５０〜３００μｍであることが好ましく、２００〜２５０μｍであることがより好ましい。導電性基材２２の幅及び長さは、接続する太陽電池セルの電極の大きさなど応じて適宜設定されるが、幅が広いと受光面積が減少して単位面積当たりの発電効率が低下するため、通常１〜３ｍｍの幅に設定される。
導電性接着剤層２４は、少なくとも、接着剤成分と、その中に分散した導電性粒子とを含んでいることが好ましい。接着剤成分としては、接着性を示すものであれば特に限定されないが、接続性を一層高める観点から、熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物であることが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、公知のものを用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、接続信頼性をさらに向上させる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂が好ましい。
接着剤成分としての樹脂組成物は、上記の熱硬化性樹脂以外に任意成分として、公知の硬化剤及び硬化促進剤を含有してもよい。また、この樹脂組成物は、表面電極１３、裏面電極１５及び導電性基材２２に対する接着性及び濡れ性を改善するために、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等の改質材料を含有してもよく、また、導電性粒子の均一分散性を向上させるために、リン酸カルシウムや、炭酸カルシウム等の分散剤を含有してもよい。さらにこの樹脂組成物は、弾性率やタック性を制御するために、アクリルゴム、シリコンゴム、ウレタン等のゴム成分を含有してもよく、表面電極１３、裏面電極１５、導電性基材２２、導電性粒子に含まれる金属（特には銀や銅）のマイグレーションを抑制するために、キレート材料等を含有してもよい。
導電性粒子としては、特に制限はないが、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子、ニッケル粒子、金めっき粒子、銅めっき粒子、ニッケルめっき粒子等が挙げられる。また、導電性粒子は、接続時に被着体（例えば、電極や導電性基材）の表面凹凸を十分に埋め込んで被着体同士間の電気的接続を十分に確保する観点から、毬栗状又は球状の粒子形状をしたものであることが好ましい。すなわち、導電性粒子の形状が毬栗状又は球状のものであれば、被着体表面の複雑な凹凸形状に対しても、その凹凸を十分に埋め込むことができ、接続後の振動や膨張などの変動に対して導電性粒子の追随性が高くなるため、好ましい。
配線部材２０の製造方法としては、例えば、導電性基材２２上にペースト状の導電性接着剤を塗布した後に溶剤等を揮発してフィルム状の導電性接着剤層２４を設ける方法、予め作製したフィルム状の導電性接着剤を導電性基材２２上にラミネートすることによりフィルム状の導電性接着剤層２４を設ける方法が挙げられる。ここで、ペースト状の導電性接着剤としては、上述の熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物に導電性粒子を分散させたものを用いることができる。また、このペースト状の導電性接着剤を用いて予めフィルム状の導電性接着剤を作製することができる。なお、本実施形態においては、導電性接着剤層２４の膜厚の寸法精度及び接着剤層を圧着する際の圧力配分をより均等化する観点から、予め作製したフィルム状の導電性接着剤を導電性基材２２上にラミネートする方法が好ましい。この場合、フィルム状の導電性接着剤を導電性基材２２の表面上に載置した後、それらを積層方向に加圧して仮圧着することが好ましい。
ペースト状の導電性接着剤は、上述の熱硬化性樹脂及びその他の任意成分を含む樹脂組成物及び上述の導電性粒子を混合することにより得られ、常温（２５℃）で液状である場合にはそのままで使用することができる。上記混合物が室温で固体である場合には、加熱してペースト化する他、溶剤を使用してペースト化してもよい。使用できる溶剤としては、上述の樹脂組成物と反応せず、かつ十分な溶解性を示すものであれば、特に制限は受けない。
また、予めフィルム状の導電性接着剤を得る場合、上記のペースト状の導電性接着剤を、フッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、離型紙等の剥離性基材上に塗布し、又は不織布等の基材に上記接着剤を含浸させて剥離基材上に載置し、溶剤等を除去することによって得ることができる。このようなフィルム状の導電性接着剤は、取扱性に優れ、配線部材２０の作製を容易にすることができる。また、この場合、フィルム状の導電性接着剤を導電性基材２２の表面上に載置する直前又は載置した後、剥離基材が剥離除去される。
ペースト状の導電性接着剤は、アプリケータ、ロールコータ、コンマコータ、ナイフコータ、ドクターブレードフローコータ、密閉コータ、ダイコータ、リップコータ等を用いて塗布することができる。この際、形成される導電性接着剤層の膜厚は、アプリケータやリップコータのギャップ調整によって制御することができる。また、導電性接着剤層の膜厚は、ペースト状の導電性接着剤に含まれる熱硬化性樹脂等の不揮発分の量を調整することによっても制御することができる。
続いて、本発明の太陽電池セルの接続方法において用いられる配線部材の別の実施形態について説明する。図４は、本発明に係る配線部材の第２実施形態を示す斜視図である。図４に示される反転配線部材２６は、図３に示される配線部材２２の一端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより一端側の導電性接着剤層面の向きを他端側の導電性接着剤層面の向きとは反対にしたものである。この反転配線部材２６は、一端側を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることで形成される反転部２８を、その略中央部に有している。
次に、上述の配線部材２０を用いた太陽電池セルの接続方法について説明する。
先ず、帯状の導電性基材２２と該導電性基材の一面上に設けられた導電性接着剤層２４とを備える配線部材２０を用意し、配線部材２０の一端側の導電性接着剤層２４を一つの太陽電池セル１０のバスバー電極１３ａ上に位置あわせしながら貼り合せて接着させる。このとき、積層方向に加圧して仮圧着してもよい。
次に、上記で接着された配線部材を積層方向に加熱及び加圧して、表面電極１３、導電性接着剤層の硬化物、導電性基材２２の順に積層された接続構造を得る。これにより、表面電極１３及び導電性基材２２が導電性接着剤層の硬化物により接着されるとともに、それらの間の電気的接続が導電性接着剤層の硬化物を介して確保される（図５の（ａ）を参照）。
加熱温度及び加圧圧力は、上記電気的接続が確保でき、表面電極１３と導電性基材２２とが導電性接着剤層の硬化物により十分接着される範囲であれば、特に制限されない。なお、この加圧及び加熱の諸条件は、使用する用途、接着剤成分中の各成分、被着体の材料によって適宜選択される。例えば、加熱温度は、熱硬化性樹脂が硬化する温度であればよい。また、加圧圧力は、表面電極１３及び導電性接着剤層２４が十分に密着され、かつ表面電極１３や導電性基材２２が損傷しない範囲であればよい。さらに、加熱・加圧時間は、表面電極１３や導電性基材２２に過剰に熱が伝搬して、それらの材料が損傷したり変質したりしないような時間であればよい。
次に、上記で接着された配線部材の他端側（接着されていない側）をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより他端側の導電性接着剤層面の向きを一端側の導電性接着剤層面の向きとは反対にする（図５の（ｂ）を参照）。
次に、反転させた配線部材２０の他端側の導電性接着剤層２４を別の太陽電池セルの裏面電極１５に接着させる。このとき、積層方向に加圧して仮圧着してもよい。
次に、上記で接着された配線部材を積層方向に加熱及び加圧して、裏面電極１５、導電性接着剤層の硬化物、導電性基材２２の順に積層された接続構造を得る。これにより、裏面電極１５及び導電性基材２２が導電性接着剤層の硬化物により接着されるとともに、それらの間の電気的接続が導電性接着剤層の硬化物を介して確保される（図５の（ｃ）を参照）。
このような工程を経ることにより、太陽電池セルの電極上にペースト状或いはフィルム状の導電性接着剤を塗布或いは積層することにより接着剤層を形成する場合に比べて、非常に簡便に太陽電池セル同士を直列に接続することができる。なお、本実施形態では、配線部材をはじめに表面電極に接着し、次いで裏面電極に接着しているが、逆の順に行ってもよい。
上記の工程を経て得られる接続構造においては、導電性接着剤層中に分散した導電性粒子によって表面電極及び導電性基材並びに裏面電極及び導電性基材の電気的接続が十分なものとなる。更に、導電性接着剤層の硬化物が、表面電極及び導電性基材並びに裏面電極及び導電性基材を十分な接着強度で接着する。これらの結果、この接続構造は、接続信頼性に十分優れたものとなる。また、本実施形態の太陽電池セルの接続方法によれば、電気的接続を確保するためにはんだを用いなくてもよいため、接続構造の特性劣化が十分に制御され、寸法精度を十分に確保することができ、製品の歩留りの低下を十分防止することができる。
そして、上記の本発明に係る太陽電池セルの接続方法を繰返し適用することにより、図６に示されるような、複数の太陽電池セル１０が受光部１２側（表面側）を同一面側にして平面状に配列され、隣り合う太陽電池セルのうちの一方の太陽電池セルの表面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極とを接続するために設けられた帯状の導電性基材２２がその一端側を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることで形成される反転部２８を太陽電池セル１０間に有している、太陽電池モジュール１００を得ることができる。図６の（ａ）は、太陽電池モジュール１００を受光部１２側（太陽電池セルの表面側）から見た模式図であり、図６の（ｂ）は、太陽電池モジュール１００を基板１１側（太陽電池セルの裏面側）から見た模式図である。なお、図６に示される太陽電池モジュール１００は、太陽電池モジュールの要部を示すものである。実用の際には、図６に示される太陽電池モジュール１００を、耐環境性のための強化ガラスなどで挟み込み、その間隙を透明性のある樹脂によって埋め、更に外部端子を設けたものが、太陽電池モジュールとして用いられる。
太陽電池モジュール１００は、隣り合う太陽電池セルの表面電極１３と裏面電極１５とが、上述した本発明に係る配線部材２０を用いて上述した本発明に係る接続方法によって接続されているため、太陽電池セルへの悪影響が十分抑制されており、寸法精度に優れるとともに十分な接続信頼性を有することができる。これにより、太陽電池モジュール１００は、高温高湿条件下であっても十分な特性を長時間維持することができる。
また、太陽電池モジュール１００は、耐衝撃性に優れるという利点を有する。このような効果が得られる理由としては、太陽電池モジュールの太陽電池セル間に設けられた反転部によってスプリング効果が奏され、太陽電池セル表面の垂直方向に対する衝撃が緩和されるためと考えられる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
例えば、本実施形態の太陽電池セルの接続方法においては、配線部材２０に代えて、図４に示される反転配線部材２６を用いて太陽電池セルの接続を行うことができる。この場合、先ず、反転配線部材２６を用意し、この反転配線部材２６の一端側の導電性接着剤層を一つの太陽電池セルのバスバー電極１３ａ上に位置あわせしながら貼り合せて接着させる（図７の（ａ）を参照）。次に、反転配線部材２６の他端側の導電性接着剤層を他方の太陽電池セルの裏面電極１５上に接着させる（図７の（ｂ）を参照）。なお、導電性接着剤層の硬化は、上述の配線部材２０を用いる場合と同様にして行うことができる。このような接続方法によっても、図６に示される太陽電池モジュールを作製することが可能となる。
本実施形態では、反転配線部材をはじめに表面電極に接着し、次いで裏面電極に接着しているが、逆の順に行ってもよく、同時に行ってもよい。
また、本実施形態においては、導電性基材２２と導電性接着剤層２４とから構成される配線部材２０に代えて、導電性基材２２上に接着剤層が設けられた配線部材を用いることができる。また、本実施形態においては、導電性基材２２と導電性接着剤層２４とから構成される反転配線部材２６に代えて、導電性基材２２上に接着剤層が設けられた配線部材の一端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより一端側の接着剤層面の向きを他端側の接着剤層面の向きとは反対にした反転配線部材を用いることができる。これらの配線部材を用いる場合、接着された配線部材を、電極と導電性基材とが電気的に接続されるまで加熱しながら積層方向に加圧することが好ましい。これにより、電極及び導電性基材が、接着剤層の硬化物により接着されるとともに、それらの間の電気的接続が確保される。
このような配線部材及び反転配線部材の接着剤層を構成する接着剤成分としては、接着性を示すものであれば特に限定されないが、接続性を一層高める観点から、熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物であることが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、公知のものを用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、接続信頼性をさらに向上させる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂が好ましい。
接着剤成分としての樹脂組成物は、上記の熱硬化性樹脂以外に任意成分として、公知の硬化剤及び硬化促進剤を含有してもよい。また、この樹脂組成物は、表面電極１３、裏面電極１５及び導電性基材２２に対する接着性及び濡れ性を改善するために、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等の改質材料を含有してもよい。さらにこの樹脂組成物は、弾性率やタック性を制御するために、アクリルゴム、シリコンゴム、ウレタン等のゴム成分を含有してもよく、表面電極１３、裏面電極１５、導電性基材２２のマイグレーションを抑制するために、キレート材料等を含有してもよい。
また、加熱温度及び加圧圧力は、上記の電気的接続が確保でき、電極と導電性基材とが接着剤層の硬化物により十分接着される範囲であれば、特に制限されない。なお、この加圧及び加熱の諸条件は、使用する用途、接着剤成分中の各成分、被着体の材料によって適宜選択される。例えば、加熱温度は、熱硬化性樹脂が硬化する温度であればよい。また、加圧圧力は、電極及び導電性基材が十分に密着され、かつ電極や導電性基材が損傷しない範囲であればよい。さらに、加熱・加圧時間は、電極や導電性基材に過剰に熱が伝搬して、それらの材料が損傷したり変質したりしないような時間であればよい。
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
まず、多結晶性シリコンウエハの表面上に銀ガラスペーストから形成される表面電極（幅２ｍｍ×長さ１２．５ｃｍ）を設け、裏面上にアルミペーストから形成される電極及びその電極上に銀ガラスペーストから形成される裏面電極を設けてなる、図１及び２に示されるものと同様の構成を有する太陽電池セル（ＭＯＴＥＣＨ社製、商品名「１２５角セル多結晶ＭＯＴ Ｔ１」）を２枚準備した。
一方で、ブチルアクリレート４０質量部、エチルアクリレート３０質量部、アクリロニトリル３０質量部、及びグリシジルメタクリレート３質量部を共重合してなるアクリルゴム（日立化成工業社製、商品名「ＫＳ８２００Ｈ」、分子量：８５万）を準備した。
次に、上記のアクリルゴム１２４ｇと、フェノキシ樹脂（ユニオンカーバイド社製、商品名「ＰＫＨＣ」、重量平均分子量：４５０００）５０ｇとを酢酸エチル４００ｇに溶解し、固形分３０質量％の溶液を得た。次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂（旭化成ケミカルズ社製、商品名「ノバキュアＨＸ−３９４１ＨＰ」エポキシ当量ｇ１８５／ｅｑ）３２５ｇを上記溶液に添加し、更に溶液を攪拌して、接着剤成分としてのペースト状の樹脂組成物を得た。
次に、上記で得られた樹脂組成物に、導電性粒子として平均粒子径が１２μｍのニッケル粒子（見掛け密度：３．３６ｇ／ｃｍ３）を添加して分散させた。こうして接着剤成分及び導電性粒子の合計体積に対して５体積％の導電性粒子が配合されたペースト状導電性接着剤を得た。なお、導電性粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、日立製作所作製、商品名「Ｓ−５１０」）での観察を経て、導出した。また、導電性粒子の配合量は、導電性粒子の形状を平均粒子径が直径である球状とみなして算出した粒子体積、及び、導電性粒子の見掛け密度から算出した。
次に、上記で得られたペースト状導電性接着剤を、ロールコータ（テスター産業社製、商品名「ＰＩ−１２１０」）を用いて、導電性基材としての電解銅箔（幅２０ｃｍ×長さ３０ｃｍ×厚さ１７５μｍ）の光沢面に塗布し、導電性基材上に塗膜を形成した。ロールコータのギャップは、塗膜から溶媒等を揮発させた後の厚さ、すなわち導電性接着剤層の厚さが２５μｍとなるよう調整した。この調整は、予め、ギャップを変更することにより溶媒等を除去した後の膜厚が異なる３種のフィルムを作製し、ギャップと膜厚との関係式を導出して、その関係式に基づいて行った。
次に、塗膜が形成された導電性基材をホットプレート上に載置して、７０℃で３分間加熱することにより、溶媒等を揮発させた。その後、この積層体をスリッター（東洋刃物社製、商品名「高精度ギャングユニット」）により２ｍｍ幅に裁断して、帯状の導電性基材上に導電性粒子が分散された導電性接着剤層（厚さ２５μｍ）が設けられた配線部材を得た。この配線部材を更に２６ｃｍの長さに裁断して、幅２ｍｍ×長さ２６ｃｍの矩形の配線部材を作製した。
次に、上記の配線部材を４枚用意し、配線部材の一端側の導電性接着剤層が一つの太陽電池セルの各バスバー電極及び裏面電極上に重なるようにそれぞれを配置し、その後、圧着ツール（日化設備エンジニアリング社製、商品名「ＡＣ−Ｓ３００」）を用いて、加熱温度１７０℃、加圧圧力２ＭＰａ、加熱・加圧時間２０秒間の条件で、加熱及び加圧を施した。こうして、太陽電池セルの表裏面電極に配線部材４枚をそれぞれ接着した。
次に、表面電極に接着された２枚の配線部材の接着されていない側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより、接着されていない側の導電性接着剤層面の向きを接着された導電性接着剤層面の向きとは反対にした。この反転させた配線部材の導電性接着剤層に裏面電極がそれぞれ重なるように別の太陽電池セルを隣接配置するともに、新たに用意した２枚の配線部材を、その一端側の導電性接着剤層が別の太陽電池セルのバスバー電極上に重さなるように配置した。これを、上記と同様の条件で加熱・加圧することにより、図８に示されるような、太陽電池セルを２枚直列に接続した太陽電池モジュールを作製した。
（実施例２）
実施例１と同様にして得られたペースト状の導電性接着剤をＰＥＴフィルム上に塗布し実施例１と同様の条件で乾燥してフィルム状の導電性接着剤を得、これを導電性基材（日立電線社製、商品名「Ａ−ＳＮＯ」、錫めっき品、幅２ｍｍ×長さ２６０ｍｍ×厚さ２４０μｍ）上にラミネートすることにより配線部材を作製した。そして、この配線部材を用いたこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池セルを２枚直列に接続した太陽電池モジュールを作製した。
（実施例３）
樹脂組成物に導電性粒子を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして配線部材を作製した。そして、この配線部材を用いたこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池セルを２枚直列に接続した太陽電池モジュールを作製した。
（比較例１）
配線部材としてはんだめっき線（日立電線社製、商品名「Ａ−ＴＰＳ」）を用い、配線部材の反転は行わず、配線部材と電極とを接続する際にランプヒータにより２６０℃で３０秒間加熱溶融したこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池セルを２枚直列に接続した太陽電池モジュールを作製した。
＜太陽電池モジュールの各特性の評価＞
実施例１〜３及び比較例１で得られた太陽電池モジュールについて、歩留まり、セルの反り、信頼性を下記の方法に基づいて評価した。結果を表１に示す。
［歩留まり］
２枚直列接続の太陽電池モジュールを１０個作製し、それぞれの接続構造の状態を観察し、１０個中に割れや剥離が認められたものを除いた割合（％）を歩留まりとして求めた。
［セルの反り］
得られた太陽電池モジュールを、その表面電極を下側にして平滑面上に載置し、矩形のセルの一端を平滑面に固定した。セルは表面電極側が凸状になっているため、矩形のセルの一端を平滑面に固定すると、それと対向する一端が浮き上がった状態になった。その浮き上がった一端の平滑面からの距離を、焦点深度計を用いて５点測定し、相加平均値を算出した。セルの一辺長さに対する上記相加平均値の割合（％）を反り量として算出した。なお、測定限界下限値が０．３％であるため、それよりも小さい場合は、表中「＜０．３」と示した。
［信頼性：Ｆ．Ｆ．（１０００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の測定］
得られた太陽電池モジュールのＩＶ曲線を、ソーラシミュレータ（ワコム電創社製、商品名「ＷＸＳ−１５５Ｓ−１０」、ＡＭ：１．５Ｇ）を用いて測定した。また、太陽電池モジュールを８５℃，８５％ＲＨの高温高湿雰囲気下で１０００時間静置した後、同様にＩＶ曲線を測定した。それぞれのＩＶ曲線からＦ．Ｆ．を各々導出し、高温高湿雰囲気下に静置した後のＦ．Ｆ．を、高温高湿雰囲気下に静置する前のＦ．Ｆ．で割った値であるＦ．Ｆ．（１０００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）を評価指標として用いた。なお、一般的に、Ｆ．Ｆ．（１０００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の値が０．９５以下になると接続信頼性が低いと判断される。
＜生産性の評価＞
また、実施例１〜３及び比較例１の太陽電池モジュールの生産性について、設備投資、製造プロセスの観点から評価した。設備投資の評価については、設備投資のコストが低い順に「既存設備」、「低」、「中」、「高」で表１中に示した。また、製造プロセスの評価については、容易に生産できる順に「簡便」、「やや煩雑」、「かなり煩雑」で表１中に示した。
Figure 2008294383
太陽電池セル表面の模式図である。 太陽電池セル裏面の模式図である。 本発明に係る配線部材の一実施形態を示す模式断面図である。 本発明に係る配線部材の別の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係る太陽電池セルの接続方法を説明するための模式図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す模式図であり、（ａ）は表面電極側から見た図であり、（ｂ）は裏面電極側から見た図である。 本発明に係る太陽電池セルの接続方法を説明するための模式図である。 実施例で作製された太陽電池モジュールを説明するための模式図である。
符号の説明
１０…太陽電池セル、１１…基板、１２…受光部、１３…表面電極、１３ａ…バスバー電極、１３ｂ…フィンガー電極、１４…アルミペースト焼成層、１５…裏面電極、２０…配線部材、２２…導電性基材、２４…導電性接着剤層、２６…反転配線部材、２８…反転部、１００…太陽電池モジュール。

Claims (5)

  1. 表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する方法であって、
    帯状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配線部材を用意し、該配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極又は裏面電極に接着する第１の工程と、
    前記第１の工程を経た前記配線部材の他端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより他端側の接着剤層面の向きを前記一端側の接着剤層面の向きとは反対にする第２の工程と、
    前記第２の工程を経た前記配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの前記第１の工程で接着された前記一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着する第３の工程と、
    を備える、太陽電池セルの接続方法。
  2. 表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する方法であって、
    帯状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配線部材の一端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより一端側の接着剤層面の向きを他端側の接着剤層面の向きとは反対にした反転配線部材を用意し、該反転配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極又は裏面電極に接着する第１の工程と、
    前記反転配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの前記第１の工程で接着された前記一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着する第２の工程と、
    を備える、太陽電池セルの接続方法。
  3. 前記導電性基材が、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＭｇからなる群より選択される１種以上の金属元素を含むものである、請求項１又は２に記載の太陽電池セルの接続方法。
  4. 前記接着剤層が導電性接着剤層である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池セルの接続方法。
  5. 表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた複数の太陽電池セルが表面側を同一面側にして平面状に配列され、隣り合う太陽電池セルのうちの一方の太陽電池セルの表面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極とを接続するために設けられた帯状の導電性基材が、該導電性基材の一端側を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることで形成される反転部を太陽電池セル間に有している、太陽電池モジュール。
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