JP2017147302A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】両面受光型太陽電池セルにおいて、クラックの発生が抑制され、集電電極となるフィンガー電極の断線や出力の低下が抑制できる、太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池セル13は表受光面及び表受光面とは反対側の裏受光面の両方の面にフィンガー電極12,12’を有し、太陽電池セル13のフィンガー電極12、12’と他の太陽電池セルのフィンガー電極とがタブ線14、14’により電気的に接続されている太陽電池モジュールであって、フィンガー電極12、12’とタブ線14、14’とが、導電性接着層15、15’を介して電気的に接続されている。【選択図】図3A
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換するため、新しいエネルギー源として期待されている。
前記太陽電池は、複数の太陽電池セルをタブ線を介して接続した太陽電池モジュールとして用いられている。
従来、太陽電池セルにおいては、フラックスを使用してタブ線にコートされたハンダと、太陽電池セル中の太陽電池素子上に形成された銀(Ag)からなるバスバー電極とをハンダ接合することにより、タブ線と太陽電池素子とを電気的に接続していた。
しかし、このようなハンダ接合における接合温度は、鉛フリーのハンダを用いた場合には、240℃程度という高温となる。そのため、シリコン等からなる太陽電池素子と銅線からなるタブ線との熱収縮率の違いに起因して、これら太陽電池素子とタブ線との間で応力が発生し、かかる応力により太陽電池素子の反りや割れが生じ、その結果、接続不良や、太陽電池素子からのバスバー電極の剥離が生じていた。また、ハンダの流れ出しに起因して、受光面積の縮小等による発電効率の低下も問題となっていた。
そこで、ハンダによる接合に代えて、異方性導電膜を介して複数の電極を電気的に接続する太陽電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
前記太陽電池は、複数の太陽電池セルをタブ線を介して接続した太陽電池モジュールとして用いられている。
従来、太陽電池セルにおいては、フラックスを使用してタブ線にコートされたハンダと、太陽電池セル中の太陽電池素子上に形成された銀(Ag)からなるバスバー電極とをハンダ接合することにより、タブ線と太陽電池素子とを電気的に接続していた。
しかし、このようなハンダ接合における接合温度は、鉛フリーのハンダを用いた場合には、240℃程度という高温となる。そのため、シリコン等からなる太陽電池素子と銅線からなるタブ線との熱収縮率の違いに起因して、これら太陽電池素子とタブ線との間で応力が発生し、かかる応力により太陽電池素子の反りや割れが生じ、その結果、接続不良や、太陽電池素子からのバスバー電極の剥離が生じていた。また、ハンダの流れ出しに起因して、受光面積の縮小等による発電効率の低下も問題となっていた。
そこで、ハンダによる接合に代えて、異方性導電膜を介して複数の電極を電気的に接続する太陽電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、前記太陽電池セルは、通常、太陽光エネルギーを変換して得られる電気エネルギーを取り出すための、フィンガー電極とバスバー電極とを有している。前記フィンガー電極は、前記太陽電池セルにおいて生成した電気を収集する電極である。前記バスバー電極は、前記フィンガー電極から電気を収集する電極である。前記太陽電池モジュールにおいて、前記タブ線と前記バスバー電極とは電気的に接続されている。そのため、前記太陽電池セルにおいて生成した電気は、前記フィンガー電極、及び前記バスバー電極を経由して前記タブ線により収集される。
しかし、上記特許文献1に記載の太陽電池モジュールでは、長期使用によって、太陽電池セルにクラックが発生し、出力が低下する場合があった。特に、両面受光型太陽電池セルにおいて、フィンガー電極とバスバー電極とを両面に有する太陽電池セルの場合には、セル裏側のクラックによりフィンガー電極が断線し、出力が大きく低下する場合があった。
したがって、両面受光型太陽電池セルにおいて、長期使用(温度サイクル)によっても、クラックの発生が抑制され、集電電極となるフィンガー電極の断線や出力の低下が抑制できる、太陽電池モジュールが求められている。
本発明は、両面受光型太陽電池セルにおいて、長期使用(温度サイクル)によっても、クラックの発生が抑制され、集電電極となるフィンガー電極の断線や出力の低下が抑制できる、太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
したがって、両面受光型太陽電池セルにおいて、長期使用(温度サイクル)によっても、クラックの発生が抑制され、集電電極となるフィンガー電極の断線や出力の低下が抑制できる、太陽電池モジュールが求められている。
本発明は、両面受光型太陽電池セルにおいて、長期使用(温度サイクル)によっても、クラックの発生が抑制され、集電電極となるフィンガー電極の断線や出力の低下が抑制できる、太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 表受光面及び表受光面とは反対側の裏受光面の両方の面にフィンガー電極を有し、かつ少なくとも前記裏受光面にバスバー電極を有しない、両面受光型の太陽電池セルを複数有し、
前記複数の太陽電池セルのうちの一の太陽電池セルの前記表受光面のフィンガー電極と他の太陽電池セルの前記裏受光面のフィンガー電極とがタブ線により電気的に接続されている太陽電池モジュールであって、
前記裏受光面における前記フィンガー電極と前記タブ線とが、導電性接着層を介して電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
<2> 前記太陽電池セルが、前記表受光面にもバスバー電極を有しない太陽電池セルであって、前記表受光面及び前記裏受光面の両面における前記フィンガー電極と前記タブ線とが、導電性接着層を介して電気的に接続されている、前記<1>に記載の太陽電池モジュールである。
<3> 前記導電性接着層が、導電性粒子を含有する導電性接着剤の硬化物である前記<1>から<2>のいずれかに記載の太陽電池モジュールである。
<1> 表受光面及び表受光面とは反対側の裏受光面の両方の面にフィンガー電極を有し、かつ少なくとも前記裏受光面にバスバー電極を有しない、両面受光型の太陽電池セルを複数有し、
前記複数の太陽電池セルのうちの一の太陽電池セルの前記表受光面のフィンガー電極と他の太陽電池セルの前記裏受光面のフィンガー電極とがタブ線により電気的に接続されている太陽電池モジュールであって、
前記裏受光面における前記フィンガー電極と前記タブ線とが、導電性接着層を介して電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
<2> 前記太陽電池セルが、前記表受光面にもバスバー電極を有しない太陽電池セルであって、前記表受光面及び前記裏受光面の両面における前記フィンガー電極と前記タブ線とが、導電性接着層を介して電気的に接続されている、前記<1>に記載の太陽電池モジュールである。
<3> 前記導電性接着層が、導電性粒子を含有する導電性接着剤の硬化物である前記<1>から<2>のいずれかに記載の太陽電池モジュールである。
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、両面受光型太陽電池セルにおいて、長期使用(温度サイクル)によっても、クラックの発生が抑制され、集電電極となるフィンガー電極の断線や出力の低下が抑制できる、太陽電池モジュールを提供することができる。
(太陽電池モジュール)
本発明の太陽電池モジュールは、表受光面及び受光面とは反対側の裏受光面の両方の面にフィンガー電極を有し、かつ少なくとも前記裏受光面にバスバー電極を有しない、両面受光型の太陽電池セルを複数有している。
前記複数の太陽電池セルのうちの一の太陽電池セルの前記表受光面のフィンガー電極と他の太陽電池セルの前記裏受光面のフィンガー電極とは、タブ線により電気的に接続されている。
そして、前記反対側の裏受光面における前記フィンガー電極と前記タブ線とは、導電性接着層を介して電気的に接続されている、つまり、前記反対側の裏受光面における前記フィンガー電極と前記タブ線との電気的接続は、バスバー電極を存在させず、導電性接着層を介することにより行われている。
本発明の太陽電池モジュールは、表受光面及び受光面とは反対側の裏受光面の両方の面にフィンガー電極を有し、かつ少なくとも前記裏受光面にバスバー電極を有しない、両面受光型の太陽電池セルを複数有している。
前記複数の太陽電池セルのうちの一の太陽電池セルの前記表受光面のフィンガー電極と他の太陽電池セルの前記裏受光面のフィンガー電極とは、タブ線により電気的に接続されている。
そして、前記反対側の裏受光面における前記フィンガー電極と前記タブ線とは、導電性接着層を介して電気的に接続されている、つまり、前記反対側の裏受光面における前記フィンガー電極と前記タブ線との電気的接続は、バスバー電極を存在させず、導電性接着層を介することにより行われている。
本発明者は、太陽電池モジュールの長期使用における耐久性を研究したところ、フィンガー電極とバスバー電極とを有する太陽電池セルでは、長期使用によって太陽電池セルにクラックが発生し、出力が低下する場合があることがわかった。さらに研究をすすめたところ、特に、フィンガー電極とバスバー電極とを両面に有する両面受光型太陽電池セルにおいて、受光面の反対側の面であるセル裏側でクラックが生じやすく、クラックによりフィンガー電極が断線し、出力が大きく低下することがわかった。
この問題に対し、本発明者は、太陽電池セルとタブ線との接続において、表受光面とは反対側の裏受光面において、バスバー電極を存在させることなく、導電性接着剤で直接太陽電池セルとタブ線とを接続させることにした。フィンガー電極以外の部分に導電性接着剤を存在させることにより、導電性接着剤が有する弾性により温度変化による表受光面側封止材の収縮で生じる太陽電池セルにかかる応力が緩和され、太陽電池セルのクラックの発生が抑制できることを見出した。
この問題に対し、本発明者は、太陽電池セルとタブ線との接続において、表受光面とは反対側の裏受光面において、バスバー電極を存在させることなく、導電性接着剤で直接太陽電池セルとタブ線とを接続させることにした。フィンガー電極以外の部分に導電性接着剤を存在させることにより、導電性接着剤が有する弾性により温度変化による表受光面側封止材の収縮で生じる太陽電池セルにかかる応力が緩和され、太陽電池セルのクラックの発生が抑制できることを見出した。
さらに、前記太陽電池セルが、前記表受光面にもバスバー電極を有しない太陽電池セルであって、前記表受光面及び前記反対側の裏受光面の両面における前記フィンガー電極と前記タブ線とが、導電性接着層を介して電気的に接続されていること、つまり、前記表受光面及び前記反対側の裏受光面の両面における前記フィンガー電極と前記タブ線との電気的接続が、バスバー電極を存在させず、導電性接着層を介することにより行われていることがより好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、両面受光型の太陽電池セルと、タブ線と、導電性接着剤による導電性接着層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、封止用樹脂、バックシート、ガラスプレートなどのその他の部材を有する。
前記太陽電池モジュールは、前記タブ線と前記太陽電池セルのフィンガー電極とが、前記導電性接着層を介して電気的に接続した太陽電池モジュールである。
前記太陽電池モジュールは、前記タブ線と前記太陽電池セルのフィンガー電極とが、前記導電性接着層を介して電気的に接続した太陽電池モジュールである。
<両面受光型の太陽電池セル>
本発明の太陽電池セルは、光電変換部としての光電変換素子とフィンガー電極とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記フィンガー電極は、太陽電池セルの受光面(表受光面ともいう)、および受光面とは反対側の面(裏受光面ともいう)の両面に設けられている。ここで、受光面とは、太陽光に向けられた側の面をいう。
本発明の太陽電池セルは、光電変換部としての光電変換素子とフィンガー電極とを有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記フィンガー電極は、太陽電池セルの受光面(表受光面ともいう)、および受光面とは反対側の面(裏受光面ともいう)の両面に設けられている。ここで、受光面とは、太陽光に向けられた側の面をいう。
前記光電変換素子としては、結晶系光電変換素子が挙げられる。結晶系光電変換素子としては、結晶系光電変換材料を有する光電変換素子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記結晶系光電変換材料としては、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、GaAs系等の単結晶化合物、CdS、CdTe等の多結晶化合物などが挙げられる。
前記結晶系光電変換材料としては、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、GaAs系等の単結晶化合物、CdS、CdTe等の多結晶化合物などが挙げられる。
前記太陽電池セルは、少なくとも表受光面とは反対側の裏受光面にバスバー電極を有さないバスバーレス構造である。さらに好ましくは、表受光面もバスバー電極を有さないバスバーレス構造である。
<<フィンガー電極>>
前記フィンガー電極は、前記光電変換部において生成した電気を収集する電極である。前記フィンガー電極は、前記太陽電池セル上において、後で導電性接着層を介して接続されるタブ線とほぼ直交する方向に形成されている。
前記フィンガー電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銀、金、銅、錫、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられる。
前記フィンガー電極は、前記光電変換部において生成した電気を収集する電極である。前記フィンガー電極は、前記太陽電池セル上において、後で導電性接着層を介して接続されるタブ線とほぼ直交する方向に形成されている。
前記フィンガー電極の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銀、金、銅、錫、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられる。
前記フィンガー電極の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm〜200μmが好ましく、50μm〜150μmがより好ましい。
前記平均幅は、例えば、前記フィンガー電極の任意の10点において前記フィンガー電極の幅を測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
前記平均幅は、例えば、前記フィンガー電極の任意の10点において前記フィンガー電極の幅を測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
前記フィンガー電極の平均間隔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.5mm以上が好ましく、1.5mm〜3.5mmがより好ましく、1.5mm〜2.5mmが特に好ましい。
前記平均間隔は、例えば、前記接続領域の任意の10箇所について、隣り合う前記フィンガー電極の幅方向の中心間の距離を測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
前記平均間隔は、例えば、前記接続領域の任意の10箇所について、隣り合う前記フィンガー電極の幅方向の中心間の距離を測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
前記フィンガー電極の平均高さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、80μm未満が好ましく、15μm〜65μmがより好ましく、20μm〜60μmが特に好ましい。
前記平均高さは、例えば、前記フィンガー電極の任意の10点において前記フィンガー電極の高さを測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
前記平均高さは、例えば、前記フィンガー電極の任意の10点において前記フィンガー電極の高さを測定し、測定した値を平均することにより求めることができる。
前記フィンガー電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記フィンガー電極が所望のパターン形状になるように、銀ペーストを、前記太陽電池セル上に印刷することにより形成することができる。前記印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷などが挙げられる。
前記太陽電池セルは、前記フィンガー電極に対し直交する方向に、複数の前記フィンガー電極を相互に電気的に接続するため、フィンガー電極同士を接続する補助電極を有していてもよい。
フィンガー電極の高さのばらつきにより、導電性接着剤の圧着時に、フィンガー電極への加圧力および接続状態がフィンガー電極間でばらつく場合がある。接続状態のばらつきを抑制する目的で、図5Aまたは図5Bで示すように、フィンガー電極同士を補助電極で繋げることが好ましい。尚、補助電極の形状としては、直線であっても(図5A)、段違いであっても(図5B)、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
フィンガー電極の高さのばらつきにより、導電性接着剤の圧着時に、フィンガー電極への加圧力および接続状態がフィンガー電極間でばらつく場合がある。接続状態のばらつきを抑制する目的で、図5Aまたは図5Bで示すように、フィンガー電極同士を補助電極で繋げることが好ましい。尚、補助電極の形状としては、直線であっても(図5A)、段違いであっても(図5B)、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記太陽電池セルの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ここで、図を用いて前記太陽電池セルについて説明する。図2は、本発明の太陽電池セルの一例を示す概略上面図である。図2に示す太陽電池セル2は、バスバーレス構造の太陽電池セルであって、光電変換素子上にフィンガー電極12が形成された構造をしている。図2中、符号10は受光面タブ線を、符号11は裏面タブ線を示している。
図2の太陽電池セルの断面図を図3A及び図3Bに示す。図3Aは、図2においてフィンガー電極12が存在するA’A’線での断面図を示す。また、図3Bは、図2においてフィンガー電極とフィンガー電極との間のフィンガー電極が存在しないB’B’線での断面図を示す。
図3A及びB中、符号12、12’はフィンガー電極を、符号13は太陽電池セルを、符号14、14’はタブ線を、符号15、15’は導電性接着剤による導電性接着層を示している。
ここで、図を用いて前記太陽電池セルについて説明する。図2は、本発明の太陽電池セルの一例を示す概略上面図である。図2に示す太陽電池セル2は、バスバーレス構造の太陽電池セルであって、光電変換素子上にフィンガー電極12が形成された構造をしている。図2中、符号10は受光面タブ線を、符号11は裏面タブ線を示している。
図2の太陽電池セルの断面図を図3A及び図3Bに示す。図3Aは、図2においてフィンガー電極12が存在するA’A’線での断面図を示す。また、図3Bは、図2においてフィンガー電極とフィンガー電極との間のフィンガー電極が存在しないB’B’線での断面図を示す。
図3A及びB中、符号12、12’はフィンガー電極を、符号13は太陽電池セルを、符号14、14’はタブ線を、符号15、15’は導電性接着剤による導電性接着層を示している。
<タブ線>
前記タブ線としては、隣接する前記太陽電池セルの各間を電気的に接続する線であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記タブ線の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン、及びこれらの合金などが挙げられる。また、必要に応じて、これら金属に、金メッキ、銀メッキ、錫メッキ、半田メッキなどが施されていてもよい。
前記タブ線の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、リボン状などが挙げられる。
前記タブ線の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1mm〜6mmが好ましく、1mm〜3mmがより好ましい。
前記タブ線の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50μm〜400μmが好ましく、150〜300μmがより好ましい。
前記タブ線としては、隣接する前記太陽電池セルの各間を電気的に接続する線であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記タブ線の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、アルミニウム、鉄、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン、及びこれらの合金などが挙げられる。また、必要に応じて、これら金属に、金メッキ、銀メッキ、錫メッキ、半田メッキなどが施されていてもよい。
前記タブ線の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、リボン状などが挙げられる。
前記タブ線の平均幅としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1mm〜6mmが好ましく、1mm〜3mmがより好ましい。
前記タブ線の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50μm〜400μmが好ましく、150〜300μmがより好ましい。
前記タブ線の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平均厚み50μm〜400μmに圧延された銅箔、アルミニウム箔などをスリットして平均幅1mm〜6mmにする方法、銅、アルミニウムなどの細い金属ワイヤーを平板状に圧延することにより平均幅1mm〜6mm及び平均厚み50μm〜400μmにする方法などが挙げられる。
<導電性接着層>
前記導電性接着層を形成するために用いる導電性接着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性粒子を少なくとも含有し、好ましくは膜形成樹脂と、硬化性樹脂と、硬化剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する導電性接着剤の硬化物などが挙げられる。
前記導電性接着剤は、フィルム状であってもよいし、ペースト状であってもよい。
前記導電性接着層を形成するために用いる導電性接着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性粒子を少なくとも含有し、好ましくは膜形成樹脂と、硬化性樹脂と、硬化剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する導電性接着剤の硬化物などが挙げられる。
前記導電性接着剤は、フィルム状であってもよいし、ペースト状であってもよい。
−導電性粒子−
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニッケル粒子、金被覆ニッケル粒子、樹脂コアをNiで被覆した樹脂粒子、樹脂コアをNiで被覆し、更に最表面をAuで被覆した樹脂粒子などが挙げられる。
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニッケル粒子、金被覆ニッケル粒子、樹脂コアをNiで被覆した樹脂粒子、樹脂コアをNiで被覆し、更に最表面をAuで被覆した樹脂粒子などが挙げられる。
−膜形成樹脂−
前記膜形成樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、フェノキシ樹脂が特に好ましい。
前記膜形成樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、フェノキシ樹脂が特に好ましい。
−硬化性樹脂−
前記硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂などが挙げられる。
前記硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂などが挙げられる。
−−エポキシ樹脂−−
前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−アクリレート樹脂−−
前記アクリレート樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタンアクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記アクリレートをメタクリレートにしたものが挙げられ、これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記アクリレート樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタンアクリレートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記アクリレートをメタクリレートにしたものが挙げられ、これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−硬化剤−
前記硬化性樹脂は、硬化剤と併用するのが好ましい。前記硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2−エチル4−メチルイミダゾールに代表されるイミダゾール類;ラウロイルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ベンゾイルパーオキサイド等の有機過酸化物;有機アミン類等のアニオン系硬化剤;スルホニウム塩、オニウム塩、アルミニウムキレート剤等のカチオン系硬化剤などが挙げられる。
これらの中でも、エポキシ樹脂とイミダゾール系潜在性硬化剤の組み合わせ、アクリレート樹脂と有機過酸化物系硬化剤の組み合わせが特に好ましい。
前記硬化性樹脂は、硬化剤と併用するのが好ましい。前記硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2−エチル4−メチルイミダゾールに代表されるイミダゾール類;ラウロイルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ベンゾイルパーオキサイド等の有機過酸化物;有機アミン類等のアニオン系硬化剤;スルホニウム塩、オニウム塩、アルミニウムキレート剤等のカチオン系硬化剤などが挙げられる。
これらの中でも、エポキシ樹脂とイミダゾール系潜在性硬化剤の組み合わせ、アクリレート樹脂と有機過酸化物系硬化剤の組み合わせが特に好ましい。
−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤(顔料、染料)、有機溶剤、イオンキャッチャー剤などが挙げられる。前記その他の成分の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤(顔料、染料)、有機溶剤、イオンキャッチャー剤などが挙げられる。前記その他の成分の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
電気的接続に用いる前の前記導電性接着層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3μm〜100μmが好ましく、5μm〜30μmがより好ましく、8μm〜25μmが特に好ましい。
ここで、前記平均厚みは、任意に20cm2当たり5箇所を測定した際の平均値である。
ここで、前記平均厚みは、任意に20cm2当たり5箇所を測定した際の平均値である。
<封止用樹脂>
前記封止用樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン/酢酸ビニル/トリアリルイソシアヌレート(EVAT)、ポリビニルブチラート(PVB)、ポリイソブチレン(PIB)、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
前記封止用樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン/酢酸ビニル/トリアリルイソシアヌレート(EVAT)、ポリビニルブチラート(PVB)、ポリイソブチレン(PIB)、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。
<ガラスプレート>
前記ガラスプレートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ソーダ石灰フロートガラスプレートなどが挙げられる。
前記ガラスプレートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ソーダ石灰フロートガラスプレートなどが挙げられる。
<バックシート>
前記バックシートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アルミニウム(Al)、PETとポリエチレン(PE)、PETとAlとPEの積層体などが挙げられる。
前記バックシートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アルミニウム(Al)、PETとポリエチレン(PE)、PETとAlとPEの積層体などが挙げられる。
前記太陽電池モジュールの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後述する太陽電池モジュールの製造方法が好ましい。
本発明の太陽電池モジュールの一例を、図を用いて説明する。
図1は、本発明の太陽電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池セル2がインターコネクタとなるタブ線3によって直列に接続されたストリングス4を有し、このストリングス4を複数配列したマトリクス5を備える。そして、太陽電池モジュール1は、このマトリクス5が封止用樹脂のシート6で挟まれ、表受光面側に設けられたガラスプレートの表面カバー7及び裏面側に設けられたバックシートの裏面カバー8とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム9が取り付けられることにより形成される。図1において、符号12はフィンガー電極を示している。
図1は、本発明の太陽電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。太陽電池モジュール1は、複数の太陽電池セル2がインターコネクタとなるタブ線3によって直列に接続されたストリングス4を有し、このストリングス4を複数配列したマトリクス5を備える。そして、太陽電池モジュール1は、このマトリクス5が封止用樹脂のシート6で挟まれ、表受光面側に設けられたガラスプレートの表面カバー7及び裏面側に設けられたバックシートの裏面カバー8とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム9が取り付けられることにより形成される。図1において、符号12はフィンガー電極を示している。
<太陽電池モジュールの製造方法>
本発明の太陽電池モジュールは、例えば、複数の太陽電池セルの表受光面及び前記表受光面の反対側の裏受光面に導電性接着剤を付与する付与処理、前記付与処理に続いて前記導電性接着剤上にタブ線を配置する配置処理、並びに、前記配置処理に続いて前記タブ線を加熱及び押圧する加熱押圧処理を行うことにより、前記太陽電池セルのフィンガー電極と前記タブ線とが前記導電性接着剤の導電性接着層を介して電気的に接続され、かつ複数の前記太陽電池セルが直列に接続されたストリングスを作製するストリングス作製工程と、
前記ストリングスを封止用樹脂により覆い、更に前記封止用樹脂をガラスプレート及びバックシートのいずれかにより覆う被覆工程と、
前記ガラスプレート及び前記バックシートのいずれかを押圧する押圧工程と、
前記ストリングスが載置された加熱ステージを加熱する加熱工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法により作製することができる。
本発明の太陽電池モジュールは、例えば、複数の太陽電池セルの表受光面及び前記表受光面の反対側の裏受光面に導電性接着剤を付与する付与処理、前記付与処理に続いて前記導電性接着剤上にタブ線を配置する配置処理、並びに、前記配置処理に続いて前記タブ線を加熱及び押圧する加熱押圧処理を行うことにより、前記太陽電池セルのフィンガー電極と前記タブ線とが前記導電性接着剤の導電性接着層を介して電気的に接続され、かつ複数の前記太陽電池セルが直列に接続されたストリングスを作製するストリングス作製工程と、
前記ストリングスを封止用樹脂により覆い、更に前記封止用樹脂をガラスプレート及びバックシートのいずれかにより覆う被覆工程と、
前記ガラスプレート及び前記バックシートのいずれかを押圧する押圧工程と、
前記ストリングスが載置された加熱ステージを加熱する加熱工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法により作製することができる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
受光面および裏面ともにバスバー電極が存在しない両面受光型太陽電池セルを用いて、受光面および裏面に直接、未硬化の導電性接着フィルム(商品名:SP100シリーズ、デクセリアルズ株式会社製)を、仮貼りヘッドにより加熱温度70℃、圧力0.5MPaにて1秒加熱加圧することで仮貼りした。次いで、受光面に仮貼りされた導電性接着フィルム上、および裏面上に仮貼りされた導電性接着フィルム上のそれぞれに、総厚みが0.26mmのタブ線を本圧着させた。本圧着の条件は、加熱温度180℃、圧力2MPaにて15秒の加熱加圧とした。次に、受光面側から、ガラスからなる表面カバー、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第1のシート、タブ線を接続した太陽電池セル、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第2のシート、裏面カバーであるバックシートの順で積層し、真空にした後、150℃で15分間ラミネートすることで、太陽電池モジュールを作製した。
尚、この実施例1に係る太陽電池セルにおける導電性接着フィルムは薄い箇所でも5μm以上の膜厚があった。
実施例1に係る太陽電池セルの断面図を、図3A及び図3Bに示す。
(実施例1)
受光面および裏面ともにバスバー電極が存在しない両面受光型太陽電池セルを用いて、受光面および裏面に直接、未硬化の導電性接着フィルム(商品名:SP100シリーズ、デクセリアルズ株式会社製)を、仮貼りヘッドにより加熱温度70℃、圧力0.5MPaにて1秒加熱加圧することで仮貼りした。次いで、受光面に仮貼りされた導電性接着フィルム上、および裏面上に仮貼りされた導電性接着フィルム上のそれぞれに、総厚みが0.26mmのタブ線を本圧着させた。本圧着の条件は、加熱温度180℃、圧力2MPaにて15秒の加熱加圧とした。次に、受光面側から、ガラスからなる表面カバー、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第1のシート、タブ線を接続した太陽電池セル、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第2のシート、裏面カバーであるバックシートの順で積層し、真空にした後、150℃で15分間ラミネートすることで、太陽電池モジュールを作製した。
尚、この実施例1に係る太陽電池セルにおける導電性接着フィルムは薄い箇所でも5μm以上の膜厚があった。
実施例1に係る太陽電池セルの断面図を、図3A及び図3Bに示す。
(実施例2)
実施例1において、受光面にバスバー電極が存在する両面受光型太陽電池セルを用いた以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。尚、受光面のバスバー電極とタブ線との接続は、実施例1と同様の導電性接着剤フィルムを用いて行った。
実施例1において、受光面にバスバー電極が存在する両面受光型太陽電池セルを用いた以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。尚、受光面のバスバー電極とタブ線との接続は、実施例1と同様の導電性接着剤フィルムを用いて行った。
(比較例1)
受光面および裏面ともにバスバー電極が存在する太陽電池セルを用いて、受光面のバスバー電極および裏面のバスバー電極上にそれぞれ、未硬化の導電性接着フィルム(商品名:SP100シリーズ、デクセリアルズ株式会社製)を、仮貼りヘッドにより加熱温度70℃、圧力0.5MPaにて1秒加熱加圧することで仮貼りした。次いで、受光面のバスバー電極に仮貼りされた導電性接着フィルム上、および裏面のバスバー電極上に仮貼りされた導電性接着フィルム上のそれぞれに、総厚みが0.26mmのタブ線を本圧着させた。本圧着の条件は、加熱温度180℃、圧力2MPaにて15秒の加熱加圧とした。次に、受光面側から、ガラスからなる表面カバー、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第1のシート、タブ線を接続した太陽電池セル、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第2のシート、裏面カバーであるバックシートの順で積層し、真空にした後、150℃で15分間ラミネートすることで、太陽電池モジュールを作製した。
比較例1に係る太陽電池セルの断面図を、図4A及び図4Bに示す。図4A及びBで示す符号は、図3A及びBと同様である。尚、図4A及びB中、符号16、16’はバスバー電極を示す。
受光面および裏面ともにバスバー電極が存在する太陽電池セルを用いて、受光面のバスバー電極および裏面のバスバー電極上にそれぞれ、未硬化の導電性接着フィルム(商品名:SP100シリーズ、デクセリアルズ株式会社製)を、仮貼りヘッドにより加熱温度70℃、圧力0.5MPaにて1秒加熱加圧することで仮貼りした。次いで、受光面のバスバー電極に仮貼りされた導電性接着フィルム上、および裏面のバスバー電極上に仮貼りされた導電性接着フィルム上のそれぞれに、総厚みが0.26mmのタブ線を本圧着させた。本圧着の条件は、加熱温度180℃、圧力2MPaにて15秒の加熱加圧とした。次に、受光面側から、ガラスからなる表面カバー、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第1のシート、タブ線を接続した太陽電池セル、エチレンビニルアセテート樹脂(EVA)からなる第2のシート、裏面カバーであるバックシートの順で積層し、真空にした後、150℃で15分間ラミネートすることで、太陽電池モジュールを作製した。
比較例1に係る太陽電池セルの断面図を、図4A及び図4Bに示す。図4A及びBで示す符号は、図3A及びBと同様である。尚、図4A及びB中、符号16、16’はバスバー電極を示す。
(比較例2)
実施例1において、受光面にバスバー電極が存在せず、裏面のみにバスバー電極が存在する太陽電池セルを用いて、実施例1と同様の導電性接着フィルムにて太陽電池セルとタブ線とを直接接続した以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
実施例1において、受光面にバスバー電極が存在せず、裏面のみにバスバー電極が存在する太陽電池セルを用いて、実施例1と同様の導電性接着フィルムにて太陽電池セルとタブ線とを直接接続した以外は、実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
(比較例3)
実施例1において、受光面および裏面ともにバスバー電極が存在する太陽電池セルを用い、ハンダにて太陽電池セルとタブ線とを接続した以外は、比較例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
実施例1において、受光面および裏面ともにバスバー電極が存在する太陽電池セルを用い、ハンダにて太陽電池セルとタブ線とを接続した以外は、比較例1と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
<評価>
作製した太陽電池モジュールに対して、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
<<出力>>
ソーラーシュミレーター(日清紡メカトロニクス株式会社製 型式PVS1116i)を用いて測定した。測定条件は、JIS C8913(結晶系太陽電池セル出力測定方法)に準拠した。
<<信頼性試験(温度サイクル試験)後出力低下率>>
TC(Temperature Cycling)試験を実施した。試験条件は、−40℃および85℃の雰囲気に各30分以上曝し、これを1サイクルとする冷熱サイクルを、200サイクルまたは400サイクル実施した。200サイクルまたは400サイクル後の出力を上記方法により測定し、初期出力とTC試験後の出力との差から、信頼性試験(温度サイクル)後の出力低下率を算出した。
作製した太陽電池モジュールに対して、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
<<出力>>
ソーラーシュミレーター(日清紡メカトロニクス株式会社製 型式PVS1116i)を用いて測定した。測定条件は、JIS C8913(結晶系太陽電池セル出力測定方法)に準拠した。
<<信頼性試験(温度サイクル試験)後出力低下率>>
TC(Temperature Cycling)試験を実施した。試験条件は、−40℃および85℃の雰囲気に各30分以上曝し、これを1サイクルとする冷熱サイクルを、200サイクルまたは400サイクル実施した。200サイクルまたは400サイクル後の出力を上記方法により測定し、初期出力とTC試験後の出力との差から、信頼性試験(温度サイクル)後の出力低下率を算出した。
Claims (3)
- 表受光面及び表受光面とは反対側の裏受光面の両方の面にフィンガー電極を有し、かつ少なくとも前記裏受光面にバスバー電極を有しない、両面受光型の太陽電池セルを複数有し、
前記複数の太陽電池セルのうちの一の太陽電池セルの前記表受光面のフィンガー電極と他の太陽電池セルの前記裏受光面のフィンガー電極とがタブ線により電気的に接続されている太陽電池モジュールであって、
前記裏受光面における前記フィンガー電極と前記タブ線とが、導電性接着層を介して電気的に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記太陽電池セルが、前記表受光面にもバスバー電極を有しない太陽電池セルであって、前記表受光面及び前記裏受光面の両面における前記フィンガー電極と前記タブ線とが、導電性接着層を介して電気的に接続されている、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記導電性接着層が、導電性粒子を含有する導電性接着剤の硬化物である請求項1から2のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016027175A JP2017147302A (ja) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | 太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016027175A JP2017147302A (ja) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | 太陽電池モジュール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017147302A true JP2017147302A (ja) | 2017-08-24 |
Family
ID=59682470
Family Applications (1)
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JP2016027175A Pending JP2017147302A (ja) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | 太陽電池モジュール |
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Country | Link |
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2016
- 2016-02-16 JP JP2016027175A patent/JP2017147302A/ja active Pending
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