JP6511736B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、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は、光エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換する装置であるため、クリーンエネルギーとして注目を集めており、今後その市場は急激に拡大すると見られている。このような太陽電池モジュールでは、一般に、電圧の要求値に応じて複数の太陽電池セルを直列に接続した構造となっている。
より具体的には、太陽電池モジュールでは、太陽電池セルの受光面側に形成された表面電極と、隣接する太陽電池セルの裏面側に形成された裏面電極とが、タブ線などの配線部材によって電気的に接続されている。従来、これらの電極とタブ線との接続には、導通性、固着強度といった接続信頼性に優れ、安価で汎用性の高いことから、はんだによる接続が用いられてきた（例えば特許文献１参照）。
近年では、環境保護の観点などから、はんだを使用せず、例えばフィルム状の接着剤を用いて太陽電池セルの電極とタブ線との接続を行う方法が検討されている。接着剤フィルムを用いた接続方法では、はんだによる接続と比べて低温での接続が可能である。このため、接続の際の高温、及びはんだの体積収縮等に起因する太陽電池セルの割れ・反りを抑制できる。
一方、従来の接着剤フィルムを用いた接続方法では、接続の際、接着剤フィルムを介してタブ線を配置した太陽電池セルを２．０ＭＰａ程度の圧力で加圧ヘッド等を用いて熱圧着している。このような従来の方法では、圧着時のせん断力によって太陽電池セルに割れが生じるおそれがある。低圧で太陽電池セルとタブ線とを接続する方法としては、接着剤の流動性を高め、圧着の際の樹脂の排除性を高める方法も挙げられる。しかしながら、この方法では、接着剤フィルムの表面のタック性が過剰となり、接着剤フィルムをロール状に巻いた状態でブロッキング（接着剤が基材の背面に転写する現象）が生じるおそれがある。
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、太陽電池セルとタブ線との接続にあたって太陽電池セルの割れを防止でき、良好な接続を実現できる太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題の解決のため、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの受光面に配列されたフィンガー電極とタブ線とを接着剤フィルムを用いて接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池セルの受光面には、フィンガー電極間を結ぶバスバー電極が設けられておらず、フィンガー電極上のタブ線の配置領域に、接着剤フィルムを介してタブ線を配置し、熱風を供給する熱風供給部にタブ線の線幅よりも広い幅の加圧部材を配置し、熱風供給部による熱風の供給を行いながら、加圧部材によってタブ線の配置領域に１．０ＭＰａ以下の圧力を付与してタブ線を熱圧着することを特徴としている。
この太陽電池モジュールの製造方法では、いわゆるバスバー電極レスの太陽電池セルにおいて、接着剤フィルムを介してタブ線をフィンガー電極に直接接続する。この方法では、タブ線に加圧部材からの圧力が加わると、接着剤フィルムは、受光面に配列されたフィンガー電極がなす凹凸面に押圧されることとなる。したがって、タブ線の線幅よりも広い幅の加圧部材で均一かつ１．０ＭＰａ以下の低圧で押圧を行っても、圧着の際の樹脂の排除性を十分に確保でき、太陽電池セルの割れを防止しつつ、良好な接続を実現できる。また、この太陽電池モジュールの製造方法では、熱風を供給する熱風供給部に加圧部材を配置している。このため、熱風供給部によって加圧部材を均一に加熱できるので、接着剤フィルムの硬化を好適に実施できる。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの受光面に配列されたフィンガー電極とタブ線とを接着剤フィルムを用いて接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池セルの受光面には、フィンガー電極間を結ぶバスバー電極が接着剤フィルムの幅よりも狭い幅で設けられており、バスバー電極上のタブ線の配置領域に、接着剤フィルムを介してタブ線を配置し、熱風を供給する熱風供給部にタブ線の線幅よりも広い幅の加圧部材を配置し、熱風供給部による熱風の供給を行いながら、加圧部材によってタブ線の配置領域に１．０ＭＰａ以下の圧力を付与してタブ線を熱圧着することを特徴としている。
この太陽電池モジュールの製造方法では、接着剤フィルムの幅よりも狭い幅のバスバー電極を有する太陽電池セルにおいて、接着剤フィルムを介してタブ線をバスバー電極に接続する。この方法では、タブ線に加圧部材からの圧力が加わると、接着剤フィルムは、当該接着剤フィルムよりも狭い幅のバスバー電極によって局所的に押圧されることとなる。したがって、タブ線の線幅よりも広い幅の加圧部材で均一かつ１．０ＭＰａ以下の低圧で押圧を行っても、圧着の際の樹脂の排除性を十分に確保でき、太陽電池セルの割れを防止しつつ、良好な接続を実現できる。また、この太陽電池モジュールの製造方法では、熱風を供給する熱風供給部に加圧部材を配置している。このため、熱風供給部によって加圧部材を均一に加熱できるので、接着剤フィルムの硬化を好適に実施できる。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの受光面に配列されたフィンガー電極とタブ線とを接着剤フィルムを用いて接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池セルの受光面には、フィンガー電極間を結ぶバスバー電極が接着剤フィルムの幅よりも狭い幅で受光面の端部側のみに設けられており、受光面の中央側に位置するフィンガー電極上のタブ線の配置領域に、バスバー電極に少なくとも一部が重なるように接着剤フィルムを介してタブ線を配置し、熱風を供給する熱風供給部にタブ線の線幅よりも広い幅の加圧部材を配置し、熱風供給部による熱風の供給を行いながら、加圧部材によってタブ線の配置領域に１．０ＭＰａ以下の圧力を付与してタブ線を熱圧着することを特徴としている。
この太陽電池モジュールの製造方法では、接着剤フィルムを介してタブ線をフィンガー電極に直接接続する。この方法では、タブ線に加圧部材からの圧力が加わると、接着剤フィルムは、受光面に配列されたフィンガー電極がなす凹凸面に押圧されることとなる。したがって、タブ線の線幅よりも広い幅の加圧部材で均一かつ１．０ＭＰａ以下の低圧で押圧を行っても、圧着の際の樹脂の排除性を十分に確保でき、太陽電池セルの割れを防止しつつ、良好な接続を実現できる。また、この太陽電池モジュールの製造方法では、熱風を供給する熱風供給部に加圧部材を配置している。このため、熱風供給部によって加圧部材を均一に加熱できるので、接着剤フィルムの硬化を好適に実施できる。さらに、この太陽電池モジュールの製造方法では、フィンガー電極間を結ぶバスバー電極が接着剤フィルムの幅よりも狭い幅で受光面の端部側のみに設けられている。これにより、タブ線を配置する際のアライメントマークとしてバスバー電極を利用できる。また、バスバー電極によって受光面の端部のフィンガー電極から集電できるので、太陽電池モジュールの集電効率が低下することも回避できる。
また、タブ線を受光面上の全てのフィンガー電極に跨るように配置することが好ましい。こうすると、全てのフィンガー電極からの集電が可能となり、太陽電池モジュールの集電効率を十分に確保できる。
フィンガー電極の厚さが１０μｍ〜３０μｍであり、幅が５μｍ〜９０μｍであることが好ましい。フィンガー電極の厚さ・幅がこの範囲を満たす場合、フィンガー電極のなす凹凸面が十分に形成される。したがって、圧着の際の樹脂の排除性を一層十分に確保できる。
また、フィンガー電極の厚さと接着剤フィルムの厚さとの比が１：５〜６：５の範囲となっていることが好ましい。この範囲では、フィンガー電極のなす凹凸面によって、圧着の際の樹脂の排除性を一層十分に確保できる。
また、バスバー電極の幅が９０μｍ以下であることが好ましい。このように、バスバー電極の幅を小さくすることにより、接着剤フィルムがバスバー電極によって一層局所的に押圧されるので、圧着の際の樹脂の排除性を一層十分に確保できる。
また、バスバー電極の厚さが１０μｍ〜３０μｍであり、幅が５μｍ〜９０μｍであることが好ましい。この場合、接着剤フィルムがバスバー電極によって一層局所的に押圧されるので、圧着の際の樹脂の排除性を一層十分に確保できる。
また、タブ線の配置領域に０．５ＭＰａ以下の圧力を付与してタブ線を熱圧着することが好ましい。タブ線の配置領域に付加する圧力を更に低圧化することで、太陽電池セルの割れをより確実に防止できる。
また、接着剤フィルムとして、導電性接着剤フィルム又は絶縁性接着剤フィルムを用いることが好ましい。これにより、タブ線の接続を良好に実現できる。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池セルとタブ線との接続にあたって太陽電池セルの割れを防止でき、良好な接続を実現できる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を用いて製造される太陽電池モジュールを示す斜視図である。同図に示すように、太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池セル２をタブ線３によって互いに電気的に接続することによって構成されている。
太陽電池セル２の一面側は、表面電極が形成された受光面２ａとなっており、太陽電池セル２の他面側は、裏面電極が形成された裏面２ｂとなっている。隣接する太陽電池セル２，２間では、受光面２ａ側の表面電極と裏面２ｂ側の裏面電極とがタブ線３によって接続されており、これにより、太陽電池セル２が直列に接続されたストリングスが形成されている。
製品としての太陽電池モジュール１は、例えばストリングスを複数配列したマトリクスを備えている。そして、太陽電池モジュール１は、マトリクスを封止用の接着剤シートで挟んだ状態で、保護用の受光面２ａ側の表面カバー及び裏面２ｂ側のバックシートと共に一括でラミネートされ、周囲にアルミニウム等の金属フレームを取り付けることで完成する。
封止用の接着剤には、例えばエチレンビニルアルコール（ＥＶＡ）樹脂等の透光性を有する接着剤が用いられる。また、表面カバーには、例えばガラス等の透光性を有する材料が用いられ、バックシートには、例えばガラス又はアルミニウム箔を樹脂フィルムで挟んでなる積層体等が用いられる。
次に、太陽電池モジュール１の製造方法について更に詳細に説明する。説明にあたり、まず、太陽電池セル２の構成について説明する。図２は、太陽電池セルの受光面側を示す概略平面図であり、図３は、太陽電池セルの裏面側を示す概略平面図である。図２及び図３に示すように、太陽電池セル２は、基板１１を有している。
基板１１は、例えばＳｉの単結晶、多結晶、及び非結晶のうちの少なくとも一つによって略正方形状に形成され、基板１１の四隅は、それぞれ円弧状に面取りされている。基板１１の一方面は、太陽電池セル２の受光面２ａに対応し、基板１１の他方面は、太陽電池セル２の裏面２ｂに対応している。なお、基板１１は、受光面２ａ側がｎ型半導体であってもよく、ｐ型半導体であってもよい。
基板１１の受光面２ａ側には、図２に示すように、表面電極として、複数のフィンガー電極１２が設けられている。フィンガー電極１２は、基板１１の受光面２ａの略全面において、太陽電池モジュール１のストリングスの延在方向と略直交する方向に形成され、ストリングスの延在方向に沿って所定の間隔をもって配列されている。
フィンガー電極１２は、例えば金属ペーストを塗布及び加熱することによって形成されている。フィンガー電極１２の厚さは、例えば１０μｍ〜３０μｍとなっており、フィンガー電極１２の幅は、例えば５μｍ〜９０μｍとなっている。また、隣り合うフィンガー電極１２，１２間の間隔は、例えば２ｍｍ程度となっている。
フィンガー電極１２の形成材料としては、銀を含有したガラスペースト、接着剤樹脂に各種導電性粒子を分散した銀ペースト、金ペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト、アルミニウムペースト、及び焼成・蒸着によって形成されるＩＴＯなどが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、導電性、安定性、及びコストの観点から、銀を含有したガラスペーストを用いることが好ましい。
基板１１の裏面２ｂ側には、図３に示すように、バスバー電極１３と、裏面電極１４とが設けられている。バスバー電極１３は、受光面２ａ側のタブ線３の配置領域Ｐ，Ｐに対応する位置に一対の直線状に設けられている。バスバー電極１３は、フィンガー電極１２と同様に、例えば金属ペーストを塗布及び加熱することによって形成されている。バスバー電極１３の幅は、例えば２ｍｍ程度となっている。
裏面電極１４は、裏面電極１４は、例えばアルミペーストを焼成することによって形成されている。基板１１の裏面２ｂ側のうち、バスバー電極１３の形成部分を除く全領域にわたって形成されている。裏面２ｂ側では、バスバー電極１３に沿って一対のタブ線３の配置領域Ｐ，Ｐが設定されている。タブ線３は、接着剤フィルム１５を介してバスバー電極１３及び裏面電極１４に接続される。配置領域Ｐは、例えばバスバー電極１３の略全長にわたって直線状に設定されている。
次に、タブ線３の接続に用いる接着剤フィルム１５（図４参照）について説明する。
接着剤フィルム１５に用いられる導電性接着剤は、例えばフィルム形成樹脂を２５質量部、熱硬化性樹脂を２０質量部、熱硬化性樹脂用の硬化剤を５５質量部、シリコーン粒子を１０質量部、導電粒子を１０質量部、含有している。
フィルム形成樹脂としては、良好なフィルム形成を実施できる観点から、例えばフェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリアミド樹脂等の熱可塑性高分子が用いられる。これらの樹脂の中でも、フェノキシ樹脂を用いることが好ましい。また、熱可塑性高分子の重量平均分子量は、接着剤フィルム１５の流動性を考慮し、１００００〜１０００００００であることが好ましい。
熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、トリアジン−ビスマレイミド樹脂、及びフェノール樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、耐熱性を考慮すると、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。
熱硬化性樹脂用の硬化剤とは、熱硬化性樹脂と共に加熱したときに熱硬化性樹脂の硬化を促進する材料を指す。かかる硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤、ヒドラジド系硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ポリアミンの塩、アミンイミド、及びジシアンジアミドが用いられる。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられる場合には、イミダゾール系硬化剤、ヒドラジド系硬化剤、三フッ化ホウ素アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、及びジシアンジアミドを用いることが好適である。
シリコーン粒子としては、シリコーンゴム粒子、シリコーン樹脂粒子、シリコーン複合粒子等が用いられる。シリコーンゴム粒子は、例えば直鎖状のジメチルポリシロキサンを架橋した構造を有するシリコーンゴム粒子である。シリコーン樹脂粒子は、例えばシロキサン結合が（ＲＳｉＯ３／２）ｎで表される三次元網目状に架橋した構造を有するポリオルガノシルセスキオキサン硬化物の粒子である。
導電粒子としては、例えば金粒子、銀粒子、銅粒子、ニッケル粒子、金めっきニッケル粒子、金／ニッケルめっきプラスチック粒子、銅めっき粒子、ニッケルめっき粒子が用いられる。導電性を確保する点から、導電粒子の平均粒径は、１μｍ〜２０μｍであることが好ましく、１μｍ〜５μｍであることがより好ましい。
また、導電性接着剤には、被着体との接着性及び濡れ性を向上させるためのカップリング剤を含有させてもよい。カップリング剤としては、例えばシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等が挙げられる。
なお、上述の太陽電池セル２のようなバスバー電極レスタイプの太陽電池セルでは、タブ線３とフィンガー電極１２とを直接的に接続するため、フィンガー電極１２上に５μｍ以上の導電粒子が存在すると、タブ線３とフィンガー電極１２との間の導通が妨げられることも考えられる。そこで、導電性接着剤に代えて、導電粒子を含まない絶縁性接着剤を用いた接着剤フィルム１５を用いてもよい。この場合、上記のようなタブ線３とフィンガー電極１２との間の導通不良の発生を抑制できる。
接着剤フィルム１５の形成にあたっては、上記のフィルム形成樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤、導電粒子等を溶剤に溶解した樹脂組成物を、バーコーター又は塗布装置などを用いて剥離基材に塗布する。そして、剥離基材上の組成物を熱オーブン又は加熱乾燥装置などを用いて乾燥させることにより、所定の寸法を有する接着剤フィルム１５が得られる。
接着剤フィルム１５の厚さは、フィンガー電極１２の厚さとの関係を考慮して適宜設定される。接着剤フィルム１５の厚さは、例えばフィンガー電極１２の厚さと接着剤フィルム１５の厚さとの比が１：５〜６：５の範囲となるように設定される。また、接着剤フィルム１５の幅は、タブ線３の幅よりも小さい幅となるように設定される。接着剤フィルム１５の幅は、例えばタブ線３の幅が１．５ｍｍ程度である場合には、１．２ｍｍ程度に設定される。
続いて、太陽電池セル２とタブ線３との接続方法について説明する。図４は、太陽電池セルとタブ線との接続の様子を示す概略断面図である。同図では、タブ線３の配置領域Ｐを長手方向に切断した断面を図示している。
図４に示すように、太陽電池セル２とタブ線３との接続にあたっては、まず、受光面２ａを上方に向けた状態でステージＳにセットする。次に、受光面２ａ側のタブ線３の配置領域Ｐに沿って接着剤フィルム１５を貼り付け、接着剤フィルム１５上にタブ線３を仮固定する。タブ線３としては、例えば銅リボンの表面をはんだで被覆した幅１．５ｍｍ程度のものが用いられるが、これに限定されるものではなく、ハンダで表面を被覆しないものであってもよい。
タブ線３を仮固定した後、例えば熱圧着機Ｋを用いてタブ線３と太陽電池セル２とを熱圧着する。熱圧着機Ｋは、太陽電池セル２に対向する平板状の加圧部材２１と、太陽電池セル２に向けて熱風を供給する熱風供給ノズル（熱風供給部）２２とを有している。
加圧部材２１は、加圧部材２１の幅は、タブ線３の幅よりも広い幅となっている。加圧部材２１の幅をタブ線３の幅よりも広くすることで、タブ線３の配置領域Ｐに加わる圧力が均一化される。また、熱風供給ノズル２２は、接着剤フィルム１５の長手方向に沿って所定の間隔で配列されている。加圧部材２１は、熱風供給ノズル２２の配列方向に沿う向きに配置され、支持部材２３によって熱風供給ノズル２２の吐出口から所定の間隔をもって支持されている。熱風供給ノズル２２の吐出口から吐出した熱風は、加圧部材２１及びタブ線３の接続位置を加熱する。
圧力の付与により、接着剤フィルム１５は、受光面２ａに配列されたフィンガー電極１２がなす凹凸面に押圧される。このような凹凸面への押圧により、圧着時に接着剤フィルム１５の樹脂が十分に排除され、フィンガー電極１２とタブ線３との接続が良好に実現される。熱圧着の際、加圧部材２１の温度を上下共に８０℃〜３２０℃程度とし、タブ線３の配置領域Ｐに加わる圧力が１．０ＭＰａ以下となるように圧力を付与する。圧力を付与する時間は１秒〜３０秒程度であることが好ましい。また、付与する圧力は、０．５ＭＰａ以下であることがより好ましい。
熱圧着の際、接着剤フィルム１５に対して熱風を吹き付け、接着剤の硬化を促進する。熱風供給ノズル２２からの熱風は、接着剤フィルム１５と共に加圧部材２１を加熱する。このため、接着剤フィルム１５の硬化を好適に実施できる。熱風の温度は、接着剤フィルム１５の硬化温度よりも高い温度であることが好ましく、例えば８０℃〜３２０℃程度に設定される。また、熱風の吹き付け時間は、例えば１秒〜５０秒程度とすることが好ましい。熱風供給ノズルを接着剤フィルム１５の長手方向に沿って複数配置されているので、接着剤フィルム１５の硬化の均一性を高めることができる。同様の工程を太陽電池セル２の裏面２ｂ側にも実施し、裏面２ｂ側のタブ線３の接続を行うことで、図１に示した太陽電池モジュール１が得られる。
以上説明したように、この太陽電池モジュールの製造方法では、いわゆるバスバー電極レスの太陽電池セル２において、接着剤フィルム１５を介してタブ線３をフィンガー電極１２に直接接続する。この方法では、タブ線３に加圧部材２１からの圧力が加わると、接着剤フィルム１５は、受光面２ａに配列されたフィンガー電極１２がなす凹凸面に押圧されることとなる。したがって、タブ線３の線幅よりも広い幅の加圧部材２１で均一かつ１．０ＭＰａ以下の低圧で押圧を行っても、圧着の際に接着剤フィルム１５の樹脂の排除性を十分に確保でき、太陽電池セル２の割れを防止しつつ、良好な接続を実現できる。また、この太陽電池モジュールの製造方法では、熱風を供給する熱風供給ノズル２２に加圧部材２１を配置している。このため、熱風供給ノズル２２によって加圧部材２１を均一に加熱できるので、接着剤フィルム１５の硬化を好適に実施できる。
本実施形態では、フィンガー電極１２の厚さが１０μｍ〜３０μｍとなっており、幅が５μｍ〜９０μｍとなっている。また、フィンガー電極１２の厚さと接着剤フィルム１５の厚さとの比が１：５〜６：５の範囲となっている。このような範囲を満たすことにより、フィンガー電極１２のなす凹凸面が接着剤フィルム１５に対して十分に形成される。したがって、圧着の際の樹脂の排除性を一層十分に確保できる。
［第２実施形態］
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法が適用される太陽電池セルの受光面側を示す概略平面図である。同図に示すように、第２実施形態では、太陽電池セル３２の受光面３２ａ側に、フィンガー電極１２間を結ぶバスバー電極３３が設けられている点で第１実施形態と異なっている。
バスバー電極３３は、タブ線３の配置領域Ｐに沿って、受光面３２ａ上の全てのフィンガー電極１２に跨るように、フィンガー電極１２に略直交して直線状に設けられている。バスバー電極３３は、裏面２ｂ側のバスバー電極１３と同様に、金属ペーストを塗布及び加熱することによって形成されている。バスバー電極３３の厚さは、例えば１０μｍ〜３０μｍとなっている。また、バスバー電極３３の幅は、バスバー電極１３の幅よりも小さく、例えば９０μｍ以下、好ましくは５μｍ〜９０μｍとなっている。
第２実施形態においても、タブ線３を仮固定した後、図６に示すように、例えば熱圧着機Ｋを用いてタブ線３と太陽電池セル２とを熱圧着する。図６では、タブ線３の配置領域Ｐを長手方向に直交する方向に切断した断面を図示している。同図に示すように、タブ線３の幅よりも広い幅の加圧部材２１を用いて熱圧着を行うことで、第１実施形態の場合と同様に、タブ線３の配置領域Ｐに加わる圧力の均一性を高めることができる。
また、圧力の付与により、接着剤フィルム１５は、当該接着剤フィルム１５よりも狭い幅のバスバー電極３３によって局所的に押圧される。このような局所的な押圧により、圧着時に接着剤フィルム１５の樹脂が十分に排除され、バスバー電極３３とタブ線３との接続が良好に実現される。さらに、熱風を供給する熱風供給ノズル２２に加圧部材２１を配置しているので、熱風供給ノズル２２によって加圧部材２１を均一に加熱でき、接着剤フィルム１５の硬化を好適に実施できる。
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、種々の変形を適用できる。例えば、上記実施形態では、接着剤フィルム１５を例示しているが、フィルム状の接着剤に限られず、ペースト状の接着剤を用いてもよい。また、上記実施形態では、熱圧着機Ｋにおいて、太陽電池セル２の厚さ方向に伸びる熱風供給ノズル２２の先端側に加圧部材２１を設けているが、太陽電池セル２の面方向に伸びる熱風供給ノズル２２の先端側に加圧部材２１を設けてもよい。
また、図７に示すように、熱圧着機Ｋにおいて、所定の間隔をもって配置された複数の荷重ピン２５の先端で加圧部材２１を支持すると共に、荷重ピン２５，２５間に熱風供給ノズル（熱風供給部）２６を配置してもよい。さらに、加圧部材２１におけるタブ線３への加圧面には、ゴム等によって形成された弾性体シート２７が設けられていてもよい。このような弾性体シート２７を設けることにより、熱圧着の際のタブ線３の保護が図られる。弾性体シート２７は、図４に示した形態及び上述した変形例に係る形態において適用してもよい。
また、図８に示す太陽電池セル４２のように、受光面４２ａにおいて、一部のフィンガー電極１２のみがバスバー電極４３によって接続された形態のものであってもよい。図８に示す例では、受光面４２ａの端部側に位置する数本のフィンガー電極１２のみが、第２実施形態と同様の幅のバスバー電極４３によって接続されている。また、受光面４２ａの中央側に位置するフィンガー電極１２には、バスバー電極４３に少なくとも一部が重なるようにタブ線３の配置領域Ｐが設定されている。
このような形態であっても、接着剤フィルム１５は、受光面４２ａに配列されたフィンガー電極１２がなす凹凸面に押圧される。したがって、タブ線３の線幅よりも広い幅の加圧部材２１で均一かつ１．０ＭＰａ以下の低圧で押圧を行っても、圧着の際に接着剤フィルム１５の樹脂の排除性を十分に確保でき、太陽電池セル４２の割れを防止しつつ、良好な接続を実現できる。また、熱風を供給する熱風供給ノズル２２に加圧部材２１を配置しているので、熱風供給ノズル２２によって加圧部材２１を均一に加熱でき、接着剤フィルム１５の硬化を好適に実施できる。
さらに、この形態では、受光面４２ａの端部のバスバー電極４３は、タブ線３を配置する際のアライメントマークとして利用できる一方で、バスバー電極４３によって受光面４２ａの端部のフィンガー電極１２から集電できる。したがって、太陽電池モジュール１の集電効率が低下することも回避できる。
［実施例］
［実施例］
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る太陽電池モジュールの製造方法によって太陽電池セルとタブ線との接続を行い、太陽電池モジュールのセル割れの発生の有無及び接続信頼性を評価した。
セル割れの発生の有無の確認には、赤外線カメラを用いた。太陽電池セルにタブ線を接続した後、５Ａの電流を流し、太陽電池セルを発光させて画像の取得を行った。タブ線の両端部から１０ｍｍ以内の範囲で、長さ５０μｍ以上かつ幅０．１μｍ以上のセル割れが確認されないものをＡ、確認されたものをＢとした。
接続信頼性の評価には、ソーラシミュレータ（株式会社ワコム電創製ＷＸＳ−２０００Ｓ−２０ＣＨ、ＡＭ１．５Ｇ）を用いた。太陽電池セルにタブ線を接続した後、接続初期の太陽電池モジュールの曲線因子をソーラシミュレータで測定し、曲線因子が７０以上のものをＡ、７０未満のものをＢとした。
［実施例１］
［実施例１］
実施例１では、フェノキシ樹脂（ユニオンカーバイド株式会社製ＰＫＨＣ）を２５質量部、アクリルゴム微粒子をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に分散させた樹脂（アクリル微粒子を１７質量％含有、エポキシ当量２２０〜２４０）を１０質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１６３〜１７５）を１０質量部、シリカ微粒子ＫＭＰ-６０５（信越化学工業株式会社製 平均粒径２μｍ）１０質量部、ニッケルの導電粒子（福田金属箔粉工業株式会社製ＮｉＰＦ−ＢＱ 平均粒径５μｍ）１０質量部、硬化剤（旭化成化成工業株式会社製：イミダゾール変性体を核とし、その表面をポリウレタンで被覆してなる平均粒径５μｍのマイクロカプセル型硬化剤を液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂中に分散してなるマスターバッチ型硬化剤）を５５質量部配合し、接着剤フィルムを調整した。
次に、剥離処理されたＰＥＴにバーコーターを用いて接着剤フィルムを塗布し、８０℃のオーブンで５分間乾燥させ、厚み２５μｍの接着剤フィルムを作製した。その後、得られた接着剤フィルムを幅１．２ｍｍに裁断した。
接着剤フィルムの作製後、受光面に５７本のフィンガー電極（厚さ２０μｍ、幅０．１ｍｍ）が形成され、裏面に２本のバスバー電極（幅２ｍｍ）が形成された５インチ太陽電池セル（１２５ｍｍ×１２５ｍｍ 厚み２００μｍ）を用意した。次に、受光面のフィンガー電極と裏面のバスバー電極に接着剤フィルムを貼り付け、幅１．５ｍｍのタブ線を仮固定した。そして、太陽電池用熱圧着機（芝浦メカトロニクス株式会社製ＨＢＳ０２６０８）を用い、温度１８０℃、圧力１．０ＭＰａ、圧着時間１０秒で熱圧着することにより、太陽電池セルとタブ線との接続を行い、実施例１に係る太陽電池モジュールを得た。
［実施例２］
［実施例２］
実施例１と同様に接着剤フィルムを作製した。タブ線の熱圧着には、タブ線接続用に改良を施したはんだ付け装置（株式会社エヌ・ピー・シー製簡易タブ付け装置ＮＴＳ−１５０−Ｍｓ）を用いた。この装置では、タブ線の長手方向に沿って配列された熱風供給ノズルの先端側にタブ線の線幅よりも広い幅の加圧部材によって連結されており、熱風供給ノズルから熱風を供給しながら加圧部材によってタブ線の配置領域への加圧を行うようになっている。この装置を用い、ステージ温度１７０℃、熱風温度２００℃、圧力０．３ＭＰａ、接続時間３秒の条件で、実施例２に係る太陽電池モジュールを得た。
［実施例３］
［実施例３］
接着剤フィルムの作製にはんだの導電粒子（三井金属鉱業株式会社製Ｓｎ９６．５−Ａｇ３．５ 平均粒径１０μｍ）を３０質量部用いたこと以外は実施例２と同様として実施例３に係る太陽電池モジュールを得た。
［実施例４］
［実施例４］
接着剤フィルムの作製にニッケルの導電粒子（日本化学工業株式会社製ブライト２５ＮＲ２０−ＭＸ 平均粒径２０μｍ）を３０質量部用いたこと以外は実施例２と同様として実施例４に係る太陽電池モジュールを得た。
［実施例５］
［実施例５］
接着剤フィルムの作製に導電粒子を用いないこと以外は実施例２と同様にして実施例５に係る太陽電池モジュールを得た。
［比較例１］
［比較例１］
実施例１と同様に接着剤フィルムを作製した。接着剤フィルムの作製後、受光面に５７本のフィンガー電極（幅０．１ｍｍ）と２本のバスバー電極（幅２．０ｍｍ）が形成され、裏面に２本のバスバー電極（幅２ｍｍ）が形成された５インチ太陽電池セル（１２５ｍｍ×１２５ｍｍ 厚み２００μｍ）を用意した。そして、実施例２と同様にして太陽電池セルとタブ線との接続を行い、比較例１に係る太陽電池モジュールを得た。
［比較例２］
［比較例２］
接着剤フィルムの作製に導電粒子を用いないこと以外は比較例１と同様にして比較例２に係る太陽電池モジュールを得た。
［比較例３］
［比較例３］
太陽電池用熱圧着機による熱圧着時の圧力を２．０ＭＰａとしたこと以外は比較例１と同様にして比較例３に係る太陽電池モジュールを得た。
［効果確認試験結果］
［効果確認試験結果］
図９は、実施例に係る効果確認試験の結果を示す図である。また、図１０は、比較例に係る効果確認試験の結果を示す図である。図９に示すように、実施例１〜５では、いずれも太陽電池セルのセル割れは発生せず、初期接続においても優れた性能を持つことが確認された。一方、図１０に示すように、比較例１，２では、１．０ＭＰａ以下の低圧で熱圧着を行っていることで太陽電池セルのセル割れは発生していないが、曲線因子の値が低く、実施例１〜５と比較して初期接続の性能が劣っていることが確認された。また、２．０ＭＰａの高圧で熱圧着を行った比較例３では、太陽電池セルのセル割れが生じていることが確認された。
１…太陽電池モジュール、２，３２，４２…太陽電池セル、２ａ，３２ａ，４２ａ…受光面、３…タブ線、１２…フィンガー電極、１５…接着剤フィルム、２１…加圧部材、２２，２６…熱風供給ノズル（熱風供給部）、３３，４３…バスバー電極、Ｐ…タブ線の配置領域。
Claims (10)
- 太陽電池セルの受光面に配列されたフィンガー電極とタブ線とを接着剤フィルムを用いて接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池セルの前記受光面には、前記フィンガー電極間を結ぶバスバー電極が設けられておらず、
前記フィンガー電極上の前記タブ線の配置領域に、前記配置領域に沿って設けられた前記接着剤フィルムを介して前記タブ線を配置し、
前記太陽電池セルの厚さ方向に伸び、かつ、前記接着剤フィルムの長手方向に沿って所定の間隔で配置された熱風を供給する複数の熱風供給ノズルの先端側に、平板状で前記熱風供給ノズルの配列方向に沿った向きに配置されていると共に前記タブ線の線幅よりも広い幅を有する加圧部材を配置し、前記熱風供給ノズルによる熱風を前記太陽電池セルに向けて供給して前記加圧部材を加熱しながら、前記加圧部材によって前記タブ線の配置領域に１．０ＭＰａ以下の圧力を付与して前記タブ線を熱圧着し、
前記複数の熱風供給ノズルは、前記熱風の吐出口から延在し、かつ、前記吐出口から所定の間隔をもって前記加圧部材を支持する支持部材を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 太陽電池セルの受光面に配列されたフィンガー電極とタブ線とを接着剤フィルムを用いて接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池セルの前記受光面には、前記フィンガー電極間を結ぶバスバー電極が前記接着剤フィルムの幅よりも狭い幅で設けられており、
前記バスバー電極上の前記タブ線の配置領域に、前記配置領域に沿って設けられた前記接着剤フィルムを介して前記タブ線を配置し、
前記太陽電池セルの厚さ方向に伸び、かつ、前記接着剤フィルムの長手方向に沿って所定の間隔で配置された熱風を供給する複数の熱風供給ノズルの先端側に、平板状で前記熱風供給ノズルの配列方向に沿った向きに配置されていると共に前記タブ線の線幅よりも広い幅を有する加圧部材を配置し、前記熱風供給ノズルによる熱風を前記太陽電池セルに向けて供給して前記加圧部材を加熱しながら、前記加圧部材によって前記タブ線の配置領域に１．０ＭＰａ以下の圧力を付与して前記タブ線を熱圧着し、
前記複数の熱風供給ノズルは、前記熱風の吐出口から延在し、かつ、前記吐出口から所定の間隔をもって前記加圧部材を支持する支持部材を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 太陽電池セルの受光面に配列されたフィンガー電極とタブ線とを接着剤フィルムを用いて接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池セルの前記受光面には、前記フィンガー電極間を結ぶバスバー電極が前記接着剤フィルムの幅よりも狭い幅で前記受光面の端部側のみに設けられており、
前記受光面の中央側に位置する前記フィンガー電極上の前記タブ線の配置領域に、前記バスバー電極に少なくとも一部が重なるように前記配置領域に沿って設けられた前記接着剤フィルムを介して前記タブ線を配置し、
前記太陽電池セルの厚さ方向に伸び、かつ、前記接着剤フィルムの長手方向に沿って所定の間隔で配置された熱風を供給する複数の熱風供給ノズルの先端側に、平板状で前記熱風供給ノズルの配列方向に沿った向きに配置されていると共に前記タブ線の線幅よりも広い幅を有する加圧部材を配置し、前記熱風供給ノズルによる熱風を前記太陽電池セルに向けて供給して前記加圧部材を加熱しながら、前記加圧部材によって前記タブ線の配置領域に１．０ＭＰａ以下の圧力を付与して前記タブ線を熱圧着し、
前記複数の熱風供給ノズルは、前記熱風の吐出口から延在し、かつ、前記吐出口から所定の間隔をもって前記加圧部材を支持する支持部材を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記タブ線を前記受光面上の全ての前記フィンガー電極に跨るように配置することを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記フィンガー電極の厚さが１０μｍ〜３０μｍであり、幅が５μｍ〜９０μｍであることを特徴とする請求項１又は３記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記フィンガー電極の厚さと前記接着剤フィルムの厚さとの比が１：５〜６：５の範囲となっていることを特徴とする請求項１又は３記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記バスバー電極の幅が９０μｍ以下であることを特徴とする請求項２又は３記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記バスバー電極の厚さが１０μｍ〜３０μｍであり、幅が５μｍ〜９０μｍであることを特徴とする請求項２又は３記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記タブ線の配置領域に０．５ＭＰａ以下の圧力を付与して前記タブ線を熱圧着することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記接着剤フィルムとして、絶縁性接着剤フィルムを用いることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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