JP6211783B2

JP6211783B2 - Solar cell module

Info

Publication number: JP6211783B2
Application number: JP2013071105A
Authority: JP
Inventors: 透大久保; 康剛明野; 智西澤
Original assignee: Mitsui Chemicals Tohcello Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Tohcello Inc
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014195013A

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module.

近年、再生可能なエネルギーの一つとして太陽光発電の普及が進んでいる。そこで、シリコン基板における受光面に対して反対側の面に正電極及び負電極を配した太陽電池モジュールが提案されている（例えば特許文献１参照）。 In recent years, photovoltaic power generation has been spreading as one of renewable energy. Therefore, a solar cell module in which a positive electrode and a negative electrode are arranged on the surface opposite to the light receiving surface in the silicon substrate has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、受光面側に入射光を遮る電極が存在しないため、入射してくる太陽光を、シリコン基板の表面の全面で取り込むことができる。そのため、特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、高い変換効率を得ることができる。また、特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、隣り合う電極間の電気的接続が、裏面側基板の表面にパターン形成された導電層によって行われる。これにより、特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、熱膨張差による電気的接続部材の破断のおそれを実質的に解消することができる。 Since the solar cell module described in Patent Literature 1 does not have an electrode that blocks incident light on the light receiving surface side, incident sunlight can be captured over the entire surface of the silicon substrate. Therefore, the solar cell module described in Patent Document 1 can obtain high conversion efficiency. In the solar cell module described in Patent Document 1, electrical connection between adjacent electrodes is performed by a conductive layer patterned on the surface of the back-side substrate. Thereby, the solar cell module described in Patent Document 1 can substantially eliminate the possibility of breakage of the electrical connection member due to the difference in thermal expansion.

特開２００５−０１１８６９号公報JP 2005-011869 A

通常、太陽電池モジュールは、シリコン基板の受光面に対する反対側の面に、Ｐ型半導体を構成する正電極を有し、受光面にＮ型半導体を構成する負電極を有して一つの太陽電池セルが形成される。そして、複数の太陽電池セルが、配線部材によって直列に接続される。
このような太陽電池モジュールは、受光面側に負電極が設けられている。そのため、このような太陽電池モジュールは、シリコン基板に対する太陽光の入射が遮られてシャドウロスとなって発電に寄与しないので、電極面積が大きい場合に発電効率が低くなってしまう。
また、このような太陽電池モジュールは、隣り合う太陽電池セルの受光面側の負極電極と、隣接する他の太陽電池セルの裏面側の正電極とが、配線部材によって接続されている。そして、配線部材は、隣り合う太陽電池セルの間においてシリコン基板の表面側から裏面側に廻り込ませるように折り曲げられた形状となる。そのため、このような太陽電池モジュールは、寒暖の差が激しい屋外に設置される場合、各構成部材の熱膨張率の差や振動等により配線部材や配線部材の各電極への接続部分が断線してしまうおそれがあった。 Usually, a solar cell module has a positive electrode constituting a P-type semiconductor on a surface opposite to a light-receiving surface of a silicon substrate, and a negative electrode constituting an N-type semiconductor on the light-receiving surface. A cell is formed. And a several photovoltaic cell is connected in series by the wiring member.
Such a solar cell module is provided with a negative electrode on the light receiving surface side. Therefore, in such a solar cell module, since the incidence of sunlight on the silicon substrate is blocked and becomes a shadow loss and does not contribute to power generation, power generation efficiency is lowered when the electrode area is large.
In such a solar cell module, the negative electrode on the light receiving surface side of adjacent solar cells and the positive electrode on the back surface side of other adjacent solar cells are connected by a wiring member. And a wiring member becomes a shape bent so that it might go around from the surface side of a silicon substrate to a back surface side between adjacent photovoltaic cells. For this reason, when such a solar cell module is installed outdoors where there is a great difference in temperature, the wiring member or the connection part of the wiring member to each electrode is disconnected due to the difference in thermal expansion coefficient or vibration of each component. There was a risk of it.

特許文献１は、上記の問題点を解決するために提案されたバックコンタクト方式の太陽電池モジュールである。特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、シリコン基板の裏面と裏面側基板との間が層間絶縁材によって封止されている。裏面側基板は、絶縁基材の表面に所定の回路パターンの導電層を有している。層間絶縁材は、絶縁性が高いことと、回路パターンの導電層との密着性及び接合性が良好であることとが必要である。そして、太陽電池として、これらの性能を長期間安定して持続できることが望まれる。 Patent Document 1 is a back contact type solar cell module that has been proposed in order to solve the above problems. In the solar cell module described in Patent Document 1, the back surface of the silicon substrate and the back surface side substrate are sealed with an interlayer insulating material. The back side substrate has a conductive layer having a predetermined circuit pattern on the surface of the insulating base. The interlayer insulating material needs to have high insulating properties and good adhesion and bonding properties with the conductive layer of the circuit pattern. And as a solar cell, it is desired that these performances can be maintained stably for a long period of time.

シリコン基板の裏面と裏面側基板との間を封止する層間絶縁材として、比較的安価に入手可能なエチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を使用することが提案されている。層間絶縁材は、エチレン−メタクリル酸共重合体を層間絶縁材として用いた場合に、導電層として一般的な銅箔を用いると、初期状態では、銅箔との密着性及び接合性は優れている。しかし、エチレン−メタクリル酸共重合体を用いた層間絶縁材は、経時的に密着性が低下して接合強度が低下することがある。接合強度が低下する傾向は、特に、水分が含まれる湿潤雰囲気において強く現われる。
太陽電池モジュールは、水分の多い雰囲気で使用されることが当然予想される。そのため、太陽電池モジュールは、太陽電池セルと電極間の電気的接続性が良好で、且つ、湿潤雰囲気でも導電層との密着性及び接合性の経時的な低下を確実に抑制できることが望まれる。 It has been proposed to use an ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA), which is available at a relatively low cost, as an interlayer insulating material that seals between the back side and the back side substrate of the silicon substrate. When an interlayer insulating material uses an ethylene-methacrylic acid copolymer as an interlayer insulating material and a general copper foil is used as a conductive layer, in an initial state, adhesion and bonding properties with the copper foil are excellent. Yes. However, an interlayer insulating material using an ethylene-methacrylic acid copolymer may deteriorate in adhesiveness over time and bonding strength. The tendency for the bonding strength to decrease is particularly strong in a humid atmosphere containing moisture.
Naturally, the solar cell module is expected to be used in a moisture-rich atmosphere. Therefore, it is desired that the solar cell module has good electrical connectivity between the solar cells and the electrodes, and can reliably suppress the deterioration of the adhesion and bonding properties with the conductive layer over time even in a humid atmosphere.

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、太陽電池セルと電極間の電気的接続性が良好で、且つ、湿潤雰囲気でも封止材と導電層との密着性及び接合性の経時的な低下を確実に抑制できる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has good electrical connectivity between a solar battery cell and an electrode, and the adhesion and bonding properties of the sealing material and the conductive layer over time even in a humid atmosphere. It is an object of the present invention to provide a solar cell module that can reliably suppress a general decrease.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様は、受光面を有するシリコン基板の前記受光面の反対側の裏面にＰ型半導体を形成する正電極及びＮ型半導体を形成する負電極が間隔を置いて形成された複数の太陽電池セルと、前記シリコン基板の前記裏面に対面する表面に所定の回路パターンを有する導電層が形成され、前記複数の太陽電池セルに対して前記表面が間隔をおいて配置された裏面側基板と、前記裏面側基板と前記太陽電池セルとの間に配置されて前記裏面側基板と前記太陽電池セルとを封止する層間絶縁材と、前記層間絶縁材を貫通して前記各電極と前記裏面側基板の前記導電層との間を電気的に接続する電気接続部材とを備え、前記層間絶縁材は、カルボキシル基を有する樹脂であり、且つ、前記裏面側基板の前記導電層は、導電性金属膜の最表面に、銅を含有し厚さが０．０１μｍ〜１μｍの範囲のＣｕ層が形成されたことを特徴とする太陽電池モジュールである。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
In one embodiment of the present invention, a plurality of positive electrodes that form a P-type semiconductor and negative electrodes that form an N-type semiconductor are formed on a back surface opposite to the light-receiving surface of a silicon substrate having a light-receiving surface. A backside substrate in which a conductive layer having a predetermined circuit pattern is formed on a surface facing the back surface of the solar cell and the silicon substrate, and the surface is disposed at intervals with respect to the plurality of solar cells. And an interlayer insulating material that is disposed between the back side substrate and the solar battery cell and seals the back side substrate and the solar battery cell, and through the interlayer insulating material, the electrodes, An electrical connection member that electrically connects the conductive layer of the back side substrate, the interlayer insulating material is a resin having a carboxyl group, and the conductive layer of the back side substrate is conductive the outermost surface of the sex metal film, copper A solar cell module, wherein a thickness containing the Cu layer ranging 0.01μm~1μm is formed.

なお、上記の太陽電池モジュールにおいて、前記Ｃｕ層は、メッキ法で形成されていてもよい。 In the above solar cell module, the Cu layer may be formed by a plating method.

また、上記の太陽電池モジュールにおいて、前記カルボキシル基を有する樹脂が、メタクリル酸とオレフィンとの共重合体と、アクリル酸とオレフィンの共重合体とのうちのいずれかであってもよい。 In the above solar cell module, the resin having a carboxyl group may be any one of a copolymer of methacrylic acid and an olefin, and a copolymer of acrylic acid and an olefin.

さらに、上記の太陽電池モジュールにおいて、前記メタクリル酸とオレフィンとの共重合体が、エチレン−メタクリル酸共重合体であってもよい。 Furthermore, in the above solar cell module, the copolymer of methacrylic acid and olefin may be an ethylene-methacrylic acid copolymer.

さらにまた、上記の太陽電池モジュールにおいて、前記層間絶縁材としての前記カルボキシル基を有する樹脂に含まれるカルボキシル基の含有量が、前記層間絶縁材の全体の２ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲内にあってもよい。 Furthermore, in the above solar cell module, the content of carboxyl groups contained in the resin having carboxyl groups as the interlayer insulating material is in the range of 2 wt% to 30 wt% of the entire interlayer insulating material. Also good.

本発明によれば、太陽電池セルと電極間の電気的接続性が良好で、且つ、湿潤雰囲気でも封止材と導電層との密着性及び接合性の経時的な低下を確実に抑制できる太陽電池モジュールを提供できる。 According to the present invention, a solar cell that has good electrical connectivity between solar cells and electrodes, and can reliably suppress a decrease in the adhesiveness and bonding properties of the sealing material and the conductive layer over time even in a humid atmosphere. A battery module can be provided.

本発明の一実施の形態の太陽電池モジュールの模式断面図である。It is a schematic cross section of the solar cell module of one embodiment of the present invention. 実施例に用いた試験用試料の模式断面図である。It is a schematic cross section of the test sample used in the examples.

以下、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施の形態を、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態の太陽電池モジュールの模式断面図である。
図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１１と、裏面側基板１２と、層間絶縁材１３と、電気接続部材１４と、透明基材１５と、受光側透明封止材１６とを備える。
太陽電池セル１１は、シリコン基板１７を備える。シリコン基板１７は、受光面１８と受光面１８の反対側の裏面１９とを有する。シリコン基板１７の裏面１９には、Ｐ型半導体を形成する正電極２０と、Ｎ型半導体を形成する負電極２１とが間隔を置いて形成されている。太陽電池セル１１は、一対の電極２０、２１を有して一つが構成されており、複数個が配列される。
太陽電池セル１１は、受光面１８上に受光側透明封止材１６が形成されており、受光側透明封止材１６上に透明基材１５が形成されている。 Hereinafter, an embodiment of a solar cell module according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the solar cell module 10 includes a solar cell 11, a back surface side substrate 12, an interlayer insulating material 13, an electrical connection member 14, a transparent base material 15, and a light receiving side transparent sealing material 16. With.
The solar battery cell 11 includes a silicon substrate 17. The silicon substrate 17 has a light receiving surface 18 and a back surface 19 opposite to the light receiving surface 18. On the back surface 19 of the silicon substrate 17, a positive electrode 20 that forms a P-type semiconductor and a negative electrode 21 that forms an N-type semiconductor are formed at an interval. The solar battery cell 11 has a pair of electrodes 20 and 21, and one is formed, and a plurality of solar cells 11 are arranged.
In the solar battery cell 11, the light receiving side transparent sealing material 16 is formed on the light receiving surface 18, and the transparent base material 15 is formed on the light receiving side transparent sealing material 16.

裏面側基板１２には、シリコン基板１７の裏面１９に対面する表面２２上に所定の回路パターンを有する導電層２３が形成されている。導電層２３は、複数の太陽電池セル１１に対して間隔をおいて配置されている。
層間絶縁材１３は、裏面側基板１２と太陽電池セル１１との間に配置されて裏面側基板１２と太陽電池セル１１とを封止する。
電気接続部材１４は、層間絶縁材１３を貫通して各電極２０、２１と裏面側基板１２の導電層２３との間を電気的に接続する。このとき、電気接続部材１４は、各電極２０、２１に対して同一の方向から接続される。 On the back substrate 12, a conductive layer 23 having a predetermined circuit pattern is formed on the front surface 22 facing the back surface 19 of the silicon substrate 17. The conductive layer 23 is arranged at intervals with respect to the plurality of solar cells 11.
The interlayer insulating material 13 is disposed between the back side substrate 12 and the solar battery cell 11 to seal the back side substrate 12 and the solar battery cell 11.
The electrical connection member 14 penetrates the interlayer insulating material 13 and electrically connects the electrodes 20 and 21 and the conductive layer 23 of the back side substrate 12. At this time, the electrical connection member 14 is connected to the electrodes 20 and 21 from the same direction.

次に、裏面側基板１２、層間絶縁材１３、電気接続部材１４、受光側透明封止材１６の物性について説明する。
裏面側基板１２は、絶縁基材２４を備える。絶縁基材２４の表面には、導電層２３が形成されている。絶縁基材２４としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の樹脂フィルムや、ガラスクロスにエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を含浸させた基材が用いられる。太陽電池モジュール１０は、耐候性が要求されるため、絶縁基材２４として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートについて耐加水分解性に優れたグレードのものを使用するのが好ましい。または、絶縁基材２４には、耐候性の要求を満たすために、太陽電池セル１１に対する反対側の裏面にポリフッ化ビニル等の耐候性材料を設けることが好ましい。 Next, the physical properties of the back side substrate 12, the interlayer insulating material 13, the electrical connection member 14, and the light receiving side transparent sealing material 16 will be described.
The back side substrate 12 includes an insulating base 24. A conductive layer 23 is formed on the surface of the insulating substrate 24. As the insulating substrate 24, for example, a resin film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN), or a substrate obtained by impregnating an insulating resin such as an epoxy resin into a glass cloth is used. Since the solar cell module 10 requires weather resistance, it is preferable to use a polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate grade having excellent hydrolysis resistance as the insulating substrate 24. Alternatively, in order to satisfy the weather resistance requirement, it is preferable to provide the insulating base material 24 with a weather resistant material such as polyvinyl fluoride on the back surface opposite to the solar battery cell 11.

導電層２３は、電気接続部材１４を通じて一方の太陽電池セル１１の負電極２１と、隣り合う他方の太陽電池セル１１の正電極２０とに電気的に接続される。そのため、導電層２３は、電気接続部材１４を通じて複数の太陽電池セル１１を直列に接続する。 The conductive layer 23 is electrically connected to the negative electrode 21 of one solar cell 11 and the positive electrode 20 of the other adjacent solar cell 11 through the electrical connection member 14. Therefore, the conductive layer 23 connects the plurality of solar cells 11 in series through the electrical connection member 14.

導電層２３は、層間絶縁材１３との密着性及び接合性に優れている。また、導電層２３は、層間絶縁材１３に有する貫通孔２５に充填される電気接続部材１４との接触抵抗が小さい。貫通孔２５は、モジュール化されたときは、実質的に電気接続部材１４と同じ径になる。
一般的な銅箔を用いた導電層は、電気接続部材１４との接触抵抗は良好であるが、層間絶縁材１３に対する密着性及び接合性は、湿潤雰囲気下で大きく低下する。湿潤雰囲気において密着性が低下する要因は、水分の存在下で銅箔の表面から遊離した銅（Ｃｕ）イオンと、層間絶縁材１３の材料であるエチレン−メタクリル酸共重合体のカルボキシル基とが反応するからである。そして、この反応に伴い、銅箔と層間絶縁材１３との間に、硬くて脆い反応層が生成されるからである。一般的な銅箔は、いわば、銅（Ｃｕ）が過剰に存在する状態であり、ＣｕとＥＭＡＡとの反応が際限なく進行されて密着性の経時低下が顕著である。 The conductive layer 23 is excellent in adhesion and bondability with the interlayer insulating material 13. In addition, the conductive layer 23 has a low contact resistance with the electrical connection member 14 filled in the through hole 25 provided in the interlayer insulating material 13. The through-hole 25 has substantially the same diameter as the electrical connection member 14 when modularized.
A conductive layer using a general copper foil has good contact resistance with the electrical connection member 14, but adhesion and bondability to the interlayer insulating material 13 are greatly reduced in a humid atmosphere. The reason why the adhesion decreases in a wet atmosphere is that copper (Cu) ions released from the surface of the copper foil in the presence of moisture and the carboxyl groups of the ethylene-methacrylic acid copolymer that is the material of the interlayer insulating material 13 It is because it reacts. This is because a hard and brittle reaction layer is generated between the copper foil and the interlayer insulating material 13 along with this reaction. In general, a general copper foil is in a state where copper (Cu) is excessively present, and the reaction between Cu and EMAA proceeds indefinitely, and the deterioration of adhesiveness with time is remarkable.

これに対し、導電層２３は、ベース膜（導電性金属膜）２６の表面に積層されたＣｕ層２７の厚みが０．０１μｍ〜１μｍであることにより、反応生成物の量が限定され、密着性の低下を抑制できる。
なお、Ｃｕ層２７の厚みは、０．０１μｍよりも小さいと、成膜時の膜厚制御が困難であり、それにより、ベース膜２６との接触抵抗が問題となる可能性がある。また、Ｃｕ層２７の厚みは、１μｍより大きいと、湿潤雰囲気下での層間絶縁材１３に対する密着性及び接合性が低下する可能性がある。 On the other hand, in the conductive layer 23, the amount of the reaction product is limited because the thickness of the Cu layer 27 laminated on the surface of the base film (conductive metal film) 26 is 0.01 μm to 1 μm. The decline in sex can be suppressed.
If the thickness of the Cu layer 27 is smaller than 0.01 μm, it is difficult to control the film thickness at the time of film formation, which may cause a problem of contact resistance with the base film 26. On the other hand, if the thickness of the Cu layer 27 is larger than 1 μm, the adhesion and bonding properties to the interlayer insulating material 13 in a wet atmosphere may be deteriorated.

ここで、想定する十分な密着性及び接合性とは、後述の実施例に記載した擬似モジュール構成の試料での高温高湿試験後（ＤＨＴ）の剥離試験において、剥離強度が２０Ｎ／ｃｍ以上の値を維持することを意味する。剥離強度が２０Ｎ／ｃｍより小さくなれば、太陽電池モジュール１０の湿潤雰囲気の屋外での長期間の使用において剥離が生じる可能性が生じ、発電効率の低下や故障に対する懸念が発生する。 Here, it is assumed that sufficient adhesion and bondability are assumed to be a peel strength of 20 N / cm or more in a peel test after a high-temperature and high-humidity test (DHT) on a sample having a pseudo module configuration described in Examples described later. Means to keep the value. If the peel strength is less than 20 N / cm, there is a possibility that peeling will occur during long-term outdoor use of the wet atmosphere of the solar cell module 10, and there is a concern about a decrease in power generation efficiency or failure.

ベース膜２６としては、層間絶縁材１３のエチレン−メタクリル酸共重合体と反応性の無い金属である。ベース膜２６は、コストや導電性の観点からアルミニウムが好適である。ベース膜２６へのＣｕ層２７の形成方法は、特に限定されるものではなく、無電解メッキ、電解メッキ、蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング等各種公知の方法が用いられる。導電層２３の回路パターニングは、Ｃｕ層を形成した後に、フォトリソグラフィー等の公知の方法で実施可能である。 The base film 26 is a metal that is not reactive with the ethylene-methacrylic acid copolymer of the interlayer insulating material 13. The base film 26 is preferably aluminum from the viewpoint of cost and conductivity. The method for forming the Cu layer 27 on the base film 26 is not particularly limited, and various known methods such as electroless plating, electrolytic plating, vapor deposition, CVD, and sputtering are used. Circuit patterning of the conductive layer 23 can be performed by a known method such as photolithography after the Cu layer is formed.

電気接続部材１４は、その材質が特に限定されるものではないが、材料コストと接続抵抗を考慮して選定されてよい。例えば、電気接続部材１４は、低融点半田が好適である。ここで、低融点半田の融点を、太陽電池モジュール１０の作製温度と同程度（１２０℃〜１６０℃）にすることにより、モジュール化と電気的接続が同時になされるため、プロセスコストの観点から好ましい。 The material of the electrical connection member 14 is not particularly limited, but may be selected in consideration of material cost and connection resistance. For example, the electrical connection member 14 is preferably a low melting point solder. Here, since the melting point of the low melting point solder is set to the same temperature (120 ° C. to 160 ° C.) as the manufacturing temperature of the solar cell module 10, modularization and electrical connection are made simultaneously, which is preferable from the viewpoint of process cost. .

受光側透明封止材１６は、光透過性を有する封止材である。受光側透明封止材１６の材質としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンアクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）、各種ポリオレフィン等の封止材が用いられる。 The light-receiving side transparent sealing material 16 is a light-transmitting sealing material. Examples of the material of the light-receiving side transparent sealing material 16 include an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), an ethylene ethyl acrylate copolymer (EEA), an ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA), and various polyolefins. The sealing material is used.

層間絶縁材１３としては、導電層２３との密着性、接合性及び絶縁性の観点から、基本的にはカルボキシル基を骨格に有する樹脂が用いられる。層間絶縁材１３としては、カルボキシル基を骨格に有する樹脂のうちでも、メタクリル酸とオレフィンの共重合体、もしくはアクリル酸とオレフィンとの共重合体が最適である。また、層間絶縁材１３としては、これら以外のカルボキシル基を骨格に有する樹脂であれば使用することが可能である。層間絶縁材１３としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン等の各種オレフィンと、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸の共重合体等を使用することができる。なお、これらの樹脂は、単独で用いても、あるいは、これらの樹脂同士の混合物、もしくは、その他の樹脂との混合物として用いることも可能である。メタクリル酸とオレフィンの共重合体としては、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）が代表的であり、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を用いることが、密着性やコスト等の点から望ましい。また、アクリル酸とオレフィンとの共重合体としては、例えば、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）を用いることができる。 As the interlayer insulating material 13, a resin having a carboxyl group in the skeleton is basically used from the viewpoint of adhesion to the conductive layer 23, bonding properties, and insulating properties. Among the resins having a carboxyl group in the skeleton, the interlayer insulating material 13 is most preferably a copolymer of methacrylic acid and an olefin, or a copolymer of acrylic acid and an olefin. Further, as the interlayer insulating material 13, any resin having a carboxyl group other than these in the skeleton can be used. As the interlayer insulating material 13, for example, a copolymer of various olefins such as ethylene, propylene, 1-butene and unsaturated carboxylic acids such as fumaric acid and itaconic acid can be used. These resins can be used alone or as a mixture of these resins or as a mixture with other resins. As the copolymer of methacrylic acid and olefin, ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA) is typical, and the use of ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA) is from the viewpoint of adhesion and cost. desirable. Moreover, as a copolymer of acrylic acid and an olefin, for example, an ethylene-acrylic acid copolymer (EAA) can be used.

ここで、層間絶縁材１３として用いるカルボキシル基を骨格に有する樹脂は、カルボキシル基が、封止材全体に対して２ｗｔ％（重量％）〜３０ｗｔ％、好ましくは５ｗｔ％〜１５ｗｔ％含有されていることが好ましい。カルボキシル基の含有量が２ｗｔ％より少なければ、導電層２３との密着性及び接合性が不十分となるおそれがある。一方、カルボキシル基の含有量が３０ｗｔ％より多い場合、モジュール作製直後の導電層２３に対する密着性（初期密着性）は確保される。しかし、カルボキシル基の含有量が３０ｗｔ％より多い場合、導電層２３の表面のＣｕ層２７との反応量が多くなるため、湿潤雰囲気での長期間経時後の密着性及び接合性の低下が問題となる。なお一般的なエチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）におけるカルボキシル基の含有量は、２ｗｔ％〜１５ｗｔ％程度であり、また、エチレン―アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）におけるカルボキシル基の含有量は、２ｗｔ％〜１５ｗｔ％程度である。 Here, the resin having a carboxyl group in the skeleton used as the interlayer insulating material 13 contains 2 wt% (wt%) to 30 wt%, preferably 5 wt% to 15 wt% of the entire sealing material. It is preferable. If the carboxyl group content is less than 2 wt%, the adhesion and bonding properties with the conductive layer 23 may be insufficient. On the other hand, when the carboxyl group content is more than 30 wt%, the adhesion (initial adhesion) to the conductive layer 23 immediately after the module is produced is ensured. However, when the carboxyl group content is more than 30 wt%, the amount of reaction with the Cu layer 27 on the surface of the conductive layer 23 increases, so that there is a problem of deterioration in adhesion and bondability after a long period of time in a humid atmosphere. It becomes. The content of carboxyl groups in a general ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA) is about 2 wt% to 15 wt%, and the content of carboxyl groups in the ethylene-acrylic acid copolymer (EAA) is It is about 2 wt% to 15 wt%.

次に、太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。
まず、シリコン基板１７の裏面１９にＰ型半導体を含む正電極２０とＮ型半導体を含む負電極２１とが電気的に接続される（電極接続工程）。この際の接続には、半田付けが好適である。
次に、絶縁基材２４上にベース膜２６を介してＣｕ層２７を有する裏面側基板１２が形成される（裏面側基板形成工程）。
続いて、電気接続部材１４となる低融点半田が各電極２０、２１及び裏面側基板１２のＣｕ層２７に電気的に接続される（電気接続部材接続工程）。
続いて、裏面側基板１２と太陽電池セル１１との間に層間絶縁材１３が形成される（層間絶縁材形成工程）。
さらに続いて、シリコン基板１７の受光面１８上に受光側透明封止材１６が配置されるとともに、受光側透明封止材１６上に透明基材１５が配置され、これらが、例えば、ラミネート装置により加熱圧縮される（加熱圧縮工程）。このときの加熱温度は、例えば、１２０℃〜１６０℃が好ましい。
これにより、太陽電池モジュール１０が作製される。 Next, a method for manufacturing the solar cell module 10 will be described.
First, the positive electrode 20 including a P-type semiconductor and the negative electrode 21 including an N-type semiconductor are electrically connected to the back surface 19 of the silicon substrate 17 (electrode connection process). Soldering is suitable for the connection at this time.
Next, the back side substrate 12 having the Cu layer 27 is formed on the insulating base material 24 through the base film 26 (back side substrate forming step).
Subsequently, the low melting point solder to be the electrical connection member 14 is electrically connected to the electrodes 20 and 21 and the Cu layer 27 of the back substrate 12 (electric connection member connection step).
Subsequently, an interlayer insulating material 13 is formed between the back side substrate 12 and the solar battery cell 11 (interlayer insulating material forming step).
Subsequently, the light-receiving side transparent sealing material 16 is disposed on the light-receiving surface 18 of the silicon substrate 17, and the transparent base material 15 is disposed on the light-receiving side transparent sealing material 16. Is heated and compressed (heat compression step). As for the heating temperature at this time, 120 to 160 degreeC is preferable, for example.
Thereby, the solar cell module 10 is produced.

次に、太陽電池モジュール１０の使用方法について説明する。
太陽電池モジュール１０は、複数個が配列されることにより太陽電池アレイが形成される。このとき、太陽電池セル１１の受光面１８は、太陽光の照射方向に向けられる。そして、太陽電池モジュール１０は、裏面側基板１２に有する不図示の出力部が必要な電圧や周波数に変換するパワーコンディショナー等に電気的に接続される。
太陽電池モジュール１０は、シリコン基板１７の受光面１８から入射された太陽光が、Ｎ型半導体とＰ型半導体との接合面に照射されることにより、マイナスの電荷をもった電子とプラスの電荷をもった正孔とが生成される。そして、電子は、Ｎ型半導体へ引き寄せられ、正孔は、Ｐ型半導体へ引き寄せられて光起電力が発生され、直流電力が生成される。直流電力は、パワーコンディショナーによって所望の交流電力、所望の周波数に変換されて使用される。 Next, the usage method of the solar cell module 10 is demonstrated.
A solar cell array is formed by arranging a plurality of solar cell modules 10. At this time, the light receiving surface 18 of the solar battery cell 11 is directed in the irradiation direction of sunlight. And the solar cell module 10 is electrically connected to the power conditioner etc. which convert the output part which is not shown in the back side board | substrate 12 into the required voltage and frequency.
In the solar cell module 10, sunlight incident from the light-receiving surface 18 of the silicon substrate 17 is irradiated onto the junction surface between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor, so that negatively charged electrons and positive charges are present. And holes are generated. The electrons are attracted to the N-type semiconductor, and the holes are attracted to the P-type semiconductor to generate photovoltaic power, thereby generating DC power. The DC power is used after being converted into a desired AC power and a desired frequency by a power conditioner.

以上説明したように、本実施形態の太陽電池モジュール１０によれば、層間絶縁材１３が、カルボキシル基を有する樹脂であり、且つ、導電層２３には、ベース膜２６の表面に、厚さが、０．０１μｍ〜１μｍの範囲のＣｕ層２７が形成されている。従って、太陽電池モジュール１０によれば、大きな剥離強度を有するために、湿潤雰囲気でも、太陽電池セル１１と各電極２０、２１間の電気的接続性を良好にできる。さらに、太陽電池モジュール１０によれば、層間絶縁材１３と導電層２３との密着性及び接合性の経時的な低下を確実に抑制できる。 As described above, according to the solar cell module 10 of the present embodiment, the interlayer insulating material 13 is a resin having a carboxyl group, and the conductive layer 23 has a thickness on the surface of the base film 26. A Cu layer 27 in the range of 0.01 μm to 1 μm is formed. Therefore, according to the solar cell module 10, since it has high peeling strength, the electrical connectivity between the solar cell 11 and the electrodes 20 and 21 can be improved even in a humid atmosphere. Furthermore, according to the solar cell module 10, it is possible to reliably suppress the temporal deterioration of the adhesion and bonding properties between the interlayer insulating material 13 and the conductive layer 23.

また、本実施形態の太陽電池モジュール１０によれば、Ｃｕ層２７は、メッキ法で形成されているために、剥離することが少ないので、経年劣化を防止することができる。 Moreover, according to the solar cell module 10 of the present embodiment, since the Cu layer 27 is formed by the plating method, it is less likely to peel off, so that deterioration over time can be prevented.

そして、本実施形態の太陽電池モジュール１０によれば、層間絶縁材１３としてのカルボキシル基を有する樹脂が、メタクリル酸とオレフィンとの共重合体と、アクリル酸とオレフィンの共重合体とのうちのいずれかである。従って、太陽電池モジュール１０によれば、層間絶縁材１３における導電層２３との密着性、接合性及び絶縁性を良好にできる。 And according to the solar cell module 10 of the present embodiment, the resin having a carboxyl group as the interlayer insulating material 13 is a copolymer of methacrylic acid and olefin, and a copolymer of acrylic acid and olefin. Either. Therefore, according to the solar cell module 10, the adhesiveness, bonding property, and insulation with the conductive layer 23 in the interlayer insulating material 13 can be improved.

さらに、本実施形態の太陽電池モジュール１０によれば、メタクリル酸とオレフィンとの共重合体が、エチレン−メタクリル酸共重合体である。従って、太陽電池モジュール１０によれば、密着性及びコスト面を良好にできる。 Furthermore, according to the solar cell module 10 of the present embodiment, the copolymer of methacrylic acid and olefin is an ethylene-methacrylic acid copolymer. Therefore, according to the solar cell module 10, the adhesion and cost can be improved.

加えて、本実施形態の太陽電池モジュール１０によれば、層間絶縁材１３としてのカルボキシル基を有する樹脂に含まれるカルボキシル基の含有量が、層間絶縁材１３の全体の２ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲内にある。従って、太陽電池モジュール１０によれば、湿潤雰囲気での長期間経時後の密着性及び接合性の低下を防止できる。 In addition, according to the solar cell module 10 of the present embodiment, the content of carboxyl groups contained in the resin having carboxyl groups as the interlayer insulating material 13 is in the range of 2 wt% to 30 wt% of the entire interlayer insulating material 13. Is in. Therefore, according to the solar cell module 10, it is possible to prevent deterioration in adhesion and bondability after a long period of time in a humid atmosphere.

以下に、本発明の実施例を示す。なお以下の実施例は、本発明の作用、効果を明確化するためのものであって、実施例に記載された条件が本発明の技術的範囲を限定するものでないことはもちろんである。 Examples of the present invention are shown below. The following examples are for clarifying the operation and effects of the present invention, and it is needless to say that the conditions described in the examples do not limit the technical scope of the present invention.

（試料構成）
本発明の本来の課題は、バックコンタクト式太陽電池モジュールにおいて、回路パターンに形成された導電層と層間絶縁材との密着性及び接合性の湿度による低下を抑制することにある。しかしながら、抑制効果の多寡は、バックコンタクト方式の各太陽電池セルの各電極に対応して形成される導電層のパターン形状によって異なる。また、試料構成に太陽電池セルを含むか否かは、抑制効果の大小とは本質的に無関係である。そこで、以下に記載する実施例の試料構成は、太陽電池セルを含まない擬似的なモジュール構成とした。 (Sample structure)
The original subject of this invention is suppressing the fall by the humidity of the adhesiveness and joining property of the electroconductive layer and interlayer insulation material which were formed in the circuit pattern in a back contact type solar cell module. However, the degree of the suppression effect differs depending on the pattern shape of the conductive layer formed corresponding to each electrode of each back contact type solar cell. Further, whether or not the sample configuration includes solar cells is essentially irrelevant to the magnitude of the suppression effect. Therefore, the sample configuration of the examples described below is a pseudo module configuration that does not include solar cells.

（実施例１）
図２は、実施例に用いた試験用試料の模式断面図である。図２に示すように、擬似的なモジュール構成の試料として以下のものを作製した。すなわち、太陽電池モジュール１０の光入射側の透明基材１５に対応するものとして、３ｍｍ厚の太陽電池用強化ガラス板１０１を用意した。また、受光側透明封止材１６に対応するものとして、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を押出し加工によりシート化した０．２ｍｍ厚のシート１０２を用意した。さらに、カルボキシル基を有する樹脂からなる層間絶縁材１３に相当するものとして、エチレンーメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）（三井デュポンポリケミカル製ニュクレルＮ１１０８Ｃ：ＣＯＯＨ基含量１１％）を押出し加工により０．２ｍｍ厚にシート化したシート１０３を用意した。一方、裏面側基板１２に相当するものとして、２５０μｍ厚のＰＥＴフィルム１０４を用意し、また、導電層２３に相当するものとして、電解めっきにより膜厚０．８μｍでＣｕ層１０５が形成された３５μｍ厚のアルミニウム箔１０６を用意した。そして、これらを、図３に示すように、電解めっきＣｕ層１０５がＥＭＡＡシート１０３に接するように積層し、真空ラミネータ（１５０℃、３０分）により全体を接合して、評価用試料とした。 Example 1
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a test sample used in the examples. As shown in FIG. 2, the following were produced as samples of a pseudo module configuration. That is, a tempered glass plate 101 for a solar cell having a thickness of 3 mm was prepared as one corresponding to the transparent substrate 15 on the light incident side of the solar cell module 10. Further, as a sheet corresponding to the light-receiving side transparent sealing material 16, a sheet 102 having a thickness of 0.2 mm prepared by extruding an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) was prepared. Further, an ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA) (Nucleel N1108C manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd .: 11% COOH group content) by extrusion is used as the interlayer insulating material 13 made of a resin having a carboxyl group. A sheet 103 having a thickness of 2 mm was prepared. On the other hand, a PET film 104 having a thickness of 250 μm is prepared as an equivalent to the back-side substrate 12, and a 35 μm film in which a Cu layer 105 is formed with a thickness of 0.8 μm by electrolytic plating as an equivalent to the conductive layer 23. A thick aluminum foil 106 was prepared. Then, as shown in FIG. 3, these were laminated so that the electrolytic plating Cu layer 105 was in contact with the EMAA sheet 103, and the whole was joined by a vacuum laminator (150 ° C., 30 minutes) to obtain an evaluation sample.

（実施例２）
実施例１におけるＣｕ層１０５を膜厚０．２μｍで形成した以外は、実施例１と同一として、評価用試料を作成した。 (Example 2)
A sample for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the Cu layer 105 in Example 1 was formed with a film thickness of 0.2 μm.

（実施例３）
実施例１におけるＣｕ層１０５をスパッタリング法により膜厚０．０２μｍで形成した以外は、実施例１と同一として、評価用試料を作成した。
（実施例４）
実施例１で用いたＣＯＯＨ基含有量が１１％のエチレンーメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）に代え、ＣＯＯＨ基含有量が４％のＥＭＡＡ（三井デュポンポリケミカル製ニュクレルＡＮ４２１４Ｃ）を用いた点以外は実施例１と同一として、評価用試料を作成した。 (Example 3)
A sample for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the Cu layer 105 in Example 1 was formed by sputtering to a film thickness of 0.02 μm.
Example 4
Other than the point that instead of the ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA) having a COOH group content of 11% used in Example 1, an EMAA having a COOH group content of 4% (Nucleel AN4214C manufactured by Mitsui DuPont Polychemicals) was used. Was the same as Example 1, and a sample for evaluation was prepared.

（比較例１）
実施例１における導電層１０５、１０６に相当するものとして、厚さ３５μｍのＣｕ箔とした以外は実施例１と同一として、評価用試料を作成した。 (Comparative Example 1)
A sample for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that a Cu foil having a thickness of 35 μm was used as the conductive layers 105 and 106 in Example 1.

（比較例２）
実施例１におけるＣｕ層１０５を膜厚１．５μｍで形成した以外は、実施例１と同一として、評価用試料を作成した。 (Comparative Example 2)
A sample for evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the Cu layer 105 in Example 1 was formed to a thickness of 1.5 μm.

（試料評価）
各実施例及び各比較例により作製した試料を、そのままの状態（初期）のもの、及び高温高湿試験（ＤＨＴ２０００ｈ：温度８５℃、湿度８５％（相対湿度：ＲＨ）で２０００時間保持）した後のものについて、次のようにして剥離強度測定を行なった。 (Sample evaluation)
After the samples prepared in each Example and each Comparative Example were in the same state (initial), and after a high-temperature and high-humidity test (DHT2000h: temperature 85 ° C., humidity 85% (relative humidity: RH) held for 2000 hours) The peel strength was measured as follows.

すなわち、試料における、裏面側基板１２に相当するＰＥＴフィルム１０４の側から１０ｍｍ幅で切込みを入れた。次に、Ｃｕ層１０５及びアルミニウム箔１０６からなる導電層２３、ないしＣｕ箔からなる導電層２３、と裏面側基板１２としてのＰＥＴフィルム１０４の全体を、層間絶縁材１３に相当するＥＭＡＡシート１０３から２ｃｍ程度剥がした。そして、剥がした部分を密着強度測定機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ製ＴＥＮＳＩＬＯＮ（ＲＴＣ−１２５０））のチャックに固定し、１８０°の角度、剥離速度３００ｍｍ／分の条件で剥離強度を測定した。各実施例及び各比較例の評価結果を表１に示す。 That is, a cut was made with a width of 10 mm from the side of the PET film 104 corresponding to the back-side substrate 12 in the sample. Next, the conductive layer 23 made of the Cu layer 105 and the aluminum foil 106, or the conductive layer 23 made of the Cu foil, and the entire PET film 104 as the back-side substrate 12 are removed from the EMAA sheet 103 corresponding to the interlayer insulating material 13. About 2 cm was peeled off. And the peeled part was fixed to the chuck | zipper of the adhesion strength measuring machine (TENSILON (RTC-1250) by ORIENTEC), and peeling strength was measured on the conditions of a 180 degree angle and peeling speed of 300 mm / min. The evaluation results of each example and each comparative example are shown in Table 1.

表１から明らかなように、各実施例１〜３では、導電層２３に対するカルボキシル基含有樹脂の初期の剥離強度が高いのみならず、２０００時間の高温高湿試験の後においても、２０Ｎ／ｃｍ以上の剥離強度が得られた。従って、実施例の試料をバックコンタクト方式の太陽電池モジュール１０に適用すれば、長期間安定して密着性及び接合性を維持し、耐久性及び耐候性が良好な太陽電池モジュール１０を得ることが可能となる。 As is apparent from Table 1, in each of Examples 1 to 3, not only the initial peel strength of the carboxyl group-containing resin with respect to the conductive layer 23 was high, but also after a high-temperature and high-humidity test of 2000 hours, 20 N / cm. The above peel strength was obtained. Therefore, if the sample of an Example is applied to the solar cell module 10 of a back contact system, the solar cell module 10 which maintains stable adhesion and bondability for a long period of time and has good durability and weather resistance can be obtained. It becomes possible.

なお、比較例１、２は、２０００時間の高温高湿試験後において剥離強度の顕著な低下が認められた。従って、これらの比較例の試料をバックコンタクト方式の太陽電池モジュールに適用した場合、湿潤雰囲気では密着性及び接合性が低下し、耐久性及び耐候性に劣ることがわかる。 In Comparative Examples 1 and 2, a significant decrease in peel strength was observed after a high-temperature and high-humidity test for 2000 hours. Therefore, when the samples of these comparative examples are applied to a back contact type solar cell module, it can be seen that in a wet atmosphere, adhesion and bondability are lowered, and durability and weather resistance are inferior.

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this Embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

１０太陽電池モジュール
１１太陽電池セル
１２裏面側基板
１３層間絶縁材
１４電気接続部材
１５透明基材
１６受光側透明封止材
１７シリコン基板
１８受光面
１９裏面、面
２０正電極
２１負電極
２２表面
２３導電層
２４絶縁基材
２５貫通孔
２６ベース膜、導電性金属膜
２７Ｃｕ層
１０１太陽電池用強化ガラス板
１０２、１０３シート
１０４ＰＥＴフィルム
１０５Ｃｕ層
１０６アルミニウム箔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solar cell module 11 Solar cell 12 Back surface side substrate 13 Interlayer insulation material 14 Electrical connection member 15 Transparent base material 16 Light receiving side transparent sealing material 17 Silicon substrate 18 Light receiving surface 19 Back surface, surface 20 Positive electrode 21 Negative electrode 22 Surface 23 Conductive layer 24 Insulating substrate 25 Through hole 26 Base film, conductive metal film 27 Cu layer 101 Tempered glass plate for solar cell 102, 103 Sheet 104 PET film 105 Cu layer 106 Aluminum foil

Claims

A plurality of solar cells in which a positive electrode for forming a P-type semiconductor and a negative electrode for forming an N-type semiconductor are formed at intervals on a back surface opposite to the light-receiving surface of a silicon substrate having a light-receiving surface;
A conductive layer having a predetermined circuit pattern is formed on the surface facing the back surface of the silicon substrate, and the back surface side substrate is disposed with the surface spaced from the plurality of solar cells,
An interlayer insulating material disposed between the back side substrate and the solar cell and sealing the back side substrate and the solar cell;
An electrical connection member that penetrates through the interlayer insulating material and electrically connects the electrodes and the conductive layer of the back-side substrate;
The interlayer insulating material is a resin having a carboxyl group, and the conductive layer of the back side substrate contains copper on the outermost surface of the conductive metal film and has a thickness in the range of 0.01 μm to 1 μm. A solar cell module, wherein a Cu layer is formed.

The solar cell module according to claim 1, wherein the Cu layer is formed by a plating method.

The resin having the carboxyl group is any one of a copolymer of methacrylic acid and an olefin, and a copolymer of acrylic acid and an olefin. Solar cell module.

The solar cell module according to claim 3, wherein the copolymer of methacrylic acid and olefin is an ethylene-methacrylic acid copolymer.

The content of carboxyl groups contained in the resin having carboxyl groups as the interlayer insulating material is in the range of 2 wt% to 30 wt% of the entire interlayer insulating material. 5. The solar cell module according to any one of 4 above.