JP5644759B2 - 太陽電池セル電極の接続用シート、太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
絶縁性樹脂と導電性粒子を含む異方性導電性接着剤を用いて、加熱・加圧して微細なリード電極同士の接続を行う技術は、液晶ディスプレイを中心として広く実用化されている。このとき、加熱・加圧部材と被圧着部材との間に用いられる熱圧着用シリコーンゴムシートは良く知られている。(特許文献12〜14:特開平5−198344号,同6−36853号,同6−289352号公報)
〔請求項1〕
太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材とを導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に介在させて使用するポリマーシートからなる太陽電池セル電極の接続用シートであって、前記ポリマーシートが、
(A)平均重合度が100以上である架橋性オルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び炭素の同素体から選択される少なくとも1種の熱伝導性粉末:5〜600質量部、
(C)カーボンブラック粉末:0〜80質量部、
(D)BET比表面積が50m 2 /g以上である補強性シリカ粉末:5〜50質量部
及び、
(E)硬化剤:硬化有効量
を含むシリコーンゴム組成物をシート状に成形して加熱硬化させてなるシリコーンゴムシートからなる太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項2〕
太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材とを導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に介在させて使用するポリマーシートからなる太陽電池セル電極の接続用シートであって、前記ポリマーシートが、無機物及び/又は耐熱性樹脂からなるクロス及び/又は繊維で補強されてなる、ガラス転移温度が200℃以上又は融点が300℃以上であるフッ素樹脂フィルムと、
(A)平均重合度が100以上である架橋性オルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び炭素の同素体から選択される少なくとも1種の熱伝導性粉末:5〜600質量部、
(C)カーボンブラック粉末:0〜80質量部、
(D)BET比表面積が50m 2 /g以上である補強性シリカ粉末:5〜50質量部
及び、
(E)硬化剤:硬化有効量
を含むシリコーンゴム組成物をシート状に成形して加熱硬化させてなるシリコーンゴムシートと
を積層したものである太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項3〕
(B)成分である熱伝導性粉末が、5質量部以上配合され、平均粒径1〜50μmの金属ケイ素粉末である請求項1又は2記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項4〕
上記金属ケイ素粉末が、表面に強制酸化膜が形成されてなる請求項3記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項5〕
(B)成分である熱伝導性粉末が、5質量部以上配合され、平均粒径1〜50μmの結晶性二酸化ケイ素粉末である請求項1又は2記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項6〕
前記シリコーンゴムシートの23℃における切断時伸びが40〜1,000%、タイプAデュロメーターでの硬さが10〜90である請求項1〜5のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項7〕
熱伝導率が0.3W/mK以上である請求項1〜6のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項8〕
厚さが0.01〜1mmである請求項1〜7のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項9〕
前記配線部材が、帯状の導電性部材である請求項1〜8のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項10〕
前記配線部材が、Cu,Ag,Au,Fe,Ni,Zn,Co,Ti,Pb及びMgからなる群より選択される1種以上の金属元素を含む請求項1〜9のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項11〕
前記配線部材が、はんだで被覆されてなる請求項1〜10のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項12〕
前記導電性接着材料が、絶縁性樹脂及び導電性粒子を含有する導電性樹脂接着剤である請求項1〜11のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項13〕
前記導電性接着材料が、フィルム状である請求項1〜12のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項14〕
前記導電性接着材料が、はんだである請求項1〜11のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項15〕
前記導電性接着材料が、配線部材上に形成されてなる請求項1〜14のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
〔請求項16〕
太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材とを導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に請求項1〜15のいずれか1項記載の接続用シートを介在させて加熱及び加圧することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
〔請求項17〕
太陽電池セル表面に設けられた電力を取り出すための表面電極及び裏面電極と配線部材とをそれぞれ導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に請求項1〜15のいずれか1項記載の接続用シートを介在させて、上記表面電極及び裏面電極と上記配線部材とをそれぞれ同時に加熱及び加圧して接続する請求項16記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔請求項18〕
太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材が接続された単一の太陽電池セルで構成される太陽電池モジュールであって、請求項16又は17記載の製造方法によって得られることを特徴とする太陽電池モジュール。
〔請求項19〕
請求項18記載の太陽電池セルが複数配列され、互いに隣接する前記太陽電池セルの電力を取り出すための電極が配線部材により接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートは、圧着時にはみ出した導電性接着材料と加熱及び加圧部材との貼り付きを防止したり、導電性接着材料が加熱及び加圧部材上に堆積することを防止したりする効果もある。加熱及び加圧部材は、通常、金属製の硬いものであるため、接続用シートは、圧着時の加熱及び加圧部材からの衝撃を和らげ、太陽電池セルの割れを防ぐ役割も担う。
また、本発明の太陽電池セル電極の接続用シートは、圧着時に接触する配線部材、導電性接着材料、表面電極などの部材に非接着性を有することで、シートの同一箇所を使用して、繰り返して圧着が可能となり、コスト削減及び省力化された信頼性のある接続が可能となる。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートが使用される太陽電池セルの種類としては、電力を取り出すための電極が備えられたものであれば特に限定されるものではないが、その太陽光を光電変換して電力を発生させる材料により、シリコン系、化合物系、有機系などを挙げることができる。例えば、シリコン系の場合には、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、微結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、結晶シリコンとアモルファスシリコンのハイブリッド型(HIT型)などを挙げることができる。化合物系の場合には、GaAs単結晶などのIII−V族系のもの、CIS系(カルコパライト系)と呼ばれるI−III−V族化合物からなるもの、例えば、Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)(Se,S)2、CuInS2などで、それぞれCIGS、CIGSS、CISと呼ばれるもの、CdTe−CdS系などが挙げられる。有機系の場合には、色素増感型、有機薄膜型などが挙げられる。また、その厚さによる分類では、比較的厚い結晶系の太陽電池と、ガラス上やフィルム上に薄く製膜した薄膜太陽電池を挙げることができる。
太陽電池セルの電力を取り出すための電極の形状としては、例えば、フィンガー、バスバーと呼ばれる集電電極を、銀などを主成分として形成してあっても良いし、特に集電電極を設けていない構造であっても良く、これらに限定されるものではない。
配線部材は、例えば、断面が平角形状を有する帯状の導電性部材であることが好ましく、材質としては、Cu,Ag,Au,Fe,Ni,Zn,Co,Ti,Pb及びMgからなる群より選択される1種以上の金属元素を含むものが好ましい。
さらに、必要に応じて、配線部材が、はんだで被覆されたものを使用しても良い。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートは、絶縁性樹脂と導電性粒子とを含有する導電性樹脂接着材料を加熱硬化させたり、はんだを溶融させたりするために、通常300℃以上に熱せられた配線部材接続装置の加熱・加圧部材に接触して使用されることが多いため、耐熱性が必要であることから、その材質は、耐熱性の高分子材料であることが好ましい。具体的には、耐熱性樹脂、フッ素ゴム、シリコーンゴムから選択してなる1種以上のポリマーである。さらに、耐熱性樹脂としては、そのガラス転移温度が200℃以上又は融点が300℃以上であるフッ素樹脂及びポリアミド系樹脂から選択される1種以上であることが好ましい。耐熱性樹脂のガラス転移温度又は融点の上限値は特に制限されないが、通常、500℃以下であることが好ましい。
次に、本発明に用いられるシリコーンゴムを形成するためのシリコーンゴム組成物について説明する。
[組成物]
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートに必要な主な特性としては、クッション性、耐熱圧着性、熱伝導性が挙げられる。シリコーンゴムは、特に適度なクッション性を持つよう伸びや硬度を調整することが容易であり、耐熱圧着性も良好であり、熱伝導性充填剤の添加で熱伝導率を高めることができるため、本発明の太陽電池セル電極の接続用シートの材料として好適である。
(A)平均重合度が100以上であるオルガノポリシロキサン及び
(E)硬化剤
を含み、必要により
(B)金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び炭素の同素体から選択される少なくとも1種の熱伝導性粉末、
(C)カーボンブラック粉末、
(D)BET比表面積が50m2/g以上である補強性シリカ粉末
を配合してなるものが挙げられる。
(A)成分:
本発明で使用する(A)成分である、平均重合度100以上の架橋性オルガノポリシロキサンは、例えば、次の平均組成式(1)で表される。
RnSiO(4-n)/2・・・・(1)
(但し、(1)式中のnは1.9〜2.4の正数、Rは置換又は非置換の一価の炭化水素基を表す。)
(B)成分は、熱伝導性を与えるために添加するもので、高い熱伝導率が必要な場合に用いるものである。これは、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び炭素の同素体から選択される少なくとも1種の熱伝導性粉末であり、本発明のシリコーンゴムシートに熱伝導性を付与する充填剤である。これらの具体例は、金属としては、金、銀、銅、鉄、金属ケイ素、ニッケル、アルミニウム及びこれらの合金など、金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、酸化鉄など、金属窒化物としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素など、金属炭化物としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素など、金属水酸化物としては、水酸化アルミニウムなど、炭素の同素体としては、各種炭素繊維や黒鉛などが例示されるが、これらに限定されるわけではない。
また、酸化膜を設けるためには、粉体流動層にて空気流動させながら、100℃以上の加熱処理を1時間以上行うことが好ましい。
本発明で使用する(C)成分であるカーボンブラック粉末は、シリコーンゴムシートの機械的強度、特に加熱時の機械的強度を向上させて耐熱性を向上させると共に、熱伝導性及び導電化することによる帯電防止性を付与するときに用いるものである。
上記水以外の揮発分の測定方法は、JIS K 6221の“ゴム用カーボンブラック試験方法”に記載されている。具体的には、るつぼの中にカーボンブラックを規定量入れ、950℃で7分間加熱した後の揮発減量を測定する。
本発明で使用する(D)成分であるBET比表面積が50m2/g以上である補強性シリカ粉末としては、親水性又は疎水性のヒュームドシリカ(乾式シリカ)や、沈降シリカ(湿式シリカ)、結晶性シリカ、石英などが挙げられ、これらは1種単独で用いることも2種以上を組み合わせて用いることもできる。ヒュームドシリカや沈降シリカは、補強性の点からBET比表面積が50m2/g以上であることが好ましいが、通常は、50〜800m2/g、特に100〜500m2/g程度のものを使用するのが良い。比表面積が50m2/g未満では、補強効果が十分得られない場合がある。
本発明で使用する(E)成分である硬化剤は、通常シリコーンゴムの硬化に使用されている公知のものの中から適宜選択して使用することができる。このような硬化剤としては、例えば、
a)ラジカル反応に使用されるジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物;
b)(A)成分のオルガノポリシロキサンがアルケニル基を有する場合には、付加反応硬化剤として、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、白金、パラジウム等の白金族金属系触媒との組合わせ;等が例示される。本発明においては、反応を制御し易いこと、反応残渣が残らないことなどの理由から、b)の付加反応硬化剤の方が好ましいが、必要に応じて両者を併用しても良い。
硬化剤a)については、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部当り、0.1〜20質量部使用することが好ましい。
硬化剤b)については、前記ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個以上含有するオルガノハイドロジェンシロキサンを、(A)成分のアルケニル基1モル当り、該オルガノハイドロジェンシロキサンが有するケイ素原子に結合する水素原子が0.5〜5モルとなる量とすると共に、白金族金属系触媒の量が、(A)成分に対して、金属分として0.1〜1,000ppm(質量基準)となる範囲が好ましい。
本発明のシリコーンゴム組成物には、必要に応じて更に、酸化セリウム、ベンガラ、酸化チタン等の耐熱付与剤、クレイ、炭酸カルシウム、けいそう土、二酸化チタン等の充填剤、低分子シロキサンエステル、シラノール等の分散剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の接着付与剤、難燃性を付与させる白金族金属系化合物、ゴムコンパウンドのグリーン強度を上げるテトラフルオロポリエチレン粒子、ガラス繊維、アラミド繊維等の補強性繊維などを添加してもよい。
本発明に用いるシリコーンゴム組成物は、上述した各成分を、二本ロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー等の混合機を用いて混練りすればよいが、一般的には、硬化剤だけを使用する直前に添加すれば良いように、他の成分を予め混練しておくことが好ましい。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートであるシリコーンゴムシートの成形方法としては、硬化剤までの全ての成分を配合したシリコーンゴム組成物を、カレンダーあるいは押出し機で所定の厚さに分出ししてから硬化させる方法、液状のシリコーンゴム組成物あるいはトルエン等の溶剤に溶解して液状化したシリコーンゴム組成物を、フィルム上にコーティングしてから硬化させる方法等が挙げられる。
シリコーンゴムシートの適度なクッション性を確保するため、シリコーンゴム組成物の硬化後の切断時の伸びと硬さは以下のような特徴を有することが好ましい。
23℃の室温における切断時の伸びは、40〜1,000%が好ましく、60〜300%であることがより好ましい。特に好ましくは70〜150%である。基本的には、接続部材の位置ズレを避けるために伸びは小さいほうが良いが、伸びが40%未満ではシートの柔軟性に欠けるため、被圧着部に凹凸や段差があった場合に、その形状に追随できずに均一な圧力での圧着ができなくなるとともに、応力を分散することができなくなり、切れ易くなったり、シートに対して折り曲げ方向の力がかかった場合に、シートが破断したりするという問題が発生するおそれがある。
上記した太陽電池セル電極の接続用シートは、無機物及び/又は耐熱性樹脂からなるクロス及び/又は繊維で補強されていても良い。例えば、無機物からなる繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ステンレス繊維などが、耐熱性樹脂からなる繊維としては、アラミド繊維、アミド繊維、テトラフルオロポリエチレンなどのフッ素樹脂繊維などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。補強の方法としては、これらの繊維をポリマー中に混練しても良いし、これらの繊維を編んでクロスとしたものを中間層あるいは片面に積層しても良く、これらの方法に限定されるものではない。繊維材で補強することにより、シートの面方向の伸びが抑制され、配線部材接続装置の加熱・加圧部材からの圧力を確実に導電性接着部材に伝えることができると共に、破れに対する耐性が格段に向上する。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートには、配線部材接続装置の加熱・加圧部材からの熱を導電性接着材料に伝える役割があるため、この観点からは、熱伝導率が高いほうが好ましい。23℃の室温における熱伝導率は、0.3W/mK以上であることが好ましく、さらに0.4W/mK以上であることが好ましく、特には0.6W/mK以上であることが好ましい。0.3W/mKよりも低いと、導電性接着材料に熱が伝わり難いため、加熱・加圧部材の温度を上げなくてはならない。加熱・加圧部材の温度を上げるためには、配線部材接続装置への負担が重くなるし、本接続方式のコストメリットが無くなる場合がある。また、より高温の加熱・加圧部材が太陽電池セル電極の接続用シートに接触するため、シートの熱劣化が促進される場合がある。さらには、高温の加熱・加圧部材が半導体素子上の導電性電極膜に輻射熱を与えるため、太陽電池セルに問題を引き起こすこともある。一方、熱伝導率が5W/mKを超えると熱伝導性粉末の配合が困難となると共に、シート強度が弱くなりすぎて使用に耐えなくなるため、5W/mK以下であることが好ましい。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートは、本発明の太陽電池セル電極の接続用シートの中から、それぞれ異なる組成からなる2種以上のシート層を積層した構造とすることもできる。例えば、ポリイミドとシリコーンゴム、テトラフルオロポリエチレンとシリコーンゴム、ガラスクロスにテトラフルオロポリエチレンをコートしたものとシリコーンゴム、互いに組成の異なるシリコーンゴム2層以上、フッ素ゴムとシリコーンゴムなど、2層以上の積層シートとしても良いが、これらに限定されるものではない。また、無機物及び/又は耐熱性樹脂からなるクロス及び/又は繊維で補強したシートと補強していないシートを積層しても良いが、これらに限定されるものではない。積層することで、各種シートの利点を組み合わせることができる。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートの厚さは、0.01〜1mmであることが好ましい。その材質が耐熱性樹脂である場合には、0.01〜0.5mmであり、特に0.02〜0.2mmの範囲であることが好ましい。厚さが0.01mm未満では、強度が弱すぎて破れ易いとともに、取扱性が悪くなる場合がある。一方、0.5mmを超えると熱の伝わり方が悪くなる場合がある。シートの材質がフッ素ゴム、シリコーンゴムの場合には、0.05〜1mmであり、特に0.1〜0.5mmの範囲であることが好ましい。厚さが0.05mm未満では、クッション性が十分でなく、均一な圧力伝達が不可能になる場合がある。一方、1mmを超える厚さになると熱の伝わり方が悪くなる場合がある。
本発明の太陽電池セル電極の接続用シートの厚さが0.01〜0.2mmと薄い場合には、熱伝導率が0.3W/mKより小さくても、必要とするシート厚さ方向の熱伝導性能が確保できることがあるため、必ずしも熱伝導率が0.3W/mK以上である必要はない。
本発明の太陽電池セル電極の接続方法は、太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材とを、導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続する工程において、配線部材接続装置の加熱及び加圧部材と配線部材との間に、本発明の太陽電池セル電極の接続用シートを介在させて加熱及び加圧するものである。
導電性接着材料は、例えば、絶縁性樹脂及び導電性粒子を含有したフィルム状又はペースト状のものを別に用意して、接続前に太陽電池セルの電力を取り出すための電極部材上に配置して使用しても良いし、予めこの材料を配線部材上に成形したものを使用しても良い。予め配線部材上に導電性接着材料を成形したものを使用する場合、接続工程を短縮できる。はんだめっきした配線部材を使用する場合には、めっきのはんだを導電性接着材料として使用して、別の導電性接着材料を設置せずに使用することができる。はんだめっきした配線部材を使用する場合には、別に絶縁性樹脂及び導電性粒子を含有した導電性樹脂接着材料を用いて、はんだが溶融しない条件で接続しても良いし、はんだめっきのはんだと、絶縁性樹脂及び導電性粒子を含有した導電性接着材料との両者を導電性接着材料として機能させて、併用して接続しても良い。
本発明の太陽電池モジュールは、単一又は複数の太陽電池セルが配列され、互いに隣接する前記太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材が、本発明の太陽電池セル電極の接続方法によって接続されたものである。
本発明においては、加熱・加圧部全面を均一な温度・圧力での圧着が可能となり、本発明により得られる太陽電池モジュールは、接点不良がなく、高品質で長期耐久性も良好なものとなる。特に、導電性接着材料として、絶縁性樹脂及び導電性粒子を含有したものを使用する場合には、反りや割れのない太陽電池セルとすることができる。
下記成分を表1に示す割合(質量部)で配合して太陽電池セル電極の接続用シートとした。
(A)オルガノポリシロキサン:
(a−1)ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
(a−2)ジメチルシロキサン単位99.5モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.5モル%からなる、平均重合度が8,000の、分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたメチルビニルポリシロキサン
(B)熱伝導性充填剤:
(b−1)平均粒径が5μmの金属ケイ素粉砕粉末(表面に強制酸化処理をしたもの)
(b−2)平均粒径が4μmの結晶性二酸化ケイ素粉砕粉末
(b−3)平均粒径が4μmの酸化アルミニウム粉砕粉末
(C)カーボンブラック粉末:
(c−1)平均粒径が35nm、水以外の揮発分が0.10質量%、BET比表面積が69m2/gのアセチレンブラック
(D)補強性シリカ微粉末:
(d−1)BET比表面積が300m2/gの補強性シリカ微粉末(商品名:Aerosil300、日本アエロジル(株)製)
(E)硬化剤:
(e−1)塩化白金酸のビニルシロキサン錯体(白金含有量1質量%)
(e−2)下記式(1)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン
(e−4)有機過酸化物:C−23(信越化学工業(株)製)
その他の成分:
(f−1)ジメチルジメトキシシラン
(g−1)BET比表面積が140m2/gの酸化セリウム粉末
(h−1)エチニルシクロヘキサノール
下記のように組成物を調製し、シート状に成形した。
(D)成分が配合される場合には、(A)成分、(D)成分と(D)成分の表面処理剤として(f−1)成分とイオン交換水を、ニーダーを用いて170℃で2時間加熱しながら配合・混練りして均一化した。(D)成分がゼロの場合には、この工程は行わない。
得られた混合物又は(A)成分に対して、(B)成分、(C)成分と必要に応じて(g−1)成分を加え、加圧ニーダーを用いて15分間配合・混練りして均一化した。
更に、付加反応硬化タイプの場合には、(e−1)成分、(h−1)成分、(e−2)成分を、順次二本ロールミルで混練りしながら上記の順序で添加し、硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。ラジカル反応硬化タイプの場合には、(e−3)又は(e−4)成分を二本ロールミルで混練りして、硬化性シリコーンゴム組成物を調製した。
カレンダー成形機を用いて、得られた硬化性シリコーンゴム組成物を厚さ0.25mmに分出ししてから、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に転写した。PETフィルムとの積層品の状態のまま、付加反応硬化タイプの場合には150℃の、ラジカル反応硬化タイプの場合には160℃の加熱炉中を5分間通して、シート状のシリコーンゴム組成物を硬化させた。得られたシート状組成物からPETフィルムを剥離し、200℃の乾燥機中で4時間熱処理して、厚さが0.20〜0.45mmのシリコーンゴムシートを作製した。
硬さ、切断時伸びを、JIS K6249の規定に準拠して測定した。但し、硬さについては、タイプAデュロメーターを用いて作製したシートを、厚さが6mm以上となるように重ねて測定した。切断時伸びは、ダンベル状2号形の試験片を使用して測定した。
また、熱伝導率はASTM E 1530の規定に準拠して測定した。
結果を表1に示した。
厚さ130μmの単層PTFEフィルム:ニトフロンフィルム(日東電工(株)製商品名、融点327℃、熱伝導率0.2W/mK)を用いた。
厚さ45μmのガラスクロスで補強したPTFEフィルム:ニトフロン含浸ガラスクロス(日東電工(株)製商品名、融点327℃、熱伝導率0.3W/mK)を用いた。
厚さ50μmのポリイミドフィルム:カプトン200H(東レ・デュポン(株)製商品名、融点、ガラス転移温度なし、熱伝導率0.2W/mK)を用いた。
参考例5の厚さ45μmのガラスクロスで補強したPTFEフィルムをPETフィルムの代わりに使用して、プラズマ処理したガラスクロスで補強したPTFEフィルム面上に実施例1の組成のシリコーンゴム層を加熱硬化させて積層し、シート総厚が0.25mmのガラスクロスで補強したPTFEフィルムとシリコーンゴム層を積層した2層構造の複合シートを作製した。
ガラスクロスで補強したPTFEフィルム側の面を太陽電池セル側として接続実験を行った。
実施例1の組成の層を厚さ0.25mmで成形し、重ねて実施例3の組成の層を0.1mmの厚さで積層して、シート総厚が0.35mmとなるようにしてシートを作製した。
実施例3の組成の層側を太陽電池セル側として接続実験を行った。
シートを使用しないで接続実験を行った。
厚さ50μmのアルミ箔を使用した。
厚さ130μmのガラスクロスを使用した。
電力取り出し用の電極として、幅2mmの銀系バスバー集電電極が配線部材接続用の表面電極及び裏面電極として設けられた幅150mm×長さ150mm×厚さ160μmのシリコン多結晶太陽電池セルを準備した。
配線部材として、幅2mm×厚さ160μmの平角形の断面形状の帯状の銅箔線とその銅箔線にはんだめっきした帯状のはんだめっき銅箔線を準備した。
導電性接着材料として、エポキシ系絶縁接着剤に平均粒径6μmの表面に金めっきしたニッケル粒子を配合した組成物を、幅2mm×厚さ45μmのフィルム状に成形したものを準備した。
また、比較例1として、シートを使用せずに接続を行った。
(1)接続部の均一性の評価
太陽電池セルの全長:長さ150mm全部の接続部の断面を顕微鏡観察し、均一かつ不良部分がないかどうかを評価した。はんだめっき銅箔線を使用した。
(2)接続抵抗の合格率
一つの種類のシートに対して、100枚の太陽電池セルの電極への配線部材の接続を行い、各電極と配線部材間の接続抵抗が使用可能レベルかどうかを確認し、合格率を評価した。銅箔線を使用した。
(3)セル割れの発生確率
一つの種類のシートに対して、100枚の太陽電池セルの電極への配線部材の接続を行い、セル割れの発生確率を評価した。銅箔線を使用した。
(4)装置の加熱及び加圧部材表面の汚れ評価
一つの種類のシートに対して、100枚の太陽電池セルの電極への配線部材の接続を行い、加熱及び加圧部材表面の汚れを評価した。はんだめっき銅箔線を使用した。
(5)太陽電池セル電極の接続用シートの各部材への非接着性評価
一つの種類のシートの同一箇所を繰り返して使用し、下記の各種部材とシートを直接接触させて接続動作をそれぞれ10回繰り返し、各種部材への接着有無を評価した。
非接着性1:配線部材としての銅箔線
非接着性2:配線部材としてのはんだめっき銅箔線
非接着性3:セル表面の銀系バスバー集電電極
非接着性4:エポキシ系絶縁接着剤に平均粒径6μmの表面に金めっきしたニッケル粒子を配合した導電性接着フィルム
(6)太陽電池セル電極の接続用シートの表面状態評価
一つの種類のシートの同一箇所を繰り返して使用し、10枚の太陽電池セルの電極への配線部材の接続を行った。そのときのシートの表面キズや光沢などの状態を目視観察・評価した。銅箔線を使用した。
2 電極
3 導電性接着材料
4 配線部材
5 電極接続用シート
6 加熱・加圧部材
10 太陽電池セル
Claims (19)
- 太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材とを導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に介在させて使用するポリマーシートからなる太陽電池セル電極の接続用シートであって、前記ポリマーシートが、
(A)平均重合度が100以上である架橋性オルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び炭素の同素体から選択される少なくとも1種の熱伝導性粉末:5〜600質量部、
(C)カーボンブラック粉末:0〜80質量部、
(D)BET比表面積が50m 2 /g以上である補強性シリカ粉末:5〜50質量部
及び、
(E)硬化剤:硬化有効量
を含むシリコーンゴム組成物をシート状に成形して加熱硬化させてなるシリコーンゴムシートからなる太陽電池セル電極の接続用シート。 - 太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材とを導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に介在させて使用するポリマーシートからなる太陽電池セル電極の接続用シートであって、前記ポリマーシートが、無機物及び/又は耐熱性樹脂からなるクロス及び/又は繊維で補強されてなる、ガラス転移温度が200℃以上又は融点が300℃以上であるフッ素樹脂フィルムと、
(A)平均重合度が100以上である架橋性オルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物及び炭素の同素体から選択される少なくとも1種の熱伝導性粉末:5〜600質量部、
(C)カーボンブラック粉末:0〜80質量部、
(D)BET比表面積が50m 2 /g以上である補強性シリカ粉末:5〜50質量部
及び、
(E)硬化剤:硬化有効量
を含むシリコーンゴム組成物をシート状に成形して加熱硬化させてなるシリコーンゴムシートと
を積層したものである太陽電池セル電極の接続用シート。 - (B)成分である熱伝導性粉末が、5質量部以上配合され、平均粒径1〜50μmの金属ケイ素粉末である請求項1又は2記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 上記金属ケイ素粉末が、表面に強制酸化膜が形成されてなる請求項3記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- (B)成分である熱伝導性粉末が、5質量部以上配合され、平均粒径1〜50μmの結晶性二酸化ケイ素粉末である請求項1又は2記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記シリコーンゴムシートの23℃における切断時伸びが40〜1,000%、タイプAデュロメーターでの硬さが10〜90である請求項1〜5のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 熱伝導率が0.3W/mK以上である請求項1〜6のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 厚さが0.01〜1mmである請求項1〜7のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記配線部材が、帯状の導電性部材である請求項1〜8のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記配線部材が、Cu,Ag,Au,Fe,Ni,Zn,Co,Ti,Pb及びMgからなる群より選択される1種以上の金属元素を含む請求項1〜9のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記配線部材が、はんだで被覆されてなる請求項1〜10のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記導電性接着材料が、絶縁性樹脂及び導電性粒子を含有する導電性樹脂接着剤である請求項1〜11のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記導電性接着材料が、フィルム状である請求項1〜12のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記導電性接着材料が、はんだである請求項1〜11のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 前記導電性接着材料が、配線部材上に形成されてなる請求項1〜14のいずれか1項記載の太陽電池セル電極の接続用シート。
- 太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材とを導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に請求項1〜15のいずれか1項記載の接続用シートを介在させて加熱及び加圧することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
- 太陽電池セル表面に設けられた電力を取り出すための表面電極及び裏面電極と配線部材とをそれぞれ導電性接着材料を介して加熱及び加圧して接続するに際し、加熱及び加圧部材と上記配線部材との間に請求項1〜15のいずれか1項記載の接続用シートを介在させて、上記表面電極及び裏面電極と上記配線部材とをそれぞれ同時に加熱及び加圧して接続する請求項16記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 太陽電池セルの電力を取り出すための電極と配線部材が接続された単一の太陽電池セルで構成される太陽電池モジュールであって、請求項16又は17記載の製造方法によって得られることを特徴とする太陽電池モジュール。
- 請求項18記載の太陽電池セルが複数配列され、互いに隣接する前記太陽電池セルの電力を取り出すための電極が配線部材により接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
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