JP5676944B2 - 太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の太陽電池セルの接続用電極がタブ線によって接続されてなる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
太陽電池は、クリーンで無尽蔵なエネルギー源である太陽光を直接電気に変換できることから、環境に優しい新しいエネルギー源として注目されている。太陽電池を電力源として用いる場合、太陽電池セル１個あたりの出力は数Ｗ程度であることから、太陽電池セル毎に用いるのではなく、複数枚の太陽電池セルを直列に接続することで出力を１００Ｗ以上に高めた太陽電池モジュールとして用いている。
例えば、結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、複数の隣接する太陽電池セルが、半田コートされたリボン状銅箔からなるタブ線により接続されている。タブ線は、その一端側を一の太陽電池セルの表面電極に接続され、他端側を隣接する太陽電池セルの裏面電極に接続することにより、各太陽電池セルを直列に接続する。
具体的に、太陽電池セルとタブ線との接続は、太陽電池セルの受光面に銀ペーストのスクリーン印刷により形成されたバスバー電極及び太陽電池セルの裏面接続部に形成されたＡｇ電極と、タブ線とが半田処理により接続されている（特許文献１）。なお、太陽電池セル裏面の接続部以外の領域はＡｌ電極が形成されている。
しかし、半田付けでは約２６０℃と高温による接続処理が行われるため、太陽電池セルの反りや、タブ線と表面電極及び裏面電極との接続部に生じる内部応力、さらにフラックスの残渣等により、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との間の接続信頼性が低下することが懸念される。
そこで、従来、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との接続に、比較的低い温度での熱圧着処理による接続が可能な導電性接着フィルムが使用されている（特許文献２）。このような導電性接着フィルムとしては、平均粒径が数μｍオーダーの球状または鱗片状の導電性粒子を熱硬化型バインダー樹脂組成物に分散してフィルム化したものが使用されている。
このような結晶シリコン系太陽電池モジュールの太陽電池セルを導電性接着フィルムを用いて接続する場合、シリコン基板からなる太陽電池セルのＳｉ表面と導電性接着フィルムとが強固に接着することから、表面電極とタブ線との接続は問題ない。一方で、セル裏面の接続部以外に形成されたＡｌ電極自体の強度が高くないために、太陽電池セルとタブ線間の接着強度はそれほど高くない。
また、セル裏面の裏面電極とタブ線との接続は、導電性接着フィルムを介してタブ線を裏面電極上に、約０．５〜３ＭＰａの圧力をかけて加熱することにより行われ、シリコン基板１枚に対して数百Ｎもの加重をかける。ここで、結晶シリコン系太陽電池セルでは、原料となるシリコンを安価かつ大量に調達することが課題となっており、近年では多結晶シリコンインゴットよりシリコンウェハを極薄（例えば２００μｍ〜１５０μｍ）で切り出し、量産に使われだしている。したがって、シリコン基板の強度は必ずしも高くなく、破損防止上、低圧で加熱押圧する必要がある。
しかし、従来の太陽電池モジュールでは、タブ線を低圧で加熱押圧したのではセル表裏面の接続部に形成されたＡｇ電極との接続信頼性を損なうおそれがある。
なお、Ａｌ電極に対して導電性接着フィルムの接着強度は十分ではない。太陽電池セルの裏面接続部以外にＡｌ電極を形成するとともに、接続部にＡｇ電極を設けることで導電性接着フィルムとの接着力を高めることができる。しかし、このようにタブ線と裏面電極との接続信頼性を確保する方法では、上記の理由から、接続部にＡｇ電極を設ける必要があり、部品点数の増加、製造工数及びコストの増加を招き、太陽電池モジュールを安価かつ大量に供給することが困難となる。
そこで、本発明は、低圧で加熱押圧することにより太陽電池セルの破損を防止しつつ、特に太陽電池セルの裏面に設けられた裏面電極と導電性接着フィルムとの接着性や発電効率を向上させた太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面側に表面電極が設けられるとともに、上記受光面と反対側の裏面にＡｌ裏面電極が設けられた複数のシリコンセル基板と、一の上記シリコンセル基板の上記表面電極と、上記一のシリコンセル基板と隣接する他のシリコンセル基板の上記Ａｌ裏面電極とを接続するタブ線と、上記表面電極及び上記Ａｌ裏面電極と、上記タブ線とを接続する導電性接着剤層とを備え、上記Ａｌ裏面電極には、上記タブ線との接続部に、上記シリコンセル基板のシリコン表面を露出させる、上記接続部に沿ってライン状に形成された開口部が形成され、上記開口部は、上記タブ線と略同じ幅及び上記タブ線接続時に上記Ａｌ裏面電極の面と上記タブ線の表面とが略面一となる深さを有する大径部と、該大径部の内側に形成された小径部とを有し、上記タブ線は、上記導電性接着剤層を介して、上記開口部を介して露出されている上記シリコンセル基板のシリコン表面と接着されるとともに、上記Ａｌ裏面電極と電気的に接続されるように接着されている。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、受光面側に表面電極が設けられるとともに、上記受光面と反対側の裏面にＡｌ裏面電極が設けられた複数のシリコンセル基板を備え、一のシリコンセル基板の上記表面電極と、該一のシリコンセル基板と隣接する他のシリコンセル基板の上記Ａｌ裏面電極とを導電性接着剤層を介してタブ線で接続する太陽電池モジュールの製造方法において、上記Ａｌ裏面電極の上記タブ線との接続部に該接続部に沿ってライン状に設けられ、上記シリコンセル基板のシリコン表面を露出させる、上記タブ線と略同じ幅及び上記タブ線接続時に上記Ａｌ裏面電極の面と上記タブ線の表面とが略面一となる深さを有する大径部と該大径部の内側に形成された小径部とを有する開口部に上記導電性接着剤層を積層する工程と、上記導電性接着剤層上に上記タブ線の一端を上記Ａｌ裏面電極と電気的に接続されるように積層する工程とを有する。
本発明によれば、導電性接着剤層を介してＡｌ裏面電極とタブ線とを接続するにあたって、タブ線との接続部に開口部を設け、Ｓｉ表面を露出させているため、導電性接着剤層とＳｉ表面との接着が良好なる。また、開口部周辺とタブ線とが接続することにより、タブ線とＡｌ裏面電極とが導通される。さらに、開口部を形成することにより、開口部以外の領域に熱加圧時の圧力が集中することから、低圧であっても、タブ線が接続部の開口部以外の領域とも強固に接続される。
以下、本発明が適用された太陽電池モジュール及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明が適用された太陽電池モジュール１は、光電変換素子として、単結晶型シリコン光電変換素子、多結晶型光電変換素子を用いる結晶シリコン系太陽電池モジュールや、アモルファスシリコンからなるセルと微結晶シリコンやアモルファスシリコンゲルマニウムからなるセルとを積層させた光電変換素子を用いた薄膜シリコン系太陽電池である。
［太陽電池モジュール１］
太陽電池モジュール１は、図１に示すように、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が封止接着剤のシート６で挟まれ、受光面側に設けられた表面カバー７及び裏面側に設けられたバックシート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。
太陽電池モジュール１は、図１に示すように、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が封止接着剤のシート６で挟まれ、受光面側に設けられた表面カバー７及び裏面側に設けられたバックシート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。
封止接着剤としては、例えばエチレンビニルアルコール樹脂（ＥＶＡ）等の透光性封止材が用いられる。また、表面カバー７としては、例えば、ガラスや透光性プラスチック等の透光性の材料が用いられる。また、バックシート８としては、ガラスやアルミニウム箔を樹脂フィルムで挟持した積層体等が用いられる。
［太陽電池セル２］
太陽電池モジュールの各太陽電池セル２は、図２に示すように、シリコン基板からなる光電変換素子１０を有する。光電変換素子１０は、受光面側に表面電極となるバスバー電極１１と、バスバー電極１１とほぼ直交する方向に形成された集電極であるフィンガー電極１２が設けられている。また、光電変換素子１０は、受光面と反対の裏面側に、アルミニウムからなるＡｌ裏面電極１３が設けられている。
太陽電池モジュールの各太陽電池セル２は、図２に示すように、シリコン基板からなる光電変換素子１０を有する。光電変換素子１０は、受光面側に表面電極となるバスバー電極１１と、バスバー電極１１とほぼ直交する方向に形成された集電極であるフィンガー電極１２が設けられている。また、光電変換素子１０は、受光面と反対の裏面側に、アルミニウムからなるＡｌ裏面電極１３が設けられている。
そして、太陽電池セル２は、タブ線３によって、表面のバスバー電極１１と、隣接する太陽電池セル２のＡｌ裏面電極１３とが電気的に接続され、これにより直列に接続されたストリングス４を構成する。タブ線３とバスバー電極１１及びＡｌ裏面電極１３との接続は、導電性接着フィルム２０によって行う。
タブ線３は、従来の太陽電池モジュールで使用されているタブ線を利用することができる。タブ線３は、例えば、５０〜３００μｍ厚のリボン状銅箔を使用し、必要に応じて金メッキ、銀メッキ、スズメッキ、ハンダメッキ等を施すことにより形成される。
バスバー電極１１は、Ａｇペーストを塗布し、加熱することにより形成される。太陽電池セル２の受光面に形成されるバスバー電極１１は、入射光を遮る面積を小さくし、シャドーロスを抑えるために、例えば１ｍｍ幅でライン状に形成されている。バスバー電極１１の数は、太陽電池セル２のサイズや抵抗を考慮して適宜設定される。
フィンガー電極１２は、バスバー電極１１と同様の方法により、バスバー電極１１と交差するように、太陽電池セル２の受光面のほぼ全面に亘って形成されている。また、フィンガー電極１２は、例えば約１００μｍ程度の幅を有するラインが、所定間隔、例えば２ｍｍおきに形成されている。
Ａｌ裏面電極１３は、図３に示すように、アルミニウムからなる電極が例えばスクリーン印刷やスパッタ等により太陽電池セル２の裏面に形成される。このＡｌ裏面電極１３は、タブ線３との接続部３０に開口部３１が形成され、光電変換素子１０を構成するＳｉが外方に露出している。したがって、太陽電池セル２は、図４及び図５に示すように、導電性接着フィルム２０がＡｌ裏面電極１３の開口部３１を介して光電変換素子１０の表面のＳｉと接触する。
［本願構成１］
また、開口部３１は、図５に示すように、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅よりも小さな幅を有する。そして、太陽電池セル２は、導電性接着フィルム２０及びタブ線３が接続部３０上に積層されることにより、開口部３１内に導電性接着フィルム２０が充填するとともに、開口部３１の両側のＡｌ裏面電極１３上にも積層される。
また、開口部３１は、図５に示すように、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅よりも小さな幅を有する。そして、太陽電池セル２は、導電性接着フィルム２０及びタブ線３が接続部３０上に積層されることにより、開口部３１内に導電性接着フィルム２０が充填するとともに、開口部３１の両側のＡｌ裏面電極１３上にも積層される。
これにより、太陽電池セル２は、開口部３１内が、導電性接着フィルム２０と開口部３１を介して外方に露出しているＳｉとが強固に接着する接着部３３となり、開口部３１の周囲が、Ａｌ裏面電極１３とタブ線３とが電気的に接続される導通部３４となる。
このように、太陽電池セル２は、導電性接着フィルム２０を用いたタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接続において、Ａｌ裏面電極１３のタブ線３との接続部３０に開口部３１を設けることにより、Ａｌ部分で導通を図ると共に、開口部３１を介して露出されているＳｉ部分で接続強度を確保することができる。
また、太陽電池セル２は、また、接続部３０に開口部３１を設けることで、開口部３１以外の接続部３０の領域に加圧時の圧力が集中する。したがって、太陽電池セル２は、極薄のシリコンウェハを用いてセル基板を形成した場合にも、導電性接着フィルム２０を用いて、タブ線３をＡｌ裏面電極１３へ低圧で加熱押圧することにより接続することができ、セルの破損等の危険もなく、かつタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接続強度を確保することができる。また、太陽電池セル２は、裏面にＡｇ電極を設ける必要がなく、低コスト、製造工数の削減等を図ることができる。
また、図６に示すように、太陽電池セル２は、導電性接着フィルム２０によってタブ線３が接続される接続部３０がライン状に確保され、接続部３０の長手方向に亘ってライン状に開口された開口部３１が形成されている。
太陽電池セル２は、接続部３０に沿ってライン状に形成された開口部３１を設けることにより、Ｓｉ表面と導電性接着フィルム２０との接着面積が増大し、タブ線３とＡｌ裏面電極１３との接着性を向上させることができる。
［本願構成２］
また、図７及び図８に示すように、太陽電池セル２は、接続部３０の長手方向に亘ってライン状に開口されるとともに、幅方向に幅狭の開口部を複数並列させたストライプ状の開口部３６を形成してもよい。接続部３０の幅方向に並列する各開口部３６ａ、３６ｂ・・・は、それぞれ太陽電池セル２のＳｉ表面が露出し導電性接着フィルム２０と直接接着する部分が接着部３３となり、各開口部３６ａ、３６ｂ・・・の両側が、Ａｌ裏面電極１３とタブ線３とが電気的に接続される導通部３４となる。また、開口部３６は、各開口部３６ａ、３６ｂ・・・が並列する方向の全幅が、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅よりも狭い幅で形成される。この開口部３６によれば、Ｓｉ表面と導電性接着フィルム２０との接触領域が幅方向に分散するとともに、開口部３１に比してタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積が増加するため、接続部３０との接着性を維持しつつ、発電効率を向上させることができる。
また、図７及び図８に示すように、太陽電池セル２は、接続部３０の長手方向に亘ってライン状に開口されるとともに、幅方向に幅狭の開口部を複数並列させたストライプ状の開口部３６を形成してもよい。接続部３０の幅方向に並列する各開口部３６ａ、３６ｂ・・・は、それぞれ太陽電池セル２のＳｉ表面が露出し導電性接着フィルム２０と直接接着する部分が接着部３３となり、各開口部３６ａ、３６ｂ・・・の両側が、Ａｌ裏面電極１３とタブ線３とが電気的に接続される導通部３４となる。また、開口部３６は、各開口部３６ａ、３６ｂ・・・が並列する方向の全幅が、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅よりも狭い幅で形成される。この開口部３６によれば、Ｓｉ表面と導電性接着フィルム２０との接触領域が幅方向に分散するとともに、開口部３１に比してタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積が増加するため、接続部３０との接着性を維持しつつ、発電効率を向上させることができる。
［本願構成３］
また、図９に示すように、太陽電池セル２は、接続部３０の長手方向に亘ってライン状に開口されるとともに、接続部３０の長手方向に沿ってジグザグに導通部３４が形成された開口部３７を形成してもよい。この開口部３７は、接続部３０の長手方向に亘って、導通部３４が形成されていない部分が太陽電池セル２のＳｉ基板が露出した接着部３３となり、接着部３３の両側及び接続部３０内をジグザグ状に形成されたＳｉ表面を覆うＡｌ電極部分がタブ線３と電気的に接続される導通部３４となる。この開口部３７によっても、開口部３１と比してタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積が増加するため、接続部３０との接着性を維持しつつ、発電効率を向上させることができる。
また、図９に示すように、太陽電池セル２は、接続部３０の長手方向に亘ってライン状に開口されるとともに、接続部３０の長手方向に沿ってジグザグに導通部３４が形成された開口部３７を形成してもよい。この開口部３７は、接続部３０の長手方向に亘って、導通部３４が形成されていない部分が太陽電池セル２のＳｉ基板が露出した接着部３３となり、接着部３３の両側及び接続部３０内をジグザグ状に形成されたＳｉ表面を覆うＡｌ電極部分がタブ線３と電気的に接続される導通部３４となる。この開口部３７によっても、開口部３１と比してタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積が増加するため、接続部３０との接着性を維持しつつ、発電効率を向上させることができる。
［本願構成４］
また、図１０に示すように、太陽電池セル２は、断面形状が大径部４１と小径部４２とから構成される開口部３８を形成してもよい。大径部４１は、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅と略同じ幅を有し、また、タブ線３及び導電性接着フィルム２０を合わせた深さを有する。そして、タブ線３及び導電性接着フィルム２０は、大径部４１内に配設され、太陽電池セル２の裏面と略面一となる。したがって、太陽電池セル２は、Ａｌ裏面電極１３上にタブ線３が突出することがなく、タブ線３の剥離や破損を防止するとともに、意匠性を高めることができる。また、太陽電池セル２は、タブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積を増大させることができ、発電効率を向上させることができる。
また、図１０に示すように、太陽電池セル２は、断面形状が大径部４１と小径部４２とから構成される開口部３８を形成してもよい。大径部４１は、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅と略同じ幅を有し、また、タブ線３及び導電性接着フィルム２０を合わせた深さを有する。そして、タブ線３及び導電性接着フィルム２０は、大径部４１内に配設され、太陽電池セル２の裏面と略面一となる。したがって、太陽電池セル２は、Ａｌ裏面電極１３上にタブ線３が突出することがなく、タブ線３の剥離や破損を防止するとともに、意匠性を高めることができる。また、太陽電池セル２は、タブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積を増大させることができ、発電効率を向上させることができる。
また、小径部４２は、大径部４１の底面略中央に形成されＳｉ表面を外方に臨ませるとともに、導電性接着フィルム２０が充填される。開口部３８の断面形状を、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅及び厚さと略同一の幅及び深さを有する大径部４１と、小径部４２とによって構成することにより、太陽電池セル２は、小径部４２が導電性接着フィルム２０とＳｉとが強固に接着する接着部３３となり、大径部４１が、Ａｌ裏面電極１３とタブ線３とが電気的に接続される導通部３４となる。
このように、太陽電池セル２は、導電性接着フィルム２０を用いたタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接続において、小径部４２を介して露出されているＳｉ部分で接続強度を確保する一方で、タブ線３とＡｌ電極との接触面積を増大させ発電効率の向上を図るとともに、タブ線３がＡｌ裏面電極１３上に突出することなく、略面一に形成されるため、タブ線３の剥離や破損の防止、意匠性の向上を図ることができる。
［本願構成５］
また、図１１に示すように、太陽電池セル２は、外方に向かって縮径するテーパ部４３を設けた開口部３９を形成してもよい。開口部３９は、テーパ部４３によって拡径された太陽電池セル２のＳｉ表面側が導電性接着フィルム２０とＳｉとが強固に接着する接着部３３となり、縮径された外方側がＡｌ裏面電極１３とタブ線３とが電気的に接続される導通部３４となる。
また、図１１に示すように、太陽電池セル２は、外方に向かって縮径するテーパ部４３を設けた開口部３９を形成してもよい。開口部３９は、テーパ部４３によって拡径された太陽電池セル２のＳｉ表面側が導電性接着フィルム２０とＳｉとが強固に接着する接着部３３となり、縮径された外方側がＡｌ裏面電極１３とタブ線３とが電気的に接続される導通部３４となる。
このように、太陽電池セル２は、太陽電池セル２のＳｉ表面から外方に向かって縮径するテーパ部４３を備えた開口部３９を形成することにより、導電性接着フィルム２０とＳｉ表面との接触面積、及びタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面を、各々増大させることができる。したがって、開口部３９を設けることにより、太陽電池セル２は、導電性接着フィルム２０とＳｉ表面との接着性を向上させるとともに、タブ線３とＡｌ裏面電極１３との導通性を向上させ発電効率を向上させることができる。
［本願構成６］
また、図１２に示すように、太陽電池セル２は、断面形状を、大径部４４と、テーパ部４５とから構成する開口部４０を形成してもよい。大径部４４は、上記大径部４１と同様に、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅と略同じ幅を有し、また、タブ線３及び導電性接着フィルム２０を合わせた深さを有する。したがって、太陽電池セル２は。大径部４４内にタブ線３及び導電性接着フィルム２０が配設されることにより、タブ線３が太陽電池セル２の裏面と略面一となり、かつ、タブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積を増大させる。したがって、太陽電池セル２は、Ａｌ裏面電極１３上にタブ線３が突出することがなく、タブ線３の剥離や破損を防止するとともに、意匠性を高めることができ、また、発電効率を向上させることができる。
また、図１２に示すように、太陽電池セル２は、断面形状を、大径部４４と、テーパ部４５とから構成する開口部４０を形成してもよい。大径部４４は、上記大径部４１と同様に、タブ線３及び導電性接着フィルム２０の幅と略同じ幅を有し、また、タブ線３及び導電性接着フィルム２０を合わせた深さを有する。したがって、太陽電池セル２は。大径部４４内にタブ線３及び導電性接着フィルム２０が配設されることにより、タブ線３が太陽電池セル２の裏面と略面一となり、かつ、タブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面積を増大させる。したがって、太陽電池セル２は、Ａｌ裏面電極１３上にタブ線３が突出することがなく、タブ線３の剥離や破損を防止するとともに、意匠性を高めることができ、また、発電効率を向上させることができる。
テーパ部４５も、上記テーパ部４３と同様に、太陽電池セル２のＳｉ表面から外方に向かって縮径する形状を有する。したがって、太陽電池セル２は、導電性接着フィルム２０とＳｉ表面との接触面積、及びタブ線３とＡｌ裏面電極１３との接触面を、各々増大させ、導電性接着フィルム２０とＳｉ表面との接着性を向上させるとともに、タブ線３とＡｌ裏面電極１３との導通性を向上させ発電効率を向上させることができる。
［導電性接着フィルム２０］
導電性接着フィルム２０は、図１３に示すように、導電性粒子２３が高密度に含有された熱硬化性のバインダー樹脂層である。
導電性接着フィルム２０は、図１３に示すように、導電性粒子２３が高密度に含有された熱硬化性のバインダー樹脂層である。
また、導電性接着フィルム２０は、押し込み性の観点から、バインダー樹脂の最低溶融粘度が、１００〜１０００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。導電性接着フィルム２０は、最低溶融粘度が低すぎると低圧着から本硬化の工程で樹脂が流動してしまい接続不良や受光面へのはみ出しが生じやすく、受光率低下の原因ともなる。また、最低溶融粘度が高すぎてもフィルム貼着時に不良を発生しやすく、接続信頼性に悪影響が出る場合もある。なお、最低溶融粘度については、サンプルを所定量回転式粘度計に装填し、所定の昇温速度で上昇させながら測定することができる。
導電性接着フィルム２０に用いられる導電性粒子２３としては、特に制限されず、例えば、ニッケル、金、銅などの金属粒子、樹脂粒子に金めっきなどを施したもの、樹脂粒子に金めっきを施した粒子の最外層に絶縁被覆を施したものなどを挙げることができる。なお、導電性粒子２３として、扁平なフレーク条金属粒子を含有することにより、互いに重なり合う導電性粒子２３の数を増加させ、良好な導通信頼性を確保することができる。
また、導電性接着フィルム２０は、常温付近での粘度が１０〜１００００ｋＰａ・ｓであることが好ましく、さらに好ましくは、１０〜５０００ｋＰａである。導電性接着フィルム２０の粘度が１０〜１００００ｋＰａ・ｓの範囲であることにより、導電性接着フィルム２０をテープ状のリール巻とした場合において、所謂はみ出しを防止することができ、また、所定のタック力を維持することができる。
導電性接着フィルム２０のバインダー樹脂層の組成は、上述のような特徴を害さない限り、特に制限されないが、より好ましくは、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを含有する。
膜形成樹脂は、平均分子量が１００００以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１００００〜８００００程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の種々の樹脂を使用することができ、その中でも膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。
液状エポキシ樹脂としては、常温で流動性を有していれば、特に制限はなく、市販のエポキシ樹脂が全て使用可能である。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂などを用いることができる。これらは単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、アクリル樹脂など他の有機樹脂と適宜組み合わせて使用してもよい。
潜在性硬化剤としては、加熱硬化型、ＵＶ硬化型などの各種硬化剤が使用できる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、何かしらのトリガーにより活性化し、反応を開始する。トリガーには、熱、光、加圧などがあり、用途により選択して用いることができる。液状エポキシ樹脂を使用する場合は、イミダゾール類、アミン類、スルホニウム塩、オニウム塩などからなる潜在性硬化剤を使用することができる。
シランカップリング剤としては、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などを用いることができる。これらの中でも、本実施の形態では、エポキシ系シランカップリング剤が好ましく用いられる。これにより、有機材料と無機材料の界面における接着性を向上させることができる。
また、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含有することにより、圧着時における樹脂層の流動性を調整し、粒子捕捉率を向上させることができる。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができ、無機フィラーの種類は特に限定されるものではない。
図１４は、導電性接着フィルム２０の製品形態の一例を模式的に示す図である。この導電性接着フィルム２０は、剥離基材２１上にバインダー樹脂層が積層され、テープ状に成型されている。このテープ状の導電性接着フィルムは、リール２２に剥離基材２１が外周側となるように巻回積層される。剥離基材２１としては、特に制限はなく、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などを用いることができる。また、導電性接着フィルム２０は、バインダー樹脂層上に透明なカバーフィルムを有する構成としてもよい。
このとき、バインダー樹脂層上に貼付されるカバーフィルムとして上述したタブ線３を用いてもよい。このように、予めタブ線３と導電性接着フィルム２０とを積層一体化させておくことにより、実使用時においては、剥離基材２１を剥離し、導電性接着フィルム２０のバインダー樹脂層をバスバー電極１１やＡｌ裏面電極１３の接続部３０上に貼着することによりタブ線３と各電極１１，１３との接続が図られる。
なお、導電性接着フィルム２０は、リール形状に限らず、短冊形状であってもよい。
図１４に示すように導電性接着フィルム２０が巻き取られたリール製品として提供される場合、導電性接着フィルム２０の粘度を１０〜１００００ｋＰａ・ｓの範囲とすることにより、導電性接着フィルム２０の変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。また、導電性接着フィルム２０が短冊形状で２枚以上積層された場合も同様に、変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。
上述した導電性接着フィルム２０は、導電性粒子２３と、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。溶解させて得られた樹脂生成用溶液を剥離シート上に塗布し、溶剤を揮発させることにより、導電性接着フィルム２０を得る。
太陽電池セル２は、光電変換素子１０の表面にＡｇペーストの塗布、焼成によってフィンガー電極１２及びバスバー電極１１を形成し、裏面にＡｌスクリーン印刷等によってタブ線３の接続部３０に開口部３１、３６〜４０を有するＡｌ裏面電極１３を形成する。
次いで、光電変換素子１０は、表面のバスバー電極１１及び裏面の接続部３０に導電性接着フィルム２０が貼着され、この導電性接着フィルム２０上にタブ線３が配設される。この導電性接着フィルム２０及びタブ線３の積層は、タブ線３の一面に導電性接着フィルム２０のバインダー樹脂層が形成されたフィルムをバスバー電極１１及び接続部３０に貼着することによって行ってもよい。
次いで、タブ線３の上から所定の圧力で加熱押圧することにより、タブ線３とバスバー電極１１及びＡｌ裏面電極１３を電気的に接続する。このとき、タブ線３は、導電性接着フィルム２０のバインダー樹脂がＡｇペーストにより形成されたバスバー電極１１と良好な接着性を備えることから、バスバー電極１１と機械的に強固に接続される。また、タブ線３は、導電性接着フィルム２０のバインダー樹脂がＡｌ裏面電極１３の接続部３０に形成された開口部３１、３６〜４０より露出するＳｉ表面と良好な接着性を備えることから、開口部３１、３６〜４０においてＡｌ裏面電極１３と機械的に強固に接続され、その他のＡｌ部分で電気的に接続される。さらに、タブ線３は、接続部３０の開口部３１、３６〜４０以外の領域に加圧時の圧力が集中することから、低圧であっても、接続部３０の開口部３１、３６〜４０以外の領域とも強固に接続される。
なお、本願発明は、導電性接着フィルム２０を用いる以外にも、ペースト状の導電性接着剤を塗布することによりタブ線３と各電極１１，１３とを接続させてもよい。この場合、溶融粘度が、コーンプレート型粘度計で測定した２５℃の粘度が、好ましくは５０〜２００Ｐａ・ｓ、より好ましくは５０〜１５０Ｐａ・ｓである。
また、太陽電池セル２は、バスバー電極１１を必ずしも設ける必要はない。この場合、太陽電池セル２は、フィンガー電極１２の電流が、フィンガー電極１２と交差するタブ線３によって集められる。
なお、太陽電池セル２は、表面側に形成されたタブ線３との接続部に開口部を形成してもよく、これによっても同様に低圧において接続強度を確保することができる。
次いで、本発明が適用された太陽電池セル２（寸法：１５．６ｃｍ×１５．６ｃｍ、厚さ：１８０μｍ）の接着性及び発電効率を測定した実施例について説明する。実施例１は、接続部３０の長手方向に亘ってライン状に開口された上記開口部３１（開口部の寸法：１．５ｍｍ×１５．６ｃｍ、深さ：３０μｍ）を形成し、導電性接着フィルム２０を介してタブ線３をヒーターヘッドにより熱加圧（１８０℃、１５秒、１ＭＰａ）し接着させた。実施例２は、幅狭の開口部をストライプ状に複数並列させた上記開口部３６（各開口部３６の寸法：１．５ｍｍ×１５．６ｃｍ、深さ：４０μｍ、開口部３６間の距離：０．３ｍｍ）を形成し、導電性接着フィルム２０を介してタブ線３をヒーターヘッドにより熱加圧（１８０℃、１５秒、１ＭＰａ）し接着させた。
比較例１は、タブ線の接続部に開口部を設けず、導電性接着フィルム２０を介してＡｌ裏面電極に直接タブ線を熱加圧し接着させた。比較例２は、タブ線の接続部に開口部を設けず、Ａｇペーストを印刷・乾燥させることによりＡｇ電極を形成し、このＡｇ電極上に、導電性接着フィルム２０を介してタブ線３を熱加圧し接着させた。比較例３は、タブ線の接続部に開口部を設けず、Ａｇペーストを印刷・乾燥させることによりＡｇ電極を形成し、このＡｇ電極上に、半田付きタブ線を熱加圧し接着させた。
接着性は、９０°ピール強度（Ｎ／ｃｍ）によって測定した。発電効率は、タブ線接続前における発電効率（％）と、タブ線接続後における発電効率（％）とを、シミュレータによって測定した。測定結果を表１に示す。
表１に示すように、比較例１は、Ａｌ裏面電極と導電性接着フィルム２０との接着性が良好ではないことから、タブ線の接着性が低下した。一方、実施例１及び実施例２では、Ａｇ電極を形成した比較例２及び比較例３と同等の接着性及び発電効率を奏する。すなわち、実施例１及び実施例２では、Ａｌ裏面電極にＡｇ電極を形成する必要がなく、Ａｇペーストの調達や、印刷、乾燥工程を不要としつつ、従来と同等の接着性及び発電効率を備えた太陽電池セル２を得ることができる。
１ 太陽電池モジュール、２ 太陽電池セル、３ タブ線、４ ストリングス、５ マトリクス、６ シート、７ 表面カバー、８ バックシート、９ 金属フレーム、１０ 光電変換素子、１１ バスバー電極、１２ フィンガー電極、１３ Ａｌ裏面電極、２０ 導電性接着フィルム、３０ 接続部、３１ 開口部、３３ 接着部、３４ 導通部、３６〜４０ 開口部、４１，４４ 大径部、４２ 小径部、４３，４５ テーパ部
Claims (8)
- 受光面側に表面電極が設けられるとともに、上記受光面と反対側の裏面にＡｌ裏面電極が設けられた複数のシリコンセル基板と、
一の上記シリコンセル基板の上記表面電極と、上記一のシリコンセル基板と隣接する他のシリコンセル基板の上記Ａｌ裏面電極とを接続するタブ線と、
上記表面電極及び上記Ａｌ裏面電極と、上記タブ線とを接続する導電性接着剤層とを備え、
上記Ａｌ裏面電極には、上記タブ線との接続部に、上記シリコンセル基板のシリコン表面を露出させる、上記接続部に沿ってライン状に形成された開口部が形成され、
上記開口部は、上記タブ線と略同じ幅及び上記タブ線接続時に上記Ａｌ裏面電極の面と上記タブ線の表面とが略面一となる深さを有する大径部と、該大径部の内側に形成された小径部とを有し、
上記タブ線は、上記導電性接着剤層を介して、上記開口部を介して露出されている上記シリコンセル基板のシリコン表面と接着されるとともに、上記Ａｌ裏面電極と電気的に接続されるように接着されている太陽電池モジュール。 - 上記小径部は、外方に向かって縮径する断面テーパ状に形成されている請求項１記載の太陽電池モジュール。
- 上記表面電極は、上記受光面上に並列して形成された複数のフィンガー電極と、該複数のフィンガー電極と交差するバスバー電極とを有し、
上記タブ線は、上記シリコンセル基板の上記受光面に設けられた上記バスバー電極と接続される請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール。 - 上記表面電極の上記タブ線との接続部にも、上記開口部が形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
- 結晶シリコン系太陽電池である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
- 受光面側に表面電極が設けられるとともに、上記受光面と反対側の裏面にＡｌ裏面電極が設けられた複数のシリコンセル基板を備え、一のシリコンセル基板の上記表面電極と、該一のシリコンセル基板と隣接する他のシリコンセル基板の上記Ａｌ裏面電極とを導電性接着剤層を介してタブ線で接続する太陽電池モジュールの製造方法において、
上記Ａｌ裏面電極の上記タブ線との接続部に該接続部に沿ってライン状に設けられ、上記シリコンセル基板のシリコン表面を露出させる、上記タブ線と略同じ幅及び上記タブ線接続時に上記Ａｌ裏面電極の面と上記タブ線の表面とが略面一となる深さを有する大径部と該大径部の内側に形成された小径部とを有する開口部に上記導電性接着剤層を積層する工程と、
上記導電性接着剤層上に上記タブ線の一端を上記Ａｌ裏面電極と電気的に接続されるように積層する工程とを有する太陽電池モジュールの製造方法。 - 上記タブ線と上記導電性接着剤層とが予め一体化された導電性接着フィルムを構成し、
上記導電性接着剤層の積層工程と、上記タブ線の積層工程とを同時に行う請求項６記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 上記タブ線の上から熱加圧することにより、上記導電性接着剤層を硬化させる請求項７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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