JP6026205B2 - 接着剤組成物、太陽電池モジュール、および、太陽電池セルと配線との接続方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池用の接着剤組成物、太陽電池モジュール、および、太陽電池セルと配線との接続方法に関する。
太陽電池モジュールの作製方法としては各種方法が提案されている（例えば、特許文献１）。そして、太陽電池モジュールの作製時における太陽電池セルと配線との接続には、エポキシ系接着剤組成物やこれをフィルム状にした接着剤フィルムを太陽電池セルに付着させ、熱圧着する方法などが採用されている。エポキシ系接着剤組成物の硬化物は、接着強度、絶縁性、耐湿性などに優れる点で好ましいが、このようなエポキシ系接着剤組成物を用いる場合には、熱圧着に要する温度が高く、時間（タクトタイム）が長いといった問題があった。
一方で、アクリレート系接着剤組成物を用いる場合には、エポキシ系接着剤組成物を用いる場合と比較して、熱圧着に要する温度を低く、また時間を短くできる。しかしながら、このような場合には、太陽電池セルと配線との間の接着強度が不十分となるという問題があった。
そこで、本発明は、熱圧着時の温度を低くし（例えば、１６０℃以下）、時間を短くした（例えば、７秒間以下）場合においても、十分な接着強度を有する接着剤組成物、並びに、それを用いた太陽電池モジュール、および、太陽電池セルと配線との接続方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような接着剤組成物、太陽電池モジュール、および、太陽電池セルと配線との接続方法を提供するものである。
すなわち、本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルに接着剤組成物を塗布する塗布工程と、前記接着剤組成物と、配線とが接するように、前記太陽電池セルに前記配線を配置する配置工程と、前記太陽電池セルと前記配線とを熱圧着する熱圧着工程と、を備える太陽電池セルと配線との接続方法に用いる接着剤組成物であって、（Ａ）アクリレート化合物と、（Ｂ）重合開始剤と、（Ｃ）充填剤とを含有し、前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物を含有し、前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物の配合量は、前記（Ａ）アクリレート化合物１００質量％に対して、４５質量％以上８３質量％以下であることを特徴とするものである。
すなわち、本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルに接着剤組成物を塗布する塗布工程と、前記接着剤組成物と、配線とが接するように、前記太陽電池セルに前記配線を配置する配置工程と、前記太陽電池セルと前記配線とを熱圧着する熱圧着工程と、を備える太陽電池セルと配線との接続方法に用いる接着剤組成物であって、（Ａ）アクリレート化合物と、（Ｂ）重合開始剤と、（Ｃ）充填剤とを含有し、前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物を含有し、前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物の配合量は、前記（Ａ）アクリレート化合物１００質量％に対して、４５質量％以上８３質量％以下であることを特徴とするものである。
本発明の接着剤組成物においては、前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物をさらに含有することが好ましい。
本発明の接着剤組成物においては、前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物をさらに含有することが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、前記接着剤組成物を用いて、太陽電池セルと配線とを接続したことを特徴とするものである。
本発明の接着剤組成物においては、前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物をさらに含有することが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、前記接着剤組成物を用いて、太陽電池セルと配線とを接続したことを特徴とするものである。
本発明の太陽電池セルと配線との接続方法は、前記接着剤組成物を用いた太陽電池セルと配線との接続方法であって、前記太陽電池セルに前記接着剤組成物を塗布する塗布工程と、前記接着剤組成物と、前記配線とが接するように、前記太陽電池セルに前記配線を配置する配置工程と、前記太陽電池セルと前記配線とを熱圧着する熱圧着工程と、を備えることを特徴とする方法である。
本発明によれば、熱圧着時の温度を低くし（例えば、１６０℃以下）、時間を短くした（例えば、７秒間以下）場合においても、十分な接着強度を有する接着剤組成物、並びに、それを用いた太陽電池モジュール、および、太陽電池セルと配線との接続方法を提供できる。
先ず、本発明の接着剤組成物について説明する。
本発明の接着剤組成物は、以下説明する（Ａ）アクリレート化合物、（Ｂ）重合開始剤および（Ｃ）充填剤を含有するものである。この本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルと配線（配線基板であってもよい）とを接続するものとして特に好適である。
本発明の接着剤組成物は、以下説明する（Ａ）アクリレート化合物、（Ｂ）重合開始剤および（Ｃ）充填剤を含有するものである。この本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルと配線（配線基板であってもよい）とを接続するものとして特に好適である。
（Ａ）成分：アクリレート化合物
本発明に用いる（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物を含有することが必要である。このような（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物を、接着剤組成物中に含有させることにより、得られる接着剤組成物における接着強度を向上させることができる。
本発明に用いる（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物を含有することが必要である。このような（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物を、接着剤組成物中に含有させることにより、得られる接着剤組成物における接着強度を向上させることができる。
前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物とは、１分子内に１つ以上の水酸基を有し、かつ１分子内に１つ以上の（メタ）アクリロイル基を有するアクリレート化合物である。また、この（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物は、得られる接着剤組成物の接着強度の観点から、１分子内における水酸基の数が（メタ）アクリロイル基の数以上のものであることがより好ましく、１分子内に１つ以上の水酸基を有し、かつ１分子内に１つの（メタ）アクリロイル基を有するものであることが特に好ましい。
前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物としては、例えば、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、イソシアヌルＥＯ変性ジ（メタ）アクリレートが挙げられる。これらの（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物の中でも、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレートが好ましい。これらの（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物としては、例えば、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、イソシアヌルＥＯ変性ジ（メタ）アクリレートが挙げられる。これらの（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物の中でも、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレートが好ましい。これらの（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記（Ａ１）成分の二重結合当量数は、接着強度の観点から、１００以上１０００以下であることが好ましく、２００以上８００以下であることがより好ましい。
前記（Ａ１）成分の分子量または重量平均分子量は、１００以上１００００以下であることが好ましく、１５０以上５０００以下であることがより好ましく、２００以上３０００以下であること特に好ましい。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。
前記（Ａ１）成分の分子量または重量平均分子量は、１００以上１００００以下であることが好ましく、１５０以上５０００以下であることがより好ましく、２００以上３０００以下であること特に好ましい。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。
前記（Ａ１）成分の配合量は、前記（Ａ）成分１００質量％に対して、４５質量％以上８３質量％以下であることが必要である。配合量が前記下限未満では、得られる接着剤組成物における接着強度が不十分となり、他方、前記上限を超えると、得られる接着剤組成物における接着強度が不十分となる。また、前記（Ａ１）成分の配合量は、前記（Ａ）成分１００質量％に対して、５０質量％以上７５質量％以下であることがより好ましく、５５質量％以上６５質量％以下であることが特に好ましい。
前記（Ａ）成分は、得られる接着剤組成物における接着強度をさらに向上させるという観点から、前記（Ａ１）成分の他に、（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物、および（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物のうちの少なくとも一方をさらに含有することが好ましい。
前記（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物とは、１分子内に１つ以上のリン酸基を有し、かつ１分子内に１つ以上の（メタ）アクリロイル基を有するアクリレート化合物である。
前記（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物としては、例えば、ビス（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）リン酸エステル、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートアシッドホスフェート、エチル（メタ）アクリレートアシッドホスフェート、３−クロロ−２−アシッドホスホキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリオキシエチレングリコール（メタ）アクリレートアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルカプロエートアシッドホスフェートが挙げられる。これらの（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物の中でも、ビス（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）リン酸エステルが好ましい。これらの（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物としては、例えば、ビス（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）リン酸エステル、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートアシッドホスフェート、エチル（メタ）アクリレートアシッドホスフェート、３−クロロ−２−アシッドホスホキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリオキシエチレングリコール（メタ）アクリレートアシッドホスフェート、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルカプロエートアシッドホスフェートが挙げられる。これらの（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物の中でも、ビス（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）リン酸エステルが好ましい。これらの（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記（Ａ２）成分の二重結合当量数は、接着強度の観点から、１００以上１０００以下であることが好ましく、２００以上８００以下であることがより好ましい。
前記（Ａ２）成分の分子量または重量平均分子量は、１００以上１００００以下であることが好ましく、１５０以上５０００以下であることがより好ましく、２００以上３０００以下であること特に好ましい。
前記（Ａ２）成分の分子量または重量平均分子量は、１００以上１００００以下であることが好ましく、１５０以上５０００以下であることがより好ましく、２００以上３０００以下であること特に好ましい。
前記（Ａ２）成分の配合量は、得られる接着剤組成物における接着強度の観点から、前記（Ａ）成分１００質量％に対して、３質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上３０質量％以下であることがより好ましく、７質量％以上２５質量％以下であることが特に好ましい。
前記（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物とは、１分子内に１つ以上のカルボキシル基を有するものであり、これらを含む重合物を含むものである。
前記（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物としては、例えば、前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物や、これらからなるオリゴマーに酸無水物を付加させたアクリレートが挙げられる。これらの（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
この酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、テトラクロル無水フタル酸、無水ハイミック酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸無水物、無水ピロメリット酸が挙げられる。
前記（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物としては、例えば、前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物や、これらからなるオリゴマーに酸無水物を付加させたアクリレートが挙げられる。これらの（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
この酸無水物としては、例えば、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、テトラクロル無水フタル酸、無水ハイミック酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸無水物、無水ピロメリット酸が挙げられる。
前記（Ａ３）成分の二重結合当量数は、接着強度の観点から、１００以上５０００以下であることが好ましく、２００以上３０００以下であることがより好ましい。
前記（Ａ３）成分の分子量または重量平均分子量は、１００以上２００００以下であることが好ましく、３００以上１００００以下であることがより好ましく、１０００以上６０００以下であることが特に好ましい。
前記（Ａ３）成分の分子量または重量平均分子量は、１００以上２００００以下であることが好ましく、３００以上１００００以下であることがより好ましく、１０００以上６０００以下であることが特に好ましい。
前記（Ａ３）成分の配合量は、得られる接着剤組成物における接着強度の観点から、前記（Ａ）成分１００質量％に対して、２質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、３質量％以上２５質量％以下であることがより好ましく、５質量％以上２０質量％以下であることが特に好ましい。
前記（Ａ）成分は、前記（Ａ１）成分〜前記（Ａ３）成分の他に、（Ａ４）前記（Ａ１）成分〜前記（Ａ３）成分以外の他のアクリレート化合物を含有する。
このような（Ａ４）他のアクリレート化合物としては、公知のものの中から水酸基、リン酸基およびカルボキシル基を含有しないアクリレート化合物を適宜用いることができる。具体的には、単官能アクリレート化合物、多官能アクリレート化合物、ウレタンアクリレート化合物などを用いることができる。これらの（Ａ４）他のアクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
このような（Ａ４）他のアクリレート化合物としては、公知のものの中から水酸基、リン酸基およびカルボキシル基を含有しないアクリレート化合物を適宜用いることができる。具体的には、単官能アクリレート化合物、多官能アクリレート化合物、ウレタンアクリレート化合物などを用いることができる。これらの（Ａ４）他のアクリレート化合物は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記単官能アクリレート化合物としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、メトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ラウリル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、ｎ−ステアリル（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、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルモルフォリンが挙げられる。
前記多官能アクリレート化合物としては、例えば、アクリル酸２−［５−エチル−５−［（アクリロイルオキシ）メチル］−１，３−ジオキサン−２−イル］−２−メチルプロピル、イソシアヌルＥＯ変性トリ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルジ（メタ）アクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジ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）アクリレートが挙げられる。これらの多官能アクリレート化合物の中でも、硬化性の観点から、アクリル酸２−［５−エチル−５−［（アクリロイルオキシ）メチル］−１，３−ジオキサン−２−イル］−２−メチルプロピルイソシアヌルＥＯ変性トリ（メタ）アクリレートが好ましい。
前記（Ａ）成分の配合量は、接着剤組成物１００質量％に対して、７５質量％以上９８質量％以下であることが好ましく、８０質量％以上９５質量％以下であることがより好ましく、８５質量％以上９０質量％以下であることが特に好ましい。前記（Ａ）成分の配合量が前記下限未満では、樹脂成分の減少による接合不良となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、塗布後における接着剤組成物がダレやすくなる傾向にある。
（Ｂ）成分：重合開始剤
本発明に用いる（Ｂ）重合開始剤は、前記（Ａ）成分における（メタ）アクリロイル基のラジカル重合を開始させるためのものである。このような重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。
前記熱重合開始剤としては、例えば、ケトンパーオキサイド類、ジアシルキルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類、パーカーボネート類などの有機過酸化物が挙げられる。これらの熱ラジカル重合開始剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、これらの熱重合開始剤の中でも、反応性と安定性とのバランスの観点から、ハイドロパーオキサイド類が好ましく、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、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエートがより好ましい。
前記光重合開始剤としては、例えば、オキシム系開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２−ジエトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルフォリノ−プロパン−１−オン、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル−２−（ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、ベンゾフェノン、ｐ−フェニルベンゾフェノン、４，４′−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロルベンゾフェノン、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ターシャリーブチルアントラキノン、２−アミノアントラキノン、２−メチルチオキサントン、２−エチルチオキサントン、２−クロルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、Ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステルが挙げられる。これらの光重合開始剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
本発明に用いる（Ｂ）重合開始剤は、前記（Ａ）成分における（メタ）アクリロイル基のラジカル重合を開始させるためのものである。このような重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤などが挙げられる。
前記熱重合開始剤としては、例えば、ケトンパーオキサイド類、ジアシルキルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類、パーカーボネート類などの有機過酸化物が挙げられる。これらの熱ラジカル重合開始剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、これらの熱重合開始剤の中でも、反応性と安定性とのバランスの観点から、ハイドロパーオキサイド類が好ましく、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、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエートがより好ましい。
前記光重合開始剤としては、例えば、オキシム系開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン、ジメチルアミノアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２，２−ジエトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルフォリノ−プロパン−１−オン、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル−２−（ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、ベンゾフェノン、ｐ−フェニルベンゾフェノン、４，４′−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジクロルベンゾフェノン、２−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ターシャリーブチルアントラキノン、２−アミノアントラキノン、２−メチルチオキサントン、２−エチルチオキサントン、２−クロルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジメチルケタール、Ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステルが挙げられる。これらの光重合開始剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記（Ｂ）成分の配合量は、接着剤組成物１００質量％に対して、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上４質量％以下であることがより好ましく、１質量％以上３質量％以下であることが特に好ましい。前記（Ｂ）成分の配合量が前記下限未満では、ラジカル重合における反応性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる接着剤組成物の保存安定性が低下する傾向にある。
（Ｃ）成分：充填剤
本発明に用いる（Ｃ）充填剤としては、例えば、無機系充填剤（コロイダルシリカ、タルクなど）、有機系充填剤（有機フィラーなど）が挙げられる。これらの（Ｃ）充填剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
本発明に用いる（Ｃ）充填剤としては、例えば、無機系充填剤（コロイダルシリカ、タルクなど）、有機系充填剤（有機フィラーなど）が挙げられる。これらの（Ｃ）充填剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
前記（Ｃ）成分の配合量は、接着剤組成物１００質量％に対して、０．５質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、５質量％以上１２質量％以下であることが特に好ましい。前記（Ｃ）成分の配合量が前記下限未満では、得られる接着剤組成物がダレやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる接着剤組成物にて太陽電池セルと配線とを接続した場合の導通性が低下する傾向にある。
本発明の接着剤組成物は、必要に応じて、前記（Ａ）成分〜前記（Ｃ）成分の他に、はんだ粉末、消泡剤、チクソ剤、界面活性剤、カップリング剤、重合禁止剤、粉末表面処理剤、沈降防止剤などの添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤の含有量としては、接着剤組成物１００質量％に対して、０．０１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。添加剤の含有量が前記下限未満では、それぞれの添加剤の効果を奏しにくくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、得られる接着剤組成物の諸特性が低下する傾向にある。
次に、本発明の太陽電池モジュール、並びに、太陽電池セルと配線との接続方法の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、太陽電池モジュールの一例を示す全体概略図である。そして、図２〜図３は、本発明の太陽電池セルと配線との接続方法を説明するための図である。
本発明の太陽電池セルと配線との接続方法は、図１〜図３に示すように、太陽電池セル１と、配線２とを、接着剤組成物３を用いて接続する方法であって、以下説明する塗布工程と、配置工程と、熱圧着工程と、を備える方法である。
太陽電池セル１は、図２（Ａ）に示すように、電極部１１を備える。太陽電池セル１は、単結晶セル、多結晶セルなどの結晶性セルであってもよく、アモルファスセルであってもよい。
配線２は、配線は、図２（Ｃ）に示すように太陽電池セル１よりも長いものである。そして、図２（Ｄ）に示すように、この配線２により太陽電池セル１の表面と別の太陽電池セル１の裏面とを接合させて、複数の太陽電池セル１を連結させることができる。配線２の材質は、金属あればよく特に限定されないが、例えば、銀、銅などを用いることができる。また、配線２の形状も特に限定されない。
接着剤組成物３としては、前記本発明の接着剤組成物を用いる。
本発明の太陽電池セルと配線との接続方法は、図１〜図３に示すように、太陽電池セル１と、配線２とを、接着剤組成物３を用いて接続する方法であって、以下説明する塗布工程と、配置工程と、熱圧着工程と、を備える方法である。
太陽電池セル１は、図２（Ａ）に示すように、電極部１１を備える。太陽電池セル１は、単結晶セル、多結晶セルなどの結晶性セルであってもよく、アモルファスセルであってもよい。
配線２は、配線は、図２（Ｃ）に示すように太陽電池セル１よりも長いものである。そして、図２（Ｄ）に示すように、この配線２により太陽電池セル１の表面と別の太陽電池セル１の裏面とを接合させて、複数の太陽電池セル１を連結させることができる。配線２の材質は、金属あればよく特に限定されないが、例えば、銀、銅などを用いることができる。また、配線２の形状も特に限定されない。
接着剤組成物３としては、前記本発明の接着剤組成物を用いる。
塗布工程においては、図２（Ｂ）に示すように、太陽電池セル１に接着剤組成物３を塗布する。
ここで用いる塗布装置としては、例えば、ディスペンサー、ジェットディスペンサー、カーテンコーター、スプレーコーター、バーコーター、アプリケーター、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ダイコーター、リップコーター、コンマコーター、グラビアコーターが挙げられる。
また、塗布膜の厚みは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。厚みが前記下限未満では、太陽電池セル１と配線２とを接続した場合の接着強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、接続部分以外にも接着剤組成物３がはみ出しやすくなる傾向にある。
ここで用いる塗布装置としては、例えば、ディスペンサー、ジェットディスペンサー、カーテンコーター、スプレーコーター、バーコーター、アプリケーター、スクリーン印刷機、メタルマスク印刷機、ダイコーター、リップコーター、コンマコーター、グラビアコーターが挙げられる。
また、塗布膜の厚みは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。厚みが前記下限未満では、太陽電池セル１と配線２とを接続した場合の接着強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、接続部分以外にも接着剤組成物３がはみ出しやすくなる傾向にある。
配置工程においては、図２（Ｃ）に示すように、接着剤組成物３と、配線２とが接するように、太陽電池セル１に配線２を配置する。
熱圧着工程においては、太陽電池セル１を配線２に熱圧着する。
ここで、接着剤組成物３は、十分な流動性を有するために、熱圧着により太陽電池セル１の接着剤組成物３を充填できる。
この熱圧着工程で用いる装置としては、公知の加熱圧着装置を用いることができる。なお、本発明においては、従来のエポキシ系接着剤組成物と比較して、この熱圧着時の温度を低くでき、時間を短くできる。
熱圧着時の温度は、１５０℃以上２００℃以下であることが好ましく、１６０℃以上１８０℃以下であることがより好ましい。熱圧着時の温度が前記下限未満では、太陽電池セル１と配線２との接着強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、配線２などが熱により変形しやすくなる傾向にある。なお、熱圧着時の温度は、作業性の観点からは、１６０℃以下であることが好ましい。
熱圧着時の圧力は、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、１ＭＰａ以下であることがより好ましい。
熱圧着時の加圧時間は、３秒間以上１５秒間以下であることが好ましく、５秒間以上１１０秒間以下であることがより好ましい。
ここで、接着剤組成物３は、十分な流動性を有するために、熱圧着により太陽電池セル１の接着剤組成物３を充填できる。
この熱圧着工程で用いる装置としては、公知の加熱圧着装置を用いることができる。なお、本発明においては、従来のエポキシ系接着剤組成物と比較して、この熱圧着時の温度を低くでき、時間を短くできる。
熱圧着時の温度は、１５０℃以上２００℃以下であることが好ましく、１６０℃以上１８０℃以下であることがより好ましい。熱圧着時の温度が前記下限未満では、太陽電池セル１と配線２との接着強度が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、配線２などが熱により変形しやすくなる傾向にある。なお、熱圧着時の温度は、作業性の観点からは、１６０℃以下であることが好ましい。
熱圧着時の圧力は、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、１ＭＰａ以下であることがより好ましい。
熱圧着時の加圧時間は、３秒間以上１５秒間以下であることが好ましく、５秒間以上１１０秒間以下であることがより好ましい。
以上のようにして、図２（Ｃ）に示すような配線２が接着された太陽電池セル１を得ることができる。そして、配線２により太陽電池セル１の表面と別の太陽電池セル１の裏面とを接合させることで、図２（Ｄ）に示すように、複数の太陽電池セル１を連結させることができる。このときに用いる接着剤組成物としては、前記本発明の接着剤組成物を用いてもよい。この場合、上記方法と同様の条件で熱圧着すればよい。
その後、連結後の太陽電池セル１を、ＥＶＡシート４で挟み込み、さらにガラスシート５およびバックシート６で挟み込んで、公知の真空ラミネート装置を用いてラミネート圧着して、図３に示すような太陽電池モジュール７を作製することができる。
その後、連結後の太陽電池セル１を、ＥＶＡシート４で挟み込み、さらにガラスシート５およびバックシート６で挟み込んで、公知の真空ラミネート装置を用いてラミネート圧着して、図３に示すような太陽電池モジュール７を作製することができる。
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例および比較例にて用いた材料を以下に示す。
（（Ａ１）成分）
水酸基含有アクリレート化合物：２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、分子量は２２２、二重結合当量数は２２２、商品名「アロニックスＭ−５７００」、東亜合成社製
（（Ａ２）成分）
リン酸エステル含有アクリレート化合物：ビス（２−メタクリロイルオキシエチル）リン酸エステル、分子量は３２２、二重結合当量数は１６１、商品名「ＫＡＹＡＭＥＲ ＰＭ２」、日本化薬社製
（（Ａ３）成分）
カルボキシル基含有アクリレート化合物：カルボキシル基含有アクリレート樹脂、重量平均分子量は２０００、商品名「ＵＣ−３５１０」、東亜合成社製
（（Ａ４）成分）
アクリレート化合物：アクリル酸２−［５−エチル−５−［（アクリロイルオキシ）メチル］−１，３−ジオキサン−２−イル］−２−メチルプロピル、商品名「ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−６０４」、日本化薬社製
（（Ｂ）成分）
重合開始剤：パーオキサイド、商品名「パーオクタＯ」、日油社製
（（Ｃ）成分）
充填剤： コロイダルシリカ、商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７４」、日本アエロジル社製
（他の成分）
消泡剤：商品名「ＡＣ−３２６Ｆ」、共栄社化学社製
（（Ａ１）成分）
水酸基含有アクリレート化合物：２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、分子量は２２２、二重結合当量数は２２２、商品名「アロニックスＭ−５７００」、東亜合成社製
（（Ａ２）成分）
リン酸エステル含有アクリレート化合物：ビス（２−メタクリロイルオキシエチル）リン酸エステル、分子量は３２２、二重結合当量数は１６１、商品名「ＫＡＹＡＭＥＲ ＰＭ２」、日本化薬社製
（（Ａ３）成分）
カルボキシル基含有アクリレート化合物：カルボキシル基含有アクリレート樹脂、重量平均分子量は２０００、商品名「ＵＣ−３５１０」、東亜合成社製
（（Ａ４）成分）
アクリレート化合物：アクリル酸２−［５−エチル−５−［（アクリロイルオキシ）メチル］−１，３−ジオキサン−２−イル］−２−メチルプロピル、商品名「ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−６０４」、日本化薬社製
（（Ｂ）成分）
重合開始剤：パーオキサイド、商品名「パーオクタＯ」、日油社製
（（Ｃ）成分）
充填剤： コロイダルシリカ、商品名「ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７４」、日本アエロジル社製
（他の成分）
消泡剤：商品名「ＡＣ−３２６Ｆ」、共栄社化学社製
［実施例１］
水酸基含有アクリレート化合物４０質量％、アクリレート化合物４７質量％、充填剤１０質量％および消泡剤１質量％を容器に投入し、攪拌機にて予備混合した後、３本ロールを用いて室温にて混合し分散させ、その後、重合開始剤２質量％を投入し、攪拌機にて混合して接着剤組成物を得た。
次に、図４に示すような太陽電池セル１（多結晶セル、大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、電極部１１の材質：銀、横方向に延びる電極部１１ａの電極幅：０．１ｍｍ、縦方向に延びる電極部１１ｂの電極幅：２ｍｍ、）を準備した。この太陽電池セル１に、得られた接着剤組成物をディスペンサーにより塗布した（塗布幅：１ｍｍ、塗布長さ：１０ｍｍ、塗布厚み：０．１５ｍｍ）。その後、図４に示すように、帯状部材Ｔ（材質：銀、大きさ：幅１ｍｍ×厚み０．２ｍｍ×長さ４０ｍｍ）と、塗布した接着剤組成物とが重なるように、太陽電池セル１に帯状部材Ｔを配置した。そして、加熱圧着装置を用いて、設定温度１６０℃、圧力１ＭＰａ、圧着時間７秒の条件で熱圧着して、試験片を得た。
水酸基含有アクリレート化合物４０質量％、アクリレート化合物４７質量％、充填剤１０質量％および消泡剤１質量％を容器に投入し、攪拌機にて予備混合した後、３本ロールを用いて室温にて混合し分散させ、その後、重合開始剤２質量％を投入し、攪拌機にて混合して接着剤組成物を得た。
次に、図４に示すような太陽電池セル１（多結晶セル、大きさ：３０ｍｍ×３０ｍｍ、電極部１１の材質：銀、横方向に延びる電極部１１ａの電極幅：０．１ｍｍ、縦方向に延びる電極部１１ｂの電極幅：２ｍｍ、）を準備した。この太陽電池セル１に、得られた接着剤組成物をディスペンサーにより塗布した（塗布幅：１ｍｍ、塗布長さ：１０ｍｍ、塗布厚み：０．１５ｍｍ）。その後、図４に示すように、帯状部材Ｔ（材質：銀、大きさ：幅１ｍｍ×厚み０．２ｍｍ×長さ４０ｍｍ）と、塗布した接着剤組成物とが重なるように、太陽電池セル１に帯状部材Ｔを配置した。そして、加熱圧着装置を用いて、設定温度１６０℃、圧力１ＭＰａ、圧着時間７秒の条件で熱圧着して、試験片を得た。
［実施例２〜１２］
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、接着剤組成物を得た。
また、得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、試験片を作製した。
［比較例１〜３］
表２に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、接着剤組成物を得た。
また、得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、試験片を作製した。
表１に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、接着剤組成物を得た。
また、得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、試験片を作製した。
［比較例１〜３］
表２に示す組成に従い各材料を配合した以外は実施例１と同様にして、接着剤組成物を得た。
また、得られた接着剤組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、試験片を作製した。
＜接着剤組成物の評価＞
接着剤組成物の評価（接着強度、硬化性、導通性）を以下のような方法で行った。実施例１〜１２について、得られた結果を表１に示す。比較例１〜３について、得られた結果を表２に示す。
（１）接着強度（ピール強度）
図５に示すような試験片における帯状部材Ｔを太陽電池セル１のセル面に対して、９０°に折り曲げ、帯状部材Ｔおよび太陽電池セル１をそれぞれ治具に固定した。その後、太陽電池セル１のセル面から９０°の角度をなす方向に引張速度３ｍｍ／ｍｉｎで、帯状部材Ｔを引っ張り、その時の強度に対して、接続幅１ｍｍを割った値をピール強度（単位：Ｎ／ｍｍ）として測定した。なお、用いた試験機は、小型卓上試験機（島田製作所社製の「ＥＺ−Ｌ」）である。接着強度は、以下の基準に従って評価した。
◎：ピール強度が１．０Ｎ／ｍｍ以上である。
○：ピール強度が０．５Ｎ／ｍｍ以上１．０Ｎ／ｍｍ未満である。
△：ピール強度が０．２Ｎ／ｍｍ以上０．５Ｎ／ｍｍ未満である。
×：ピール強度が０．２Ｎ／ｍｍ未満である。
（２）硬化性
示差走査熱量測定機（セイコーインスツルメンツ社製の「ＥＸＳＴＡＲ６０００」）を用い、試験片における吸熱および発熱ピークを得た後、発熱ピークのみを積算させ、反応発熱量を算出した。また、接着剤組成物（前駆体であり硬化させていないもの）について同様に反応発熱量を算出し、硬化前と硬化後の反応発熱量から反応率［｛（硬化前の反応発熱量）−（硬化後の反応発熱量）｝／（硬化前の反応発熱量）×１００％］を求めた。硬化性は、以下の基準に従って評価した。
○：反応率が９０％以上である。
△：反応率が８０％以上９０％未満である。
×：反応率が８０％未満である。
（３）導通性
デジタルマルチメーター（アジレント・テクノロジー社製の「３４４１０Ａ」）を用いて、試験片の抵抗値を測定した。なお、図５に示すような試験片における帯状部材Ｔと縦方向に延びる電極部１１ｂとに、それぞれ端子を接続して抵抗値を測定した。測定基準として抵抗値が測定されれば、導通していることがわかり、回路の形成が可能であると判断できる。導通性は、以下の基準に従って評価した。
○：抵抗値が１００ｍΩ以下である。
△：抵抗値が１００ｍΩ超である。
×：抵抗値が高すぎて、測定できない。
接着剤組成物の評価（接着強度、硬化性、導通性）を以下のような方法で行った。実施例１〜１２について、得られた結果を表１に示す。比較例１〜３について、得られた結果を表２に示す。
（１）接着強度（ピール強度）
図５に示すような試験片における帯状部材Ｔを太陽電池セル１のセル面に対して、９０°に折り曲げ、帯状部材Ｔおよび太陽電池セル１をそれぞれ治具に固定した。その後、太陽電池セル１のセル面から９０°の角度をなす方向に引張速度３ｍｍ／ｍｉｎで、帯状部材Ｔを引っ張り、その時の強度に対して、接続幅１ｍｍを割った値をピール強度（単位：Ｎ／ｍｍ）として測定した。なお、用いた試験機は、小型卓上試験機（島田製作所社製の「ＥＺ−Ｌ」）である。接着強度は、以下の基準に従って評価した。
◎：ピール強度が１．０Ｎ／ｍｍ以上である。
○：ピール強度が０．５Ｎ／ｍｍ以上１．０Ｎ／ｍｍ未満である。
△：ピール強度が０．２Ｎ／ｍｍ以上０．５Ｎ／ｍｍ未満である。
×：ピール強度が０．２Ｎ／ｍｍ未満である。
（２）硬化性
示差走査熱量測定機（セイコーインスツルメンツ社製の「ＥＸＳＴＡＲ６０００」）を用い、試験片における吸熱および発熱ピークを得た後、発熱ピークのみを積算させ、反応発熱量を算出した。また、接着剤組成物（前駆体であり硬化させていないもの）について同様に反応発熱量を算出し、硬化前と硬化後の反応発熱量から反応率［｛（硬化前の反応発熱量）−（硬化後の反応発熱量）｝／（硬化前の反応発熱量）×１００％］を求めた。硬化性は、以下の基準に従って評価した。
○：反応率が９０％以上である。
△：反応率が８０％以上９０％未満である。
×：反応率が８０％未満である。
（３）導通性
デジタルマルチメーター（アジレント・テクノロジー社製の「３４４１０Ａ」）を用いて、試験片の抵抗値を測定した。なお、図５に示すような試験片における帯状部材Ｔと縦方向に延びる電極部１１ｂとに、それぞれ端子を接続して抵抗値を測定した。測定基準として抵抗値が測定されれば、導通していることがわかり、回路の形成が可能であると判断できる。導通性は、以下の基準に従って評価した。
○：抵抗値が１００ｍΩ以下である。
△：抵抗値が１００ｍΩ超である。
×：抵抗値が高すぎて、測定できない。
表１および表２に示す結果からも明らかなように、本発明の接着剤組成物を用いた場合（実施例１〜１２）には、熱圧着時の温度を低くし、時間を短くした場合においても、十分な接着強度を確保でき、しかも十分な硬化性や導通性も確保できることが確認された。
これに対し、（Ａ１）成分を含有しない接着剤組成物を用いた場合（比較例１）、（Ａ）成分中の（Ａ１）成分量が少な過ぎる場合や多過ぎる場合（比較例２、３）には、熱圧着時の温度を低くし、時間を短くした場合に、接着強度および導通性を確保できないことが確認された。
これに対し、（Ａ１）成分を含有しない接着剤組成物を用いた場合（比較例１）、（Ａ）成分中の（Ａ１）成分量が少な過ぎる場合や多過ぎる場合（比較例２、３）には、熱圧着時の温度を低くし、時間を短くした場合に、接着強度および導通性を確保できないことが確認された。
本発明の接着剤組成物は、太陽電池セルと配線とを接続する技術として好適に用いることができる。
１…太陽電池セル
２…配線
３…接着剤組成物
２…配線
３…接着剤組成物
Claims (5)
- 太陽電池セルに接着剤組成物を塗布する塗布工程と、
前記接着剤組成物と、配線とが接するように、前記太陽電池セルに前記配線を配置する配置工程と、
前記太陽電池セルと前記配線とを熱圧着する熱圧着工程と、を備える太陽電池セルと配線との接続方法に用いる接着剤組成物であって、
（Ａ）アクリレート化合物と、（Ｂ）重合開始剤と、（Ｃ）充填剤とを含有し、
前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物を含有し、
前記（Ａ１）水酸基含有アクリレート化合物の配合量は、前記（Ａ）アクリレート化合物１００質量％に対して、４５質量％以上８３質量％以下である
ことを特徴とする接着剤組成物。 - 請求項１に記載の接着剤組成物において、
前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ２）リン酸エステル含有アクリレート化合物をさらに含有する
ことを特徴とする接着剤組成物。 - 請求項１または請求項２に記載の接着剤組成物において、
前記（Ａ）アクリレート化合物は、（Ａ３）カルボキシル基含有アクリレート化合物をさらに含有する
ことを特徴とする接着剤組成物。 - 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の接着剤組成物を用いて、太陽電池セルと配線とを接続したことを特徴とする太陽電池モジュール。
- 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の接着剤組成物を用いた太陽電池セルと配線との接続方法であって、
前記太陽電池セルに前記接着剤組成物を塗布する塗布工程と、
前記接着剤組成物と、前記配線とが接するように、前記太陽電池セルに前記配線を配置する配置工程と、
前記太陽電池セルと前記配線とを熱圧着する熱圧着工程と、
を備えることを特徴とする太陽電池セルと配線との接続方法。
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