TWI505478B - Solar cells with collector chip - Google Patents

Description

太陽能電池用集電片

本發明係關於太陽能電池用集電片，更詳細來說，是關於一種太陽能電池用集電片，其將金屬箔(foil)積層在片狀之樹脂基材的表面上，並以成為想要的配線形狀的方式，將該金屬箔加以圖案化，藉此形成有配線。

近年來，對於環境問題之意識高漲，而作為綠色能源來源之太陽能電池受到矚目。一般來說，構成太陽能電池之太陽能電池模組，是從受光面側，依序以透明前面基板、表面側密封材片、太陽能電池單元、背面側密封材片、及背面保護片之順序加以積層的構造，並具有藉由太陽光入射至上述太陽能電池單元來進行發電的機能。

在太陽能電池模組的內部進行發電之太陽能電池單元，通常，在太陽能電池模組的內部設置有複數片，並藉由將這些以串聯並聯連接而得到必要的電壓及電流之方式來加以構成。為了在太陽能電池模組的內部將複數個太陽能電池單元加以配線，例如，使用一種太陽能電池用集電片，其是將作為配線圖案之金屬箔加以積層在作為基材之樹脂片的表面上而成(參照專利文獻1)。然後，藉由焊接加工，而將太陽能電池用集電片中所設置的配線也就是金屬箔，與太陽能電池單元的輸出電極，加以電性連接。

要在太陽能電池用集電片的基材也就是樹脂片的表面上進行配線的設置時，例如，也能與印刷電路基板相同，首先，將金屬箔積層在基材表面的整個面上，其後，藉由微影(photolithography)法，來將此金屬箔加以蝕刻加工至想要的配線形狀。

[先前技術文獻]

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開第2007-081237號公報

一般來說，在藉由焊接加工來將太陽能電池用集電片上的配線與太陽能電池單元的輸出電極加以連接之際，是預先將焊料附著在太陽能電池用集電片上的配線上，然後將太陽能電池單元載置在其上，並對太陽能電池用集電片進行加熱。藉由此加熱，已附著在配線上之焊料會熔融並流動，而熔融後的焊料會附著至太陽能電池單元的輸出電極上。其後，如果停止太陽能電池用集電片的加熱，則熔融後的焊料會凝固在太陽能電池單元的輸出電極與太陽能電池用集電片上的配線之間。藉此，使太陽能電池單元的輸出電極與太陽能電池用集電片中的配線之間，得以電性連接。

如上述，太陽能電池用集電片，因為施加有用來熔融焊料之必要的加熱，所以要使用具有耐熱性之堅固的材料。作為這種材料，例示有較佳為將具有耐熱性之樹脂加以雙軸延伸處理後的片材。

但是，一般來說，雙軸延伸片，在雙軸延伸加工中，會在TD方向(寬度方向)與MD方向(長度方向)之間有延伸程度的差異，而在加熱之際，有在TD方向與MD方向之間表示出不同的熱收縮率之場合。此事，會以太陽能電池用集電片的縱向、橫向上的熱收縮率是不同之形式，表現出來。因此，在藉由焊接加工來將太陽能電池單元與太陽能電池用集電片加以連接之場合，則由於加熱而在太陽能電池用集電片的縱方向或橫方向上會有很大的收縮，而造成被連接至太陽能電池單元上之太陽能電池用集電片在縱方向或橫方向上會產生皺折。如果在連接至太陽能電池單元上之太陽能電池用集電片中存在有皺折，則在將太陽能電池單元加以模組化之際，會成為預料外的應力施加至太陽能電池單元上之原因，以太陽能電池模組的壽命的觀點來看，這是不好的。

鑒於以上的狀況，本發明的目的是提供一種樹脂製的太陽能電池用集電片，能抑制伴隨著焊接加工中的熱處理而發生的皺折。

本發明人，為了解決以上課題而專心地進行討論的結果，找出了藉由將具有異方性之配線形成在太陽能電池用集電片上，並使具有異方性之該配線的方向，與雙軸延伸後的樹脂片中的特定方向一致，則即使經過焊接加工中的加熱，也能抑制在太陽能電池用集電片中發生皺折。本發明是基於這種見識而完成。

亦即，本發明的第(1)項的發明，是一種太陽能電池用集電片，是將金屬箔積層在片狀之樹脂基材的表面上，並以成為想要的配線形狀的方式，將該金屬箔加以圖案化，而形成有配線之太陽能電池用集電片，其特徵在於：前述樹脂基材，是在接受加熱之後而在雙軸延伸裝置的TD方向和MD方向上進行了延伸加工的雙軸延伸片，前述太陽能電池用集電片上所形成的配線，在考慮彼此正交的兩個方向成分時，則藉由前述配線的一方向成分的總延伸長度，比前述配線的另一方向成分的總延伸長度更長，而具有異方性，並且，前述一方向成分的朝向，與在前述樹脂基材的延伸之際的MD方向的朝向是一致的。

又，本發明的第(2)項的發明，是如第(1)項所述之太陽能電池用集電片，其中：前述配線是梳子型形狀，前述梳子型形狀的齒部分的長度方向，與前述一方向成分的方向是一致的，且前述梳子型形狀的牙頂部分的長度方向，與前述另一方向成分的方向一致。

又，本發明的第(3)項的發明，是如第(1)項或第(2)項所述之太陽能電池用集電片，其中：前述樹脂基材是厚度為12μm至250μm的雙軸延伸的聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthaltate)膜，且根據JIS-C2318而進行的在150℃×30分鐘的條件下所造成的MD方向的熱收縮率，是0.2%以上1.0%以下。

又，本發明的第(4)項的發明，是一種太陽能電池模組，具備第(1)項至第(3)項中任一項所述之太陽能電池用集電片；以及通過焊料而與太陽能電池元件的電極連接之部件。

如果依照本發明，提供一種樹脂製的太陽能電池用集電片，能抑制伴隨著焊接加工中的熱處理而發生的皺折。

以下，針對本發明的太陽能電池用集電片的一個實施形態，一邊參照圖式一邊進行說明。第1圖係表示本發明的太陽能電池用集電片的一個實施形態中所使用的樹脂基材之部分平面圖。第2圖係表示本發明的太陽能電池用集電片的一個實施形態之平面圖。

本實施形態的太陽能電池用集電片1，是將金屬箔積層在片狀之樹脂基材2的表面上，並以成為梳子型的配線形狀的方式，將該金屬箔圖案化，藉此形成配線3。首先，針對本實施形態的太陽能電池用集電片1中所使用的樹脂基材2進行說明。

本實施形態的太陽能電池用集電片1中所使用的樹脂基材2，是對於已成形為片狀的樹脂，施加雙軸延伸加工而成。作為本實施形態的雙軸延伸加工，列舉有使用輥機(roll)及拉幅機(tenter)而進行之逐次雙軸延伸加工。

作為將樹脂加工成片狀之方法，能使用習知的方法。例如，作為這種方法，列舉有使用具備T型模具(T die)之擠出機(extruder)，來將作為原料之樹脂加以熔融擠出，其後，緊密地纏繞在冷卻圓筒(drum)上來加以冷卻之方法。藉由這種方法，來製作未延伸的樹脂基材(樹脂片)2。

如第1圖所示，已製作的樹脂基材2，例如，藉由具備輥機及拉幅機之逐次雙軸延伸加工裝置，而在彼此正交的兩個方向(MD方向及TD方向)上被拉伸，來進行雙軸延伸加工。在進行雙軸延伸加工之際，樹脂基材2，被加熱至比Tg(玻璃轉換溫度)更高的溫度，並藉由雙軸延伸加工裝置的輥機與輥機之間的張力而往MD方向延伸，同時或其後，藉由雙軸延伸加工裝置的拉幅機而往TD方向延伸。因為這一連串的操作是一邊加熱樹脂基材一邊進行，所以樹脂基材2，其中含有的分子是沿著延伸方向進行排列(配向(alignment))，同時部分結晶化。另外，本說明書中，如本發明所屬之技術領域中所廣泛使用的，亦將雙軸延伸加工之際的長度方向加以表示為MD(Machine Direction)方向，並將雙軸延伸加工之際的寬度方向加以表示為TD(Transverse Direction)方向。

一般來說，藉由輥機與輥機之間的張力而造成的機械長度方向的延伸率(朝向MD方向的延伸率)，會比拉幅機所造成的機械寬度方向的延伸率(朝向TD方向的延伸率)更大。因此，相較於雙軸延伸加工後的樹脂基材2的TD方向，在MD方向中殘留有由於高延伸所造成的很大的內部應力。因此，雙軸延伸加工後的樹脂基材2的熱收縮率，一般是MD方向>TD方向。若表示出一例，在雙軸延伸的聚萘二甲酸乙二酯(PEN)膜50μm(Teijin Dupont Films股份有限公司所製作的TeonexQ51)之場合，根據JIS-C2318而進行的在150℃×30分鐘的條件下的熱收縮率，是每MD0.6%相對於TD0.1%。

這樣，即便使用了雙軸延伸加工後的樹脂基材2，要使加熱所造成的熱收縮變成零是困難的，而如果使用此樹脂基材2來製作太陽能電池用集電片1，則因為焊接加工中的熱處理，特別會造成在朝向MD方向上的收縮，而能觀察到皺折。在本發明中，藉由後述方法，來抑制這種皺折的發生。

作為樹脂基材2的製作所使用的樹脂，只要具備對於焊接加工中的熱處理之耐熱性即可，而並沒有特別限定。作為這種樹脂，例示有聚萘二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯亞胺聚醯胺(polyimide-amide)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)等，其中從耐熱性及價格的點來看，較佳為聚萘二甲酸乙二酯。又，樹脂基材2的厚度較佳為12μm至250μm，更佳為25μm至75μm，最佳為38μm至50μm。如果未滿12μm，則平面性會不佳，而如果超過250μm，則熱傳導性會不佳。

樹脂基材2之根據JIS-C2318而進行的在150℃×30分鐘的條件下所造成的MD方向的熱收縮率，較佳為0.2%以 上1.0%以下，更佳為0.3%以上0.7%以下。如果未滿0.2%，則最初的收縮率低、尺寸變化小，因而無法顯著發揮本發明的效果，而如果超過1.0%，則即便應用了本發明仍會造成皺折的發生而不佳。另外，熱收縮率會因為片體厚度、樹脂的Tg(玻璃轉換溫度)或Tm(熔點)、測定溫度及時間而有所不同，因此上述之150℃×30分鐘，是樹脂為PEN的場合之一例。另一方面，TD方向的熱收縮率，通常比MD方向的熱收縮率更小，而在相同條件下已測定的例子中是在0.2%以下，因此，針對熱收縮率而言，成為MD>TD。

將金屬箔積層在上述這種樹脂基材2的表面上。此金屬箔，將用作太陽能電池用集電片1中的配線3。作為這種金屬箔，例示有銅箔。作為將金屬箔積層在樹脂基材2的表面上之方法，並沒有特別限定而能使用習知的方法。作為這種積層方法，例示有使用了胺甲酸乙酯(urethane)系的黏著劑之乾燥積層(drylaminate)加工。另外，此金屬箔的厚度，並沒有特別限定而也能考慮太陽能電池用集電片1所要求的特性等來加以適當地決定。

被積層在樹脂基材2的表面上之金屬箔，藉由習知方法被圖案化而作成想要的形狀，而成為電性配線之配線圖案(配線3)。將金屬箔加以圖案成形(圖案化)之方法，雖然沒有特別限定，但是例示有使用了光蝕刻法之蝕刻加工。

接著，針對配線3的形狀進行說明。本發明，其配線3的形狀具有異方性，藉由將具有此異方性之配線3的方向，設為在樹脂基材2上的特定方向，來抑制太陽能電池 用集電片1被熱處理之際的皺折的發生。

本實施形態中的配線3，如第2圖所示，是呈梳子型的形狀，以兩個梳子型形狀的配線3作為一組，並以作為齒之部分31是彼此咬合之方式加以設置。此配線3，特徵在於：具有作為「齒」之部分31及作為「牙頂」之部分32；及作為齒之部分31的總延伸長度比作為牙頂之部分32的總延伸長度更長。此處，作為齒之部分31的方向與作為牙頂之部分32的方向，是彼此正交(垂直)。因此，本實施形態中的配線3，在考慮彼此正交的兩個方向成分之時，則配線3的一方向成分(作為齒之部分31的方向成分)的總延伸長度，比配線3的另一方向成分的總延長(作為牙頂之部分32的方向成分)更長，而具有異方性。

在本實施形態中的配線3，其特徵在於此一方向成分(作為齒之部分31的方向成分)的朝向，與在樹脂基材2延伸之際的MD方向的朝向是一致的。藉由將配線3這樣設置，則以樹脂基材2的MD方向作為方向成分之配線的密度會變大。如已說明那樣，樹脂基材2，在焊接加工時的熱處理時，朝向MD方向之熱收縮較大。但是，藉由將配線3如上述這樣設置，則朝向MD方向之密度較大的配線3，會變成用以抑制朝向MD方向的變形之支撐，來抑制樹脂基材2在MD方向上的收縮。藉此，太陽能電池用集電片1，抑制由於在焊接加工時的熱處理所產生的皺折。也就是說，太陽能電池用集電片1，其特徵在於：在其表面安裝電子零件之際，受到熱處理，但是將伴隨該熱處理所 造成的樹脂基材2的收縮而形成皺折的情況，加以抑制。

作為實施例，使用MD方向熱收縮率是0.4%(150℃×30分鐘)之雙軸延伸的聚萘二甲酸乙二酯膜50μm的樹脂基材2，並將銅箔35μm的配線3，形成第2圖所示的梳子型的形狀。此時，使梳子型的配線3的作為齒之部分31的長度方向，得以與樹脂基材2的MD方向一致。因此，配線3的一方向成分(作為齒之部分31的方向成分)的總延伸長度，比配線3的另一方向成分的總延長(作為牙頂之部分32的方向成分)更長，因而具有異方性，且此一方向成分，如上述那樣是與樹脂基材2的MD方向一致。在配線3形成之後，太陽能電池用集電片1的MD方向熱收縮率，變成是0.05%(150℃×30分鐘)。由此，在太陽能電池用集電片1中，相較於原本的樹脂基材2，則MD方向的熱收縮率降低至約八分之一。由此，可理解太陽能電池用集電片1，即使在其表面安裝電子零件之際而受到用以焊接加工之熱處理，仍能抑制朝向MD方向之皺折的形成。

本實施形態的太陽能電池用集電片1，較佳為被用在太陽能電池單元的配線上。參照第3圖，並一邊進行說明。第3圖係表示在實施形態的太陽能電池用集電片1上連接有太陽能電池單元4的樣子之斜視圖。

太陽能電池用集電片1，是將配線3的表面與太陽能電池單元4的輸出電極，藉由焊接加工來加以連接。藉此太陽能電池用集電片1與太陽能電池單元4，被電性連接，而太陽能電池用集電片1成為太陽能電池模組內部的電性配線。此處，太陽能電池單元4的電極，是用以將太陽能電池單元4接受光而發生的電力加以輸出至太陽能電池單元4的外部之電極。雖然沒有特別限定，此電極，作為一例，是由銀或銀化合物等所構成。

此處，如已敘述那樣，於本實施形態的太陽能電池用集電片1，是兩個梳子型的配線3作為一組來形成。此場合，一組的配線3的一方，被連接至太陽能電池單元4的背面所設置的正極，而一組的配線3的另一方，被連接至太陽能電池單元4的背面所設置的負極。

藉由焊接加工來連接太陽能電池用集電片1的配線3與太陽能電池單元4的電極時，是先將焊料加以附著在太陽能電池單元4的電極及太陽能電池用集電片1的配線3的任一方或兩方的表面上，進而，以太陽能電池單元4的電極的位置與太陽能電池用集電片1的配線3的位置是一致的方式，將太陽能電池單元4與太陽能電池用集電片1加以疊合，其後，只要以焊料熔融的溫度來加熱太陽能電池用集電片1即可。在焊接加工中所使用的焊料，並沒有特別限制而能使用習知的材料。作為這樣的焊料的一例，舉例有鉛-錫合金焊料、摻銀焊料、無鉛焊料、錫-鉍焊料、錫-鉍-銀焊料等。

如已敘述那樣，太陽能電池用集電片1的樹脂基材2，在加熱之際，在其延伸加工中的TD方向上並沒有太大的熱收縮，另一方面，在其延伸加工中的MD方向上有較大的熱收縮。因此，通常，如果是使用有這樣的樹脂基材之太陽能電池用集電片，藉由焊接加工來連接至太陽能電池單元，則因為焊接加工中的熱處理，而會在太陽能電池用集電片中發生皺折。如果這樣的皺折存在，則在太陽能電池模組的內部會成為在太陽能電池單元上產生應力的主要原因，而從這有可能成為使太陽能電池模組的壽命縮短的原因之觀點來看，這並不好。

關於這點，如果是本實施形態的太陽能電池用集電片1，如第2圖所示，配線3是梳子型形狀，作為齒之部分31與作為牙頂之部分32是彼此正交，進而作為齒之部分31的方向成分的總延伸長度比作為牙頂之部分32的方向成分的總延伸長度更長。再者，此配線3，作為齒之部分31的方向成分的朝向，與樹脂基材2的MD方向一致。藉此，樹脂基材2在MD方向上要進行熱收縮之際，則在MD方向上具有很多成分之配線3能妨礙熱收縮，抑制太陽能電池用集電片1的變形，而抑制焊接加工時的皺折的發生。這種配線3能抑制太陽能電池用集電片1的熱收縮之理由，在於構成配線3之金屬箔，其與樹脂基材2不同，是不會造成熱收縮的。

相對於此，在第2圖中的作為齒之部分31的方向成分是與樹脂基材2的TD方向一致的場合，亦即假設為不具備本發明的構成之太陽能電池用集電片。此場合，配線，其作為樹脂基材的TD方向之方向成分的總延伸長度，比作為樹脂基材的MD方向之方向成分的總延伸長度更大。這樣一來，配線所造成的抑制樹脂基材的變形之效果，對於樹脂基材的TD方向會比對於MD方向更大。因此，樹脂基材在MD方向上要進行熱收縮之際，則配線所造成的變形抑制效果變小，而樹脂基材會在MD方向上出現熱收縮。因此，太陽能電池用集電片1與太陽能電池單元在藉由焊接加工進行連接之時，則會在太陽能電池用集電片中發生皺折。

如以上，如果是具備本發明的構成之本實施形態的太陽能電池用集電片1，則理解其能抑制焊接加工中的熱處理所伴隨的皺折的發生。

[變化例]

以上，雖然表示具體的實施形態並針對本發明的太陽能電池用集電片來進行說明，但是本發明並不受到以上的實施形態的任何限制，而能在本發明的構成的範圍中加以適宜變更並實施。

例如，在上述實施形態的太陽能電池用集電片1中，雖然配線3是梳子型的形狀，但是並不限定是這種形狀。只是，在這種場合，配線3也要考慮到彼此正交的兩個方向成分之時，必須藉由配線3的一方向成分的總延伸長度比另一方向成分的總延伸長度更長，以具有異方性。再者，兩者的方向成分的方向當中，總延伸長度較長那一側的方向成分的方向，必須與樹脂基材2的MD方向一致。

又，上述實施形態的太陽能電池用集電片1，雖然用作太陽能電池模組中的配線，但是本發明的太陽能電池用集電片，並不限定於這個用途。

又，上述實施形態的太陽能電池用集電片1，雖然使用的樹脂基材2，其施加有藉由輥機及拉幅機之逐次雙軸延伸加工，但是使用的樹脂基材，也能是施加有以其他方法來進行的雙軸延伸加工。此場合，如果該樹脂基材在TD方向及MD方向上具有不同的熱收縮率，則能得到本發明的效果。

1．．．太陽能電池用集電片(配線片)

2．．．樹脂基材

3．．．配線

4．．．太陽能電池單元

31．．．作為齒之部分

32．．．作為牙頂之部分

第1圖係表示本發明的太陽能電池用集電片的一個實施形態中所使用的樹脂基材之部分平面圖。

第2圖係表示本發明的太陽能電池用集電片的一個實施形態之平面圖。

第3圖係表示在本發明的太陽能電池用集電片的一個實施形態上連接有太陽能電池單元的樣子之斜視圖。

1．．．太陽能電池用集電片(配線片)

2．．．樹脂基材

3．．．配線

4．．．太陽能電池單元

31．．．作為齒之部分

32．．．作為牙頂之部分

Claims (5)

1. 一種太陽能電池用集電片，是將金屬箔積層在片狀之樹脂基材的表面上，並以成為想要的配線形狀的方式，將該金屬箔加以圖案化，而形成有配線之太陽能電池用集電片，其特徵在於：前述樹脂基材是厚度為12μm至250μm的雙軸延伸片，該樹脂基材的特徵在於，根據JIS-C2318而進行的在150℃×30分鐘的條件下所造成的MD方向的熱收縮率，是0.2%以上且1.0%以下，且在藉由雙軸延伸裝置進行加工時的寬度方向亦即TD方向和在藉由雙軸延伸裝置進行加工時的長度方向亦即MD方向上進行了延伸加工，藉此，使前述MD方向的熱收縮率比前述TD方向更大；前述太陽能電池用集電片上所形成的配線，是沿著彼此正交的兩個方向成分之中任一者的朝向而形成各部分，且藉由前述配線中的沿著一方向成分的朝向而形成的部分的總延伸長度，比前述配線中的沿著另一方向成分的朝向而形成的部分的總延伸長度更長，而具有異方性；並且，前述一方向成分的朝向，與在前述樹脂基材延伸之際的前述MD方向的朝向是一致的。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池用集電片，其中：前述配線是梳子型形狀，前述梳子型形狀的齒部分的長度方向，與前述一方向成分的方向一致，且前述梳子型 形狀的牙頂部分的長度方向，與前述另一方向成分的方向一致。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之太陽能電池用集電片，其中：前述樹脂基材是雙軸延伸的聚萘二甲酸乙二酯膜。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之太陽能電池用集電片，其中：根據JIS-C2318而進行的在150℃×30分鐘的條件下所造成的MD方向的熱收縮率，是0.05%以下。
5. 一種太陽能電池模組，其具備：申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之太陽能電池用集電片；以及通過焊料而與太陽能電池元件的電極連接之部件。