JP2014107436A - 太陽電池モジュールおよび導電積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】バックコンタクト方式太陽電池モジュール、特に裏面側基板の導電層の表面が電解めっきによるＮｉ層とされ、かつ層間絶縁層の封止材としてＥＭＡＡなどのカルボキシル基を有する樹脂を用いた太陽電池モジュールにおいて、湿潤雰囲気でも封止材とＮｉとの密着性の経時的な低下を抑制することを課題とする
【解決手段】ＥＭＡＡなどのカルボキシル基を有する樹脂からなる封止材に接する裏面側基板の表面の電解めっきによるＮｉ層について、その表面の結晶構造として、（１１１）面の配向を強くしたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリコン基板における受光面に対し反対側の面（裏面）に正極および負極の両者を配した、いわゆるバックコンタクト方式の太陽電池モジュール、およびそのバックコンタクト方式太陽電池モジュールにおける電極間を接続する導電基板に適した導電積層体に関するものである。

近年、再生可能エネルギーの一つとして太陽光発電の普及が進んでいる。図１に、従来の一般的なシリコン太陽電池モジュールの一例を原理的に示す。
図１に示されるシリコン太陽電池モジュール１０１においては、シリコン基板１０２における受光面（表面）１０２Ａに対して反対側の面（裏面）１０２Ｂに、Ｐ型半導体を構成する正極としての電極１０３が形成されるとともに、受光面（表面）１０２ＡにＮ型半導体を構成する負極としての電極１０４が設けられて、一つの太陽電池セル（シリコンセル）１０５が形成され、かつこのような太陽電池セル１０５の複数個が、配線部材（インターコネクタ）１０７によって直列に接続され、その全体が、表面側の透光性基材１０８と裏面基材１０９との間に封止材１０６によって封止された構造となっている。

このような従来の一般的なシリコン太陽電池モジュール１０１における太陽電池セル（シリコンセル）１０５は、受光面１０２Ａ側に負極１０４が設けられた領域では、シリコン基板１０２への太陽光の入射が遮られてしまい、その部分はシャドウロスとなって発電に寄与しないから、電極面積が大きければ発電効率が低くなってしまうという問題があった。また、隣り合うセル１０５同士の間では、一方のセルの受光面側の負極電極１０４と、隣接する他方のセルの裏面側の正極電極１０３の間が、薄板状もしくは線材状の配線部材（インターコネクタ）１０７によって接続されているが、この場合、配線部材１０７を、隣り合うセルの間においてシリコン基板１０２の表側から裏側に廻り込ませために折り曲げた形状とする必要があるため、寒暖の差が激しい屋外に設置される太陽電池モジュールにおいては、各構成部材の部材の熱膨張率の差や振動などにより配線部材（インターコネクタ）１０７やその端部の各電極への接続部分が断線してしまうおそれがあった。

そこで最近に至り、シリコン基板における受光面に対し反対側の面（裏面）に正極および負極の両者を配した、いわゆるバックコンタクト方式の太陽電池モジュールが開発されている(例えば特許文献１参照)。

バックコンタクト方式の太陽電池モジュールの一例を図２に原理的に示す。
図２に示される太陽電池モジュール２０１において、太陽電池セル（シリコンセル）２０５は、シリコン基板２０２の受光面（表面）２０２Ａに対し反対側の面（裏面）２０２Ｂにおける一端側の位置にＰ型半導体からなる正極としての電極２０３が形成されるとともに、その面（裏面）２０２Ｂにおける他端側の位置（すなわち正極としての電極２０３から離れた位置）にＮ型半導体からなる負極としての電極２０４が形成された構成とされている。

そして複数の太陽電池セル２０５が、光入射側の透明基材２１０と、裏面側基板２１２との間に、間隔を置いて配列されている。また光入射側の透明基材２１０と、シリコン基板２０２における受光面２０２Ａとの間は、受光側透明封止材２１４によって封止され、シリコン基板２０２の裏面２０２Ｂと裏面側基板２１２との間は、裏面側封止材（層間絶縁材）２１６によって封止されている。ここで前記裏面側基板２１２は、絶縁基材２１８の表面に所定の回路パターンの導電層２２０を形成したものである。そしてシリコン基板２０２の正負の各電極２０３、２０４と導電層２２０との間は、それぞれ裏面側封止材（層間絶縁材）２１６を貫通する導電接続部材２２２Ａ、２２２Ｂ、例えば半田などによって電気的に接続されている。すなわち裏面側封止材（層間絶縁材）２１６における前記各電極２０３、２０４に対応する位置に、厚み方向に貫通する貫通孔２１６ａが形成されて、その貫通孔２１６ａに低融点半田などの導電接続部材２２２Ａ、２２２Ｂが充填され、その導電接続部材２２２Ａ、２２２Ｂを介して各電極２０３、２０４と導電層２２０の所定の回路とが電気的に接続されている。

なおここで、裏面側基板２１２における表面の導電層２２０の回路パターンは、上記の各セルの各電極２０３、２０４の位置に応じて、隣り合うセルが直列接続となるように定められている。なおまた、回路パターンを構成する導電層２２０としては、一般には、少なくとも表面層をＮｉ(ニッケル)としたもの、とりわけ電解めっきによるＮｉ層を表面に形成したものを使用することが好適である。

上述のようなバックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおいては、受光面側に入射光を遮る電極が存在しないため、入射してくる太陽光を、シリコン基板表面の全面で取り込むことができ、そのため高い変換効率を得ることができる。しかも隣り合うセル間（電極間）の電気的接続は、図１に示したような従来の一般的な太陽電池モジュールとは異なり、裏面側基板の表面に平面的にパターン形成した回路層（導電層）によって行われるため、熱膨張差による電気的接続部材の破断のおそれも実質的に解消される。したがって変換効率が高くしかも耐久性の高い太陽電池モジュールとして、バックコンタクト方式は今後ますますその需要が拡大すると期待されている。

このようなバックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおいて、シリコン基板の裏面（両電極が形成された面）と、表面に回路層（パターン化された導電層）を形成した絶縁基板との間の封止および絶縁のために使用される層間絶縁材（裏面側封止材）としては、絶縁性が高いことはもちろん、回路パターンの導電層を構成する金属、特に導電層表面のＮｉ層との密着性、接合性が良好であることが必要であり、しかも太陽電池としてこれらの性能が長期間安定して持続されることが望まれる。

絶縁性が高くかつ密着性、接合性が優れた樹脂としては種々のものがあるが、本発明者等は、種々の封止材用樹脂のうちでも、カルボキシル基を有する樹脂が絶縁性およびＮｉなどの金属との密着性、接合性に優れていることに着目し、そのうちでも比較的安価に入手可能なエチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールの層間絶縁材（裏面側封止材）として使用することを試みている。

しかしながら本発明者等が、エチレン―メタクリル酸共重合体を太陽電池モジュールの層間絶縁材として用いた場合、初期状態では回路パターンを形成している導電層、特に表面のＮｉ層との密着性、接合性が優れてはいるものの、経時的にＮｉ層との密着性が低下して、Ｎｉ層に対する接合強度が低下する場合があり、特に水分が含まれる湿潤雰囲気では、その傾向が強く現われることが判明した。太陽電池モジュールは、様々な雰囲気で使用され、水分の多い雰囲気で使用されることも当然に予想されるから、湿潤雰囲気での経時的な密着性の低下は、確実に抑制されることが望まれる。

なお、エチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）は、カルボキシル基を有する樹脂であるが、エチレン―メタクリル酸共重合体に限らず、カルボキシル基を有するそのほかの樹脂を層間絶縁材として用いた場合も、湿潤雰囲気においては、やはり導電層表面のＮｉ層との密着性が経時的に低下することが判明している。

特開２００５−１１８６９号公報

本発明は、以上の事情を背景としてなされたもので、バックコンタクト方式の太陽電池モジュール、特に裏面側基板の表面の回路パターンを形成する導電層の少なくとも表面を電解めっきによるＮｉ層とし、かつ層間絶縁層の封止材としてエチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）で代表されるカルボキシル基を有する樹脂を用いた太陽電池モジュールにおいて、湿潤雰囲気でも封止材とＮｉ層との密着性の経時的な低下を、確実に抑制し得るようにしたバックコンタクト方式の太陽電池モジュールを提供することを課題とするものである。また本発明は、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおける裏面側基板に最適な導電積層体を提供することをも課題としている。

前述の課題を解決するべく、本発明者等がバックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおける層間絶縁材（封止材）として用いるカルボキシル基を有する樹脂と、その樹脂に接する導電層表面の電解めっきＮｉ層との密着性、接合性について種々実験、検討を重ねた結果、カルボキシル基を有する樹脂に接するＮｉ層の表面の結晶構造、特にその結晶格子面の配向が、湿潤雰囲気での経時的な密着性の低下に大きな影響を及ぼしていることを見い出した。そしてミラー指数によりＮｉ層の表面の結晶格子面を表わして、（１１１）面の配向が強い場合には、湿潤雰囲気での経時的な密着性の低下を抑制し得ることを見い出し、本発明をなすに至った。

したがって本発明の基本的な態様（第１の態様）による太陽電池モジュールは、
シリコン基板における受光面に対して反対側の面に、Ｐ型半導体を含む正極とＮ型半導体を含む負極とが間隔を置いて形成されて各太陽電池セルが構成され、その複数の太陽電池セルが、表面に所定の回路パターンの導電層が形成された裏面側基板の表側に、その表側の面に対し間隔をおいて配列され、前記裏面側基板と太陽電池セルとの間が層間絶縁材により封止されるとともに、前記各電極と裏面側基板の導電層との間が、層間絶縁材を貫通する電気接続部材によって電気的に接続されたバックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおいて：
前記層間絶縁材としてカルボキシル基を有する樹脂が用いられ、かつ前記裏面基板の導電層の少なくとも表面が電解めっきによるＮｉ層によって構成されており、しかもその電解めっきによるＮｉ層は、その結晶格子の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面のＸ線回折強度を、それぞれＩ（１１１）、Ｉ（２００）、Ｉ（２２０）としたときに、下記の式（１）によって定義される（１１１）面配向指数Ｐが、１．１以上でかつ３以下とされていることを特徴とするものである。

このように層間絶縁材としてのカルボキシル基を有する樹脂に接する導電層の表面の電解めっきＮｉ層の結晶格子の配向について、（１１１）面配向指数Ｐが、１．１以上であれば、湿潤雰囲気で使用しても経時的に樹脂と電解めっきＮｉ層との密着性、接合性が低下するおそれが少なく、そのため水分の多い湿潤雰囲気で太陽電池モジュールを長期間安定して使用することができる。なおここで式（１）から明らかなように、（１１１）面配向指数Ｐが３を越えることはない。

また本発明の第２の態様による太陽電池モジュールは、前記第１の態様の太陽電池モジュールにおいて、
前記カルボキシル基を有する樹脂が、メタクリル酸とオレフィンとの共重合体と、アクリル酸とオレフィンの共重合体とのうちのいずれかであることを特徴とすることを特徴とするものである。

さらに本発明の第３の態様による太陽電池モジュールは、前記第２の態様の太陽電池モジュールにおいて、
前記メタクリル酸とオレフィンとの共重合体が、エチレン―メタクリル酸共重合体であることを特徴とするものである。

さらに本発明の第４の態様による太陽電池モジュールは、前記第１〜第３のいずれかの態様の太陽電池モジュールにおいて、
前記層間絶縁材としてのカルボキシル基を有する樹脂に含まれるカルボキシル基の含有量が、層間絶縁材全体の２ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とするものである。

さらに本発明の第５の態様による太陽電池モジュールは、前記第１〜第４のいずれかの態様の太陽電池モジュールにおいて、
前記裏面基板の電解めっきによるＮｉ層の（１１１）面配向指数Ｐが、１．５以上でかつ３以下とされていることを特徴とするものである。

このように層間絶縁材としてのカルボキシル基を有する樹脂に接する導電層の表面の電解めっきＮｉ層の結晶格子の配向について、（１１１）面配向指数Ｐが、１．５以上であれば、湿潤雰囲気での樹脂と電解めっきＮｉ層との密着性、接合性の経時的な低下を、より一層確実に抑制することができる。

さらに本発明においては、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおける裏面基板に最適な導電積層体自体をも規定している。

すなわち本発明の第６の態様の導電積層体は、少なくとも表面層が電解めっきによるＮｉ層からなる導電層を、絶縁基材の表面に形成した導電積層体において、
前記Ｎｉ層の表面の結晶格子の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面のＸ線回折強度を、それぞれＩ（１１１）、Ｉ（２００）、Ｉ（２２０）とし、前記の式（１）によって定義される（１１１）面配向指数Ｐが、１．１以上でかつ３以下であることを特徴とするものである。

このような導電積層体は、前記バックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおける裏面基板に最適であるばかりでなく、その他の用途にも使用される導電積層体、特にカルボキシル基を有する樹脂と接する態様で使用される導電積層体として、湿潤雰囲気でもその樹脂と導電層表面との密着性の経時的な低下を抑制することができる。

また本発明の第７の態様の導電積層体は、第６の態様の導電積層体において、
前記Ｎｉ層の（１１１）面配向指数Ｐが、１．５以上でかつ３以下であることを特徴とするものである。

さらに本発明の第８の態様の導電積層体は、第６、第７のいずれかの態様の導電積層体において、
前記導電層が、アルミニウムからなる導電性金属膜の表面に電解めっきによりＮｉ層を形成したものであることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールは、裏面基板の表面の回路パターンを形成する導電層の少なくとも表面に電解めっきによるＮｉ層が形成され、かつそのＮｉ層に接する層間絶縁材（裏面側封止材）としてエチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）で代表されるカルボキシル基を有する樹脂を用いたバックコンタクト方式の太陽電池モジュールとして、湿潤雰囲気でも、層間絶縁材とＮｉとの密着性、接合性の経時的な低下を抑制することができ、そのため湿潤雰囲気での使用にあたっても、長寿命化を図ることができる。したがって本発明によれば、耐久性および耐候性に優れた太陽電池モジュールを実際的に提供することができる。

また本発明によれば、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールに適し、かつその他の用途にも使用される導電積層体、特にカルボキシル基を有する樹脂と接する態様で使用される導電積層体として、湿潤雰囲気でもその樹脂と導電層表面との密着性の経時的な低下を抑制することができる。

従来の一般的な太陽電池モジュールの要部を示す模式的な縦断面図である。 本発明が適用されるバックコンタクト方式の太陽電池モジュールの要部を示す模式的な縦断面図である。 本発明が適用されるバックコンタクト方式の太陽電池モジュールに裏面側基板として使用される導電積層体の要部を示す模式的な斜視図である。 本発明の実施例における試験用試料を示す模式的な縦断面図である。 本発明の実施例１および比較例１における電解めっきＮｉ層の表面のＸ線回折試験による回折パターンを示すチャート図である。

以下、本発明のバックコンタクト方式太陽電池モジュールの一実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態のバックコンタクト方式太陽電池モジュールの立体的な形状および構造自体は、既に提案されているもの（図２）と同様であればよく、そこで、立体的な形状、構造については、図２を参照して簡単に説明し、併せて裏面側基板の部分の詳細を図３に示す。

図２に示されるバックコンタクト方式の太陽電池モジュール２０１において、シリコン基板２０２の受光面（表面）２０２Ａに対し反対側の面（裏面）２０２Ｂに、間隔を置いてＰ型半導体からなる正極としての電極２０３と、Ｎ型半導体からなる負極としての電極２０４が形成されて、一つの太陽電池セル（シリコンセル）２０５が構成されている。そして複数の太陽電池セル２０５が、光入射側の透明基材２１０と、裏面側基板２１２（図３参照）との間に、間隔を置いて配列され、光入射側の透明基材２１０と、シリコン基板２０２における受光面２０２Ａとの間は、受光側透明封止材２１４によって封止され、また、シリコン基板２０２の裏面２０２Ｂと裏面側基板２１２との間は、裏面側封止材（層間絶縁材）２１６によって封止されている。そしてシリコン基板２０２の正負の各電極２０３、２０４と導電層２２０との間は、それぞれ裏面側封止材（層間絶縁材）２１６を貫通する導電接続部材２２２Ａ、２２２Ｂによって電気的に接続されている。

導電性接続部材２２２Ａ，２２２Ｂの材質は特に限定されるものではないが、材料コストと接続抵抗の点で低融点ハンダが好適である。ここで用いる低融点ハンダの融点を、太陽電池モジュールの作製温度と同程度（１２０〜１６０℃）とすれば、モジュール化と電気接続が同時になされるため、プロセスコストの観点から好ましい。

受光側透明封止材２１４は特に限定されるものではなく、エチレンー酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンーアクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレンーメタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）、各種ポリオレフィンなどの公知の太陽電池用封止材を用いることができる。

裏面側封止材（層間絶縁材）２１６としては、導電層２２０との密着性および絶縁性の観点から、基本的にはカルボキシル基を骨格に有する樹脂を用いれば良い。カルボキシル基を骨格に有する樹脂のうちでも、メタクリル酸とオレフィンの共重合体、もしくはアクリル酸とオレフィンとの共重合体が最適であるが、これら以外のカルボキシル基を骨格に有する樹脂であれば使用することが可能である。例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテンなどの各種オレフィンと、フマル酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸の共重合体などを使用することができる。なおこれらの樹脂は、単独で用いても、あるいはこれらの樹脂同士の混合物、もしくはその他の樹脂との混合物として用いることも可能である。

前述のメタクリル酸とオレフィンの共重合体としては、エチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）が代表的であり、本発明においても、エチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を用いることが、密着性やコストなどの点から望ましい。また、アクリル酸とオレフィンとの共重合体としては、例えば、エチレン―アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）を用いることができる。

ここで、裏面側封止材（層間絶縁材）２１６として用いるカルボキシル基を骨格に有する樹脂は、カルボキシル基が、封止材全体に対して２ｗｔ％〜３０ｗｔ％、好ましくは５〜１５ｗｔ％含有されていることが好ましい。カルボキシル基の含有量が２ｗｔ％より少なければ、導電層２２０との密着性が不十分となるおそれがある。一方、カルボキシル基の含有量が３０ｗｔ％より多ければ、モジュール作製直後の導電層２２０に対する密着性（初期密着性）は確保されるが、後に改めて説明するように、導電層２２０の表面の電解めっきＮｉとの反応量が多くなるため、湿潤雰囲気での長期間経時後の密着性の低下が問題となる。なお一般的なエチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）におけるカルボキシル基の含有量は、２〜１５ｗｔ％程度であり、またエチレン―アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）におけるカルボキシル基の含有量は、２〜１５ｗｔ％程度である。

裏面側基板２１２は、絶縁基材２１８の表面に所定の回路パターンの導電層２２０を形成したものである。絶縁基材２１８としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの樹脂フィルムや、ガラスクロスにエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を含浸させた基材が用いられる。太陽電池モジュールには耐候性が要求されるため、ＰＥＴ，ＰＥＮについては耐加水分解性に優れたグレードのものを使用するか、または絶縁基材２１８における裏面（太陽電池セル２０５に対し反対側の面）にポリフッ化ビニルなどの耐候性材料を設けることが好ましい。

導電層２２０は、導電接続部材２２２Ａ、２２２Ｂを介して各太陽電池セル２０５の各電極２０３、２０４と電気的に接続されて、複数の太陽電池セル２０５を直列に接続する回路パターンを有するものであり、少なくとも表面（裏面側封止材（層間絶縁材）２１６に接する面）は、電解めっきによるＮｉ層２２０ａによって構成されている。

ここで導電層２２０は、電気抵抗が小さいこと、裏面側封止材（層間絶縁材）２１６との密着性に優れること、および貫通孔２１６ａに充填される導電性接続部材２２２Ａ、２２２Ｂとの接触抵抗が小さいことが必要であり、これらの観点から、少なくとも表面にＮｉ層２２０ａが形成される。ここで、導電層２２０の表面を構成する金属材料としては、Ｎｉ以外に、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）なども考えられる。しかしながら、銅は、電気抵抗が小さくハンダ接触抵抗にも優れるが、湿度雰囲気での密着性の低下傾向が大きいため、好ましくない。また、アルミニウムは、カルボキシル基を有する樹脂との反応性が小さいため、長期間経時による密着性の低下は小さいが、導電性材料との接触抵抗が大きいため、好ましくない。

導電層２２０の構成は、その全体がＮｉで形成されていても良いが、通常は、図３に示しているように、アルミニウムや銅などのＮｉ以外の導電性金属膜（ベース膜）２２０ｂの表面に、ニッケルを電解めっき法によって積層して、Ｎｉ層２２０ａが表面に露呈するように、すなわち電解めっきによるＮｉ層２２０ａが裏面側封止材（層間絶縁材）２１６に接するように構成することが望ましい。所定の回路パターンを有しかつ上記のような積層構造を有する導電層２２０を絶縁基材２１８の表面に形成する方法は特に限定されないが、例えば、絶縁基材２１８に、前記導電性金属膜（ベース膜）２２０ｂとなるアルミニウムや銅などの金属箔を接着剤により積層し、その後、金属箔の表面に電解めっきＮｉめっきを施し、さらにフォトリソ等の公知の方法でパターニングして、所定の回路を形成すれば良い。なおこの場合のベース膜２２０ｂａとしては、コストなどの点から、アルミニウムが最も好適である。

ここで、導電層表面の電解めっきＮｉ層は、その表面の結晶格子の方位についてミラー指数であらわしたときに、式（１）によって定義される（１１１）面配向指数Ｐが、１．１以上、好ましくは１．５以上となるように形成する。

式（１）において、Ｉ（１１１）は、Ｎｉ結晶の（１１１）面のＸＲＤ回折強度、Ｉ（２００）は、（２００）面のＸＲＤ回折強度、Ｉ（２２０）は、（２２０）面のＸＲＤ回折強度を示す。
Ｎｉの常温での安定な結晶構造は面心立方格子（ＦＣＣ）であって、電解めっきによるＮｉ層の表面についてＸ線回折（ＸＲＤ）を行なったときの結晶格子の配向としては、一般に（１１１）面、（２００）面、（２２０）面、（３１１）面、（２２２）面などが現われることが知られており、これらのうち、特に（１１１）面、（２００）面、（２２０）面が強く現われることが多い。そして式（１）で規定される（１１１）面配向指数Ｐは、ＦＣＣであるＮｉ結晶の（１１１）面の、（１１１）面と（２００）面と（２２０）面に対するＸＲＤ回折強度比を、粉末試料（＝無配向状態）の回折強度比で規格化したものに相当する。

すなわち、無配向の粉末試料の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面のＸＲＤ回折強度比をＩ_０（１１１）／Ｉ_０（２００）／Ｉ_０（２２０）とすれば、
Ｉ_０（１１１）／Ｉ_０（２００）／Ｉ_０（２２０）＝１００／４２／２１・・・（２）
であり、このような無配向状態での各面の回折強度比によって規格化して、（１１１）面の、（１１１）面と（２００）面と（２２０）面に対するＸＲＤ回折強度比を表したのが式（１）式である。式（２）の無配向状態では、式（１）の（１１１）面配向指数は、Ｐ＝１となる。一方、Ｐ＞１は、（１１１）面に配向が強いこと、Ｐ＜１は、その他の面に配向が強いことを意味する。

なお（１１１）面、（２００）面、（２２０）面以外の面、例えば（３１１）面、（２２２）面などは、その配向が（１１１）面、（２００）面、（２２０）面よりも格段に弱いのが通常であり、湿潤雰囲気での経時的な密着性の低下への関与が少ないから、本発明では、（１１１）面、（２００）面、（２２０）面の３面によって（１１１）面配向指数Ｐを規定することとした。

上述のように導電層表面の電解めっきＮｉ層の結晶構造として、（１１１）面に配向が強く、特に（１１１）面配向指数Ｐが１．１以上、好ましくは１．５以上となれば、湿潤雰囲気においても、その電解めっきＮｉ層とカルボキシル基を有する樹脂（層間封止材）との密着性が湿潤雰囲気でも経時的に低下しにくくなること、すなわち太陽電池モジュールとして湿潤雰囲気の屋外で長期間使用した場合にも十分な密着性を維持しうることを見い出し、（１１１）面配向指数Ｐを１．１以上と規定したのである。なお、（１１１）面完全配向の場合には、Ｐの値は３となるから、理論的にＰの値が３を越えることはない。したがってＰの値の上限は３とした。

なおここで想定する十分な密着性とは、後述の実施例に記載した擬似モジュール構成の試料での高温高湿試験後（ＤＨＴ）の剥離試験において、剥離強度が２０Ｎ/ｃｍ以上の値を維持することを意味する。剥離強度が２０Ｎ/ｃｍより小さくなれば、太陽電池モジュールの湿潤雰囲気の屋外での長期間の使用において剥離が生じる可能性が生じ、発電効率の低下や故障に対する懸念が発生する。そして（１１１）面配向指数Ｐが１．１以上であれば、上記の剥離強度として２０Ｎ/ｃｍ以上の値を確保でき、さらに（１１１）面配向指数Ｐが１．５以上であれば、上記の剥離強度として３０Ｎ/ｃｍ以上の値を確保することができる。

前述のように導電層表面の電解めっきＮｉ層の結晶構造として、（１１１）面に配向が強い場合に、電解めっきＮｉ層とカルボキシル基を有する樹脂（層間封止材）、例えばエチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）との密着性が湿潤雰囲気でも経時的に低下しにくくなる理由は、必ずしも明確ではないが、次のように考えられる。

すなわち、水分の存在下（湿潤雰囲気）において次第に密着性が低下する原因は、導電層表面のＮｉ層の表面から遊離したＮｉのイオンと、層間絶縁材（裏面側封止材）であるエチレン―メタクリル酸共重合体のカルボキシル基とが水分の存在下で反応して、錯体（いわゆるアイオノマー）を生成し、そしてこの反応性生物の凝集力が弱いところから、Ｎｉ層に対する層間絶縁材の接合強度が次第に低下してしまう、と考えられる。

ところでＮｉの結晶は面心立方格子（ＦＣＣ）であるが、その結晶の各格子面のうち、最も稠密なのは（１１１）面であり、（１１１）面はその他の格子面と比較して原子間距離が最も小さく、原子間結合力が大きい。そのため、Ｎｉ層の表面に（１１１）面が現われている場合は、他の面が現われている場合よりも、表面からＮｉがイオンとして遊離しにくくなり、それに伴い、水分存在下でのＮｉイオンとカルボキシル基との反応が生じにくくなり、その結果、湿潤雰囲気での経時的な密着性の低下が少なくなると推測される。

なお、カルボキシル基を骨格に有する樹脂におけるカルボキシル基の含有量も、上記の水分存在下での反応に影響を与え、樹脂中のカルボキシル基の含有量が多くなれば、上記の反応が生じやすくなって、反応生成物量も大きくなり、経時的な密着性の低下も大きくなる。そして層間絶縁材（裏面側封止材）の樹脂中のカルボキシル基の含有量を、封止材全体の３０ｗｔ％以下、好ましくは１５ｗｔ％以下とすれば、前述の（１１１）面配向指数Ｐの規制と相俟って、湿潤雰囲気での経時的な密着性の低下を抑制することが可能となる。

本発明において、回路パターンを構成する導電層の少なくとも表面のＮｉ層は、電解めっきにより形成される。したがってそのＮｉ層の（１１１）面配向指数Ｐが１．１以上、好ましくは１．５以上となるように電解めっきＮｉ層を形成するためには、電解めっきＮｉめっき条件を適切に制御すれば良い。

電解めっきの条件としては、電解めっき浴の組成、電解めっき浴のｐＨ、電流密度、浴温などが代表的であり、これらのめっき条件は、相互に関連して電解めっきＮｉ層の結晶構造に影響を与えるから、一義的に好ましいめっき条件を定めることは困難である。したがって、予め、めっき条件を変えた実験やシミュレーションを行なって、（１１１）面配向指数Ｐが前記範囲内となるようにめっき条件を定めれば良い。

より具体的にめっき条件を説明すれば、めっき浴としては、無光沢めっきのめっき浴を使用することが好ましい。無光沢Ｎｉめっき浴の組成は、特に限定されず、従来公知の無光沢Ｎｉめっき浴を使用すればよく、例えば硫酸ニッケルを主体とし、塩化ニッケル、ホウ酸などを添加しためっき浴（但し光沢剤は無添加）を用いることができ、まためっき浴のｐＨは、一般の電解無光沢Ｎｉめっきと同様に、３．５〜４．５程度とすれば良い。

一方、電流密度、浴温については、本発明者等に実験によれば、同一の浴組成、同一のｐＨのめっき浴を使用した場合においては、浴温を低くした場合に、（１１１）面配向指数Ｐが大きくなる傾向を示すこと、また電流密度を大きくした場合に、（１１１）面配向指数Ｐが大きくなる傾向を示すことが確認されている。ここで、電流密度および浴温は、相互に関連して（１１１）面配向指数Ｐに影響を与え、しかもその影響の程度は、浴組成、ｐＨによっても異なるから、具体的な好ましい電流密度、浴温を規定することはできないが、通常は電流密度を１〜１０Ａ／ｄｍ^２程度、浴温を４０〜６０℃程度とすることが好ましい。

なお電解めっきにより形成するＮｉ層の厚みは特に限定しないが、通常は０．２〜３μｍ程度とすれば良い。

なお以上の説明では、図３に示されている裏面側基板２１２は、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールに使用されるものとしているが、この裏面側基板２１２は、バックコンタクト方式以外の太陽電池モジュール、あるいはその他の各種半導体装置や、プリント配線装置などにおいても、表面に回路パターンを形成する導電積層体として使用することができる。そしてこれらの用途においても、導電層２２０の表面のＮｉ層２２０ａが、ＥＭＡＡなどのカルボキシル基を有する樹脂に接する場合には、Ｎｉ層２２０ａに対する樹脂の密着性を、湿潤雰囲気でも長期間良好に維持することが可能となる。

以下に本発明の実施例を記す。なお以下の実施例は、本発明の作用、効果を明確化するためのものであって、実施例に記載された条件が本発明の技術的範囲を限定するものでないことはもちろんである。

〔試料構成〕
本発明の本来の課題は、バックコンタクト式太陽電池モジュールにおいて、少なくとも表面層が電解めっきＮｉ層からなりかつ回路パターンに形成された導電層と層間絶縁材との密着性の湿度による低下を抑制することにある。しかしながら、抑制効果の多寡は、バックコンタクト方式の各太陽電池セルの各電極に対応して形成される導電層のパターン形状によって異なる。また、試料構成に太陽電池セルを含むか否かは、抑制効果の大小とは本質的に無関係である。そこで、以下に記載する実施例の試料構成は、太陽電池セルを含まない擬似的なモジュール構成とした。

〔実施例１〕
擬似的なモジュール構成の試料として、図４に示すものを作成した。すなわち、太陽電池モジュールの光入射側の透明基材２１０(図２参照)に対応するものとして、３ｍｍ厚の太陽電池用強化ガラス板３０１を用意した。また受光側透明封止材２１４に対応するものとして、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を押出し加工によりシート化した０．２ｍｍ厚のシート３０２を用意し、さらにカルボキシル基を有する樹脂からなる裏面側封止材（層間絶縁材）２１６に相当するものとして、エチレンーメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）（三井デュポンポリケミカル製ニュクレルＮ１１０８Ｃ（商標）：ＣＯＯＨ含量１１％）を押出し加工により０．２ｍｍ厚にシート化したシート３０３を用意した。一方、裏面側基板２１２の絶縁基材２１８に相当するものとして、２５０μｍ厚のＰＥＴフィルム３０４を用意し、また導電層２２０に相当するものとして、めっき厚１μｍで無光沢電解めっきによりＮｉ層３０５が形成された３５μｍ厚のアルミニウム箔３０６を用意した。そしてこれらを、図４に示しているように、電解めっきＮｉ層３０５がＥＭＡＡシート３０３に接するように積層し、真空ラミネータ（１５０℃３０分）により全体を接合して、評価用試料とした。

この実施例１において、アルミニウム箔３０６表面へのＮｉ層３０５形成のための電解めっき条件は次の通りである。
めっき浴組成： ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ・・・３００ｇ／Ｌ
ＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ・・・６０ｇ／Ｌ
Ｈ_３ＢＯ_３・・・４５ｇ／Ｌ
めっき浴ｐＨ： ４．０
電流密度： １０Ａ／ｄｍ^２
浴温： ４０℃

上記の条件で形成した電解めっきＮｉ層の表面について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）試験を行なって、回折パターンを調べた結果を図５の下段に、実施例１として示す。なお図５において、各ピークのうち“Ａｌ”と記載したピークは、電解めっきＮｉ層のベースとなっているアルミニウム箔に由来するものである。
この実施例１の電解めっきＮｉ層ＸＲＤ回折パターンから、（１１１）面、（２００）面および（２２０）面の回折ピーク強度を求め、（１１１）面配向指数Ｐを計算したところ、Ｐ＝１．８の値が得られた。

〔実施例２〕
実施例１におけるＮｉ層形成のための電解めっき条件のうち、電流密度および浴温を変え、その他の条件は実施例１と同一として、評価用試料を作成した。
この実施例２における電解めっきの電流密度は８Ａ／ｄｍ^２、浴温は４０℃である。

上記の条件で形成した電解めっきＮｉ層の表面について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）試験を行ない、得られたＸＲＤ回折パターンから、（１１１）面、（２００）面および（２２０）面の回折ピーク強度を求め、（１１１）面配向指数Ｐを計算したところ、Ｐ＝１．５の値が得られた。

〔実施例３〕
実施例１におけるＮｉ層形成のための電解めっき条件のうち、電流密度および浴温を変え、その他の条件は実施例１と同一として、評価用試料を作成した。
この実施例３における電解めっきの電流密度は６Ａ／ｄｍ^２、浴温は４０℃である。

上記の条件で形成した電解めっきＮｉ層の表面について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）試験を行ない、得られたＸＲＤ回折パターンから、（１１１）面、（２００）面および（２２０）面の回折ピーク強度を求め、（１１１）面配向指数Ｐを計算したところ、Ｐ＝１．１の値が得られた。

〔実施例４〕
カルボキシル基を有する樹脂からなる裏面側封止材（層間絶縁材）２１６に相当するシート３０３の樹脂として、実施例１で用いたＣＯＯＨ含有量が１１％のエチレンーメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）に代え、ＣＯＯＨ含有量が４％のＥＭＡＡ（三井デュポンポリケミカル製ニュクレルＡＮ４２１４Ｃ）を用いた点以外は、実施例１と同様の条件で評価用試料を作成した。なおＮｉ層形成のための電解めっき条件も実施例１と同一であり、したがって電解めっきＮｉ層の表面の（１１１）面配向指数Ｐも、実施例１と同じく、Ｐ＝１．８である。

〔実施例５〕
カルボキシル基を有する樹脂からなる裏面側封止材（層間絶縁材）２１６に相当するシート３０３として、実施例１で用いたエチレンーメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）に代え、アクリル酸とオレフィンとの共重合体であるエチレンーアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社 Ａｓｅｎｓａ ＳＣ４０１（商標））を使用した点以外は、実施例１と同様の条件で評価用試料を作成した。なおＮｉ層形成のための電解めっき条件も実施例１と同一であり、したがって電解めっきＮｉ層の表面の（１１１）面配向指数Ｐも、実施例１と同じく、Ｐ＝１．８である。

〔比較例１〕
実施例１におけるＮｉ層形成のための電解めっき条件のうち、電流密度および浴温を変え、その他の条件は実施例１と同一として、評価用試料を作成した。
この比較例１における電解めっきの電流密度は１Ａ／ｄｍ^２、浴温は６０℃である。

上記の条件で形成した電解めっきＮｉ層の表面について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）試験を行なって、回折パターンを調べた結果を図５の上段に、比較例１として示す。
この比較例１の電解めっきＮｉ層ＸＲＤ回折パターンから、（１１１）面、（２００）面および（２２０）面の回折ピーク強度を求め、（１１１）面配向指数Ｐを計算したところ、Ｐ＝０．５の値が得られた。

〔比較例２〕
実施例１におけるＮｉ層形成のための電解めっき条件のうち、電流密度および浴温を変え、その他の条件は実施例１と同一として、評価用試料を作成した。
この比較例２における電解めっきの電流密度は４Ａ／ｄｍ^２、浴温は４０℃である。

上記の条件で形成した電解めっきＮｉ層の表面について、Ｘ線回折（ＸＲＤ）試験を行ない、得られたＸＲＤ回折パターンから、（１１１）面、（２００）面および（２２０）面の回折ピーク強度を求め、（１１１）面配向指数Ｐを計算したところ、Ｐ＝０．９の値が得られた。

〔試料評価〕
各実施例及び各比較例により作成した試料を、そのままの状態（初期）のもの、および高温高湿試験（ＤＨＴ１０００ｈ：８５℃８５％で１０００時間保持）した後のものについて、次のようにして剥離強度測定を行なった。

すなわち、試料における、裏面側基板２１２に相当するＰＥＴフィルム３０４の側から１０ｍｍ幅で切込みを入れ、Ｎｉ層３０５およびアルミニウム箔３０６からなる導電層と絶縁基材としてのＰＥＴフィルム３０４の全体を、裏面側封止材（層間絶縁材）に相当するＥＭＡＡシート３０３から２ｃｍ程度剥がし、剥がした部分を密着強度測定機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ製ＴＥＮＳＩＬＯＮ（ＲＴＣ−１２５０））のチャックに固定し、１８０°の角度、剥離速度３００ｍｍ／分の条件で剥離強度を測定した。
各実施例および各比較例の評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、電解めっきによるＮｉ層の（１１１）面配向指数Ｐが１．１以上の各実施例１〜５では、Ｎｉ層に対するカルボキシル基含有樹脂（ＥＭＡＡもしくはＥＡＡ）の初期の剥離強度が高いのみならず、１０００時間の高温高湿試験（ＤＨＴ）の後においても、２０Ｎ／ｃｍ以上の剥離強度が得られた。すなわち、湿潤雰囲気における経時的な密着性の低下が少ないことが確認された。ここで、特に電解めっきによるＮｉ層の（１１１）面配向指数Ｐが１．５以上の各実施例１、２、４、５では、より剥離強度の低下が少ないことが確認された。
したがって実施例の試料をバックコンタクト方式の太陽電池モジュールに適用すれば、長期間安定して密着性を維持し、耐久性および耐候性が良好な太陽電池モジュールを得ることが可能となる。

なお比較例１、２は、１０００時間の高温高湿試験（ＤＨＴ）後において剥離強度の顕著な低下が認められた。したがってこれらの比較例の試料をバックコンタクト方式の太陽電池モジュールに適用した場合、湿潤雰囲気では密着性が低下し、耐久性、耐候性に劣ることとなる。

２０１…太陽電池モジュール、２０２…シリコン基板、２０３…電極（正極）、２０４…電極（負極）、２０５…太陽電池セル（シリコンセル）、２１０…光入射側の透明基材、２１２…裏面側基板（導電積層体）、２１６…裏面側封止材（層間絶縁材）、２２０…導電層、２２０ａ…Ｎｉ層、２２０ｂ…導電性金属膜、２２２Ａ…導電接続部材、２２２Ｂ…導電接続部材

Claims (8)

1. シリコン基板における受光面に対して反対側の面に、Ｐ型半導体を含む正極とＮ型半導体を含む負極とが間隔を置いて形成されて各太陽電池セルが構成され、その複数の太陽電池セルが、表面に所定の回路パターンの導電層が形成された裏面側基板の表側に、その表側の面に対し間隔をおいて配列され、前記裏面側基板と太陽電池セルとの間が層間絶縁材により封止されるとともに、前記各電極と裏面側基板の導電層との間が、層間絶縁材を貫通する電気接続部材によって電気的に接続されたバックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおいて：
   前記層間絶縁材としてカルボキシル基を有する樹脂が用いられ、かつ前記裏面側基板の導電層の少なくとも表面が電解めっきによるＮｉ層によって構成されており、しかもその電解めっきによるＮｉ層は、その結晶格子の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面のＸ線回折強度を、それぞれＩ（１１１）、Ｉ（２００）、Ｉ（２２０）としたときに、下記の式（１）によって定義される（１１１）面配向指数Ｐが、１．１以上でかつ３以下とされていることを特徴とする太陽電池モジュール。
   

   
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて：
   前記カルボキシル基を有する樹脂が、メタクリル酸とオレフィンとの共重合体と、アクリル酸とオレフィンの共重合体とのうちのいずれかであることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて：
   前記メタクリル酸とオレフィンとの共重合体が、エチレン―メタクリル酸共重合体であることを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュールにおいて：
   前記層間絶縁材としてのカルボキシル基を有する樹脂に含まれるカルボキシル基の含有量が、層間絶縁材全体の２ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲内にあることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の太陽電池モジュールにおいて：
   前記裏面側基板の電解めっきによるＮｉ層の（１１１）面配向指数Ｐが、１．５以上でかつ３以下とされていることを特徴とする太陽電池モジュール。
6. 少なくとも表面層が電解めっきによるＮｉ層からなる導電層を、絶縁基材の表面に形成した導電積層体において：
   前記Ｎｉ層の表面の結晶格子の（１１１）面、（２００）面、（２２０）面のＸ線回折強度を、それぞれＩ（１１１）、Ｉ（２００）、Ｉ（２２０）とし、前記の式（１）によって定義される（１１１）面配向指数Ｐが、１．１以上でかつ３以下であることを特徴とする導電積層体。
7. 請求項６に記載の導電積層体において：
   前記（１１１）面配向指数Ｐが、１．５以上でかつ３以下であることを特徴とする導電積層体。
8. 請求項６、請求項７のいずれかの請求項に記載の導電積層体において：
   前記前記導電層が、アルミニウムからなる導電性金属膜の表面に電解めっきによりＮｉ層を形成したものであることを特徴とする導電積層体。

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