JP2014002899A - 導電接着材料、太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュール部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極と配線との接続信頼性を高めることができる導電接着材料及び太陽電池モジュール部品を提供する。
【解決手段】本発明に係る導電接着材料は、はんだを導電性の表面に有する複数の導電性粒子と、熱硬化性成分とを含む。本発明に係る導電接着材料では、上記熱硬化性成分中で、複数の上記導電性粒子が凝集している。本発明に係る太陽電池モジュール部品１は、電極を表面に有する太陽電池セル２と、配線３と、太陽電池セル２の電極を配線３に電気的に接続している接続部とを備える。上記接続部は、はんだを導電性の表面に有する複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を熱硬化させることで形成されている。上記接続部は、上記導電接着材料に含まれる複数の上記導電性粒子が結合した導電部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続するための導電接着材料に関し、より詳細には、導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料に関する。本発明は、導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を用いて、太陽電池セルの電極が配線に電気的に接続されている太陽電池モジュール部品に関する。また、本発明は、導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を用いて、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続する太陽電池モジュール部品の製造方法に関する。

近年、地球温暖化及び化石エネルギーの枯渇化などの問題に対応するために、太陽電池モジュールが注目されている。太陽電池モジュールの一例として、太陽電池セルの電極が金属配線に電気的に接続されており、複数の太陽電池セルが直列又は並列に並べられた太陽電池モジュールがある。この太陽電池モジュールでは、太陽電池セルの電極と金属配線とが、導電材料を用いて接着されることがある。従来、上記導電材料として、はんだが用いられている。

また、上記導電材料の一例として、下記の特許文献１には、金属を含みかつ融点が２２０℃以下である導電性粒子と、熱硬化性樹脂と、フラックス活性剤とを含む導電接着材料が開示されている。また、特許文献１では、導電接着材料における導電性粒子の含有量は５〜９５質量％が好ましいことが記載されている。また、特許文献１の実施例及び参考例では、導電接着材料における導電性粒子の含有量は８０質量％以上である。

ＷＯ２０１１／０４６１７６Ａ１

太陽電池モジュールは、設置中に、０〜１００℃程度の広い温度範囲の環境下に晒される。

上記導電材料としてはんだを用いて、太陽電池セルの電極と金属配線とを電気的に接続した場合には、太陽電池セルや配線の熱による寸法変化が生じたときに、はんだ接続部分に接続不良が生じやすいという問題がある。また、特許文献１に記載のような導電接着材料を用いた場合でも、接続不良が生じることがある。この接続不良が生じると、太陽電池モジュールの動作不良が生じたり、太陽電池モジュールの発電効率が低下したりするという問題がある。

本発明の目的は、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続した場合に、電極と配線との接続信頼性を高めることができる導電接着材料を提供することである。

本発明の目的は、電極と配線との接続信頼性を高めることができる太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュール部品の製造方法を提供することである。

本発明の広い局面によれば、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続するための導電接着材料であって、複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含み、前記導電性粒子がはんだを導電性の表面に有し、前記熱硬化性成分中で、複数の前記導電性粒子が凝集している、導電接着材料が提供される。

本発明に係る導電接着材料のある特定の局面では、前記導電性粒子の凝集物において、３個以上の前記導電性粒子が凝集している。

本発明の広い局面によれば、電極を表面に有する太陽電池セルと、配線と、前記太陽電池セルの前記電極を前記配線に電気的に接続している接続部とを備え、前記接続部が、複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を熱硬化させることで形成されており、前記導電性粒子がはんだを導電性の表面に有し、前記接続部が、前記導電接着材料に含まれる複数の前記導電性粒子が結合した導電部を有する、太陽電池モジュール部品が提供される。

本発明に係る太陽電池モジュール部品のある特定の局面では、複数の前記導電性粒子における複数のはんだが溶融した状態で互いに接するか又は互いに混合拡散した後に、前記はんだが固化することで、複数の前記導電性粒子が結合している。

本発明に係る太陽電池モジュール部品のある特定の局面では、前記導電部において、３個以上の前記導電性粒子が結合している。

本発明に係る太陽電池モジュール部品のある特定の局面では、前記接続部が、複数の前記導電性粒子が結合した前記導電部の周囲に、前記熱硬化性成分が熱硬化した硬化物を有する。

本発明の広い局面によれば、複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を用いて、かつ電極を表面に有する太陽電池セルと配線とを用いて、前記太陽電池セルの前記電極と前記配線との間に前記導電接着材料を配置する工程と、前記導電接着材料に含まれる前記熱硬化性成分を熱硬化させて、前記太陽電池セルの前記電極を前記配線に電気的に接続することにより接続部を形成する工程とを備え、前記導電性粒子がはんだを導電性の表面に有し、前記導電接着材料に含まれる複数の前記導電性粒子を結合させて、複数の前記導電性粒子が結合した導電部を有するように、前記接続部を形成する、太陽電池モジュール部品の製造方法が提供される。

本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法のある特定の局面では、複数の前記導電性粒子における複数のはんだが溶融した状態で互いに接するか又は互いに混合拡散した後に、前記はんだが固化することで、複数の前記導電性粒子を結合させる。

本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法のある特定の局面では、前記導電部において、３個以上の前記導電性粒子を結合させる。

本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法のある特定の局面では、複数の前記導電性粒子が結合した前記導電部の周囲に、前記熱硬化性成分が熱硬化した硬化物を有するように、前記接続部を形成する。

本発明に係る導電接着材料、太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュール部品の製造方法のある特定の局面では、前記導電接着材料１００重量％中、前記導電性粒子の含有量が３０重量％以上、６０重量％以下である。

本発明に係る導電接着材料は、はんだを導電性の表面に有する複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含むので、更に上記熱硬化性成分中で複数の上記導電性粒子が凝集しているので、本発明に係る導電接着材料を用いて、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続した場合に、電極と配線との接続信頼性を高めることができる。

本発明に係る太陽電池モジュール部品は、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続している接続部を備えており、該接続部が、はんだを導電性の表面に有する導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を熱硬化させることで形成されており、更に上記接続部が、複数の上記導電性粒子が結合した導電部を有するので、電極と配線との接続信頼性を高めることができる。

本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法は、太陽電池セルの電極と配線との間に、はんだを導電性の表面に有する導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を配置した後に、上記導電接着材料を熱硬化させて、上記太陽電池セルの上記電極を上記配線に電気的に接続することにより接続部を形成するので、更に複数の上記導電性粒子を結合させて、複数の上記導電性粒子が結合した導電部を有するように、上記接続部を形成するので、得られる太陽電池モジュール部品における電極と配線との接続信頼性を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール部品を模式的に示す斜視図である。 図１に示す太陽電池モジュール部品における太陽電池セルの電極と配線との接続部分を拡大して示す断面図である。 図３には、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール部品に使用可能な導電性粒子の一例を示す断面図である。 図４は、導電性粒子の変形例を示す断面図である。 図５は、導電性粒子の他の変形例を示す断面図である。 図６は、従来の太陽電池モジュール部品における太陽電池セルの電極と配線との接続部分を拡大して示す断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に係る導電接着材料は、複数の導電性粒子と、熱硬化性成分とを含む。上記導電性粒子は、はんだを導電性の表面に有する。本発明に係る導電接着材料では、上記熱硬化性成分中で複数の上記導電性粒子が凝集している。

本発明に係る導電接着材料では、上述した構成が備えられているので、特に上記熱硬化性成分中で複数の上記導電性粒子が凝集しているので、本発明に係る導電接着材料を用いて、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続した場合に、電極と配線との接続信頼性を高めることができる。本発明に係る導電性接着材料を用いれば、太陽電池セルの電極と配線との間に形成される接続部において、上記導電接着材料に含まれる複数の上記導電性粒子が結合した導電部を形成することができる。

本発明に係る太陽電池モジュール部品は、電極を表面に有する太陽電池セルと、配線と、接続部とを備える。上記接続部は、上記太陽電池セルの上記電極を上記配線に電気的に接続している。上記接続部は、導電接着材料を熱硬化させることで形成されている。上記導電接着材料は、複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含む。上記導電性粒子は、はんだを導電性の表面に有する。上記接続部は、上記導電接着材料に含まれる複数の上記導電性粒子が結合した導電部を有する。

本発明に太陽電池モジュール部品では、上述した構成が備えられているので、特に上記接続部が、上記導電接着材料に含まれている複数の上記導電性粒子が結合した導電部を有するので、太陽電池の電極と配線との接続信頼性を高めることができる。

本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法は、導電接着材料を用いて、かつ電極を表面に有する太陽電池セルと配線とを用いて、上記太陽電池セルの上記電極と上記配線との間に上記導電接着材料を配置する工程を備える。上記導電接着材料は、複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含む。本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法は、上記導電接着材料に含まれる上記熱硬化性成分を熱硬化させて、上記太陽電池セルの上記電極を上記配線に電気的に接続することにより接続部を形成する工程を備える。本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法では、上記導電性粒子がはんだを導電性の表面に有し、上記導電接着材料に含まれる複数の上記導電性粒子を結合させて、複数の上記導電性粒子が結合した導電部を有するように、上記接続部を形成する。

本発明に係る太陽電池モジュール部品の製造方法では、上述した構成が備えられているので、得られる太陽電池モジュール部品における電極と配線との接続信頼性を高めることができる。

本発明に係る太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュール部品の製造方法では、上記導電部において、複数の導電性粒子を結合させるために、上記熱硬化性成分中で複数の上記導電性粒子が凝集している導電接着材料を用いることが好ましい。

上記熱硬化性成分中で複数の上記導電性粒子を凝集させる方法としては、直鎖ジオールグリシジルエーテルとビスフェノール（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等）との反応生成物を用いる方法及びポリエーテル骨格を有するエポキシ化合物を用いる方法などが挙げられる。

上記導電接着材料において、全ての導電性粒子が凝集している必要はない。上記導電接着材料に含まれている複数の導電性粒子の全個数１００％中、凝集している導電性粒子の個数の割合は好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上、更に好ましくは３０％以上、特に好ましくは５０％以上、１００％以下である。凝集している導電性粒子の個数が多いほど、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなる。

電極と配線との接続信頼性をより一層高める観点からは、導電性粒子の凝集物において、凝集している導電性粒子の数は多いほどよい。導電性粒子の凝集物において、３個以上の導電性粒子が凝集していることが好ましく、４個以上の導電性粒子が凝集していることがより好ましく、５個以上の導電性粒子が凝集していることが更に好ましい。

電極と配線との間の間隔が大きくなりすぎるのを抑制する観点からは、導電性粒子の凝集物において、凝集している導電性粒子の数は少ないほどよい。導電性粒子の凝集物において、５０個以下の導電性粒子が凝集していることが好ましく、３０個以下の導電性粒子が凝集していることがより好ましく、１０個以下の導電性粒子が凝集していることが更に好ましい。

複数の上記導電性粒子における複数のはんだが溶融した状態で互いに接するか又は互いに混合拡散した後に、上記はんだが固化することで、複数の上記導電性粒子が結合していることが好ましい。このような方法で上記導電性粒子を結合させることで、複数の導電性粒子間の結合が強固になり、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなる。

電極と配線との接続信頼性をより一層高める観点からは、上記導電部において結合している導電性粒子の数は多いほどよい。上記導電部において、３個以上の導電性粒子が結合していることが好ましく、４個以上の導電性粒子が結合していることがより好ましく、５個以上の導電性粒子が結合していることが更に好ましい。

電極と配線との間の間隔が大きくなりすぎるのを抑制する観点からは、上記導電部において結合している導電性粒子の数は少ないほどよい。上記導電部において、５０個以下の導電性粒子が結合していることが好ましく、３０個以下の導電性粒子が結合していることがより好ましく、１０個以下の導電性粒子が結合していることが更に好ましい。

上記接続部は、複数の上記導電性粒子が結合した上記導電部の周囲に、上記熱硬化性成分が熱硬化した硬化物を有することが好ましい。この場合には、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなる。さらに、接続部における耐衝撃性が高くなり、衝撃による電極と接続部との剥離や、衝撃による配線と接続部との剥離を効果的に抑制でき、接続不良を生じ難くすることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール部品を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す太陽電池モジュール部品における太陽電地セルの電極と配線との接続部分を拡大して示す断面図である。

図１，２に示す太陽電池モジュール部品１は、複数の太陽電池セル２と、配線３と、接続部４とを備える。複数の太陽電池セル２は、電極２ａを表面に有する。

複数の太陽電池セル２は間隔を隔てて並べられている。複数の太陽電池セル２は、配線３を介して、一体化されている。隣り合う複数の太陽電池セル２において、１つの太陽電池セル２の上面の電極２ａに接続された配線３は、該太陽電池セル２に隣り合う太陽電池セル２の下面の電極２ａに接続されている。接続部４は、太陽電池セル２の電極２ａと配線３との間に配置されている。接続部４は、導電接着材料を熱硬化させることで形成されている。この導電接着材料は、はんだを導電性の表面に有する導電性粒子と、熱硬化性成分とを含む。

図２に示すように、太陽電池モジュール部品１では、接続部４は、上記導電接着材料に含まれる複数の上記導電性粒子が結合した導電部４Ａを有する。さらに、接続部４は、複数の上記導電性粒子が結合した導電部４Ａの周囲に、上記熱硬化性成分が熱硬化した硬化物４Ｂを有する。

図１，２に示す太陽電池モジュール部品１を得る際に、例えば、上記導電接着材料を用いて、かつ電極２ａを表面に有する太陽電池セル２と配線３とを用いて、太陽電池セル２の電極２ａと配線３との間に上記導電接着材料を配置する。この導電接着材料において、上記熱硬化性成分中で複数の上記導電性粒子が凝集している導電接着材料を用いることが好ましい。但し、上記熱硬化性成分中で複数の上記導電性粒子が凝集していない導電接着材料を用いて、導電接着材料を配置した後に、該導電接着材料に含まれる上記導電性粒子を凝集させてもよい。

次に、上記導電接着材料に含まれる上記熱硬化性成分を熱硬化させて、太陽電池セル２の電極２ａを配線３に電気的に接続することにより接続部４を形成する。上記導電接着材料に含まれる複数の上記導電性粒子を結合させて、複数の上記導電性粒子が結合した導電部４Ａを有するように、接続部４を形成する。このようにして得られる太陽電池モジュール部品１では、電極２ａと配線３との接続信頼性が高くなる。

図６に従来の太陽電池モジュール部品１０１を示す。太陽電池セル１０２の電極１０２ａと配線１０３とを電気的に接続するために、複数の導電性粒子が結合せずに単独で存在している導電部１０４Ａと、熱硬化性成分が硬化した硬化物１０４Ｂとを有する接続部１０４を形成した場合には、電極１０２ａと配線１０３との接続信頼性が低くなる。

上記配線は、テープ状であることが好ましい。上記配線の材料としては、銅、銀及びアルミニウムなどの金属を基材とするはんだ被覆品等が挙げられる。上記太陽電池モジュール部品では、複数の太陽電池セルが、上記配線を介して、一体化されていることが好ましい。

例えば、上記太陽電池モジュール部品を基板上に配置した状態で、透明封止フィルムなどによって太陽電池モジュール部品を封止することで、太陽電池モジュールが得られる。

上記導電接着材料は、複数の導電性粒子と、熱硬化性成分とを含む。以下、上記導電接着材料に含まれている各成分の詳細を説明する。

（導電性粒子）
図３は、本発明の一実施形態に係る導電接着材料に使用可能な導電性粒子の一例を示す断面図である。

図３に示す導電性粒子１１は、基材粒子１２と、基材粒子１２の表面上に配置された導電層１３（導電部）とを有する。導電層１３は、基材粒子１２の表面を被覆している。導電性粒子１１は、基材粒子１２の表面が導電層１３により被覆された被覆粒子である。従って、導電性粒子１１は導電層１３を導電性の表面に有する。

導電層１３は、基材粒子１２の表面上に配置された第１の導電層１４と、第１の導電層１４の外表面上に配置されたはんだ層１５（第２の導電層）とを有する。第１の導電層１４は、基材粒子１２とはんだ層１５との間に配置されている。導電層１３の外側の表面層が、はんだ層１５である。導電性粒子１１は、はんだ層１５によって、はんだを導電層１３の外側の表面に有する。また、導電性粒子１１は、はんだを導電性の表面に有する。従って、導電性粒子１１は、導電層１３の一部としてはんだ層１５を有し、更に基材粒子１２とはんだ層１５との間に、導電層１３の一部としてはんだ層１５とは別に第１の導電層１４を有する。このように、導電層１３は、多層構造を有していてもよく、２層以上の積層構造を有していてもよい。

図４は、導電性粒子の変形例を示す断面図である。

上記のように、図３に示す導電性粒子１１では、導電層１３は２層構造を有する。図４に示すように、導電性粒子２１は、単層の導電層として、はんだ層２２を有していてもよい。導電性粒子における導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であることが好ましい。ただし、導電性粒子の作製が容易であるので、導電性粒子１１と導電性粒子２１とのうち、導電性粒子１１が好ましい。

また、図５は、導電性粒子の他の変形例を示す断面図である。

図５に示すように、基材粒子をコアに有さず、コア−シェル粒子ではないはんだ粒子である導電性粒子３１を用いてもよい。

電極と配線との接続信頼性をより一層高める観点からは、導電性粒子１１，２１，３１のうち、導電性粒子３１が好ましい。衝撃に対する電極と配線との接続不良の発生をより一層抑える観点からは、導電性粒子１１，２１，３１のうち、導電性粒子１１，２１が好ましい。

導電性粒子１１，２１，３１は、太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続するための上記導電接着材料に使用可能である。上記導電接着材料では、導電性粒子１１，２１，３１以外の導電性粒子を用いてもよい。

上記基材粒子としては、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子及び金属粒子等が挙げられる。なかでも、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子又は有機無機ハイブリッド粒子が好ましい。

上記基材粒子は、樹脂により形成された樹脂粒子であることが好ましい。上記導電性粒子を用いて電極と配線とを電気的に接続する際には、電極と配線との間に導電性粒子を配置した後、圧着することにより上記導電性粒子を圧縮させることが好ましい。上記基材粒子が樹脂粒子であると、上記圧着の際に上記導電性粒子が変形しやすく、導電性粒子と電極及び配線との接触面積が大きくなる。このため、導通信頼性が高くなる。

上記樹脂粒子を形成するための樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ジビニルベンゼン重合体、並びにジビニルベンゼン系共重合体等が挙げられる。上記ジビニルベンゼン系共重合体等としては、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体及びジビニルベンゼン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記樹脂粒子の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、上記樹脂粒子を形成するための樹脂は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を１種又は２種以上重合させた重合体であることが好ましい。

上記基材粒子の表面上に導電層を形成する方法、並びに上記基材粒子の表面上又は第１の導電層の表面上にはんだ層を形成する方法は特に限定されない。上記導電層及び上記はんだ層を形成する方法としては、例えば、無電解めっきによる方法、電気めっきによる方法、物理的な衝突による方法、メカノケミカル反応による方法、物理的蒸着又は物理的吸着による方法、並びに金属粉末もしくは金属粉末とバインダーとを含むペーストを基材粒子の表面にコーティングする方法等が挙げられる。なかでも、無電解めっき、電気めっき又は物理的な衝突による方法が好適である。上記物理的蒸着による方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング及びイオンスパッタリング等の方法が挙げられる。また、上記物理的な衝突による方法では、例えば、シーターコンポーザ（徳寿工作所社製）等が用いられる。

上記はんだ層を形成する方法は、物理的な衝突による方法であることが好ましい。上記はんだ層は、物理的な衝撃により、上記基材粒子の表面上に配置されていることが好ましい。

上記はんだ（はんだ層）を構成する材料は、ＪＩＳ Ｚ３００１：溶接用語に基づき、液相線が４５０℃以下である溶加材であることが好ましい。上記はんだの組成としては、例えば亜鉛、金、銀、鉛、銅、錫、ビスマス、インジウムなどを含む金属組成が挙げられる。なかでも低融点で鉛フリーである錫−インジウム系（１１７℃共晶）、又は錫−ビスマス系（１３９℃共晶）が好ましい。すなわち、上記はんだは、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むはんだ、又は錫とビスマスとを含むはんだであることが好ましい。

上記はんだ（はんだ層）１００重量％中、錫の含有量は、好ましくは９０重量％未満、より好ましくは８５重量％以下である。また、上記はんだ（はんだ層）１００重量％中の錫の含有量は、はんだの融点などを考慮して適宜決定される。上記はんだ（はんだ層）１００重量％中の錫の含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、更に好ましくは２０重量％以上である。

上記第１の導電層及び上記はんだ層の厚みはそれぞれ、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、更に好ましくは２μｍ以上、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましく６μｍ以下である。第１の導電層及びはんだ層の厚みが上記下限以上であると、導電性が十分に高くなる。第１の導電層及びはんだ層の厚みが上記上限以下であると、基材粒子と第１の導電層及びはんだ層との熱膨張率の差が小さくなり、第１の導電層及びはんだ層の剥離が生じ難くなる。

上記導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは８０μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下、最も好ましくは４０μｍ以下である。導電性粒子の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子と電極及び配線との接触面積が充分に大きくなり、かつ導電層を形成する際に凝集した導電性粒子が形成されにくくなる。また、導電性粒子を介して接続された電極と配線との間の間隔が大きくなりすぎず、かつ導電層が基材粒子の表面から剥離し難くなる。

上記導電接続材料における導電性粒子に適した大きさであり、かつ電極と配線との間の間隔がより一層小さくなるので、導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下である。

上記導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子５０個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。

上記導電性粒子の表面は、フラックス等により表面処理されていてもよい。フラックス等は、接続時の熱により軟化、流動することで接続部分から排除されることが好ましい。これにより、電極と配線との間の導通信頼性がより一層高くなる。

上記導電接着材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は好ましくは１重量％以上、より好ましくは２重量％以上、更に好ましくは１０重量％以上、特に好ましくは２０重量％以上、最も好ましくは３０重量％以上、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは６０重量％以下、更に好ましくは５０重量％以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極と配線との間に導電性粒子を多く配置することが容易であり、導通信頼性がより一層高くなる。また、熱硬化性成分の含有量が適度になることから、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなる。導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子の含有量は多い方が好ましい。

（熱硬化性成分）
上記熱硬化性成分は、加熱により硬化可能な硬化性化合物と、熱硬化剤とを含むことが好ましい。上記加熱により硬化可能な硬化性化合物は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。上記熱硬化剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記導電接着材料１００重量％中、上記熱硬化性成分の含有量は、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上、更に好ましくは５０重量％以上、好ましくは９９重量％以下、より好ましくは９８重量％以下、更に好ましくは９０重量％以下、特に好ましくは８０重量％以下である。電極と配線との接続信頼性をより一層高め、かつ耐衝撃性をより一層高める観点からは、上記熱硬化性成分の含有量は多い方が好ましい。

上記加熱により硬化可能な化合物としては、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物及び（メタ）アクリル化合物等が挙げられる。なかでも、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなることから、エポキシ化合物が好ましい。

エポキシ化合物：
上記導電接着材料は、ベース樹脂として、上記エポキシ化合物を含むことが好ましい。該ベース樹脂として用いられるエポキシ化合物としては、フェノキシ化合物、ポリエーテル骨格を有するエポキシ化合物、並びにビスフェノールＦと１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルとの反応物（以下、反応物Ｘと記載することがある）等が挙げられる。なかでも、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなることから、ポリエーテル骨格を有するエポキシ化合物又は上記反応物Ｘが好ましい。上記熱硬化性成分は、ポリエーテル骨格を有するエポキシ化合物又は上記反応物Ｘを含むことが好ましい。上記熱硬化性成分は、ポリエーテル骨格を有するエポキシ化合物を含むことが好ましく、上記反応物Ｘを含むことも好ましい。上記反応物Ｘは、エポキシ基を有することが好ましい。この反応物Ｘは、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。導電接着材料の硬化物の接着性がより一層高くなることから、上記反応物Ｘは、分岐状であることが好ましい。ビスフェノールＦに由来する構造単位に、側鎖が結合していることが好ましい。

上記反応物Ｘの重量平均分子量は、好ましくは５００以上、より好ましくは１０００以上、好ましくは５００００以下、より好ましくは１５０００以下である。

上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定されたポリスチレン換算での重量平均分子量を示す。

上記導電接着材料は、ビスフェノールＡとポリエーテルとの反応物（以下、反応物Ｙと記載することがある）を含むことが好ましい。上記反応物Ｙは、エポキシ基を有することが好ましい。上記反応物Ｙは、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。上記反応物Ｙは、分岐状であることが好ましい。

上記ポリエーテルとしては、ポリアルキレングリコールが挙げられる。該ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール等が挙げられる。

上記反応物Ｙの分子量は、好ましくは３００以上、より好ましくは５００以上、好ましくは２０００以下、より好ましくは１０００以下である。

上記反応物Ｙの分子量は、上記反応物Ｙが重合体ではない場合、及び上記反応物Ｙの構造式が特定できる場合は、当該構造式から算出できる分子量を意味する。また、上記反応物Ｙが重合体である場合は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定されたポリスチレン換算での重量平均分子量を意味する。

上記導電接着材料１００重量％中、上記エポキシ化合物全体と熱硬化剤との合計の含有量は、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上、更に好ましくは５０重量％以上、好ましくは９９重量％以下、より好ましくは９８重量％以下、更に好ましくは９０重量％以下、特に好ましくは８０重量％以下である。上記エポキシ化合物全体と熱硬化剤との合計の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなる。

上記導電接着材料１００重量％中、上記反応物Ｘと上記反応物Ｙとの合計の含有量は、好ましくは１９．９９重量％以上、より好ましくは３９．９９重量％以上、更に好ましくは４９．９９重量％以上、好ましくは９８．９９重量％以下、より好ましくは９７．９９重量％以下、更に好ましくは８９．９９重量％以下、特に好ましくは７９．９９重量％以下である。上記反応物Ｘと上記反応物Ｙとの合計の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極と配線との接続信頼性がより一層高くなる。

上記熱硬化性成分が上記反応物Ｘと上記反応物Ｙとの双方を含む場合には、上記導電接着材料は、上記反応物Ｘと上記反応物Ｙとを重量比で、１：９９〜９９：１で含むことが好ましく、１：９〜９：１で含むことがより好ましく、１：５〜５：１で含むことが更に好ましい。

熱硬化剤：
上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤、酸無水物、熱カチオン硬化剤及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。なかでも、導電接着材料を低温でより一層速やかに硬化可能であるので、イミダゾール硬化剤、ポリチオール硬化剤又はアミン硬化剤が好ましい。また、加熱により硬化可能な硬化性化合物と上記熱硬化剤とを混合したときに保存安定性が高くなるので、潜在性の硬化剤が好ましい。潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤、潜在性ポリチオール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることが好ましい。なお、上記熱硬化剤は、ポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。

上記イミダゾール硬化剤としては、特に限定されず、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン及び２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。

上記ポリチオール硬化剤としては、特に限定されず、トリメチロールプロパントリス−３−メルカプトプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス−３−メルカプトプロピオネート及びジペンタエリスリトールヘキサ−３−メルカプトプロピオネート等が挙げられる。

上記アミン硬化剤としては、特に限定されず、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、３，９−ビス（３−アミノプロピル）−２，４，８，１０−テトラスピロ［５．５］ウンデカン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、メタフェニレンジアミン及びジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。

上記熱カチオン硬化剤としては、ヨードニウム系カチオン硬化剤、オキソニウム系カチオン硬化剤及びスルホニウム系カチオン硬化剤等が挙げられる。上記ヨードニウム系カチオン硬化剤としては、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。上記オキソニウム系カチオン硬化剤としては、トリメチルオキソニウムテトラフルオロボラート等が挙げられる。上記スルホニウム系カチオン硬化剤としては、トリ−ｐ−トリルスルホニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。

上記熱ラジカル硬化剤としては、特に限定されず、アゾ化合物及び有機過酸化物等が挙げられる。上記アゾ化合物としては、アゾビスイゾブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等が挙げられる。上記有機過酸化物としては、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド及びメチルエチルケトンペルオキシド等が挙げられる。

電極と配線との接続信頼性をより一層高める観点からは、上記硬化剤は、イミダゾール硬化剤であることが好ましく、マイクロカプセル型イミダゾール硬化剤であることが好ましい。

上記熱硬化剤の含有量は特に限定されない。上記加熱により硬化可能な硬化性化合物１００重量部に対して又は上記エポキシ化合物の全体１００重量部に対して、上記熱硬化剤の含有量は、好ましくは０．０１重量部以上、より好ましくは１重量部以上、好ましくは２００重量部以下、より好ましくは１００重量部以下、更に好ましくは７５重量部以下である。熱硬化剤の含有量が上記下限以上であると、導電接着材料を充分に硬化させることが容易である。熱硬化剤の含有量が上記上限以下であると、硬化後に硬化に関与しなかった余剰の熱硬化剤が残存し難くなり、かつ硬化物の耐熱性がより一層高くなる。

（フラックス）
上記導電接着材料は、フラックスを含むことが好ましい。該フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。フラックスは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びグルタル酸等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、カルボキシル基を２個以上有する有機酸、松脂であることが好ましい。上記フラックスは、カルボキシル基を２個以上有する有機酸であってもよく、松脂であってもよい。カルボキシル基を２個以上有する有機酸、松脂の使用により、電極と配線との導通信頼性がより一層高くなる。

上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極と配線との導通信頼性がより一層高くなる。

上記フラックスは、導電接着材料中に分散されていてもよく、導電性粒子の表面上に付着していてもよい。

上記導電接着材料１００重量％中、上記フラックスの含有量は０重量％以上、好ましくは０．５重量％以上、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２５重量％以下である。上記導電接着材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ、電極及び金属配線の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ、電極及び金属配線の表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。

（他の成分）
上記導電接着材料は、必要に応じて、貯蔵安定剤、イオン捕捉剤又はシランカップリング剤等をさらに含んでいてもよい。

（導電接着材料の他の詳細）
上記熱硬化性成分などのバインダー樹脂中に上記導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記バインダー樹脂中に上記導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、上記バインダー樹脂中に上記導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、上記導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、上記バインダー樹脂中に添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びに上記バインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、上記導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。

上記導電接着材料は、導電ペースト及び導電フィルム等として使用され得る。上記導電接着材料が、導電フィルム等のフィルム状の接着剤として使用される場合には、該導電性粒子を含むフィルム状の接着剤に、導電性粒子を含まないフィルム状の接着剤が積層されていてもよい。

以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。

（合成例１）
ビスフェノールＦと１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルとの反応物ｘの合成：
ビスフェノールＦ７２重量部、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル１００重量部、及びトリフェニルフォスフィン１重量部を３つ口フラスコに入れ、１５０℃で溶解させた。その後、１８０℃で６時間、付加重合反応させることにより反応物ｘを得た。

付加重合反応が進行したことを確認して、反応物ｘが、ビスフェノールＦに由来する骨格と１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルに由来する骨格とが結合した構造単位を主鎖に有し、かつ１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルに由来するエポキシ基を両末端に有することを確認した。また、得られた反応物ｘは、分岐状であった。得られた反応物ｘの重量平均分子量は８０００であった。

（合成例２）
ビスフェノールＡとポリエーテルとの反応物ｙの合成：
ビスフェノールＡグリシジルエーテルを３つ口フラスコに入れ、１００℃で溶解させた。その後、１３０℃で１時間、付加重合反応させることにより反応物ｙを得た。付加重合反応が進行したことを確認して、反応物ｙが、ビスフェノールＡに由来する骨格とポリエーテルに由来する骨格とが結合した構造単位を主鎖に有し、かつビスフェノールＡグリシジルエーテルに由来するエポキシ基を両末端に有することを確認した。また、得られた反応物ｙは、直鎖状であった。得られた反応物ｙの分子量は１００００であった。

（実施例１）
合成例１で得られた反応物ｘ（熱硬化性成分）５重量部と、合成例２で得られた反応物ｙ（熱硬化性成分）３．５重量部と、イミダゾール硬化剤（熱硬化性成分、旭化成イーマテリアルズ社製「ノバキュア」）１．５重量部と、シランカップリング剤（信越化学工業社製「ＫＭＢ−４０３」）０．１重量部と、グルタル酸（フラックス）０．１重量部と、はんだ粒子（Ｓｎ４２重量％とＢｉ５８重量％とを含む、三井金属社製、平均粒子径２０μｍ）４．６重量部とを配合して、導電性粒子の含有量が３１重量％である導電接着材料を得た。

太陽電池セルの電極と配線との間に、得られた導電接着材料を、導電性粒子の粒子径の２倍の厚みとなるように配置した。その後、１８５℃に加熱して、かつ２．０ＭＰａの圧力をかけて、はんだを溶融させ、かつ熱硬化性成分を１８５℃で熱硬化させて、上記太陽電池セルの上記電極を上記配線に電気的に接続することにより接続部を形成した。このようにして、太陽電池モジュール部品を得た。

得られた太陽電池モジュール部品を用いて、太陽電池ストリングスを作製することで、太陽電池モジュールを得た。

（実施例２）
導電性粒子の配合量を７．０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子の含有量が４１重量％である導電接着材料を得た。得られた導電性接着材料を用いたこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュールを得た。

（実施例３）
導電性粒子の配合量を１０．０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子の含有量が５０重量％である導電接着材料を得た。得られた導電性接着材料を用いたこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュールを得た。

（比較例１）
Ｎｉ粒子（粒子径１５μｍ）を、導電接着材料として用意した。

用意したＮｉ粒子３重量部とエポキシ化合物７重量部とを配合して、導電性粒子の含有量が３０重量％である導電接着材料を得た。得られた導電性接着材料を用いたこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュールを得た。

（比較例２）
合成例１で得られた反応物ｘをメタアクリル化合物に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電接着材料を得た。得られた導電性接着材料を用いたこと以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュール部品及び太陽電池モジュールを得た。

（評価）
（１）凝集状態
得られた導電接着材料に含まれる導電性粒子の全個数１００％中、熱硬化性成分中で凝集している導電性粒子の個数の割合Ｘ（％）を評価した。

（２）導電材料における凝集物の状態
得られた導電接着材料に含まれる導電性粒子の凝集物において、１つの凝集物あたりの導電性粒子の数の平均値を求めた。

［凝集物の状態の判定基準］
Ａ：１つの凝集物あたりの導電性粒子の数が３個以上
Ｂ：１つの凝集物あたりの導電性粒子の数が２個以上、３個未満
Ｃ：１つの凝集物あたりの導電性粒子の数が１個を超え、２個未満
Ｄ：１つの凝集物あたりの導電性粒子の数が１個

（３）接続部における導電部の状態
得られた太陽電池モジュール部品において、太陽電池セルの電極と配線とを電気的に接続している接続部における導電部の状態を確認した。接続部の状態を下記の基準で判定した。各導電部における導電性粒子の数を数え、１つの導電部あたりの導電性粒子の数の平均値を求めた。

［接続部における導電部の状態の判定基準］
Ａ：１つの導電部あたりの導電性粒子の数が３個以上
Ｂ：１つの導電部あたりの導電性粒子の数が２個以上、３個未満
Ｃ：１つの導電部あたりの導電性粒子の数が１個を超え、２個未満
Ｄ：１つの導電部あたりの導電性粒子の数が１個

（４）接続信頼性（発電効率）
得られた太陽電池モジュールの初期の発電効率を評価するために、初期出力を測定した。

また、得られた太陽電池モジュールの使用後における発電効率を評価するために、得られた太陽電池モジュールを、室温（２３℃）から９０℃まで加熱し、９０℃で１０分間保持した後−４０℃まで冷却し、次に−４０℃で１０分間保持した後、常温まで加熱する過程を１サイクルとする温度サイクル試験を２００サイクル実施した。太陽電池モジュールの温度サイクル試験後の出力を評価した。また、比（温度サイクル試験後の出力／初期出力）を求めた。

なお、実施例で得られた太陽電池モジュール部品では、複数の上記導電性粒子における複数のはんだが溶融した状態で互いに接するか又は互いに混合拡散した後に、上記はんだが固化することで、複数の上記導電性粒子が結合していた。また、実施例で得られた太陽電池モジュール部品では、複数の導電性粒子が結合した導電部の周囲に、熱硬化性成分が熱硬化した硬化物を有することを確認した。

１…太陽電池モジュール部品
２…太陽電池セル
２ａ…電極
３…配線
４…接続部
４Ａ…導電部
４Ｂ…硬化物
１１…導電性粒子
１２…基材粒子
１３…導電層
１４…第１の導電層
１５…はんだ層
２１…導電性粒子
２２…はんだ層
３１…導電性粒子

Claims (13)

1. 太陽電池セルの電極を配線に電気的に接続するための導電接着材料であって、
   複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含み、
   前記導電性粒子がはんだを導電性の表面に有し、
   前記熱硬化性成分中で、複数の前記導電性粒子が凝集している、導電接着材料。
2. 前記導電性粒子の凝集物において、３個以上の前記導電性粒子が凝集している、請求項１に記載の導電接着材料。
3. 導電接着材料１００重量％中、前記導電性粒子の含有量が３０重量％以上、６０重量％以下である、請求項１又は２に記載の導電接着材料。
4. 電極を表面に有する太陽電池セルと、
   配線と、
   前記太陽電池セルの前記電極を前記配線に電気的に接続している接続部とを備え、
   前記接続部が、複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を熱硬化させることで形成されており、
   前記導電性粒子がはんだを導電性の表面に有し、
   前記接続部が、前記導電接着材料に含まれる複数の前記導電性粒子が結合した導電部を有する、太陽電池モジュール部品。
5. 複数の前記導電性粒子における複数のはんだが溶融した状態で互いに接するか又は互いに混合拡散した後に、前記はんだが固化することで、複数の前記導電性粒子が結合している、請求項４に記載の太陽電池モジュール部品。
6. 前記導電部において、３個以上の前記導電性粒子が結合している、請求項４又は５に記載の太陽電池モジュール部品。
7. 前記接続部が、複数の前記導電性粒子が結合した前記導電部の周囲に、前記熱硬化性成分が熱硬化した硬化物を有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール部品。
8. 前記導電接着材料１００重量％中、前記導電性粒子の含有量が３０重量％以上、６０重量％以下である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール部品。
9. 複数の導電性粒子と熱硬化性成分とを含む導電接着材料を用いて、かつ電極を表面に有する太陽電池セルと配線とを用いて、前記太陽電池セルの前記電極と前記配線との間に前記導電接着材料を配置する工程と、
   前記導電接着材料に含まれる前記熱硬化性成分を熱硬化させて、前記太陽電池セルの前記電極を前記配線に電気的に接続することにより接続部を形成する工程とを備え、
   前記導電性粒子がはんだを導電性の表面に有し、
   前記導電接着材料に含まれる複数の前記導電性粒子を結合させて、複数の前記導電性粒子が結合した導電部を有するように、前記接続部を形成する、太陽電池モジュール部品の製造方法。
10. 複数の前記導電性粒子における複数のはんだが溶融した状態で互いに接するか又は互いに混合拡散した後に、前記はんだが固化することで、複数の前記導電性粒子を結合させる、請求項９に記載の太陽電池モジュール部品の製造方法。
11. 前記導電部において、３個以上の前記導電性粒子を結合させる、請求項９又は１０に記載の太陽電池モジュール部品の製造方法。
12. 複数の前記導電性粒子が結合した前記導電部の周囲に、前記熱硬化性成分が熱硬化した硬化物を有するように、前記接続部を形成する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール部品の製造方法。
13. 前記導電接着材料１００重量％中、前記導電性粒子の含有量が３０重量％以上、６０重量％以下である、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール部品の製造方法。

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