KR101431404B1 - 태양 전지 모듈, 태양 전지 모듈의 제조 방법, 탭선이 권장된 릴 권장체 - Google Patents

태양 전지 모듈, 태양 전지 모듈의 제조 방법, 탭선이 권장된 릴 권장체 Download PDF

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Abstract

도전성 접착제를 이용하여 탭선과 태양 전지 셀 전극의 접속을 도모함에 있어서, 접속 신뢰성을 향상시킨다. 복수의 태양 전지 셀 (2) 과, 태양 전지 셀 (2) 의 표면 및 인접하는 태양 전지 셀 (2) 의 이면에 각각 형성된 전극 (11, 13) 상에 구상의 도전성 입자 (23) 를 함유하는 도전성 접착제 (17) 를 개재하여 접속되어, 복수의 태양 전지 셀 (2) 끼리를 접속하는 탭선 (3) 을 구비하고, 탭선 (3) 은, 도전성 접착제 (17) 와 접하는 일면에 요철부 (18) 가 형성되고, 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있다.

Description

태양 전지 모듈, 태양 전지 모듈의 제조 방법, 탭선이 권장된 릴 권장체{SOLAR CELL MODULE, MANUFACTURING METHOD FOR SOLAR CELL MODULE, AND REEL-WOUND BODY WITH TAB WIRE WOUND THEREAROUND}
본 발명은 탭선에 의해 복수의 태양 전지 셀이 접속된 태양 전지 모듈에 관한 것으로, 특히 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 태양 전지 셀의 전극과 접속되는 탭선, 이 탭선을 사용한 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은 일본에서 2011년 3월 23일에 출원된 일본 특허출원 특원2011-64797호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 이 출원은 참조됨으로써 본 출원에 원용된다.
예를 들어 결정 실리콘계 태양 전지 모듈에서는, 복수의 인접하는 태양 전지 셀이, 인터커넥터가 되는 탭선에 의해 접속되어 있다. 탭선은, 그 일단측을 하나의 태양 전지 셀의 표면 전극에 접속하고, 타단측을 인접하는 태양 전지 셀의 이면 전극에 접속함으로써, 각 태양 전지 셀을 직렬로 접속한다. 이 때, 탭선은, 일단측의 일면측이 하나의 태양 전지 셀의 표면 전극에 접속되고, 타단측의 타면측이 인접하는 태양 전지 셀의 이면 전극에 접속되어 있다.
구체적으로, 태양 전지 셀은, 수광면에 은 페이스트 등의 스크린 인쇄에 의해 버스 바 전극이 형성되고, 태양 전지 셀의 이면 접속부에 Ag 전극이 형성되어 있다. 또한, 태양 전지 셀 이면의 접속부 이외의 영역은 Al 전극이나 Ag 전극이 형성되어 있다.
또, 탭선은, 리본상 동박의 양면에 땜납 코트층이 형성됨으로써 형성된다. 구체적으로, 탭선은, 두께 0.05 ∼ 0.2 ㎜ 정도로 압연 (壓延) 한 동박을 슬릿하거나, 혹은 구리 와이어를 평판상으로 압연하거나 하여 얻은 폭 1 ∼ 3 ㎜ 의 평각 구리선에, 땜납 도금이나 딥 납땜 등을 실시함으로써 형성된다.
태양 전지 셀과 탭선의 접속은, 탭선을 태양 전지 셀의 각 전극 상에 배치하고, 가열 본더에 의해 열가압함으로써, 탭선 표면에 형성된 땜납을 용융, 냉각시킴으로써 실시한다 (특허문헌 1).
그러나, 납땜에서는 약 260 ℃ 로 고온에 의한 접속 처리가 이루어지기 때문에, 태양 전지 셀의 휨이나, 탭선과 표면 전극 및 이면 전극의 접속부에 발생하는 내부 응력, 또한 플럭스의 잔류물 등에 의해, 태양 전지 셀의 표면 전극 및 이면 전극과 탭선 사이의 접속 신뢰성이 저하될 것이 염려된다.
그래서, 종래, 태양 전지 셀의 표면 전극 및 이면 전극과 탭선의 접속에, 비교적 낮은 온도에서의 열압착 처리에 의한 접속이 가능한 도전성 접착 필름이 사용되고 있다 (특허문헌 2). 이와 같은 도전성 접착 필름으로서는, 평균 입경이 수 ㎛ 오더인 구상 또는 인편상의 도전성 입자를 열경화형 바인더 수지 조성물에 분산시켜 필름화한 것이 사용되고 있다.
도전성 접착 필름은, 표면 전극 및 이면 전극과 탭선 사이에 개재된 후, 탭선 상으로부터 가열 본더에 의해 열가압됨으로써, 바인더 수지가 유동성을 나타내어 전극, 탭선 사이로부터 유출됨과 함께, 도전성 입자가 전극과 탭선 사이의 도통을 도모하여, 이 상태에서 바인더 수지가 열경화된다. 이로써, 탭선에 의해 복수의 태양 전지 셀이 직렬 접속된 스트링이 형성된다.
도전성 접착 필름을 사용하여 탭선과 표면 전극 및 이면 전극이 접속된 복수의 태양 전지 셀은, 유리, 투광성 플라스틱 등의 투광성을 갖는 표면 보호재와, PET (Poly Ethylene Terephthalate) 등의 필름으로 이루어지는 배면 보호재 사이에, 에틸렌비닐아세테이트 수지 (EVA) 등의 투광성을 갖는 봉지재에 의해 봉지된다.
일본 공개특허공보 2004-356349호 일본 공개특허공보 2008-135654호
그러나, 도전성 접착 필름을 사용하여 태양 전지 셀의 표면 전극 및 이면 전극과 탭선의 접합을 실시하는 구성에 있어서는, 더 나은 접속 신뢰성의 향상, 즉, 도전성 접착 필름에 의한 탭선과 태양 전지 셀의 각 전극의 전기적으로 저저항에서의 접속이 요망되고 있다. 특히 태양 전지 모듈은, 설치 후에 밤낮, 기후 혹은 사계에 따라서도 온도나 습도 환경이 변화하는 것으로부터, 이와 같은 환경 변화에 있어서도 안정된 접속을 지속시키는 것이 바람직하다.
그래서, 본 발명은 도전성 접착 필름을 사용하여 탭선과 태양 전지 셀의 각 전극의 접속을 도모함에 있어서, 접속 신뢰성을 향상시킨 태양 전지 모듈, 태양 전지 모듈의 제조 방법 및 당해 탭선이 권장 (卷裝) 된 릴 권장체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관련된 태양 전지 모듈은, 복수의 태양 전지 셀과, 상기 태양 전지 셀의 표면 및 인접하는 태양 전지 셀의 이면에 각각 형성된 전극 상에 구상의 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 접속되어, 복수의 상기 태양 전지 셀끼리를 접속하는 탭선을 구비하고, 상기 탭선은, 상기 도전성 접착제와 접하는 일면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있다.
또, 본 발명에 관련된 태양 전지 모듈의 제조 방법은, 태양 전지 셀의 표면 전극에 구상의 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 탭선의 일단측을 배치하고, 상기 태양 전지 셀과 인접하는 태양 전지 셀의 이면 전극에 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 상기 탭선의 타단측을 배치하는 공정과, 상기 탭선을 상기 표면 전극 및 상기 이면 전극에 열가압하고, 상기 도전성 접착제에 의해 상기 탭선을 상기 표면 전극 및 상기 이면 전극에 접속하는 공정을 가지며, 상기 탭선은, 상기 도전성 접착제와 접하는 일면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있는 것이다.
또, 본 발명에 관련된 릴 권장체는, 태양 전지 셀의 표면 및 인접하는 태양 전지 셀의 이면에 각각 형성된 전극 상에 구상의 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 접속되어, 복수의 상기 태양 전지 셀끼리를 접속하는 탭선이 릴에 권회된 릴 권장체에 있어서, 상기 탭선은, 상기 도전성 접착제와 접하는 일면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 탭선은, 요철부의 평균 높이 (H) 가, 도전성 접착제에 분산되어 있는 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있기 때문에, 도전성 입자가 요철부의 오목부에 협지되어, 태양 전지 셀의 각 전극과 접촉된다. 따라서, 탭선은, 요철부의 볼록부 및 도전성 입자에 의한 태양 전지 셀의 각 전극과의 접촉 면적이 증가하여, 도통 저항을 저하시킬 수 있다.
도 1 은, 태양 전지 모듈을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2 는, 태양 전지 셀의 스트링을 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 태양 전지 셀의 이면 전극 및 접속부를 나타내는 평면도이다.
도 4 는, 미리 도전성 접착제가 형성된 탭선을 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 태양 전지 셀의 전극과 탭선의 접속 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6 은, 탭선의 릴 권장체를 나타내는 사시도이다.
도 7 은 도전성 접착 필름을 나타내는 단면도이다.
도 8 은, 릴상으로 권회된 도전성 접착 필름을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 실시예 및 비교예를 나타내는 단면도이다.
도 10 은, 실시예 및 비교예를 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명이 적용된 태양 전지 모듈, 태양 전지 모듈의 제조 방법, 탭선이 권장된 릴 권장체에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
[태양 전지 모듈]
본 발명이 적용된 태양 전지 모듈 (1) 은, 도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 복수의 태양 전지 셀 (2) 이 인터커넥터가 되는 탭선 (3) 에 의해 직렬로 접속된 스트링 (4) 을 가지며, 이 스트링 (4) 을 복수 배열한 매트릭스 (5) 를 구비한다. 그리고, 태양 전지 모듈 (1) 은, 이 매트릭스 (5) 가 봉지 접착제의 시트 (6) 사이에 끼워져, 수광면측에 형성된 표면 커버 (7) 및 이면측에 형성된 백시트 (8) 와 함께 일괄하여 라미네이트되고, 마지막으로, 주위에 알루미늄 등의 금속 프레임 (9) 이 부착됨으로써 형성된다.
봉지 접착제로서는, 예를 들어 에틸렌비닐아세테이트 수지 (EVA) 등의 투광성 봉지재가 사용된다. 또, 표면 커버 (7) 로서는, 예를 들어, 유리나 투광성 플라스틱 등의 투광성 재료가 사용된다. 또, 백시트 (8) 로서는, 유리나 알루미늄박을 수지 필름 사이에 협지한 적층체 등이 사용된다.
태양 전지 모듈의 각 태양 전지 셀 (2) 은, 광전 변환 소자 (10) 를 갖는다. 광전 변환 소자 (10) 는, 단결정형 실리콘 광전 변환 소자, 다결정형 광전 변환 소자를 사용하는 결정 실리콘계 태양 전지나, 아모르퍼스 실리콘으로 이루어지는 셀과 미(微)결정 실리콘이나 아모르퍼스 실리콘 게르마늄으로 이루어지는 셀을 적층시킨 광전 변환 소자를 사용한 박막 실리콘계 태양 전지 등, 각종 광전 변환 소자 (10) 를 사용할 수 있다.
또, 광전 변환 소자 (10) 는, 수광면측에 내부에서 발생한 전기를 집전하는 핑거 전극 (12) 과 핑거 전극 (12) 의 전기를 집전하는 버스 바 전극 (11) 이 형성되어 있다. 버스 바 전극 (11) 및 핑거 전극 (12) 은, 태양 전지 셀 (2) 의 수광면이 되는 표면에, 예를 들어 Ag 페이스트가 스크린 인쇄 등에 의해 도포된 후, 소성됨으로써 형성된다. 또, 핑거 전극 (12) 은, 수광면의 전체면에 걸쳐, 예를 들어 약 50 ∼ 200 ㎛ 정도의 폭을 갖는 라인이, 소정 간격, 예를 들어 2 ㎜ 간격으로, 거의 평행하게 복수 형성되어 있다. 버스 바 전극 (11) 은, 핑거 전극 (12) 과 대략 직교하도록 형성되고, 또, 태양 전지 셀 (2) 의 면적에 따라 복수 형성되어 있다.
또, 광전 변환 소자 (10) 는, 수광면과 반대인 이면측에, 알루미늄이나 은으로 이루어지는 이면 전극 (13) 이 형성되어 있다. 이면 전극 (13) 은, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄이나 은으로 이루어지는 전극이, 스크린 인쇄나 스퍼터 등에 의해 태양 전지 셀 (2) 의 이면에 형성된다. 이면 전극 (13) 은, 후술하는 도전성 접착 필름 (17) 을 개재하여 탭선 (3) 이 접속되는 탭선 접속부 (14) 를 갖는다.
그리고, 태양 전지 셀 (2) 은, 탭선 (3) 에 의해, 표면에 형성된 각 버스 바 전극 (11) 과, 인접하는 태양 전지 셀 (2) 의 이면 전극 (13) 이 전기적으로 접속되고, 이로써 직렬로 접속된 스트링 (4) 을 구성한다. 탭선 (3) 과 버스 바 전극 (11) 및 이면 전극 (13) 은, 후술하는 도전성 접착 필름 (17) 에 의해 접속된다.
[탭선]
탭선 (3) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 인접하는 태양 전지 셀 (2X, 2Y, 2Z) 의 각 사이를 전기적으로 접속하는 장척상 (長尺狀) 의 도전성 기재이다. 탭선 (3) 은, 예를 들어 두께 50 ∼ 300 ㎛ 로 압연된 동박이나 알루미늄박을 슬릿하거나, 혹은 구리나 알루미늄 등의 가는 금속 와이어를 평판상으로 압연함으로써, 도전성 접착 필름 (17) 과 거의 동일한 폭의 1 ∼ 3 ㎜ 폭의 평각의 구리선을 얻는다. 그리고, 탭선 (3) 은, 이 평각 구리선에, 필요에 따라 금 도금, 은 도금, 주석 도금, 땜납 도금 등을 실시함으로써 형성된다.
[요철부]
또, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 탭선 (3) 은, 도전성 접착 필름 (17) 과 접하는 일면 (3a) 에 요철부 (18) 가 형성되어 있다. 요철부 (18) 는, 탭선 (3) 의 일면 (3a) 의 전체면에 걸쳐 불규칙하게 형성된 오목부 및 볼록부로 이루어지고, 도금 처리된 리본상 동박의 프레스 성형, 혹은 일면 (3a) 의 에칭 등에 의해 형성되어 있다.
또, 탭선 (3) 은, 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와, 후술하는 도전성 접착 필름 (17) 의 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있다. 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 란, 오목부 (18b) 의 정상점으로부터 볼록부 (18a) 의 정상점까지의 높이의 평균값으로, 복수 지점, 예를 들어 10 개 지점 측정한 높이의 평균값을 말한다. 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 는 1 ∼ 50 ㎛ 의 범위에서 사용이 가능하고, 10 ∼ 20 ㎛ 의 범위에서 바람직하게 사용할 수 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 태양 전지 모듈 (1) 은, 탭선 (3) 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와, 도전성 접착 필름 (17) 의 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있음에 따라, 요철부 (18) 의 볼록부 (18a) 및 도전성 입자 (23) 에 의한, 버스 바 전극 (11) 및 이면 전극 (13) 에 대한 접촉 면적이 증가하여, 접촉 저항을 저하시킬 수 있다.
[박리 처리]
또, 탭선 (3) 은, 요철부 (18) 가 형성된 일면 (3a) 과 반대측의 타면 (3b) 에 박리 처리층 (19) 을 형성해도 된다. 박리 처리층 (19) 은, 공지된 수법을 이용하여 형성할 수 있고, 예를 들어 실리콘계, 장사슬 알킬계, 불소계, 황화몰리브덴 등의 박리 처리제에 의해 탭선 (3) 의 타면 (3b) 을 표면 처리함으로써 형성된다.
탭선 (3) 은, 타면 (3b) 에 박리 처리층 (19) 을 형성함으로써, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 권장체 (20) 로서 권회되었을 때에도, 중첩 부분이 접착되는 경우가 없다. 따라서, 탭선 (3) 은, 버스 바 전극 (11) 이나 이면 전극 (13) 에 배치할 때에, 릴 (21) 로부터 원활하게 송출할 수 있다.
[접착 필름]
도전성 접착 필름 (17) 은, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 구상의 도전성 입자 (23) 가 고밀도로 함유된 열경화성의 바인더 수지층이다. 또, 도전성 접착 필름 (17) 은, 압입성의 관점에서, 바인더 수지의 최저 용융 점도가 100 ∼ 100000 Pa·s 인 것이 바람직하다. 도전성 접착 필름 (17) 은, 최저 용융 점도가 지나치게 낮으면 저압착부터 본(本) 경화 과정에서 수지가 유동되어 접속 불량이나 셀 수광면으로의 비어져 나옴이 발생하기 쉬워, 수광률 저하의 원인이 되기도 한다. 또, 최저 용융 점도가 지나치게 높아도 필름 첩착시에 불량을 발생시키기 쉬워, 접속 신뢰성에 악영향이 나타나는 경우도 있다. 또한, 최저 용융 점도에 대해서는, 샘플을 소정량 회전식 점도계에 장전하여, 소정의 승온 속도로 상승시키면서 측정할 수 있다.
도전성 접착 필름 (17) 에 사용되는 구상의 도전성 입자 (23) 로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 니켈, 금, 은, 구리 등의 금속 입자, 수지 입자에 금 도금 등을 실시한 것, 수지 입자에 금 도금을 실시한 입자의 최외층에 절연 피복을 실시한 것 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 구상이란, 이른바 구형에 한정되지 않고, 단면이 대략 원형이나 타원형인 구형 이외에, 평탄면이나 만곡면으로 이루어지는 다면체 등, 일반적으로 금속 입자나 수지 입자가 취할 수 있는, 입경을 관념할 수 있는 모든 형태를 말한다. 또한, 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경은 1 ∼ 50 ㎛ 의 범위에서 사용이 가능하며, 10 ∼ 30 ㎛ 의 범위를 바람직하게 사용할 수 있다.
또, 도전성 접착 필름 (17) 은, 상온 부근에서의 점도가 10 ∼ 10000 ㎪·s 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 10 ∼ 5000 ㎪·s 이다. 도전성 접착 필름 (17) 의 점도가 10 ∼ 10000 ㎪·s 의 범위임으로써, 도전성 접착 필름 (17) 을 탭선 (3) 의 일면 (3a) 에 형성하여, 릴 (21) 에 권장한 경우에 있어서, 이른바 비어져 나옴에 의한 블로킹을 방지할 수 있고, 또, 소정의 점착력 (tackiness) 을 유지할 수 있다.
도전성 접착 필름 (17) 의 바인더 수지층의 조성은, 상기 서술한 바와 같은 특징을 저해하지 않는 한, 특별히 제한되지 않지만, 보다 바람직하게는, 막형성 수지와, 액상 에폭시 수지와, 잠재성 경화제와, 실란 커플링제를 함유한다.
막형성 수지는, 평균 분자량이 10000 이상인 고분자량 수지에 상당하며, 필름 형성성의 관점에서, 10000 ∼ 80000 정도의 평균 분자량인 것이 바람직하다. 막형성 수지로서는, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페녹시 수지 등의 여러 가지 수지를 사용할 수 있고, 그 중에서도 막형성 상태, 접속 신뢰성 등의 관점에서 페녹시 수지가 바람직하게 사용된다.
액상 에폭시 수지로서는, 상온에서 유동성을 가지고 있으면, 특별히 제한되지는 않고, 시판되는 에폭시 수지를 모두 사용할 수 있다. 이와 같은 에폭시 수지로서는, 구체적으로는, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또, 아크릴 수지 등 다른 유기 수지와 적절히 조합하여 사용해도 된다.
잠재성 경화제로서는, 가열 경화형, UV 경화형 등의 각종 경화제를 사용할 수 있다. 잠재성 경화제는, 통상에서는 반응하지 않고, 어떠한 트리거에 의해 활성화되어, 반응을 개시한다. 트리거에는, 열, 광, 가압 등이 있으며, 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 본원에서는, 가열 경화형의 잠재성 경화제가 바람직하게 사용되며, 버스 바 전극 (11) 이나 이면 전극 (13) 에 가열 압압 (押壓) 됨으로써 본 경화된다. 액상 에폭시 수지를 사용하는 경우에는, 이미다졸류, 아민류, 술포늄염, 오늄염 등으로 이루어지는 잠재성 경화제를 사용할 수 있다.
실란 커플링제로서는, 에폭시계, 아미노계, 메르캅토·술파이드계, 우레이드계 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 본 실시형태에서는, 에폭시계 실란 커플링제가 바람직하게 사용된다. 이로써, 유기 재료와 무기 재료의 계면에 있어서의 접착성을 향상시킬 수 있다.
또, 그 밖의 첨가 조성물로서, 무기 필러를 함유하는 것이 바람직하다. 무기 필러를 함유함으로써, 압착시에 있어서의 수지층의 유동성을 조정하여, 입자 포착률을 향상시킬 수 있다. 무기 필러로서는, 실리카, 탤크, 산화티탄, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있으며, 무기 필러의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
도 8 은, 도전성 접착 필름 (17) 의 제품 형태의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이 도전성 접착 필름 (17) 은, 박리 기재 (24) 상에 바인더 수지층이 적층되어, 테이프상으로 성형되어 있다. 이 테이프상의 도전성 접착 필름은, 릴 (25) 에 박리 기재 (24) 가 외주측이 되도록 권회 적층된다. 박리 기재 (24) 로서는, 특별히 제한은 없으며, PET (Poly Ethylene Terephthalate), OPP (Oriented Polypropylene), PMP (Poly-4-methlpentene-1), PTFE (Polytetrafluoroethylene) 등을 사용할 수 있다. 또, 도전성 접착 필름 (17) 은, 바인더 수지층 상에 투명한 커버 필름을 갖는 구성으로 해도 된다.
이 때, 바인더 수지층 상에 첩부 (貼付) 되는 커버 필름으로서 상기 서술한 탭선 (3) 을 사용해도 된다. 도전성 접착 필름 (17) 은, 바인더 수지층이 탭선 (3) 의 요철부 (18) 가 형성된 일면 (3a) 에 적층된다. 이와 같이, 미리 탭선 (3) 과 도전성 접착 필름 (17) 을 적층 일체화시켜 둠으로써, 실사용시에 있어서는, 박리 기재 (24) 를 박리하여, 도전성 접착 필름 (17) 의 바인더 수지층을 버스 바 전극 (11) 이나 이면 전극 (13) 의 탭선 접속부 (14) 상에 첩착 (貼着) 함으로써 탭선 (3) 과 각 전극 (11, 13) 의 접속이 도모된다.
상기에서는, 필름 형상을 갖는 도전성 접착 필름에 대하여 설명했지만, 페이스트상이어도 문제는 없다. 본원에서는, 도전성 입자를 함유하는 필름상의 도전성 접착 필름 (17) 또는 페이스트상의 도전성 접착 페이스트를 「도전성 접착제」 라고 정의한다. 도전성 접착 페이스트를 사용하는 경우에도, 탭선 (3) 은, 미리 요철부 (18) 가 형성된 일면 (3a) 에 이 도전성 접착 페이스트를 도포해 두고, 이 도전성 접착제를 태양 전지 셀 (2) 의 각 전극 (11, 13) 상에 첩착해도 된다.
또한, 도전성 접착 필름 (17) 은, 릴 형상에 한정되지 않고, 버스 바 전극 (11) 이나 이면 전극 (13) 의 탭선 접속부 (14) 의 형상에 따른 단책 (短冊) 형상이어도 된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이 도전성 접착 필름 (17) 이 권취된 릴 제품으로서 제공되는 경우, 도전성 접착 필름 (17) 의 점도를 10 ∼ 10000 ㎪·s 의 범위로 함으로써, 도전성 접착 필름 (17) 의 변형을 방지하여, 소정의 치수를 유지할 수 있다. 또, 도전성 접착 필름 (17) 이 단책 형상으로 2 장 이상 적층된 경우도 마찬가지로 변형을 방지하여, 소정의 치수를 유지할 수 있다.
상기 서술한 도전성 접착 필름 (17) 은, 도전성 입자 (23) 와, 막형성 수지와, 액상 에폭시 수지와, 잠재성 경화제와, 실란 커플링제를 용제에 용해시킨다. 용제로서는, 톨루엔, 아세트산에틸 등, 또는 이들의 혼합 용제를 사용할 수 있다. 용해시켜 얻어진 수지 생성용 용액을 박리 시트 상에 도포하고, 용제를 휘발시킴으로써, 도전성 접착 필름 (17) 을 얻는다.
그리고, 도전성 접착 필름 (17) 은, 표면 전극용 2 개 및 이면 전극용 2 개가 소정 길이로 컷되어, 태양 전지 셀 (2) 의 표리면의 소정 위치에 임시 부착된다. 이 때, 도전성 접착 필름 (17) 은, 태양 전지 셀 (2) 의 표면에 거의 평행하게 복수 형성되어 있는 각 버스 바 전극 (11) 및 이면 전극 (13) 의 탭선 접속부 (14) 상에 임시 부착된다.
이어서, 마찬가지로 소정 길이로 컷된 탭선 (3) 이 도전성 접착 필름 (17) 상에 일면 (3a) 이 중첩 배치된다. 그 후, 도전성 접착 필름 (17) 은, 탭선 (3) 상으로부터 가열 본더에 의해 소정 온도, 압력으로 열가압됨으로써, 바인더 수지가 각 전극 (11, 13), 탭선 (3) 사이로부터 유출됨과 함께 도전성 입자 (23) 가 탭선 (3) 과 각 전극 (11, 13) 사이에 협지되고, 이 상태에서 바인더 수지가 경화된다. 이로써, 도전성 접착 필름 (17) 은, 탭선 (3) 을 각 전극 상에 접착시킴과 함께, 요철부 (18) 의 볼록부 (18a) 가 버스 바 전극 (11) 이나 이면 전극 (13) 에 접촉되어 도통 접속시킬 수 있다.
[본 발명의 효과]
이 때, 탭선 (3) 은, 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 가, 도전성 접착 필름 (17) 의 바인더 수지층에 분산되어 있는 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있기 때문에, 도전성 입자 (23) 가 요철부 (18) 의 오목부 (18b) 에 협지되어, 버스 바 전극 (11) 이나 이면 전극 (13) 과 접촉한다. 따라서, 탭선 (3) 은, 요철부 (18) 의 볼록부 (18a) 및 도전성 입자 (23) 에 의한 태양 전지 셀 (2) 의 각 전극 (11, 13) 과의 접촉 면적이 증가하여, 도통 저항을 저하시킬 수 있다.
또, 탭선 (3) 은, 태양 전지 셀 (2) 의 각 전극 (11, 13) 상에 첩착되기 전에, 미리 요철부 (18) 가 형성된 일면 (3a) 에 도전성 접착 필름 (17) 혹은 도전성 접착 페이스트가 형성됨으로써, 각 전극 (11, 13) 상에 도전성 접착 필름 (17) 을 임시 부착하는 공정이 불필요해져, 제조 공수의 삭감을 도모할 수 있다.
즉, 도전성 접착 필름 (17) 을 전극 (11, 13) 상에 임시 부착하는 공법에서는, 먼저 도전성 접착 필름 (17) 을 각 전극 (11, 13) 의 길이에 따라 컷하여 각 전극 (11, 13) 상에 배치하고, 가열 본더에 의해 바인더 수지층이 본 경화되지 않지만 유동성을 나타내는 정도로 예비 경화시켜 임시 부착한다. 이어서, 탭선 (3) 을 도전성 접착 필름 (17) 상에 배치하고, 가열 본더에 의해 바인더 수지층이 본 경화되는 소정 온도, 압력, 시간으로 가열 압압한다.
한편, 미리 도전성 접착제를 탭선 (3) 의 일면 (3a) 에 적층시켜 두는 공법에 의하면, 탭선 (3) 을 도전성 접착제를 개재하여 각 전극 (11, 13) 상에 배치하고, 가열 본더로 가열 압압하는 것만으로도 되어, 탭선 (3) 의 접속 공정에 있어서의 공수를 삭감할 수 있다.
또한, 탭선 (3) 의 타면 (3b) 에 박리 처리층 (19) 을 형성함으로써, 릴 (21) 에 권회된 탭선 (3) 의 권장체 (20) 는, 중첩 부분이 접착되는 경우가 없고, 버스 바 전극 (11) 이나 이면 전극 (13) 에 탭선 (3) 을 배치할 때에, 릴 (21) 로부터 원활하게 송출할 수 있다.
[일괄 라미네이트]
또한, 태양 전지 모듈 (1) 은, 상기 서술한 바와 같이 태양 전지 셀 (2) 의 각 전극 (11, 13) 상에 도전성 접착제 및 탭선 (3) 을 배치한 후, 가열 본더에 의해 탭선 (3) 상을 열가압시키는 공법 이외에, 태양 전지 셀 (2) 의 표면 및 이면에 도전성 접착제, 탭선 (3) 및 태양 전지 셀 (2) 을 봉지하는 EVA 등의 투광성 봉지 재를 순차 적층시켜, 일괄하여 라미네이트 처리를 실시함으로써, 탭선 (3) 을 각 전극 (11, 13) 상에 열가압해도 된다.
실시예
이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 실시예는, 표 1 에 나타내는 바와 같이, 도전성 접착제로서, 평균 입자경 (D) 이 상이한 Ni 를 함유하거나, 혹은 도전성 입자를 함유하지 않는 4 종류의 도전성 접착 필름을 사용한다. 또, 탭선으로서, 요철부 (18) 의 볼록부 (18a) 의 평균 높이가 상이하거나, 혹은 요철부가 형성되어 있지 않은 각종 탭선을 사용한다. 도 9 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 이들 각 탭선의 샘플 (40) 을, 각 도전성 접착 필름의 샘플 (41) 을 개재하여, 표면에 전체면 Ag 전극 (30) 이 형성된 유리 기판 (31) (두께 : 2.8 ㎜, 외형 : 64 ㎜ × 28 ㎜, 저항값 : 7 mΩ／□ (mΩ／sq)) 의 당해 Ag 전극 (30) 에 2 개씩 열가압하여 접속하였다.
열가압 조건은, 모두 180 ℃, 15 sec, 2 ㎫ 로 하였다. 또, 탭선과 가열 본더 사이에는, 완충재로서 두께 200 ㎛ 의 실리콘 러버를 개재시켜, 균일하게 압력이 가해지도록 하였다.
샘플 작성 후, 2 개의 탭선 (40) 사이에 있어서의 초기 저항값 및 열충격시험 (85 ℃, 85 ％RH, 500 hr) 후의 저항값을 측정하였다. 저항값은 2 개의 탭선 (40) 상으로부터 전류 단자 및 전압 단자를 각각 접속하는 4 단자법에 의해 저항값을 측정하였다.
또한, 각 실시예 및 비교예에 사용한 탭선 (40) 을 각각 릴에 권회하여 권장체를 구성하고 (도 6 참조), 당해 각 권장체의 인출을 원활하게 실시할 수 있는지의 여부, 인출 특성을 평가하였다.
Figure 112013034106899-pct00001
실시예 1 은, 탭선으로서 일면 (3a) 에 형성된 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 가 10 ㎛ 이고, 타면 (3b) 에 박리 처리층 (19) 을 형성한 탭선 (3) 을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 1, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 10 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 실시예 1 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 은, D = H 이다.
실시예 2 는, 탭선으로서 실시예 1 과 동일한 탭선 (3) 을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 2, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 20 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 실시예 2 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 은, D ＞ H 이다.
실시예 3 은, 탭선으로서 실시예 1 과 동일한 탭선 (3) 을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 3, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 30 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 실시예 3 의 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 은, D ＞ H 이다.
실시예 4 는, 탭선으로서 일면 (3a) 에 형성된 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 가 20 ㎛ 이고, 타면 (3b) 에 박리 처리층 (19) 을 형성한 탭선 (3) 을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 2, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 20 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 실시예 4 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 은, D = H 이다.
실시예 5 는, 탭선으로서 실시예 4 와 동일한 탭선을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 3, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 30 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 실시예 5 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 은, D ＞ H 이다.
실시예 6 은, 탭선으로서 일면 (3a) 에 형성된 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 가 10 ㎛ 이고, 타면 (3b) 에 박리 처리층 (19) 을 형성하지 않은 탭선 (3) 을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 1, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 10 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 실시예 6 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 은, D = H 이다.
비교예 1 은, 탭선으로서 일면에 요철부가 형성되지 않고 (H = 0), 타면에 박리 처리층을 형성한 탭선을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 1, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 10 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 비교예 1 의 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 은, D ＞ H 이다.
비교예 2 는, 탭선으로서 실시예 1 과 동일한 탭선 (3) 을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 4, 즉 도전성 입자 (23) 를 함유하지 않는 절연성 접착 필름을 사용하였다.
비교예 3 은, 탭선으로서 실시예 4 와 동일한 탭선 (3) 을 사용하였다. 또, 도전성 접착제로서, 표 1 에 있어서의 접착제 1, 즉 도전성 입자 (23) 가 되는 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 10 ㎛ 인 도전성 접착 필름 (17) 을 사용하였다. 비교예 1 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자 (23) 의 평균 입자경 (D) 은, D ＜ H 이다.
각 샘플의 초기 저항값 및 열충격 시험 (85 ℃, 85 ％RH, 500 hr) 후의 저항값, 각 샘플에 사용한 탭선의 권장체의 인출 특성의 평가를 표 2 에 나타낸다.
Figure 112013034106899-pct00002
표 2 에 나타내는 바와 같이, 각 실시예에서는, 탭선과 Ag 전극 (30) 의 접속 저항이, 초기값 및 열충격 시험 후 모두 낮고, 또 탭선의 권장체의 인출 특성도 양호하여, 실용상 문제없는 것을 알 수 있다. 이것은, 탭선 (3) 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 접착 필름 (17) 의 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있는 것으로부터, Ni 입자가 요철부 (18) 의 오목부 (18b) 에 협지되어, Ag 전극 (30) 과 접촉한다. 따라서, 각 실시예에 관련된 탭선 (3) 은, 요철부 (18) 의 볼록부 (18a) 및 Ni 입자에 의한 Ag 전극 (30) 과의 접촉 면적이 증가하여, 도통 저항을 저하시킬 수 있기 때문이다.
특히, 탭선 (3) 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 와 도전성 접착 필름 (17) 의 Ni 입자의 평균 입자경 (D) 이 동일한 (D = H) 경우에는 (실시예 1, 실시예 4, 실시예 6), 접속 저항이 낮게 억제되어 양호하였다.
또, 각 실시예에 의하면, 도전성 입자 (23) (Ni 입자) 의 평균 입자경 (D) 은, 10 ∼ 30 ㎛ 의 범위에서 바람직하게 사용되는 것을 알 수 있다. 또, 각 실시예에 의하면, 탭선 (3) 의 요철부 (18) 의 평균 높이 (H) 는, 10 ∼ 20 ㎛ 의 범위에서 바람직하게 사용되는 것을 알 수 있다.
비교예 1 에서는, 탭선에 요철부가 형성되어 있지 않기 때문에, Ag 전극 (30) 과의 접속 저항이 초기값에 있어서 높고, 열충격 시험 후의 값도 커, 실용상 문제가 있다. 또, 비교예 2 에서는, 탭선 (3) 과 Ag 전극 (30) 의 접속에 절연성 접착 필름을 사용하고 있기 때문에, 접속 저항이 초기값, 열충격 시험 후 모두 측정 불능이 되어, 실용에 사용할 수는 없다. 비교예 3 에서는, 탭선의 요철부의 평균 높이 (H) 보다 Ni 입자의 평균 입경 (D) 이 작기 때문에, Ni 입자가 탭선의 오목부와 Ag 전극 사이에 협지되지 않고, 도통에 기여하지 않는 것으로부터, 특히 열충격 시험 후의 접속 저항이 크게 상승하여, 실용상 문제가 있다.
1 : 태양 전지 모듈, 2 : 태양 전지 셀, 3 : 탭선, 4 : 스트링, 5 : 매트릭스, 6 : 시트, 7 : 표면 커버, 8 : 백시트, 9 : 금속 프레임, 10 : 광전 변환 소자, 11 : 버스 바 전극, 12 : 핑거 전극, 13 : 이면 전극, 14 : 탭선 접속부, 17 : 도전성 접착 필름, 18 : 요철부, 19 : 박리 처리층, 20 : 권장체, 21 : 릴, 23 : 도전성 입자, 24 : 박리 기재, 25 : 릴, 30 : Ag 전극, 31 : 유리 기판

Claims (15)

  1. 복수의 태양 전지 셀과, 상기 태양 전지 셀의 표면 및 인접하는 태양 전지 셀의 이면에 각각 형성된 전극 상에 구상의 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 접속되어, 복수의 상기 태양 전지 셀끼리를 접속하는 탭선을 구비하고,
    상기 탭선은, 상기 도전성 접착제와 접하는 일면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있는, 태양 전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탭선은, 상기 표면 전극 및 상기 이면 전극에 배치되기 전에, 상기 요철부가 형성되는 일면에 상기 도전성 접착제가 미리 일체 형성되어 있는, 태양 전지 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탭선은, 상기 요철부가 형성되지 않은 타면에는, 박리 처리층이 형성되어 있는, 태양 전지 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는, 평균 입자경 (D) 이 10 ∼ 30 ㎛ 이고,
    상기 요철부의 평균 높이 (H) 가 10 ∼ 20 ㎛ 인, 태양 전지 모듈.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는, Ni 인, 태양 전지 모듈.
  6. 태양 전지 셀의 표면 전극에 구상의 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 탭선의 일단측을 배치하고, 상기 태양 전지 셀과 인접하는 태양 전지 셀의 이면 전극에 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 상기 탭선의 타단측을 배치하는 공정과,
    상기 탭선을 상기 표면 전극 및 상기 이면 전극에 열가압하고, 상기 도전성 접착제에 의해 상기 탭선을 상기 표면 전극 및 상기 이면 전극에 접속하는 공정을 가지며,
    상기 탭선은, 상기 도전성 접착제와 접하는 일면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있는, 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탭선은, 상기 표면 전극 및 상기 이면 전극으로의 배치 공정 전에, 상기 요철부가 형성되는 일면에 상기 도전성 접착제가 미리 일체 형성되어 있는, 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 탭선은, 상기 요철부가 형성되지 않은 타면에는, 박리 처리층이 형성되고, 상기 표면 전극 및 상기 이면 전극 상으로의 배치 공정 전에, 릴 형상으로 권회되어 있는, 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는, 평균 입자경 (D) 이 10 ∼ 30 ㎛ 이고,
    상기 요철부의 평균 높이 (H) 가 10 ∼ 20 ㎛ 인, 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는, Ni 인, 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  11. 태양 전지 셀의 표면 및 인접하는 태양 전지 셀의 이면에 각각 형성된 전극 상에 구상의 도전성 입자를 함유하는 도전성 접착제를 개재하여 접속되어, 복수의 상기 태양 전지 셀끼리를 접속하는 탭선이 릴에 권회된 릴 권장체로서,
    상기 탭선은, 상기 도전성 접착제와 접하는 일면에 요철부가 형성되고, 상기 요철부의 평균 높이 (H) 와 도전성 입자의 평균 입자경 (D) 이 D ≥ H 를 만족하고 있는, 릴 권장체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 탭선은, 상기 요철부가 형성되는 일면에 상기 도전성 접착제가 미리 일체 형성되어 있는, 릴 권장체.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 탭선은, 상기 요철부가 형성되지 않은 타면에는, 박리 처리층이 형성되어 있는, 릴 권장체.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는, 평균 입자경 (D) 이 10 ∼ 30 ㎛ 이고,
    상기 요철부의 평균 높이 (H) 가 10 ∼ 20 ㎛ 인, 릴 권장체.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 도전성 입자는, Ni 인, 릴 권장체.
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