JP2017098503A - 太陽電池用リード線及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの良好な見た目（外観）と、優れた接続信頼性とを両立できる太陽電池用リード線及び当該太陽電池用リード線により接続された太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池用リード線３は、複数の太陽電池セルを接続するための太陽電池用リード線であって、平坦面を有する導体１と、導体１上に設けられ、導体１の色とは異なる色を有する着色粒子２ｂ及び着色粒子２ｂよりも導電性が高い導電性粒子２ａを含有し、導体１と太陽電池セルとを導通させる導電性及び接着させる接着性を有する着色層２とを備え、着色層２は、導体１上に設けられた、導電性粒子２ａを含有する第１の層２Ａと、第１の層２Ａ上に設けられた、着色粒子２ｂを含有する第２の層２Ｂとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池用リード線及び太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池モジュールは、半田めっきされた配線材（インターコネクタ）によって太陽電池セル同士が接続されているが、太陽電池セルの色（例えば青黒色）に対し、半田の色（銀色）が目立つため、見た目（外観）が好ましくない。

この問題を解決する方法として、配線材の表面を着色する或いは着色された導電性接着剤又は樹脂層で被覆する方法（特許文献１〜３参照）や、配線材上に配線材を隠蔽するための着色隠蔽テープを設ける方法（特許文献４参照）が考えられている。

また、太陽電池モジュールにおいては、互いに離れている導電体同士を接続した際の接続信頼性が求められている。

優れた接続信頼性が得られる手法として、粗化面を有する金属箔及び導電粒子を含む接着剤層を介して導電体同士を接続する方法が知られている（特許文献５参照）。

特開平８−３１２０８９号公報 特開平１０−３１３１２６号公報 特開２００１−３３９０８９号公報 実用新案登録第３１４３３７６号公報 特許第５１１５５５３号公報

しかし、特許文献１〜３の方法では、接続信頼性の点で改善の余地があった。また、特許文献４のように着色隠蔽テープを貼る方法では、はんだめっき線表面全面に密着するようにテープを接着することが困難であり、手間がかかる。更に、経時劣化により粘着力が低下し、剥離する恐れがある。

そこで、本発明の目的は、太陽電池モジュールの良好な見た目（外観）と、優れた接続信頼性とを両立できる太陽電池用リード線及び当該太陽電池用リード線により接続された太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、下記の太陽電池用リード線及び太陽電池モジュールを提供する。

［１］複数の太陽電池セルを接続するための太陽電池用リード線であって、平坦面を有する導体と、前記導体上に設けられ、前記導体の色とは異なる色を有する着色粒子及び前記着色粒子よりも導電性が高い導電性粒子を含有し、前記導体と前記太陽電池セルとを導通させる導電性及び接着させる接着性を有する着色層とを備え、前記着色層は、前記導体上に設けられた、前記導電性粒子を含有する第１の層と、前記第１の層上に設けられた、前記着色粒子を含有する第２の層とを含む太陽電池用リード線。
［２］前記第１の層は、前記着色粒子よりも多くの数の前記導電性粒子が含有されており、前記第２の層は、前記導電性粒子よりも多くの数の前記着色粒子が含有されている前記［１］に記載の太陽電池用リード線。
［３］前記第２の層における前記着色粒子数／前記導電性粒子数の比率が９以上である前記［１］又は［２］に記載の太陽電池用リード線。
［４］前記第１の層における前記導電性粒子数／前記着色粒子数の比率が９以上である前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の太陽電池用リード線。
［５］前記着色粒子は、カーボンブラックである前記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の太陽電池用リード線。
［６］前記第２の層は、表面積の５０％以上が前記着色粒子により占有されている前記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の太陽電池用リード線。
［７］前記着色層は、前記導体の横断面全周に設けられている前記［１］〜［６］のいずれか１つに記載の太陽電池用リード線。
［８］前記［１］〜［７］のいずれか１つに記載の太陽電池用リード線により接続されている複数の太陽電池セルを備え、前記太陽電池用リード線は、受光部分が前記着色層で被覆されている太陽電池モジュール。

本発明によれば、太陽電池モジュールの良好な見た目（外観）と、優れた接続信頼性とを両立できる太陽電池用リード線及び当該太陽電池用リード線により接続された太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す横断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す横断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池用リード線を太陽電池セルに接着する工程の説明図である。 本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおける、太陽電池セルと太陽電池用リード線との接続状態を示す概略図である。

〔太陽電池用リード線〕
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す横断面図である。また、図３は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す縦断面図である。図３におけるＩ−Ｉ線断面図が図１である。

本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池用リード線３は、複数の太陽電池セルを接続するための太陽電池用リード線であって、平坦面を有する導体１と、導体１上に設けられ、導体１の色とは異なる色を有する着色粒子２ｂ及び着色粒子２ｂよりも導電性が高い導電性粒子２ａを含有し、導体１と太陽電池セルとを導通させる導電性及び接着させる接着性を有する着色層２とを備え、着色層２は、導体１上に設けられた、導電性粒子２ａを含有する第１の層２Ａと、第１の層２Ａ上に設けられた、着色粒子２ｂを含有する第２の層２Ｂとを含む。

（導体１）
導体１として、本実施の形態においては、平角導体を用いているが、太陽電池用リード線用に使用できるものであればよく、具体的には、平坦面を少なくとも有する導体であればよい。当該平坦面に太陽電池セルが接続される。なお、平角導体とは、横断面が略矩形形状である導体をいい、厚み方向の面（図１における左右側面）は、平坦であっても、凸状に膨らんでいてもよい。

導体１は、例えば、純銅又は銅合金からなり、導体１の色は、例えば、銅色である。純銅は、銅と不可避不純物とから構成された純度の高い銅である。不可避不純物の含量は、０．１ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。具体的には、タフピッチ銅、無酸素銅、リン脱酸銅、又は高純度銅（純度９９．９９９９％以上）であることが好ましい。銅合金は、１．０ｍａｓｓ％以下の微量添加物を含有し、その残部がＣｕであるものが好ましい。微量添加物としては、例えば、Ａｇ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｐ及びＢから選択される１種又は２種以上である。

（着色層２）
着色層２は、導体１上に設けられており、太陽電池用リード線３により複数の太陽電池セルを接続して太陽電池モジュールとした際に、導体１と太陽電池セル（正確にはセル上の電極）とを導通させる導電性を有するものである。また、着色層２は、太陽電池用リード線３により太陽電池セルを接続するに際し、導体１と太陽電池セル（正確にはセル上の電極）とを接着させる接着性を有するものである。

着色層２は、導体１の色とは異なる色を有する着色粒子２ｂ及び着色粒子２ｂよりも導電性が高い導電性粒子２ａを含有している。導電性粒子２ａ及び着色粒子２ｂは、例えば、接着性樹脂２ｃ中に分散された状態で存在する。

また、着色層２は、導体１上に設けられた、導電性粒子２ａを含有する第１の層２Ａと、第１の層２Ａ上に設けられた、着色粒子２ｂを含有する第２の層２Ｂとを含むものである。第１の層２Ａは、着色粒子２ｂよりも多くの数の導電性粒子２ａが含有されていることが好ましく、第２の層２Ｂは、導電性粒子２ａよりも多くの数の着色粒子２ｂが含有されていることが好ましい。特に、第２の層２Ｂにおける着色粒子２ｂ数／導電性粒子２ａ数の比率が９以上であることが好ましく、１５以上であることがより好ましく、２０以上であることがさらに好ましく、３０以上であることが最も好ましい。また、第１の層２Ａにおける導電性粒子２ａ数／着色粒子２ｂ数の比率が９以上であることが好ましく、１５以上であることがより好ましく、２０以上であることがさらに好ましく、３０以上であることが最も好ましい。図１に示す本実施の形態においては、第１の層２Ａは、導電性粒子２ａのみが含有されており、第２の層２Ｂは、着色粒子２ｂのみが含有されている。第１の層２Ａ及び第２の層２Ｂを設ける順番を逆にしてしまうと、外部から見た際に着色粒子２ｂが導電性粒子２ａに隠れてしまうものが出てくるため、良好な見た目（外観）の観点からは効率的ではない。

また、第２の層２Ｂは、表面積の５０％以上が着色粒子２ｂにより占有されていることが好ましく、表面積の６０〜９５％が着色粒子２ｂにより占有されていることがより好ましく、表面積の７０〜９０％が着色粒子２ｂにより占有されていることがさらに好ましい。

着色層２は、太陽電池モジュールの良好な見た目（外観）を実現するために、太陽電池用リード線３により太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールを使用する際に太陽光を受光する導体１上の部分には少なくとも設けられる必要がある。本実施の形態においては、平角導体の片面（図１における上面）の全面に着色層２が設けられている。なお、着色層２を片面の全面に設けたが、太陽電池セルと接続する部分は、着色層２に替えて、導体１と太陽電池セル（正確にはセル上の電極）とを接着させる接着性を有する導電性接着層、例えば、第１の層２Ａのみからなる導電性接着層を設けてもよい。製造時の作業性の観点や種々の幅の太陽電池セルへの適用性の観点等から、片面の全面に着色層２を設けることが好ましい。

一方、本実施の形態においては、平角導体の他方の面（図１における下面）の全面に第１の層２Ａのみからなる接着層１２が設けられている。接着層１２は、導体１と太陽電池セル（正確にはセル上の電極）とを接着させる接着性を有する導電性接着層であればよく、第１の層２Ａのみからなるものに限定されない。はんだめっき層としてもよい。

導電性粒子２ａとしては、着色粒子２ｂよりも導電性が高い導電性粒子であればよく、その材質は、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、金、銀を挙げることができる。銅めっき粒子、ニッケルめっき粒子、金めっき粒子、銀めっき粒子等の金属めっき粒子であってもよい。

着色粒子２ｂとしては、導体１の色とは異なる色を有する着色粒子であればよいが、第２の層２Ｂが導体１の色を目立たなくさせるように第２の層２Ｂを着色する色の着色粒子が好ましく、接続対象の太陽電池セルの色と同色又は類似色の粒子であることがさらに好ましい。例えば、カーボンブラック、ニッケル、酸化スズを使用することが好ましい。導体１の周囲に、太陽電池セルの色（例えば、黒や青黒色など）と同色又は類似色の着色粒子２ｂを含有させた第２の層２Ｂを設けることにより、第２の層２Ｂが導体１を目立たなくさせるため、太陽電池用リード線が太陽電池セルに接続された際に、太陽電池セルの色に対して導体１の色（例えば、銅色）が目立たなくなり、一見すると太陽電池用リード線が太陽電池セルに接続されていないかのような見た目（外観）を得ることができる。

接着性樹脂２ｃとしては、例えば、熱硬化樹脂を使用できる。透明な材質であることが好ましい。

着色層２の厚さは、１〜１０μｍであることが好ましく、３〜１０μｍであることがより好ましい。第１の層２Ａ／第２の層２Ｂの厚みの比率は、０．５以下であることが好ましく、０．４以下であることがより好ましく、０．３以下であることがさらに好ましい。

着色層２の形成方法は特に限定されるものではない。例えば、以下の方法により形成できる。
（１）導体１上に導電性粒子２ａ入り塗料を塗布し、乾燥（硬化）させ、第１の層２Ａを形成する。第１の層２Ａが所望の厚さとなるまで、塗布及び乾燥を複数回繰り返す。
（２）その後、第１の層２Ａ上に着色粒子２ｂ入り塗料を塗布し、乾燥（硬化）させ、第２の層２Ｂを形成する。第２の層２Ｂが所望の厚さとなるまで、塗布及び乾燥を複数回繰り返す。
上記各塗料の塗布方法は、浸漬する方法や吹き付ける方法等がある。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池用リード線を示す横断面図である。

本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池用リード線１３は、着色層２が導体１の横断面全周に設けられている点において、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池用リード線３と相違している。第１の実施の形態のように表裏を区別する必要が無い点で太陽電池セルとの接続時の作業性に優れる。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池用リード線を太陽電池セルに接着する工程の説明図である。

太陽電池用リード線１３は、着色層２が導体１の横断面全周に設けられているため、どちらの面を太陽電池セル２０上の電極２１との接着面としてもよい。電極２１上に太陽電池用リード線１３を配置し、上面側から加圧及び加熱することで、導体１と電極２１の間に位置する着色層２の接着性樹脂２ｃが融けて、第１の層２Ａ及び第２の層２Ｂが混合状態となり、導電性粒子２ａにより導体１と電極２１の間の導電性が取れた状態で接着される。これにより導電性が確保され、十分な電気的接続を維持できる。また、鉛フリーで接続可能で、はんだよりも低温で接合できるので、熱応力によるセル割れが低減できる。

〔太陽電池モジュール〕
図５は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールにおける、太陽電池セルと太陽電池用リード線との接続状態を示す概略図である。

本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールは、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換するために使用される複数の太陽電池セル２０が配置されており、複数の太陽電池セル２０は、上記本発明の実施の形態に係る太陽電池用リード線により接続されている（図５では第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール３を使用した場合を例示。導体１と太陽電池セル２０の間の着色層２及び接着層１２は図示省略）。接続された状態において、太陽電池用リード線は、受光部分が着色層２で被覆されている。これにより、太陽電池用リード線を目立たなくさせることができるため、太陽電池モジュールの良好な見た目（外観）と、優れた接続信頼性とを両立できる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々に変形実施が可能である。

１：平角導体、２：着色層、２Ａ：第１の層、２Ｂ：第２の層
２ａ：導電性粒子、２ｂ：着色粒子、２ｃ：接着性樹脂
１２：接着層、３，１３：太陽電池用リード線
２０：太陽電池セル、２１：電極

Claims (8)

1. 複数の太陽電池セルを接続するための太陽電池用リード線であって、
   平坦面を有する導体と、前記導体上に設けられ、前記導体の色とは異なる色を有する着色粒子及び前記着色粒子よりも導電性が高い導電性粒子を含有し、前記導体と前記太陽電池セルとを導通させる導電性及び接着させる接着性を有する着色層とを備え、
   前記着色層は、前記導体上に設けられた、前記導電性粒子を含有する第１の層と、前記第１の層上に設けられた、前記着色粒子を含有する第２の層とを含む太陽電池用リード線。
2. 前記第１の層は、前記着色粒子よりも多くの数の前記導電性粒子が含有されており、前記第２の層は、前記導電性粒子よりも多くの数の前記着色粒子が含有されている請求項１に記載の太陽電池用リード線。
3. 前記第２の層における前記着色粒子数／前記導電性粒子数の比率が９以上である請求項１又は請求項２に記載の太陽電池用リード線。
4. 前記第１の層における前記導電性粒子数／前記着色粒子数の比率が９以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池用リード線。
5. 前記着色粒子は、カーボンブラックである請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池用リード線。
6. 前記第２の層は、表面積の５０％以上が前記着色粒子により占有されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池用リード線。
7. 前記着色層は、前記導体の横断面全周に設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池用リード線。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池用リード線により接続されている複数の太陽電池セルを備え、
   前記太陽電池用リード線は、受光部分が前記着色層で被覆されている太陽電池モジュール。
   

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