JP2016510504A - ブレンドエラストマーを含んでなる導電性接着剤 - Google Patents

ブレンドエラストマーを含んでなる導電性接着剤 Download PDF

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Abstract

導電性接着剤組成物およびソーラーセルモジュールにおけるその使用が本明細書に開示される。この導電性接着剤は、ポリマーマトリックスと、組成物に含まれる全成分の重量％が合計１００重量％となるようにポリマーマトリックスに分散された約４０〜９０重量％の導電性粒子とを含んでなる。ポリマーマトリックスは、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーとのブレンドを約１０：９０〜約７０：３０の範囲の重量比で含んでなるか、またはそれから形成される。

Description

本開示は、ブレンドエラストマーをベースとする導電性接着剤に関する。
ソーラーセルモジュールにおいて、ソーラーセルは表面電極を有し、表面電極には、セルから電力を引き出すための配線部材（導電性相互接続部材またはリボンとも呼ばれる）が接続されている。配線部材は、通常、金属ストリップ（Ｃｕストリップなど）の形態であり、それらはハンダ付けによって表面電極に接続されることが多い。しかしながら、このようなハンダ付けのためには比較的高温が必要であるため、発電をもたらす半導体構造、表面電極、ハンダおよび配線部材間の熱収縮係数の差異によって、接続構造に応力が加えられる。そのような熱応力によって、ソーラーセルの屈曲および亀裂が生じるおそれがある。
この課題を解決するために、配線部材をソーラーセルの表面電極に接続するために、ハンダの代わりに、ポリマーをベースとする導電性接着剤の使用が提案されている。そのようなポリマーをベースとする導電性接着剤は、典型的に、絶縁ポリマー（エポキシ樹脂、アクリルポリマー、フェノキシ樹脂、ポリイミドまたはシリコーンゴムなど）および導電性粒子（Ａｇ粒子など）から構成される。例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１４７３５５号明細書および同第２０１２／００１２１５３号明細書を参照のこと。上記文献には、ゴムをベースとするか、またはエチレンコポリマーをベースとする（例えば、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）をベースとする）導電性接着剤も開示されている。しかしながら、さらに改善された耐候性を有する新規ポリマーをベースとする導電性接着剤を開発することがなお必要とされている。
本開示の目的は、少なくとも１つのソーラーセルと、少なくとも１つの配線部材とを含んでなるソーラーセルモジュールであって、少なくとも１つのソーラーセルが、少なくとも１つの表面電極を有し、かつ少なくとも１つの配線部材が、導電性接着剤を介して、少なくとも１つの表面電極に接続され；導電性接着剤が、ポリマーマトリックスと、接着剤組成物に含まれる全成分の重量％が合計１００重量％となるようにポリマーマトリックスに分散された４０〜９０重量％の導電性粒子とを含んでなる接着剤組成物から形成され；かつポリマーマトリックスが、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーとのブレンドを１０：９０〜７０：３０の範囲の重量比で含んでなる、ソーラーセルモジュールを提供することである。
ソーラーセルモジュールの一実施形態において、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーとの重量比は、１５：８５〜７０：３０または１５：８５〜６５：３５の範囲である。
ソーラーセルモジュールのさらなる実施形態において、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーは、エチレンの重合単位と、エチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーの全重量に基づき、４０〜９０重量％、または好ましくは５０〜８０重量％、またはより好ましくは５０〜７５重量％の少なくとも１種のアルキル（メタ）アクリレートの重合単位とを含んでなる。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーは、エチレン／メチルアクリレートコポリマー、エチレン／エチルアクリレートコポリマー、エチレン／ブチルアクリレートコポリマー、およびそれの２種以上の組み合わせからなる群から選択される。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーは、エチレンの重合単位と、エチレン酢酸ビニルコポリマーの全重量に基づき、５〜５０重量％、または好ましくは１５〜４５重量％、またはより好ましくは２０〜４５重量％の酢酸ビニルの共重合単位とを含んでなる。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーおよび／または少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーは、架橋剤によって架橋される。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、導電性粒子は、金属粒子および非金属粒子から選択される。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、導電性粒子は金属粒子であるか、または好ましくは、導電性粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｗ、Ｐｂおよびそれらの２種以上の合金の粒子からなる群から選択されるか、またはより好ましくは、導電性粒子は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉおよびそれらの合金の粒子から選択されるか、またはさらにより好ましくは、導電性粒子はＡｇ粒子である。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、接着剤組成物の全重量に基づき、導電性粒子の４０〜８５重量％または４５〜８３重量％がポリマーマトリックスに分散される。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、少なくとも１種のソーラーセルは、前面電極および背面電極を有し、かつ導電性接着剤を介して前面電極に接続される１種以上の前面配線部材、および導電性接着剤を介して背面表面電極に接続される１種以上の背面配線部材がある。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、少なくとも１種のソーラーセルは、ウエハをベースとするソーラーセルである。
ソーラーセルモジュールのなおさらなる実施形態において、少なくとも１種のソーラーセルは、薄膜ソーラーセルである。
本開示に従って、２つの特定の終点によって範囲が示される場合、この範囲には、２つの特定の終点の中にあるいずれの値も、また２つの終点のいずれかに等しいか、またはほぼ等しいいずれの値も含まれることは理解される。
本明細書には、ポリマーマトリックスと、接着剤組成物に含まれる全成分の重量％が合計１００重量％となるようにポリマーマトリックスに分散された約４０〜９０重量％の導電性粒子とを含んでなる導電性接着剤組成物が開示される。ポリマーマトリックスは、約１０：９０〜約７０：３０の範囲の重量比の少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）とのブレンドエラストマーを含んでなるか、またはそれから形成される。
ＡＥＭゴムとしても知られるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーは、エチレンの重合単位と、エチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーの全重量に基づき、約４５〜９０重量％、または約５０〜８０重量％、または約５０〜７５重量％の少なくとも１種のアルキル（メタ）アクリレートの重合単位との共重合から誘導される。「（メタ）アクリレート」という用語は、本明細書中、メタクリル酸のエステルおよび／またはアクリル酸のエステルを指すために使用され、「メタ」という用語は、本明細書中、−Ｈ、または分枝もしくは非分枝基Ｃ1〜Ｃ10アルキルを指すために使用され、「アルキル」という用語は、本明細書中、−Ｈ、あるいはＣ1〜Ｃ12アルキル、Ｃ1〜Ｃ20アルコキシアルキル、Ｃ1〜Ｃ12シアノアルキルもしくはＣ1〜Ｃ12フルオロアルキルの分枝または非分枝基を指すために使用される。本明細書で使用されるアルキル（メタ）アクリレート基には、限定されないが、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、アルキルエタクリレート、アルキルプロパクリレートおよびアルキルヘキサクリレート、アルコキシアルキルメタクリレート、アルコキシアルキルエタクリレート、アルコキシアルキルプロパクリレートおよびアルコキシアルキルヘキサクリレートが含まれる。アルキル基は、シアノ基または１種以上のフッ素原子によって置換されてもよい。すなわち、アルキル基はＣ1〜Ｃ12シアノアルキル基またはＣ1〜Ｃ12フルオロアルキル基でもよい。エチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーは、２種以上のアルキル（メタ）アクリレート、例えば、２種の異なるアルキルアクリレートモノマーの共重合単位を含んでなってもよい。例えば、本明細書で使用されるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーには、限定されないが、エチレン／メチルアクリレートコポリマー（ＥＭＡ）、エチレン／エチルアクリレートコポリマー（ＥＥＡ）およびエチレン／ブチルアクリレートコポリマー（ＥＢＡ）が含まれる。
そのうえ、本明細書で使用されるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーは、エチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーの全重量に基づき、約５重量％までの官能化コモノマーを任意選択でさらに含んでもよい。本明細書で使用される任意の官能化コモノマーには、限定されないが、（メタ）アクリレートグリシジルエステル（例えば、グリシジルメタクリレート）、クロロビニルエーテル、マレイン酸、および酸、ヒドロキシル、無水物、エポキシ、イソシアネート、アミン、オキサゾリン、クロロアセテート、カルボン酸エステル部分またはジエン官能性を含む１つ以上の反応性基を有する他のコモノマーが含まれる。また、本明細書で使用されるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーは、エチレンと、２種以上の（例えば、２種の）アルキル（メタ）アクリレートモノマーを共重合することによって製造されることも想像できる。例は、エチレン、メチルアクリレートおよび第２のアクリレート（例えば、ブチルアクリレート）を重合させることによって製造されるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーである。
ブレンドエラストマーに含まれるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーが、２種以上のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーのブレンドでもよいことも想像できる。
エチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーは、ポリマー技術において周知の様々なプロセスによって調製されてもよい。例えば、オートクレーブ反応器中での連続プロセスとして共重合を実行することができる。あるいは、本明細書で使用されるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーは、管状反応器などにおいて高圧および高温で製造されてもよい。コポリマーは、従来の手段によって、例えば、減圧の下および高温で未重合の材料および溶媒を蒸発させることによって、未反応のモノマーおよび溶媒（使用される場合）との生成物混合物から分離することができる。
本明細書で使用されるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーは商業的に入手可能でもある。例示的なエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーには、商標名Ｖａｍａｃ（登録商標）でＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，米国（以下、「ＤｕＰｏｎｔ」）から入手可能であるものが含まれる。
本明細書で使用されるエチレン／酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）は、エチレンの重合単位と、ＥＶＡの全重量に基づき、約５〜５０重量％、または約１５〜４５重量％、または約２０〜４５重量％の酢酸ビニルの共重合単位の共重合から誘導される。本開示に従って、本明細書で使用されるエチレン酢酸ビニルコポリマーは、約３５重量％まで、または約２５重量％まで、または約２０重量％までの１種以上の追加的なモノマーの共重合単位を含んでなってもよい。そのような１種以上の追加的なコモノマーには、限定されないが、（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸、ブチルアクリレート、一酸化炭素およびそれの２種以上の組み合わせが含まれてよい。適切なエチレン酢酸ビニルコポリマーは、商業的に得られてもよい。例えば、ＤｕＰｏｎｔから入手可能なＥｌｖａｘ（登録商標）ＥＶＡ樹脂；Ａｒｋｅｒｍａ，Ｉｎｃ．（フランス）から入手可能なＥｖａｔａｎｅ（商標）ＥＶＡコポリマー；Ｅｘｘｏｎｍｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（米国）から入手可能なＥｓｃｏｒｅｎｅ（商標）ＥＶＡ樹脂；三井・デュポンポリケミカル株式会社（日本）から入手可能なＥｖａｆｌｅｘ（登録商標）ＥＶＡ樹脂；またはＣｅｌａｎｅｓｅ（カナダ）から入手可能なＡｔｅｖａ（商標）ＥＶＡ樹脂も本明細書において使用されてよい。
本明細書で使用されるブレンドエラストマー内で、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーとの重量比は、約１０：９０〜約７０：３０、または１５：８５〜約７０：３０、または約１５：８５〜約６５：３５の範囲であってもよい。
好ましくは、ブレンドエラストマーに含まれるエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーおよび／またはエチレン酢酸ビニルコポリマーは、架橋剤によって架橋される。
本明細書で使用される架橋剤は、いずれかの適切なペルオキシドでもあってもよい。「ペルオキシド」という用語は、１種以上のペルオキシド、すなわちＯ−Ｏ結合を含む有機化合物を指す。適切なペルオキシドは、例えば、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃａｔａｌｏｇｕｅ ｏｆ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓに開示されている。ペルオキシドを加熱することによって、ラジカルが発生し、このラジカルは組成物の成分と反応し、混合物における共有結合架橋を生じさせる。組成物に存在する有機ペルオキシドの量および種類を調節することによって、ラジカル生成、抽出および架橋ステップの相対速度を制御することができる。
本明細書において適切である例示的なペルオキシド架橋剤には、限定されないが、メチルエチルケトンペルオキシド；ジクミルペルオキシド；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン；１，１−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン；１，１−ジ−（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン；２，２’−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ジイソプロピルベンゼン；４，４’−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ブチルバレレート；エチル３，３−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ブチレート；ｔ−ブチルクミルペルオキシド；ジ［（ｔ−ブチルペルオキシ）−イソプロピル］ベンゼン；ｔ−ブチルペルオキシド；６，６，９，９−テトラメチル−３−メチル−３，ｎ−ブチル−１，２，４，５−テトラオキシシクロノナン；６，６，９，９−テトラメチル−３−メチル−３−エチルカルボニルメチル−１，２，４，５−テトラオキシ−シクロノナン；エチル３，３−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ブチレート；ジベンゾイルペルオキシド；２，４−ジクロロベンゾイルペルオキシド；ＯＯ−ｔ−ブチル−Ｏ−（２−エチルヘキシル）モノペルオキシカルボネート；２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルペルオキシ）−３−ヘキシン；およびそれの２種以上の組み合わせが含まれる。
本明細書に使用される架橋剤は商業的に入手可能でもある。例示的な架橋剤には、商標名Ｐｅｒｋａｄｏｘ（商標）でＡｋｚｏＮｏｂｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ，オランダから入手可能なもの；または商標名Ｌｕｐｅｒｏｘ（商標）でＡｒｋｅｒｍａ，Ｉｎｃ．から入手可能なものが含まれる。適切なジクミルペルオキシド（ＤＣＰ）架橋剤は、Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｆａｎｇｒｕｉｄａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ，中国またはＨａｎｇｚｈｏｕ Ｈｉ−Ｔｅｃｈ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ．中国から得られてもよい。
導電性接着剤組成物の全容量に基づき、ポリマーマトリックスは、導電性接着剤組成物の全重量に基づき、約１０〜６０重量％、または約１５〜６０重量％、または約１７〜５５重量％の濃度で存在してもよい。
本明細書で使用される導電性粒子は、回路接続時における接着剤組成物の導電性を提供する。導電性粒子には、金属粒子、非金属粒子、金属コーティングされた粒子およびそれの組み合わせが含まれてよい。適切な金属粒子には、限定されないが、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｗ、Ｐｂおよびそれらの２種以上の合金の粒子が含まれる。適切な非金属粒子には、限定されないが、カーボンナノチューブ、グラフェン、ポリアニリン、ポリアセチレンおよびポリピロール、ならびにそれらの２種以上の組み合わせが含まれる。金属コーティングされた粒子に使用される金属コーティング材料には、限定されないが、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉおよびそれらの２種以上の組み合わせが含まれる。適切な金属コーティングされた粒子には、限定されないが、Ａｇコーティングされたガラスビーズ、Ａｇコーティングされたポリスチレン粒子、ＡｇコーティングされたＣｕ粒子、ＮｉコーティングされたＣｕ粒子およびそれらの２種以上の組み合わせが含まれる。導電性粒子の径は、回路のピッチによって決定されてもよく、意図された用途次第で、例えば、約０．１〜約５０μｍであってよい。
導電性接着剤組成物の全重量に基づき、導電性粒子は、約４０〜９０重量％、または約４０〜８５重量％、または約４５〜８３重量％の濃度で存在してもよい。
本明細書に開示される導電性接着剤組成物の一実施形態において、ポリマーマトリックスは、約１０：９０〜約７０：３０の重量比の少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）とのブレンドエラストマーから形成され、かつ導電性粒子は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉおよびそれらの合金の粒子から選択される。本明細書に開示される導電性接着剤組成物のさらなる実施形態において、導電性粒子はＡｇ粒子から選択される。
本明細書にさらに開示されるものは、上記で開示された導電性接着剤組成物から形成される導電性シートまたはテープである。
本明細書になおさらに開示されるものは、１種以上のソーラーセルと、導電性接着剤とを含んでなるソーラーセルモジュールである。そのような実施形態において、導電性接着剤は、ソーラーセルの表面電極を配線部材（リボンとも呼ばれる）と電気的に接続するために含まれる。配線部材は直列および／または並列にソーラーセルを電気的に接続するために、およびモジュールから電力を引き出すための導電性経路を形成するために含まれる。
本明細書で使用されるソーラーセルは、光を電気エネルギーに変換することができるいずれかの物品または材料であってもよい。例えば、本明細書で使用されるソーラーセルには、限定されないが、ウエハをベースとするソーラーセル（例えば、ｃ−Ｓｉまたはｍｃ−Ｓｉをベースとするソーラーセル）、および薄膜ソーラーセル（例えば、ａ−Ｓｉ、μｃ−Ｓｉ、ＣｄＴｅ、銅インジウムセレニド（ＣＩＳ）、銅−インジウム−ガリウムセレニド（ＣＩＧＳ）、光吸収染料、または有機半導体をベースとするソーラーセル）が含まれる。
ソーラーセルの表面電極は、電気伝導を提供することができるいずれかの適切な材料から製造されてもよい。例えば、表面電極は、ソーラーセル表面上に導電性ペーストを印刷（例えば、スクリーン印刷またはインクジェット印刷）することによって形成されてもよい。適切なペースト材料の具体的な例には、限定されないが、銀のペースト、銀を含有するガラスペースト、金のペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト、アルミニウムペースト、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）（酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）など）が含まれる。
配線部材は、しかしながら、銅、銀、アルミニウム、金、ニッケル、カドミウムおよびそれらの合金などのいずれかの高導電性材料から形成されてもよい。
ソーラーセルの表面電極は、いずれかの適切なパターンにあってもよく、表面電極と配線部材との間の接続が、いずれかの適切な形態であってもよい。
例えば、ウエハをベースとするソーラーセルモジュールにおいて、各ソーラーセルが、前面電極および背面表面電極を含んでなってもよく、ここで上面電極は、複数の並列の導電性フィンガー、および導電性フィンガーと垂直かつそれに接続する２本以上の導電性母線を含んでなってもよく、背面表面電極は、層導電性ペーストおよび２本以上の導電性母線を含んでなってもよい。ある種の実施形態において、導電性フィンガーおよび導電性母線は銀ペーストから形成され、背面電極に含まれる導電性ペーストの層は、アルミニウムペーストから形成されてもよい。そのような実施形態において、配線部材は、本明細書に開示される導電性接着剤を介して前面および背面電極の母線に接着することによって、前面および背面表面電極に接続される。
さらなる実施形態において、ソーラーセルに含まれる前面および／または背面表面電極には、母線が含まれなくてもよい。すなわち、例えば、各ソーラーセルは、母線を含まず、複数の導電性フィンガーのみから形成される前面電極と、導電性ペーストの層および２本以上の導電性母線から形成される背面電極とを含んでなる。そのような実施形態において、配線部材は、導電性接着剤を介して導電性フィンガーに接着することによって前面電極に、および導電性接着剤を介して母線に接着することによる背面電極に接続される。あるいは、各ソーラーセルは、複数の導電性フィンガーおよび２本以上の母線から形成される前面電極と、母線を含まず、導電性ペーストのみから形成される背面電極とを含んでなる。そのような実施形態において、配線部材は、導電性接着を介して母線に接着することによって前面電極に、および導電性接着剤を介して導電性ペーストに接着することによって背面表面電極に接続される。あるいは、各ソーラーセルは、母線を含まず、複数の導電性フィンガーのみから形成される前面電極と、母線を含まず、導電性ペーストのみから形成される背面表面電極とを含んでなる。そのような実施形態において、配線部材は、導電性接着剤を介して導電性フィンガーに接着することによって前面電極に、および導電性接着剤を介して導電性ペーストに接着することによって背面電極に接続される。
薄膜ソーラーセルモジュールの形態において、相対する表面電極は、典型的に、透明ＴＣＯ層または金属グリッドから形成される。ある種の実施形態において、背面電極は、金属膜、例えば、Ａｌ、ＴｉＮ、Ｚｎ、Ｍｏ、ステンレス鋼）から形成されてもよい。そのような実施形態において、配線部材は、導電性接着剤を介して電極に接着することによって電極に接続されてもよい。しかしながら、ある種の実施形態において、母線が含まれて、かつ各電極に接続されてもよく、配線部材は、導電性接着剤を介して母線に接着することによって電極に接続されてもよい。
ブレンドエラストマーをベースとする導電性接着剤を介して表面電極に配線部材を接着する時に、いずれかの適切なプロセスが使用されてもよい。好ましくは、このプロセスは、最初に、ブレンドエラストマーをベースとする導電性組成物の予め形成された膜またはシートを調製するステップと、次いで、予め形成された導電性膜またはシートを間に用いて、表面電極上に配線部材を積層するステップとを含んでなってもよい。また、予め形成された導電性膜またはシートは、キャスティング、押出成形、カレンダリングなどのいずれかの適切な方法によって調製されてもよい。
以下の実施例によって実証されるように、エチレン／アルキル（メタ）アクリレートエラストマーをベースとする、またはＥＶＡをベースとする導電性接着剤と比較して、本明細書に開示されるブレンドエラストマーをベースとする導電性接着剤は、非常に改善された熱サイクル耐性を示すことが見出された。
以下の実施例および比較例は、１種以上の実施形態の特定の詳細を明かにするために提供される。しかしながら、記載される特定の詳細に実施形態が限定されないことは理解されよう。
材料：
・Ａｇ−１：Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｎｏｂｌｅ Ｍｅｔａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．から得られる３〜５μｍの粒径を有する銀フレークおよび結晶；
・Ａｇ−２：ＤｕＰｏｎｔから得られる５．４〜１１μｍの粒径を有する銀粉末；
・エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）：商標名Ｅｌｖａｘ（登録商標）ＰＶ１６５０でＤｕＰｏｎｔから得られるエチレン酢酸ビニルコポリマー樹脂（３３重量％酢酸ビニル）；
・エチレン／メチルアクリレートコポリマー（Ｅ／ＭＡ）：６２重量％のメチルアクリレートを含んでなり、かつ２２のＭｏｏｎｅｙ粘度（ＭＬ１＋４，１００℃）を有するエチレン／アクリレートコポリマー；
・ペルオキシド（ＰＯ）：ＬａｎＺｈｏｕ Ａｇｅｎｔ Ｐｌａｎｔ（中国）から購入したＯＯ−ｔｅｒｔ−ブチルＯ−２−（エチルヘキシル）モノペルオキシカルボネート；
・シランカップリング剤（ＳＣＡ）：商標名ＫＢＭ４０３で信越化学工業（日本）から得られる３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン；
・酸化防止剤（ＡＯ）：商標名Ｉｒｇａｎｏｘ（商標）ＭＤ１０２４でＢＡＳＦ（ドイツ）から得られる２’，３−ビス［［３−［３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル］プロピオニル］］プロピオノヒドラジド；
・ＥＣＡ−１：ＡＥＭをベースとする導電性接着剤（最終Ａｇ濃度は７８重量％）であって、（ｉ）スパチュラを用いて、３３ｇのＡＥＭを、０．４ｇのＰＯ、０．３ｇのＳＣＡおよび０．１２ｇのＡＯと混合するステップと、（ｉｉ）Ｂｒａｂｅｎｄｅｒを用いて８０℃で１０分間、９２ｇのＡｇ−１および２５ｇのＡｇ−２をステップ（ｉ）からの混合物に調合して、導電性接着剤を得るステップとから調製されたもの；
・ＥＣＡ−２：ブレンドエラストマーをベースとする（ＢＥをベースとする）導電性接着剤（最終Ａｇ濃度は７８重量％）であって、（ｉ）スパチュラを用いて、２４．７５ｇのＡＥＭおよび８．２５ｇのＥＶＡを、０．４ｇのＰＯ、０．３ｇのＳＣＡおよび０．１２ｇのＡＯと混合するステップと、（ｉｉ）Ｂｒａｂｅｎｄｅｒを用いて８０℃で１０分間、９２ｇのＡｇ−１および２５ｇのＡｇ−２をステップ（ｉ）からの混合物に調合して、導電性接着剤を得るステップとから調製されたもの；
・ＥＣＡ−３：ブレンドエラストマーをベースとする（ＢＥをベースとする）導電性接着剤（最終Ａｇ濃度は７８重量％）であって、（ｉ）スパチュラを用いて、８．２５ｇのＡＥＭおよび２４．７５ｇのＥＶＡを、０．４ｇのＰＯ、０．３ｇのＳＣＡおよび０．１２ｇのＡＯと混合するステップと、（ｉｉ）Ｂｒａｂｅｎｄｅｒを用いて８０℃で１０分間、９２ｇのＡｇ−１および２５ｇのＡｇ−２をステップ（ｉ）からの混合物に調合して、導電性接着剤を得るステップとから調製されたもの；
・ＥＣＡ−４：ブレンドエラストマーをベースとする（ＢＥをベースとする）導電性接着剤（最終Ａｇ濃度は７８重量％）であって、（ｉ）スパチュラを用いて、１６．５ｇのＡＥＭおよび１６．５ｇのＥＶＡを、０．４ｇのＰＯ、０．３ｇのＳＣＡおよび０．１２ｇのＡＯと混合するステップと、（ｉｉ）Ｂｒａｂｅｎｄｅｒを用いて８０℃で１０分間、８２ｇのＡｇ−１および３５ｇのＡｇ−２をステップ（ｉ）からの混合物に調合して、導電性接着剤を得るステップとから調製されたもの；
・ＥＣＡ−５：ブレンドエラストマーをベースとする（ＢＥをベースとする）導電性接着剤（最終Ａｇ濃度は７８重量％）であって、（ｉ）スパチュラを用いて、１６．５ｇのＡＥＭおよび１６．５ｇのＥＶＡを、０．４ｇのＰＯ、０．３ｇのＳＣＡおよび０．１２ｇのＡＯと混合するステップと、（ｉｉ）Ｂｒａｂｅｎｄｅｒを用いて８０℃で１０分間、９２ｇのＡｇ−１および２５ｇのＡｇ−２をステップ（ｉ）からの混合物に調合して、導電性接着剤を得るステップとから調製されたもの；
・ＥＣＡ−６：ＥＶＡをベースとする導電性接着剤（最終Ａｇ濃度は７８重量％）であって、（ｉ）スパチュラを用いて、３３ｇのＥＶＡを０．４ｇのＰＯ、０．３ｇのＳＣＡおよび０．１２ｇのＡＯと混合するステップと、（ｉｉ）Ｂｒａｂｅｎｄｅｒを用いて８０℃で１０分間、９２ｇのＡｇ−１および２５ｇのＡｇ−２をステップ（ｉ）からの混合物に調合して、導電性接着剤を得るステップとから調製されたもの；
・ｃ−Ｓｉセル（ｃ−Ｓｉ）：商標名ＸＳ１２５−１６５Ｒ ５”でＭｏｔｅｃｈ（Ｓｕｚｈｏｕ）Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（中国）から得られる単結晶ソーラーセルであって、１２５×１２５ｍｍ（±０．５ｍｍ）の寸法を有し、一対の幅１．６ｍｍの銀母線および一対の幅２．８ｍｍの銀／アルミニウム不連続ハンダパッドを含むもの；
・ＥＶＡシート（ＥＶＡＳ）：Ｗｅｎｚｈｏｕ ＲｕｉＹａｎｇ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（中国）から得られるＲｅｖａｘ（商標）７６７エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）シート（厚さ５００μｍ）；
・ガラスシート（ＧＳ）：Ｄｏｎｇｇｕａｎ ＣＳＧ Ｓｏｌａｒ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（中国）から購入した厚さ３．２ｍｍのテンパードガラス；
・ＴＰＴバックシート（ＴＰＴ）：Ｋｒｅｍｐｅｌ Ｇｒｏｕｐ（ドイツ）から得られた光起電性モジュール用Ａｋａｓｏｌ（商標）ＰＴＬ ３ＨＲ １０００Ｖバックシート。
比較例ＣＥ１〜ＣＥ３および実施例Ｅ１〜Ｅ３
ＣＥ１において、１−セルモジュールを以下の通りに調製した：（ｉ）最初にＥＣＡ−１を厚さ５０μｍの膜へと（１００℃で）ホットプレスし、次いで、ＥＣＡ膜をＣｕ箔（厚さ１０５μｍ）上に（１００℃で）積層し、続いて、幅２ｍｍのストリップへと切断することによって、ＥＣＡコーティングＣｕストリップを調製し、（ｉｉ）ＣｕストリップのＥＣＡ−１コーティング層が母線と接触するように、ｃ−Ｓｉセルの前面上で２本の母線のそれぞれの上に２つのＥＣＡコーティングＣｕストリップを位置合わせし、ＣｕストリップのＥＣＡ−１コーティング層がハンダパッドと接触するように、ｃ−Ｓｉセルの背面上で２つのハンダパッドのそれぞれの上に他の２つのＥＣＡコーティングＣｕストリップを位置合わせし、（ｉｉｉ）ハンダ付けによって２つの前面Ｃｕストリップを第１のＳｎ／ＰｄコーティングＣｕリボンと接続し、ハンダ付けによって２つの背面Ｃｕストリップを第２のＳｎ／ＰｄコーティングＣｕリボンと接続し、（ｉｖ）２層のＥＶＡの間にｃ−Ｓｉセルを配置し、次いで、ＧＳの層をｃ−Ｓｉの前面に、およびＴＰＴの層をｃ−Ｓｉセルの背面に配置し；（ｖ）Ｍｅｉｅｒ ＩＣＯＬＡＭ（商標）１０／０８積層装置（Ｍｅｉｅｒ Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ（ドイツ））を使用して、１気圧の圧力および１４５℃の温度で１５分間、アセンブリを積層して、第１および第２のＳｎ／ＰｄコーティングＣｕリボンのそれぞれがモジュールから延在する一端を有する最終的な１−セルモジュールを形成する。
ＣＥ２において、ＥＣＡ−１の代わりにＥＣＡ−２が使用されたことを除き、ＣＥ１に記載されるものと同様の方法で１−セルモジュールを調製した。
Ｅ１において、ＥＣＡ−１の代わりにＥＣＡ−３が使用されたことを除き、ＣＥ１に記載されるものと同様の方法で１−セルモジュールを調製した。
Ｅ２において、ＥＣＡ−１の代わりにＥＣＡ−４が使用されたことを除き、ＣＥ１に記載されるものと同様の方法で１−セルモジュールを調製した。
Ｅ３において、ＥＣＡ−１の代わりにＥＣＡ−５が使用されたことを除き、ＣＥ１に記載されるものと同様の方法で１−セルモジュールを調製した。
ＣＥ３において、ＥＣＡ−１の代わりにＥＣＡ−６が使用されたことを除き、ＣＥ１に記載されるものと同様の方法で１−セルモジュールを調製した。
ＣＥ１〜ＣＥ３およびＥ１〜Ｅ３で調製された各モジュールに関して、Ｓｐｉ−Ｓｕｎ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ（商標）３５００ＳＬＰ（Ｓｐｉｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国）を使用して、調製されたモジュールの電力出力（ＰInitial）、ならびに熱サイクル試験（ＰTC）の５０、１００、１５０および２００サイクルの後のモジュールの電力出力を測定した。熱サイクルの様々なサイクル後の電力損失（ＰLoss）は以下の通りに算出され、表１に示した。
ＰLoss＝（ＰTC−ＰInitial）／ＰInitial
熱サイクルの間、ＥＴＣＵ １１０ Ｓｏｌａｒ Ｐａｎｅｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｔｅｓｔ Ｃｈａｍｂｅｒ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（米国）製）を使用して試験を実行し、各サイクルにおいて、チャンバーの温度を最初は２５℃に設定し、１℃／分の速度で−４０℃まで低下させ、５５分間−４０℃で安定させ、１℃／分の速度で８５℃まで増加させ、５５分間８５℃で安定させ、次いで、１℃／分の速度で２５℃まで再び低下させた。
実施例によって実証されるように、ＡＥＭをベースとするＥＣＡ（ＣＥ１）、またはＥＶＡをベースとするＥＣＡ（ＣＥ３）が使用された場合、ソーラーセルモジュールの効率は、熱サイクル試験の２００のサイクルの後、５〜９％まで低下した。また、低いＥＶＡ含有量を有するブレンドエラストマーをベースとするＥＣＡ（ＡＥＭとＥＶＡとの重量比が７５：２５であったＣＥ２）が使用された場合でさえも、熱サイクル後のソーラー効率の低下は約５％にとどまった。しかしながら、高いＥＶＡ含有量を有するブレンドエラストマーをベースとするＥＣＡ（ＡＥＭとＥＶＡとの重量比率が２５：７５または５０：５０であったＥ１〜Ｅ３）が使用された場合、熱サイクルの２００サイクル後のソーラー効率の低下は２．５％まで低下した。
実施例Ｅ４
Ｅ４において、１−セルモジュールを以下の通りに調製した：（ｉ）ＥＣＡ−３を剥離膜上に（１００℃で）ホットプレスし、続いて、切断することによって、導電性接着剤（ＥＣＡ）ストリップ（幅２ｍｍおよび厚さ５０μｍ）を調製し、（ｉｉ）１００℃ホットプレート上にｃ−Ｓｉセルの前面を上にして配置し、ＥＣＡストリップによって、ｃ−Ｓｉセルの前面上の２本の母線を被覆しながら、ホットプレート上にセルを維持し、ＥＣＡストリップから剥離膜を取り外し、各ＥＣＡストリップ上にＣｕストリップ（幅２ｍｍ）を位置合わせし；（ｉｉｉ）ホットプレート上でｃ−Ｓｉセルをひっくり返し、ＥＣＡストリップによって、ｃ−Ｓｉセルの背面上の２つのハンダ付けパッドを被覆しながら、これを維持し、ＥＣＡストリップから剥離膜を取り外し、各ＥＣＡストリップ上にＣｕストリップ（幅２ｍｍ）を位置合わせし；（ｉｖ）ホットプレートからセルを取り外し、ハンダ付けによって２つの前面Ｃｕストリップを第１のＳｎ／ＰｄコーティングＣｕリボンと接続し、ハンダ付けによって２つの背面Ｃｕストリップを第２のＳｎ／ＰｄコーティングＣｕリボンと接続し、（ｖｉ）２層のＥＶＡの間にｃ−Ｓｉセルを配置し、次いで、ＧＳの層をｃ−Ｓｉの前面に、ＴＰＴの層をｃ−Ｓｉセルの背面に配置し；（ｖｉｉ）Ｍｅｉｅｒ ＩＣＯＬＡＭ（商標）１０／０８積層装置（Ｍｅｉｅｒ Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ（ドイツ））を使用して、１気圧の圧力および１４５℃の温度で１５分間、アセンブリを積層して、第１および第２のＳｎ／ＰｄコーティングＣｕリボンのそれぞれがモジュールから延在する一端を有する最終的な１−セルモジュールを形成する。

Claims (12)

  1. 少なくとも１つのソーラーセルと、少なくとも１つの配線部材とを含んでなるソーラーセルモジュールであって、
    （ｉ）前記少なくとも１つのソーラーセルが、少なくとも１つの表面電極を有し、かつ前記少なくとも１つの配線部材が、導電性接着剤を介して、前記少なくとも１つの表面電極に接続され；
    （ｉｉ）前記導電性接着剤が、ポリマーマトリックスと、接着剤組成物に含まれる全成分の重量％が合計１００重量％となるように前記ポリマーマトリックスに分散された４０〜９０重量％の導電性粒子と、を含んでなる接着剤組成物から形成され；かつ
    （ｉｉｉ）前記ポリマーマトリックスが、少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーとのブレンドを１０：９０〜７０：３０の範囲の重量比で含んでなる、ソーラーセルモジュール。
  2. 前記少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーと、少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーとの重量比が、１５：８５〜７０：３０または１５：８５〜６５：３５の範囲である、請求項１に記載のソーラーセルモジュール。
  3. 前記少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーが、エチレンの重合単位と、前記エチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーの全重量に基づき、４０〜９０重量％、または好ましくは５０〜８０重量％、またはより好ましくは５０〜７５重量％の少なくとも１種のアルキル（メタ）アクリレートの重合単位と、を含んでなる、請求項１または２に記載のソーラーセルモジュール。
  4. 前記少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーが、エチレン／メチルアクリレートコポリマー、エチレン／エチルアクリレートコポリマー、エチレン／ブチルアクリレートコポリマーからなる群から選択される、請求項３に記載のソーラーセルモジュール。
  5. 前記少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーが、エチレンの重合単位と、前記エチレン酢酸ビニルコポリマーの全重量に基づき、５〜５０重量％、または好ましくは１５〜４５重量％、またはより好ましくは２０〜４５重量％の酢酸ビニルの共重合単位と、を含んでなる、請求項１または２に記載のソーラーセルモジュール。
  6. 前記少なくとも１種のエチレン／アルキル（メタ）アクリレートコポリマーエラストマーおよび／または少なくとも１種のエチレン酢酸ビニルコポリマーが架橋剤によって架橋される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のソーラーセルモジュール。
  7. 前記導電性粒子が金属粒子および非金属粒子から選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のソーラーセルモジュール。
  8. 前記導電性粒子が金属粒子であるか、または好ましくは、前記導電性粒子が、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｗ、Ｐｂおよびそれらの２種以上の合金の粒子からなる群から選択されるか、またはより好ましくは、前記導電性粒子が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉおよびそれらの合金の粒子から選択されるか、またはさらにより好ましくは、前記導電性粒子がＡｇ粒子である、請求項７に記載のソーラーセルモジュール。
  9. 前記接着剤組成物の全重量に基づき、前記導電性粒子の４０〜８５重量％または４５〜８３重量％が前記ポリマーマトリックスに分散される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のソーラーセルモジュール。
  10. 前記少なくとも１種のソーラーセルが前面電極および背面電極を有し、かつ前記導電性接着剤を介して前記前面電極に接続される１種以上の前面配線部材、および前記導電性接着剤を介して前記背面電極に接続される１種以上の背面配線部材がある、請求項１〜９のいずれか一項に記載のソーラーセルモジュール。
  11. 前記少なくとも１種のソーラーセルがウエハをベースとするソーラーセルである、請求項１０に記載のソーラーセルモジュール。
  12. 前記少なくとも１種のソーラーセルが薄膜ソーラーセルである、請求項１０に記載のソーラーセルモジュール。
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