JP2015195297A - solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module.
従来、太陽電池セルが発電した電気は、その受光側表面に張り巡らされたインターコネクタを通じて集約されている。しかしながら、インターコネクタが太陽電池セルの受光面の一部を覆い隠すため、太陽電池セルの発電効率が低下するという問題があった。
この問題を解決するために、例えば、特許文献1では、太陽電池セルのn型電極とp型電極の両電極を受光面と反対側の裏面に設置したバックコンタクト方式の太陽電池モジュールを提案している。このバックコンタクト方式の太陽電池モジュールは、受光面と反対側の裏面で接続可能であり、受光面を覆うことなく発電効率の低下を防止できる。
Conventionally, the electricity generated by the solar cells is collected through an interconnector stretched around the light-receiving side surface. However, since the interconnector covers a part of the light receiving surface of the solar battery cell, there is a problem in that the power generation efficiency of the solar battery cell is reduced.
In order to solve this problem, for example,
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では、太陽電池セルの受光面と反対側の裏面に配線基板が対向配置され、その配線基板に配線パターンを形成する金属箔を被着した積層体がインターコネクタの代替の配線回路(配線用電極)として設けられている。配線回路を形成する金属は、導電性の面から一般的に銅が用いられている。
しかしながら、銅は高価であるため、配線に銅よりも安価であるアルミニウムを用いることが提案されている(特許文献2、3)。
In such a back contact solar cell module, a wiring board is disposed opposite to the back surface opposite to the light receiving surface of the solar battery cell, and a laminate in which a metal foil for forming a wiring pattern is attached to the wiring board is provided as an interface. It is provided as an alternative wiring circuit (wiring electrode) for the connector. In general, copper is used as the metal forming the wiring circuit from the viewpoint of conductivity.
However, since copper is expensive, it has been proposed to use aluminum which is cheaper than copper for wiring (Patent Documents 2 and 3).
しかしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題があった。
銅を用いた回路においては、回路とn型電極、p型電極(接続電極)とを電気的に接続する導電接合材として、はんだや銀ペーストが一般的に用いられる。導電接合材と配線回路との間の接続抵抗により太陽電池の出力は低下するため、接続抵抗をできるだけ小さくする必要がある。しかしながら、アルミニウムを用いた回路は、アルミニウム表面の酸化被膜のため、はんだとの間の接続抵抗は非常に大きく、はんだを導電接合材に使用することは現実的ではない。また、導電接合材に銀ペーストを使用した場合も、銅を用いた配線回路に比較して接続抵抗が非常に大きくなってしまう。これは特に湿熱環境下での使用で顕著であり、接続した当初は低い接続抵抗であっても、経時で接続抵抗が急速に上昇してゆき、湿熱環境下での長期信頼性が求められる太陽電池には用いることができない。
However, the prior art as described above has the following problems.
In a circuit using copper, solder or silver paste is generally used as a conductive bonding material for electrically connecting the circuit, an n-type electrode, and a p-type electrode (connection electrode). Since the output of the solar cell is reduced by the connection resistance between the conductive bonding material and the wiring circuit, it is necessary to make the connection resistance as small as possible. However, since the circuit using aluminum is an oxide film on the aluminum surface, the connection resistance with the solder is very large, and it is not practical to use the solder for the conductive bonding material. Also, when a silver paste is used for the conductive bonding material, the connection resistance becomes very large as compared with a wiring circuit using copper. This is particularly noticeable when used in a wet and hot environment. Even if the connection resistance is low at the beginning of the connection, the connection resistance rapidly increases with time, and long-term reliability in a humid and hot environment is required. It cannot be used for batteries.
また、このような問題に対して、アルミニウムを用いた配線回路(配線用電極)の表面を銅やニッケルでめっきすることで、導電接続性を向上させることができるが、この場合高コストになり、アルミニウムを回路材料に使用する利点が薄れてしまう。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、アルミニウム製の配線用電極を用いた低コスト構成でありながら、配線回路と太陽電池セルとの間の導電接続性を良好に維持可能な太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
Also, in order to solve such problems, the conductive connectivity can be improved by plating the surface of a wiring circuit (wiring electrode) using aluminum with copper or nickel. The advantage of using aluminum as a circuit material is diminished.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and it has a low-cost configuration using aluminum wiring electrodes, but has good conductive connectivity between the wiring circuit and the solar cells. An object is to provide a solar cell module that can be maintained.
本発明の一態様は、受光面と反対側の裏面に接続電極が設けられた太陽電池セルと、太陽電池セルの裏面と対向配置され、接続電極と対向する位置に接続電極を配線するための配線用電極が設けられた配線基板と、接続電極と配線用電極とを電気的に接続する導電接合材と、を備え、配線用電極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、導電接合材は、導電性炭素粒子が分散した樹脂からなることを特徴とする。
また、本発明の他の態様は、導電接合材の高さは、太陽電池セルと配線基板との間に介装される封止材の厚みより高いことを特徴とする。
さらに、本発明の他の態様は、導電接合材は、銀、銅、スズ、及び鉛からなる粒子の少なくともいずれかをさらに含む。
One embodiment of the present invention is a solar cell in which a connection electrode is provided on the back surface opposite to the light receiving surface, and is disposed to face the back surface of the solar cell, and for wiring the connection electrode at a position facing the connection electrode. A wiring board provided with a wiring electrode; and a conductive bonding material for electrically connecting the connection electrode and the wiring electrode. The wiring electrode is made of aluminum or an aluminum alloy, and the conductive bonding material is conductive It is characterized by being made of a resin in which conductive carbon particles are dispersed.
Another aspect of the present invention is characterized in that the height of the conductive bonding material is higher than the thickness of the sealing material interposed between the solar battery cell and the wiring board.
Furthermore, in another aspect of the present invention, the conductive bonding material further includes at least one of particles made of silver, copper, tin, and lead.
また、本発明の他の態様は、導電接合材は、銀ペーストの硬化物、銅ペーストの硬化物、及びはんだの少なくともいずれかからなる層と、導電性カーボンペーストの硬化物からなる層との積層体であり、導電性カーボンペーストの硬化物からなる層が配線用電極に接することを特徴とする。
さらに、本発明の他の態様は、太陽電池セルと配線基板との間に介装された封止材を備え、封止材は、ポリオレフィン系の樹脂からなることを特徴とする。
また、本発明の他の態様は、ポリオレフィン系の樹脂は、直鎖状低密度ポリエチレンであることを特徴とする。
さらに、本発明の他の態様は、配線基板は、配線用電極を支持する基材を備え、基材の水蒸気透過率は、1.0g/m2/day以下であることを特徴とする。
In another aspect of the present invention, the conductive bonding material includes a layer made of at least one of a cured product of silver paste, a cured product of copper paste, and solder, and a layer made of a cured product of conductive carbon paste. It is a laminate, and a layer made of a cured product of conductive carbon paste is in contact with the wiring electrode.
Furthermore, another aspect of the present invention includes a sealing material interposed between the solar battery cell and the wiring substrate, and the sealing material is made of a polyolefin-based resin.
Another aspect of the present invention is characterized in that the polyolefin-based resin is linear low-density polyethylene.
Furthermore, another aspect of the present invention is characterized in that the wiring board includes a base material that supports the wiring electrode, and the water vapor transmission rate of the base material is 1.0 g / m 2 / day or less.
本発明の一態様によれば、配線用電極にアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いた場合においても、接続電極と配線用電極との導電接続性を良好に維持することが可能となる。そのため、アルミニウム製の配線用電極を用いた低コスト構成でありながら、配線用電極と太陽電池セルとの間の導電接続性を良好に維持できる。 According to one embodiment of the present invention, even when aluminum or an aluminum alloy is used for the wiring electrode, the conductive connectivity between the connection electrode and the wiring electrode can be favorably maintained. Therefore, the conductive connectivity between the wiring electrode and the solar cell can be favorably maintained while having a low-cost configuration using the wiring electrode made of aluminum.
以下では、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
(構成)
図1に示すように、太陽電池モジュール1は、太陽電池セル20と、太陽電池セル20の受光面20bと反対側の面(以下、「裏面20c」とも呼ぶ)と対向配置された配線基板50と、配線基板50と太陽電池セル20との上に積層されて太陽電池セル20を封止する封止材30と、配線基板50と太陽電池セル20とを電気的に接続する導電接合材40と、封止材30上に積層された透光性基板60と、を備える。これにより、太陽電池モジュール1は、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールを形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
(Constitution)
As shown in FIG. 1, a
太陽電池セル20は、受光面20bから入射された光を光電変換して発電を行う。なお、太陽電池セル20としては、受光面20bと反対側の裏面20cに接続電極20aが設けられた、いわゆるバックコンタクト方式の太陽電池セルであれば、適宜の方式のものを採用することができる。図1では、模式図のため、図示を簡略化しているが、接続電極20aの個数は、2以上の適宜個数を必要に応じて設けることができる。
接続電極20aは、例えば、直径w20aの円形に形成されている。また、接続電極20aの材質としては、例えば、銀ペーストを焼成したものを採用することができる。なお、各接続電極20aは、大きさや形状が異なっていてもよいが、以下では一例として、各接続電極20aは、同一の大きさと形状を有するものとして説明する。
また、太陽電池セル20の平面視形状は、図2に二点鎖線で示すように、例えば、矩形状等の適宜の平面視形状を採用することができる。
The
The
Moreover, as shown in a two-dot chain line in FIG. 2, for example, an appropriate plan view shape such as a rectangular shape can be adopted as the plan view shape of the
図1、図2では、模式図のため、図示を簡略化しているが、太陽電池モジュール1には、複数の太陽電池セル20が内装されている。すなわち、複数の太陽電池セル20が、配線基板50に隙間をあけて配置されている。本実施形態では、図示を省略しているが、図1の図示左右方向及び図示奥行き方向に複数の太陽電池セル20が、隙間をあけつつ配列されている。これにより、平面視矩形格子状をなして配置されている。
配線基板50は、図1に示すように、耐候性樹脂層54、基材51(基材)、絶縁性接着剤層52、配線回路53(配線用電極)が、この順に積層されたものである。
配線回路53は、接続電極20aを配線するための配線パターンを形成する。配線回路53の平面視形状は、太陽電池セル20の接続電極20aそれぞれの配置に応じて設計された、適宜の平面視形状を採用することができる。配線回路53は、絶縁性接着剤層52を介して基材51に積層され、基材51と一体に接着されている。
In FIG. 1 and FIG. 2, the illustration is simplified for the sake of schematic illustration, but the
As shown in FIG. 1, the
The
配線パターンとしては、例えば、図2に示すように、略一定の線幅を有する4つの線状部53a1、53a2、53a3、53a4が櫛歯状をなして配置された櫛歯状部53Aと、略一定の線幅を有する4つの線状部53b1、53b2、53b3、53b4が櫛歯状をなして配置された櫛歯状部53Bとを有し、これら櫛歯状部53A、53Bが互いの線状部間の隙間に貫入するとともに互いに離間して近接配置されたパターンがある。
このパターンでは、櫛歯状部53A、53Bは、それぞれ太陽電池セル20の発電出力のプラス電極配線、マイナス電極配線に対応する。また、櫛歯状部53A、53Bの上方(透光性基板60側)には、図2に二点鎖線で示すように、櫛歯状部53A、53Bを上方から覆う位置に太陽電池セル20が配置される。そして、太陽電池セル20には、各線状部53a1〜53a4、53b1〜53b4と対向する位置に、それぞれ3個ずつ、合計24個の接続電極20a(図2の二点鎖線参照)が設けられている。また、配線回路53の各パターンの各線状部53a1〜53a4、53b1〜53b4上には、接続電極20aに対向する位置に後述する導電接合材40がそれぞれ3個ずつ接着されている。
As the wiring pattern, for example, as shown in FIG. 2, a
In this pattern, the comb-
なお、図2に示す配線回路53のパターンの形状、及び太陽電池セル20の接続電極20aの個数、及び配置は、一例であって、これに限定されるものではない。
また、配線回路53の材質としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金のうち、目的に応じて適宜なものを採用することができる。良好な電気導電性、及び耐食性を確保するためには、例えば、1000系等の高純度アルミニウムを使用することが望ましい。また、良好な強度や加工適性を確保するためには、例えば、3000系や8000系等の高強度アルミニウム合金を使用することが望ましい。
In addition, the shape of the pattern of the
In addition, as a material of the
配線回路53の厚みは、良好な電気導電性を確保するためには厚いほうが望ましいが、材料コストの観点からは薄いほうが望ましい。具体的には、30μm以上200μm以下の範囲が好ましく、50μm以上100μm以下の範囲が特に好ましい。
また、配線回路53の表面は、粗化処理を施してもよい。粗化処理の方法としては、例えば、エッチング処理、ウェットブラスト処理、サンドブラスト処理、及びこれらの複合処理等がある。配線回路53の表面に粗化処理が施されると、導電接合材40との接触面積が増加し、接触抵抗を小さくできる効果がある。また、アンカー効果により、封止材30との密着性を向上させ、太陽電池モジュール1の耐久性を向上できる。
The
Further, the surface of the
配線基板50の形成方法、つまり、耐候性樹脂層54、基材51、絶縁性接着剤層52、配線回路53を積層させる方法としては、例えば、ドライラミネート法等がある。耐候性樹脂層54と基材51との間には、適宜の接着剤が配される。
導電接合材40は、接続電極20aと配線回路53とを電気的に接続する。導電接合材40の材質としては、例えば、導電性炭素粒子が分散した樹脂を採用することができる。導電性炭素粒子が分散した樹脂としては、例えば、導電性炭素粒子(カーボン粉末)を熱硬化性のバインダ樹脂に分散させた導電性カーボンペーストの硬化物がある。導電性カーボンペーストの硬化物の形成方法としては、例えば、目的とする形状にカーボンペーストを成形した後にカーボンペーストを加熱してバインダ樹脂を硬化させる方法がある。導電接合材40は、接続電極20aと配線回路53との両方に接触している。
As a method of forming the
The
カーボン粉末としては、材料コストの観点からは、カーボンブラックやグラファイトが望ましい。また、良好な電気的特性を確保するためには、カーボンナノチューブを用いてもよい。バインダ樹脂としては、熱硬化性の樹脂が望ましく、例えば、エポキシ系、ポリエステル系、アクリレート系等、適宜のものから選択することができる。
また、導電性カーボンペースト(導電接合材40)は、カーボン粉末に加え、銀、銅、スズ、及び鉛からなる粒子の少なくともいずれかをさらに含むようにしてもよい。これにより、導電接合材40の比抵抗を低減できる。
The carbon powder is preferably carbon black or graphite from the viewpoint of material cost. In order to ensure good electrical characteristics, carbon nanotubes may be used. The binder resin is preferably a thermosetting resin, and can be selected from appropriate ones such as epoxy, polyester, and acrylate.
The conductive carbon paste (conductive bonding material 40) may further include at least one of particles made of silver, copper, tin, and lead in addition to the carbon powder. Thereby, the specific resistance of the
このような導電性カーボンペーストとしては、市販のものを適宜に用いればよいが、接続電極20aと配線回路53の電気的接続性を良好なものにするために、比抵抗が低いことが望ましい。導電性カーボンペーストの硬化物である、導電接合材40の抵抗値は、接続電極20aと配線回路53との間で100mΩ以下が望ましく、10mΩ以下がさらに望ましい。このような抵抗値とするために、導電接合材40の形状と、導電性カーボンペーストの比抵抗とを調整する。従来の太陽電池モジュール1の導電接合材40の形状と同等の形状を考えた場合には、導電性カーボンペーストの比抵抗は1Ω・cm以下が望ましく、さらには、0.1Ω・cm以下が望ましいと考えられる。
As such a conductive carbon paste, a commercially available one may be used as appropriate. However, in order to improve the electrical connection between the
また、接続電極20aと導電接合材40との間の接続抵抗、及び配線回路53と導電接合材40との間の接続抵抗は、低いことが望ましい。導電接合材40の抵抗にもよるが、接続抵抗は100mΩ以下が望ましく、10mΩ以下がさらに望ましい。
導電接合材40と配線回路53とは、アルミニウム表面に絶縁性の酸化皮膜が存在するため、次のようにして電気的に接続すると考えられる。すなわち、後述するラミネート工程での加圧により、アルミニウム(配線回路53)が微小に変形して酸化皮膜に欠陥が発生し、発生した欠陥を通じてアルミニウム(配線回路53)と導電接合材40とが圧力を加えられた状態で接触し、導電接合材40と配線回路53とが電気的に接合する。また、導電接合材40の導電性炭素粒子(カーボン粉末)がアルミニウム表面の酸化皮膜を突き破り、酸化皮膜の下にあるアルミニウム(配線回路53)と導電接合材40とが圧力を加えられた状態で接触し、導電接合材40と配線回路53とが電気的に接合する。
Further, it is desirable that the connection resistance between the
The
また、上記のような圧力を加えた状態での電気的接合では、接合当初に存在していた導電接合材40と配線回路53との間の圧力が、アルミニウムの応力緩和により、経時で低下する。このときに、導電接合材40とアルミニウム(配線回路53)との間の電位差が大きいと電解腐食が進行し、接続抵抗が大きくなってしまう。これは、湿熱環境下において、導電接合材40とアルミニウム(配線回路53)との接点付近に、水が進入してくると激しく進み、さらに水に酸素や二酸化炭素が溶解するとより激しく進む。導電接合材40として、従来用いられている銀ペーストの硬化物を用いると、銀とアルミニウムとの電位差が大きいため、湿熱環境で長期間使用すると電解腐食が進行し、接続抵抗が大きくなると考えられる。これに対し、本実施形態において導電接合材40として用いる導電性炭素粒子(カーボン粉末)は、アルミニウムとの電位差が小さいため電解腐食の進行が小さく、湿熱環境で長期間使用しても接続抵抗の上昇を小さく抑えることができる。
Moreover, in the electrical joining in the state where the pressure as described above is applied, the pressure between the conductive joining
耐候性樹脂層54は、配線基板50の積層方向における外表面を構成して、基材51、絶縁性接着剤層52、及び配線回路53を保護する。耐候性樹脂層54の材質としては、例えば、耐湿熱性や紫外線遮断性に優れた、適宜の樹脂材料を採用することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂がある。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、また酸化チタン・シリカ等のフィラーを添加して用いてもよい。耐候性樹脂層54は、耐候性樹脂のフィルムを基材51にラミネートして設けてもよく、またコーティングにより基材51に直接設けてもよい。
The weather
基材51は、耐候性樹脂層54上に積層され、絶縁性接着剤層52を介して配線回路53を支持する。基材51としては、可撓性を有するシート状部材であることが好ましい。また、基材51は、電気絶縁性に優れる材料からなることが好ましい。基材51としては、樹脂材料を、シート状もしくはフィルム状に形成したものを採用できる。
基材51の材質としては、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ウレタン、エポキシ、メラミン、スチレン等の樹脂材料、またはこれらを共重合した樹脂材料を採用することができる。この中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが性能とコストのバランスの観点から好ましい。また、断熱性や弾力性や光学特性の制御のため、必要に応じて、有機フィラー、または無機フィラー、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を混入した材料を使用することもできる。
The
As a material of the
また、基材51としては、単一の樹脂材料からなるものだけでなく、例えば、上記の樹脂材料を複数積層させた積層フィルムや、上記の樹脂材料からなる層と後述するバリアフィルムのような機能層とを積層させた複合積層フィルムを採用することもできる。
基材51が太陽電池モジュール1の外表面として必要な強度や耐候性を有する場合には、耐候性樹脂層54を削除し、基材51が耐候性樹脂層54を兼ねる構成としてもよい。
また、基材51は、外部環境から太陽電池モジュール1の内部に水、酸素、二酸化炭素等が侵入してくることを抑制する機能(以下、「バリア性」とも呼ぶ)を有することが望ましい。基材51がバリア性を有するためには、例えば、バリアフィルムや、樹脂フィルムとバリアフィルムとの複合積層フィルムを使用することが望ましい。バリアフィルムの材質としては、例えば、水分や酸素に対する遮断性に優れた適宜の樹脂材料、アルミニウム箔、もしくはアルミニウム箔と適宜の樹脂との複合積層フィルム、及び樹脂フィルム上にアルミナやシリカ等を蒸着したフィルムを採用することができる。
Moreover, as the
When the
In addition, the
基材51がバリア性を有すれば、湿熱環境下でも、太陽電池モジュール1の内部への水、酸素、二酸化炭素等の侵入を抑制できる。そのため、導電接合材40とアルミニウム(配線回路53)との接点付近の電解腐食を抑制でき、接続抵抗の上昇を抑制できる。バリアフィルムのバリア性としては、水蒸気透過率にして1.0g/m2/day以下であることが、導電接合材40と配線回路53の電気的接続性を保持する観点から望ましい。
絶縁性接着剤層52は、基材51の表面に、配線回路53を固定する。絶縁性接着剤層52の材質としては、例えば、硬化性樹脂であるウレタン、アクリル、エポキシ、ポリイミド、オレフィン、またはこれらを共重合した硬化型接着剤を硬化させたものを採用できる。硬化型接着剤の種類は特に限定されず、例えば、熱硬化型接着剤、UV硬化型接着剤等を好適に採用できる。また、段階硬化型でない接着剤を用いてもよい。
If the
The insulating
封止材30は、配線基板50と太陽電池セル20との上に積層され、太陽電池セル20を封止して絶縁する。封止材30としては、熱可塑性樹脂フィルムを採用できる。
封止材30の材質としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・メタアクリル酸共重合体(EMAA)等からなるフィルム材を採用できる。この中でも、ポリオレフィン系樹脂が特に好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン等のα−オレフィンや、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、無水マレイン酸等の不飽和モノマーのうち1種類または2種類以上を共重合したものを採用できる。柔軟性等の機械特性、また、融点やメルトフローレート等加工適性等の観点からエチレン/α−オレフィン共重合体が好ましく、特に直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)が好ましい。
The sealing
As the material of the sealing
封止材30は、湿熱環境下で加水分解によるカルボン酸の発生が少ないことが望ましい。本実施形態では、配線回路53にアルミニウムを用いるため、カルボン酸の発生が大きい材料を用いると接続電極20aの電解腐食が大きくなる可能性がある。LLDPE等のポリオレフィン系樹脂では、湿熱環境下でも加水分解によるカルボン酸の発生が少ないため、特に好適であると考えられる。また、封止材30のうち、透明封止材シート31及び32両方がポリオレフィン系樹脂であることが望ましいが、接続電極20aに直接接する封止材シート32のみにポリオレフィン系樹脂を用い、透明封止材シート31には、例えば、EVA等のカルボン酸を比較的発生しやすい樹脂を用いる構成も可能である。
It is desirable for the sealing
また、封止材30には、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定化剤、二酸化炭素捕捉剤等の各種添加剤を含むようにしてもよい。特に、二酸化炭素捕捉剤を含むようにした場合、太陽電池モジュール1内の二酸化炭素濃度を低減できる。そのため、導電接合材40とアルミニウム(配線回路53)との接点付近の電解腐食の防止の観点から望ましい。
封止材30は、図1に示すように、上記のような熱可塑性樹脂フィルムで構成される封止材シート32、透明封止材シート31によって、太陽電池セル20を挟み込んでラミネート加工することにより形成されている。
Further, the sealing
As shown in FIG. 1, the sealing
封止材シート32は、太陽電池セル20と配線基板50との間に介挿され、太陽電池セル20を裏面20c側から封止する。封止材シート32は、太陽電池セル20の受光面20bよりも配線基板50側の封止材30の領域を形成するため、光透過性を要しない。このため、封止材シート32の材質としては、例えば、光吸収性、光散乱性、光反射性を有する種々のフィルムを採用することができる。例えば、適宜色を有する色材を含む色付きフィルム、例えば、黒色フィルムや白色フィルム等を好適に使用することができる。
封止材シート32として、黒色フィルムや白色フィルム等の色付きフィルムをした場合、配線基板50の表面が太陽電池セル20間の隙間を通して透光性基板60側から視認できなくなる。そのため、太陽電池モジュール1の意匠性を向上することができる。
The sealing
When a colored film such as a black film or a white film is used as the sealing
透明封止材シート31は、太陽電池セル20を受光面20b側から封止する。透明封止材シート31は、太陽電池セル20の受光面20bよりも透光性基板60側の封止材30の領域を形成するため、光透過性を要する。このため、透明封止材シート31の材質としては、例えば、光透過性を有する種々の透明フィルムを採用することができる。
透光性基板60は、入射光を太陽電池セル20の受光面20bに導くとともに、耐候性樹脂層54と反対側の外表面を構成する部材である。透光性基板60の材質としては、例えば、光線透過性、耐候性、強度の観点から強化ガラス板が望ましい。また、例えば、フッ素系樹脂やアクリル系樹脂等のプラスチック板やシートを用いることができる。
The transparent
The
(製造方法)
次に、太陽電池モジュール1の製造方法について説明する。
配線基板50上に、導電性カーボンペーストを、導電接合材40(配線パターン)の形状に塗布する。導電性カーボンペーストの塗布方法としては、例えば、スクリーン印刷やステンシル印刷等、任意のパターンを形成可能な印刷方法を採用することができる。
続いて、導電性カーボンペーストの塗布が終了すると、導電性カーボンペーストが塗布された配線基板50、封止材シート32、太陽電池セル20、透明封止材シート31、及び透光性基板60を、この順に重ねて配置する。その際、接続電極20aと導電性カーボンペースト(導電接合材40)とが接触するように、封止材シート32には、導電接合材40が位置する箇所に導電接合材40が少なくとも貫通可能な大きさの穴をあけておく。
(Production method)
Next, the manufacturing method of the
A conductive carbon paste is applied onto the
Subsequently, when the application of the conductive carbon paste is completed, the
続いて、ラミネーターを用い、真空下で、配線基板50、封止材シート32、太陽電池セル20、透明封止材シート31、及び透光性基板60の積層体を加熱しつつ積層方向に加圧する真空加圧ラミネート(以下、「ラミネート工程」とも呼ぶ)を行う。加熱温度、加圧力の加工条件は、封止材シート32と透明封止材シート31とが軟化して変形し、それぞれが隣接する部材の表面と密着して接着する温度であるとともに、導電接合材40が硬化し、接続電極20aと配線回路53とが電気的に接合する加熱温度、加圧力とする。
ラミネート工程での加熱により、封止材シート32と透明封止材シート31とが軟化して変形し一体化する。また、軟化が進んだ封止材シート32と透明封止材シート31とは、流動しそれぞれが隣接する部材の表面と密着する。これにより、太陽電池セル20の外周部が封止され、配線基板50と透光性基板60との間に封止材30の層が形成される。
Subsequently, using a laminator, the laminated body of the
By the heating in the laminating process, the sealing
また、ラミネート工程での加圧により、配線回路53が微小に変形して配線回路53(アルミニウム)表面の酸化皮膜に欠陥が発生し、酸化皮膜の下にあるアルミニウムと導電接合材40とが接触する。これにより、導電接合材40と配線回路53とが電気的に接合する。さらに、導電接合材40の導電性炭素粒子(カーボン粉末)が配線回路53(アルミニウム)表面の酸化皮膜を突き破り、酸化皮膜の下にあるアルミニウムと導電接合材40とが接触する。これにより、導電接合材40と配線回路53とが電気的に接合する。
そして、ラミネート工程が終了すると、各層、各部材20、30、40、50、60間が接着された状態で固化する。これにより、太陽電池モジュール1が形成される。
このようなラミネート工程は、通常130℃〜200℃の温度で、5分〜30分かけて行われる。そして、真空加圧ラミネートが行われている間、封止材シート32の軟化変形と、導電接合材40の硬化とが同時に行われる。それゆえ、導電接合材40の硬化条件によっては、導電接合材40が充分に硬化する前に、封止材シート32の軟化変形により導電接合材40が変形したり断線したりする恐れがある。そのため、導電接合材40の硬化条件は、封止材シート32の軟化変形に影響されないように設計する必要がある。
In addition, due to the pressurization in the laminating process, the
And when a lamination process is complete | finished, it solidifies in the state to which each layer and each
Such a laminating process is usually performed at a temperature of 130 ° C. to 200 ° C. for 5 to 30 minutes. Then, while the vacuum pressure lamination is performed, the softening deformation of the sealing
また、導電接合材40の高さは、図3に示すように、封止材シート32の厚みより高くしてもよい。これにより、ラミネート工程での加圧時における、アルミニウムの変形を大きくすることができ、表面酸化皮膜の欠陥を増やすことができる、ないしは導電接合材40の導電性炭素粒子が酸化皮膜を突き破りやすくすることができる。このような形状とするためには、導電接合材40を印刷によって設ける際に、印刷パターン(導電性カーボンペースト)の高さを封止材シート32の厚みより高くすればよい。また、印刷パターンの高さが封止材シート32の厚み以下であっても、封止材シート32の、導電接合材40が位置する箇所にあける穴を大きくすることで、図4に示すように、導電接合材40の周辺の封止材シート32の厚みを小さくでき、導電接合材40の高さを相対的に高くできる。
導電接合材40として導電性カーボンペーストの硬化物を用いることには、次のような利点もある。導電接合材40として、従来構成では銀ペーストの硬化物が用いられているが、それを安価な導電性カーボンペーストの硬化物に置換することで、さらに低コストの太陽電池モジュールとすることができる。
Further, the height of the
The use of a cured conductive carbon paste as the
(本実施形態の効果)
本実施形態は、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、受光面20bと反対側の裏面20cに接続電極20aが設けられた太陽電池セル20と、太陽電池セル20の裏面20cと対向配置され、接続電極20aと対向する位置に接続電極20aを配線するための配線回路53(配線電極)が設けられた配線基板50と、接続電極20aと配線回路53(配線電極)とを電気的に接続する導電接合材40と、を備える。そして、本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、配線回路53(配線電極)は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、導電接合材40は、導電性炭素粒子が分散した樹脂からなる。
このような構成によれば、配線回路53にアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いた場合においても、接続電極20aと配線回路53との導電接続性を良好に維持することが可能となる。そのため、アルミニウム製の配線回路53を用いた低コスト構成でありながら、配線回路53と太陽電池セル20との間の導電接続性を良好に維持できる。
(Effect of this embodiment)
This embodiment has the following effects.
(1) The
According to such a configuration, even when aluminum or an aluminum alloy is used for the
(2)本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、導電接合材40の高さは、太陽電池セル20と配線基板50との間に介装される封止材シート32の厚みより高い。
このような構成によれば、ラミネート工程での加圧時における、アルミニウムの変形を大きくすることができ、表面酸化皮膜の欠陥を増やすことができる、ないしは導電接合材40の導電性炭素粒子が酸化皮膜を突き破りやすくすることができる。
(3)本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、導電接合材40は、銀、銅、スズ、及び鉛からなる粒子の少なくともいずれかをさらに含む。
このような構成によれば、導電接合材40の比抵抗を低減することができる。
(2) In the
According to such a configuration, the deformation of aluminum during pressurization in the laminating process can be increased, defects in the surface oxide film can be increased, or the conductive carbon particles of the
(3) In the
According to such a configuration, the specific resistance of the
(4)本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、太陽電池セル20と配線基板50との間に介装され、ポリオレフィン系の樹脂からなる封止材シート32を備える。
このような構成によれば、湿熱環境下での加水分解によるカルボン酸の発生を低減でき、配線回路53にアルミニウムを用いても、接続電極20aの電解腐食を抑制できる。
(5)本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、ポリオレフィン系の樹脂は、直鎖状低密度ポリエチレンである。
このような構成によれば、柔軟性等の機械特性や、融点等の加工適性等を向上できる。
(6)本実施形態に係る太陽電池モジュール1は、基材51の水蒸気透過率は、1.0g/m2/day以下である。
このような構成によれば、湿熱環境下でも水、酸素、二酸化炭素等の侵入を抑制でき、導電接合材40とアルミニウムとの電気的接続性をより適切に保持できる。
(4) The
According to such a structure, generation | occurrence | production of the carboxylic acid by the hydrolysis in a humid heat environment can be reduced, and even if it uses aluminum for the
(5) In the
According to such a configuration, mechanical properties such as flexibility, processing suitability such as melting point, and the like can be improved.
(6) In the
According to such a configuration, entry of water, oxygen, carbon dioxide and the like can be suppressed even in a humid heat environment, and the electrical connectivity between the
(変形例)
本実施形態の変形例の一つを図5に示す。本変形例では、導電接合材40は、セル側接合材41と裏面側接合材42との積層体である。接続電極20aとは、セル側接合材41とで接合し、配線回路53とは、裏面側接合材42とで接合している。セル側接合材41は、銀ペーストの硬化物、銅ペーストの硬化物、はんだの少なくともいずれかからなる層である。裏面側接合材42は、導電性カーボンペーストの硬化物からなる層である。このような構成によれば、セルの接続電極20aと導電接合材40との電気接続性を従来のバックコンタクト方式太陽電池モジュールと同等に良好にすることができ、アルミニウムからなる配線回路53と導電接合材40との電気接続性も良好にすることができる。
セル側接合材41と裏面側接合材42は、図5では同じ断面形状をもつように示されているが、例えば、図6のようにセル側接合材41と裏面側接合材42は異なる断面形状を有してもよい。図6のように、裏面側接合材42と配線回路53の接触面積を大きくすることで、裏面側接合材42と配線回路53の間の接続抵抗を小さくすることができる。
(Modification)
One modification of this embodiment is shown in FIG. In this modification, the
Although the cell
本発明の太陽電池モジュールによれば、配線回路に安価なアルミニウムを使用した場合においても、接続電極と配線回路とを導電接合材を用いて良好な接合をすることが可能となる。そのため、コスト上有利な太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the solar cell module of the present invention, even when inexpensive aluminum is used for the wiring circuit, the connection electrode and the wiring circuit can be favorably bonded using the conductive bonding material. Therefore, a cost-effective solar cell module can be provided.
1 太陽電池モジュール
20 太陽電池セル
20a 接続電極
20b 受光面
20c 裏面
30 封止材
31 透明封止材シート
32 封止材シート
40 導電接合材
41 セル側接合材
42 裏面側接合材
50 配線基板
51 基材
52 絶縁性接着剤層
53 配線回路
54 耐候性樹脂層
60 透光性基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記太陽電池セルの前記裏面と対向配置され、前記接続電極と対向する位置に前記接続電極を配線するための配線用電極が設けられた配線基板と、
前記接続電極と前記配線用電極とを電気的に接続する導電接合材と、を備え、
前記配線用電極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、
前記導電接合材は、導電性炭素粒子が分散した樹脂からなることを特徴とする太陽電池モジュール。 A solar cell provided with a connection electrode on the back surface opposite to the light receiving surface;
A wiring substrate that is disposed opposite to the back surface of the solar battery cell and provided with wiring electrodes for wiring the connection electrodes at positions facing the connection electrodes;
A conductive bonding material for electrically connecting the connection electrode and the wiring electrode;
The wiring electrode is made of aluminum or an aluminum alloy,
The solar cell module, wherein the conductive bonding material is made of a resin in which conductive carbon particles are dispersed.
前記導電接合材の高さは、前記封止材の厚みより高いことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。 A sealing material interposed between the solar battery cell and the wiring board;
The solar cell module according to claim 1, wherein a height of the conductive bonding material is higher than a thickness of the sealing material.
前記封止材は、ポリオレフィン系の樹脂からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 A sealing material interposed between the solar battery cell and the wiring board;
The solar cell module according to any one of claims 1 to 4, wherein the sealing material is made of a polyolefin-based resin.
前記基材の水蒸気透過率は、1.0g/m2/day以下であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。 The wiring board includes a base material that supports the wiring electrode,
The solar cell module according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate has a water vapor transmission rate of 1.0 g / m 2 / day or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014072934A JP2015195297A (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | solar cell module |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110061080A (en) * | 2019-04-01 | 2019-07-26 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | Back contacts solar module, conductive backings and its manufacturing method |
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JP2020161515A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | Photoelectric conversion module, electronic timepiece, electronic apparatus and manufacturing method of photoelectric conversion module |
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JP2020161515A (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | セイコーエプソン株式会社 | Photoelectric conversion module, electronic timepiece, electronic apparatus and manufacturing method of photoelectric conversion module |
CN110061080A (en) * | 2019-04-01 | 2019-07-26 | 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 | Back contacts solar module, conductive backings and its manufacturing method |
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