KR20150035749A - 배선재, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents

배선재, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법 Download PDF

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마사히로 니시모또
다이찌 모리
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 제1 면(20a)과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면(20b)을 갖는 도전체(20)와, 상기 도전체의 제1 면에 형성된, 플럭스 성분과 방청 성분을 함유하는 제1 층(21)과, 상기 도전체의 제2 면에 형성된, 접착제(22)를 포함하는 제2 층(23)을 구비한 배선재(15, 16)에 관한 것이다.

Description

배선재, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법{WIRING MATERIAL, SOLAR CELL MODULE, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 셀의 표면에 형성된 전극과 태양 전지 셀이 발전한 전기를 집전하는 단자 박스를 접속하기에 적합한 배선재, 이 배선재를 사용한 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.
최근들어 환경 부하의 저감이 지구적인 과제가 되는 가운데, 깨끗하면서 또한 재생 가능한 에너지로서, 태양광 발전에 큰 기대가 모아지고 있다. 태양 전지의 주류는, 현재까지 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘의 결정을 제조하고, 이것을 슬라이스 가공하여 판상의 반도체로서 사용하는 벌크 실리콘 태양 전지이다. 그러나, 벌크 실리콘 태양 전지는, 실리콘 결정의 성장에 많은 에너지와 시간을 필요로 하고, 또한 제조 공정에 있어서도 복잡한 공정이 필요하게 된다.
한편, 유리나 스테인레스 스틸 등의 기판 위에 광전 변환층인 반도체층을 형성한, 소위 박막 태양 전지는, 박형이며 경량, 제조 비용의 저가, 대면적화가 용이하다는 것 등에 의해, 앞으로 태양 전지의 주류를 이룰 것으로 생각되고 있다. 박막 태양 전지로서는, 아몰퍼스 실리콘이나 미결정 실리콘막을 사용한 타입, 또는 이들을 탠덤형에 사용한 타입 등의 박막 실리콘 태양 전지나, Cu(구리), In(인듐), Ga(갈륨) 및 Se(셀레늄)으로 대표되는 원소를 혼합한 화합물 반도체를 사용한 CIGS계 태양 전지 등이 있다.
이들 박막 태양 전지는, 대면적의 저렴한 기판 위에, 플라즈마 CVD 장치 또는 스퍼터 장치와 같은 형성 장치를 사용하여 반도체층 또는 금속 전극막을 적층시키고, 그 후, 동일 기판 위에 제작한 광전 변환층을 레이저 패터닝 등에 의해 분리하여 복수의 태양 전지 셀을 형성한 후, 이들을 서로 접속시킴으로써, 태양 전지 스트링을 형성한다.
박막 태양 전지는, 예를 들어 투광성 절연 기판 위에 투명 도전막을 포함하는 투명 전극막, 광전 변환층 및 이면 전극막이 적층되어 이루어지는 복수의 태양 전지 셀에 의해 구성된다. 각 태양 전지 셀은, 가늘고 긴 직사각형이고, 투광성 절연 기판의 거의 전체 폭에 걸치는 길이를 갖는다. 또한, 박막 태양 전지는, 예를 들어 인접하는 태양 전지 셀끼리에 있어서 한쪽의 투명 전극막과 다른 쪽의 이면 전극막이 서로 접속됨으로써 복수의 태양 전지 셀이 직렬로 접속되어 구성된다. 그리고, 단부에 있는 태양 전지 셀의 투명 전극막 위에 표면 전극을 설치하고, 이 표면 전극과 단자 박스 사이를 탭 선에 의해 접속함으로써, 복수의 태양 전지 셀에 의해 발전된 전기를 단자 박스에 집전하고, 여기서부터 외부로 취출하게 되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-295744호 공보 일본 특허 공개 제2012-9753호 공보
이러한 박막 태양 전지에서는 태양 전지와 단자 박스의 단자부의 양호한 접속을 실현할 수 있는 배선재, 이 배선재를 사용한 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 배선재는, 제1 면과, 제1 면과는 반대측의 제2 면을 갖는 도전체와, 도전체의 제1 면에 형성된, 플럭스 성분과 방청 성분을 함유하는 제1 층과, 도전체의 제2 면에 형성된, 접착제를 포함하는 제2 층을 구비한 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈은, 표면 전극을 갖는 태양 전지와, 태양 전지에 의해 발전된 전기를 외부로 취출하는 단자 박스와, 태양 전지의 표면 전극과 단자 박스를 전기적으로 접속하는 배선재를 구비하고, 배선재는, 제1 면과, 제1 면과는 반대측의 제2 면을 갖는 도전체와, 도전체의 제1 면에 형성되고, 플럭스 성분과 방청 성분을 함유하는 제1 층과, 도전체의 제2 면에 형성되고, 접착제를 포함하는 제2 층을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 태양 전지 모듈의 제조 방법은, 도전체의 제1 면에 플럭스 성분과 방청 성분을 함유하는 제1 층을 형성함과 함께, 도전체의 제1 면과 반대인 제2 면에 접착제를 포함하는 제2 층을 형성함으로써, 배선재를 형성하고, 배선재의 일단부를, 제2 층을 개재하여 태양 전지의 표면에 접속함과 함께, 제1 층을 개재하여, 태양 전지에 의해 발전된 전기를 외부로 취출하는 단자 박스에 접속하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 배선재는, 예를 들어 제1 층을 개재하여 태양 전지로부터 집전된 전기를 취출하는 단자 박스에 땜납 접속된다. 이때, 배선재는, 플럭스 성분과 방청 기능을 갖는 성분을 함유하는 제1 층이 형성되어 있는 점에서, 땜납의 습윤성이 향상되어, 빠르고 확실하게 땜납 접속을 행할 수 있다. 또한, 배선재는 태양 전지가 EVA 등의 투광성 밀봉재에 의해 밀봉되는 점에서, 태양 전지 모듈의 온도 상승 등에 의해 아세트산 가스 분위기 하에 놓이게 되어 부식이 염려되지만, 제1 층으로서 방청 성분도 함유되어 있는 점에서, 부식의 방지도 도모할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 형태가 적용된 탭 선 및 박막 태양 전지를 도시하는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 형태가 적용된 탭 선 및 박막 태양 전지를 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태가 적용된 태양 전지 모듈을 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태가 적용된 탭 선을 도시하는 단면도이다.
도 4는 접착제를 도시하는 단면도이다.
도 5는 접착제로서 도전성 접착 필름이 사용된 탭 선을 도시하는 단면도이다.
도 6은 탭 선이 접착된 태양 전지 모듈을 도시하는 평면도이며, 밀봉재 및 백시트는 생략하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태가 적용된 서브스트레이트형의 태양 전지 모듈을 도시하는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태가 적용된 다른 태양 전지 모듈을 도시하는 분해 사시도이다.
도 9는 집전 탭 선과 접속 탭 선의 접속부를 도시하는 단면도이다.
도 10은 집전 탭 선과 접속 탭 선의 접속부를 도시하는 단면도이다.
도 11은 참고예에 따른 박막 태양 전지의 일례를 도시하는 분해 사시도이다.
도 12a는 참고예에 따른 박막 태양 전지의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 12b는 도 12a에 도시한 박막 태양 전지의 전극 단자부에 있어서의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태가 적용된 배선재, 이 배선재를 사용한 태양 전지 모듈 및 태양 전지 모듈의 제조 방법에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
[태양 전지 모듈]
본 발명의 일 실시 형태가 적용된 박막 태양 전지(1)는, 도 1a, 도 1b에 도시한 바와 같이, 복수의 태양 전지 셀(2)이 콘택트 라인에 의해 접속된 태양 전지 스트링을 구성한다. 이 스트링 구조를 갖는 박막 태양 전지(1)는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 표면 커버(5)로 되는 유리 기판 위에 형성되고, 이면측에 밀봉 접착제의 시트(3) 및 백시트(4)가 적층되어, 일괄적으로 라미네이트된다. 그 후, 적절히, 주위에 알루미늄 등의 금속 프레임(7)이 설치된 후, 백시트(4) 위에 박막 태양 전지(1)로부터 집전된 전기를 취출하는 단자 박스(8)가 설치됨으로써 태양 전지 모듈(6)이 형성된다.
밀봉 접착제로서는, 예를 들어 에틸렌-아세트산비닐 공중합 수지(EVA: Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 등의 투광성 밀봉재가 사용된다. 또한, 백시트(4)로서는, 유리나, 알루미늄박을 수지 필름으로 협지한 적층체 등이 사용된다. 또한, 태양 전지 모듈(6)은, 표면 커버(5)로 되는 유리 기판 위에 박막 태양 전지(1)를 형성하는 것 외에, 표면 커버(5)와 박막 태양 전지(1)를 따로따로 설치하고, 표면 커버(5)와 백시트(4) 사이에 있어서 박막 태양 전지(1)의 표리면측에 배치된 밀봉 접착제의 시트(3)로 라미네이트 밀봉할 수도 있다. 이 경우, 표면 커버(5)로서는, 예를 들어 유리나 투광성 플라스틱 등의 투광성의 재료가 사용된다.
[태양 전지 셀]
박막 태양 전지(1)는, 투광성 절연 기판(10) 위에, 도시는 생략하고 있지만, 투명 도전막을 포함하는 투명 전극막, 광전 변환층, 이면 전극막이 이 순서대로 적층되어 형성되고, 투광성 절연 기판(10)측으로부터 광을 입사시키는 수퍼스트레이트형의 태양 전지이다. 또한, 박막 태양 전지에는 기재, 이면 전극, 광전 변환층, 투명 전극의 순으로 형성된 서브스트레이트형 태양 전지도 있다. 이하에서는, 수퍼스트레이트형의 박막 태양 전지(1)를 예로 들어 설명하지만, 후술하는 바와 같이, 본 기술은 서브스트레이트형의 박막 태양 전지에 사용할 수도 있다.
투광성 절연 기판(10)으로서는, 유리나 폴리이미드 등의 내열성 수지를 사용할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 박막 태양 전지(1)는, 투광성 절연 기판(10)과 표면 커버(5)를 겸용시킬 수도 있다.
투명 전극막으로서는, 예를 들어 SnO2, ZnO 및 ITO 등을 사용할 수 있다. 광전 변환층으로서는, 아몰퍼스 실리콘, 미결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 실리콘계 광전 변환막이나, CdTe, CuInSe2 및 Cu(In, Ga)Se2 등의 화합물계 광전 변환막을 사용할 수 있다.
이면 전극막은, 예를 들어 투명 도전막과 금속막의 적층 구조를 갖고 있다. 투명 도전막에는 SnO2, ZnO 및 ITO 등을 사용할 수 있다. 금속막에는 은 및 알루미늄 등을 사용할 수 있다.
이렇게 구성된 박막 태양 전지(1)에는, 도 1a에 도시한 바와 같이 투광성 절연 기판(10)의 거의 전체 폭에 걸치는 길이를 갖는 직사각 형상의 태양 전지 셀(2)이 복수 형성되어 있다. 각 태양 전지 셀(2)은, 전극 분할 라인에 의해 분리되어 있고, 인접하는 태양 전지 셀(2, 2)끼리 중 한쪽의 투명 전극막과 다른 쪽의 이면 전극막이 콘택트 라인에 의해 서로 접속되어 있다. 이와 같이 하여, 복수의 태양 전지 셀(2)이 직렬로 접속된 태양 전지 스트링이 구성되어 있다.
그리고, 태양 전지 스트링의 일단부의 태양 전지 셀(2)의 투명 전극막 위에는 태양 전지 셀(2)과 거의 동일한 길이의 선상 P형 전극 단자부(11)가 설치되어 있다. 태양 전지 스트링의 타단부의 태양 전지 셀(2)의 이면 전극막 위에는 태양 전지 셀(2)과 거의 동일한 길이의 선상 N형 전극 단자부(12)가 설치되어 있다. 박막 태양 전지(1)에서는, 이들 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)가 전극 취출부로 되고, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)을 통하여 단자 박스(8)에 전기가 공급된다.
[탭 선(배선재)]
정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 도 3에 도시한 바와 같이 도전체(20)와, 도전체(20)의 일면(20a)(제1 면)에 설치되고 플럭스와 방청 기능을 갖는 액체를 혼합하여 이루어지는 제1 층(21)과, 도전체(20)의 타면(20b)(제2 면)에 설치된 접착제(22)를 포함하는 제2 층(23)을 갖는다. 제2 층(23)은, 박막 태양 전지(1)에 형성된 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)와, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16) 각각의 동일 도전체(20)를 접속하는 것이다.
이 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)로부터 각각 집전된 전기를 외부로 취출하는 단자 박스(8)에, 제1 층(21)을 개재하여 납땜에 의해 접속된다.
도전체(20)는, P형 전극 단자부(11)나 N형 전극 단자부(12)와 거의 동일한 폭의 1 내지 3㎜ 폭의 평각선이며, 예를 들어 두께 50 내지 300㎛로 압연된 구리박이나 알루미늄박을 슬릿 가공하거나, 또는 구리나 알루미늄 등의 가는 금속 와이어를 평판상으로 압연함으로써 형성된다. 도전체(20)의 일면(S면)(20a)에는, 전체면에 걸쳐 플럭스와 방청 잉크가 혼합된 액체를 포함하는 제1 층(21)이 형성되고, 타면(M면)(20b)에는 전체면에 걸쳐 접착제(22)를 포함하는 제2 층(23)이 형성된다.
[제1 층]
제1 층(21)은, 플럭스와 방청 기능을 갖는 액체를 혼합하고, 도전체(20)의 일면(20a)에 전체면에 걸쳐 도포함으로써 형성된다. 즉, 제1 층은 플럭스 성분과 방청 성분을 갖고 있다. 플럭스로서는, 예를 들어 무납 땜납용 플럭스를 사용할 수 있다. 방청 기능을 갖는 액체로서는, 예를 들어 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크나 불소 수지계 잉크 등의 방청 잉크를 사용할 수 있다.
이러한 제1 층(21)은, 플럭스와 방청 잉크가 혼합된 액체가 도전체(20)의 일면(20a)에 와이어 바 등에 의해 도포된 후, 오븐에 의해 용제를 휘발함으로써 소정의 두께로 형성된다.
정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 제1 층(21)을 개재하여, 박막 태양 전지(1)로부터 집전된 전기를 취출하는 단자 박스(8)의 접속 단자에 땜납 접속된다. 이때, 제1 층(21)은, 플럭스 성분을 포함하여 구성되어 있는 점에서, 땜납의 습윤성이 향상되어, 빠르고 확실하게 땜납 접속을 행할 수 있다. 또한, 박막 태양 전지(1)는, EVA 등의 투광성 밀봉재에 의해 밀봉되는 점에서, 태양 전지 모듈(6)의 온도 상승 등에 의해 아세트산 가스 분위기 하로 되어 탭 선의 부식이 염려되지만, 제1 층(21)이 방청 성분도 함유하고 있는 점에서, 부식의 방지도 도모할 수 있다.
<배합비>
또한, 플럭스와, 방청 잉크의 고형분에 있어서의 배합비는 (플럭스):(방청 잉크)=1:3 내지 3:1인 것이 바람직하고, 특히 (플럭스):(방청 잉크)=1:1 내지 2:1 또는 (플럭스):(방청 잉크)=1:1 내지 1:2인 것이 보다 바람직하다. 플럭스 성분, 방청 성분이 포함되어 있으면, 플럭스, 방청 잉크 이외의 것을 사용할 수도 있고, 플럭스 성분과, 방청 성분의 고형분에 있어서의 배합비가 (플럭스 성분):(방청 성분)=1:3 내지 3:1이면 된다.
(플럭스):(방청 잉크)=1:3 내지 3:1의 범위보다 플럭스 고형분이 많고 방청 잉크의 고형분이 적으면, 내부식성이 열화된다. 또한, 특히 서브스트레이트형의 박막 태양 전지와 같이, 수광면측에 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)이 접속되는 타입에 있어서는, 외관을 손상시킬 우려도 있다. 이것은, 방청 잉크의 고형분이 적으면 흑색이 얇아져, 예를 들어 CIS계나 CIGS계의 박막 태양 전지에 있어서는, 검은 바탕 색 위에 도전체(20)의 구리색이 나타나 버리기 때문이다. 또한, 상기 범위보다도 플럭스 고형분이 적고 방청 잉크의 고형분이 많으면, 땜납의 습윤성이 나빠, 단자 박스(8)의 접속 단자에 빠르고 확실하게 땜납 접속을 행할 수 없고, 또한 이 때문에 접속 저항이 상승되어 버린다.
한편, 플럭스와 방청 잉크의 각 고형분비를 상기한 범위로 하면, 내부식성의 열화나 외관 성능의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 이 범위에서는, 수광면측에 배설된 정극용 탭 선(15), 부극용 탭 선(16)의 방청 잉크의 흑색에 의해, 자외선을 흡수하여, 태양 전지 모듈의 내후성(내광성)을 향상시킬 수 있다. 또한, 땜납의 습윤성을 높여, 빠르고 확실하게 땜납 접속을 행할 수 있다.
<제1 층(21)의 두께>
또한, 제1 층(21)의 두께는, 1㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 1㎛ 내지 8㎛의 범위가 보다 바람직하고, 3㎛ 내지 5㎛의 범위가 특히 바람직하다. 제1 층(21)의 두께가 두꺼워짐에 따라 접속 저항이 상승되고, 반대로 두께가 얇아짐에 따라 내부식성이나 외관이 열화되는 경향이 있다.
[제2 층(접착제(22))]
계속해서, 제2 층(23)에 대하여 설명한다. 제2 층(23)을 구성하는 접착제(22)는, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)을 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)에 각각 접속하기 위한 것이고, 도전성 접착 페이스트나 도전성 접착 필름을 사용할 수 있다. 제2 층(23)은, 도전체(20)의 타면(20b)에 도전성 접착 페이스트를 도포하거나, 또는 도전성 접착 필름을 접착함으로써 형성된다.
<도전성 접착 페이스트>
접착제(22)는, 도 4에 도시한 바와 같이 열경화성의 바인더 수지층(25)에 도전성 입자(26)가 고밀도로 함유되어 이루어진다. 또한, 접착제(22)에서는, 압입성의 관점에서, 바인더 수지의 최저 용융 점도가 100 내지 100000Pa·s인 것이 바람직하다. 접착제(22)는, 최저 용융 점도가 지나치게 낮으면 저압착으로부터 본경화의 과정에서 수지가 유동되어 버려 접속 불량이나 셀 수광면에 대한 밀려 나옴이 발생하기 쉬워, 수광율 저하의 원인이 된다. 또한, 최저 용융 점도가 너무 높아도 필름 접착 시에 불량을 발생시키기 쉬워, 접속 신뢰성에 악영향이 생기는 경우도 있다. 또한, 최저 용융 점도에 대해서는, 샘플을 소정량 회전식 점도계에 장전하고, 소정의 승온 속도로 온도를 상승시키면서 측정할 수 있다.
접착제(22)에 사용되는 도전성 입자(26)로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 니켈, 금, 은 및 구리 등의 금속 입자, 수지 입자에 금 도금 등을 실시한 것, 및 수지 입자에 금 도금을 실시한 입자의 최외층에 절연 피복을 실시한 것 등을 들 수 있다.
또한, 접착제(22)는, 상온 부근에서의 점도가 10 내지 10000kPa·s인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 10 내지 5000kPa·s이다. 접착제(22)의 점도가 10 내지 10000kPa·s의 범위인 것에 의해, 접착제(22)를 도전체(20)의 타면(20b)에 설치하고, 릴(27)에 권회 장착한 경우에 있어서, 소위 밀려 나옴에 의한 블로킹을 방지할 수 있고, 또한 소정의 태크력을 유지할 수 있다.
접착제(22)의 바인더 수지층(25)의 조성은, 상술한 바와 같이 특징을 저해하지 않는 한, 특별히 제한되지 않지만, 보다 바람직하게는 막 형성 수지와, 액상 에폭시 수지와, 잠재성 경화제와, 실란 커플링제를 함유한다.
막 형성 수지는, 평균 분자량이 10000 이상인 고분자량 수지에 상당하고, 필름 형성성의 관점에서, 10000 내지 80000 정도의 평균 분자량인 것이 바람직하다. 막 형성 수지로서는, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 페녹시 수지 등의 다양한 수지를 사용할 수 있고, 그 중에서도 막 형성 상태, 접속 신뢰성 등의 관점에서 페녹시 수지가 적절하게 사용된다.
액상 에폭시 수지로서는, 상온에서 유동성을 갖고 있으면, 특별히 제한은 없고, 시판되고 있는 에폭시 수지가 모두 사용 가능하다. 이러한 에폭시 수지로서는, 구체적으로는 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 및 트리페닐메탄형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 아크릴 수지 등 다른 유기 수지와 적절히 조합하여 사용할 수도 있다.
잠재성 경화제로서는, 가열 경화형, UV 경화형 등의 각종 경화제를 사용할 수 있다. 잠재성 경화제는, 통상은 반응하지 않고, 어떤 트리거에 의해 활성화되어 반응을 개시한다.
트리거에는, 열, 광 및 가압 등이 있고, 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 본 실시 형태에서는 가열 경화형의 잠재성 경화제가 적절하게 사용되고, P형 전극 단자부(11)나 N형 전극 단자부(12)에 가열 가압됨으로써 본경화된다. 액상 에폭시 수지를 사용하는 경우는, 이미다졸류, 아민류, 술포늄염 및 오늄염 등을 포함하는 잠재성 경화제를 사용할 수 있다.
실란 커플링제로서는, 에폭시계, 아미노계, 머캅토·술피드계 및 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, 무기 필러를 함유하는 것이 바람직하다. 무기 필러를 함유함으로써, 압착 시에 있어서의 수지층의 유동성을 조정하여, 입자 포착률을 향상시킬 수 있다. 무기 필러로서는, 실리카, 탈크, 산화티타늄, 탄산칼슘 및 산화마그네슘 등을 사용할 수 있고, 무기 필러의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
접착제(22)는, 도전성 입자(26)와, 막 형성 수지와, 액상 에폭시 수지와, 잠재성 경화제와, 실란 커플링제를 용제에 용해시킴으로써 형성된다. 용제로서는, 톨루엔, 아세트산에틸 등, 또는 이들의 혼합 용제를 사용할 수 있다. 용해시켜 얻어진 도전성 페이스트를 도전체(20)의 타면(20b) 위에 도포하고, 용제를 휘발시킴으로써, 제2 층(23)이 형성된다. 제2 층(23) 및 제1 층(21)이 형성된 도전체(20)는, 도 3에 도시한 바와 같이 릴(27)에 권회되어 보관되고, 실사용 시에는 릴(27)로부터 소정 길이를 인출하여, 정극용 탭 선(15)이나 부극용 탭 선(16)으로서 사용된다.
그 후, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)을, P형 전극 단자부(11) 위 및 N 전극 단자부(12) 위에 각각 가부착한 상태에서, 가열 가압 헤드나 진공 라미네이터에 의해, 소정의 온도 및 압력으로 열가압을 행한다. 이에 의해, 접착제(22)의 바인더 수지가 유동화되어, P형 전극 단자부(11)와 정극용 탭 선(15)의 도전체(20) 사이 및 N형 전극 단자부(12)와 부극용 탭 선(16)의 도전체(20) 사이를 채움과 함께, 도전성 입자(26)가 각 탭 선(정극용 탭 선(15), 부극용 탭 선(16))과 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12)) 사이에서 협지된다. 그리고, 이 상태에서 바인더 수지가 경화된다. 이에 의해, 접착제(22)는, 각 탭 선을 각 전극 단자부 위에 접착시킴과 함께, 각 탭 선과 각 전극 단자부를 도통 접속시킬 수 있다.
<도전성 접착 필름>
또한, 접착제(22)는 도전성 페이스트를 사용하는 것 이외에도, 도전성 접착 필름을 사용하여, 도전체(20)의 타면(20b)에 접착할 수도 있다. 도전성 접착 필름(28)은, 도 5에 도시한 바와 같이 베이스 필름(29) 위에 바인더 수지층(25)이 적층되어, 도전체(20)와 마찬가지로 테이프상으로 성형되어 있다. 베이스 필름(29)으로서는, 특별히 제한은 없고, 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.
도전성 접착 필름(28)을 사용하는 경우에는, 바인더 수지층(25) 위에 상술한 베이스 필름(29)이 커버 필름으로서 부착된다. 이와 같이, 미리 도전체(20)의 타면(20b) 위에 도전성 접착 필름(28)을 적층하고, 이들을 일체화시켜 둔다. 이에 의해, 실용 사용 시에 있어서는, 베이스 필름(29)을 박리하고, 도전성 접착 필름(28)의 바인더 수지층(25)을 P형 전극 단자부(11)나 N형 전극 단자부(12) 위에 접착함으로써 정극용 탭 선(15)이나 부극용 탭 선(16)과 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12))의 가부착이 도모된다. 이 후, 도전성 페이스트의 경우와 마찬가지의 열가압을 행함으로써, 바인더 수지층(25)을 경화시킨다.
또한, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)의 제2 면이, 다수의 미소 돌기를 갖는 요철면으로 되어 있는 것인 경우에는 P형 전극 단자부(11)와 정극용 탭 선(15)의 접속 및 N형 전극 단자부(12)와 부극용 탭 선(16)의 접속에는, 상술한 도전성 접착 페이스트나 도전성 접착 필름(28) 대신에, 절연성 접착 필름이나 절연성 접착 페이스트 등의 절연성 접착제를 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 제2 면의 다수의 미소 돌기가 태양 전지의 표면 전극에 접촉하여 도통이 취해짐과 함께, 그 미소 돌기가 접촉하지 않는 영역에는 절연성 접착제가 충전되게 된다. 절연성 접착 필름이나 절연성 접착 페이스트는, 바인더 수지층에 도전성 입자가 포함되어 있지 않은 것 외에는, 도전성 접착 필름이나 도전성 접착 페이스트와 마찬가지의 구성을 갖는다.
[탭 선의 제조 공정]
계속해서, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)의 제조 공정에 대하여 설명한다. 우선, 도전체(20)로 되는 예를 들어 두께 50 내지 300㎛의 구리박이나 알루미늄박 등의 금속박을 준비한다. 또한, 금속박의 구체적인 제조 방법으로서는, 금속을 압연시키는 방법이나 전해 도금에 의해 금속을 석출시키는 방법 등이 예시된다. 이 금속박의 일면(샤이니면)에, 와이어 바 등에 의해 플럭스와 방청 잉크가 혼합된 액체를 도포한 후, 이것을 건조시킴으로써 제1 층(21)을 형성한다. 계속해서, 이 금속박의 타면(매트면)에, 와이어 바 등에 의해 도전성 접착 페이스트를 도포한 후, 이것을 건조하거나, 또는 도전성 접착 필름(28)을 이들에 적층하여 일체화시킴으로써 접착제(22)를 포함하는 제2 층(23)을 형성한다.
계속해서, 이 압연 금속박에 슬릿 가공을 행함으로써, 테이프상의 도전체(20)의 일면(20a)에 제1 층(21)이 형성되고, 타면(20b)에 제2 층(23)이 형성된 정극용 탭 선(15), 부극용 탭 선(16)을 얻는다.
또한, 정극용 탭 선(15), 부극용 탭 선(16)은, 구리나 알루미늄 등의 가는 금속 와이어를 평판상으로 압연함으로써, 또는 압연 금속박을 슬릿함으로써, 테이프상의 도전체(20)를 얻은 후에, 제1 층(21), 제2 층(23)을 형성함으로써 얻을 수도 있다.
이 테이프상의 정극용 탭 선(15), 부극용 탭 선(16)은, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이 릴(27)에 권회되어 보관되고, 사용 시에 릴(27)로부터 인출되어, 필요한 길이로 절단되어 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12))에 대한 접속에 제공된다. 이때, 정극용 탭 선(15), 부극용 탭 선(16)은, 도전체(20)의 일면(20a)의 전체면에 걸쳐 플럭스와 방청 잉크를 포함하는 제1 층(21)이 형성되고, 또한 도전체(20)의 타면(20b)의 전체면에 걸쳐 접착제(22)를 포함하는 제2 층(23)이 형성되어 있기 때문에, 릴로부터 인출된 어느 한 부위에 있어서도, 박막 태양 전지(1) 표면의 각 전극 단자부에 대한 접속에 제공할 수도 있고, 또한 단자 박스(8)의 접속 단자에 대한 접속에 제공할 수도 있다.
[탭 선의 접속 형태 1]
이러한 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 도 6에 도시한 바와 같이 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)에, 접착제(22)를 개재하여 각각 접속되어 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12))로부터 집전되는 집전 탭부(30)와, 단자 박스(8)까지 연장되어 단자 박스(8)의 접속 단자와 접속되는 접속 탭부(31)를 갖는다. 집전 탭부(30)와 접속 탭부(31)는, 절곡부(32)를 개재하여 연속되어 있다.
집전 탭부(30)는, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)의 한쪽 단부와 절곡부(32) 사이의 부분이다. 이 집전 탭부(30)는, 도전체(20)의 타면(20b)에 형성된 제2 층(23)의 접착제(22)를 개재하여, P형 전극 단자부(11)나 N형 전극 단자부(12)에 전기적, 기계적으로 접속된다.
접속 탭부(31)는, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)의 다른 쪽 단부와 절곡부(32) 사이의 부분이다. 이 접속 탭부(31)는, 박막 태양 전지(1)의 표면을 따라 연장됨과 함께 밀봉 접착제의 시트(3)나 백시트(4)(도 2)를 관통하여, 백시트(4) 위에 배치된 단자 박스(8)의 접속 단자로 유도되고, 그 선단 부분이, 도전체(20)의 일면(20a)에 형성된 제1 층(21)을 개재하여, 단자 박스(8)의 접속 단자와 땜납 접속된다.
절곡부(32)는, 집전 탭부(30)와 접속 탭부(31)를 구획하는 경계이지만, 집전 탭부(30)와 접속 탭부(31)가 절곡부(32)를 개재하여 연속되어, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)이, 접합 부분을 갖지 않는 이음매 없는 구조로 되어 있다. 이로 인해, 접합 개소에 전하가 집중되는 것에 의한 저항값의 증대나, 접합 부분의 접속 신뢰성의 저하, 접합 부분에 열이나 응력이 집중되는 것에 의한 투광성 절연 기판(10)의 손상 등을 방지할 수 있다.
또한, 접속 탭부(31)는, 박막 태양 전지(1)의 표면 위에 연장 설치되지만, 도전체(20)의 일면(20a)이 절연 필름(35)에 의해 덮여 있으므로, 접속 탭부(31)가 박막 태양 전지(1)의 전극막과 접하고 있어도, 절연 필름(35)에 의해 쇼트가 방지된다.
또한, 접속 탭부(31)에서는, 제1 층(21)을 구성하는 방청 잉크로서 pH값이 조정된 카본 블랙을 포함하는 비도전 흑색 잉크 등을 사용하는 등, 제1 층(21)에 절연성을 구비함으로써, 절연 필름(35)을 사용하지 않고, 박막 태양 전지(1)의 전극막과의 쇼트를 방지할 수 있다. 이에 의해, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 릴(27)로부터 인출된 어느 한 부위에 있어서도, 박막 태양 전지(1) 표면의 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12))에 대한 접속에 제공할 수도 있고, 또한 단자 박스(8)의 접속 단자에 대한 접속에 제공할 수도 있다.
이러한 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 수퍼스트레이트형의 박막 태양 전지(1)에 사용되는 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 집전 탭부(30)가 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)에 접속된 후, 절곡부(32)보다 앞의 접속 탭부(31)가, 적절히 절연 필름(35)을 개재하여 박막 태양 전지(1)의 표면에 배설되고, 또한 EVA 등의 밀봉 접착제의 시트(3) 및 백시트(4)를 삽입 관통하여, 백시트(4) 위에 배치된 단자 박스(8)의 접속 단자에 땜납 접속된다.
또한, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 서브스트레이트형의 박막 태양 전지(1)에 사용되는 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 집전 탭부(30)가 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)에 접속된 후, 절곡부(32)보다 앞의 접속 탭부(31)가, 박막 태양 전지(1)의 이면측에 배설되고, 또한 EVA 등의 밀봉 접착제의 시트(3) 및 백시트(4)를 삽입 관통하여, 백시트(4) 위에 배치된 단자 박스(8)의 접속 단자에 땜납 접속된다.
정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 집전 탭부(30)가 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12)) 위에 배설됨과 함께, 접속 탭부(31)가 박막 태양 전지(1)의 표면에 배설되고, 선단부가 밀봉 접착제의 시트(3) 및 백시트(4)에 형성된 삽입 관통 구멍을 삽입 관통한다. 그 후, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 진공 라미네이터에 의해 각 전극 단자부와의 접속 및 표면 커버(5)와 백시트(4) 사이에서의 밀봉 접착제의 시트(3)에 의한 일괄 라미네이트 밀봉이 행하여진다.
계속해서, 박막 태양 전지(1)의 주위에 금속 프레임(7)이 설치된 후, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 백시트(4) 위에 설치된 단자 박스(8)의 접속 단자와, 백시트(4)를 삽입 관통한 접속 탭부(31)의 선단부가 땜납 접속된다. 이에 의해, 태양 전지 모듈(6)이 완성된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 태양 전지 모듈(6)에 의하면, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)의 제1 층(21)이 플럭스를 포함하고 있는 점에서, 땜납의 습윤성이 향상되어, 빠르고 확실하게 땜납 접속을 행할 수 있다. 또한, 박막 태양 전지(1)가 EVA 등의 투광성 밀봉재에 의해 밀봉되어 태양 전지 모듈(6)의 온도 상승 등에 의해 아세트산 가스 분위기 하에 놓이는 점에서, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)의 부식이 염려되지만, 제1 층(21)이 방청 기능을 갖는 액체도 함유하고 있는 점에서, 박막 태양 전지(1)의 표면에 배설된 각 탭 선(정극용 탭 선(15), 부극용 탭 선(16))의 접속 탭부(31)의 부식도 방지할 수 있다.
[참고예]
여기서, 본 실시 형태의 태양 전지 모듈(6)에 의해 얻어지는 효과에 대하여, 참고예와 비교하면서, 보다 상세하게 설명한다.
도 11에 참고예에 따른 태양 전지 스트링을 구성하는 박막 태양 전지의 일 구성예를 도시한다. 이 박막 태양 전지(100)는, 투광성 절연 기판(101) 위의 도시하지 않은 투명 도전막을 포함하는 투명 전극막, 광전 변환층, 이면 전극막이 적층되어 이루어지는 복수의 태양 전지 셀(102)을 포함한다. 각 태양 전지 셀(102)은, 가늘고 긴 직사각형이며, 투광성 절연 기판(101)의 거의 전체 폭에 걸치는 길이를 갖고 있다. 또한, 박막 태양 전지(100)는, 인접하는 태양 전지 셀(102, 102)끼리에 있어서 한쪽의 투명 전극막과 다른 쪽의 이면 전극막이 서로 접속됨으로써 복수의 태양 전지 셀(102)이 직렬로 접속되어 구성되어 있다.
이 박막 태양 전지(100)에 있어서의 일단부의 태양 전지 셀(102)의 투명 전극막 위에, 태양 전지 셀(102)과 거의 동일 길이의 선상 P형 전극 단자부(103)가 형성되고, 타단부의 태양 전지 셀(102)의 이면 전극막 위에, 태양 전지 셀(102)과 거의 동일 길이의 선상 N형 전극 단자부(104)가 형성되어 있다. 이들 P형 전극 단자부(103) 및 N형 전극 단자부(104)가 전극 취출부로 된다.
P형 전극 단자부(103)에는, 구리박을 포함하는 정극 집전용 탭 선(105)이, 버스 바라고 불리는 P형 전극 단자부(103)의 전체면에 대하여 전기적이고 또한 기계적으로 접합되어 있다. 마찬가지로, N형 전극 단자부(104)에는, 구리박을 포함하는 부극 집전용 탭 선(106)이, N형 전극 단자부(104)의 전체면에 대하여 전기적이고 또한 기계적으로 접합되어 있다. 이 접합 수단으로서는, 일반적으로 납땜으로 행하여지고 있다.
또한, 도 12a에 도시한 바와 같이, 박막 태양 전지(100)의 이면에는 P형 전극 단자부(103) 및 N형 전극 단자부(104)와 접속되어 외부에 전기를 출력하는 단자 박스(110)와, 이 단자 박스(110)와 P형 전극 단자부(103) 및 N형 전극 단자부(104)를 접속하는 단자 박스용 탭 선(111)이 접속되어 있다.
단자 박스(110)는, 접착제에 의해 박막 태양 전지(100)의 이면 중앙에 고정되어 있고, 박막 태양 전지(100)와 단자 박스(110) 사이에는, 도시하지 않은 EVA 등의 밀봉 수지 및 백시트가 설치되어 있다. 단자 박스용 탭 선(111)은, 상기 정극 집전용 탭 선(105)이나 부극 집전용 탭 선(106)과 마찬가지로 긴 형상의 구리박이나 Al박을 포함하고, 박막 태양 전지(100)의 이면과 절연 테이프(112)를 개재하여 배설되어 있다.
이 단자 박스용 탭 선(111)은, 일단부가 밀봉 수지 및 백시트를 삽입 관통하여 백시트 위에 배설되어 있는 단자 박스(110)와 땜납 접속되고, 타단부가 절연 테이프(112)를 개재하여 P형 전극 단자부(103) 또는 N형 전극 단자부(104) 위에 배설된다.
단자 박스용 탭 선(111)과 정극 집전용 탭 선(105)의 접속부는, 도 12b에 도시한 바와 같이, 절연 테이프(112) 및 단자 박스용 탭 선(111)을 사이에 둔 양측에 접속된 제1, 제2 정극 집전용 탭 선(105a, 105b) 사이에 걸쳐 제3 정극 집전용 탭 선(105c)이 절연 테이프(112) 및 단자 박스용 탭 선(111)을 넘어 접속되어 있다. 또한, 제3 정극 집전용 탭 선(105c)은 단자 박스용 탭 선(111)과 접속되어 있다. 이들 제1, 제2 정극 집전용 탭 선(105a, 105b)과 제3 정극 집전용 탭 선(105c)의 접속(2개소) 및 제3 정극 집전용 탭 선(105c)과 단자 박스용 탭 선(111)의 접속(1개소)은, 초음파 땜납 접합에 의해 행하여지고 있다. 부극 집전용 탭 선(106)과 단자 박스용 탭 선(111)의 접속도 마찬가지이다.
그런데, 박막 태양 전지(100)에서는, P형 전극 단자부(103)나 N형 전극 단자부(104)에, 제조 방법이나 구성 등에 따라 Al, Ag, ZnO 등의 다양한 재료가 사용되기 때문에, 재료에 따라서는 땜납에 의해 정극 집전용 탭 선(105)이나 부극 집전용 탭 선(106)의 접속 강도를 유지하지 못하는 경우도 있다. 이로 인해, 접속 저항값의 상승이나 발전 효율의 저하를 초래할 우려가 있다.
또한, 제1, 제2 정극 집전용 탭 선(105a, 105b)과 제3 정극 집전용 탭 선(105c)의 접속이나, 제3 정극 집전용 탭 선(105c)과 단자 박스용 탭 선(111)의 접속 시에, 땜납 접속에 수반하는 고온 영역의 열이력이 국부적으로 가해짐으로써, 유리 등을 포함하는 투광성 절연 기판(101)에 휨이 발생하거나, 파손되는 경우도 있었다.
따라서, 땜납 접속 대신에, 수지 접착제를 개재하여 탭 선을 접속하는 방법이 제안되고 있다. 이러한 수지 접착제로서는, 예를 들어 평균 입경이 수㎛ 오더의 구상 도전성 입자를 열경화형 바인더 수지 조성물에 분산하여 필름화한 것이 사용되고 있다. 이 방법에서는, 땜납의 용융 온도보다도 저온에서 열경화되는 수지 접착재를 탭 선과 P형 전극 단자부나 N형 전극 단자부의 사이에 배설하고, 탭 선 위로부터 열가압함으로써 접속을 도모한다.
그 중에서도, 수지 접착재층을 미리 표면에 적층한 접착제가 장착된 탭 선을 사용함으로써, 수지 접착재의 배설 공정을 생략할 수 있고, 제조 공정의 간략화를 도모하는 데 있어서 유효해진다.
그러나, 표면에 수지 접착재층이 적층된 탭 선을 단자 박스의 단자부에 땜납 접속을 행하는 경우에는, 수지 접착재층을 제거하여 금속박을 노출시킬 필요가 있다. 또는, 접착제가 장착된 탭 선을, 미리 단자 박스의 단자부와의 접속부를 제외하고 수지 접착재층을 적층시켜 형성할 필요가 있다. 이로 인해, 접착제가 장착된 탭 선을 사용한 태양 전지 모듈의 제조 공정이나, 접착제가 장착된 탭 선의 제조 공정이 번잡화되어 버린다.
이에 대해, 본 실시 형태의 태양 전지 모듈(6)에서는, 집전 탭부(30)와 접속 탭부(31)가 절곡부(32)를 개재하여 연속되어, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16) 각각이, 접합 부분을 갖지 않는 심리스(seamless) 구조로 되어 있다. 또한, 접착제(22)를 포함하는 제2 층(23)이 박막 태양 전지(1)의 P형 전극 단자부(11)나 N형 전극 단자부(12)에 접속되고, 제1 층(21)이 단자 박스에 접속되게 되어 있다. 이로 인해, 상기한 참고예와 같이 탭 선끼리를 접합하는 공정이 불필요해져, 제조 공정을 간략화하는 것이 가능함과 함께, 상기한 참고예와 같이, 탭 선끼리의 접합 개소에 전하가 집중되는 것에 의한 저항값의 증대 및 이것에 의한 발전 효율의 저하, 접합 부분의 접속 신뢰성의 저하, 접합 부분에 열이나 응력이 집중되는 것에 의한 투광성 절연 기판(10)의 손상 등의 여러 문제가 발생할 우려가 적다. 또한, 간편한 방법에 의해, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)과 단자 박스(8)를 전기적으로 접속하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태의 태양 전지 모듈(6)에 있어서의 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)에서는, 접속 탭부(31)의 제1 층(21)에 절연성을 부여하도록 한 경우에는 절연 필름(35)을 사용하지 않고, 접속 탭부(31)와 박막 태양 전지(1)의 전극막의 쇼트를 방지할 수 있다. 이로 인해, 릴(27)로부터 인출된 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)의 어느 한 부위에 있어서도, 박막 태양 전지(1) 표면의 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12))에 대한 접속에 제공할 수 있다.
[탭 선의 접속 형태 2]
또한, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 도 8에 도시한 바와 같이 복수의 탭 선이 접속됨으로써 구성되어 있을 수도 있다. 즉, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, P형 전극 단자부(11)나 N형 전극 단자부(12)에 접속되는 집전 탭 선(36)과, 일단부가 집전 탭 선(36)에 접속되고, 타단부가 단자 박스(8)의 접속 단자에 접속되는 접속 탭 선(37)에 의해 구성되도록 할 수도 있다.
집전 탭 선(36)은, 도전체(20)의 타면(20b)에 형성된 제2 층(23)의 접착제(22)를 개재하여 P형 전극 단자부(11)나 N형 전극 단자부(12)에 대하여 전기적, 기계적으로 접속된다.
또한, 접속 탭 선(37)은, 절연 필름(35)을 개재하여 박막 태양 전지(1)의 표면에 연장됨과 함께 밀봉 접착재나 백시트(4)를 삽입 관통하여, 백시트(4) 위에 배치되어 있는 단자 박스(8)의 접속 단자와 접속된다. 접속 탭 선(37)의 선단은, 도전체(20)의 일면(20a)에 형성된 제1 층(21)을 개재하여, 단자 박스(8)의 접속 단자에 땜납 접속된다.
이러한 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 수퍼스트레이트형의 박막 태양 전지(1)에 사용되는 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 접속 탭 선(37)의 제2 층(23)이 절연 필름(35)을 개재하여 박막 태양 전지(1)의 표면에 배설됨과 함께, 그 일단부가 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)의 각 길이 방향의 중간부에 배설된다. 집전 탭 선(36)은 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)에 겹쳐지고, 또한 접속 탭 선(37)의 일단부를 걸치도록 배설된다. 이러한 집전 탭 선(36) 및 접속 탭 선(37)은, 진공 라미네이터에 의해 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12))와의 접속 및 표면 커버(5)와 백시트(4) 사이에서의 밀봉 접착제의 시트(3)에 의한 일괄 라미네이트 밀봉이 행하여진다. 그 후, 접속 탭 선(37)의 타단부는, EVA 등의 밀봉 접착제의 시트(3) 및 백시트(4)를 삽입 관통하여, 백시트(4) 위에 배치된 단자 박스(8)의 접속 단자에 땜납 접속된다.
또한, 정극용 탭 선(15) 및 부극용 탭 선(16)은, 도 10에 도시한 바와 같이, 집전 탭 선(36) 위에 접속 탭 선(37)을 배설하도록 할 수도 있다. 즉, 집전 탭 선(36)의 제2 층(23)이 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12)에 배설된다. 접속 탭 선(37)의 제2 층(23)은 절연 필름(35)을 개재하여 박막 태양 전지(1)의 표면에 배설됨과 함께 그 일단부가 P형 전극 단자부(11) 및 N형 전극 단자부(12) 위에 배설된 집전 탭 선(36)의 각 길이 방향의 중간부에 배설된다. 이러한 집전 탭 선(36) 및 접속 탭 선(37)은, 진공 라미네이터에 의해 각 전극 단자부(P형 전극 단자부(11), N형 전극 단자부(12))와의 접속 및 표면 커버(5)와 백시트(4) 사이에서의 밀봉 접착제의 시트(3)에 의한 일괄 라미네이트 밀봉이 행하여진다. 그 후, 접속 탭 선(37)의 타단부는, EVA 등의 밀봉 접착제의 시트(3) 및 백시트(4)를 삽입 관통하여, 백시트(4) 위에 배치된 단자 박스(8)의 접속 단자에 땜납 접속된다.
실시예
계속해서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, 도전체(20)의 일면(20a)에 형성되는 제1 층(21)을 구성하는 플럭스와 방청 잉크의 각 고형분 비율을 바꾼 복수의 탭 선을 준비하고, 납땜의 가부나 접속 저항, 외관이나 내부식성에 대하여 검토했다.
각 실시예 및 비교예에 관한 탭 선에서는, 제1 층(21)의 방청 잉크의 고형분을 바꿈으로써, 방청 잉크의 고형분과 플럭스 고형분의 비율을 바꾸었다. 또한, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분을 합한 제1 층(21)의 고형분을 모두 약 24％로 고정하고, 그 때문에 적절히 희석 용매를 배합했다.
실시예 1에서는, 도전체(20)로서 두께 35㎛의 구리박(후루가와 덴꼬(주)제: GTS-MP)을 사용하고, 그 일면(20a)에 플럭스와 방청 잉크가 혼합된 액체를 와이어 바를 사용하여 도포한 후, 80℃, 5분에서 건조시켜 제1 층(21)을 형성했다. 또한, 도전체(20)의 타면(20b)에 도전성 접착 페이스트를 도포하여 제2 층(23)을 형성했다.
제1 층(21)의 두께는 3 내지 5㎛(4㎛ 두께±1㎛)이다. 플럭스는, 센주 긴조꾸(주)제: ES-0307LS를 3.00g 배합했다. 그 중 플럭스 고형분은 0.60g이다. 방청 잉크는, 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크(다이니찌 세까(주)제)를 4.19g, 가교제(다이니찌 세까(주)제: SS 하드너)를 0.21g, 희석 용매(다이니찌 세까(주)제: 알믹 No.18)를 2.60g 배합했다. 방청 잉크의 고형분은 1.80g이다.
플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분을 합한 제1 층(21)의 고형분은 24％이며, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=1:3이다.
실시예 2에서는, 플럭스 성분이나 제1 층(21)의 두께는 실시예 1과 동일한 조건으로 했다. 또한, 방청 잉크로서, 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크(다이니찌 세까(주)제)를 2.79g, 가교제(다이니찌 세까(주)제: SS 하드너)를 0.14g, 희석 용매(다이니찌 세까(주)제: 알믹 No.18)를 1.57g 배합했다. 방청 잉크의 고형분은 1.20g이다.
플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분을 합한 제1 층(21)의 고형분은 24％이며, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=1:2이다.
실시예 3에서는, 플럭스 성분이나 제1 층(21)의 두께는 실시예 1과 동일한 조건으로 했다. 또한, 방청 잉크로서, 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크(다이니찌 세까(주)제)를 1.40g, 가교제(다이니찌 세까(주)제: SS 하드너)를 0.07g, 희석 용매(다이니찌 세까(주)제: 알믹 No.18)를 0.53g 배합했다. 방청 잉크의 고형분은 0.60g이다.
플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분을 합한 제1 층(21)의 고형분은 24％이며, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=1:1이다.
실시예 4에서는, 플럭스 성분이나 제1 층(21)의 두께는 실시예 1과 동일한 조건으로 했다. 또한, 방청 잉크로서, 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크(다이니찌 세까(주)제)를 0.70g, 가교제(다이니찌 세까(주)제: SS 하드너)를 0.03g, 배합하고, 희석 용매는 배합하지 않았다. 방청 잉크의 고형분은 0.30g이다.
플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분을 합한 제1 층(21)의 고형분은 24％이며, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=2:1이다.
실시예 5에서는, 플럭스 성분이나 제1 층(21)의 두께는 실시예 1과 동일한 조건으로 했다. 또한, 방청 잉크로서, 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크(다이니찌 세까(주)제)를 0.47g, 가교제(다이니찌 세까(주)제: SS 하드너)를 0.02g, 배합하고, 희석 용매는 배합하지 않았다. 방청 잉크의 고형분은 0.20g이다.
플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분을 합한 제1 층(21)의 고형분은 23％이며, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=3:1이다.
실시예 6에서는, 제1 층(21)의 두께를 1 내지 3㎛로 한 것 외에는, 실시예 3과 동일한 조건으로 했다.
실시예 7에서는, 제1 층(21)의 두께를 5 내지 8㎛로 한 것 외에는, 실시예 3과 동일한 조건으로 했다.
실시예 8에서는, 제2 층(23)의 접착제(22)로서, 절연성 접착 필름을 사용한 것 이외는, 실시예 3과 동일한 조건으로 했다.
비교예 1에서는, 플럭스 성분은 배합되지만, 방청 잉크 성분을 함유하지 않는 액체를 도포함으로써 제1 층(21)을 형성했다. 플럭스는, 센주 긴조꾸(주)제: ES-0307LS를 10g 배합했다. 그 중 플럭스 고형분은 2.0g이다. 또한 가열에 의해 함유 용매를 휘발시켜, 플럭스 고형분, 즉 제1 층(21)의 고형분을 24％로 조정했다. 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=1:0이다.
비교예 2에서는, 방청 잉크 성분은 배합되지만, 플럭스 성분을 함유하지 않는 액체를 도포함으로써 제1 층(21)을 형성했다. 방청 잉크는, 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크(다이니찌 세까(주)제)를 3.0g, 가교제(다이니찌 세까(주)제: SS 하드너)를 0.15g, 희석 용매(다이니찌 세까(주)제: 알믹 No.18)를 2.01g 배합했다. 방청 잉크의 고형분은 1.24g이다. 방청 잉크, 즉 제1 층(21)의 고형분은 24％이며, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=0:1이다.
비교예 3에서는, 도전체(20)의 한 면에 제1 층(21)을 형성하지 않는 탭 선을 준비했다.
이상의 실시예 및 비교예에 관한 탭 선에 대하여, 납땜의 가부나 접속 저항, 외관이나 내부식성에 대하여 검토했다. 납땜의 가부는, 온도 400℃의 납땜 인두를 사용하여, 제1 층(21)을 단자 박스의 접속 단자에 10초 미만으로 땜납 접속할 수 있는 경우를 ○, 10초 이상, 15초 미만으로 땜납 접속할 수 있는 경우를 △, 15초 미만으로 땜납 접속할 수 없는 경우를 ×로 했다.
접속 저항은, 2A 통전 시의 일반적인 구리박의 땜납 접속에 있어서의 접속 저항값과 동등한 접속 저항값인 경우에는 ○, 일반적인 구리박의 땜납 접속에 있어서의 접속 저항값으로부터의 접속 저항값의 상승이 10mΩ 미만인 경우를 △, 일반적인 구리박의 땜납 접속에 있어서의 접속 저항값으로부터의 접속 저항값의 상승이 10mΩ 이상인 경우를 ×로 했다.
외관 검사는, 제1 층(21)을 형성한 후, 육안으로 탭 선을 관찰했을 때에, 하지의 구리색을 확인할 수 없는 경우를 ○, 하지의 구리색을 약간 확인할 수 있는 경우를 △, 하지의 구리색을 분명히 확인할 수 있는 경우를 ×로 했다.
내부식성은, 실시예 및 비교예에 관한 탭 선을 EVA 시트로 밀봉한 후, 프레셔 쿠커 시험(PCT: 85℃ 85％ 1000hr) 후에 제1 층(21)을 육안으로 관찰했을 때에, 제1 층(21)의 변색이 확인되지 않는 경우를 ○, 현저한 변색이 확인되지 않는 경우를 △, 현저한 변색이 확인된 경우를 ×로 했다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 8에서는 플럭스와 방청 잉크를 갖는 액체가 도포되어 제1 층(21)이 형성되어 있는 점에서, 땜납의 습윤성이 향상되어, 빠르고 확실하게 땜납 접속을 행할 수 있고, 납땜의 가부나 접속 저항값도 양호한 결과로 되었다. 또한, 실시예 1 내지 8에서는, EVA에 의해 밀봉되어 온도 상승 등에 의해 아세트산 가스 분위기 하로 된 경우에도, 제1 층(21)으로서 방청 잉크가 함유되어 있는 점에서, 내부식성에 대하여 양호한 결과로 되었다. 또한, 실시예 1 내지 8에서는, 안료계 카본 블랙 함유 흑색 잉크를 방청 잉크로서 사용하는 점에서, 하지의 구리박의 색이 나타나지 않아, 특히 서브스트레이트형의 박막 태양 전지에 접착된 경우에도 양호한 외관을 유지할 수 있다.
한편, 비교예 1에서는, 플럭스 성분은 함유되어 있기 때문에 납땜의 가부나 접속 저항값에 대해서는 양호한 결과가 얻어졌지만, 방청 잉크가 함유되어 있지 않기 때문에, 외관 검사에 있어서는 하지의 구리색이 분명히 나타나 버리고, 또한 PCT 시험 후에는 부식에 의한 탭 선의 변색이 보였다.
반대로, 비교예 2에서는, 방청 잉크는 함유되어 있기 때문에 외관 검사, 내부식성에 대해서는 양호했지만, 플럭스 성분이 함유되어 있지 않기 때문에, 납땜에 있어서는 400℃의 납땜 인두로 15초 미만에서는 충분한 땜납 접속은 할 수 없고, 그러므로 접속 저항값도 상승되어 버렸다.
비교예 3에서는, 플럭스 성분 및 방청 잉크 성분을 갖는 액체가 도포되어 있지 않기 때문에, 납땜의 가부나 접속 저항, 외관이나 내부식성의 각 항목에 있어서 양호한 결과는 얻지 못했다.
또한, 실시예 2 및 실시예 3의 결과로부터, 플럭스 고형분과 방청 잉크의 고형분의 배합비는, (플럭스):(방청 잉크)=1:1 내지 1:2가 특히 바람직한 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 6과 그 밖의 실시예를 대비하면, 제1 층(21)의 층 두께는, 1㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 1㎛ 내지 8㎛의 범위가 보다 바람직하고, 3㎛ 내지 5㎛의 범위가 특히 바람직한 것을 알 수 있다.
본 출원은, 일본 특허청에 있어서 2012년 7월 17일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2012-158781호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원의 모든 내용을 참조에 의해 본 출원에 원용한다.
당업자라면 설계상의 요건이나 다른 요인에 따라, 다양한 수정, 조합, 하위조합 및 변경을 상도할 수 있지만, 그들은 첨부된 청구 범위나 그 균등물의 범위에 포함되는 것임을 이해해야 한다.

Claims (14)

  1. 제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 갖는 도전체와,
    상기 도전체의 제1 면에 형성된, 플럭스 성분과 방청 성분을 함유하는 제1 층과,
    상기 도전체의 제2 면에 형성된, 접착제를 포함하는 제2 층을 구비한 배선재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 층을 개재하여 태양 전지의 표면 전극에 접속됨과 함께, 상기 제1 층을 개재하여, 상기 태양 전지에 의해 발전된 전기를 외부로 취출하는 단자 박스에 접속되도록 구성되어 있는 배선재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플럭스 성분과 상기 방청 성분의, 고형분에 있어서의 배합비는,
    플럭스 성분: 방청 성분=1:3 내지 3:1로서 정의되는 배선재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 층의 두께는 1㎛ 내지 8㎛인 배선재.
  5. 제1항에 있어서, 테이프상으로 형성되어, 릴에 권회된 권장체를 구성하는 배선재.
  6. 표면 전극을 갖는 태양 전지와,
    상기 태양 전지에 의해 발전된 전기를 외부로 취출하는 단자 박스와,
    상기 태양 전지의 표면 전극과 상기 단자 박스를 전기적으로 접속하는 배선재를 구비하고,
    상기 배선재는,
    제1 면과, 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 갖는 도전체와,
    상기 도전체의 제1 면에 형성되고, 플럭스 성분과 방청 성분을 함유하는 제1 층과,
    상기 도전체의 제2 면에 형성되고, 접착제를 포함하는 제2 층을 포함하는 태양 전지 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 배선재는, 상기 제2 층을 개재하여 상기 태양 전지의 표면 전극에 접속됨과 함께, 상기 제1 층을 개재하여 상기 단자 박스에 접속되어 있는 태양 전지 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 태양 전지는 박막 태양 전지이며,
    상기 제1 층은 절연성을 갖고, 상기 태양 전지의 표면 위에 배설되어 있는 태양 전지 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 배선재는 심리스(seamless) 테이프 형상을 갖는 태양 전지 모듈.
  10. 도전체의 제1 면에 플럭스 성분과 방청 성분을 함유하는 제1 층을 형성함과 함께, 상기 도전체의 상기 제1 면과 반대측의 제2 면에 접착제를 포함하는 제2 층을 형성함으로써 배선재를 형성하고,
    상기 배선재를, 상기 제2 층을 개재하여 태양 전지의 표면에 접속함과 함께, 상기 제1 층을 개재하여, 상기 태양 전지에 의해 발전된 전기를 외부로 취출하는 단자 박스에 접속하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 플럭스 성분과 상기 방청 성분의, 고형분에 있어서의 배합비는,
    플럭스 성분: 방청 성분=1:3 내지 3:1로서 정의되는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 층의 두께는 1㎛ 내지 8㎛인 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 배선재를 테이프상으로 형성하고,
    상기 테이프상의 배선재를 릴에 권회함으로써 권장체를 구성하고,
    상기 권장체로부터 심리스 배선재를 인출하고,
    상기 심리스 배선재를 사용하여 상기 태양 전지의 표면과 상기 단자 박스를 접속하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 배선재의 일단부를, 상기 제2 층을 개재하여 상기 태양 전지에 형성된 표면 전극에 접속하고,
    상기 배선재의 타단부를, 상기 제1 층을 개재하여 상기 단자 박스에 접속하는 태양 전지 모듈의 제조 방법.
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