TW201405839A - 配線材、太陽電池模組及太陽電池模組之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種配線材，其具備導電體、第1層及第2層。該導電體具有第1面及與該第1面為相反側之第2面。該第1層設於該導電體的第1面且含有助熔劑成分及防銹成分。該第2層設於該導電體的第2面且含有接著劑。

Description

配線材、太陽電池模組及太陽電池模組之製造方法
本發明涉及一種配線材、使用有該配線材的太陽電池模組及太陽電池模組之製造方法，該配線材適於連接形成於太陽電池單元表面之電極、與用以收集太陽電池單元所發之電的接線盒。
近年來，減少環境負荷已成為全球性之課題，作為清潔且可再生之能源，太陽光發電被寄予厚望。迄今為止，太陽電池之主流，係先製造單晶矽、多晶矽之結晶，然後將其切片加工而用作板狀半導體的塊狀矽(bulk silicon)太陽電池。但是，製造這種塊狀矽太陽電池，矽結晶之成長需要花費很多能量及時間，另外，製造步驟也很複雜。
另一方面，於玻璃、不銹鋼等基板上形成有光電轉換層即半導體層的所謂薄膜太陽電池，因其薄型、輕量、生產成本低及容易大面積化等因素，被認為將成為今後太陽電池之主流。薄膜太陽電池有使用非晶矽、微晶矽膜之類型或以串聯(tandem)型使用有該等之類型等的薄膜矽太陽電池，或者使用有由Cu(銅)、In(銦)、Ga(鎵)及Se(硒)為代表之元素混合而成的化合物半導體的CIGS系太陽電池等。
這些薄膜太陽電池係以如下方式形成太陽電池串(string)： 在大面積廉價基板上，使用電漿CVD裝置或濺鍍裝置之類的形成裝置積層半導體層或金屬電極膜，然後，利用雷射圖樣化(laser patterning)等使在同一基板上製成的光電轉換層分離而形成複數太陽電池單元後，將該等相互連接。
薄膜太陽電池例如係由在透光性絕緣基板上積層由透明導電膜構成的透明電極膜、光電轉換層及背面電極膜而成的複數太陽電池單元所構成的。各太陽電池單元係細長的矩形狀，且具有與透光性絕緣基板之全寬度大致相當的長度。另外，例如，在鄰接之太陽電池單元彼此中一者之透明電極膜與另一者之背面電極膜相互連接，如此複數太陽電池單元相互串聯構成了薄膜太陽能電池。然後，在位於端部的太陽電池單元之透明電極膜上設置表面電極，利用接線(tab wire)連接該表面電極與接線盒，以將複數太陽電池單元所發之電收集於接線盒，自此處向外部輸出。
[專利文獻1]日本特開2009-295744號公報
[專利文獻2]日本特開2012-9753號公報
關於此種薄膜太陽電池，期望能提供一種太陽電池與接線盒之端子部可實現良好連接之配線材、使用有該配線材之太陽電池模組及太陽電池模組之製造方法。
為解決上述課題，本發明之一種實施形態之配線材具備導電體、第1層及第2層。導電體具有第1面及與第1面為相反側之第2面。第1層設於導電體的第1面且含有助熔劑成分及防銹成分。第2層設於導電體的第2面且含有接著劑。
另外，本發明之一種實施形態之太陽電池模組具備具有表面電極的太陽電池、用於向外部輸出太陽電池所發之電的接線盒、及電連接太陽電池之表面電極與接線盒的配線材。配線材包括導電體，第1層及第2層。導電體具有第1面及與第1面為相反側之第2面。第1層設於導電體的第1面且含有助熔劑成分及防銹成分。第2層設於導電體的第2面且含有接著劑。
另外，本發明之一種實施形態係一種太陽電池模組之製造方法，其是通過在導電體之第1面上設置含有助熔劑成分及防銹成分的第1層，且在導電體之與第1面為相反側之第2面上設置含有接著劑的第2層來形成配線材；並將配線材通過第2層與太陽電池表面連接，且通過第1層與用於向外部輸出太陽電池所發之電的接線盒連接。
依據本發明之一種實施形態，配線材例如可通過第1層與用以輸出從太陽電池所集之電之接線盒焊接相連。此時，因為配線材上形成有含有助熔劑成分及防銹成分的第1層，故焊料之潤濕性得到提高，便可快速確實地進行焊接。另外，因為太陽電池被EVA等透光性密封材所密封，故伴隨太陽電池模組之溫度上升，會處於醋酸氣體環境下，從而擔心會發生腐蝕。不過因為第1層亦含有防銹成分，故可防止腐蝕。
1‧‧‧薄膜太陽電池
2‧‧‧太陽電池單元
3‧‧‧片材
4‧‧‧背板
5‧‧‧表面蓋
6‧‧‧太陽電池模組
7‧‧‧金屬框架
8‧‧‧接線盒
10‧‧‧透光性絕緣基板
11‧‧‧P型電極端子部
12‧‧‧N型電極端子部
15‧‧‧正極用接線
16‧‧‧負極用接線
20‧‧‧導電體
20a‧‧‧一面(第1面)
20b‧‧‧另一面(第2面)
21‧‧‧第1層
22‧‧‧接著劑
23‧‧‧第2層
25‧‧‧黏合劑樹脂層
26‧‧‧導電性粒子
27‧‧‧捲盤
28‧‧‧導電性接著膜
29‧‧‧基膜
30‧‧‧集電接線部
31‧‧‧連接接線部
32‧‧‧折彎部
35‧‧‧絕緣膜
36‧‧‧集電接線
37‧‧‧連接接線
圖1A係表示應用了本發明之一種實施形態的接線及薄膜太陽電池之斜視圖。
圖1B係表示應用了本發明之一種實施形態的接線及薄膜太陽電池之平 面圖。
圖2係表示應用了本發明之一種實施形態的太陽電池模組之分解斜視圖。
圖3係表示應用了本發明之一種實施形態的接線之剖面圖。
圖4係表示接著劑之剖面圖。
圖5係表示使用有導電性接著膜作為接著劑之接線之剖面圖。
圖6係表示被貼上接線的太陽電池模組之平面圖，省略密封材及背板。
圖7係表示應用了本發明之一種實施形態的基板型太陽電池模組之分解斜視圖。
圖8係表示應用了本發明之一種實施形態的其他太陽電池模組之分解斜視圖。
圖9係表示集電接線與連接接線之連接部之剖面圖。
圖10係表示集電接線與連接接線之連接部之剖面圖。
圖11係表示參考例的薄膜太陽電池之一例之分解斜視圖。
圖12A係表示參考例的薄膜太陽電池之一例之平面圖。
圖12B係圖12A中所示薄膜太陽電池之電極端子部之剖面圖。
以下參照圖式對應用有本發明之一種實施形態之配線材、使用有該配線材之太陽電池模組及太陽電池模組之製造方法進行詳細說明。再者，本發明不只限於以下之實施形態，在不脫離本發明之精神的範圍內，當然可進行各種變更。另外，圖式係示意性的，各尺寸之比率等有可能與現實相異。具體尺寸等應該參酌以下之說明來判斷。此外，在圖式之間當 然包括相互尺寸之關係及比率不同之部分。
〔太陽電池模組〕
如圖1A及圖1B所示，在應用有本發明之一種實施形態的薄膜太陽電池1中，複數太陽電池單元2通過接觸線連接構成太陽電池串。例如圖2所示，具有此串式結構之薄膜太陽電池1形成於用作表面蓋5之玻璃基板上，於背面側積層密封接著劑之片材3及背板(back sheet)4，並一起被層壓。此後，適宜地在其周圍安裝鋁等的金屬框架7之後，在背板4上配置用以輸出從太陽電池1所集之電之接線盒8以形成太陽電池模組6。
密封接著劑例如可使用乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂(EVA：Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)等透光性密封材。另外，作為背板4，可使用由樹脂膜夾持玻璃、鋁箔而形成的積層體等。再者，太陽電池模組6除了在被用作表面蓋5之玻璃基板上形成薄膜太陽電池1之外，也可以分別設置表面蓋5及薄膜太陽電池1，在表面蓋5與背板4之間利用配置在薄膜太陽電池1表裡兩側之密封接著劑之片材3進行層壓密封。此時，作為表面蓋5例如可使用玻璃或透光性塑膠等透光性材料。
〔太陽電池單元〕
薄膜太陽電池1係在透光性絕緣基板10上，依次積層由透明導電膜構成的透明電極膜、光電轉換層及背面電極膜而形成(省略圖示)的使光從透光性絕緣基板10側入射的覆板(Superstrate)型太陽電池。再者，薄膜太陽電池也有以基材、背面電極、光電轉換層及透明電極之順序形成的基板(Substrate)型太陽電池。雖然以下以覆板型薄膜太陽電池1為例進行說明，但如下所述，本技術也能用於基板型薄膜太陽電池。
透光性絕緣基板10可以使用玻璃或聚醯亞胺等耐熱樹脂。另外，如上所述，薄膜太陽電池1也可兼用透光性絕緣基板10與表面蓋5。
作為透明電極膜例如可以使用SnO2、ZnO及ITO等。作為光電轉換層可以使用非晶矽、微晶矽或多晶矽等矽系光電轉換膜，或者CdTe、CuInSe2及Cu(In,Ga)Se2等化合物系光電轉換膜。
背面電極膜例如具有透明導電膜與金屬膜之積層結構。透明導電膜可以使用SnO2、ZnO及ITO等。金屬膜可以使用銀及鋁等。
如此構成的薄膜太陽電池1中，如圖1A所示，形成有複數個具有遍及透光性絕緣基板10之大致全寬之長度的矩形狀太陽電池單元2。各太陽電池單元2被電極分割線分離，且在鄰接之太陽電池單元2、2彼此中，一者之透明電極膜與另一者之背面電極膜由接觸線相互連接，藉由如此，構成複數個太陽電池單元2被串聯地連接的太陽電池串。
然後，在太陽電池串一端之太陽電池單元2之透明電極膜上，設置與太陽電池單元2大體等長的線狀P型電極端子部11。在太陽電池串另一端之太陽電池單元2之背面電極膜上，設置與太陽電池單元2大體等長的線狀N型電極端子部12。在薄膜太陽電池1中，這些P型電極端子部11及N型電極端子部12成為電極取出部，通過正極用接線15及負極用接線16向接線盒8供電。
〔接線(配線材)〕
如圖3所示，正極用接線15及負極用接線16包括導電體20、設於導電體20之一面20a(第1面)上且係混合助熔劑及具有防銹功能之液體而成的第1層21、以及設於導電體20之另一面20b(第2面)上且由接著劑 22構成的第2層23。第2層23是用以將在薄膜太陽電池1上形成的P型電極端子部11及N型電極端子部12、與正極用接線15及負極用接線16之各導電體20加以連接。
該正極用接線15及負極用接線16係利用焊接通過第1層21而與接線盒8連接。該接線盒8係用以向外部輸出分別從P型電極端子部11及N型電極端子部12所集之電。
導電體20係與P型電極端子部11及N型電極端子部12大體同寬的寬度為1~3mm之扁平線，例如係將被壓延成厚50~300μm之銅箔、鋁箔切割加工，或將銅、鋁等細金屬線壓延成平板狀而形成。在導電體20之一面(S面)20a上，遍及整面地形成由混合有助熔劑與防銹油墨之液體構成的第1層21，在另一面(M面)20b上，遍及整面地形成由接著劑22構成的第2層23。
〔第1層〕
第1層21係將助熔劑與具有防銹功能之液體混合，並在導電體20之一面20a上遍及整面地塗佈而形成的。即，第1層具有助熔劑成分及防銹成分。助熔劑譬如可以使用無鉛焊料用助熔劑。具有防銹功能之液體譬如可以使用摻有顏料系碳黑的黑油墨或氟樹脂系油墨等防銹油墨。
這樣的第1層21係以如下方式形成為特定之厚度，即，利用線棒等將混合有助熔劑及防銹油墨之液體塗佈於導電體20之一面20a後，利用烤箱將溶劑揮發。
正極用接線15及負極用接線16係通過第1層21而與用以輸出從薄膜太陽電池1所集之電之接線盒8之連接端子焊接連接。此時， 因為第1層21含有助熔劑成分，故焊料之潤濕性得到提高，可快速確實地進行焊接。另外，因為薄膜太陽電池1被EVA等透光性密封材所密封，伴隨太陽電池模組6之溫度上升，將形成醋酸氣體環境，從而擔心接線會發生腐蝕。不過因為第1層21也含有防銹成分，便可防止腐蝕。
<摻合比>
另外，助熔劑與防銹油墨之固形物成分之摻合比較佳為(助熔劑)：(防銹油墨)=1：3~3：1，尤佳為(助熔劑)：(防銹油墨)=1：1~2：1或(助熔劑)：(防銹油墨)=1：1~1：2。只要含有助熔劑成分及防銹成分，也可使用助熔劑及防銹油墨以外者，只要助熔劑成分與防銹成分之固形物成分之摻合比為(助熔劑成分)：(防銹成分)=1：3~3：1即可。
相較於(助熔劑)：(防銹油墨)=1：3~3：1之範圍，若助熔劑之固形物成分多，而防銹油墨之固形物成分少，則耐腐蝕性惡化。另外，特別是像基板型薄膜太陽電池那樣在受光面側連接有正極用接線15及負極用接線16之類型中，亦有損壞外觀的可能。這是因為若防銹油墨之固形物成分少則黑色變淡，例如在CIS系或CIGS系薄膜太陽電池中，黑底色上將出現導電體20之銅色。此外，相較於上述範圍，若助熔劑之固形物成分少，而防銹油墨之固形物成分多，則焊料之潤濕性惡化，不能快速確實地對接線盒8之連接端子進行焊接，另外，也將因此導致連接電阻的上升。
另一方面，若將助熔劑與防銹油墨之各固形物成分比設在上述範圍，即可防止耐腐蝕性惡化及外觀性能降低。另外，在此範圍，藉由配置於受光面側的正極用接線15、負極用接線16之防銹油墨之黑色，便可 吸收紫外線，提高太陽電池模組之耐候性(耐光性)。進一步而言，可提高焊料之潤濕性，快速確實地進行焊接。
<第1層21之厚度>
此外，第1層21之厚度較佳為1μm~10μm，更佳為1μm~8μm，尤佳為3μm~5μm。隨著第1層21之厚度變厚，連接電阻趨於上升，反之，隨著厚度變薄，耐腐蝕性、外觀趨於惡化。
〔第2層(接著劑22)〕
接下來，對第2層23進行說明。構成第2層23之接著劑22係用以使正極用接線15及負極用接線16分別與P型電極端子部11及N型電極端子部12連接，可以使用導電性接著膏、導電性接著膜。第2層23係藉由在導電體20之另一面20b上塗佈導電性接著膏或貼附導電性接著膜而形成。
<導電性接著膏>
如圖4所示，接著劑22係於熱硬化性黏合劑樹脂層25中高密度含有導電性粒子26而形成的。另外，從壓入性之觀點來看，接著劑22中之黏合劑樹脂之最低熔融黏度較佳為100~100000Pa‧s。如果接著劑22之最低熔融黏度太低，則從低壓接到正式硬化之過程中容易發生樹脂之流動而導致連接不良、向單元受光面滲出，以致受光率降低。此外，如果最低熔融黏度太高，則膜貼附時容易產生不良，會給連接可靠性帶來壞影響。再者，對於最低熔融黏度，可以將樣品填裝於定量旋轉式黏度計，一邊以特定升溫速度使溫度上升一邊進行測定。
用於接著劑22之導電性粒子26沒有特別的限定，例如可列舉鎳、金、銀及銅等金屬粒子，對樹脂粒子實施鍍金等而成者，以及，於 對樹脂粒子實施鍍金而成之粒子的最外層實施絕緣被覆而成者等。
再者，接著劑22在常溫附近之黏度較佳為10~10000kPa‧s，更佳為10~5000kPa‧s。由於接著劑22之黏度在10~10000kPa‧s之範圍內，因此將接著劑22設置於導電體20之另一面20b，並將其捲裝於捲盤27上之情況下，可防止所謂滲出而造成之阻塞(blocking)，維持特定之黏合(tack)力。
接著劑22之黏合劑樹脂層25之組成只要不損害上述特徵，則沒有特別的限制，更佳為含有成膜樹脂、液狀環氧樹脂、潛伏性硬化劑及矽烷偶合劑。
成膜樹脂相當於平均分子量為10000以上之高分子樹脂，從成膜性之觀點來看，平均分子量較佳為10000~80000左右。成膜樹脂可以使用環氧樹脂、改質環氧樹脂、胺酯樹脂及苯氧基樹脂等種種樹脂，其中從成膜狀態、連接可靠性等之觀點來看，苯氧基樹脂較適合被使用。
液狀環氧樹脂只要在常溫下具有流動性，則沒有特別的限制，市售的環氧樹脂都可以使用。具體而言，這樣的環氧樹脂可以使用萘型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、二苯乙烯型環氧樹脂、三苯酚甲烷型環氧樹脂、苯酚芳烷型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂及三苯甲烷型環氧樹脂等。這些環氧樹脂可以單獨使用，也可組合2種以上來使用。另外，也可與丙烯酸樹脂等其他有機樹脂適當地組合使用。
潛伏性硬化劑可以使用加熱硬化型、UV硬化型等各種硬化劑。潛伏性硬化劑通常不反應，因某種觸發才活化而開始反應。
觸發有熱、光及加壓等，可以根據用途選擇使用。其中，在本實施形態中，適合使用加熱硬化型之潛伏性硬化劑，其藉由於P型電極端子部11、N型電極端子部12被加熱按壓而正式硬化。使用液狀環氧樹脂之情形時，可以使用由咪唑類、胺類、鋶鹽及鎓鹽等構成的潛伏性硬化劑。
矽烷偶合劑可以使用環氧系、胺基系、巰基‧硫化物系及脲基係等。其中，在本實施形態中，較佳為使用環氧系矽烷偶合劑。藉此，可提高有機材料與無機材料之界面的接著性。
另外，作為其他添加組成物，較佳為含有無機填料。藉由含有無機填料，可以調整壓接時之樹脂層之流動性，提高粒子捕捉率。無機填料可以使用二氧化矽、滑石、氧化鈦、碳酸鈣及氧化鎂等，無機填料之種類沒有特別的限定。
接著劑22係將導電性粒子26、成膜樹脂、液狀環氧樹脂、潛伏性硬化劑及矽烷偶合劑溶解於溶劑中而形成的。溶劑可以使用甲苯、醋酸乙酯等，或使用它們的混合溶劑。將溶解得到的導電性膏塗佈於導電體20之另一面20b上，然後使溶劑揮發便形成了第2層23。如圖3所示，形成有第2層23及第1層21之導電體20被捲裝於捲盤27來保管，實際使用時，從捲盤27拉出特定長度，作為正極用接線15、負極用接線16來使用。
此後，將正極用接線15及負極用接線16暫時分別貼於P型電極端子部11及N型電極端子部12上，於此狀態下，再用加熱按壓頭、真空貼合機(vacuum laminator)以特定之溫度及壓力進行熱加壓。藉此，接著劑22之黏合劑樹脂流動化，充滿於P型電極端子部11與正極用接線15 之導電體20之間、及N型電極端子部12與負極用接線16之導電體20之間，並且導電性粒子26被挾於各接線(正極用接線15、負極用接線16)與各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)之間。然後，在此狀態下黏合劑樹脂硬化。藉此，接著劑22可使各接線接著於各電極端子部上，並且可使各接線與各電極端子部導通連接。
<導電性接著膜>
再者，接著劑22除使用導電性膏之外，也可使用導電性接著膜，將其貼附於導電體20之另一面20b。如圖5所示，導電性接著膜28在基膜29上積層黏合劑樹脂層25，與導電體20一樣被成形為帶狀。基膜29沒有特別的限制，可以使用PET(Poly Ethylene Terephthalate)、OPP(Oriented Polypropylene)，PMP(Poly-4-methlpentene-1)、PTFE(Polytetrafluoroethylene)等。
使用導電性接著膜28之情形時，上述基膜29被作為覆蓋膜貼附於黏合劑樹脂層25上。如此，通過預先在導電體20之另一面20b上積層導電性接著膜28使該等一體化。藉此，在實際使用時，剝離基膜29並將導電性接著膜28之黏合劑樹脂層25貼附於P型電極端子部11、N型電極端子部12上，便可實現正極用接線15、負極用接線16與各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)之暫時貼合。此後，通過進行與導電性膏之情形相同之熱加壓，使黏合劑樹脂層25硬化。
再者，當正極用接線15及負極用接線16之第2面成為具有多數微小突起之凹凸面之情形時，P型電極端子部11與正極用接線15之連接、及N型電極端子部12與負極用接線16之連接中，作為上述導電性接 著膏、導電性接著膜28之代替品，也可使用絕緣性接著膜、絕緣性接著膏等絕緣性接著劑。此時，第2面之多數微小突起與太陽電池之表面電極接觸而導通，且絕緣性接著劑被填充於此微小突起未接觸之區域。絕緣性接著膜、絕緣性接著膏除黏合劑樹脂層中不含導電性粒子外，具有與導電性接著膜、導電性接著膏一樣的構成。
〔接線之製造步驟〕
接下來，對正極用接線15及負極用接線16之製造步驟進行說明。首先，準備形成導電體20的譬如厚50~300μm之銅箔、鋁箔等金屬箔。再者，作為金屬箔之具體製造方法，可以例示壓延金屬之方法、藉由電鍍析出金屬之方法等。在此金屬箔之一面(光澤(shiny)面)上，利用線棒等塗佈混合有助熔劑及防銹油墨之液體後，使其乾燥以形成第1層21。接著，在此金屬箔之另一面(無光澤(mat)面)上，用線棒等塗佈導電性接著膏後將其乾燥，或者將導電性接著膜28積層於該等使之一體化，藉此形成由接著劑22構成的第2層23。
接著，藉由對此壓延金屬箔進行切割加工，就可得到在帶狀導電體20之一面20a上形成有第1層21，在另一面20b上形成有第2層23之正極用接線15、負極用接線16。
另外，正極用接線15、負極用接線16也可以藉由將銅、鋁等細金屬線壓延成平板狀、或藉由將壓延金屬箔切割而獲得帶狀導電體20後，再形成第1層21、第2層23來獲得。
如圖3所示，此帶狀正極用接線15、負極用接線16被捲繞於捲盤27來保管，使用時自捲盤27拉出，被切割成所需長度，供對於各電 極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)之連接。此時，於正極用接線15、負極用接線16，遍及導電體20之一面20a之整面地形成有由助熔劑及防銹油墨構成的第1層21，且遍及導電體20之另一面20b之整面地形成有由接著劑22構成的第2層23，因此，自捲盤27拉出之任何部位都可供對於薄膜太陽電池1表面之各電極端子部的連接，也可供對於接線盒8之連接端子的連接。
〔接線之連接態樣1〕
如圖6所示，這樣的正極用接線15及負極用接線16具有：通過接著劑22分別連接於P型電極端子部11及N型電極端子部12上並從各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)集電的集電接線部30，以及延伸至接線盒8並與接線盒8之連接端子連接的連接接線部31。集電接線部30與連接接線部31通過折彎部32而連接。
集電接線部30係正極用接線15及負極用接線16之一端部與折彎部32之間之部分。此集電接線部30通過形成於導電體20之另一面20b上之第2層23之接著劑22而與P型電極端子部11、N型電極端子部12進行電氣及機械連接。
連接接線部31係正極用接線15及負極用接線16之另一端部與折彎部32之間之部分。此連接接線部31沿著薄膜太陽電池1表面延伸並穿過密封接著劑之片材3、背板4(圖2)，到達配置在背板4上之接線盒8之連接端子，其前端部分通過形成於導電體20之一面20a上之第1層21與接線盒8之連接端子進行焊接。
折彎部32雖然為區分集電接線部30與連接接線部31之邊 界，但是集電接線部30與連接接線部31通過折彎部32而連接，正極用接線15及負極用接線16成為沒有接合部分之無縫結構。因此，可以防止因電荷集中於接合處而引起的電阻值增大、接合部分之連接可靠性降低、因熱或應力集中於接合處而引起的透光性絕緣基板10之損傷等。
再者，連接接線部31雖然延伸設置於薄膜太陽電池1之表面，但是因為導電體20之一面20a被絕緣膜35所覆蓋，所以即使連接接線部31與薄膜太陽電池1之電極膜接觸，亦可靠絕緣膜35防止短路。
另外，在連接接線部31中，作為構成第1層21之防銹油墨，使用含有調整pH後之碳黑之非導電黑油墨等，使第1層21具備絕緣性，藉此可在不使用絕緣膜35的情況下防止與薄膜太陽電池1之電極膜之短路。藉此，自捲盤27拉出之正極用接線15及負極用接線16之任何部位都可供對薄膜太陽電池1表面之各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)的連接，另外也可供對接線盒8之連接端子的連接。
這樣的正極用接線15及負極用接線16被用於覆板型薄膜太陽電池1之情形時，如圖2所示，集電接線部30連接於P型電極端子部11及N型電極端子部12後，較折彎部32更前端之連接接線部31被適當地通過絕緣膜35配設於薄膜太陽電池1之表面，進而穿過EVA等密封接著劑之片材3及背板4，與配置在背板4上之接線盒8之連接端子焊接。
此外，正極用接線15及負極用接線16被用於基板型薄膜太陽電池1之情形時，如圖7所示，集電接線部30連接於P型電極端子部11及N型電極端子部12後，較折彎部32更前端之連接接線部31被配設於薄膜太陽電池1之背面側，進而穿過EVA等密封接著劑之片材3及背板4， 與配置在背板4上之接線盒8之連接端子焊接。
正極用接線15及負極用接線16之集電接線部30被配設於各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)上，並且連接接線部31被配設於薄膜太陽電池1之表面，其前端部穿過形成於密封接著劑之片材3及背板4上之插孔。此後，正極用接線15及負極用接線16藉由真空貼合機進行與各電極端子部之連接、以及在表面蓋5與背板4之間之利用密封接著劑之片材3進行的一次性層壓密封。
接下來，在薄膜太陽電池1之周圍設置金屬框架7之後，對穿過背板4的正極用接線15及負極用接線16之連接接線部31的前端部、與設置在背板4上之接線盒8之連接端子進行焊接。藉此，完成太陽電池模組6。
如上所述，根據本實施形態之太陽電池模組6，因為正極用接線15及負極用接線16之第1層21含有助熔劑，所以焊料之潤濕性得到提高，可快速確實地進行焊接。另外，因為薄膜太陽電池1被EVA等透光性密封材所密封，伴隨太陽電池模組6之溫度上升，將處於醋酸氣體環境下，從而擔心正極用接線15及負極用接線16會發生腐蝕，不過因為第1層21也含有具有防銹功能的液體，故也可防止配設於薄膜太陽電池1表面的各接線(正極用接線15、負極用接線16)之連接接線部31發生腐蝕。
[參考例]
此處，對由本實施形態之太陽電池模組6所獲效果，一面與參考例相比一面加以更詳細地說明。
圖11表示參考例的構成太陽電池串的薄膜太陽電池之一構 成例。此薄膜太陽電池100係由在透光性絕緣基板101上積層由未圖示之透明導電膜構成的透明電極膜、光電轉換層及背面電極膜而成的複數太陽電池單元102所構成的。各太陽電池單元102具有細長之矩形形狀，具有遍及透光性絕緣基板101之大致全寬的長度。另外，鄰接之太陽電池102、102彼此中一者之透明電極膜與另一者之背面電極膜相互連接，如此複數太陽電池單元102串聯地連接而構成了薄膜太陽電池100。
在此薄膜太陽電池100中之一端部之太陽電池單元102之透明電極膜上，形成有與太陽電池單元102大體等長之P型電極端子部103，在另一端部之太陽電池單元102之背面電極膜上，形成有與太陽電池單元102大體等長之線狀N型電極端子部104。這些P型電極端子部103及N型電極端子部104成為電極取出部。
於P型電極端子部103，由銅箔構成的正極集電用接線105被電氣且機械地接合至被稱作母線(bus bar)之P型電極端子部103之整面。同樣地，於N型電極端子部104，由銅箔構成的負極集電用接線106被電氣且機械地接合至N型電極端子部104之整面。這些接合手段，一般是以焊接進行。
另外，如圖12A所示，在薄膜太陽電池100之背面，連接有：連接於P型電極端子部103及N型電極端子部104並向外部輸電的接線盒110、以及用於連接此接線盒110與P型電極端子部103及N型電極端子部104之接線盒用接線111。
接線盒110由接著劑固定於薄膜太陽電池100之背面中央，在薄膜太陽電池100與接線盒110之間設有未圖示之EVA等密封樹脂及背 板。接線盒用接線111與上述正極集電用接線105及負極集電用接線106同樣地，是由長條狀之銅箔或鋁箔構成，並通過薄膜太陽電池100之背面與絕緣帶112被配置。
此接線盒用接線111之一端，穿過密封樹脂及背板，與設於背板上之接線盒110焊接相連，另一端通過絕緣帶112被配置於P型電極端子部103或N型電極端子部104上。
接線盒用接線111與正極集電用接線105之連接部如圖12B所示，第1、第2正極集電用接線105a、105b被連接於夾住絕緣帶112及接線盒用接線111之兩側，第3正極集電用接線105c遍及該105a、105b之間地跨越絕緣帶112及接線盒用接線111而連接。另外，第3正極集電用接線105c與接線盒用接線111相連接。這些第1及第2正極集電用接線105a及105b與第3正極集電用接線105c之連接(2處)、以及第3正極集電用接線105c與接線盒用接線111之連接(1處)，是利用超音波焊接進行。負極集電用接線106與接線盒用接線111之連接亦同。
然而，薄膜太陽電池100中，為了因應製造方法或構成等，會將Al、Ag、ZnO等各種材料用於P型電極端子部103或N型電極端子部104，因此，亦有由於材料之差異造成藉由焊接未能確保與正極集電用接線105或負極集電用接線106之連接強度的情形。如此，就有可能導致連接電阻值之上升或發電效率之降低。
此外，在進行第1、第2正極集電用接線105a、105b與第3正極集電用接線105c之連接、或第3正極集電用接線105c與接線盒用接線111之連接時，因為伴隨焊接之高溫區域之熱歷程會局部增加，所以由玻璃 等構成的透光性絕緣基板101有時亦會產生彎曲或破損。
於是，就提議用通過樹脂接著劑連接接線之方法來代替焊接。作為此種樹脂接著劑，例如將平均粒徑為數μm等級之球狀導電性粒子分散於熱硬化型黏合劑樹脂組成物中並膜化而成者已被使用。此方法是以如下方式達成連接：將在低於焊料之熔融溫度之溫度下發生熱硬化的樹脂接著材配置於接線與P型電極端子部、N型電極端子部之間，並從接線上進行熱加壓。
其中，使用預先在表面積層有樹脂接著材層的附有接著劑之接線，藉此可以省略樹脂接著材之配設步驟，有效地簡化製造步驟。
然而，在將表面積層有樹脂接著材層之接線與接線盒之端子部進行焊接之情形時，有必要除去樹脂接著材層使金屬箔露出。或者，有必要預先在與接線盒之端子部之連接部以外的部分積層樹脂接著材層以形成附有接著劑之接線。如此，使用附有接著劑之接線的太陽電池模組之製造步驟、或附有接著劑之接線之製造步驟便趨於繁雜。
與此相比，在本實施形態之太陽電池模組6中，集電接線部30與連接接線部31通過折彎部32而連接，正極用接線15及負極用接線16分別成為沒有接合部分之無縫結構。另外，含有接著劑22之第2層23與薄膜太陽電池1之P型電極端子部11、N型電極端子部12連接，第1層21與接線盒連接。因此，不需要如以上參考例所述之接合接線彼此之步驟，可簡化製造步驟，且很少發生如以上參考例所述之下列問題：由電荷集中於接線彼此之接合處而引起的電阻值增大及由此引起的發電效率降低，接合部分之連接可靠性降低、由熱或應力集中於接合部分而引起的透光性絕 緣基板10之損傷等。另外，可利用簡便的方法對正極用接線15及負極用接線16與接線盒8進行電連接。
進一步而言，有關本實施形態之太陽電池模組6中之正極用接線15及負極用接線16，當對其連接接線部31之第1層21賦予絕緣性之情形時，即使不使用絕緣膜35，也能防止連接接線部31與薄膜太陽電池1之電極膜的短路。因此，自捲盤27拉出之正極用接線15及負極用接線16之任何部位都可供對薄膜太陽電池1表面之各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)之連接。
〔接線之連接態樣2〕
另外，如圖8所示，正極用接線15及負極用接線16也可藉由連接複數接線而構成。即，正極用接線15及負極用接線16也可藉由連接於P型電極端子部11或N型電極端子部12之集電接線36、及一端與集電接線36連接且另一端與接線盒8之連接端子連接的連接接線37來構成。
集電接線36通過形成於導電體20之另一面20b上之第2層23之接著劑22而與P型電極端子部11、N型電極端子部12進行電氣、機械連接。
另外，連接接線37通過絕緣膜35在薄膜太陽電池1表面延伸並穿過密封接著材或背板4，與配置在背板4上之接線盒8之連接端子連接。連接接線37之前端通過形成於導電體20之一面20a上之第1層21與接線盒8之連接端子進行焊接。
如此之正極用接線15及負極用接線16被用於覆板型薄膜太陽電池1之情形時，如圖9所示，連接接線37之第2層23通過絕緣膜35 而配置於薄膜太陽電池1表面，且其一端部配置於P型電極端子部11及N型電極端子部12之各長邊方向之中間部。集電接線36與P型電極端子部11及N型電極端子部12重疊，且以跨越連接接線37之一端部的方式被配置。如此之集電接線36及連接接線37藉由真空貼合機進行與各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)之連接、以及在表面蓋5與背板4之間之利用密封接著劑之片材3進行的一次性層壓密封。此後，連接接線37之另一端部穿過EVA等密封接著劑之片材3及背板4，與配置在背板4上之接線盒8之連接端子焊接。
再者，如圖10所示，有關正極用接線15及負極用接線16，也可將連接接線37配置於集電接線36之上。即，集電接線36之第2層23被配置於P型電極端子部11及N型電極端子部12。連接接線37之第2層23通過絕緣膜35配置於薄膜太陽電池1表面，且其一端部配置於設在P型電極端子部11及N型電極端子部12上之集電接線36之各長邊方向之中間部。如此之集電接線36及連接接線37藉由真空貼合機進行與各電極端子部(P型電極端子部11、N型電極端子部12)之連接、以及在表面蓋5與背板4之間之利用密封接著劑之片材3進行的一次性層壓密封。此後，連接接線37之另一端部穿過EVA等密封接著劑之片材3和背板4，與配置在背板4上之接線盒8之連接端子焊接。
〔實施例〕
接下來，對本發明之實施例進行說明。在本實施例中，準備改變了「構成形成於導電體20之一面20a之第1層21的助熔劑與防銹油墨之各固形物成分比率」的複數接線，然後對可否焊接、連接電阻、外觀、 耐腐蝕性進行了探討。
對於各實施例及比較例之接線，通過改變第1層21之防銹油墨之固形物成分來改變防銹油墨固形物成分與助熔劑固形物成分之比率。另外，將合計了助熔劑固形物成分及防銹油墨固形物成分的第1層21之固形物成分皆固定為約24%，為此適宜地摻合了稀釋溶劑。
在實施例1中，使用厚35μm之銅箔(古河電工(股)製：GTS-MP)作為導電體20，在其一面20a上用線棒塗佈助熔劑及防銹油墨之混合液後，再於80℃乾燥5分鐘形成第1層21。另外，在導電體20之另一面20b上塗佈導電性接著膏形成第2層23。
第1層21之厚度為3~5μm(4μm厚±1μm)。作為助熔劑，摻合千住金屬(股)製：ES-0307LS 3.00g。其中助熔劑固形物成分為0.60g。作為防銹油墨，摻合含有顏料系碳黑之黑油墨(大日精化(股)製)4.19g、交聯劑(大日精化(股)製：SS硬化劑)0.21g、稀釋溶劑(大日精化(股)製：arumikkuNo.18)2.60g。防銹油墨固形物成分為1.80g。
合計了助熔劑固形物成分及防銹油墨固形物成分的第1層21之固形物成分為24%，助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合比為(助熔劑)：(防銹油墨)=1：3。
實施例2中之助熔劑成分、第1層21之厚度與實施例1相同。另外，作為防銹油墨，摻合含有顏料系碳黑之黑油墨(大日精化(股)製)2.79g、交聯劑(大日精化(股)製：SS硬化劑)0.14g及稀釋溶劑(大日精化(股)製：arumikkuNo.18)1.57g。防銹油墨固形物成分為1.20g。
合計了助熔劑固形物成分及防銹油墨固形物成分的第1層 21之固形物成分為24%，助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合比為(助熔劑)：(防銹油墨)=1：2。
實施例3中之助熔劑成分、第1層21之厚度與實施例1相同。另外，作為防銹油墨，摻合含有顏料系碳黑之黑油墨(大日精化(股)製)1.40g、交聯劑(大日精化(股)製：SS硬化劑)0.07g、稀釋溶劑(大日精化(股)製：arumikkuNo.18)0.53g。防銹油墨固形物成分為0.60g。
合計了助熔劑固形物成分及防銹油墨固形物成分的第1層21之固形物成分為24%，助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合比為(助熔劑)：(防銹油墨)=1：1。
實施例4中之助熔劑成分、第1層21之厚度與實施例1相同。另外，作為防銹油墨，摻合含有顏料系碳黑之黑油墨(大日精化(股)製)0.70g及交聯劑(大日精化(股)製：SS硬化劑)0.03g，沒有摻合稀釋溶劑。防銹油墨固形物成分為0.30g。
合計了助熔劑固形物成分及防銹油墨固形物成分的第1層21之固形物成分為24%，助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合比為(助熔劑)：(防銹油墨)=2：1。
實施例5中之助熔劑成分、第1層21之厚度與實施例1相同。另外，作為防銹油墨，摻合含有顏料系碳黑的黑油墨(大日精化(股)製)0.47g、交聯劑(大日精化(股)製：SS硬化劑)0.02g，沒有摻合稀釋溶劑。防銹油墨固形物成分為0.20g。
合計了助熔劑固形物成分及防銹油墨固形物成分的第1層21之固形物成分為23%，助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合 比為(助熔劑)：(防銹油墨)=3：1。
實施例6除了第1層21之厚度為1~3μm以外，其他條件與實施例3相同。
實施例7除了第1層21之厚度為5~8μm以外，其他條件與實施例3相同。
實施例8除了第2層23之接著劑22使用絕緣性接著膜以外，其他條件與實施例3相同。
在比較例1中，藉由塗佈摻有助熔劑成分但不含有防銹油墨成分之液體而形成第1層21。作為助熔劑，摻合千住金屬(股)製：ES-0307LS 10g。其中助熔劑固形物成分為2.0g。進一步藉由加熱使所含溶劑揮發，將助熔劑固形物成分即第1層21之固形物成分調整為24%。助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合比為(助熔劑)：(防銹油墨)=1：0。
在比較例2中，藉由塗佈摻有防銹油墨成分但不含有助熔劑成分之液體而形成第1層21。作為防銹油墨，摻合含有顏料系碳黑之黑油墨(大日精化(股)製)3.0g、交聯劑(大日精化(股)製：SS硬化劑)0.15g、稀釋溶劑(大日精化(股)製：arumikkuNo.18)2.01g。防銹油墨固形物成分為1.24g。防銹油墨即第1層21之固形物成分為24%，助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合比為(助熔劑)：(防銹油墨)=0：1。
在比較例3中，準備了在導電體20之一面上沒有形成第1層21的接線。
對於以上實施例及比較例之接線，對可否焊接、連接電阻、 外觀、耐腐蝕性進行了探討。對於可否焊接，利用溫度為400℃之焊接烙鐵，若在10秒內完成第1層21與接線盒連接端子之焊接即作為○，在10秒以上15秒內完成焊接即作為△，在15秒內不能完成焊接即作為×。
對於連接電阻，在進行2A通電時，若與一般銅箔之焊接中的連接電阻值同等即作為○，比一般銅箔之焊接中的連接電阻值上升不滿10mΩ即作為△，比一般銅箔之焊接中的連接電阻值上升10mΩ以上即作為×。
對於外觀檢查，在形成第1層21之後以目視觀察接線時，若不能確認基底之銅色即作為○，稍能確認基底之銅色即作為△，能清楚地確認基底之銅色即作為×。
對於耐腐蝕性，在將實施例及比較例的接線用EVA片密封後，進行壓力鍋試驗(PCT：85℃85%1000hr)後以目視觀察第1層21時，若不能確認第1層21之變色即作為○，不能確認有顯著變色即作為△，確認有顯著變色即作為×。
如表1所示，在實施例1~8中，因塗佈具有助熔劑及防銹油墨之液體而形成第1層21，故焊料之潤濕性得到提高，便可快速確實地進行焊接，可否焊接、連接電阻值也得到了良好的結果。另外，在實施例1~8中，即使被EVA密封，伴隨溫度上升形成醋酸氣體環境，因第1層21含有防銹油墨，故關於耐腐蝕性，也得到了良好的結果。進一步，在實施例1~8中，因將含有顏料系碳黑之黑油墨作為防銹油墨使用，故沒有出現基底之銅箔的顏色，特別是被貼於基板型薄膜太陽電池時也能保持良好的 外觀。
另一方面，在比較例1中，因含有助熔劑成分，可否焊接、連接電阻值得到了良好的結果，不過因為未含有防銹油墨，故在外觀檢查時清楚地出現了基底之銅色，另外在經過PCT試驗後，可看到由腐蝕而引起的接線變色。
相反，在比較例2中，因含有防銹油墨，故外觀檢查、耐腐蝕性得到了良好的結果，不過因為沒有含有助熔劑成分，在於焊接中使用400℃之焊接烙鐵於15秒之內未能充分完成焊接，因此連接電阻值也上升了。
在比較例3中，因沒有塗佈具有助熔劑成分及防銹油墨成分之液體，故可否焊接、連接電阻、外觀、耐腐蝕性之各項目都沒有得到良好的結果。
另外，根據實施例2及實施例3之結果，可知助熔劑固形物成分與防銹油墨固形物成分之摻合比尤佳為(助熔劑)：(防銹油墨)=1：1~1：2。
此外，將實施例6與其他實施例相比，可知第1層21之厚度較佳為1μm~10μm，更佳為1μm~8μm之範圍，尤佳為3μm~5μm之範圍。
本申請案以2012年7月17日向日本專利局申請之日本專利申請案第2012-158781號為基礎主張優先權，且參照該案之全部內容而援用於本申請案。
凡本行業者即可根據設計上之要件或其他要因而想到各 種修改、組合、次組合及變更，可理解該等皆包含於附送之申請專利範圍或其均等物之範圍內。
20‧‧‧導電體
20a‧‧‧第1面
20b‧‧‧第2面
21‧‧‧第1層
22‧‧‧接著劑
23‧‧‧第2層
27‧‧‧捲盤

Claims (14)

  1. 一種配線材，其具備導電體、第1層及第2層，該導電體具有第1面及與該第1面為相反側之第2面，該第1層設於該導電體的第1面且含有助熔劑成分及防銹成分，該第2層設於該導電體的第2面且含有接著劑。
  2. 如申請專利範圍第1項之配線材，其以如下方式構成：通過該第2層連接於太陽電池之表面電極，並且通過該第1層連接於用以向外部輸出該太陽電池所發之電的接線盒。
  3. 如申請專利範圍第1項之配線材，其中，該助熔劑成分與該防銹成分之固形物成分之摻合比被定義為(助熔劑成分)：(防銹成分)=1：3~3：1。
  4. 如申請專利範圍第1項之配線材，其中，該第1層之厚度為1μm~8μm。
  5. 如申請專利範圍第1項之配線材，其被形成為帶狀，並構成被捲繞至捲盤之捲裝體。
  6. 一種太陽電池模組，其具備具有表面電極的太陽電池、用以向外部輸出該太陽電池所發之電的接線盒、及電連接該太陽電池之表面電極與該接線盒的配線材；該配線材包含導電體、第1層及第2層，該導電體具有第1面及與該第1面為相反側之第2面，該第1層設於該導電體的第1面且含有助熔劑成分及防銹成分，該第2層設於該導電體的第2面且含有接著劑。
  7. 如申請專利範圍第6項之太陽電池模組，其中，該配線材通過該第2層與該太陽電池之表面電極連接，並且通過該第1層與該接線盒連接。
  8. 如申請專利範圍第7項之太陽電池模組，其中，該太陽電池為薄膜太陽電池，該第1層具有絕緣性，被配置於該太陽電池之表面上。
  9. 如申請專利範圍第8項之太陽電池模組，其中，該配線材具有無縫之帶形狀。
  10. 一種太陽電池模組之製造方法：在導電體之第1面設置含有助熔劑成分及防銹成分的第1層，並且在該導電體之與該第1面為相反側之第2面設置含有接著劑的第2層，藉此形成配線材；將該配線材通過該第2層與太陽電池表面連接，並且通過該第1層與用以向外部輸出該太陽電池所發之電的接線盒連接。
  11. 如申請專利範圍第10項之太陽電池模組之製造方法，其中，該助熔劑成分與該防銹成分之固形物成分之摻合比被定義為(助熔劑成分)：(防銹成分)=1：3~3：1。
  12. 如申請專利範圍第10項之太陽電池模組之製造方法，其中，該第1層之厚度為1μm~8μm。
  13. 如申請專利範圍第10項之太陽電池模組之製造方法，其中，將該配線材形成為帶狀，將該帶狀配線材捲繞至捲盤而構成捲裝體，自該捲裝體拉出無縫配線材，使用該無縫配線材連接該太陽電池表面與該接線盒。
  14. 如申請專利範圍第13項之太陽電池模組之製造方法，其中，將該配線材之一端通過該第2層與形成於該太陽電池的表面電極連接，將該配線材之另一端通過該第1層與該接線盒連接。
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