JP5960408B2

JP5960408B2 - 導電性接着剤、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

Info

Publication number: JP5960408B2
Application number: JP2011237362A
Authority: JP
Inventors: 一俊鈴木
Original assignee: Dexerials Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: KR20140098090A; JP2013098230A; WO2013061923A1

Description

本発明は、導電性粒子が分散された導電性接着剤、及びこの導電性接着剤を用いて太陽電池セルの電極とタブ線とを接続してなる太陽電池モジュール、並びにこの太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルの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用いられている。タブ線は、その一端側を一の太陽電池セルの表面電極と接続し、他端側を隣接する他の太陽電池セルの裏面電極と接続することにより、各太陽電池セルを直列に接続する。

このような太陽電池モジュールに適用される導電性接着剤のバインダ（絶縁性接着剤組成物）に含まれる樹脂としては、従来より、エポキシ樹脂が広く用いられている。しかしながら、近年、このエポキシ樹脂に代えてアクリル樹脂（アクリレート）を用いることが広く行われている（特許文献１参照）。アクリル樹脂を用いることで、導電性接着剤をより低温で圧着することが可能となり、タクトタイムを短くすることができる上、金属腐食を抑制できるという利点を得ることができる。

特開２０１１−６６４４８号公報

しかしながら、アクリル樹脂を含有させた導電性接着剤は、一般に、接着対象物に対する接着力が低くなる傾向にある。このため、アクリル樹脂を含有させた導電性接着剤では、優れた接続信頼性が得られない可能性がある。また、従来の導電性接着剤では、低温実装によりセルのダメージを低減させることにより、歩留まりを改善した事例は存在する。しかしながら、接着に要するタクト時間が１５〜２０秒であり、ハンダを用いる方法に比べて３〜４倍の時間を要するとった問題があった。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、バインダにアクリル樹脂を含有させた導電性接着剤において高い接着力を確保し、且つ低温短時間で優れた接続信頼性を得ることが可能な導電性接着剤を提供することを目的とする。そして、本発明は、この導電性接着剤を用いて太陽電池セルの電極とタブ線とを接続し、高い発電効率を得ることが可能な太陽電池モジュール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、本発明に係る導電性接着剤は、一の太陽電池セルの表面電極と、一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの裏面電極と、タブ線とを電気的に接続するための導電性接着剤において、ラジカル重合開始剤と、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有するバインダに導電性粒子が分散されてなり、ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃であり、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されていることを特徴とする。

また、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、一の太陽電池セルの表面電極と、一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの裏面電極とが、導電性接着剤を介してタブ線と電気的に接続されてなる太陽電池モジュールであって、導電性接着剤は、ラジカル重合開始剤と、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有するバインダに導電性粒子が分散されてなり、ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃であり、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されていることを特徴とする。

また、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の製造方法は、一の太陽電池セルの表面電極と、一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの裏面電極とを、導電性接着剤を介してタブ線で電気的に接続させる太陽電池モジュールの製造方法において、導電性接着剤は、ラジカル重合開始剤と、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有するバインダに導電性粒子が分散されてなり、ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃であり、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されており、タブ線を、導電性接着剤を介して表面電極及び裏面電極上に配置し、熱加圧することを特徴とする。

本発明では、導電性接着剤は、ラジカル重合開始剤と、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有するバインダに導電性粒子が分散されてなる。このラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃である。また、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されている。このように調整された本発明の導電性接着剤によれば、アクリル系接着フィルムでありながら、金属等の無機基材に対して高い接着力を得た導電接着剤を提供することができる。そして、このような高い接着力を得た導電性接着剤を用いることで、優れた接続信頼性を発揮して高い発電効率を得ることが可能な太陽電池モジュールを提供することができる。

導電性接着剤の製品形態の一例である導電性接着フィルムを模式的に示す図である。太陽電池モジュールの構成例を示す図である。太陽電池セルの概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態（本実施の形態）について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．導電性接着剤
２．導電性接着剤の製造方法
３．太陽電池モジュール
４．太陽電池モジュールの製造方法
５．実施例

＜１．導電性接着剤＞
先ず、本実施の形態における導電性接着剤について説明する。本実施の形態における導電性接着剤は、バインダ（絶縁性の接着剤組成物）に導電性粒子が分散されてなるものである。この導電性接着剤は、一の太陽電池セルの表面電極と、この一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの裏面電極とをタブ線で電気的に接続させるための接着剤として用いられる。

本実施の形態における導電性接着剤において、バインダは、ラジカル重合開始剤と、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有する。

本実施の形態における導電性接着剤において、ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃であり、特に好ましくは、１１６〜１３１℃である。ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度が１１０℃未満であると、熱加圧の際、熱硬化反応が急速に進んでしまうため、導電性粒子をタブ線と太陽電池セルの電極との間で十分に圧着させることできなくなる、いわゆる押し込み不良が発生する。そして、１分間半減期温度が１１０℃未満であるラジカル重合開始剤を含有する導電性接着剤を用いて、タブ線と太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とを接続した場合、得られた太陽電池モジュールにおいては、接続が不安定になり、熱衝撃試験で立証されるように、発電効率が低下する。

一方、ラジカル重合開始剤は、１分間半減期温度が高いと、熱硬化反応が緩慢になる。例えば、１分間半減期温度が１４０℃を超えるラジカル重合開始剤を含有する導電性接着剤を用いてタブ線と太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とを低温短時間での熱加圧により接続した場合、得られた太陽電池モジュールにおいては、熱硬化反応が不十分となり、熱衝撃試験で立証されるように、発電効率が低下する。

本実施の形態における導電性接着剤において、リン酸基又はリン酸エステル基含有（メタ）アクリレートを配合することにより、金属等の無機基材に対する密着性を向上させて接着力を高めることができる。リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されている。０．１質量部未満であると、金属等の無機物表面での接着性を確保することができない。５質量部を超えると、導電性接着剤のライフが低下することにより、接着力が低下することがある。

ラジカル重合開始剤は、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して１〜５質量部含有されることが好ましい。１質量部未満であると、短時間での硬化が不十分となり接続不良が発生する。５質量部を超えると、硬化反応が早くなることから導電性粒子の接続が不安定となる不具合が生じる。

導電性接着剤には、その他の添加組成物として、膜形成樹脂、熱可塑性エラストマー、シランカップリング剤、無機フィラー等を含有することが好ましい。また、導電性接着剤の形状は、フィルム形状に限定されず、ペーストであってもよい。

リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートは、ラジカル性の官能基を有し、ラジカル重合開始剤によって硬化する硬化性樹脂である。リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートは、単官能（メタ）アクリレート、２官能（メタ）アクリレート、３官能（メタ）アクリレート、４官能（メタ）アクリレート、５官能以上の多官能（メタ）アクリレートから選択される１種又は２種以上である。

単官能（メタ）アクリレートとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−メチルブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ペンチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘプチル（メタ）アクリレート、２−メチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ブチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソペンチル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシ（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、ｎ−デシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

２官能（メタ）アクリレートとしては、ビスフェノールＦ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ―ＥＯ変性ジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタジエン（メタ）アクリレート等が挙げられる。

３官能以上の（メタ）アクリレートとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンＰＯ変性（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリ（メタ）アクリレート、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、多官能ウレタン（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

これらの（メタ）アクリレートは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本実施の形態における導電性接着剤において、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部の内、１０〜３０質量部を３官能以上のアクリレート（３官能アクリレート（トリアクリレート）及び４官能以上のアクリレートのうちの１種又は２種以上）とすることが好ましい。３官能以上の（メタ）アクリレートによれば、架橋構造を形成することで、硬化物樹脂の密着性を向上させることができるため、導電性接着剤の接着力を高めることができる。

リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、モノエステル、ジエステル、トリエステル等を用いることができる。リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとしては、例えば、エチレンオキシド変性フェノキシ化リン酸（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ブトキシ化リン酸（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性オクチルオキシ化リン酸（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸トリ（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。リン酸基又はリン酸エステル基含有（メタ）アクリレートを配合することにより、金属等の無機物表面での接着性を向上させることができる。

ラジカル重合開始剤は、公知のものを使用することができ、中でも、有機過酸化物を用いることが好ましい。有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、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等を挙げることができる。

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。

熱可塑性エラストマーは、熱を加えると軟化して流動性を示し、冷却するとゴム状弾性体に戻る挙動を示す、いわゆるゴム成分である。熱可塑性エラストマーとしては、アクリルゴム（ＡＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等のゴム系弾性体、水添スチレン系熱可塑性エラストマー（ＳＥＢＳ）等を挙げることができる。熱可塑性エラストマーは、接続時に内部応力を吸収することができ、また、硬化阻害を起こさないため、高い接続信頼性を与えることができる。熱可塑性エラストマーは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して３０質量部以下であることが好ましい。３０質量部を超えると、熱衝撃試験において、発電効率が低下するといった不具合が生じる。

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。シランカップリング剤により、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。

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、酸化マグネシウムなどを用いることができる。無機フィラーの含有量により、流動性を制御し、粒子捕捉率を向上させることができる。

導電性粒子としては、例えば、ニッケル、金、銅等の金属粒子、樹脂粒子に金めっきなどを施したものなどを用いることができる。導電性粒子の平均粒径は、接続信頼性の観点から、好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍである。また、導電性粒子の平均粒子密度は、接続信頼性及び絶縁信頼性の観点から、好ましくは５００〜５００００個／ｍｍ^２、より好ましくは１０００〜３００００個／ｍｍ^２である。

このように、本実施の形態における導電性接着剤は、バインダに、硬化性樹脂としての、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、硬化剤としてのラジカル重合開始剤と、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとが含有されている。このラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃である。また、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されている。リン酸基又はリン酸エステル基含有（メタ）アクリレートをこのような割合で配合することにより、金属等の無機基材に対する密着性を向上させて接着力を高めることができる。

このように、本実施の形態における導電性接着剤によれば、アクリル系接着フィルムでありながら、バスバー電極等の金属表面に対する接着性を向上させることができる。したがって、２００℃以下程度の比較的低い温度での熱圧着処理において、金属表面に対して高い接着性を得ることができる。例えば、このような導電性接着剤を介してタブ線と表面がＡｇからなるバスバー電極とを強固に接続させることができ、タブ線とバスバー電極との間において、高い接続信頼性を得ることができる。

図１は、本実施の形態における導電性接着剤の製品形態の一例である導電性接着フィルムを模式的に示す図である。導電性接着フィルム２０は、剥離基材２１上に導電性接着剤層が積層され、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２０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、上述のＰＥＴ、ＯＰＰ、ＰＭＰ、ＰＴＦＥ等を用いることができる。

なお、導電性接着フィルム２０は、導電性接着剤層上に透明なカバーフィルムを備えた構成としてもよい。導電性接着剤層上に貼付するカバーフィルムとしては、タブ線であってもよい。予めタブ線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の導電性接着剤層を、表面電極（バスバー電極）及び裏面電極のタブ線接続部上に貼着することによりタブ線と、各電極との接続を図ることができる。

＜２．導電性接着剤の製造方法＞
次に、本発明を適用した導電性接着剤の製造方法について説明する。ここでは、導電性接着剤が膜状に形成された導電性接着フィルムの製造方法について説明する。本実施の形態における導電性接着フィルムの製造方法は、剥離基材上に、上述の成分からなるバインダに導電性粒子を含有させた組成物を塗布する塗布工程と、剥離基材上の組成物を乾燥させる乾燥工程とを有する。

塗布工程では、上述の成分からなるバインダに導電性粒子を含有させた組成物を、有機溶剤を用いて調整し、この組成物を剥離基材上にバーコーター、塗布装置等を用いて塗布する。

有機溶剤としては、トルエン、酢酸エチル、又はこれらの混合溶剤、その他各種有機溶剤を用いることができる。また、剥離基材は、例えば、シリコーン等の剥離剤をＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene−1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフィルムに塗布した積層構造からなり、組成物の乾燥を防ぐとともに、組成物のフィルム形状を維持する。

乾燥工程では、剥離基材上の組成物を熱オーブン、加熱乾燥装置等の装置によって乾燥させる。これにより、フィルム状に形成された導電性接着剤である導電性接着フィルムを得ることができる。

＜３．太陽電池モジュール＞
次に、本実施の形態における太陽電池モジュールについて説明する。本実施の形態における太陽電池モジュールは、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。

図２に示すように、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、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、マトリクス５が封止接着剤のシート６で挟まれ、保護基材として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、周囲にアルミニウム等の金属フレーム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。

太陽電池モジュール１の各太陽電池セル２は、図３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、Ａｌ、Ａｇ等からなる裏面電極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、表面電極としてのバスバー電極１１と、隣接する太陽電池セル２の裏面電極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。また、タブ線３に、予め前述した導電性接着フィルムが積層されたものを用いてもよい。

バスバー電極１１は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属ペーストを塗布し、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することができる。

フィンガー電極１２は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料からなり、バスバー電極１１と同様の方法により、バスバー電極１１と交差して、太陽電池セル２の受光面のほぼ全面に亘って形成される。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。

裏面電極１３は、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。

なお、本実施の形態において、太陽電池セルは、このような太陽電池セル２の構成に限定されない。例えば、バスバー電極を必ずしも設ける必要はない。このようなバスバーレス構造の太陽電池セルは、フィンガー電極の電流が、フィンガー電極と交差するタブ線によって集められる。また、Ａｌ裏面電極にタブ線と接続不良にならない程度に開口部を形成してもよく、これによって接着強度を確保してもよい。すなわち、本実施の形態における導電性接着剤は、バスバー電極が存在しない、バスバーレス構造の太陽電池セルにも使用でき、優れた接着力を発揮することができる。

＜４．太陽電池モジュールの製造方法＞
次に、太陽電池モジュール１の製造方法について図１〜３を参照して説明する。本実施の形態における太陽電池モジュール１の製造方法は、一の太陽電池セル２のＡｇ等からなるバスバー電極１１（表面電極）と、一の太陽電池セル２と隣接する他の太陽電池セル２の裏面電極１３とを導電性接着フィルム２０を介してタブ線３で電気的に接続させるものである。タブ線３は、導電性接着フィルム２０を介して表面のバスバー電極１１及び裏面電極１３上に配置する。そして、熱加圧によって、タブ線３と各電極とを圧着接続することにより、太陽電池モジュール１を製造する。

具体的には、先ず、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の接続部に裏面電極１３を形成し、太陽電池セル２を作製する。

次に、光電変換素子１０表面のバスバー電極１１及び裏面の裏面電極１３に導電性接着フィルム２０を貼着し、この導電性接着フィルム２０上にタブ線３を配置し、所定の熱加圧条件（例えば、７０℃、０．５ＭＰａ、１秒）でタブ線３を仮圧着する。

そして、所定の熱加圧条件（例えば、１４０〜２００℃、０．５ＭＰａ〜３ＭＰａ、３〜１０秒）でタブ線３を本圧着し、タブ線３とバスバー電極１１及び裏面電極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、裏面電極１３と電気的に接続される。

太陽電池セル２が接続されたマトリクス５を封止接着剤のシート６で挟み、保護材として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することにより、太陽電池モジュール１が製造される。

このように、太陽電池モジュール１の製造方法では、導電性接着フィルムを用いてタブ線３と表面のＡｇからなるバスバー電極１１及び裏面電極１３とを接続する。導電性接着フィルムのバインダは、ラジカル重合開始剤と、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有する。このラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃である。また、リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されている。

太陽電池モジュール１の製造方法では、このような成分からなる導電性接着フィルム２０を用いることで、Ａｇ等の金属表面を有するバスバー電極１１に対する接着性を向上させることができる。すなわち、加熱押圧ヘッドによる押圧時に、２００℃以下程度の比較的低い熱圧着処理によってタブ線３と各電極とを強固に接続させることができ、製造された太陽電池モジュール１においては、高い接続信頼性を得ることができる。

なお、太陽電池モジュールの製造方法は、このような方法に限定されない。例えば、一の太陽電池セルの表面電極とタブ線、及び他の太陽電池セルの裏面電極とタブ線とを、前述した導電性接着フィルムを介在させて仮固定し、太陽電池セルの上下面に封止材、保護基材を順に積層し、保護基材の上面からラミネート装置（減圧ラミネータ）にてラミネート圧着させ、封止材を硬化させるとともに表面電極とタブ線及び裏面電極とタブ線とを接続させてもよい。

＜５．実施例＞
以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
バインダに導電性粒子を含有させてなる導電性接着フィルムを作製した。バインダは、以下の成分によって構成した。

すなわち、膜形成樹脂として、フェノキシ樹脂（ＦＸ２８０、東都化成株式会社製）２０質量部を用いた。ゴム成分として、アクリルゴム（ＳＧシリーズ、長瀬ケムテックス株式会社製）５質量部、及び水添スチレン系熱可塑性エラストマー（ＳＥＢＳ）（タフテックシリーズ、旭化成ケミカルズ株式会社製）１５質量部を用いた。

アクリレートとして、エポキシアクリレート（Ｖ♯５４０、大阪有機化学工業株式会社製）５質量部、ジメタクリレート（ＮＫエステルＤＣＰ、新中村化学株式会社製）２４質量部、３官能アクリレートすなわちトリアクリレート（ＮＫエステルＡ９３００、新中村化学株式会社製）２５質量部、リン酸エステル基含有アクリレート（ＰＭシリーズ、日本化薬株式会社製）２質量部を用いた。

シランカップリング剤として、メタクリロキシシラン（ＫＢＥ５０３、信越化学株式会社製）１質量部を用いた。ラジカル重合開始剤（有機過酸化物）として、有機過酸化物１分半減期温度１１６℃のラウロイルパーオキシド（パーロイルＬ、日油株式会社製）３質量部を用いた。

これらの成分からなるバインダに、導電性粒子として、平均粒径１０μｍのＮｉ粉（バーレインコ社製）１５質量部を分散させて導電性接着剤を得た。この導電性接着剤を剥離基材上に塗布して乾燥させ、導電性接着フィルムを作製した。

（実施例２）
実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（実施例３）
実施例１のリン酸エステル基含有アクリレート（ＰＭシリーズ、日本化薬株式会社製）を０．１質量部とした。また、実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（実施例４）
実施例１のリン酸エステル基含有アクリレート（ＰＭシリーズ、日本化薬株式会社製）を３質量部とした。また、実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（実施例５）
実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）１質量部を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（実施例６）
実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）５質量部を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（実施例７）
実施例１のエポキシアクリレート（Ｖ♯５４０、大阪有機化学工業株式会社製）を４質量部、ジメタクリレート（ＮＫエステルＤＣＰ、新中村化学株式会社製）を２０質量部とした。また、実施例１のトリアクリレート（ＮＫエステルＡ９３００、新中村化学株式会社製）を３０質量部とした。また、実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（実施例８）
実施例１のエポキシアクリレート（Ｖ♯５４０、大阪有機化学工業株式会社製）を１４質量部、ジメタクリレート（ＮＫエステルＤＣＰ、新中村化学株式会社製）を３０質量部とした。実施例１のトリアクリレート（ＮＫエステルＡ９３００、新中村化学株式会社製）を１０質量部とした。また、実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（実施例９）
実施例１の導電性粒子に代えて、導電性粒子として、平均粒径１０μｍの置換メッキ銀コート銅粉５質量部を用いた。この置換メッキ銀コート銅粉の製造においては、いわゆるアトマイズ法と呼ばれる製法により得られたアトマイズ銅粉を、さらに機械的粉砕を施して得られた銅微粉を使用した。なお、機械的粉砕時には、銅粉同士の凝集による粗大化を防止する目的で、脂肪酸が添加されていると推察される。具体的には、日本アトマイズ加工（株）製フレーク銅微粉（型番：ＡＦＳ−Ｃｕ７μｍ）を使用した。このフレーク銅微粉は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量累積粒径Ｄ５０が７．９μｍであった。

このフレーク状の銅微粉５００ｇを大気中で２５０℃の温度で５分間熱処理し、その後酸化処理を行った銅微粉を乳鉢にて粗砕した。粗砕された銅微粉５００ｇを１％水酸化カリウム水溶液１０００ｍｌに加えて２０分間攪拌し、続いて一次デカンテーション処理を行い、さらに純水１０００ｍｌを加えて数分間攪拌した。

次に、二次デカンテーション処理を行い、硫酸濃度１５ｇ／Ｌの硫酸水溶液２５００ｍｌを加えて３０分間攪拌した。さらに、硫酸水溶液による酸洗浄をもう１回繰り返した。さらに、三次デカンテーション処理を行い、純水２５００ｍｌを加えて数分間攪拌した。そして、四次デカンテーション処理を行い、濾過洗浄、吸引脱水することで、フレーク状の銅微粉と溶液とを濾別した。フレーク状の銅微粉を９０℃の温度で２時間乾燥させた。

この乾燥済みのフレーク状の銅微粉に、硫酸濃度７．５ｇ／Ｌの硫酸水溶液２５００ｍｌを加え、３０分間攪拌した。次いで、五次デカンテーション処理を行い、純水２５００ｍｌを加えて数分間攪拌した。

さらに、六次デカンテーション処理を行い、１％酒石酸ナトリウムカリウム溶液２５００ｍｌを加えて数分間攪拌し、銅スラリーを形成させた。この銅スラリーに希硫酸又は水酸化カリウム溶液を加え、銅スラリーのｐＨを３．５〜４．５になるように調整した。

ｐＨを調整した銅スラリーに、硝酸銀アンモニア溶液１０００ｍｌ（硝酸銀８７．５ｇを水に添加してアンモニア水を加え、１０００ｍｌとして調整したもの）を、３０分間かけてゆっくりと添加しながら置換反応処理及び還元反応処理を行い、さらに３０分間の攪拌をして銀メッキ銅微粉を得た。

その後、七次デカンテーション処理を行い、純水３５００ｍｌを加えて数分間攪拌した。さらに、八次デカンテーション処理を行い、純水３５００ｍｌを加えて数分間攪拌した。そして、濾過洗浄、吸引脱水することで銀メッキ銅微粉と溶液とを濾別し、銀メッキ銅微粉を９０℃の温度で２時間乾燥させた。

乾燥させた銀メッキ銅微粉５００ｇを管状炉に入れ、水素気流下（３．０〜３．５ｌ／ｍｉｎ）の還元性雰囲気中で２００℃、３０分間熱処理を行った。熱処理済みの銀メッキ銅微粉を乳鉢で粉砕した。熱処理済みの銀メッキ銅微粉５００ｇを０．５％ステアリン酸イソピルアルコール溶液１０００ｍｌに分散させ、３０分間攪拌した。

そして、濾過洗浄、吸引脱水することで熱処理済みのステアリン酸被覆銀メッキ銅微粉と溶液とを濾別し、熱処理済みのステアリン酸被覆銀メッキ銅微粉を温度９０℃で２時間乾燥させ、熱処理済みのステアリン酸被覆銀メッキ銅微粉（置換メッキ銀コート銅粉）を得た（特開２０１０−１７４３１１号公報参照）。

また、実施例９では、実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（比較例１）
実施例１のトリアクリレート（ＮＫエステルＡ９３００、新中村化学株式会社製）を１５質量部とした。また、実施例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１０４℃のｔ−ブチルペルオキシネオデカノエイト（パーブチルＮＤ、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、実施例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（比較例２）
比較例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１４２℃の１，１−ジ−ｔ−ブチルペルオキシ−２−メチルシクロヘキサン（パーヘキサＭＣ、日油株式会社製）３質量部を用いた以外は、比較例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（比較例３）
リン酸エステル基含有アクリレートを含有させなかった。また、比較例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、比較例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（比較例４）
比較例１のリン酸エステル基含有アクリレート（ＰＭシリーズ、日本化薬株式会社製）を６質量部とした。また、比較例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、比較例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

（比較例５）
リン酸エステル基含有アクリレートを含有させなかった。また、添加剤としてリン酸エステル（ＬＢ−５８、ビス（２エチルヘキシル）ホスフォネート、城北化学工業株式会社製）２質量部を添加した。また、比較例１のラジカル重合開始剤に代えて、ラジカル重合開始剤として、有機過酸化物１分半減期温度１３１℃のベンゾイルパーオキサイド（ナイパーＢＭＴ−Ｋ４０、日油株式会社製）３質量部を用いた。それ以外は、比較例１と同様にして導電性接着フィルムを作製した。

＜接着強度の測定＞
実施例１〜７、比較例１〜５の導電性接着フィルムを、６インチ単結晶Ｓｉセル（寸法：１５．６ｃｍ×１５．６ｃｍ、厚さ：１８０μｍ）のＡｇからなる表面のバスバー電極及びＡｇからなる裏面電極に貼り合わせ、導電性接着フィルム上に鉛フリーはんだタブ線（幅：１．５ｍｍ、厚さ：０．１５ｍｍ）を熱加圧ヘッドにより熱加圧して接着させた。熱加圧条件は、１６０℃、１ＭＰａ、５秒間とした。

実施例１〜７、比較例１〜５の導電性接着フィルムのこの熱加圧による接着強度を測定した。接着強度は、Ａｇからなる表面のバスバー電極上に接着された導電性接着フィルムを、離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで９０度方向に剥離した。この剥離に要した力（剥離強度、ＪＩＳＫ６８５４−１に準拠）を測定することで評価した。接着強度としての剥離強度の測定結果を表１に示す。

＜太陽電池モジュールの製造、発電効率の測定＞
実施例１〜９、比較例１〜５の導電性接着フィルムを、それぞれ太陽電池セル（６インチ単結晶太陽電池セル）が備えるバスバー電極及び裏面電極上に、仮貼りヘッドにより加熱温度７０℃、圧力０．５ＭＰａにて１秒間加熱加圧することで仮貼りした。次いで、バスバー電極に仮貼りされた導電性接着フィルム上、及び裏面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両面が平坦で、鉛フリーはんだにより被覆された厚さ０．２０ｍｍ、幅１．５ｍｍのタブ線を本圧着させた。本圧着の条件は、加熱温度１６０℃、圧力１ＭＰａにて５秒間加熱加圧して行った。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、バックシートの順で積層し、真空にした後、１５０℃で３分間ラミネートした。その後、１５０℃で３０分間加熱することで、完全に硬化させて、太陽電池モジュールを作製した。

そして、この太陽電池モジュールにおける初期発電効率に対する熱衝撃試験（−４０℃⇔１１０℃）１０００サイクル後の太陽電池モジュールの出力（発電効率）をＪＩＳＣ８９１４（結晶系太陽電池モジュール出力測定方法）に準拠し、測定条件：照度１０００Ｗ／ｍ^２、温度２５℃、スペクトルＡＭ１．５Ｇにて、ソーラーシュミレーター（ソーラーシュミレーターＰＶＳ１１１６ｉ−Ｍ、日清紡メカトロニクス株式会社製）を用いて測定した。得られた測定結果から、発電効率の変化率（％）を算出した。この変化率が９７％以上を発電効率が良好（○）、９５％以上９７％未満をやや不良（△）、９５％未満を不良（×）として評価した。評価結果を表１に示す。

実施例１〜９の導電性接着フィルムは、１分間半減期温度が１１６〜１３１℃のラジカル重合開始剤を含有するとともに、リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対し、リン酸基又はリン酸エステル基含有（メタ）アクリレートを０．１〜３質量部含有する。

これにより、実施例１〜９では、Ａｇからなる表面のバスバー電極に対する密着性を向上させて接着力を高めることができ、１６０℃という比較的低温での熱圧着処理において、はんだ接続に匹敵する短いタクト時間で、高い接着強度が得られたと考えられる。そして、このような導電性接着剤を用いて製造した実施例１〜９の太陽電池モジュールにおいては、タブ線と表面電極及び裏面電極との間において、高い接続信頼性を得ることができ、ラジカル重合開始剤を適正に選択することで、導電性粒子による接続が良好な状態を保つことができることから、熱衝撃試験において高い発電効率を得ることができたと考えられる。

比較例１では、導電性接着フィルムのバインダに含ませる硬化剤として、１分間半減期温度が１０４℃のラジカル重合開始剤を用いた。これにより、熱圧着において、導電性粒子がタブ線と太陽電池セルの電極との間で十分に圧着される前に、バインダが硬化したことにより、接続抵抗が上昇したと考えられる。したがって、比較例１の導電性接着フィルムを用いて製造した太陽電池モジュールにおいては、接続状態が不安定なため、熱衝撃試験において、発電効率が低下したと考えられる。

比較例２では、導電性接着フィルムのバインダに含ませる硬化剤として、１分間半減期温度が１４２℃のラジカル重合開始剤を用いた。これにより、比較例２では、高い接着強度が得られたものの、このような導電性接着フィルムを用いて製造した太陽電池モジュールにおいては、バインダの硬化状態が不十分なため、導電性粒子による電気的接続状態が不安定となってしまったことにより、発電効率が低下したと考えられる。

比較例３、５では、リン酸基又はリン酸エステル基含有（メタ）アクリレートを含有しないことから、リン酸基又はリン酸エステル基含有（メタ）アクリレートによる金属に対する接着性向上の効果が得られないため、Ａｇからなる表面電極に対して導電性接着フィルムの接着性を向上させることができず、接着強度が低くなったと考えられる。

そして、このような導電性接着フィルムを用いて製造した比較例３、５の太陽電池モジュールにおいては、タブ線が剥離することにより、熱衝撃試験において発電効率が低下したと考えられる。

比較例４では、導電性接着フィルムのバインダ中に、リン酸基又はリン酸エステル基含有（メタ）アクリレートを６質量部含有させた。これにより、導電性接着フィルムのライフが低下することにより、導電性接着フィルムの接着強度は低くなったと考えられる。そして、このような導電性接着フィルムを用いて製造した太陽電池モジュールにおいては、接着強度が低下し、タブ線が剥離することにより、熱衝撃試験において発電効率が低下したと考えられる。

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裏面電極、２０導電性接着フィルム、２１剥離基材、２２リール

Claims

一の太陽電池セルの表面電極と、該一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの裏面電極と、タブ線とを電気的に接続するための導電性接着剤において、
ラジカル重合開始剤と、
リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、
リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有するバインダに導電性粒子が分散されてなり、
前記ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃であり、
前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されている導電性接着剤。
前記ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１６〜１３１℃である請求項１記載の導電性接着剤。
前記ラジカル重合開始剤は、前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して１〜５質量部含有されている請求項１又は２記載の導電性接着剤。
前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部の内の１０〜３０質量部は、３官能アクリレートである請求項１乃至３の何れか１項記載の導電性接着剤。
一の太陽電池セルの表面電極と、該一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの裏面電極とが、導電性接着剤を介してタブ線と電気的に接続されてなる太陽電池モジュールであって、
前記導電性接着剤は、
ラジカル重合開始剤と、
リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、
リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有するバインダに導電性粒子が分散されてなり、
前記ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃であり、
前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されている太陽電池モジュール。
一の太陽電池セルの表面電極と、該一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの裏面電極とを、導電性接着剤を介してタブ線で電気的に接続させる太陽電池モジュールの製造方法において、
前記導電性接着剤は、
ラジカル重合開始剤と、
リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレートと、
リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートとを含有するバインダに導電性粒子が分散されてなり、
前記ラジカル重合開始剤の１分間半減期温度は、１１０〜１４０℃であり、
前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有する（メタ）アクリレートは、前記リン酸基又はリン酸エステル基を含有しない（メタ）アクリレート５４質量部に対して０．１〜５質量部含有されており、
前記タブ線を、前記導電性接着剤を介して前記表面電極及び前記裏面電極上に配置し、熱加圧する太陽電池モジュールの製造方法。