JP2014003175A - 太陽電池素子の製造方法、太陽電池素子及び太陽電池 - Google Patents
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Abstract
本発明では電極部を形成するための組成物層を封止部材以上の厚さで形成することができ、かつ、印刷によりパターン形成することが可能な導電性接着剤組成物を用いた、太陽電池素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
電極1が形成された基板2の電極1上に、25℃での粘度が50〜300Pa・sであり、かつチキソトロピー指数が0.1〜0.5である導電性接着剤組成物4を印刷する工程を含む、太陽電池素子の製造方法。
【選択図】図2
Description
[1]電極が形成された基板の電極上に、25℃での粘度が50〜300Pa・sであり、かつチキソトロピー指数が0.1〜0.5である導電性接着剤組成物を印刷する工程を含む、太陽電池素子の製造方法。
[2]前記基板が半導体基板又は配線部材である、前記太陽電池素子の製造方法。
[3]前記基板が配線部材であり、電極が形成された配線部材の電極上に前記導電性接着剤組成物を印刷する工程と、前記配線部材上の前記導電性接着剤組成物が印刷されていない部分に封止部材を設ける工程と、電極が形成された半導体基板を、配線部材の電極上に印刷された前記導電性接着剤組成物の上に、該半導体基板上の電極と前記配線部材上の電極とが相対向するように配置する工程とを含む、前記太陽電池素子の製造方法。
[4]前記基板が半導体基板であり、電極が形成された半導体基板の電極上に前記導電性接着剤組成物を印刷する工程と、前記半導体基板上の前記導電性接着剤組成物が印刷されていない部分に封止部材を設ける工程と、電極が形成された配線部材を、半導体基板の電極上に印刷された前記導電性接着剤組成物の上に、該配線部材上の電極と前記半導体基板上の電極とが相対向するように配置する工程とを含む、前記太陽電池素子の製造方法。
[5]前記導電性接着剤組成物が(A)融点が220℃以下である導電性粒子、(B)熱硬化性樹脂、及び(C)フラックス活性剤を含有する、前記太陽電池素子の製造方法。
[6]前記導電性接着剤組成物が、さらに(D)レオロジーコントロール剤を含有する、前記太陽電池素子の製造方法。
[7](A)融点が220℃以下である導電性粒子が、ビスマス、インジウム、スズ及び亜鉛のいずれかを含有する、前記太陽電池素子の製造方法。
[8](B)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂及び(メタ)アクリル樹脂から選ばれる樹脂を1種以上含有する、前記太陽電池素子の製造方法。
[9](C)フラックス活性剤が、分子内にカルボキシル基を含有する化合物である、前記太陽電池素子の製造方法。
[10]前記の製造方法で製造される太陽電池素子。
[11]前記製造方法によりにより製造される太陽電池素子における前記半導体基板の前記導電性接着剤組成物と接している面とは反対側の面に封止部材及び透明部材を配置する工程と、加熱工程と、を含む太陽電池の製造方法。
本発明の太陽電池の製造方法に用いられる導電性接着剤組成物は、回転粘度計により測定温度25℃、回転速度2.5rpmの条件で測定される粘度が50〜300Pa・sであり、かつチキソトロピー指数(T.I.値)が0.1〜0.5である。ここでチキソトロピー指数とは、チキソトロピー性(せん断力が低い場合には高粘度を示し、せん断力が高い場合には低粘度を示す性質)を数値で表した指数である。
導電性接着剤組成物の粘度は50〜250Pa・sであることが好ましく、100〜270Pa・sであることがより好ましく、150〜250Pa・sであることがさらに好ましい。
厚膜印刷性を考慮すると、導電性接着剤組成物の粘度は、0.25〜0.5であることが好ましく、0.25〜0.4であることがより好ましく、0.3〜0.4であることがさらに好ましい。
導電性接着剤組成物の粘度を、平行平板を装着した回転粘度計(例えば、SPPローター(東機産業社製、TV−33型粘度計など))を用いて2.5rpm/144sの条件で測定した値を[η1]、10rpm/36sの条件で測定した値を[η2]とした。この[η1]、[η2]を用いてチキソトロピー指数を以下の式より求めた(JIS Z3284)。
チキソトロピー指数=LOG(η1/η2)/LOG(10/2.5)
式(II)中、R1は、それぞれ独立に1価の炭化水素基、好ましくはメチル基又はアリル基を示し、qは1〜5の整数を示す。また、式(III)中、R2はアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基を示し、R3は水素原子又は1価の炭化水素基を示し、pは2〜4の整数を示す。
ここで、式(V)中、R5は炭素数1〜5のアルキル基を示し、本発明による上述の効果をより有効に発揮する観点から、メチル基、エチル基又はプロピル基であると好ましい。また、n及びmはそれぞれ独立に0〜5の整数を示し、本発明による上述の効果をより有効に発揮する観点から、nが0かつmが1であるか、n及びmの両方が1であるとより好ましい。
このレオロジーコントロール剤は、チキソトロピー性を導電性接着剤組成物に付与する化合物である。チキソトロピー性が付与されることにより、冷凍又は冷蔵保管時及び室温での使用時に、導電性接着剤組成物中に分散した導電性粒子の沈降が抑制されて、導電性接着剤組成物の良好な保存安定性を保持することができ、さらには厚膜印刷性(十分な厚さで印刷できること)が向上する。
本発明の製造方法は、電極が形成された基板の電極上に、回転粘度計により測定温度25℃、回転速度2.5rpmの条件で測定される粘度が50〜300Pa・sであり、かつチキソトロピー指数が0.1〜0.5である導電性接着剤組成物を印刷する工程を含む、太陽電池素子の製造方法である。
本発明の太陽電池素子の製造方法は、回転粘度計により測定温度25℃、回転速度2.5rpmの条件で測定される粘度が50〜300Pa・sであり、かつチキソトロピー指数が0.1〜0.5である導電性接着剤組成物を用いているため、十分な厚さ(例えば200μm以上の厚さ)で電極部を形成するための組成物層を形成することができ、かつ、印刷によりパターン形成することが可能である。
導電性接着剤組成物4の印刷は、金属製のマスク(印刷版)などを用いて行なう。
つまり、本発明の導電性接着剤組成物を用いた太陽電池素子の製造方法によれば、金属部22及び樹脂部23の形成と、封止を一度の加熱工程で行うことができる。
YL980(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱化学(株)製、商品名)16.7質量部と、2PZ−CN(四国化成(株)製、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾールの商品名)0.8質量部と、BHPA(2,2−ビスヒドロキシメチルプロピオン酸)2.5質量部とを混合し、3本ロールを3回通して導電性接着剤組成物の接着剤成分を調製した。
上述したように、表1に示す組成とした以外は上記配合例と同様にして、実施例2〜10及び比較例1〜3の導電性接着剤組成物を得た。なお、表1に示した材料の詳細は以下のとおりである。また、表1中の各材料の配合割合の単位は質量部である。
<導電性粒子>
Sn42−Bi57−Ag1はんだ:平均粒子径20μm、融点139℃
<熱硬化性樹脂>
YDF−170:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、三菱瓦斯化学(株)製
<フラックス活性剤>
BHPA:2,2−ビスヒドロキシメチルプロピオン酸 東京化成工業(株)製
<レオロジーコントロール剤>
ITOHWAX J−630(表1ではJ−630と記載する):N.N’−ヘキサメチレン−ビス−12−ヒドロキシステアリルアミド、伊藤油脂(株)製
BYK−410:変性ウレア溶液、ビックケミー・ジャパン社製
なお、レオロジーコントロール剤を含有する際は、導電性接着剤組成物を得た後に、添加する。
導電性接着剤組成物の粘度を、25℃で、平行平板を装着した回転粘度計(SPPローター使用、東機産業社製TV−33型粘度計)を用いて2.5rpm/144sの条件で測定した。その結果を表1に示す。
導電性接着剤組成物の粘度を、平行平板を装着した回転粘度計(SPPローター使用、東機産業社製TV−33型粘度計)を用いて、25℃で、2.5rpm/144sの条件し、粘度[η1]を求めた。また同様の条件で、10rpm/36sで粘度[η2]を測定した。上記記載の[η1]、[η2]を用いてチキソトロピー指数(T.I.値)を以下の式より求めた(JIS Z3284)。その結果を表1に示す。
チキソトロピー指数=LOG(η1/η2)/LOG(10/2.5)
導電性接着剤をバックシート(PET製)の電極上にメタルマスク(厚み:400μm、開口寸法:Φ1.5mm)を用いて、(ニューロング精密工業株式会社製、商品名:LZ−0843)を用いて印刷した。印刷後、顕微鏡装置MF−U(株式会社ミツトヨ製、商品名)印刷物の電極からの高さを測定し、その値を厚さとした。300μmより厚いものをA(優秀)、200μm以上300μm以下であるものをB(良好)、200μmより薄いものをC(不良)として評価した。その結果を表1に示す。
「導電性接着剤組成物の厚さの評価」と同様の方法で導電性接着剤組成物を印刷し、印刷部をくりぬいた封止樹脂(三井化学ファブロ(株)製、商品名:ソーラーエバSC50B)を積層し、その上にMWT裏面電極型太陽電池セルを配置した。さらに太陽電池セルの受光面に封止樹脂(三井化学ファブロ(株)製、商品名:ソーラーエバSC50B)、ガラス(200×200×3mm)を積層し、真空ラミネータ((株)エヌ・ピー・シー製、商品名:LM−50×50−S)の熱板側にバックシートが接するように搭載して5分間0.1MPaの減圧下に置いた後、真空ラミネータの真空を解放した状態で140℃、10分間加熱して一括封止することで太陽電池素子を作製した。得られた積層体の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(F.F(0h))。また、太陽電池セルを85℃、85%RHの高温高湿雰囲気下で1500時間静置した後、同様にIV曲線を測定した(F.F(1500h))。それぞれのIV曲線から太陽電池の電気特性を示す曲線因子(fill factor、以下F.Fと略す)を各々導出し、高温高湿雰囲気下に静置する前のF.Fと高温高湿条件下に静置した後のF.Fの変化率[F.F(1500h)*100/F.F(0h)]をΔF.Fとし、これを信頼性評価指標として用いた。ΔF.Fの値が95%より大きいものをA(優秀)、90%以上95%以下をB(良好)、90%より小さいものをC(不良)として評価した。その結果を表1に示す。
マスクの開口寸法(1.5mm)に対して、印刷後1時間放置後の印刷形状が1.5mmのまま保持されていた物をA、1.5より大きく1.8mm以下となったものをB、1.8mmより大きくなったものをCとした。
Claims (11)
- 電極が形成された基板の電極上に、25℃での粘度が50〜300Pa・sであり、かつチキソトロピー指数が0.1〜0.5である導電性接着剤組成物を印刷する工程を含む、太陽電池素子の製造方法。
- 前記基板が半導体基板又は配線部材である、請求項1に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記基板が配線部材であり、
電極が形成された配線部材の電極上に前記導電性接着剤組成物を印刷する工程と、
前記配線部材上の前記導電性接着剤組成物が印刷されていない部分に封止部材を設ける工程と、
電極が形成された半導体基板を、配線部材の電極上に印刷された前記導電性接着剤組成物の上に、該半導体基板上の電極と前記配線部材上の電極とが相対向するように配置する工程とを含む、請求項1又は2に記載の太陽電池素子の製造方法。 - 前記基板が半導体基板であり、
電極が形成された半導体基板の電極上に前記導電性接着剤組成物を印刷する工程と、
前記半導体基板上の前記導電性接着剤組成物が印刷されていない部分に封止部材を設ける工程と、
電極が形成された配線部材を、半導体基板の電極上に印刷された前記導電性接着剤組成物の上に、該配線部材上の電極と前記半導体基板上の電極とが相対向するように配置する工程とを含む、請求項1又は2に記載の太陽電池素子の製造方法。 - 前記導電性接着剤組成物が(A)融点が220℃以下である導電性粒子、(B)熱硬化性樹脂、及び(C)フラックス活性剤を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 前記導電性接着剤組成物が、さらに(D)レオロジーコントロール剤を含有する、請求項5に記載の太陽電池素子の製造方法。
- (A)融点が220℃以下である導電性粒子が、ビスマス、インジウム、スズ及び亜鉛のいずれかを含有する、請求項5又は6に記載の太陽電池素子の製造方法。
- (B)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂及び(メタ)アクリル樹脂から選ばれる樹脂を1種以上含有する、請求項5〜7のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法。
- (C)フラックス活性剤が、分子内にカルボキシル基を含有する化合物である、請求項5〜8のいずれか一項に記載の太陽電池素子の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法で製造される太陽電池素子。
- 請求項3〜9のいずれか一項の製造方法により製造される太陽電池素子における前記半導体基板の前記導電性接着剤組成物と接している面とは反対側の面に封止部材及び透明部材を配置する工程と、加熱工程と、を含む太陽電池の製造方法。
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