KR20140127308A - 도전성 접착제, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents

도전성 접착제, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양 전지의 전극과 탭선을 접속하는 도전성 접착제이며, 접착제 수지 조성물과, 도전성 필라멘트의 응집체를 함유하는 도전성 접착제이다.

Description

도전성 접착제, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법{ELECTRICALLY CONDUCTIVE ADHESIVE AGENT, SOLAR CELL MODULE, AND METHOD FOR PRODUCING SOLAR CELL MODULE}
본 발명은, 태양 전지에 형성된 전극과 탭선을 접속하는 도전성 접착제에 관한 것으로, 특히 도전성 필러를 개량한 도전성 접착제, 및 이 도전성 접착제를 사용하여 탭선이 접속되어 있는 태양 전지 모듈, 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 태양 전지 모듈에 있어서는, 태양 전지에 형성된 전극과, 인터커넥터가 되는 탭선이 땜납에 의해 접속되어 있다. 예를 들어, 결정 실리콘계의 태양 전지 모듈에서는, 복수의 인접하는 태양 전지 셀이, 인터커넥터로서 땜납 코팅된 리본상 구리박 등을 포함하는 탭선에 의해 접속되어 있다.
탭선은, 그의 일단부측이 하나의 태양 전지 셀의 표면 전극에 접속되고, 타단부측이 인접하는 태양 전지 셀의 이면 전극에 접속됨으로써, 각 태양 전지 셀을 직렬로 접속한다.
구체적으로, 태양 전지 셀의 수광면에 은 페이스트의 스크린 인쇄에 의해 형성된 버스바 전극 및 태양 전지 셀의 이면 접속부에 형성된 Ag 전극과 탭선은 땜납 처리에 의해 접속되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 또한, 태양 전지 셀 이면의 접속부 이외의 영역에는, Al 전극 또는 Ag 전극이 형성되어 있다.
그러나, 땜납에서는 약 260℃로 고온에 의한 접속 처리가 행해지기 때문에, 태양 전지 셀의 휨이나, 탭선과 표면 전극 및 이면 전극과의 접속부에 발생하는 내부 응력, 또한 플럭스의 잔사 등에 의해, 태양 전지 셀의 표면 전극 및 이면 전극과 탭선과의 사이의 접속 신뢰성이 저하되는 것이 염려된다.
따라서, 종래, 태양 전지 셀의 표면 전극 및 이면 전극과 탭선과의 접속에, 비교적 낮은 온도에서의 열 압착 처리에 의한 접속이 가능한 도전성 접착 필름이 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이러한 도전성 접착 필름으로서는, 평균 입경이 수 ㎛ 오더의 구상 또는 편평상의 도전성 필러를 열경화형 바인더 수지 조성물에 분산하여 필름화한 것이 사용되고 있다.
도전성 접착 필름은, 표면 전극 및 이면 전극과 탭선과의 사이에 개재된다. 그 후, 탭선 위로부터 열 가압됨으로써, 바인더 수지가 유동성을 나타내어 전극 및 탭선 간으로부터 유출됨과 함께, 도전성 필러가 전극 및 탭선 간의 도통을 도모한다. 이 상태에서 바인더 수지가 열 경화한다. 이에 의해, 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; 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등의 필름을 포함하는 배면 보호재와의 사이에, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 수지(EVA) 등의 투광성을 갖는 밀봉재에 의해 밀봉된다.
또한, 소위 박막계의 태양 전지에 있어서도, 동일하게, 태양 전지 표면에 형성된 P형 전극 및 N형 전극과 탭선과의 접속이 도전성 접착 필름을 사용하여 행해지고 있다.
여기서, 태양 전지의 전극과 탭선은, 접속 저항을 저감시킴으로써 변환 효율을 향상시키기 때문에, 전극과 탭선과의 도통을 도모하는 도전성 필러와의 접촉 면적을 넓게 확보하는 것이 바람직하다.
그러나, 도 8a 내지 도 8c에 나타내는 바와 같이, 도전성 필러로서 구상 입자를 사용한 경우, 탭선과 전극과의 사이에 끼워 지지되는 도전성 입자와의 접촉은 점 접촉이기 때문에, 접촉 면적을 넓게 확보할 수는 없다. 또한, 도전성 입자와의 접촉 면적을 확장하기 위해, 도전성 입자를 강하게 압입 편평상으로 찌부러뜨리면, 접속 후에 도전성 입자의 잔류 응력에 의해 접착제층 내에 있어서 도전성 입자가 부동하여, 도통성을 악화시킬 우려가 있다.
또한, 도전성 접착 필름으로서는, 프린트 기판이나 유리 기판에 반도체 등의 부품을 실장하는 COF 실장이나 COG 실장시에 이방성 도전 접속을 행하는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)이 있다. 이러한 종류의 이방성 도전 필름은, 전기적 이방성을 확보하기 위해서, 가로 방향의 도통성은 최대한 억제하는 것이 바람직하고, 사용하는 도전성 필러도 가로 방향에의 접속성이 적은 것을 선택하는 것이 바람직하다.
한편으로, 태양 전지의 전극과 탭선을 접속하는 도전성 접착 필름에 있어서는, 이방성을 고려할 필요가 없고, 오히려 전극 및 탭선의 접속면 전체에 걸쳐서 양호한 도통성을 구비하는 것이 바람직하다.
일본 특허 공개 제2004-356349호 공보 일본 특허 공개 제2008-135654호 공보 일본 특허 공개 제2009-38002호 공보
본 발명은 종래에 있어서의 상기 여러 문제를 해결하고, 이하의 목적을 달성하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은 접속 저항값의 상승이 저감됨과 함께, 접속 후의 잔류 응력에 의한 접속 신뢰성의 저하가 방지된, 태양 전지의 전극과 탭선을 접속하는 도전성 접착제, 이것을 사용하여 탭선이 접속된 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서는, 이하와 같다. 즉,
<1> 태양 전지의 전극과 탭선을 접속하는 도전성 접착제이며,
접착제 수지 조성물과, 도전성 필라멘트의 응집체를 함유하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제이다.
<2> 도전성 필라멘트의 응집체의 함유량이 접착제 수지 조성물 80질량부에 대하여 5질량부 내지 40질량부인 상기 <1>에 기재된 도전성 접착제이다.
<3> 도전성 필라멘트의 응집체의 직경이 3㎛ 내지 20㎛인 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 도전성 접착제이다.
<4> 필름상이고, 평균 두께가 10㎛ 내지 30㎛인 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제이다.
<5> 도전성 필라멘트의 응집체의 최대 직경과 필름상의 도전성 접착제의 평균 두께(도전성 접착 필름의 평균 두께)의 비([응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)])가 0.2 내지 2.0인 상기 <4>에 기재된 도전성 접착제이다.
<6> 구상 및 편평상 중 어느 하나의 도전성 입자를 더 함유하고,
도전성 필라멘트의 응집체와 상기 도전성 입자의 질량비(도전성 필라멘트의 응집체:도전성 입자)가 99:1 내지 50:50인 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제이다.
<7> 도전성 필라멘트가 니켈 필라멘트인 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제이다.
<8> 태양 전지와,
상기 태양 전지에 형성된 전극 상에 접착제층을 개재하여 접속되는 탭선과,
상기 태양 전지를 밀봉하는 밀봉재와,
상기 태양 전지의 표면 및 이면을 보호하는 보호 부재를 갖고,
상기 접착제층이 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈이다.
<9> 태양 전지의 전극에 도전성 접착제를 개재하여 탭선을 배치하는 공정과,
상기 탭선 위로부터 가열 및 가압함으로써 상기 도전성 접착제를 경화시켜, 상기 탭선과 상기 전극을 전기적 및 기계적으로 접속하는 공정을 포함하고,
상기 도전성 접착제가 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제인 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법이다.
본 발명에 따르면, 종래에 있어서의 상기 여러 문제를 해결하여, 상기 목적을 달성할 수 있고, 접속 저항값의 상승이 저감됨과 함께, 접속 후의 잔류 응력에 의한 접속 신뢰성의 저하가 방지된, 태양 전지의 전극과 탭선을 접속하는 도전성 접착제, 이것을 사용하여 탭선이 접속된 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1a는, 본 발명이 적용된 박막 태양 전지 모듈의 제조 공정 일례를 나타내는, 적층체를 접착하는 사시도이다.
도 1b는, 본 발명이 적용된 박막 태양 전지 모듈의 제조 공정 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2는, 본 발명이 적용된 박막 태양 전지 모듈의 일례의 사시도이다.
도 3은, 탭선 및 도전성 접착 필름의 적층체의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 박막 태양 전지 모듈의 일례의 평면도이다.
도 5a는, 본 발명이 적용된 도전성 접착제의 열 가압 공정의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5b는, 본 발명이 적용된 도전성 접착제의 열 가압 공정의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명이 적용된 실리콘계 태양 전지 모듈의 일례의 사시도이다.
도 7은, 실리콘계 태양 전지 셀의 스트링 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8a는, 종래의 도전성 접착제의 열 가압 공정을 나타내는 단면도이다.
도 8b는, 종래의 도전성 접착제의 열 가압 공정을 나타내는 단면도이다.
도 8c는, 종래의 도전성 접착제의 열 가압 공정을 나타내는 단면도이다.
(도전성 접착제)
본 발명의 도전성 접착제는, 접착제 수지 조성물과, 도전성 필라멘트의 응집체를 적어도 함유하고, 또한 필요에 따라, 그 밖의 성분을 함유한다.
상기 도전성 접착제에 있어서의 상기 도전성 필라멘트의 응집체의 함유량으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 상기 접착제 수지 조성물 80질량부에 대하여 5질량부 내지 40질량부가 바람직하고, 8질량부 내지 30질량부가 보다 바람직하고, 15질량부 내지 25질량부가 특히 바람직하다.
상기 도전성 필라멘트의 응집체의 직경으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 2㎛ 내지 40㎛가 바람직하고, 3㎛ 내지 25㎛가 보다 바람직하고, 3㎛ 내지 20㎛가 특히 바람직하다.
상기 응집체의 직경은, 금속 현미경(예를 들어, 올림푸스 가부시끼가이샤 제조의 MX 시리즈 등)에 의해 측정할 수 있다.
상기 도전성 접착제는, 필름상인 것이 바람직하고, 상기 필름상의 도전성 접착제의 평균 두께로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 10㎛ 내지 30㎛가 바람직하고, 15㎛ 내지 25㎛가 보다 바람직하다.
상기 도전성 필라멘트의 응집체의 최대 직경과 상기 필름상의 도전성 접착제의 평균 두께(도전성 접착 필름의 평균 두께)의 비([응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)])로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 0.2 내지 2.0이 바람직하고, 0.9 내지 1.3이 보다 바람직하다.
상기 응집체의 최대 직경은, 금속 현미경(예를 들어, 올림푸스 가부시끼가이샤 제조의 MX 시리즈 등)에 의해 측정할 수 있다.
상기 도전성 접착제는, 구상 및 편평상 중 어느 하나의 도전성 입자를 더 함유하고, 상기 도전성 필라멘트의 응집체와 상기 도전성 입자의 질량비(도전성 필라멘트의 응집체: 도전성 입자)가 99:1 내지 50:50인 것이 바람직하다.
(태양 전지 모듈)
본 발명의 태양 전지 모듈은 태양 전지와, 상기 태양 전지에 형성된 전극 상에 접착제층을 개재하여 접속되는 탭선과, 상기 태양 전지를 밀봉하는 밀봉재와, 상기 태양 전지의 표면 및 이면을 보호하는 보호 부재를 적어도 갖고, 또한 필요에 따라서, 그 밖의 부재를 갖는다.
상기 접착제층은, 본 발명의 상기 도전성 접착제로 형성된다.
(태양 전지 모듈의 제조 방법)
본 발명의 태양 전지 모듈 제조 방법은, 태양 전지의 전극에 도전성 접착제를 개재하여 탭선을 배치하는 공정과, 상기 탭선 위로부터 가열 및 가압함으로써 상기 도전성 접착제를 경화시켜, 상기 탭선과 상기 전극을 전기적 및 기계적으로 접속하는 공정을 적어도 포함하고, 또한 필요에 따라서, 그 밖의 공정을 포함한다.
상기 도전성 접착제는, 본 발명의 상기 도전성 접착제이다.
본 발명에 따르면, 도전성 필러로서 도전성 필라멘트의 응집체를 사용하고 있다. 도전성 필라멘트의 응집체는, 통상의 구상 입자 및 편평상 입자에 비하여, 탭선 및 전극과의 접촉점이 많고, 또한 가압됨으로써 인접하는 도전성 필라멘트의 응집체와도 접촉함으로써, 가로 방향으로도 도통한다. 이로 인해, 상기 도전성 접착제는, 도전성 필라멘트의 응집체를 사용함으로써, 탭선과 전극과의 사이의 도통 저항이 낮게 억제되어, 변환 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도전성 필라멘트의 응집체는, 가압에 의해서도 잔류 응력을 거의 발생시키지 않고, 접착제층 내에서 부동하는 것에 의한 탭선이나 전극과의 접촉 면적의 감소도 없다. 이로 인해, 상기 도전성 접착제는, 도전성 필라멘트의 응집체를 사용함으로써, 접속 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수도 있다.
이하, 본 발명이 적용된 도전성 접착제, 이것을 사용한 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도면은 모식적인 것이고, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것이 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
[박막 태양 전지 모듈]
태양 전지 모듈을 구성하는 태양 전지로서는, 예를 들어 유리, 스테인레스 스틸 등의 기판 상에, 광전 변환층인 반도체층을 형성한 소위 박막 태양 전지(1)를 사용할 수 있다. 박막 태양 전지(1)는, 도 1a 및 도 1b에 나타내는 바와 같이, 복수의 태양 전지 셀(2)이 콘택트 라인에 의해 접속된 태양 전지 스트링을 구성한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 스트링 구조를 갖는 박막 태양 전지(1)는, 단체로, 또는 복수매 연결된 매트릭스를 구성하여, 이면측에 설치된 밀봉 접착제의 시트(3) 및 백 시트(4)와 함께 일괄하여 라미네이트됨으로써 박막 태양 전지 모듈(6)이 형성된다. 또한, 박막 태양 전지 모듈(6)은 적절히, 주위에 알루미늄 등의 금속 프레임(7)이 설치된다.
상기 밀봉 접착제로서는, 예를 들어 에틸렌비닐아세테이트 수지(EVA) 등의 투광성 밀봉재가 사용된다. 또한, 백 시트(4)로서는 내후성, 내열성, 내수성, 내광성 등의 여러 특성이 우수한 플라스틱의 필름 또는 시트가 사용된다. 백 시트(4)로서는, 예를 들어 불소계 수지의 고내성이라고 하는 특징을 살린, 폴리불화비닐(PVF)/폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)/폴리불화비닐(PVF)의 구성의 적층 시트를 사용할 수 있다.
[태양 전지]
본 발명이 적용된 박막 태양 전지(1)는, 투광성 절연 기판(8) 상에, 도시는 생략하고 있지만, 투명 도전막을 포함하는 투명 전극막, 광전 변환층 및 이면 전극막이 이 순서대로 적층되어 형성되고, 투광성 절연 기판(8)측으로부터 광을 입사시키는 슈퍼 스트레이트형의 태양 전지이다. 또한, 박막 태양 전지에는 기재, 이면 전극, 광전 변환층 및 투명 전극의 순서로 형성된 서브 스트레이트형 태양 전지도 있다. 이하에서는, 슈퍼 스트레이트형의 박막 태양 전지(1)를 예를 들어 설명하지만, 본 기술은 서브 스트레이트형의 박막 태양 전지에 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 태양 전지는, 박막계 태양 전지 전반, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘, 미결정 탠덤, CdTe, CIS, 플렉시블 등의 각종 박막계 태양 전지일 수도 있고, 소위 단결정 실리콘 태양 전지, 다결정 실리콘 태양 전지, HIT 태양 전지라고 하는 소위 실리콘계 태양 전지일 수도 있다.
투광성 절연 기판(8)으로서는 유리, 폴리이미드 등의 내열성 수지를 사용할 수 있다.
상기 투명 전극막으로서는, 예를 들어 SnO2, ZnO, ITO 등을 사용할 수 있다. 상기 광전 변환층으로서는, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘, 미결정 실리콘, 다결정 실리콘 등의 실리콘계 광전 변환막이나, CdTe, CuInSe2, Cu(In, Ga)Se2 등의 화합물계 광전 변환막을 사용할 수 있다.
상기 이면 전극막은, 예를 들어 투명 도전막과 금속막과의 적층 구조를 갖는다. 상기 투명 전극막으로서는, 예를 들어 SnO2, ZnO, ITO 등을 사용할 수 있다. 상기 금속막으로서는, 예를 들어 은, 알루미늄 등을 사용할 수 있다.
이렇게 구성된 박막 태양 전지(1)에는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 투광성 절연 기판(8)의 거의 전체 폭에 걸치는 길이를 갖는 직사각형상의 태양 전지 셀(2)이 복수 형성되어 있다. 각 태양 전지 셀(2)은, 전극 분할 라인에 의해 분리됨과 함께, 콘택트 라인에 의해 인접하는 태양 전지 셀(2, 2)끼리에 있어서 한쪽의 투명 전극막과 다른 쪽의 이면 전극막이 서로 접속됨으로써, 복수의 태양 전지 셀(2)이 직렬로 접속된 태양 전지 스트링이 구성되어 있다.
그리고, 박막 태양 전지(1)의 태양 전지 스트링에 있어서의 일단부의 태양 전지 셀(2)의 투명 전극 막의 단부 상에는, 태양 전지 셀(2)과 거의 동일 길이의 선상의 P형 전극(9)이 형성되고, 타단부의 태양 전지 셀(2)의 이면 전극막의 단부 상에는, 태양 전지 셀(2)과 거의 동일 길이의 선상의 N형 전극(10)이 형성되어 있다. 박막 태양 전지(1)는, 이들 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)이 전극 취출부가 되고, 탭선(11)을 개재하여 단자 박스(19)에 전기를 공급한다.
[탭선]
탭선(11)은, 박막 태양 전지(1)의 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)에 도통 접속됨으로써 전기를 취출하는 단자가 되는 것이다. 탭선(11)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 일면(11a)에 접착제층(21)(예를 들어, 도전성 접착 필름(23))이 적층 일체화됨으로써 적층체(20)를 구성하여 사용된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 탭선(11)은, 접착제층(21)을 개재하여 박막 태양 전지(1)의 P형 전극(9)이나 N형 전극(10) 상에 접속되는 집전 탭부(12)와, 단자 박스(19)와 접속되는 접속 탭부(13)를 갖고, 집전 탭부(12)와 접속 탭부(13)는, 폴딩부(14)를 개재하여 연속하고 있다. 또한, 도 4에서는 편의상, 밀봉 접착재의 시트(3) 및 백 시트(4)를 생략하여 도시하고 있다.
접속 탭부(13)는, 박막 태양 전지(1)의 모듈화시에는 밀봉 접착재의 시트(3) 및 백 시트(4)를 삽입 관통하고, 백 시트(4) 상에 설치되는 단자 박스(19)와 접속된다.
탭선(11)은, 예를 들어 압연 또는 전해법으로 평균 두께 9㎛ 내지 300㎛로 성형된 구리박, 또는 알루미늄박을 슬릿함으로써 형성된다. 또는, 구리, 알루미늄 등의 세밀한 금속 와이어를 평판상으로 압연함으로써 형성된다. 탭선(11)은, P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과 거의 동일한 폭의 1mm 내지 3mm 폭의 평각선이다.
집전 탭부(12)는, P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과 대략 동일한 길이를 갖고, 탭선(11)의 한쪽 면(11a)에 적층된 접착제층(21)을 개재하여 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)의 전체면에 대하여 전기적 또한 기계적으로 접합되어 있다. 또한, 접속 탭부(13)는, 탭선(11)의 일부가 폴딩부(14)로 되접어진 앞의 부분이고, 박막 태양 전지(1)의 모듈화시에는 밀봉 접착재의 시트(3) 및 백 시트(4)에 설치된 삽입 관통 구멍을 삽입 관통하여 백 시트(4) 상으로 되접어져, 선단이 백 시트(4) 상에 설치된 단자 박스(19)의 단자대에 접속된다.
폴딩부(14)는 탭선(11)의 일부, 예를 들어 집전 탭부(12)의 단부에 설치된다. 탭선(11)은 폴딩부(14)보다 앞이 접속 탭부(13)가 된다. 따라서, 탭선(11)은 집전 탭부(12)와 접속 탭부(13)가 폴딩부(14)를 개재하여 연속되어, 접합 부분을 갖지 않기 때문에, 접합 개소에 전하가 집중하는 것에 의한 저항값의 증대나, 접합 부분의 접속 신뢰성의 저하, 접합 부분에 열이나 응력이 집중하는 것에 의한 투광성 절연 기판(8)의 손상 등을 방지할 수 있다. 또한, 탭선(11)은 폴딩부(14)를 형성하지 않고, P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과 접속하는 집전 탭과, 단자 박스(19)와 접속되는 접속 탭이 접착제 등에 의해 접합되도록 할 수도 있다.
탭선(11)은, P형 전극(9) 및 N형 전극(10)의 길이의 약 2배 정도의 길이를 갖고, 전체 길이의 약 50％의 위치에서 되접어지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 탭선(11)은, 박막 태양 전지(1)의 백 시트(4) 상에 있어서의 단자 박스(19)의 위치에 관계없이, 확실하게 접속 탭부(13)를 단자 박스(19)에 접속시킬 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 탭선(11)은 일면(11a)에 P형 전극(9) 또는 N형 전극(10)에 접속시키는 접착제층(21)이 설치되어 있다. 접착제층(21)은 탭선(11)의 일면(11a)의 전체면에 설치되어, 도전성 접착 필름(23)에 의해 구성된다.
도전성 접착 필름(23)은 도 3에 나타내는 바와 같이, 열경화성의 바인더 수지층(24) 내에 도전성 필러로서 도전성 필라멘트의 응집체(25)가 함유되어 이루어진다. 또한, 도전성 접착 필름(23)은, 압입성의 관점에서, 바인더 수지의 최저 용융 점도가 100Pa·s 내지 100,000Pa·s인 것이 바람직하다. 도전성 접착 필름(23)의 최저 용융 점도가 100Pa·s 미만이면, 저압착으로부터 본 경화의 과정에서 수지가 유동해버려 접속 불량 및 셀 표면에의 밀려나옴이 발생하기 쉬워진다. 또한, 도전성 접착 필름(23)의 최저 용융 점도가 100,000Pa·s를 초과하면, 필름 접착시에 불량을 발생하기 쉽고, 접속 신뢰성에 악영향이 나올 경우도 있다. 또한, 최저 용융 점도에 대해서는, 샘플을 소정량 회전식 점도계에 장전하고, 소정의 승온 속도에서 상승시키면서 측정할 수 있다.
[도전성 필라멘트의 응집체]
탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이에 끼워 지지되고, 양자를 도통 접속시키는 도전성 필러가 되는 도전성 필라멘트의 응집체(25)에는, 세밀하고 긴 유연한 금속선, 예를 들어 선상 니켈의 응집체가 사용된다. 도전성 접착 필름(23)은, 도전성 필라멘트의 응집체(25)를 도전성 필러로서 사용함으로써, 탭선 (11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이에 끼워 지지되었을 때의 접촉점을 증가시킬 수 있고, 도통 저항을 저하시켜, 변환 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 도전성 접착 필름(23)은, 도전성 필라멘트의 응집체(25)를 도전성 필러로서 사용함으로써, 탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이에 끼워 지지된 경우에도 잔류 응력이 발생하지 않고, 장기간에 걸치는 접속 신뢰성을 확보할 수 있다.
도전성 필라멘트의 응집체(25)는, 바인더 수지 조성물(「접착제 수지 조성물」이라고 칭하는 경우가 있음) 80질량부에 대하여 5질량부 내지 40질량부 함유되는 것이 바람직하다. 도전성 접착 필름(23)에 있어서의 도전성 필라멘트의 응집체(25)의 함유량이, 상기 바인더 수지 조성물 80질량부에 대하여 5질량부로 만족되지 않으면, 탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이에 접촉점을 다수 설치할 수 없고, 도통 저항의 상승을 초래하는 경우가 있다. 또한, 도전성 접착 필름(23)에 있어서의 도전성 필라멘트의 응집체(25)의 함유량이, 상기 바인더 수지 조성물 80질량부에 대하여 40질량부를 초과하면, 바인더 수지 조성물의 양에 대하여 도전성 필라멘트의 응집체의 양이 과잉이 되어, 접착력이 저하되고, 접속 신뢰성이 부족할 우려가 있다.
또한, 도전성 필라멘트의 응집체(25)로서는, 예를 들어 직경이 0.5㎛ 내지 8㎛의 도전성 필라멘트가 응집되어, 직경이 2㎛ 내지 40㎛의 크기의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 도전성 필라멘트의 직경이 0.5㎛에 만족되지 않는 경우나 도전성 필라멘트의 응집체(25)의 직경이 2㎛에 만족되지 않는 경우에도, 탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이에 접촉점을 다수 설치할 수 없고, 도통 저항의 상승을 초래하는 경우가 있다. 또한, 도전성 필라멘트의 직경이 8㎛보다 큰 것이나, 도전성 필라멘트의 응집체(25)의 직경이 40㎛보다 큰 것은, 열 가압시의 잔류 응력도 커지는 것 이외에, 바인더 수지층(24) 내에 있어서의 도전성 필라멘트의 응집체(25)의 분산성이 저하되어, 도통성도 저하될 우려가 있고, 함유량을 증가시키면 바인더 수지층(24)의 접착성이 저하될 우려가 있다.
또한, 도전성 필라멘트의 응집체(25)는 최대 직경과, 도전성 접착 필름(23)의 평균 두께, 즉 바인더 수지층(24)의 평균 두께와의 비[응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]가 0.2 내지 2.0인 것이 바람직하다. 당해 비가 0.2에 만족되지 않는 경우, 도전성 필라멘트의 응집체(25)에 의해 탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이에 접촉점을 다수 설치할 수 없고, 도통 저항의 상승을 초래할 우려가 있다. 또한, 당해 비가 2.0을 초과하면, 바인더 수지층이 너무 얇아져, 접착력이 저하되고, 접속 신뢰성이 결여될 우려가 있다.
또한, 도전성 접착 필름(23)은, 도전성 필러로서 도전성 필라멘트의 응집체(25) 이외에, 구상의 도전성 입자, 편평상의 도전성 입자 등을 함유시킬 수도 있다. 이 경우, 도전성 필라멘트의 응집체(25)와 도전성 입자는, 도전성 필라멘트의 응집체:도전성 입자=99:1 내지 50:50(질량비)의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비율에 있어서, 도전성 필라멘트의 응집체(25)의 비율이 이 이상 저하되면, 탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이에 접촉점을 다수 설치할 수 없고, 도통 저항의 상승을 초래하는 경우가 있고, 또한 구상 입자에 의한 잔류 응력의 영향으로 접속 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
상기 구상 또는 편평상의 도전성 입자로서는 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, 카본 입자 등을 들 수 있다.
또한, 도전성 접착 필름(23)은, 상온 부근에서의 점도가 10kPa·s 내지 10,000kPa·s인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10kPa·s 내지 5,000kPa·s이다. 도전성 접착 필름(23)의 점도가 10kPa·s 내지 10,000kPa·s의 범위인 것에 의해, 도전성 접착 필름(23)을 탭선(11)의 일면(11a)에 설치하여, 릴(26)로 권장한 경우에 있어서, 소위 밀려나옴에 의한 블로킹을 방지할 수 있고, 또한 소정의 태크력을 유지할 수 있다.
도전성 접착 필름(23)의 바인더 수지층(24)의 조성은, 상술한 바와 같이 특징을 해하지 않는 한, 특별히 제한되지 않지만, 보다 바람직하게는, 막 형성 수지와, 액상 에폭시 수지와, 잠재성 경화제와, 실란 커플링제를 함유한다. 이들은 접착제 수지 조성물을 구성한다.
상기 막 형성 수지는, 수 평균 분자량이 10,000 이상의 고분자량 수지에 상당하고, 필름 형성성의 관점에서, 10,000 내지 80,000 정도의 수 평균 분자량인 것이 바람직하다. 상기 막 형성 수지로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페녹시 수지 등의 다양한 수지를 사용할 수 있고, 그 중에서도 막 형성 상태, 접속 신뢰성 등의 관점에서 페녹시 수지가 적절하게 사용된다.
상기 액상 에폭시 수지로서는, 상온에서 유동성을 갖고 있으면, 특별히 제한은 없고, 시판하고 있는 에폭시 수지가 모두 사용 가능하다. 이러한 에폭시 수지로서는, 구체적으로는 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 페놀 아르알킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 아크릴 수지 등 그 밖의 유기 수지와 적절히 조합하여 사용할 수도 있다.
상기 잠재성 경화제로서는, 가열 경화형, UV 경화형 등의 각종 경화제를 사용할 수 있다. 상기 잠재성 경화제는, 통상에서는 반응하지 않고, 어떠한 트리거에 의해 활성화하여, 반응을 개시한다.
상기 트리거에는 열, 광, 가압 등이 있고, 용도에 의해 선택하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 본 실시 형태에서는, 가열 경화형의 잠재성 경화제가 적절하게 사용되고, 상기 도전성 접착 필름은, P형 전극(9), 및 N형 전극(10)에 가열 가압됨으로써 본 경화된다. 상기 액상 에폭시 수지를 사용하는 경우, 상기 잠재성 경화제는 이미다졸류, 아민류, 술포늄염, 오늄염 등을 포함하는 잠재성 경화제를 사용할 수 있다.
상기 실란 커플링제로서는, 예를 들어 에폭시계, 아미노계, 머캅토·술피드계, 우레이도계 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 본 실시 형태에서는, 에폭시계 실란 커플링제가 바람직하게 사용된다. 이에 의해, 유기 재료와 무기 재료의 계면에 있어서의 접착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 그 밖의 첨가 조성물로서, 도전성 접착 필름(23)은, 무기 필러를 함유할 수도 있다. 도전성 접착 필름(23)이 무기 필러를 함유함으로써, 압착시에 있어서의 수지층의 유동성을 조정하고, 입자 포착률을 향상시킬 수 있다. 상기 무기 필러로서는, 예를 들어 실리카, 탈크, 산화티타늄, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있고, 무기 필러의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 3은, 탭선(11) 및 도전성 접착 필름(23)이 적층된 적층체(20)를 모식적으로 나타내는 도면이다. 박리 기재(27) 상에 바인더 수지층(24)이 적층됨으로써, 도전성 접착 필름(23)은 테이프상으로 성형되어 있다. 이 테이프상의 도전성 접착 필름(23)은, 릴(26)에 박리 기재(27)가 외주측이 되도록 권회 적층된다. 박리 기재(27)로서는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 PET(Poly Ethylene Terephthalate; 폴리에틸렌 테레프탈레이트), OPP(Oriented Polypropylene; 배향 폴리프로필렌), PMP(Poly-4-methlpentene-1; 폴리-4-메틸펜텐-1), PTFE(Polytetrafluoroethylene; 폴리테트라플루오로에틸렌) 등을 사용할 수 있다.
상술한 탭선(11)은, 도전성 접착 필름(23) 상에 커버 필름으로서 부착된다. 즉, 도전성 접착 필름(23)이 탭선(11)의 일면(11a)에 적층된다. 이와 같이, 미리 탭선(11)과 도전성 접착 필름(23)을 적층 일체화시켜서 둠으로써, 실사용시에 있어서는 박리 기재(27)를 박리하고, 도전성 접착 필름(23)을 P형 전극(9)이나 N형 전극(10) 상에 접착함으로써 탭선(11)과 각 전극(9, 10)과의 가부착이 도모된다.
상술한 도전성 접착 필름(23)은, 도전성 필라멘트의 응집체(25)와, 상기 막 형성 수지와, 상기 액상 에폭시 수지와, 상기 잠재성 경화제와, 상기 실란 커플링제를 함유하는 접착제 수지 조성물을 용제에 용해시킨 도포액으로부터 형성할 수 있다. 상기 용제로서는, 예를 들어 톨루엔, 아세트산 에틸 등, 또는 이들의 혼합 용제를 사용할 수 있다. 상기 도포액을 박리 기재(27) 상에 도포하고, 용제를 휘발시킴으로써, 도전성 접착 필름(23)을 얻는다. 그 후, 도전성 접착 필름(23)은, 롤 라미네이트 등에 의해 탭선(11)의 일면(11a)에 부착된다. 이에 의해 도전성 접착 필름(23)이, 탭선(11)의 일면(11a)의 전체면에 걸쳐서 설치된 적층체(20)가 형성된다.
이러한 도전성 접착 필름(23)은, 탭선(11)이 P형 전극(9) 위나 N형 전극(10) 위에 가부착된 후, 가열 가압 헤드나 진공 라미네이터에 의해 소정의 온도, 압력으로 열 가압된다. 이에 의해, 도 5a 및 도 5b에 나타내는 바와 같이, 도전성 접착 필름(23)의 바인더 수지층(24)이 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과 탭선(11)과의 사이에서 유출되는 동시에 도전성 필라멘트의 응집체(25)가 탭선(11)과 각 전극(9, 10) 사이에서 끼워 지지되어, 이 상태에서 바인더 수지가 경화한다. 이에 의해, 도전성 접착 필름(23)은, 탭선(11)의 집전 탭부(12)를 각 전극(9, 10) 상에 접착시킴과 함께, 도전성 필라멘트의 응집체(25)를 개재하여 탭선(11)의 집전 탭부(12)와 각 전극(9, 10)을 도통 접속시킬 수 있다.
여기서, 도전성 접착 필름(23)은, 도전성 필러로서 도전성 필라멘트의 응집체(25)를 사용하고 있다. 도전성 필라멘트의 응집체(25)는, 통상의 구상 입자 및 편평상 입자에 비하여, 탭선(11), P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 접촉점이 많고, 또한 가압됨으로써 인접하는 도전성 필라멘트의 응집체(25)와도 접촉함으로써, 가로 방향으로도 도통해 간다. 이로 인해, 도전성 접착 필름(23)은, 도전성 필라멘트의 응집체(25)를 사용함으로써, 탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 사이의 도통 저항이 낮게 억제되어, 변환 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도전성 필라멘트의 응집체(25)는, 가압에 의해서도 잔류 응력을 거의 발생시키지 않고, 열경화한 바인더 수지층(24) 내에서 부동하는 것에 의한 탭선(11), P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 접촉 면적의 감소도 없다. 이로 인해, 도전성 접착 필름(23)은, 도전성 필라멘트의 응집체(25)를 사용함으로써, 접속 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 도전성 필라멘트의 응집체(25)는, 가압에 대한 반발력이 거의 없기 때문에, 저압에서 탭선(11)과 P형 전극(9) 및 N형 전극(10)과의 접속을 행해도 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 도전성 접착 필름(23)은, 태양 전지에 대한 부하를 저감할 수 있다. 특히 최근에는, 태양 전지의 박형화가 진행되고 있기 때문에, 저압에서 탭선의 접속을 행할 수 있으면, 열 가압시에 있어서의 태양 전지의 휨이나 깨짐 등의 리스크를 저감할 수 있어 유용하다.
또한, 접착제층(21)은, 도전성 접착 필름(23)을 사용하여 탭선(11)과 적층시킨 적층체(20)를 사용하는 것 이외에, 도전성 접착 필름(23)을 탭선(11)과 별개로 박막 태양 전지(1)의 P형 전극(9)이나 N형 전극(10)에 설치하고, 이어서 탭선(11)을 중첩시키도록 할 수도 있다. 또한, 접착제층(21)은, 상기 도전성 접착제가 필름상으로 성형된 도전성 접착 필름(23) 이외에도, 페이스트상의 도전성 접착 페이스트를 사용할 수도 있다. 도전성 접착 페이스트는, 페이스트상인 것 이외에는 도전성 접착 필름(23)과 동일한 성분을 포함하고, 탭선(11)의 접속에 앞서, 페이스트상의 상기 도전성 접착제가 P형 전극(9)이나 N형 전극(10)에 도포되어, 계속하여 탭선(11)이 중첩된다.
[박막 태양 전지 모듈의 제조 공정]
계속해서, 상술한 박막 태양 전지 모듈(6)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 박막 태양 전지 모듈(6)의 제조 공정은, 박막 태양 전지(1)의 제조 공정과, 박막 태양 전지(1)의 P형 전극(9) 및 N형 전극 단자(10) 상에, 탭선(11)과 도전성 접착 필름(23)과의 적층체(20)를 배치하는 공정과, 박막 태양 전지(1)를 모듈화하는 공정을 갖는다.
박막 태양 전지(1)는 통상의 방법으로 제조된다. 박막 태양 전지(1)는, P형 전극(9) 및 N형 전극 단자(10) 상에, 적층체(20)가 배치된다(도 1A 및 도 1B). 적층체(20)는, 릴(26)로부터 소정의 길이만 인출되어, 커트된 후, 박리 기재(27)가 박리되어, 노출된 도전성 접착 필름(23)이 P형 전극(9) 및 N형 전극(10) 상에 배치되고, 본더 등에 의해 소정 시간 탭선(11) 위로부터 가압된다. 이에 의해, 도전성 접착 필름(23)을 개재하여 P형 전극(9) 및 N형 전극(10) 상에 각각 탭선(11)이 가배치된다.
탭선(11)이 가배치된 박막 태양 전지(1)는, 모듈화의 공정으로 옮겨진다. 모듈화 공정에서는, 박막 태양 전지(1)가 배열되어 탭선(11)을 개재하여 태양 전지 스트링을 형성하고, 또는 박막 태양 전지(1) 단체에서 모듈화된다. 박막 태양 전지(1) 또는 태양 전지 스트링은, 밀봉 접착재의 시트(3)와 백 시트(4)가 적층되어, 진공 라미네이터 등에 의해 일괄 라미네이트 밀봉된다. 이때, 접속 탭부(13)는, 밀봉 접착재의 시트(3)와 백 시트(4) 상에 설치된 삽입 관통 구멍을 삽입 관통하여, 백 시트(4) 상에 배치된 단자 박스(19)에 접속된다(도 2).
[실리콘계 태양 전지]
또한, 상기에서는 태양 전지로서 박막 태양 전지(1)를 사용한 경우를 예를 들어 설명했지만, 실리콘계 태양 전지를 사용한 경우도 동일하게, 도전성 접착 필름(23)을 사용하여 탭선과 전극을 접속하고, 또한 태양 전지 셀끼리를 접속할 수 있다.
예를 들어, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 수광면이 서로 대향하는 측연부 간에 걸치는 복수의 핑거 전극(31)이 병설된 실리콘계의 태양 전지 셀(30)에는, 전체 핑거 전극(31)과 교차하는 탭선(32)이 접착제층(33)을 개재하여 접속된다. 탭선(32)은, 상술한 탭선(11)과 동일하게, 태양 전지 셀(30)의 수광면 상에 접속되어 핑거 전극(31)과 접속되는 집전 탭부(35)와, 태양 전지의 모듈화시에 인접하는 태양 전지 셀(30)의 이면 전극(37), 또는 인접하는 태양 전지 셀(30)에 설치된 탭선(32)과 접속되는 접속 탭부(36)를 갖는다.
접착제층(33)은, 상술한 접착제층(21)과 동일하게, 상기 도전성 접착제로 형성되는 도전성 접착 필름(23)이나 도전성 접착 페이스트를 사용할 수 있다. 또한, 도전성 접착 필름(23)은, 미리 탭선(32)의 양면에 적층되어 일괄하여 태양 전지 셀(30)에 접착될 수도 있고, 탭선(32)과는 별도로 형성되어 따로따로 태양 전지 셀(30)에 접착될 수도 있다.
집전 탭부(35)는, 핑거 전극의 길이 방향과 직교하는 태양 전지 셀(30)의 일변과 대략 동일한 길이를 갖고, 접착제층(33)을 개재하여 전체 핑거 전극(31)과 교차하도록 수광면 상에 가부착된다. 접속 탭부(36)는, 집전 탭부(35)보다 앞의 부분이고, 인접하는 태양 전지 셀(30)의 이면 전극(37)과 접착제층(33)을 개재하여 가부착된다.
이에 의해, 태양 전지 셀(30)은 스트링(34)을 구성하고, 이 스트링(34)이 밀봉 접착제의 시트(3)에서 끼워져, 수광면측에 설치된 표면 커버(5) 및 이면측에 설치된 백 시트(4)와 함께 일괄하여 진공 라미네이터에 의해 라미네이트된다.
이때, 탭선(32)이 진공 라미네이터에 의해 소정의 온도 및 압력에서 열 가압 됨으로써, 도전성 접착 필름(23)은, 바인더 수지가 핑거 전극(31)과 집전 탭부(35)와의 사이, 및 이면 전극(37)과 접속 탭부(36)와의 사이에서 유출되는 동시에 도전성 필라멘트의 응집체(25)가 핑거 전극(31)과 집전 탭부(35)와의 사이, 및 이면 전극(37)과 접속 탭부(36)와의 사이에 끼워 지지되고, 이 상태에서 바인더 수지가 경화한다. 이에 의해, 도전성 접착 필름(23)은, 탭선(32)을 핑거 전극(31) 및 이면 전극(37) 상에 접착시킴과 함께, 도전성 필라멘트의 응집체(25)를 개재하여 탭선(32)과 각 전극(31, 37)을 도통 접속시킬 수 있다.
이에 의해, 태양 전지 셀(30)이 복수 접속된 태양 전지 모듈(38)이 형성된다. 또한, 태양 전지 모듈(38)에는 적절히, 주위에 알루미늄 등의 금속 프레임(7)이 설치된다.
[실리콘계의 태양 전지 모듈 제조 공정]
계속해서, 상술한 실리콘계 태양 전지 모듈(38)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 실리콘계 태양 전지 모듈(38)의 제조 공정도 상기 박막 태양 전지 모듈의 제조 공정과 동일하게, 실리콘계의 태양 전지 셀(30)의 제조 공정과, 이 태양 전지 셀(30)의 핑거 전극(31) 및 이면 전극(37) 상에 탭선(32)을 배치하는 공정과, 태양 전지 셀(30)을 모듈화하는 공정을 갖는다.
실리콘계의 태양 전지 셀(30)은, 통상의 방법으로 제조된다. 태양 전지 셀(30)은, 핑거 전극(31) 및 이면 전극(37)이 형성된 후, 수광면 및 이면에 탭선(32)이 접착제층(33)을 개재하여 접착되고, 이에 의해 스트링(34)을 구성한다. 또한, 이하에서는, 버스바 전극을 갖지 않는 버스바 레스 타입의 태양 전지 셀(30)을 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 버스바 전극을 갖는 태양 전지 셀(30)에도 적용할 수 있다. 버스바 전극을 형성한 경우, 탭선(32)은 접착제층(33)을 개재하여 버스바 전극 상에 접착된다.
탭선(32)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 수광면 상에 복수 형성되어 있는 전체 핑거 전극(31)과 교차하도록, 예를 들어 2개 접착된다. 또한, 탭선(32)은, 인접하는 태양 전지 셀(30)의 이면에 형성된 이면 전극(37)의 소정의 위치에, 2개 접착된다.
그 후, 태양 전지 셀(30)은, 모듈화의 공정으로 옮겨진다. 모듈화 공정에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 스트링(34)의 표리면에 밀봉 접착재의 시트(3)와 표면 커버(5) 및 백 시트(4)가 적층되어, 진공 라미네이터 등에 의해 일괄 라미네이트 밀봉됨으로써 실리콘계 태양 전지 모듈(38)이 형성된다. 또한, 실리콘계 태양 전지 모듈(38)은 적절히, 주위에 알루미늄 등의 금속 프레임(7)이 설치된다.
또한, 접착제층(33)은, 진공 라미네이터에 의해 일괄 라미네이트 밀봉됨으로써 열가압되는 것 이외에, 라미네이트 밀봉에 앞서, 가열 본더에 의해 탭선(32)과 함께 열 가압됨으로써 탭선(32)과 각 전극(31, 37)을 도통 접속시키도록 할 수도 있다.
실시예
계속해서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 니켈 필라멘트의 응집체를 도전성 필러로서 사용한 도전성 접착 필름을 사용하여, 박막계 태양 전지의 P형 전극 및 N형 전극(ITO막) 및 실리콘계 태양 전지의 핑거 전극 및 이면 전극(Ag 페이스트 소성)에 탭선을 접속하고, 모듈화한 후, 초기 및 TC(Temperature Cycling) 시험 후의 각 접속 저항값을 측정, 평가하였다.
도전성 접착 필름의 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물)은
페녹시 수지(YP50: 신닛테츠 가가꾸 가부시끼가이샤 제조); 50질량부
에폭시 수지(에피코트 630: 미쯔비시 가가꾸 가부시끼가이샤 제조); 4질량부
액상 에폭시 분산형 이미다졸형 경화제 수지(노바큐어 3941HP: 아사히 가세이 이머티리얼즈 가부시끼가이샤 제조); 25질량부, 및
실란 커플링제(A-187: 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 제조); 1질량부이다.
상기 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물)과, 니켈 필라멘트(F255: 발레인코사 제조)를 혼합하여, 도전성 접착 필름을 제작하였다.
실시예 1 내지 4에서는 니켈 필라멘트의 함유량을 바꾸었다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, 필라멘트 직경 2㎛ 내지 3㎛의 니켈 필라멘트(F255: 발레인코사 제조)를 사용하여 응집체를 얻었다. 도전성 접착 필름에 있어서의 니켈 필라멘트의 함유량은, 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물) 80질량부에 대하여 5질량부로 하고, 바인더 수지층의 평균 두께(도전성 접착 필름의 평균 두께)는 20㎛, 바인더 수지층 내에 있어서의 필라멘트의 응집체의 직경은 2㎛ 내지 4㎛였다. 필라멘트의 응집체의 최대 직경과 도전성 접착 필름의 평균 두께의 비, [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 0.2이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 필라멘트의 응집체의 노출은, 단위 면적당 0％였다. 또한, 도전성 접착 필름을 사용할 때에, 플럭스 등의 전처리는 불필요하다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 도전성 접착 필름에 있어서의 필라멘트의 응집체의 함유량을, 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물) 80질량부에 대하여 10질량부로 하였다. 바인더 수지층 내에 있어서의 필라멘트의 응집체의 직경은 5㎛ 내지 15㎛였다. 또한, [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 0.8이었다. 그 밖의 조건은 실시예 1과 동일하다.
(실시예 3)
실시예 3에서는, 도전성 접착 필름에 있어서의 필라멘트의 응집체의 함유량을, 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물) 80질량부에 대하여 20질량부로 하였다. 바인더 수지층 내에 있어서의 필라멘트의 응집체의 직경은 5㎛ 내지 20㎛였다. 또한, [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 1.0이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 필라멘트의 응집체의 노출은, 단위 면적당 5％였다. 그 밖의 조건은 실시예 1과 동일하다.
(실시예 4)
실시예 4에서는, 도전성 접착 필름에 있어서의 필라멘트의 응집체의 함유량을, 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물) 80질량부에 대하여 40질량부로 하였다. 바인더 수지층 내에 있어서의 필라멘트의 응집체의 직경은 5㎛ 내지 40㎛였다. 또한, [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 2.0이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 필라멘트의 응집체의 노출은, 단위 면적당 20％였다. 그 밖의 조건은 실시예 1과 동일하다.
(실시예 5 및 6)
실시예 5 및 실시예 6에서는 도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)를 바꾸었다. 구체적으로, 실시예 5에서는, 바인더 수지층의 평균 두께를 10㎛로 하고, 니켈 필라멘트의 함유량은 실시예 2와 동일하게 10질량부로 하였다. [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 1.5이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 필라멘트의 응집체의 노출은, 단위 면적당 5％였다. 그 밖의 조건은 실시예 2와 동일하다.
실시예 6에서는, 도전성 접착 필름의 평균 두께를 30㎛로 하고, 니켈 필라멘트의 함유량은 실시예 2와 동일하게 10질량부로 하였다. [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 0.5이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 필라멘트의 응집체의 노출은, 단위 면적당 0％였다. 그 밖의 조건은 실시예 2와 동일하다.
(실시예 7 및 8)
실시예 7 및 실시예 8에서는, 도전성 필러로서 니켈 필라멘트 이외에, 구상 니켈 입자(SFR-Ni: 닛본 아토마이즈 가코사 제조)나 금 도금 수지 입자(마이크로펄 AU: 세끼스이 가가꾸 고교사 제조)를 도전성 접착 필름에 함유시켰다.
구체적으로, 실시예 7에서는, 구상 니켈 입자를 도전성 접착 필름에 첨가하였다. 구상 니켈 입자는 입자 직경이 3㎛로, 바인더 수지 성분 80질량부에 대하여 2질량부 함유시켰다. 니켈 필라멘트의 응집체는, 바인더 수지 성분 80질량부에 대하여 8질량부 함유시켰다. 그 밖의 조건은 실시예 2와 동일하다.
실시예 8에서는, 금 도금 수지 입자를 도전성 접착 필름에 함유시켰다. 금 도금 수지 입자는 입자 직경이 4㎛로, 바인더 수지 성분 80질량부에 대하여 2질량부 함유시켰다. 니켈 필라멘트의 응집체는, 바인더 수지 성분 80질량부에 대하여 8질량부 함유시켰다. 그 밖의 조건은 실시예 2와 동일하다.
(실시예 9 및 10)
실시예 9 및 실시예 10에서는, 니켈 필라멘트의 직경을 바꾸었다.
구체적으로, 실시예 9에서는, 필라멘트 직경 0.5㎛ 내지 1㎛의 니켈 필라멘트를 사용하여 응집체를 얻었다. 바인더 수지층 내에 있어서의 필라멘트의 응집체의 직경은 3㎛ 내지 10㎛였다. [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 0.5이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 필라멘트의 응집체의 노출은, 단위 면적당 0％였다. 그 밖의 조건은 실시예 2와 동일하다.
(실시예 10)
실시예 10에서는, 필라멘트 직경 5㎛ 내지 8㎛의 니켈 필라멘트를 사용하여 응집체를 얻었다. 바인더 수지층 내에 있어서의 필라멘트의 응집체의 직경은 8㎛ 내지 15㎛였다. [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 0.8이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 필라멘트의 응집체의 노출은, 단위 면적당 0％였다. 그 밖의 조건은 실시예 2와 동일하다.
(비교예 1)
비교예 1에서는, 도전성 필러로서 구상 니켈 입자(SFR-Ni: 닛본 아토마이즈 가코사 제조)를 사용하였다. 구상 니켈 입자는, 입자 직경이 3㎛, 함유량은 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물) 80질량부에 대하여 10질량부로 하고, 바인더 수지층(도전성 접착 필름)의 평균 두께는 20㎛, 바인더 수지층 내에 있어서의 구상 니켈 입자의 응집체의 직경은 3㎛ 내지 10㎛였다. 구상 니켈 입자의 응집체의 최대 직경과 도전성 접착 필름의 평균 두께와의 비, [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 0.5이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 구상 니켈 입자의 응집체의 노출은, 단위 면적당 1％였다. 또한, 도전성 접착 필름을 사용할 때에, 플럭스 등의 전처리는 불필요하다.
(비교예 2)
비교예 2에서는, 도전성 필러로서 금 도금 수지 입자(마이크로펄 AU: 세끼스이 가가꾸 고교사 제조)를 사용하였다. 금 도금 수지 입자는, 입자 직경이 4㎛, 함유량은 바인더 수지 성분 80질량부에 대하여 10질량부로 하고, 바인더 수지층은 평균 두께 20㎛, 바인더 수지층 내에 있어서의 금 도금 수지 입자의 응집체의 직경은 3㎛ 내지 20㎛였다. 금 도금 수지 입자의 응집체의 최대 직경과 도전성 접착 필름의 평균 두께와의 비, [응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)]은 1.0이고, 도전성 접착 필름의 표면으로부터 금 도금 수지 입자의 응집체의 노출은, 단위 면적당 3％였다. 또한, 도전성 접착 필름을 사용할 때에, 플럭스 등의 전처리는 불필요하다.
(비교예 3)
비교예 3에서는, 무납 땜납을 사용하여 박막계 태양 전지 및 실리콘계 태양 전지의 각 전극에 탭선을 접속하였다. 접속시에는, 플럭스 처리가 필요하였다.
실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3에 관한 박막계 태양 전지 및 실리콘계 태양 전지는, 각 접속 방법에 의해 탭선을 접속한 후, 상술한 공지된 공정을 거쳐서 모듈화되어, 그 후, 접속 저항을 측정하였다. 측정은, 솔라 시뮬레이터(닛신보 메카트로닉스 가부시끼가이샤 제조, 솔라 시뮬레이터 PVS1116i-M)를 사용하여, 표준적인 측정 조건(조도 1,000W/㎡, 온도 25℃, 스펙트럼 AM 1.5G)에서 행하였다. 또한, 측정은, 소위 4 단자법으로 행하여, JIS C8913(결정계 태양 전지 셀 출력 측정 방법)에 준거하여 측정하였다.
측정은 모듈화 초기와, TC(Temperature Cycling; 온도 사이클링) 시험 후에 행하였다. TC 시험은, -55℃ 35분간 및 125℃ 35분간을 100 사이클 및 500 사이클 행하였다.
박막계 태양 전지에서는, 초기 접속 저항값이 50mΩ 미만을 ◎, 50mΩ 이상 100mΩ 미만을 ○, 100mΩ 이상을 ×로 하였다.
실리콘계 태양 전지에서는, 초기 접속 저항값이 10mΩ 미만을 ◎, 10mΩ 이상 20mΩ 미만을 ○, 20mΩ 이상을 ×로 하였다.
TC 시험 후의 접속 신뢰성의 평가로서, 초기의 접속 저항값에 비하여, 1.5배 미만을 ◎, 1.5배 이상 2.0배 미만을 ○, 2.0배 이상을 ×로 하였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
표 1 및 표 2 중, 도전성 필러량은, 바인더 수지 성분(접착제 수지 조성물) 80질량부에 대한 양(질량부)이다.
표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 도전성 필러로서 니켈 필라멘트의 응집체를 사용하고 있는 실시예 1 내지 10에 의하면, 박막계 태양 전지 및 실리콘계 태양 전지 중 어느 것에 있어서도, 초기에 있어서의 접속 저항값의 평가는 ◎ 내지 ○이고, TC 시험 후의 접속 저항값의 상승도 초기비의 2배 미만이었다.
이것은, 도전성 필러로서 니켈 필라멘트의 응집체를 사용함으로써 탭선 및 전극간의 접촉 면적을 증가시켜, 접속 저항값의 저감을 도모할 수 있고, 또한 잔류 응력에 의한 접속 신뢰성의 저하도 발생하지 않기 때문이다.
한편, 도전성 필러로서 구상 니켈 입자를 사용한 비교예 1에서는, 박막계 태양 전지 및 실리콘계 태양 전지 중 어느 것에 있어서도, TC 시험 500 사이클에서, 접속 저항값이 초기비의 2배 이상으로 증가하였다. 또한, 도전성 필러로서 금 도금 수지 입자를 사용한 비교예 2에서는, 실리콘계 태양 전지에 있어서, TC 시험 500 사이클에서, 접속 저항값이 초기비의 2배 이상으로 증가하였다. 이것은, 도전성 필러의 잔류 응력에 의해, TC 시험 후에는 탭선과 전극과의 사이의 접속 면적이 감소했기 때문으로 생각된다.
또한, 무납 땜납을 사용한 비교예 3에서는, 박막계 태양 전지의 전극(ITO막)과의 접속에서는 초기, TC 시험 후의 어떤 경우에 있어서도 저항값이 상승하고, 또한 실리콘계 태양 전지에 사용할 때에 있어서도, 플럭스 처리가 필요해지고, 공정이 번잡해진다.
실시예 1 내지 4를 보면, 실시예 1 및 4에서는, TC 시험 500 사이클에서 접속 저항값이 약간 상승하였다. 이것은, 실시예 1에서는 니켈 필라멘트의 충전량이, 다른 실시예에 비하여 적기 때문이다. 또한, 실시예 4에서는, 바인더 수지층에 대하여 니켈 필라멘트의 충전량이, 다른 실시예에 비하여 많기 때문에, 접착력이 상대적으로 저하되었기 때문이다.
실시예 5 및 6을 보면, 실시예 5에서는, 박막계 태양 전지에 있어서, TC 시험 500 사이클에서 접속 저항값의 상승이 보였다. 이것은 바인더 수지층의 평균 두께가 약간 얇고, 접착력이 상대적으로 저하되었기 때문이다. 또한, 실시예 6에서는, 양쪽 태양 전지에 있어서, TC 시험 500 사이클에서 접속 저항값의 상승이 보였다. 이것은 바인더 수지층의 평균 두께가 약간 두껍고, 도전성 필라멘트의 응집체의 접촉 면적이 감소했기 때문이다.
실시예 7 및 8을 보면, 모두 니켈 필라멘트와 구상 입자와의 배합을 8:2(질량비)로 해도, 접속 저항값, 접속 신뢰성 모두 큰 문제는 없이 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.
실시예 9 및 10을 보면, 실시예 9에서는, 니켈 필라멘트의 직경 및 필라멘트의 응집체의 직경이 약간 작고, 실리콘계 태양 전지에서는 초기의 접속 저항값 및 TC 시험 후의 접속 저항값이 약간 상승하였다.
1 박막 태양 전지
2 태양 전지 셀
3 시트
4 백 시트
5 표면 커버
6 박막 태양 전지 모듈
7 금속 프레임
8 투광성 절연 기판
9 P형 전극
10 N형 전극
11 탭선
12 집전 탭부
13 접속 탭부
14 폴딩부
19 단자 박스
20 적층체
21 접착제층
23 도전성 접착 필름
24 바인더 수지층
25 도전성 필라멘트의 응집체
26 릴
27 박리 기재
30 태양 전지 셀
31 핑거 전극
32 탭선
33 접착제층
34 스트링
35 집전 탭부
36 접속 탭부
37 이면 전극
38 실리콘계 태양 전지 모듈

Claims (9)

  1. 태양 전지의 전극과 탭선을 접속하는 도전성 접착제이며,
    접착제 수지 조성물과, 도전성 필라멘트의 응집체를 함유하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
  2. 제1항에 있어서, 도전성 필라멘트의 응집체의 함유량이 접착제 수지 조성물 80질량부에 대하여 5질량부 내지 40질량부인 도전성 접착제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도전성 필라멘트의 응집체의 직경이 3㎛ 내지 20㎛인 도전성 접착제.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 필름상이고, 평균 두께가 10㎛ 내지 30㎛인 도전성 접착제.
  5. 제4항에 있어서, 도전성 필라멘트의 응집체의 최대 직경과 필름상의 도전성 접착제의 평균 두께(도전성 접착 필름의 평균 두께)의 비([응집체의 최대 직경(㎛)]/[도전성 접착 필름의 평균 두께(㎛)])가 0.2 내지 2.0인 도전성 접착제.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 구상 및 편평상 중 어느 하나의 도전성 입자를 더 함유하고,
    도전성 필라멘트의 응집체와 상기 도전성 입자의 질량비(도전성 필라멘트의 응집체:도전성 입자)가 99:1 내지 50:50인 도전성 접착제.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 도전성 필라멘트가 니켈 필라멘트인 도전성 접착제.
  8. 태양 전지와,
    상기 태양 전지에 형성된 전극 상에 접착제층을 개재하여 접속되는 탭선과,
    상기 태양 전지를 밀봉하는 밀봉재와,
    상기 태양 전지의 표면 및 이면을 보호하는 보호 부재를 갖고,
    상기 접착제층이 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈.
  9. 태양 전지의 전극에 도전성 접착제를 개재하여 탭선을 배치하는 공정과,
    상기 탭선 위로부터 가열 및 가압함으로써 상기 도전성 접착제를 경화시켜, 상기 탭선과 상기 전극을 전기적 및 기계적으로 접속하는 공정을 포함하고,
    상기 도전성 접착제가 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제인 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
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