JPWO2013039213A1 - Conductive member connection structure, metal foil pattern laminate, and solar cell module - Google Patents
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Abstract
導電性部材の接続構造は、アルミ配線と、アルミ配線を導電性ユニットに接続して導電させる導電性接続ユニットとを備え、前記導電性接続ユニットは、少なくともアルミ配線に接触する微細な複数の銀粒子を含む第一の銀ペーストと、複数の銀粒子に接触すると共にアルミ配線から導電性ユニットに向かう方向に銀粒子より長く延びた導電性金属粒子と、を有する。The connection structure of the conductive member includes an aluminum wiring and a conductive connection unit that connects the aluminum wiring to the conductive unit to conduct electricity, and the conductive connection unit includes at least a plurality of fine silver contacts with the aluminum wiring. A first silver paste containing particles, and conductive metal particles that are in contact with the plurality of silver particles and extend longer than the silver particles in a direction from the aluminum wiring toward the conductive unit.
Description
本発明は、アルミ配線と導電性接続部材とを接続させた導電性部材の接続構造と、この接続構造を備えた金属箔パターン積層体と、この金属箔パターン積層体に太陽電池セルを接続させて封止した太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a conductive member connection structure in which an aluminum wiring and a conductive connection member are connected, a metal foil pattern laminate including the connection structure, and solar cells connected to the metal foil pattern laminate. The present invention relates to a sealed solar cell module.
近年、自然エネルギーを利用する発電システムである太陽光発電の普及が急速に進められている。太陽光発電を行う太陽電池モジュール200を、図7に示す。太陽電池モジュール200は、光の入射面に配置された透光性基板120と、太陽電池モジュール用基材(バックシート)110と、透光性基板120と太陽電池モジュール用基材110の間に封止された多数の太陽電池セル130とを有している。また、太陽電池セル130は、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)フィルム等の封止用フィルム140a,140bに挟まれて封止されている。
太陽電池モジュール200は、複数の太陽電池セル130が配線材150で電気的に直列に接続されている。太陽電池セル130には、太陽光の受光面130aである表面にマイナス電極131、裏面にプラス電極132が設けられている。そのため、配線材150で接続すると、受光面130aに配線材150が重なり、光電変換の面積効率が低下する欠点がある。In recent years, solar power generation, which is a power generation system using natural energy, has been rapidly spread. A
In the
また、上述した電極131,132の配置では、配線材150を太陽電池セル130の表面から裏面に接続する構造になるため、各部材の熱膨張率の差が原因で配線材150が断線するおそれがあった。
そこで、特許文献1,2では、プラス電極とマイナス電極の両電極がセルの裏面に設置されたバックコンタクト方式の太陽電池セルが提案されている。この方式の太陽電池セルでは、両電極をセルの裏面で直列に接続することが可能であり、セル表面の受光面積を減らすことなく、受光率と光電変換の面積効率の低下を防止できる。また、配線材を表面から裏面に接続する構造にしなくてもよいため、各部材の熱膨張率の差による配線材の断線も防止できる。Moreover, in the arrangement | positioning of the
Therefore,
このような太陽電池モジュールとして、絶縁性の基材の表面に接着剤層を介して、太陽電池セルに接続するための配線パターンを有する金属箔を被着した積層体を、太陽電池用バックシートに積層させて形成した部品を市場に流通させる場合がある。
例えば、図8に示すような太陽電池モジュール用基材としての積層体100では、基材101の上に接着剤層102を介して、配線パターン103aが形成された金属箔103を接着したシート部材が、バックシート110の表面に積層されている。As such a solar cell module, a laminated body in which a metal foil having a wiring pattern for connecting to a solar cell is attached to the surface of an insulating base material via an adhesive layer is used as a solar cell backsheet. In some cases, a part formed by laminating the material is distributed in the market.
For example, in the
この積層体100では、配線パターン103aの形成に際して、シート状の金属箔103にフォトレジストを塗布して、配線パターン103aと同じパターンのマスクを載置して露光を行う。その後、不要なレジストを除去して金属箔103上のレジストパターンでエッチングを行うことによって、金属箔103に所定の配線パターン103aが形成される。
配線パターン103aは、太陽電池セルの裏面に設けた電極が導電性接続部材を介して接合されることにより、通電される。In this laminated
The
上述した特許文献1及び2に記載された積層体において、金属箔の積層体に積層する配線パターンを形成する金属として主に銅が用いられていたが、銅は高価であるため比較的低廉なアルミ配線を用いることが提案されている。
In the laminated body described in
しかしながら、太陽電池セルの裏面の電極を、アルミ配線の配線パターンに導電性接続部材を介して接合する場合、アルミ配線の表面にアルミナAl2O3の酸化皮膜が形成されているために、導電性接続部材がはんだ材料の場合はアルミ配線に十分接触して通電させることができないという欠点があった。はんだ材料がアルミ配線と十分接触されないと抵抗値が大きくなる。However, when the electrode on the back surface of the solar battery cell is joined to the wiring pattern of the aluminum wiring through the conductive connecting member, the oxide film of alumina Al 2 O 3 is formed on the surface of the aluminum wiring, In the case where the conductive connecting member is a solder material, there is a drawback that it is not possible to energize the aluminum wiring sufficiently. If the solder material is not sufficiently in contact with the aluminum wiring, the resistance value increases.
このような接合構造を、例えば特許文献3に記載されたICタグアンテナに用いる場合、アルミ配線と電極との接合部分は1〜3箇所程度であり、抵抗値の上昇は大きな問題ではない。しかし、特許文献1及び2に記載された太陽電池モジュールでは、例えば20〜30個の太陽電池セルの電極を導電性接続部材を介してアルミ配線によって直列に接続する構造であるため、抵抗値が大きくかつ電流消費量が上昇する。
また、アルミ配線と電極との間隙を小さくしても接触抵抗は安定しなかった。
さらに、導電性接続部材として銀粒子を含む銀ペーストを用いた場合、銀粒子は一般的に粒径が10〜20μmと小さいため、銀ペーストの高さを数百μmに形成すると銀粒子の接続が不安定になり、導電性が劣化する場合があった。When such a junction structure is used for an IC tag antenna described in Patent Document 3, for example, there are about 1 to 3 junctions between the aluminum wiring and the electrodes, and an increase in resistance is not a big problem. However, in the solar cell modules described in
Further, the contact resistance was not stable even when the gap between the aluminum wiring and the electrode was reduced.
Further, when a silver paste containing silver particles is used as the conductive connecting member, the silver particles generally have a particle size as small as 10 to 20 μm. Therefore, when the height of the silver paste is formed to be several hundred μm, the silver particles are connected. May become unstable and the conductivity may deteriorate.
本発明では、アルミ配線と導電性接続ユニットとの間の接触抵抗を小さくかつ安定させることにより良好な導電性を得られる導電性部材の接続構造、この接続構造を備えた金属箔パターン積層体及び太陽電池モジュールを提供する。 In the present invention, a conductive member connection structure capable of obtaining good conductivity by reducing and stabilizing the contact resistance between the aluminum wiring and the conductive connection unit, a metal foil pattern laminate including the connection structure, and A solar cell module is provided.
導電性部材の接続構造は、アルミ配線と、アルミ配線を導電性ユニットに接続して導電させる導電性接続ユニットとを備え、導電性接続ユニットは、少なくともアルミ配線に接触する微細な複数の銀粒子を含む第一の銀ペーストと、複数の微細な銀粒子に接触すると共にアルミ配線から導電性ユニットに向かう方向に銀粒子より長く延びた導電性金属粒子と、を有する。
導電性ユニットとは、後述の実施形態で例示するように本願では電極を指すが、抵抗、集積回路などの他の部品、または、配線部材などの導電性材料であってもよい。
アルミ配線に導電性接続ユニットとして第一の銀ペーストの複数の銀粒子と導電性金属粒子とを順次接触させて導通させることができる。さらに、銀粒子により、アルミ配線と導電性金属粒子との接触面積がそれぞれ大きく確保される。また、導電性金属粒子はアルミ配線から導電性ユニットに向かう方向に銀粒子よりも長く延びて大きい。従って、従来の複数の銀粒子を接触させる場合よりも、導電性を向上させ、かつ、接触抵抗を小さく安定させることができる。
なお、微細な銀粒子は平板状であれば、接触面積を確保する上で好ましい。The connection structure of the conductive member includes an aluminum wiring and a conductive connection unit that conducts by connecting the aluminum wiring to the conductive unit, and the conductive connection unit includes at least a plurality of fine silver particles that contact the aluminum wiring. And conductive metal particles that are in contact with a plurality of fine silver particles and extend longer than the silver particles in the direction from the aluminum wiring toward the conductive unit.
The conductive unit refers to an electrode in the present application as exemplified in the embodiments described later, but may be another component such as a resistor or an integrated circuit, or a conductive material such as a wiring member.
As the conductive connection unit, the plurality of silver particles of the first silver paste and the conductive metal particles can be sequentially brought into contact with the aluminum wiring to be conductive. Further, the silver particles ensure a large contact area between the aluminum wiring and the conductive metal particles. Further, the conductive metal particles are longer and longer than the silver particles in the direction from the aluminum wiring toward the conductive unit. Therefore, the conductivity can be improved and the contact resistance can be reduced and stabilized as compared with the case where a plurality of conventional silver particles are brought into contact with each other.
In addition, if a fine silver particle is flat form, it is preferable when ensuring a contact area.
また、導電性金属粒子は柱状であることが好ましい。柱状であれば、従来の複数の銀粒子を用いた場合と比較して、長さ方向の接続数を減らすことができ、柱状の軸方向に安定した導電性を確保できる。 The conductive metal particles are preferably columnar. If it is columnar, the number of connections in the length direction can be reduced as compared with the case where a plurality of conventional silver particles are used, and stable conductivity can be secured in the columnar axial direction.
導電性金属粒子は、銅、銀、ニッケルまたは他の導電性金属のいずれかであってもよい。
導電性金属粒子を銅やニッケルまたは他の導電性金属で形成すれば、銀と同様な導電性を得られると共に銀よりも低コストである。特に、銀で形成すれば良好な導電性を得られる。The conductive metal particles may be copper, silver, nickel or any other conductive metal.
If the conductive metal particles are formed of copper, nickel or other conductive metal, the same conductivity as silver can be obtained and the cost is lower than that of silver. In particular, if it is made of silver, good conductivity can be obtained.
また、導電性金属粒子は銀粒子であり、第一の銀ペーストに含まれていてもよい。
導電性金属粒子が微細な複数の銀粒子を含む第一の銀ペーストに含まれている場合、アルミ配線と導電性ユニットとで第一の銀ペーストを押圧することにより、導電性金属粒子をアルミ配線に面接触する銀粒子に面接触させて積層することができる。従って、接触抵抗が小さく安定し、かつ、導電性が良好となる。
あるいは、導電性金属粒子は銀粒子であり、第二の銀ペーストに含まれていてもよい。
導電性金属粒子が第一の銀ペーストとは異なる第二の銀ペーストに含まれている場合には、アルミ配線に塗布された第一の銀ペーストに第二の銀ペーストを塗布することにより、導電性金属粒子をアルミ配線に面接触する銀粒子に確実に面接触させて積層することができる。従って、上記同様に接触抵抗が小さく安定し、かつ、導電性が良好となる。The conductive metal particles are silver particles and may be contained in the first silver paste.
When the conductive metal particles are contained in the first silver paste containing a plurality of fine silver particles, the conductive metal particles are made of aluminum by pressing the first silver paste with the aluminum wiring and the conductive unit. The silver particles that are in surface contact with the wiring can be laminated in surface contact. Therefore, the contact resistance is small and stable, and the conductivity is good.
Alternatively, the conductive metal particles are silver particles and may be included in the second silver paste.
When the conductive metal particles are contained in a second silver paste different from the first silver paste, by applying the second silver paste to the first silver paste applied to the aluminum wiring, The conductive metal particles can be laminated while being surely brought into surface contact with the silver particles in surface contact with the aluminum wiring. Accordingly, as described above, the contact resistance is small and stable, and the conductivity is good.
また、導電性金属粒子は、打ち抜きによって形成された板状部材であってもよい。
打ち抜きで形成された板状の導電性金属粒子をアルミ配線に接触する銀粒子に載置することにより、確実に積層することができる。The conductive metal particles may be a plate-like member formed by punching.
By placing the plate-like conductive metal particles formed by punching on the silver particles that are in contact with the aluminum wiring, it is possible to reliably stack them.
また、導電性金属粒子と導電性ユニットとの間に微細な銀粒子を含む第三の銀ペーストを介在させて導電させてもよい。
第一の銀ペーストの銀粒子に導電性金属粒子を接触させ、さらに第三の銀ペーストの銀粒子を介して導電性ユニットに接触させることにより、アルミ配線と導電性ユニットとの間での接触抵抗を安定させて導電性を向上させることができる。Further, a third silver paste containing fine silver particles may be interposed between the conductive metal particles and the conductive unit to conduct electricity.
Contact between the aluminum wiring and the conductive unit by bringing the conductive metal particles into contact with the silver particles of the first silver paste and then contacting the conductive unit through the silver particles of the third silver paste. Resistance can be stabilized and conductivity can be improved.
導電性部材の接続構造は、アルミ配線と、アルミ配線を導電性ユニットに接続して導電させる導電性接続ユニットとを備え、導電性接続ユニットは、複数の銀粒子を含む第一の銀ペーストからなり、アルミ配線には、銀粒子を嵌合して導電させる凹凸部が形成されている。
アルミ配線と導電性ユニットとは、第一の銀ペーストに含まれた複数の銀粒子を接触させることにより導電される。さらに、アルミ配線に設けた凹凸部に銀粒子を嵌合させることによりアルミ配線と銀粒子との接触を確実にして接触抵抗を小さく安定させて導電できる。The connection structure of the conductive member includes an aluminum wiring and a conductive connection unit that connects the aluminum wiring to the conductive unit to conduct electricity, and the conductive connection unit includes a first silver paste containing a plurality of silver particles. Thus, the aluminum wiring has a concavo-convex portion for fitting and conducting silver particles.
The aluminum wiring and the conductive unit are made conductive by bringing a plurality of silver particles contained in the first silver paste into contact with each other. Further, by fitting the silver particles into the concavo-convex portion provided on the aluminum wiring, the contact between the aluminum wiring and the silver particles can be ensured, and the contact resistance can be made small and stable and conductive.
金属箔パターン積層体は、上述したいずれかの導電性部材の接続構造と、アルミ配線が接着剤層を介して接合される基板と、を備える。
これにより、アルミ配線と導電性ユニットとの接触を確実にして接触抵抗を小さく安定させることができる。The metal foil pattern laminate includes any of the conductive member connection structures described above and a substrate to which aluminum wiring is bonded via an adhesive layer.
Thereby, a contact with an aluminum wiring and an electroconductive unit can be ensured, and contact resistance can be stabilized small.
太陽電池モジュールは、上述したいずれかの導電性部材の接続構造と、アルミ配線が接着剤層を介して接合される基板と、導電性ユニットである電極を裏面に設けた太陽電池セルと、太陽電池セルを封止する封止材と、封止材に対してアルミ配線とは反対の面に積層してなる透光性前面板と、を備える。
透光性前面板を通して太陽電池セルで受光した光を光電変換して、太陽電池セルの電極、導電性接続ユニット、および、アルミ配線をこの順に確実に接触させて導電させることにより、接触抵抗を小さく安定させることができる。A solar cell module includes a connection structure of any of the above-described conductive members, a substrate to which aluminum wiring is bonded via an adhesive layer, a solar cell provided with an electrode as a conductive unit on the back surface, A sealing material that seals the battery cells; and a translucent front plate that is laminated on the surface opposite to the aluminum wiring with respect to the sealing material.
By photoelectrically converting the light received by the solar cell through the translucent front plate, the electrode of the solar cell, the conductive connection unit, and the aluminum wiring are securely brought into contact in this order to conduct the contact resistance. Small and stable.
本願の導電性部材の接続構造によれば、アルミ配線に導電性接続ユニットとして第一の銀ペーストの複数の銀粒子と導電性金属粒子とを順次接触させて導電させることで、銀粒子により、アルミ配線と導電性金属粒子との接触面積がそれぞれ確保される。また、導電性金属粒子は導電性接続ユニットにおけるアルミ配線から導電性ユニットに向かう方向に銀粒子よりも長く延びている。従って、従来の複数の銀粒子を接触させる場合と比較して、接触抵抗を小さく安定させ、かつ、導電性も向上させることができる。 According to the connection structure of the conductive member of the present application, by making silver particles and conductive metal particles of the first silver paste sequentially contact and conduct as a conductive connection unit to the aluminum wiring, The contact area between the aluminum wiring and the conductive metal particles is ensured. The conductive metal particles extend longer than the silver particles in the direction from the aluminum wiring in the conductive connection unit toward the conductive unit. Therefore, compared with the case where the conventional several silver particle is made to contact, contact resistance can be stabilized small and electroconductivity can also be improved.
また、本願の導電性部材の接続構造によれば、導電性接続ユニットはアルミ配線に接触する微細な複数の銀粒子を含む第一の銀ペーストを含み、アルミ配線には微細な銀粒子を嵌合する凹凸部が形成されている。そのため、アルミ配線と第一の銀ペーストに含まれた微細な銀粒子を接触させて接触抵抗を小さく安定させて、導電性を向上できる。 In addition, according to the conductive member connection structure of the present application, the conductive connection unit includes the first silver paste including a plurality of fine silver particles in contact with the aluminum wiring, and the fine silver particles are fitted into the aluminum wiring. Concave and convex portions are formed. Therefore, the aluminum wiring and the fine silver particles contained in the first silver paste are brought into contact with each other, the contact resistance is reduced and stabilized, and the conductivity can be improved.
本願の金属箔パターン積層体は、導電性部材の接続構造によって、アルミ配線と導電性接続ユニットとの接触を確実にして接触抵抗を小さく安定させ、導電性を向上させることができる。 The metal foil pattern laminate of the present application can improve the electrical conductivity by making the contact between the aluminum wiring and the conductive connection unit reliable, making the contact resistance small and stable by the connection structure of the conductive member.
本願の太陽電池モジュールは、太陽電池セルで受光した光を光電変換して、太陽電池セルの電極、導電性接続ユニット、および、アルミ配線をこの順に確実にそれぞれ確実に面接触させて導電させることにより、接触抵抗を小さく安定させて導電性を向上できる。 The solar battery module of the present application photoelectrically converts the light received by the solar battery cell, and makes sure that the electrode of the solar battery cell, the conductive connection unit, and the aluminum wiring are brought into surface contact in this order with certainty and conductive. Thus, the contact resistance can be made small and stable, and the conductivity can be improved.
以下、各実施形態に基づく導電性部材の接続構造を備えた太陽電池モジュールについて図1及び図6により説明する。
第一実施形態
図1に示す第一実施形態による導電性部材の接続構造を含む太陽電池モジュール1は、金属箔パターン積層体2と、金属箔パターン積層体2の裏面に設けられたバックシート3と、金属箔パターン積層体2の表面に配列された複数の太陽電池セル4と、複数の太陽電池セル4を金属箔パターン積層体2の上で封止する封止材5と、封止材5の表面に設けられた透光性前面板6とを備えている。Hereinafter, a solar cell module provided with a conductive member connection structure according to each embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 6.
First Embodiment A
バックシート3はシールド材としてバリア層を有している。バックシート3のバリア層としては、湿度遮蔽性や酸素遮断性を有する、アルミ箔膜またはアルミ箔膜と基材8の樹脂材料との複合積層フィルムを使用できる。
金属箔パターン積層体2は、バックシート3に接合された絶縁性の基材8と、接着剤層9と、所定の回路パターンが形成された金属箔パターンとしてアルミ配線10とが積層されて接合されている。The back sheet 3 has a barrier layer as a shield material. As the barrier layer of the back sheet 3, an aluminum foil film or a composite laminated film of the aluminum foil film and the resin material of the
The metal foil pattern laminate 2 is formed by laminating an insulating
基材8はフィルム形状またはシート形状を有している。材料としては、例えばアクリル、ポリカーボネート、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、ポリイミド、ウレタン、エポキシ、メラミン、スチレン、またはこれらを共重合した樹脂を用いることが可能である。断熱性、弾力性、および、光学特性を制御するため、必要に応じて基材8中に有機または無機フィラー等を混入させてもよい。
接着剤層9は、例えば熱硬化性樹脂であるウレタン、アクリル、エポキシ、ポリイミド、オレフィン、またはこれらを共重合した段階硬化型接着剤を加熱して硬化させることにより形成されている。また、接着剤層3として段階硬化型でない接着剤層を用いてもよい。The
The adhesive layer 9 is formed, for example, by heating and curing a thermosetting resin such as urethane, acrylic, epoxy, polyimide, olefin, or a step curable adhesive obtained by copolymerizing these. Moreover, you may use the adhesive bond layer which is not a step hardening type as the adhesive bond layer 3. FIG.
アルミ配線10は、互いに所定の間隙を開けて配列されており、アルミ配線10の各配線間の隙間には絶縁樹脂12が配設されている。アルミ配線10は、所定の配線パターンを有している。アルミ配線10の表面10aには、アルミナAl2O3を含む酸化皮膜が形成されやすい。そのため、後述する導電性接続ユニット15の平板銀粒子21は上述のはんだ材料よりも、導電性は良好であるが、一方で接着しにくいために抵抗値が増加する。この抵抗値は微々たるものであるが、太陽電池モジュール1では太陽電池セル4を多数直列に接続するため、全体の抵抗値が増大する。
そのため、太陽電池セル4の裏面に配設された電極13との電気接続のために、アルミ配線10の表面10aの酸化被膜を除去することが望ましい。酸化皮膜除去後のアルミ配線10の表面10aに酸化皮膜が再び形成されることを防ぐために、例えばアルミニウム用六価クロムフリー表面処理剤(日本パーカライジング株式会社製「パルコート」)等の酸化防止皮膜を形成することが好ましい。The aluminum wirings 10 are arranged with a predetermined gap therebetween, and an insulating
Therefore, it is desirable to remove the oxide film on the
また、太陽電池セル4を封止して絶縁する封止材5として例えばEVAフィルムが用いられている。封止材5は、太陽電池セル4を挟み込むように2枚以上のEVAフィルムを積層して形成してもよい。更に封止材5の表面に接着される透光性前面板6には、例えばガラスパネル等が用いられる。
なお、上述した太陽電池モジュール1は最終製品であるが、バックシート3からアルミ配線10(及び絶縁樹脂12)を含む金属箔パターン積層体2までの積層体を製品として出荷することがあり、更に導電性接続ユニット15も含まれる場合がある。
なお、金属箔パターン積層体2は、基材8と、接着剤層9と、アルミ配線10との積層として例示したが、基材8上に直接アルミ配線10を設け、接着剤層9を用いない構成、さらには、バックシート3にアルミ配線10を設け、基材8を用いない構成など、任意の組み合わせが可能である。
また、絶縁樹脂12および/またはバックシート3を用いずに、太陽電池モジュール1または金属箔パターン積層体2を構成することも可能である。For example, an EVA film is used as the sealing
Although the above-described
In addition, although the metal foil pattern laminated body 2 was illustrated as lamination | stacking with the
Moreover, it is also possible to constitute the
次に、太陽電池モジュール1で用いられる本願の第一実施形態である導電性部材の接続構造について図2を参照して説明する。
図2に示す本実施形態によるアルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との接続構造において、アルミ配線10と電極13とを接続する導電性接続ユニット15として、従来は一般的にはんだが用いられていた。しかし、配線パターンとしてアルミ配線10を用いる場合、はんだではアルミ配線10に接着しにくく電気抵抗が増大する。そのため、導電性接続ユニット15として銀ペースト17が用いられる。
なお、アルミ配線10、導電性接続ユニット15、太陽電池セル4の電極13は導電性部材を構成し、接合構造とはアルミ配線10及び導電性接続ユニット15、或いはアルミ配線10、導電性接続ユニット15及び太陽電池セル4の電極13の接合構造をいう。Next, the connection structure of the electroconductive member which is 1st embodiment of this application used with the
In the connection structure between the
In addition, the
アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間隙Kは、例えば400マイクロメートル(μm)程度である。アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間隙Kに銀ペースト17を配設して電気的に接続する場合、合成樹脂18中に含有される銀粒子は一般的に例えば粒径10〜20μm程度と微細である。また、含有割合を例えば銀粒子80重量%、合成樹脂20重量%とすると、体積比では銀粒子の割合が重量比より低下する。そのため、銀粒子同士の接触割合が小さくなるために、通電時の抵抗値が大きくかつ安定しない。
太陽電池モジュール1は、太陽電池セル4を例えば20〜30個程度直列に接続する構成を有する。従って、接触抵抗値が増大して発電効率が低下することを防ぐために、導電性接続ユニット15の接触抵抗を低下させる必要がある。
これに対し、多数の銀粒子の粒径を例えば100〜200μm程度に大きく形成すれば接触面積が増大して通電時の抵抗値は低下する。しかし、このような大きな粒径の銀粒子は一般的に製造されていないために製造コストが増大する。A gap K between the
The
On the other hand, if the particle diameter of a large number of silver particles is formed to be, for example, about 100 to 200 μm, the contact area increases and the resistance value during energization decreases. However, since such large-diameter silver particles are not generally produced, the production cost increases.
そこで、本願の第一実施形態では、導電性部材の接続構造において、銀粒子の製造コストの増大を抑制して接触面積を増大させて電気抵抗を低減させるために、次の構成を採用した。
即ち、本願の第一実施形態によるアルミ配線10と太陽電池セル4の電極13の接続構造において、図2に示すように、銀ペースト17は粘性と流動性を有する合成樹脂18中に多数の銀粒子を分散混合させたペーストである。銀粒子は、例えばピラー(柱)状で高さが400μm程度の長く大きなピラー銀粒子20と、例えば略板状で微細な(例えば10〜20μm程度)平板銀粒子21とを含む。
合成樹脂18は、例えばエポキシ樹脂もしくはシリコン樹脂を含む。Therefore, in the first embodiment of the present application, in the connection structure of conductive members, the following configuration is adopted in order to suppress an increase in manufacturing cost of silver particles, increase a contact area, and reduce electric resistance.
That is, in the connection structure of the
The
銀ペースト17は、アルミ配線10の表面上に微細な複数の平板銀粒子21が接触して配列され、平板銀粒子21と太陽電池セル4の電極13との間にピラー銀粒子20が接触して配設されている。なお、アルミ配線10には、表面10aの酸化被膜を除去して酸化防止被膜を形成する。これによっても接触抵抗値が下がって導電性が向上する。
上記構成により、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間で板状の微細な銀粒子21とピラー銀粒子20とを通して通電する。また、太陽電池セル4の電極13は銀で形成されているので導電性が良好である。In the
With the above configuration, electricity is passed between the
アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間隙Kに配設された銀ペースト17について、合成樹脂18に含まれる平板銀粒子21とピラー銀粒子20を上述のように接合させるために、次の製造方法を用いる。
合成樹脂18中にピラー銀粒子20と平板銀粒子21を混合させた銀ペースト17を製作し、この銀ペースト17をアルミ配線10上に塗布し、その上に太陽電池セル4の電極13を配置する。アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13とで銀ペースト17に圧力をかけると、押圧力によって、大きなピラー銀粒子20は例えば1個のみがアルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間に残り、このピラー銀粒子20とアルミ配線10との間に微細な複数の平板銀粒子21が平板状に残って挟持され、互いに面接触する。
さらに、加熱することで、アルミ配線10、複数の平板銀粒子21、ピラー銀粒子20、および、電極13がこの順に面接触して接合する。In order to join the
A
Furthermore, by heating, the
上述のように本第一実施形態による太陽電池モジュール1における導電性部材の接続構造は、アルミ配線10と電極13との間隙Kに塗布した銀ペースト17を押圧し固化させる。これにより、アルミ配線10の表面10aの導電性皮膜上に微細な複数の平板銀粒子21とピラー銀粒子20とを順次積層して太陽電池セル4の電極13に面接触させることができる。さらに、アルミ配線10の表面10aの酸化被膜を除去して導電性皮膜を形成することにより、抵抗値をより安定させることができる。
アルミ配線10と電極13との間隙K内で柱状のピラー銀粒子20を高さ方向に平板銀粒子21より長く形成した構成により、アルミ配線10と複数の平板銀粒子21、平板銀粒子21とピラー銀粒子20の下端面、および、ピラー銀粒子20の上端面と電極13との各接触面積をそれぞれ面接触によって確保できる。従って、接触抵抗と電流消費量が低減して抵抗値が安定し、導電性が向上する。As described above, the conductive member connection structure in the
With the configuration in which columnar
さらに、高さの大きい柱状のピラー銀粒子20を設けると共に、ピラー銀粒子20とアルミ配線10との間に微細な平板銀粒子21を複数配列させることにより、接触抵抗を低減させて導通性を向上させたため、大きなピラー銀粒子20の数が低減し、製造コストの上昇を抑制できる。
そのため、太陽電池モジュール1において、銀ペースト17でアルミ配線10と太陽電池セル4の電極13とを例えば数十個直列に接続させても、抵抗値が増大して電流消費量が増大することを抑制できる。Furthermore, by providing columnar
Therefore, in the
なお、本願の太陽電池モジュール1における導電性部材の接続構造は上述の第一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜構成や材料等の変更や置換が可能であり、それらも本願に含まれる。
以下に、本願の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した第一実施形態と同一または同様な部材、部品等には同一の符号を用いて説明を省略する。In addition, the connection structure of the conductive member in the
Although other embodiments and modifications of the present application will be described below, the same or similar members and components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
第二実施形態
本願の第二実施形態による太陽電池モジュール1の導電性部材の接続構造について、図3によって説明する。
第二実施形態によるアルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との接続構造では、図3に示すように導電性接続ユニット15を、平板銀粒子21を含む第一銀ペースト23とピラー銀粒子20を含む第二銀ペースト24とによって二層に形成する。2nd embodiment The connection structure of the electroconductive member of the
In the connection structure between the
酸化防止被膜を形成したアルミ配線10の表面10aにおいて、最初に、合成樹脂18中に微細な複数の平板銀ペースト21を混合させた第一銀ペースト23を塗布する。次に、第一銀ペースト23の上に合成樹脂18中にピラー銀粒子20を混合させた第二銀ペースト24を塗布し、その上に太陽電池セル4の電極13を接着させる。さらに、加熱することで、アルミ配線10、複数の平板銀粒子21、ピラー銀粒子20、複数の平板銀粒子21、および、電極13がこの順に面接触して接合する。
本第二実施形態による導電性部材の接続構造によれば、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間隙Kに微細な複数の平板銀ペースト21とピラー銀ペースト20を順次積層して互いに面接触させることにより、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13を確実に導電状態にできる。
また、導電性接続ユニット15を二層に形成したため、第一実施形態における押圧方法において、平板銀粒子21とピラー銀粒子20との積層をより確実に形成できる。 First, a
According to the conductive member connection structure according to the second embodiment, a plurality of fine flat silver pastes 21 and pillar silver pastes 20 are sequentially laminated in the gap K between the
Moreover, since the
上述した第一及び第二実施形態において、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13とを接続する導電性接続部材15として、アルミ配線10上に微細な平板銀粒子21と高さの大きなピラー銀粒子20とを積層した。ピラー銀粒子20の上端面と太陽電池セル4の電極13との接続は、電極13が銀で形成されているために導電性が良好である。しかし、ピラー銀粒子20と電極13との接触と通電を一層確実にするために、電極13の表面にも、微細な平板銀粒子21を合成樹脂18中に混合した第一銀ペースト23と同一構成の第三銀ペーストを塗布してもよい。
In the first and second embodiments described above, as the
第三実施形態
本願の第三実施形態による太陽電池モジュール1の導電性部材の接続構造について、図4によって説明する。
本第三実施形態では、太陽電池モジュール1のアルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との接続構造において、導電性接続ユニット15を、平板銀粒子21を含む2つの第一銀ペースト23、第三銀ペースト23Aと、それらの間に配設したピラー金属粒子26とによって三層に形成した。3rd embodiment The connection structure of the electroconductive member of the
In the third embodiment, in the connection structure between the
即ち、酸化防止被膜を形成したアルミ配線10の表面10aにおいて、合成樹脂18中に微細な平板銀ペースト21を混合させた第一銀ペースト23を塗布する。アルミ配線10上に設けた第一銀ペースト23の平板銀ペースト21の上面に、例えば銅、Ni、またはその他の各種の導電性金属によって形成された柱状のピラー金属粒子26を配置する。
そして、太陽電池セル4の電極13に第三銀ペースト23Aを塗布し、ピラー金属粒子26の上端面に配置する。ピラー金属粒子26を銀以外の導電性金属、例えば銅で形成した場合、電極13との間に平板銀粒子21を設置すると良好な導電性が得られる。That is, the
Then, the
本第三実施形態による導電性部材の接続構造によれば、アルミ配線10から太陽電池セル4の電極13までの間隙Kに微細な平板銀粒子21、ピラー金属粒子26、および、平板銀粒子21をこの順に三層になるように面接触させて積層する。さらに、加熱することで、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13とを導通状態に形成できる。
なお、ピラー金属粒子26は厚さが400μm程度であり、略板状である。そのため、例えばフィルム状の銅やNi等の導電性金属をパンチングによって打ち抜いて取り出し、アルミ配線10の表面10aの平板銀粒子21上に載置すればよい。According to the connection structure of conductive members according to the third embodiment, fine tabular
The
本第三実施形態による太陽電池モジュール1における導電性部材の接続構造によれば、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間に、平板銀粒子21、ピラー金属粒子26、および、平板銀粒子21をこの順に三層に積層して形成して互いに面接触させる。従って、アルミ配線10と太陽電池セル4との間の接触抵抗値を低減して導電性を向上させることができる。
しかも、平板銀粒子21より高さが大きなピラー金属粒子26を、高価な銀の代わりに低廉な銅やNi等の導電性金属で形成すると共に、平板銀粒子21を一般的な寸法を有する微細な銀粒子を用いて形成したため、さらに低コストで製造できる。
なお、ピラー金属粒子26を銀で形成してもよい。According to the connection structure of the conductive member in the
In addition, the
The
第四実施形態
本願の第四実施形態による太陽電池モジュール1の導電性部材の接続構造について、図5によって説明する。
本第四実施形態によるアルミ配線10と導電性接続ユニット15との接続構造において、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13との間隙Kに、導電性接続ユニット15として、銀ペースト29を塗布し、加熱して接合する。銀ペースト29は、合成樹脂18内に、例えば10〜20μm程度の粒径を有する微細な多数の銀粒子28を混合して形成する。銀ペースト29に含まれる含有割合は、上述したように、重量比で例えば銀粒子28は80重量%、合成樹脂18は20重量%である。
アルミ配線10の表面10aには、銀粒子28を嵌合可能な微細な複数の凹部30を凹凸部として形成する。そのため、アルミ配線10の表面10aの凹凸部の粗さ(Rz値)を銀粒子28の粒径と略同一に形成して、表面10aの凹部30に銀粒子28が入り込むようにする。なお、銀粒子28の粒径は必ずしも均一である必要はなく不定形でもよく、粒度分布の中心値を凹凸部の粗さ(Rz値)と略同一にすればよい。Fourth Embodiment A connection structure for conductive members of a
In the connection structure between the
On the
アルミ配線10の表面10aについて、上述の各実施形態と同様に酸化被膜を除去して酸化防止被膜を形成してもよいが、砥石等で研磨して所定寸法の粗さの凹凸部を形成することで酸化被膜を除去するようにしてもよい。
On the
上述のように、本第四実施形態による太陽電池モジュール1における導電性部材の接続構造によれば、アルミ配線10と太陽電池セル4の電極13とが、それらの間隙Kに塗布された銀ペースト29に含まれる多数の銀粒子28同士の接触によって導通状態とされる。しかも、アルミ配線10の表面10aに形成された凹凸部の凹部30に銀粒子28を嵌合させることで、アルミ配線10と銀粒子28とを十分接触させたうえで導通できる。また、電極13は銀で形成されているため、銀ペースト29の銀粒子28と十分接触し、従って、確実に導通できる。
As described above, according to the conductive member connecting structure in the
なお、上述した本願の各実施形態では、導電性部材の接続構造として、アルミ配線10から太陽電池セル4の電極13までの接続構造について説明したが、本願は上述した接続構造に限定されず、太陽電池セル4の電極13に代えて、他の回路等の導電性ユニットとアルミ配線10との接続構造にも用いることができる。
また、本願の各実施形態による導電性部材の接続構造は、必ずしも太陽電池モジュール1だけではなく、ICタグのアンテナ、導電体、回路パターン等の各種の導電性部材の接続構造に用いることもできる。In addition, in each embodiment of this application mentioned above, although the connection structure from the
Moreover, the connection structure of the electroconductive member by each embodiment of this application can also be used not only for the
第一実施形態における導電性接続ユニット15において、図2に示すように1個のピラー銀粒子20に代えて、図6に示すように複数個のピラー銀粒子20Aが分散または接触して並列に配列されていてもよい。この構成は第二、第三実施形態におけるピラー銀粒子20やピラー金属粒子26にも使用できる。
ピラー銀粒子20やピラー金属粒子26は導電性金属粒子を形成する。
銀ペースト17、23、29に含まれる微細な銀粒子21、28は、必ずしも平板状である必要はなく、不定形であってもよい。In the
The
The
また、上述の各実施形態では、アルミ配線10の表面10aの酸化被膜を除去して酸化防止被膜を形成し、導電性を確保したが、必ずしも酸化被膜を除去する必要はない。例えば、ICタグアンテナ等では、導電性接続部材15との通電のために用いる銀ペーストは例えば1〜3個程度と微少であるため、酸化被膜を通して導電性接続部材15と導通させるようにしてもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the oxide film on the
アルミ配線と導電性接続部材とを接続させた導電性部材の接続構造と、この接続構造を備えた金属箔パターン積層体と、この金属箔パターン積層体に太陽電池セルを接続させて封止した太陽電池モジュールに適用できる。 A conductive member connection structure in which an aluminum wiring and a conductive connection member are connected, a metal foil pattern laminate including the connection structure, and solar cells connected to the metal foil pattern laminate and sealed. Applicable to solar cell modules.
1 太陽電池モジュール
2 金属箔パターン積層体
4 太陽電池セル
5 封止材
6 透光性前面板
10 アルミ配線
10a 表面
13 電極
15 導電性接続部材
17、29 銀ペースト
18 合成樹脂
20 ピラー銀粒子
21 平板銀粒子
23 第一銀ペースト
23A 第三銀ペースト
24 第二銀ペースト
26 ピラー金属粒子
28 銀粒子
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記導電性接続ユニットは、少なくとも前記アルミ配線に接触する微細な複数の銀粒子を含む第一の銀ペーストと、前記複数の銀粒子に接触すると共に前記アルミ配線から前記導電性ユニットに向かう方向に前記銀粒子より長く延びた導電性金属粒子と、を有する、
導電性部材の接続構造。An aluminum wiring, and a conductive connection unit for connecting the aluminum wiring to a conductive unit to conduct electricity;
The conductive connection unit includes at least a first silver paste including a plurality of fine silver particles that are in contact with the aluminum wiring, and is in contact with the plurality of silver particles and in a direction from the aluminum wiring to the conductive unit. Conductive metal particles extending longer than the silver particles,
Conductive member connection structure.
前記導電性接続ユニットは、複数の銀粒子を含む第一の銀ペーストからなり、
前記アルミ配線には、前記銀粒子を嵌合して導電させる凹凸部が形成されている、
導電性部材の接続構造。An aluminum wiring, and a conductive connection unit for connecting the aluminum wiring to a conductive unit to conduct electricity;
The conductive connection unit comprises a first silver paste containing a plurality of silver particles,
The aluminum wiring has a concavo-convex portion for fitting and conducting the silver particles,
Conductive member connection structure.
前記アルミ配線が接着剤層を介して接合される基板と、
を備える、金属箔パターン積層体。The connection structure of the conductive member according to any one of claims 1 to 8,
A substrate to which the aluminum wiring is bonded via an adhesive layer;
A metal foil pattern laminate.
前記アルミ配線が接着剤層を介して接合される基板と、
前記導電性ユニットである電極を裏面に設けた太陽電池セルと、
前記太陽電池セルを封止する封止材と、
前記封止材に対して前記アルミ配線とは反対の面に積層してなる透光性前面板と、
を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
The connection structure of the conductive member according to any one of claims 1 to 8,
A substrate to which the aluminum wiring is bonded via an adhesive layer;
A solar battery cell provided with an electrode on the back surface, which is the conductive unit;
A sealing material for sealing the solar battery cell;
A translucent front plate laminated on the surface opposite to the aluminum wiring with respect to the sealing material;
A solar cell module comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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