JP2013258340A - 太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池用導電性接着剤、太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】導電性接着剤を用いて電極と接続用導体とを接続した場合にも、導通信頼性や接着強度を損なわない太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】複数の太陽電池２に形成された電極１３，１４同士が接続用導体３を介して接続された太陽電池モジュール１の製造方法において、太陽電池２の電極１３，１４と接続用導体３との間に、導電性接着剤２０を介在させ、接続用導体３の上から加熱押圧して導電性接着剤２０を硬化し、電極１３，１４と接続用導体３とを接続する工程を有し、導電性接着剤２０は、熱硬化性樹脂中にハンダ粉及び銀粉を含有し、ハンダ粉は、加熱押圧処理下で銀粉と反応して、ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池用導電性接着剤、太陽電池モジュールに関し、特に太陽電池に形成された電極と、太陽電池間を接続するタブ線とを導電接続する太陽電池用導電性接着剤の改良に関する。

従来、受光面にｐ型電極とｎ型電極の一方が、受光面と反対側の裏面にｐ型電極とｎ型電極の他方が設けられた太陽電池が複数接続された太陽電池モジュールが用いられている。この種の太陽電池モジュール５０は、図８に示すように、太陽電池５１Ａの受光面に設けられた表面電極５２と、隣接する太陽電池５１Ｂの裏面に設けられた裏面電極５３とが、インターコネクタとなるタブ線５４によって数カ所ずつハンダ接続され、これによりストリングを構成している。

また、ｐ型電極とｎ型電極とがともに太陽電池セルの裏面に設けられた、いわゆるバックコンタクトタイプの太陽電池モジュールがある。バックコンタクトタイプ太陽電池モジュールは、ｐ型電極とｎ型電極とがともに太陽電池セルの裏面に設けられており、複数の太陽電池セルを接続する際には、インターコネクタとなるタブ線で裏面同士を接続する。したがって、バックコンタクトタイプ太陽電池モジュールは、受光面となる太陽電池セル表面に電極やタブ線を設ける必要がなく、受光効率の向上が図られるとともに、外観も良好となる。また、バックコンタクトタイプ太陽電池モジュールは、太陽電池セルの表裏面に電極を設けるタイプと異なり、タブ線を、一の太陽電池セルの表面と他の太陽電池セルの裏面とに亘って引き回すことがなく製造工程も容易となる。

図９に従来のバックコンタクトタイプ太陽電池モジュール６０における太陽電池の接続構成を示す。太陽電池６１には、ｐ型電極６２及びｎ型電極６３とが裏面に交互に並設され、一側縁部に沿ってｐ型電極６２の各一端と連続するｐ型電極集電部６４が形成され、他側縁部に沿ってｎ型電極６３の各一端と連続するｎ型電極集電部６５が形成されている。

ｐ型電極集電部６４及びｎ型電極集電部６５は、相対向する位置にタブ線６６との接続点６７が数カ所設けられている。そして、各太陽電池６１は、ｐ型電極集電部６４と、ｎ型電極集電部６５とが隣接するように配置され、各接続点６７同士を細線状のタブ線６６でハンダ接続している。

特開２００５−１９１４７９号公報

しかし、これら表裏面に電極を設けた太陽電池を接続する太陽電池モジュール５０やバックコンタクトタイプの太陽電池モジュール６０において、タブ線５４，６６の接続をハンダ付けで行う場合、約２６０℃と高温による接続処理が行われるため、太陽電池５１，６１の反りが懸念される。

また、太陽電池モジュールの出力を上げるためにタブ線５４，６６による抵抗値を下げる必要があり、そのためタブ線５４，６６の断面積を大きくする必要がある。しかし、タブ線の断面積を大きくするとタブ線自体の剛性が高くなり、熱膨張に伴うタブ線５４，６６のハンダ接続点との間に生じる内部応力によって、タブ線５４，６６の接続信頼性が低下することが懸念される。さらに、ハンダ付けでは、フラックスを用いるため、フラックスの残渣により、太陽電池５１，６１の封止樹脂の剥がれや接着性の悪化も懸念される。

また、タブ線５４，６６の接続に、ハンダを用いるのではなく、接着剤となる絶縁性の熱硬化性樹脂組成物に導電性粒子を含有させた導電性接着ペーストを用いる方法もある。導電性接着ペーストを用いた接続では、導電性接着ペーストを介して太陽電池５１，６１の電極上にタブ線５４，６６を配し、タブ線５４，６６の上から熱加圧を行うことにより、太陽電池５１，６１の電極とタブ線５４，６６とで導電性粒子を挟持させ、これにより電気導通及び機械的な接続を図るものである。しかし、導電性接着ペーストを用いた接続では、接続抵抗の上昇を抑えるべく導電性粒子の含有量を多くする必要がある。このため、導電性粒子の含有量を多くすることにより相対的に熱硬化性樹脂が減少し、タブ線５４，６６の接着強度が低下するおそれがある。

さらに、近年の太陽電池では、熱加圧による負荷を低減すべく、タブ線５４，６６を接続する導電性接着剤においても速硬化性が求められている。このため、反応速度の速いラジカル重合により固化する導電性接着剤を用いる。しかし、反応速度が速いと、タブ線５４，６６と太陽電池５１，６１の電極とで導電性粒子を挟持する前にバインダー樹脂が硬化して、電気的な接続信頼性を損なうおそれもある。また、導電性粒子の含有量を多くすることで接続信頼性を維持しようとすると、相対的にバインダー樹脂が減少し、タブ線５４，６６の接着強度が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、導電性接着剤を用いて接続した場合にも、導通信頼性や接着強度を損なわない太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池用導電性接着剤、太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、複数の太陽電池に形成された電極同士が接続用導体を介して接続された太陽電池モジュールの製造方法において、上記太陽電池の電極と上記接続用導体との間に、導電性接着剤を介在させ、上記電極と上記接続用導体とを加熱押圧して上記導電性接着剤を硬化し、上記電極と上記接続用導体とを接続する工程を有し、上記導電性接着剤は、熱硬化性樹脂中にハンダ粉及び銀粉を含有し、上記ハンダ粉は、上記加熱押圧処理下で上記銀粉と反応して、上記ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成するものである。

また、本発明に係る太陽電池用導電性接着剤は、太陽電池モジュールを構成する太陽電池に形成された電極と、複数の上記太陽電池に形成された上記電極同士を接続する接続用導体とを接続する太陽電池用導電性接着剤において、熱硬化性樹脂にハンダ粉及び銀粉が含有され、上記ハンダ粉は、Ｓｎ−Ｂｉであり、Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉の質量比が２：１〜１：２である。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池に形成された電極同士が接続用導体を介して接続された太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池に形成された電極と、上記接続用導体とは、導電性接着剤によって接続され、上記導電性接着剤は、熱硬化性樹脂中にハンダ粉及び銀粉を含有し、上記ハンダ粉は、上記加熱押圧処理下で上記銀粉と反応して、上記ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成しているものである。

本発明によれば、熱硬化性樹脂中にハンダ粉及び銀粉を含有し、上記ハンダ粉は、上記加熱押圧処理下で上記銀粉と反応して、上記ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成する。このため、導電性接着剤を熱硬化させる際、熱硬化処理温度に達する前にハンダ粉が溶融し、これにより熱硬化性樹脂中に比較的少量の溶融したハンダ粉で銀粉を介して連続したネットワーク（金属の連続相）を形成することができ、高い導通信頼性を奏するとともに、相対的に熱硬化性樹脂の含有量を増大させ、太陽電池の電極と接続用導体との接着強度を向上させることができる。

太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 太陽電池セルの受光面側を示す斜視図である。 太陽電池セルを示す断面図である。 太陽電池セルの製造工程を示す断面図である。 導電性接着フィルムを示す断面図である。 太陽電池モジュールを示す断面図である。 実施例を説明するための斜視図である。 従来の太陽電池モジュールを示す断面図である。 従来の太陽電池モジュールを示す平面図である。

以下、本発明が適用された太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池用導電性接着剤、太陽電池モジュールについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［太陽電池モジュール］
本発明が適用された太陽電池モジュール１について、ｐ型電極とｎ型電極とがともに太陽電池の裏面に設けられた、いわゆるバックコンタクトタイプの太陽電池モジュールを例に説明する。

［太陽電池］
太陽電池モジュール１は、図１に示すように、複数の太陽電池セル２がインターコネクタとなる接続用導体３によって直列に接続されたストリングス４を有し、このストリングス４を複数配列したマトリクス５を備える。そして、太陽電池モジュール１は、このマトリクス５が封止接着剤のシート６及び受光面側に設けられた表面カバー７とともに一括してラミネートされることにより封止され、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられることにより形成される。

封止接着剤としては、例えばエチレンビニルアルコール樹脂（ＥＶＡ）等の透光性封止材が用いられる。また、表面カバー７としては、例えば、ガラスや透光性プラスチック等の透光性の材料が用いられる。

［太陽電池］
太陽電池２は、光電変換素子として、単結晶型シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型といったシリコン光電変換素子や、薄膜型、化合物型、色素増感型等の光電変換素子などを用いることができる。なかでも、太陽電池２は、発電効率に優れる単結晶型シリコン型の光電変換素子を好適に用いることができる。

［ｐｎ電極］
太陽電池２は、図２及び図３に示すように、受光面となる表面２ａには電極は形成されておらず、受光面と反対側の裏面２ｂに、極性の異なるｐ型電極１１及びｎ型電極１２が形成されている。

太陽電池２は、ライン状のｐ型電極１１及びｎ型電極１２が、裏面２ｂに交互に並設されるとともに、一側縁部に沿って複数のｐ型電極１１の各一端と接続するｐ型電極集電部１３が設けられ、他側縁部に沿って複数のｎ型電極１２の各一端と接続するｎ型電極集電部１４が設けられている。ｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４は、太陽電池２の相対向する一側縁部及び他側縁部に沿って設けられ、かつ所定の幅を有する。これにより、太陽電池２は、ｐ型電極１１及びｐ型電極集電部１３、ｎ型電極１２及びｎ型電極集電部１４が、それぞれ櫛状に形成され、それぞれが互い違いに櫛目の間に入り込んでいる。

これらｐ型電極１１、ｎ型電極１２、ｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４は、例えば、太陽電池２の裏面２ｂにＡｇペースト等の導電性ペーストが所定のパターンで塗布、焼成されることにより形成される。

そして、太陽電池２は、後述する接続用導体３によって、ｐ型電極集電部１３と、隣接する太陽電池２のｎ型電極集電部１４とが電気的に接続され、これにより直列に接続されたストリングス４を構成する。接続用導体３とｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４との接続は、後述する導電性接着ペースト２０によって行う。

［接続用導体］
次に、太陽電池２同士を接続する接続用導体３について説明する。接続用導体３は、図３に示すように、絶縁基板１６上に配線１７が形成され、例えば複数の太陽電池２を直列に接続するための端子１７ａを有する。絶縁基板１６としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミドなどの高分子樹脂基板、ガラス繊維に絶縁樹脂を含浸させた複合材料などを用いることができる。また、配線１７、端子１７ａとしては、銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などを用いることができる。

なお、接続用導体３は、配線１７上が絶縁層１８によって被覆されている。絶縁層１８は、絶縁材料からなり、例えばＥＶＡシートから放出される酢酸ガスによる腐食を防止する。絶縁材料としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられ、これらの樹脂を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。また、これらの樹脂にシリカ、マイカ、アルミナ、硫酸バリウムなどの無機粉末を含有してもよい。

接続用導体３は、一の太陽電池２Ａの裏面２ｂに設けられたｐ型電極集電部１３と、当該一の太陽電池２Ａと隣接する他の太陽電池２Ｂの裏面２ｂに設けられたｎ型電極集電部１４とに、それぞれ後述する導電性接着ペースト２０等の導電性接着剤を介して端子１７ａが配置される。そして、接続用導体３は、加熱押圧ヘッドや減圧ラミネーターによって熱加圧されることにより、導電性接着ペースト２０が硬化される。これにより、複数の太陽電池２が相互に接続される。

［導電性接着剤］
次いで、太陽電池２のｐ型電極集電部１３、ｎ型電極集電部１４と、接続用導体３とを接続する導電性接着剤について説明する。導電性接着剤は、例えば接着剤となる熱硬化性樹脂組成物中に、ハンダ粉及び銀粉を含有した、導電性接着ペースト２０が用いられる。

熱硬化性樹脂を構成する硬化成分としては、硬化剤と熱硬化処理することにより接着作用を有するエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等を使用することができ、中でも、フラックス成分の不活性化のために、エポキシ樹脂を使用することが好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を例示できる。その他、脂環式エポキシ樹脂や複素環含有エポキシ樹脂等、一般に知られているものを適用することができる。

なお、反応速度が比較的速い脂環式エポキシ樹脂の場合、その使用に伴って熱硬化性樹脂の硬化速度が速まるので、溶融したハンダ粉によるネットワーク（金属の連続相）形成をより迅速に行うようにすることが好ましい。その場合には、より低融点のハンダ粉を使用すればよい。

また、硬化剤としては、硬化成分に対応した硬化剤を使用する。硬化成分がエポキシ樹脂である場合、熱硬化の際にガスの発生がなく、エポキシ樹脂と混合した際に長いポットライフを実現でき、また、得られる硬化物の電気的特性、化学的特性及び機械的特性間の良好なバランスを実現できるという点から、酸無水物を硬化剤として使用することが好ましい。

また、硬化剤として、フラックス活性を有するものを使用すれば、熱硬化の際に、銀粉に対する溶融したハンダの濡れ性を向上させることができ、導電性接着剤の熱硬化物中に比較的少量の溶融したハンダ粉で銀粉を介して連続したネットワーク（金属の連続相）を形成することができる。したがって、高い導通信頼性を奏するとともに、相対的に熱硬化性樹脂の含有量を増大させ、太陽電池の電極と接続用導体との接着強度を向上させることができる。

硬化剤にフラックス活性を発現させる手法としては、硬化剤にカルボキシル基、スルホニル基、リン酸基等のプロトン酸基を公知の方法により導入することが挙げられる。中でも、エポキシ樹脂との反応性の点から、カルボキシル基を適用することが好ましい。

従って、硬化成分がエポキシ樹脂の場合の好ましい硬化剤としては、フリーのカルボキシル基が存在する、トリカルボン酸のモノ酸無水物、好ましくは、シクロヘキサン−１，２，４−トリカルボン酸−１，２−酸無水物を挙げることができる。

熱硬化性樹脂における硬化成分と硬化剤との含有割合は、硬化成分や硬化剤の種類により異なるが、硬化成分がエポキシ樹脂で、硬化剤がトリカルボン酸のモノ酸無水物である場合には、相対的にエポキシ樹脂の含有量が多すぎても少なすぎても硬化不充分となるので、モル当量基準の当量比（［エポキシ樹脂］／［硬化剤］）で好ましくは１：０．５〜１：１．５、より好ましくは１：０．８〜１：１．２である。

熱硬化性樹脂には、上述した硬化成分及び硬化剤に加えて、公知の熱硬化性接着剤に配合されている各種添加剤、例えば、顔料、紫外線吸収剤、硬化促進剤、シランカップリング剤を、発明の効果を損なわない範囲で添加することができる。

熱硬化性樹脂は、硬化成分や硬化剤、及びその他の添加剤を、常法により均一に混合することにより調整することができる。

上述した熱硬化性樹脂には、ハンダ粉及び銀粉が含有される。銀粉は、電気抵抗が小さいが融点が高く、熱硬化性樹脂の通常の熱硬化処理時の加熱により溶融しないため、導電性粒子として銀粉だけを使用して効率のよい導電性を実現するためには、溶融していない銀粉同士を接触させる必要がある。そのためには、熱硬化性樹脂に多量の銀粉を配合することになるが、多量の銀粉を配合すると、相対的に熱硬化性樹脂の含有量が減少して接着力が低下するおそれがある。そこで、本発明では、熱硬化性樹脂に配合した金属フィラーの全量の一部として、熱硬化温度近辺の溶融温度を示すハンダ粉を使用し、溶融したハンダ粉で銀粉間をネットワーク化（金属の連続相化）する。

このような目的で使用するためのハンダ粉としては、具体的には、熱硬化性樹脂の熱硬化処理温度よりも低い溶融温度を示し、且つ熱硬化性樹脂の熱硬化処理条件下で銀粉と反応して、当該ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成するものを使用する。これにより熱硬化性樹脂の硬化物の耐熱性を向上させることができる。

このようなハンダ粉としては、Ｓｎ−Ｂｉ系ハンダ粉、Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダ粉、Ｓｎ−Ｚｎ系ハンダ粉を好ましく挙げることができ、中でも、低温溶融性の観点から、Ｓｎ−Ｂｉ系ハンダ粉、Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダ粉をより好ましく挙げることができる。Ｓｎ−Ｂｉ系ハンダ粉の具体例としてはＳｎ−５８Ｂｉ共晶系ハンダ粉（融点１３９℃）を、Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダ粉の具体例としてはＳｎ−５２Ｉｎ系ハンダ粉（融点１１７℃）を、Ｓｎ−Ｚｎ系ハンダ粉の具体例としてはＳｎ−９Ｚｎ系ハンダ粉（融点１９９℃）を挙げることができる。

銀粉及びハンダ粉の粒子形状としては、球状、扁平状、粒状、針状等の形状を挙げることができる。

銀粉とハンダ粉との質量比は、前者が多すぎるとネットワーク（金属の連続相）が少なくなる傾向があり、前者が少なすぎると高融点ハンダの生成量が少なくなる傾向があるので、好ましくは質量比で１：２〜２：１、より好ましくは１：１．５〜１．５：１である。

導電性接着ペースト２０は、以上説明した金属フィラーと熱硬化性樹脂とを、常法により均一に混合することにより調整されるものであり、必要に応じて有機溶媒を添加してもよい。ここで、金属フィラーの熱硬化性樹脂中の含有量（以下の式（１）で定義される質量基準の金属フィラー充填率）は、低すぎるとネットワーク（金属の連続相）が形成されにくくなる傾向があり、高すぎると熱硬化性樹脂の接着力が低下する傾向があるので、好ましくは７５〜９５％、より好ましくは８０〜９０％である。

金属フィラー充填率（％）
＝｛金属フィラー／（金属フィラー＋硬化成分＋硬化剤）｝×１００ ・・・（１）

［製造工程］
次いで、太陽電池モジュール１の製造工程について図４を参照して説明する。本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール１の製造方法は、太陽電池２の裏面２ｂに形成された電極集電部１３，１４と導通接続される端子１７ａが形成された絶縁基板１６を配置し、この端子１７ａ上に導電性接着ペースト２０を塗布する。次いで、絶縁基板１６上に封止接着材のシート６ａを載せ、その上に太陽電池２を積層する。

このとき、太陽電池２は、裏面２ｂに形成されたｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４と、接続用導体３の端子１７ａとの位置合わせを行う。これにより、接続用導体３は、２つの太陽電池２間において隣接するｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４に跨って配置される。

なお、ｐ型電極集電部１３上に塗布される導電性接着ペースト２０は近傍のｎ型電極１２に触れないようにされ、また、ｎ型電極集電部１４上に塗布される導電性接着ペースト２０は近傍のｐ型電極１１に触れないようにされる。同様に、ｐ型電極集電部１３上に配置される接続用導体３の一方の端子１７ａは近傍のｎ型電極１２に触れないようにされ、また、ｎ型電極集電部１４上に配置される接続用導体３の他方の端子１７ａは近傍のｐ型電極１１に触れないようにされる。

次いで、太陽電池２の受光面上に封止接着材のシート６ｂを載せ、その上に表面カバー７を載せる。そして、この積層体を表面カバー７の上面からラミネート装置（減圧ラミネーター）にてヒータによって加熱しながらラミネート圧着させる。これにより、当該積層体は、封止材シート６ａ、６ｂが流動し、太陽電池２の電極集電部１３，１４と端子１７ａとが導電性接着ペースト２０を介して電気的、機械的に接続されるとともに、封止材シート６ａ、６ｂの硬化によりラミネート封止される。

この熱加圧工程により、導電性接着ペースト２０は、減圧ラミネーターによって、所定の温度（例えば１５０〜１８０℃）、所定の圧力（例えば０．５〜２．０ＭＰａ）で所定時間熱加圧される。このとき、導電性接着ペースト２０は、熱硬化処理温度に達する前にハンダ粉が溶融し、これにより熱硬化性樹脂中に比較的少量の溶融したハンダ粉で銀粉を介して連続したネットワーク（金属の連続相）を形成する。また、導電性接着ペースト２０は、接続用導体３とｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４との間から熱硬化性樹脂が流出するとともに銀粉や上述したネットワーク（金属の連続相）が挟持され、この状態で熱硬化性樹脂が硬化する。これにより、導電性接着ペースト２０を介して、接続用導体３とｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４とが導通接続され、相隣接する太陽電池２が直列に接続される。最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられ、太陽電池モジュール１が完成する。

［効果］
太陽電池モジュール１の製造方法によれば、熱硬化性樹脂に含有させたハンダ粉が、熱硬化性樹脂の熱硬化処理温度よりも低い溶融温度を示し、且つ熱硬化性樹脂の熱硬化処理条件下で銀粉と反応して、当該ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成する。これにより、熱硬化性樹脂が硬化するまでに、硬化温度以下において熱硬化性樹脂中に比較的少量の溶融したハンダ粉で銀粉を介して連続した高融点ハンダ合金のネットワーク（金属の連続相）を形成することができ、接続用導体３の端子１７ａと太陽電池２の各電極集電部１３，１４との間を導通させ、その後に熱硬化性樹脂が熱硬化する。したがって、太陽電池モジュール１は、高い導通信頼性を奏するとともに、相対的に熱硬化性樹脂の含有量を増大させ、太陽電池の電極と接続用導体との接着強度を向上させることができる。

また、導電性接着ペースト２０は、銀粉が高い熱伝導性を有することから熱硬化性樹脂全体が高い熱伝導性を備える。したがって、導電性接着ペースト２０は、熱加圧工程において、速硬化性を有し、加熱時間が短時間となり太陽電池２に対する熱衝撃を抑え、また、タクトタイムを短くすることができる。さらに、導電性接着ペースト２０を用いて製造された太陽電池モジュール１においては、溶融したハンダ粉が熱硬化処理下で銀粉と反応して、当該ハンダ粉の溶融温度よりも高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成することから、導電性接着剤層の耐熱性が上がり、機械的な接続信頼性を向上させることができる。

［導電性接着フィルム］
なお、導電性接着剤は、導電性接着ペースト２０以外にも、図５に示すように、熱硬化性樹脂に膜形成樹脂を含有させることによりフィルム状に形成した導電性接着フィルム２１としてもよい。膜形成樹脂は、平均分子量が１００００以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１００００〜８００００程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の種々の樹脂を使用することができ、その中でも膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。

導電性接着フィルム２１は、上述した金属フィラーと熱硬化性樹脂とを混合するとともに適宜有機溶媒を添加した樹脂組成物を、ベースフィルム２２上に塗布し、溶媒を揮発させることにより熱硬化性樹脂層２３を積層することにより形成される。ベースフィルム２２としては、特に制限はなく、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene−1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などを用いることができる。溶媒としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。

また、導電性接着フィルム２１は、テープ状に形成されるとともにリール２４に巻回されて保管され、実使用時においては、リール２４より引き出され、接続用導体３に形成された端子１７ａと略同等の所定の長さにカットされる。その後、導電性接着フィルム２１は、熱硬化性樹脂層２３が端子１７ａ上に仮貼りされ、ベースフィルム２２が剥離された後、太陽電池２のｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４が配置される。太陽電池２は、隣接するｐ型電極集電部１３及びｎ型電極集電部１４が接続用導体３に形成された端子１７ａ間に跨って配置され、これにより複数の太陽電池２が接続用導体３によって接続された太陽電池ストリングス４が形成される。その後は、上述した工程と同工程によって太陽電池モジュール１が形成される。

なお、導電性接着フィルム２２は、長尺状に形成されたリール形状に限らず、端子１７ａに応じた短冊形状であってもよい。

［表裏面接続タイプの場合］
また、上記ではいわゆるバックコンタクトタイプの太陽電池モジュール１を例に説明したが、本発明は、図６に示すように、受光面３１ａにｐ型電極とｎ型電極の一方からなる表面電極３３が、受光面３１ａと反対側の裏面３１ｂにｐ型電極とｎ型電極の他方からなる裏面電極３４が設けられた太陽電池３１が、接続用導体となるタブ線３２を介して複数接続された太陽電池モジュール１に適用することもできる。

タブ線３２は、例えば、５０〜３００μｍ厚のリボン状銅箔を使用し、必要に応じて金メッキ、銀メッキ、スズメッキ、ハンダメッキ等を施すことにより形成される。また、タブ線３２は、導電性接着剤を介して、一端側を一の太陽電池３１の表面電極３３上に配置され、他端側を一の太陽電池３１と隣接する他の太陽電池の裏面電極３４上に配置される。

この場合も、太陽電池３１に形成された表面電極３３及び裏面電極３４とタブ線３２とを導通接続させる導電性接着剤として、上述した導電性接着ペースト２０や、導電性接着フィルム２１を用いる。導電性接着ペースト２０や導電性接着フィルム２１は、太陽電池３１の受光面３１ａ及び裏面３１ｂに形成された表面電極３３及び裏面電極３４とタブ線３２との間に供給され、タブ線３２の上から図示しない加熱押圧ヘッドによって所定温度、所定の圧力にて、所定時間加熱押圧されることによって熱硬化される。

かかる熱加圧工程において、導電性接着剤は、熱硬化性樹脂が硬化するまでに、熱硬化性樹脂中に比較的少量の溶融したハンダ粉で銀粉を介して連続したネットワーク（金属の連続相）を形成することができ、タブ線３２と太陽電池３１の表面電極３３及び裏面電極３４とでこれを挟持した後に熱硬化性樹脂が熱硬化する。したがって、太陽電池モジュール１は、高い導通信頼性を奏するとともに、相対的に熱硬化性樹脂の含有量を増大させ、太陽電池３１の電極３３，３４と接続用導体となるタブ線３２との接着強度を向上させることができる。

なお、この場合、導電性接着フィルム２１は、ベースフィルム２２に代えて、あるいはベースフィルム２２と反対側に、タブ線３２を設けてもよい。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例は、実施例及び比較例として、熱硬化性樹脂に含有する金属フィラーを代えた複数の導電性接着ペーストを用いて、ガラス基板上に形成したＡｇ電極とフレキシブル基板（ＦＰＣ）に形成した接続端子とを接続した接続構造体サンプルを形成し、Ａｇ電極−接続端子間の導通抵抗を測定した。

図７に示すように、ガラス基板４０には、表面全面に亘ってＡｇベタ電極４１が形成され、当該Ａｇ電極４１上に、実施例及び比較例に係る導電性接着ペースト４２を厚み２００μｍ、直径５ｍｍの円形に印刷した。その上に、予め接続部分を直径１０ｍｍの円形にくりぬいたＥＶＡシートを重ねた。ＦＰＣ４３は、導電性接着剤の形状と同形状の接続端子４４が形成され、当該接続端子４４をＥＶＡシートの開口部より臨む導電性接着ペースト４２に合わせて重ね、減圧ラミネーターで圧着することにより接続構造体サンプルを作製した。

熱圧着の条件は、１６０℃（導電性接着ペーストの温度）、０．１ＭＰａ、２０分である。また、接続構造体サンプルのＡｇ電極−接続端子間の導通抵抗は、デジタルマルチメーターを用いて、接続初期とＴＣＴ（Temperature Cycle Test：−４０℃、３０ｍｉｎ←→１２５℃、３０ｍｉｎ；２００サイクル）後に測定した。そして、接続初期の抵抗値に対する抵抗値の上昇率が１５％未満の場合を○、１５％以上３０％未満を△、３０％以上の場合を×とした。

導電性接着ペーストを構成する熱硬化性樹脂は、硬化成分としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製：ＪＥＲ８０６）１００質量部、硬化剤としてシクロヘキサン−１，２，４−トリカルボン酸−１，２−酸無水物（三菱ガス化学株式会社製：Ｈ−ＴＭＡｎ／Ｈ−ＴＭＡｎ−Ｓ）８０質量部を混合することにより得た。

実施例１では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして平均粒径２０μｍのＳｎ−５８Ｂｉハンダ粉（三井金属鉱業株式会社製：Ｓｎ−Ｂｉハンダ粉）４７０質量部、及び銀粉（福田金属箔粉工業株式会社製：ＡｇＣ−２２４）２３０質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉≒２：１）。

実施例２では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして平均粒径２０μｍのＳｎ−５８Ｂｉハンダ粉（三井金属鉱業株式会社製：Ｓｎ−Ｂｉハンダ粉）４２０質量部、及び銀粉（福田金属箔粉工業株式会社製：ＡｇＣ−２２４）２８０質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉＝１．５：１）。

実施例３では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして平均粒径２０μｍのＳｎ−５８Ｂｉハンダ粉（三井金属鉱業株式会社製：Ｓｎ−Ｂｉハンダ粉）３５０質量部、及び銀粉（福田金属箔粉工業株式会社製：ＡｇＣ−２２４）３５０質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉＝１：１）。

実施例４では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして平均粒径２０μｍのＳｎ−５８Ｂｉハンダ粉（三井金属鉱業株式会社製：Ｓｎ−Ｂｉハンダ粉）４５０質量部、及び銀粉（福田金属箔粉工業株式会社製：ＡｇＣ−２２４）４５０質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉＝１：１）。

実施例５では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして平均粒径２０μｍのＳｎ−５８Ｂｉハンダ粉（三井金属鉱業株式会社製：Ｓｎ−Ｂｉハンダ粉）２８０質量部、及び銀粉（福田金属箔粉工業株式会社製：ＡｇＣ−２２４）４２０質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉＝１：１．５）。

実施例６では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして平均粒径２０μｍのＳｎ−５８Ｂｉハンダ粉（三井金属鉱業株式会社製：Ｓｎ−Ｂｉハンダ粉）２３０質量部、及び銀粉（福田金属箔粉工業株式会社製：ＡｇＣ−２２４）４７０質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉≒１：２）。

比較例１では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして銀粉（福田金属箔粉工業株式会社製：ＡｇＣ−２２４）７００質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉＝０：１）。

比較例２では、上述した熱硬化性樹脂１００質量部に対して、金属フィラーとして平均粒径２０μｍのＳｎ−５８Ｂｉハンダ粉（三井金属鉱業株式会社製：Ｓｎ−Ｂｉハンダ粉）７００質量部を混合した（Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉＝１：０）。

表１に示すように、熱硬化性樹脂に金属フィラーとしてハンダ粉と銀粉とを含有した実施例１〜６においては、ＴＣＴ後の抵抗値の上昇率が３０％未満であった。これは、熱硬化性樹脂が硬化するまでに、熱硬化性樹脂中に溶融したハンダ粉で銀粉を介して連続したネットワーク（金属の連続相）が形成され、ガラス基板４０のＡｇベタ電極４１とＦＰＣ４３の接続端子４４との間を導通させ、この状態で熱硬化性樹脂が熱硬化したことによる。これにより、実施例１〜６では、ガラス基板４０のＡｇベタ電極４１とＦＰＣ４３の接続端子４４とが強固に接続され、ＴＣＴ後においても良好な導通性を奏することがわかる。

一方、金属フィラーとしてハンダ粉又は銀粉の一方のみを含有した比較例１及び比較例２では、初期導通抵抗が高く、ＴＣＴ後においては、ガラス基板４０のＡｇベタ電極４１とＦＰＣ４３の接続端子４４との間がオープンとなり抵抗値を測定することができなかった。

実施例１とその他の実施例とを対比すると、実施例１では、Ａｇ粉が比較的少なかったため、高融点ハンダ合金の生成量が比較的少量となり、ＴＣＴ後においてやや抵抗値が上昇した。これより、銀粉とハンダ粉との質量比は、１：２〜２：１、より好ましくは１：１．５〜１．５：１であることがわかる。

１ 太陽電池モジュール、２ 太陽電池、３ 接続用導体、４ ストリングス、５ マトリクス、６ シート、７ 表面カバー、１１ ｐ型電極、１２ ｎ型電極、１３ ｐ型電極集電部、１４ ｎ型電極集電部、１６ 絶縁基板、１７ 配線、１７ａ 端子、１８ 絶縁層、２０ 導電性接着ペースト、２１ 導電性接着フィルム、２３ 熱硬化性樹脂、２４ リール、３０ 太陽電池モジュール、３１ 太陽電池、３２ タブ線、３３ 表面電極、３４ 裏面電極

Claims (7)

1. 複数の太陽電池に形成された電極同士が接続用導体を介して接続された太陽電池モジュールの製造方法において、
   上記太陽電池の電極と上記接続用導体との間に、導電性接着剤を介在させ、
   上記電極と上記接続用導体とを加熱押圧して上記導電性接着剤を硬化し、上記電極と上記接続用導体とを接続する工程を有し、
   上記導電性接着剤は、熱硬化性樹脂中にハンダ粉及び銀粉を含有し、
   上記ハンダ粉は、上記加熱押圧処理下で上記銀粉と反応して、上記ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成する太陽電池モジュールの製造方法。
2. 上記ハンダ粉は、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ又はＳｎ−Ｚｎである請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
3. 上記導電性接着剤は、フラックス活性を有する酸無水物系硬化剤を含有する請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 上記ハンダ粉は、Ｓｎ−Ｂｉであり、
   Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉の質量比が２：１〜１：２である請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. 上記接続用導体がＦＰＣ基板であり、
   上記太陽電池は、バックコンタクトタイプである請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. 太陽電池モジュールを構成する太陽電池に形成された電極と、複数の上記太陽電池に形成された上記電極同士を接続する接続用導体とを接続する太陽電池用導電性接着剤において、
   熱硬化性樹脂にハンダ粉及び銀粉が含有され、
   上記ハンダ粉は、Ｓｎ−Ｂｉであり、
   Ｓｎ−Ｂｉ：銀粉の質量比が２：１〜１：２である太陽電池用導電性接着剤。
7. 複数の太陽電池に形成された電極同士が接続用導体を介して接続された太陽電池モジュールにおいて、
   上記太陽電池に形成された電極と、上記接続用導体とは、導電性接着剤によって接続され、
   上記導電性接着剤は、熱硬化性樹脂中にハンダ粉及び銀粉を含有し、
   上記ハンダ粉は、上記加熱押圧処理下で上記銀粉と反応して、上記ハンダ粉の溶融温度より高い融点を示す高融点ハンダ合金を生成している太陽電池モジュール。

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