JP5900349B2 - 導電性接着剤組成物、接続体及び太陽電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、導電性接着剤組成物、接続体及び太陽電池モジュールに関する。
深刻化する地球温暖化及び化石エネルギー枯渇問題を解決する手段として、太陽光を用いた発電システムである太陽電池が注目されている。現在主流の太陽電池では、単結晶又は多結晶のSiウエハ上に電極が形成された太陽電池セルを、金属製の配線部材を介して直列又は並列に接続した構造が採用されている。
太陽電池セルの電極と配線部材との接続には、導電性接着剤組成物の使用が提案されている(特許文献1)。この導電性接着剤組成物は、熱硬化性樹脂中に銀粒子に代表される金属粒子が混合及び分散された組成物であり、主として金属粒子が太陽電池セルの電極及び配線部材と物理的に接触することで電気的に接続されて導電性が発現する。
特開2005−243935号公報
しかしながら、特許文献1に記載の導電性接着剤組成物における導電性発現機構は金属粒子同士の接触によるものであるため、良好な導電性を確保するためには金属粒子の含有量を増加させる必要がある。その結果、バインダ成分の減少に伴い、接着剤の接着力が低下してしまう。またこのような導電性接着剤組成物を用いて太陽電池セルの電極と配線部材とを接続した場合には、高温高湿雰囲気下に曝露すると接続特性が低下してしまう傾向にある。
そこで本発明は、太陽電池セルの電極と配線部材との接続に用いられた場合に、良好な導電性を有し、かつ高温高湿試験(85℃/85%RH)後もその導電性の低下が充分に抑制される導電性接着剤組成物を提供することを目的とする。また本発明は、これらの導電性接着剤組成物を用いた接続体及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、(A)融点が220℃以下である金属を含む導電性粒子(以下、単に「(A)導電性粒子」ともいう。)、(B)熱硬化性樹脂及び(C)フラックス活性剤を含み、上記(C)フラックス活性剤の平均粒子径が15μm以下である導電性接着剤組成物を提供する。上記構成を有する導電性接着剤組成物によれば、太陽電池セルの電極と配線部材との接続に用いられた場合に、良好な導電性を有し、かつ高温高湿試験(85℃/85%RH)後も良好な導電性を有する接合が可能である。また、(c)フラックス活性剤の平均粒子径は10μm以下であることが好ましい。
本明細書中、「融点」とは、例えば、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry(DSC))により測定されるものをいう。
本明細書中、(C)フラックス活性剤の平均粒子径とは、例えば、粒度分布測定装置(マルバーン製、Mastersizer2000)を用い、レーザー回折法により得られる粒度分布の体積分布から求めた50%径をいう。
また、本明細書中、「高温高湿試験(85℃/85%RH)」(以下、単に「高温高湿試験」という。)とは、披験物を、85℃、85%RHの高温高湿雰囲気下で1500時間曝露する試験をいう。なお、「%RH」は相対湿度を表わす。
(A)導電性粒子における金属は、ビスマス、インジウム、スズ及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の成分を含有することが好ましい。これにより、良好な導通性を維持しながら、導電性粒子の融点を低くすることができる。
(B)熱硬化性樹脂は、接続安定性に優れる点から、エポキシ樹脂を含有することが好ましい。
上記導電性接着剤組成物は、硬化剤又は硬化促進剤をさらに含有することが好ましい。
(C)フラックス活性剤は、水酸基及びカルボキシル基を有する化合物を含有することが好ましい。
上記導電性接着剤組成物は、太陽電池セルの電極と配線部材とを電気的に接続するために好適に用いることができる。すなわち、上記導電性接着剤組成物は、太陽電池セルの電極と配線部材との電気的接続用の用途に適している。したがって、本発明は、上記導電性接着剤組成物の、太陽電池セルの電極と配線部材との電気的接続のための応用(又は使用)ということもできる。
本発明はまた、複数の太陽電池セルが配線部材を介して接続される接続体であって、
該太陽電池セルの電極と配線部材とが、上記導電性接着剤組成物の硬化物を介して接続されている接続体を提供する。
本発明はまた、太陽電池セルの電極と配線部材とを、上記導電性接着剤組成物を介して、相対向するように配置する工程と、得られた構造物を加熱する工程と、を備える太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
上記太陽電池モジュールの製造方法は、例えば、太陽電池セルの電極に上記導電性接着剤組成物を塗布する工程と、上記導電性接着剤組成物を塗布した電極と配線部材とを相対向するように配置する工程と、上記太陽電池セルの受光面上に封止部材及び透光部材をこの順に積層する工程と、上記太陽電池セルの受光面とは反対側の面上に封止部材及び保護部材をこの順に積層する工程と、得られた積層体を加熱することにより上記太陽電池セルと配線部材とを電気的に接続するとともに接着しながら、上記太陽電池セルを封止する工程と、を備えるものであってもよい。
本発明はさらに、上記導電性接着剤組成物を介して、複数の太陽電池セルの電極と配線部材とが電気的に接続された太陽電池モジュールを提供する。
本発明によれば、太陽電池セルの電極と配線部材との接続に用いられた場合に、良好な導電性を有し、かつ高温高湿試験後もその導電性の低下が充分に抑制される導電性接着剤組成物を提供することができる。本発明の導電性接着剤組成物は、低温での接続が可能である。本発明の導電性接着剤組成物は、複数の太陽電池セルの電気的な接合に好適に用いることができる。また、この導電性接着剤組成物を用いることにより、接続信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。さらに、本発明の導電性接着剤組成物を用いることにより、太陽電池セルの電極と配線部材との接続、接着及び太陽電池セルの封止を一括で行うことがより容易となり、これまでの太陽電池モジュールの製造工程と比較して工程短縮及び生産性の向上による低コスト化を図ることができる。
一実施形態に係る太陽電池モジュールの要部を示す模式図である。 太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態を説明するための図である。 表面電極と配線部材間の導電性接着剤組成物中の金属の融合状態をX線透視装置で観察した結果を示す写真である。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
〔導電性接着剤組成物〕
本発明の導電性接着剤組成物は、(A)導電性粒子、(B)熱硬化性樹脂及び(C)フラックス活性剤を含む。
(A)導電性粒子としては、融点が220℃以下である金属を含むもの、好ましくは融点が200℃以下である金属を含むもの、より好ましくは融点が180℃以下である金属を含むものを使用することができる。(A)導電性粒子における金属の融点の下限は、特に限定されないが、120℃程度である。このような(A)導電性粒子を導電性接着剤組成物に用いると、比較的低い温度で溶融して融合、すなわち、溶融した複数の(A)導電性粒子が集合して一体化し、この一体となった融合体が、直接対象物を電気的に接続するものと考えられる。
(A)導電性粒子における金属は、環境への優しさを考慮して、鉛以外の金属から構成されることが好ましい。(A)導電性粒子を構成する金属としては、例えば、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)等から選ばれる少なくとも1種の成分を含有する単体又は合金が挙げられる。なお、当該合金は、より良好な接続信頼性を得ることができる点から、(A)導電性粒子における金属全体としての融点が220℃以下となる範囲で、プラチナ(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)等から選ばれる高融点の成分を含有することもできる。
(A)導電性粒子を構成する金属としては、具体的には、Sn42−Bi58はんだ(融点138℃)、Sn48−In52はんだ(融点117℃)、Sn42−Bi57−Ag1はんだ(融点139℃)、Sn90−Ag2−Cu0.5−Bi7.5はんだ(融点189℃)、Sn89−Zn8−Bi3はんだ(融点190℃)、Sn91−Zn9はんだ(融点197℃)等が、明確な融解後の固化挙動を示すため好ましい。固化挙動とは、金属が溶融後に冷えて固まることをいう。これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では融点と機械的強度の観点からSn42−Bi58はんだ又はSn42−Bi57−Ag1はんだを用いることが好ましい。
(A)導電性粒子の平均粒子径は、特に制限はないが、0.1〜100μmであると好ましい。この平均粒子径が0.1μm未満であると、導電性接着剤組成物の粘度が高くなり作業性が低下する傾向にある。また、(A)導電性粒子の平均粒子径が100μmを超えると、印刷性が低下するとともに接続信頼性が低下する傾向にある。導電性接着剤組成物の印刷性及び作業性をさらに良好にする観点から、この平均粒子径は1〜50μmであるとより好ましい。さらに、導電性接着剤組成物の保存安定性及び硬化物の実装信頼性をより向上させる観点から、この平均粒子径は5〜30μmであると特に好ましい。ここで、(A)導電性粒子の平均粒子径は、レーザー回折、散乱法(神岡鉱業試験法No.2)によって求められた値である。神岡鉱業試験法No.2は、波長が一定であるレーザー光を粒子にあて、その散乱光強度のパターンから粒子径と粒度分布をコンピューターで計算する測定方法である。この測定は、例えば、マイクロトラック(日機装社製 MT3000)を用いて行うことができる。この場合、例えば、マイクロトラックの投入口に分散媒として純水を2滴投入し、投入口に試料約0.2gを薬匙にて投入し、粒度分布を測定する。
(A)導電性粒子は、融点が220℃以下である金属のみで構成されるもののほか、セラミックス、シリカ、樹脂材料等の金属以外の固体材料からなる粒子の表面を、融点が220℃以下である金属からなる金属膜で被覆した導電性粒子であってもよく、それらの混合物であってもよい。このような導電性粒子としては樹脂コアはんだボール等が挙げられる。
導電性接着剤組成物における(A)導電性粒子の含有量は、(A)導電性粒子を構成する金属の含有量が、導電性接着剤組成物の全量に対して5〜95質量%であることが好ましい。上記金属の含有量が5質量%未満の場合は、導電性接着剤組成物の硬化物の導電性が低下する傾向にある。一方、上記金属の含有量が95質量%を超えると、導電性接着剤組成物の粘度が高くなり作業性が低下する傾向にある。また、相対的に導電性接着剤組成物中の接着剤成分が少なくなるため、硬化物の実装信頼性が低下する傾向にある。ここでいう接着剤成分とは、導電性接着剤組成物中の(A)導電性粒子以外の成分を示す。
(A)導電性粒子を構成する金属の導電性接着剤組成物の全量に対する含有量は、作業性又は導電性を向上させる観点から、10〜90質量%であることがより好ましく、硬化物の実装信頼性を高める観点から、15〜85質量%であることがさらに好ましく、50〜85質量%であることが特に好ましい。
なお、(A)導電性粒子とともに、より良好な接続信頼性を得るために、(a1)融点が220℃より高い金属からなる導電性粒子を併用してもよい。このような融点が220℃より高い金属としては、例えば、Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Pd、Al等から選ばれる少なくとも1種の成分を含有する単体又は合金が挙げられ、より具体的にはAu粉、Ag粉、Cu粉、AgめっきCu粉等が挙げられる。市販品としては、鍍銀銅粉である「MA05K」(日立化成工業(株)製、商品名)が入手可能である。
(A)導電性粒子とともに、(a1)融点が220℃より高い金属からなる導電性粒子を併用する場合、その配合比率は、(A):(a1)が重量比で99:1〜50:50の範囲内であることが好ましく、99:1〜60:40の範囲内であることがより好ましい。
(B)熱硬化性樹脂は、被着体である電極と配線部材を接着する作用を有するとともに、導電性接着剤組成物中の(A)導電性粒子及びその融合体、並びに必要に応じて添加されるフィラーを互いに結合するバインダ成分として作用する。(B)熱硬化性樹脂は、(A)導電性粒子における金属の融点以下の軟化点を有することが好ましい。なお、本明細書中、「軟化点」とは、例えば、測定温度を変化させることができるレオメータにより測定されるものをいう。(B)熱硬化性樹脂の軟化点は、0〜220℃であることが好ましい。軟化点が220℃よりも高いと、金属の溶融時に粒子が融合しにくくなる傾向にある。また軟化点は0〜180℃であることがより好ましく、30〜150℃であることがさらに好ましく、80〜150℃であることが特に好ましい。
(B)熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂、及びそれらの前駆体が挙げられる。ここで(メタ)アクリル樹脂とは、メタクリル樹脂及びアクリル樹脂を示す。これらの中では、(メタ)アクリル樹脂又はエポキシ樹脂が好ましい。特に耐熱性及び機械的強度の観点からエポキシ樹脂が好ましい。これらの熱硬化性樹脂は、耐熱性及び接着性に優れ、しかも必要に応じて有機溶剤中に溶解又は分散させれば液体の状態で取り扱うこともできるため、作業性にも優れている。上述の熱硬化性樹脂は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
(メタ)アクリル樹脂は、重合可能な炭素−炭素二重結合を有する化合物(以下「重合性化合物」ともいう。)から構成される。かかる重合性化合物としては、例えば、モノアクリレート化合物、モノメタクリレート化合物、ジアクリレート化合物、及びジメタクリレート化合物が挙げられる。
モノアクリレート化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ヘキサデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、2−シアノエチルアクリレート、γ−アクリロキシエチルトリメトキシシラン、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、アクリロキシエチルホスフェート及びアクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェートが挙げられる。
モノメタクリレート化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、イソステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、2−ブトキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、2−シアノエチルメタクリレート、γ−メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、メタクリロキシエチルホスフェート及びメタクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェートが挙げられる。
ジアクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチル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、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールAD1モルとグリシジルアクリレート2モルの反応物、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリプロピレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビス(アクリロキシプロピル)ポリジメチルシロキサン及びビス(アクリロキシプロピル)メチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマーが挙げられる。
ジメタクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールAD1モルとグリシジルメタクリレート2モルの反応物、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリプロピレンオキサイド付加物、ビス(メタクリロキシプロピル)ポリジメチルシロキサン及びビス(メタクリロキシプロピル)メチルシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマーが挙げられる。
これらの重合性化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。また、(B)熱硬化性樹脂として(メタ)アクリル樹脂を含有するとき、これらの重合性化合物をあらかじめ重合してから用いてもよく、また、これらの重合性化合物を(A)導電性粒子、(C)フラックス活性剤等とともに混合し、混合と同時に重合を行ってもよい。
(B)熱硬化性樹脂が重合性化合物から構成される場合、導電性接着剤組成物はラジカル重合開始剤を含むことが好ましい。ラジカル重合開始剤は、ボイドを有効に抑制する観点等から、有機過酸化物が好適である。また、導電性接着剤組成物の硬化性及び粘度安定性を向上させる観点から、有機過酸化物はその分解温度が70〜170℃であることが好ましく、80〜160℃であることがより好ましい。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、1,1,3,3,−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)3−ヘキシン及びクメンハイドロパーオキサイドが挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
ラジカル重合開始剤の配合割合は、導電性接着剤組成物の総量に対して、0.01〜20質量%であると好ましく、0.1〜10質量%であるとより好ましく、0.5〜5質量%であると更に好ましい。
(メタ)アクリル樹脂としては市販のものを用いることができる。その具体例としては、FINEDIC A−261(大日本インキ化学工業(株)製、商品名、軟化点105±3℃)、FINEDIC A−229−30(大日本インキ化学工業(株)製、商品名、軟化点109±3℃)等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、その1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物であれば、特に制限なく公知のエポキシ化合物を使用することができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ビスフェノールF又はハロゲン化ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの縮合物、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールAノボラック樹脂のグリシジルエーテルが挙げられる。
このようなエポキシ樹脂として、市販のものを用いることができる。その具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂であるAER−X8501(旭化成工業(株)製、商品名)、R−301(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名)、YL−980(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂であるYDF−170(東都化成(株)製、商品名)、YL−983(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名)、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂であるR−1710(三井石油化学工業(株)製、商品名)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂であるN−730S(大日本インキ化学工業(株)製、商品名)、Quatrex−2010(ダウ・ケミカル社製、商品名)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂であるYDCN−702S(東都化成(株)製、商品名)、EOCN−100(日本化薬(株)製、商品名)、多官能エポキシ樹脂であるEPPN−501(日本化薬(株)製、商品名)、TACTIX−742(ダウ・ケミカル(株)製、商品名)、VG−3010(三井石油化学工業(株)製、商品名)、1032S(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名)、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂であるHP−4032(大日本インキ化学工業(株)製、商品名)、脂環式エポキシ樹脂であるEHPE−3150、CEL−3000(共にダイセル化学工業(株)製、商品名)、DME−100(新日本理化(株)製、商品名)、EX−216L(ナガセ化成工業(株)製、商品名)、脂肪族エポキシ樹脂であるW−100(新日本理化社(株)製、商品名)、アミン型エポキシ化合物であるELM−100(住友化学工業(株)製、商品名)、YH−434L(東都化成(株)製、商品名)、TETRAD−X、TETRAD−C(共に三菱瓦斯化学(株)製、商品名)、630、630LSD(共にジャパンエポキシレジン(株)製、商品名)、レゾルシン型エポキシ樹脂であるデナコールEX−201(ナガセ化成工業(株)製、商品名)、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂であるデナコールEX−211(ナガセ化成工業(株)製、商品名)、ヘキサンディネルグリコール型エポキシ樹脂であるデナコールEX−212(ナガセ化成工業(株)製、商品名)、エチレン・プロピレングリコール型エポキシ樹脂であるデナコールEXシリーズ(EX−810、811、850、851、821、830、832、841、861(いずれもナガセ化成工業(株)製、商品名))、下記一般式(I)で表されるエポキシ樹脂E−XL−24、E−XL−3L(共に三井化学(株)製、商品名)等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂の中でも、イオン性不純物が少なく、かつ反応性に優れるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂及びアミン型エポキシ化合物が特に好ましい。
ここで、一般式(I)中、kは1〜5の整数を示す。
上述のエポキシ樹脂は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
また、導電性接着剤組成物が上述のエポキシ樹脂を含有する場合、反応性希釈剤として、1分子中に1個のみエポキシ基を有するエポキシ化合物を更に含有してもよい。そのような1分子中に1個のみエポキシ基を有するエポキシ化合物は市販品として入手可能であり、その具体例としては、例えば、PGE(日本化薬(株)製、商品名)、PP−101(東都化成(株)製、商品名)、ED−502、ED−509、ED−509S(いずれも旭電化工業(株)製、商品名)、YED−122(油化シェルエポキシ(株)製、商品名)、KBM−403(信越化学工業(株)製、商品名)、TSL−8350、TSL−8355、TSL−9905(いずれも東芝シリコーン(株)製、商品名)等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
反応性希釈剤の配合割合は、本発明による効果を阻害しない範囲であればよく、上記エポキシ樹脂の全量に対して0.1〜30質量%であることが好ましい。
導電性接着剤組成物がエポキシ樹脂を(B)熱硬化性樹脂として含有する場合、硬化性を向上させるために、硬化剤又は硬化促進剤を含有することがより好適である。
硬化剤としては、従来用いられるものであれば特に限定されず、市販のものを用いることができる。市販の硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂であるH−1(明和化成(株)製、商品名)、VR−9300(三井東圧化学(株)製、商品名)、フェノールアラルキル樹脂であるXL−225(三井東圧化学(株)製、商品名)、下記一般式(II)で表されるp−クレゾールノボラック樹脂であるMTPC(本州化学工業(株)製、商品名)、アリル化フェノールノボラック樹脂であるAL−VR−9300(三井東圧化学(株)製、商品名)、下記一般式(III)で表される特殊フェノール樹脂であるPP−700−300(日本石油化学(株)製、商品名)等が挙げられる。
一般式(II)中、Rは、それぞれ独立に1価の炭化水素基、好ましくはメチル基又はアリル基を示し、qは1〜5の整数を示す。
一般式(III)中、Rはアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基を示し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を示し、pは2〜4の整数を示す。
硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂のエポキシ基(又は、反応性希釈剤を用いる場合、エポキシ樹脂のエポキシ基と、1分子中に1個のみエポキシ基を有するエポキシ化合物のエポキシ基の合計)1.0当量に対して、硬化剤中の反応活性基の総量が0.2〜1.2当量となる割合であることが好ましく、0.4〜1.0当量となる割合であることがより好ましく、0.5〜1.0当量となる割合であることが特に好ましい。反応活性基が0.2当量未満であると、導電性接着剤組成物の耐リフロークラック性が低下する傾向があり、1.2当量を超えると接着剤成分の粘度が上昇し、作業性が低下する傾向がある。上記反応活性基は、エポキシ樹脂との反応活性を有する置換基のことであり、例えば、フェノール性水酸基等が挙げられる。
また、硬化促進剤としては、ジシアンジアミド等、従来硬化促進剤として用いられているものであれば特に限定されず、市販品が入手可能である。市販品としては、例えば、下記一般式(IV)で表される二塩基酸ジヒドラジドであるADH、PDH、SDH(いずれも日本ヒドラジン工業(株)製、商品名)、エポキシ樹脂とアミン化合物との反応物からなるマイクロカプセル型硬化剤であるノバキュア(旭化成工業(株)製、商品名)等が挙げられる。これらの硬化促進剤は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
一般式(IV)中、Rは2価の芳香族基又は炭素数1〜12の直鎖若しくは分岐鎖のアルキレン基、好ましくはm−フェニレン基又はp−フェニレン基を示す。
上記硬化促進剤の配合割合は、エポキシ樹脂(又は、反応性希釈剤を用いる場合、エポキシ樹脂と、1分子中に1個のみエポキシ基を有するエポキシ化合物の合計)100質量部に対して0.01〜90質量部であると好ましく、0.1〜50質量部であるとより好ましく、0.2〜45質量部であると特に好ましい。この硬化促進剤の配合割合が0.01質量部未満であると硬化性が低下する傾向があり、90質量部を超えると粘度が増大し、導電性接着剤組成物を取り扱う際の作業性が低下する傾向がある。
また、市販の硬化促進剤として、上述のものに加えて、又はその代わりに、例えば、有機ボロン塩化合物であるEMZ・K、TPPK(共に北興化学工業(株)製、商品名)、三級アミン類又はその塩であるDBU、U−CAT102、106、830、840、5002(いずれもサンアプロ(株)製、商品名)、イミダゾール類であるキュアゾール、2PZ−CN、2P4MHZ、C17Z、2PZ−OK、2PZ−CNS、C11Z−CNS(いずれも四国化成(株)製、商品名)等を用いてもよい。この中でも硬化開始温度が高すぎずかつ低すぎず、硬化性に優れていることからイミダゾール系硬化促進剤を用いることが好ましい。
これらの硬化促進剤の配合割合は、エポキシ樹脂(又は、反応性希釈剤を用いる場合、エポキシ樹脂と、1分子中に1個のみエポキシ基を有するエポキシ化合物の合計)100質量部に対して0〜50質量部であると好ましく、1〜45質量部であるとより好ましく、2〜40質量部であると特に好ましい。
また、硬化剤及び硬化促進剤はそれぞれの1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性接着剤組成物における(B)熱硬化性樹脂の含有量は、接着剤成分の総量に対して、1〜60質量%であると好ましく、5〜40質量%であるとより好ましく、10〜30質量%であるとさらに好ましい。
(C)フラックス活性剤は、(A)導電性粒子における融点が220℃以下である金属の表面に形成された酸化膜除去能を示し、かつ(B)熱硬化性樹脂の硬化反応を阻害しない化合物であれば特に制限なく公知の化合物を使用することができる。このような化合物としては、ロジン系樹脂、分子内にカルボキシル基及びフェノール性水酸基を含有する化合物、分子内にカルボキシル基及びアルコール性水酸基を含有する化合物、アジピン酸、コハク酸及びグルタル酸等の二塩基酸等が挙げられる。これらの中でも、良好なフラックス活性を示し、かつ(B)熱硬化性樹脂として用いることのできるエポキシ樹脂と良好な反応性を示すことから、分子内にフェノール性又はアルコール性水酸基とカルボキシル基とを含有する化合物が好ましく、脂肪族ジヒドロキシカルボン酸が特に好ましい。具体的には、下記一般式(V)で表される化合物又は酒石酸が好ましい。
ここで、一般式(V)中、Rは置換していてもよい炭素数1〜5のアルキル基を示し、一般式(V)で表される化合物を用いることによる効果をより有効に発揮する観点から、メチル基、エチル基又はプロピル基であると好ましい。また、n及びmは、それぞれ独立に0〜5の整数を示し、一般式(V)で表される化合物を用いることによる効果をより有効に発揮する観点から、nが0かつmが1であるか、n及びmの両方が1であると好ましい。
上記一般式(V)で表される化合物としては、例えば、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ペンタン酸が挙げられる。
(C)フラックス活性剤の含有量は、本発明による上記効果をより有効に発揮する観点から、(A)導電性粒子の全量100質量部に対して、0.5〜20質量部であることが好ましい。さらに、保存安定性及び導電性により優れることから、0.8〜15質量部であることがより好ましく、1.0〜10質量部であることが特に好ましい。(C)フラックス活性剤の含有量が0.5質量部未満の場合、(A)導電性粒子における金属の溶融性が低下し導電性が低下する傾向があり、20質量部を超えた場合、保存安定性及び印刷性が低下する傾向がある。
(C)フラックス活性剤は常温で粒子状(固体)であることが好ましい。ここで常温とは20℃を指す。
(C)フラックス活性剤の平均粒子径は、15μm以下である。平均粒子径が15μm以下であることにより金属がより溶融しやすくなる。平均粒子径が小さくなることで、(C)フラックス活性剤の見かけ融点が低下し溶融しやすくなることで、酸化被膜の除去が容易となると推察している。また、導電性接着剤組成物の作業性を更に良好にする観点から、この平均粒子径は10μm以下であることが好ましく、0.1〜6μmであることがより好ましい。さらに、導電性接着剤組成物の塗布性及び印刷性を向上させる観点から、この平均粒子径は0.1〜2μmであることが特に好ましい。ここで塗布性が良好であるとは、導電性接着剤組成物を塗布する際に、例えばディスペンサーを用いてライン描写をした場合、ライン幅が均一であることをいう。また、印刷性とは、対象物に導電性接着剤組成物を塗布する際に、例えばスクリーン印刷にて連続印刷した場合、対象物上のペースト粘度が増加せず安定であることをいう。
(C)フラックス活性剤の平均粒子径を調整する方法としては、粉砕する方法等が挙げられる。粉砕する方法としては、粉砕機を用いることができ、粉砕機の種類としては、公知のボールミル粉砕機、ジェットミル粉砕機、超微粉粉砕機、ハンマー式粉砕機、乳鉢、ローラミル等が挙げられる。なお、平均粒子径を調整する方法は、これらに制限されるものではない。
導電性接着剤組成物は、接着力向上の目的で、シランカップリング剤又はチタンカップリング剤等のカップリング剤を接着力向上剤として含有させてもよい。シランカップリング剤としては、例えば、信越化学(株)製、商品名「KBM−573」が挙げられる。また、濡れ性向上の目的で、アニオン系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤等を濡れ性向上剤として含有させてもよい。さらに、消泡剤としてシリコーン油等を含有させてもよい。上記接着力向上剤、濡れ性向上剤、消泡剤は、それぞれ1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらは導電性接着剤組成物の溶媒以外の成分の全量に対して、それぞれ0.1〜10質量%含まれることが好ましい。
導電性接着剤組成物は、フィラーを含有してもよい。フィラーとしては、例えば、アクリルゴム、ポリスチレン等のポリマー粒子、ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカ等の無機粒子が挙げられる。これらのフィラーは1種を単独で、又は2種以上を混合して用いてもよい。
導電性接着剤組成物は、上述の各成分のほか、必要に応じて、応力緩和のための可撓剤、作業性向上のための希釈剤、接着力向上剤、濡れ性向上剤及び消泡剤からなる群より選ばれる1種以上の添加剤を含んでもよい。また、これらの成分のほか、本発明による効果を阻害しない範囲において各種添加剤を含んでいてもよい。
例えば、可撓剤としては、液状ポリブタジエン(宇部興産社製、商品名「CTBN−1300×31」、「CTBN−1300×9」、日本曹達社製、商品名「NISSO−PB−C−2000」)が挙げられる。可撓剤を含有する場合、その含有量は、(B)熱硬化性樹脂の総量100質量部に対して、0.01〜500質量部であることが好ましい。
導電性接着剤組成物には、ペースト組成物の作製時の作業性及び使用時の塗布作業性をより良好にするため、必要に応じて有機溶媒を添加することができる。このような有機溶媒としては、ブチルセロソルブ、カルビトール、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸カルビトール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、α−テルピネオール等の比較的沸点の高い有機溶剤が好ましい。有機溶媒を添加する場合、有機溶媒が、導電性接着剤組成物の全量に対して、0.1〜30質量%含まれることが好ましい。
本実施形態において、上記効果をより有効に発揮する観点から、導電性粒子に対する接着剤成分の配合比率(接着剤成分/導電性粒子)は、導電性接着剤組成物中の固形分比(質量比)で、5/95〜50/50であることが好ましい。さらに、接着性、導電性及び作業性がより優れたものになることから、上記配合比率は10/90〜30/70であることがより好ましい。この配合比率が5/95未満であると、導電性接着剤組成物の粘度が高くなり作業性が確保し難くなり、また、接着力が低下する傾向にある。この配合比率が50/50を下回ると、導電性が低下する傾向にある。
本実施形態において、上述の各成分は、それぞれにおいて例示されたもののいずれを組み合わせてもよい。
〔導電性接着剤組成物の製造方法〕
導電性接着剤組成物は、上述の各成分を配合してなる。より具体的には、導電性接着剤組成物は、例えば、上述の各成分を一度に、又は複数回に分けて、必要に応じて加熱すると共に、混合、溶解、解粒混練又は分散することにより各成分が均一に分散したペースト状のものとして得られる。この際に用いられる分散・溶解装置としては、公知の撹拌器、らいかい器、3本ロール、プラネタリーミキサー等が挙げられる。
以上説明した本実施形態に係る導電性接着剤組成物によれば、太陽電池セルの電極と配線部材との接続に用いられた場合に、良好な導電性を有し、かつ高温高湿試験後もその導電性の低下が充分に抑制された導電性接着剤組成物を提供することができる。また、この導電性接着剤組成物は、低温での接続が可能である。本実施形態に係る導電性接着剤組成物は、太陽電池セルの電極と配線部材とを電気的に接続するために用いることができる。また、この導電性接着剤組成物を用いることで、信頼性の高い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〕
次に、上記本実施形態の導電性接着剤組成物を用いて製造される太陽電池モジュールの一例を、図1を用いて説明する。
図1は、一実施形態に係る太陽電池モジュールの要部を示す模式図である。図1は、複数の太陽電池セルが相互に配線接続された構造の概略を一つの例として示している。図1(a)は太陽電池モジュールの表面側(受光面側)を示し、図1(b)は裏面(受光面とは反対側の面)側を示し、図1(c)は側面側を示す。
図1(a)〜(c)に示すように、太陽電池モジュール100は、半導体ウエハ6の表面側にグリッド電極7及びバス電極(表面電極)3aが、裏面側に裏面電極8及びバス電極(表面電極)3bがそれぞれ形成された太陽電池セル20が、配線部材4により複数相互に接続されている。そして、配線部材4は、その一端が表面電極としてのバス電極3aと、他端が表面電極としてのバス電極3bと、それぞれ上記本実施形態の導電性接着剤組成物10の硬化物を介して電気的に接続されている。
〔太陽電池モジュールの製造方法〕
本実施形態の太陽電池モジュールは、例えば、太陽電池セル20のバス電極3a及び3bと配線部材4とを、上記本実施形態の導電性接着剤組成物10を介して、相対向するように配置する工程と、得られた構造物を加熱する工程と、を備える太陽電池モジュールの製造方法により製造される。上記構造物は、バス電極3a又は3b−導電性接着剤組成物10−配線部材4が、この順に配置された構造を有する。
上記構造物を加熱する工程は、導電性接着剤組成物10を介して、配線部材4と太陽電池セルのバス電極3a及び3bとを相対向するように配置した後、得られた構造物を直接加熱してもよい。また、上記構造物を加熱する工程は、導電性接着剤組成物10を介して、配線部材4と太陽電池セルのバス電極3a及び3bとを相対向するように配置し、さらに、例えば、封止部材、透光部材、保護部材等を太陽電池セル20の表面又は裏面に積層して積層体を得た後、積層体を加熱することによって、上記構造物を加熱してもよい。
上記構造物を直接加熱する場合、例えば、140〜220℃の温度(好ましくは、(A)導電性粒子の融点以上の温度)で1〜30分間、0.1〜6.0MPaの圧力で、加熱圧着することで、太陽電池セルのバス電極3a及び3bと配線部材4とが、融合した金属により直接電気的に接続される。これにより得られる接続体30は、太陽電池セル20と配線部材4とが接続されているため、取り扱いやすくなり、太陽電池モジュール製造時の作業性が向上する。
図2は、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態を説明するための図である。
本実施形態の太陽電池モジュールは、例えば、太陽電池セル20のバス電極3a及び3bに上記本実施形態の導電性接着剤組成物10を塗布する工程と、導電性接着剤組成物10を塗布したバス電極3a及び3bと配線部材4とを相対向するように配置する工程と、太陽電池セル20の受光面上に封止部材2及び透光部材1をこの順に積層する工程と、太陽電池セル20の受光面とは反対側の面上に封止部材2及び保護部材5をこの順に積層する工程と、得られた積層体を加熱する工程と、を備える製造方法により製造される。この加熱する工程で、太陽電池セル20のバス電極3a及び3bと配線部材4との電気的な接続及び(B)熱硬化性樹脂の硬化による接着が行われると同時に、太陽電池セル20の封止が行われ、太陽電池モジュールを一括で製造することができる。
このような方法によれば、これまでの工程と比較して工程短縮及び生産性の向上による低コスト化を図ることができる。
上記積層体を加熱する工程は、例えば、140〜220℃の温度(好ましくは、(A)導電性粒子の融点以上の温度)で行うことができる。また、上記積層体を加熱する工程は、圧力をかけながら加熱すること(加熱圧着)が好ましい。加熱圧着は、例えば、140〜220℃の温度(好ましくは、(A)導電性粒子の融点以上の温度)で1〜30分間、0.1〜6MPaの圧力で行うことができる。
導電性接着剤組成物10をバス電極3a又は3bと配線部材4との間に介在させる方法としては、例えば、バス電極3a及び3b又は配線部材4上に導電性接着剤組成物10をディスペンス法、スクリーン印刷法、スタンピング法等によって塗布する方法が挙げられる。その後、導電性接着剤組成物10を介して、配線部材4とバス電極3a及び3bとを相対向するように配置すればよい。
上記構造物を直接加熱して接続体30を得る場合、得られた接続体30の両面に封止部材2を配置し、太陽電池セル20の受光面側の封止部材2上に透光部材1を、太陽電池セル20の裏面の封止部材2上に保護部材5(例えば、バックシート等の保護フィルム)を配置し、得られた積層体を、例えば、140〜180℃の温度で1〜30分間、0.1〜6MPaの圧力で加熱圧着して太陽電池セル20を封止することで、太陽電池モジュールを製造することができる。
透光部材1としては、ガラスを用いることができる。ガラスとしては、太陽電池用ディンプル付き白板強化ガラス等が挙げられる。封止部材2としては、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)又はポリビニルブチラールを用いた封止樹脂が挙げられる。配線部材4としては、Cu線にはんだをディップ又はめっきしたTAB線等が挙げられる。保護部材5としては、PET系又はテドラ−PET積層材料、金属箔−PET積層材料等が挙げられる。
本実施形態の導電性接着剤組成物は、プラスチック基板上に金属導線を形成した配線基盤を配線部材4として使用する場合にも、上述の工程で太陽電池セルの電極との接続を行うことができる。また、フィルム状配線基板を配線部材4として使用する場合にも、本実施形態の導電性接着剤組成物を用いて前述と同様の工程で太陽電池セルの電極との接続を行うことができる。
本実施形態の導電性接着剤組成物の硬化物は基板と、電子部品と、該基板と該電子部品とを接着して電気的に接続する導電層として用いることができる。また、半導体搭載用の支持基材と、半導体素子と、支持基材と半導体素子とを接着して電気的に接続する導電層としても用いることができる。
また、本実施形態の導電性接着剤組成物は裏面電極型(バックコンタクト型)太陽電池セルの電極と配線部材との接続にも用いることができる。この場合、まず、配線基板の電極上又は太陽電池セルの裏面電極上に導電性接着剤組成物を塗布する。次いで、配線基板上に配線基板の電極部(導電性接着剤組成物塗布部)をくりぬいた封止部材を積層し、その上に太陽電池セルを、太陽電池セルの裏面電極と配線基板の電極部とが導電性接着剤組成物を介して接するように配置する。さらにその太陽電池セルの受光面上に封止部材と透光部材を、太陽電池セルの裏面側に保護部材を配置し、この太陽電池モジュールを加熱圧着することで、太陽電池セルの裏面電極と配線基板の電極との接続及び、接着と、太陽電池セルの封止工程を一括で行うことができる。透光部材及び封止部材としては、上述の太陽電池モジュールの製造方法で挙げたものを用いることができる。
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いた材料は、下記の方法で作製したもの、あるいは入手したものである。調製方法の一例を実施例1に示すが、その他の実施例及び比較例の樹脂組成、配合比は表1に示すとおりであり、調製方法に関しては実施例1と同様である。
[実施例1]
BHPA(2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸)(東京化成工業(株)製、商品名)に対して、ジェットミル粉砕機(日清エンジニアリング(株)製、カレントジェット)を用いて粉砕処理を行い、平均粒子径10μmのBHPAを得た。平均粒子径は粒度分布測定装置(マルバーン製、Mastersizer2000)を用い、レーザー回折法によって求めた値である。なお、平均粒子径は、乾燥粉末をサンプルとして用いて測定した。
次に下記式(VI)で表される630LSD(アミン型エポキシ化合物、三菱化学(株)製、商品名、常温で液状)25.2質量部と、2PZ−CN(四国化成(株)製、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾールの商品名)1.3質量部と、粉砕処理を行ったBHPA(2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸)3.5質量部とを混合し、プラネタリーミキサー(プライミクス(株)製、T.K.ハイビスミックス)にて撹拌を行うことで、導電性接着剤組成物の接着剤成分を調製した。
次に、上述の接着剤成分30質量部に対して、導電性粒子であるSn42−Bi58粒子(平均粒子径20μm、融点:138℃)70質量部を加え、プラネタリーミキサーを用いて撹拌を行い、500Pa以下で10分間脱泡処理を行うことにより導電性接着剤組成物を得た。
[実施例2〜7、比較例1〜3]
上述したように、表1に示す組成とした以外は実施例1と同様にして、実施例2〜7、比較例1〜3の導電性接着剤組成物を得た。また、BHPA(2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸)の平均粒子径の調整は、実施例1と同様の方法で行った。
なお、表1中の各材料の配合割合の単位は質量部である。
YL983U:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、三菱化学(株)製、常温で液状
ADAC:1,4−ブタンジカルボン酸、旭化成ケミカルズ(株)製
Sn42−Bi57−Ag1はんだ:融点139℃
Sn99.3−Cu0.7はんだ:融点227℃
〔接続体の作製〕
実施例1〜7及び比較例1〜3で得られた導電性接着剤組成物を、太陽電池セル(125mm×125mm、厚さ310μm)の受光面上に形成された表面電極(材質:銀ガラスペースト、2mm×125mm)上にメタルマスク(厚み100μm、開口寸法1.2mm×125mm)を用いて印刷し、配線部材としてはんだ被覆タブ線(日立電線社製、商品名:A-TPS)を配置させて、ホットプレート上で160℃、10分間加熱した。同様の処理を裏面の表面電極について行い、太陽電池セルの接続体を得た。
〔金属融合状態評価〕
上記の工程で得られた太陽電池セルの接続体において、表面電極と配線部材間の導電性接着剤組成物中の金属の融合状態をX線透視装置(島津製作所製 マイクロフォーカスX線透視装置 SMX−1000)で観察した。導電性粒子の融合が進んでいるほど、導通性に優れる。導電性粒子が融合していないもの(未融合)は、図3に示すようにX線透過装置像で黒い粒状の金属粒子が観測される。また、導電性粒子の融合が進んでいるものは、未融合の時に見られた、黒い粒状の金属粒子が観測されず、導電性粒子が溶融し融合してできた部分が一面の黒い影となって見られる(図3参照)。なお、図3中、「融合」の時のX線透過装置像に見える白い塊は樹脂である。
〔高温高湿試験〕
この後、太陽電池セル表面の受光面には封止部材2(三井化学ファブロ(株)製、商品名:ソーラーエバSC50B)、透光部材1(ガラス:200×200×3mm)を積層し、裏面には封止部材2(三井化学ファブロ(株)製、商品名:ソーラーエバSC50B)、保護部材5(保護フィルム:(株)コバヤシ製、商品名:コバテックPV KB−L1)を積層し、真空ラミネータ((株)エヌ・ピー・シー製、商品名:LM−50×50−S)の熱板側にガラスが接するように搭載して5分間0.1MPaの減圧下に置いた後、真空ラミネータの真空を解放した状態で140℃、10分間加熱して太陽電池モジュールを作製した。
得られた太陽電池モジュールのIV曲線を、ソーラシミュレータ(ワコム電創社製、商品名:WXS−155S−10、AM:1.5G)を用いて測定した。また、太陽電池モジュールを85℃、85%RHの高温高湿雰囲気下で1500時間静置した後、同様にIV曲線を測定した。それぞれのIV曲線から太陽電池特性を示す曲線因子(fill factor;以下「F.F」と略す。)を各々導出し、高温高湿雰囲気下に静置する前のF.Fと高温高湿雰囲気下に静置した後のF.Fの変化率[F.F(1500h)×100/F.F(0h)]をΔF.Fとし、これを評価指標として用いた。なお、一般にΔF.Fの値が95%以上となると接続信頼性が良好であると判断される。
〔塗布性評価〕
得られた導電性接着剤組成物をシリンジへ充填し、ノズル21G(内径0.57mm)を装着したのち、ディスペンサー(武蔵エンジニアリング(株)製、SHOTOmini SL)を用いて、圧力0.1MPa、塗布速度2.0mm/secにてライン描写を行った。3510mmのライン描写を行った後、描写始点と終点のライン幅を測定した。ライン幅の変化量(=(終点ライン幅/始点ライン幅−1)×100(%))が±5%以内(A)であれば良好であり、±10%以内であればB、±15%以内であればC、±15%以上はDと評価した。
〔印刷性評価〕
得られた導電性接着剤組成物を用いて、スクリーン印刷機(ミナミ(株)製、MK−838SV)にて連続印刷を行った。版には250メッシュスクリーンを用い、スキージ圧/スクレッパ圧=0.28/0.20MPa、スキージ/スクレッパ速度=100/100mm/sec、スキージ角度60°、クリアランス1.5mmの条件下にて50回連続印刷を行い、印刷前後の粘度測定を行った。粘度測定には、TV−33形粘度計(東機産業(株)、TV−33(SPPコーン仕様))を用い、5rpmで5min後の粘度を測定した。ここで粘度の変化量(=(印刷後粘度/印刷前粘度−1)×100(%))が±10%以内(A)であれば良好であり、±20%以内であればB、±30%以内であればC、±30%以上はDと評価した。
実施例1〜7はいずれも良好な導電性粒子の融合状態、ΔF.F(%)を示した。一方、フラックス活性剤の粒子径が15μmよりも大きいものを用いた、比較例1及び2では、導電性粒子の一部が溶け残り、一部未融合の粒子があり、高温高湿試験後は、電気特性が低下していることが分かった。また、融点が220℃よりも高い金属を含む導電性粒子を用いた比較例3では、融合は起こらなかった。
1…透光部材、2…封止部材、3a…バス電極(表面電極)、3b…バス電極(表面電極)、4…配線部材、5…保護部材、6…半導体ウエハ、7…グリッド電極、8…裏面電極、10…導電性接着剤組成物、20…太陽電池セル、30…接続体、100…太陽電池モジュール。

Claims (11)

  1. (A)融点が220℃以下である金属を含む導電性粒子、(B)熱硬化性樹脂、及び(C)粒子状のフラックス活性剤を含み、前記(C)フラックス活性剤の平均粒子径が1μm以上15μm以下である導電性接着剤組成物。
  2. (C)フラックス活性剤の平均粒子径が10μm以下である、請求項1に記載の導電性接着剤組成物。
  3. 前記(A)導電性粒子における金属が、ビスマス、インジウム、スズ及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の成分を含有する、請求項1又は2に記載の導電性接着剤組成物。
  4. 前記(B)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物。
  5. 硬化剤又は硬化促進剤をさらに含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物。
  6. 前記(C)フラックス活性剤が、水酸基及びカルボキシル基を有する化合物を含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物。
  7. 太陽電池セルの電極と配線部材とを電気的に接続するために用いられる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物。
  8. 複数の太陽電池セルが配線部材を介して接続される接続体であって、
    該太陽電池セルの電極と配線部材とが、請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物の硬化物を介して接続されている接続体。
  9. 太陽電池セルの電極と配線部材とを、請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物を介して、相対向するように配置する工程と、
    得られた構造物を加熱する工程と、
    を備える太陽電池モジュールの製造方法。
  10. 太陽電池セルの電極に請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物を塗布する工程と、
    前記導電性接着剤組成物を塗布した電極と配線部材とを相対向するように配置する工程と、
    前記太陽電池セルの受光面上に封止部材及び透光部材をこの順に積層する工程と、
    前記太陽電池セルの受光面とは反対側の面上に封止部材及び保護部材をこの順に積層する工程と、
    得られた積層体を加熱することにより前記太陽電池セルと配線部材とを電気的に接続するとともに接着しながら、前記太陽電池セルを封止する工程と、
    を備える太陽電池モジュールの製造方法。
  11. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性接着剤組成物を介して、複数の太陽電池セルの電極と配線部材とが電気的に接続された太陽電池モジュール。
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