TWI537985B - A conductive adhesive for a solar cell and a method of connecting the solar cell module and a solar cell module using the same - Google Patents

A conductive adhesive for a solar cell and a method of connecting the solar cell module and a solar cell module using the same Download PDF

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Description

太陽電池用導電性接著劑及使用其之連接方法、太陽電池模組、太陽電池模組之製造方法
本發明係關於一種連接形成於太陽電池單元之電極及接線(tab line)之太陽電池用導電性接著劑及使用其之連接方法、太陽電池模組、太陽電池模組之製造方法。
本申請案係基於2011年8月26日於日本申請之日本專利申請編號特願2011-184371而主張優先權者，且該申請係以參照之形式援用於本申請案中。
於太陽電池模組中，複數個鄰接之太陽電池單元藉由接線而連接，該接線係作為連絡線路(interconnector)而由經焊錫塗裝之帶狀銅箔等所構成。接線之一端側連接於一個太陽電池單元之表面電極，而另一端側連接於鄰接之太陽電池單元之背面電極，藉此將各太陽電池單元串列連接。
具體而言，太陽電池單元與接線之連接係將利用銀膏之網版印刷所形成於太陽電池單元之受光面的匯流排電極、形成於太陽電池單元之背面連接部的Ag電極，與接線藉由焊錫處理而連接(專利文獻1)。再者，除太陽電池單元背面之連接部以外之區域形成有Al電極或Ag電極。
然而，焊接時係以約260℃之高溫進行連接處理，故擔心會因太陽電池單元之翹曲、或產生於接線與表面電極及背面電極之連接部的內部應力、甚至是焊劑之殘渣等，而使太陽電池單元之表面電極及背面電極與接線之間的連接 可靠性降低。
因此，先前，太陽電池單元之表面電極及背面電極與接線之連接係使用可利用相對較低之溫度下之熱壓接處理進行連接的導電性接著膜(專利文獻2)。此種導電性接著膜，使用有下述者：將平均粒徑為數μm等級之球狀或鱗片狀之導電性粒子分散於熱硬化型黏合劑樹脂組成物且使其膜化而成者。
導電性接著膜在介於表面電極及背面電極與接線之間後，因會自接線上方受到熱加壓，故使黏合劑樹脂表現出流動性而自電極、接線間流出，並且導電性粒子實現電極與接線間之導通，於該狀態下黏合劑樹脂熱硬化。藉此，形成藉由接線而使複數個太陽電池單元串列連接之串。
使用導電性接著膜將接線與表面電極及背面電極連接而成之複數個太陽電池單元中，於玻璃、透光性塑膠等具有透光性之表面保護材料、與由PET(Poly Ethylene Terephthalate)等之膜構成之背面保護材之間，藉由乙烯乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)等具有透光性之密封材料而密封。
[專利文獻1]日本特開2004-356349號公報
[專利文獻2]日本特開2008-135654號公報
然而，因為太陽電池模組被要求10年以上之長期可靠性，特別是接線與被形成於太陽電池單元之電極的連接不良不僅會導致發電效率下降，亦會造成熱點現象，因此必 需於長期曝露在高溫多濕之環境下的情形時亦具有耐受性，並可確保耐熱性、連接可靠性。
另一方面，於接線之連接步驟中，謀求縮短產距時間(takt time)，並且謀求硬化快速且於連接可靠性優異之導電性接著劑。
然而，利用一般所使用之陰離子系環氧樹脂難以縮短接線之連接步驟中的產距時間，難以提高高Tg化所導致之耐熱性、連接可靠信。即，於利用陰離子系環氧樹脂進行快速硬化時，使用有3級胺或咪唑類之陰離子聚合型較反應速度慢之聚合型有效。然而，於應用於被賦予有潛在性之1液型導電性接著膜之情形時，陰離子聚合型於相同的壓接條件下，有耐熱性比聚合型差之缺點。
另一方面，使用了有機酸醯肼之聚合反應的體系由於硬化反應緩慢進行，故在抑制單元之翹曲、將硬化物之Tg控制在適當範圍方面合適，但於反應速度方面存在問題。
因此，本發明之目的在於提供一種兼具硬化反應速度與耐熱性，於接線之連接步驟中可實現縮短產距時間，且可實現提高耐熱性、連接可靠性之太陽電池模組之製造方法、連接方法、太陽電池用導電性接著劑及太陽電池模組。
為了解決上述課題，本發明之太陽電池模組之製造方法係使用下述導電性接著劑，經由上述導電性接著劑而將接線配置在形成於太陽電池單元之電極上，利用特定溫度及壓力對上述接線上進行特定時間之熱加壓，藉此使上述導電性接著劑熱硬化，該導電性接著劑至少具備環氧樹脂、 硬化劑、及導電性粒子，上述硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑。
又，本發明之連接方法係使用至少具備環氧樹脂、硬化劑、及導電性粒子之導電性接著劑，其中該硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑，經由上述導電性接著劑將接線配置在形成於太陽電池單元之電極上，利用特定溫度及壓力對上述接線上進行特定時間之熱加壓，藉此使上述導電性接著劑熱硬化。
又，本發明之導電性接著劑係於將形成於太陽電池單元之電極與接線連接之導電性接著劑中，至少具備環氧樹脂、硬化劑、及導電性粒子，上述硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑者。
又，本發明之太陽電池模組使用導電性接著劑而將形成於太陽電池單元之電極與接線連接，其中，上述導電性接著劑至少具備環氧樹脂、硬化劑、及導電性粒子，上述硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑。
根據本發明，因為導電性接著劑之硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑，故於接線之熱加壓條件為低溫低壓短時間之條件下，可防止基板之翹曲或損傷，且可實現縮短產距時間，並且可提高環氧基的反應率，實現接著層之玻璃轉移溫度(Tg)之最適化、提高接線之連接性、連接可靠性。
以下，參照圖式詳細地對本發明所應用之太陽電池模 組之製造方法、連接方法、太陽電池用導電性接著劑、及太陽電池模組進行說明。再者，本發明並不僅限定於以下實施形態，於不脫離本發明之主旨之範圍內當然可進行各種變更。又，圖式係模式圖，各尺寸之比率等與實際存有差異。具體尺寸等應參酌以下說明來進行判斷。又，圖式彼此之間當然亦含有彼此之尺寸關係或比率相異之部分。
[太陽電池模組]
如圖1~圖3所示，應用有本發明之太陽電池模組1具有串列4，該串列4藉由成為內部連接器之接線3而串列連接有複數個太陽電池單元2，且具備排列有複數個該串列4之矩陣5。而且，太陽電池模組1藉由下述方式形成：由密封材料之片材6夾持該矩陣5，而連同於設置於受光面側之表面遮罩(front cover)7及設置於背面側之背片(back sheet)8一起受到積層，最後於周圍安裝鋁等之金屬框架9。
密封材例如可使用乙烯乙酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)等透光性密封材料。又，表面遮罩7例如可使用玻璃或透光性塑膠等透光性材料。又，背片8可使用以樹脂膜夾持玻璃或鋁箔而成之積層體等。
太陽電池模組之各太陽電池單元2具有光電轉換元件10。以下，作為光電轉換元件10，以使用單晶矽型光電轉換元件、多晶矽型光電轉換元件之結晶矽系太陽電池為例子進行說明，但本發明可使用薄膜系太陽電池、有機系、量子點型等各種光電轉換元件。
又，光電轉換元件10於受光面側設置有對內部所產生 之電氣進行集電的指狀電極(finger electrode)12、及對指狀電極12之電氣進行集電的匯流排電極11。匯流排電極11及指狀電極12係藉由在成為太陽電池單元2之受光面的表面，利用網版印刷等塗佈例如Ag膏後，進行燒成而形成。又，指狀電極12跨及受光面之整個面，且每隔例如2mm之特定間隔大致平行地形成有複數條具有例如約50~200μm左右之寬度之線。匯流排電極11以與指狀電極12大致正交之方式形成，又，根據太陽電池單元2之面積而形成有複數個。
再者，太陽電池單元2亦可形成為不設置有匯流排電極，即形成為所謂之無匯流排結構。於此情形，太陽電池單元2之下述接線3經由導電性接著膜17而直接與指狀電極12連接。
又，光電轉換元件10於與受光面相反之背面側，設置有由鋁或銀構成之背面電極13。背面電極13如圖2及圖3所示，係利用網版印刷或濺鍍等將例如由鋁或銀構成之電極形成於太陽電池單元2之背面。背面電極13具有接線連接部14，該接線連接部14經由後述之導電性接著膜17連接接線3。
而且，太陽電池單元2藉由接線3而將形成於表面之匯流排電極11、與鄰接之太陽電池單元2之背面電極13電連接，藉此構成串連之串列4。接線3與匯流排電極11及背面電極13係藉由下述之導電性接著膜17連接。
[接線]
如圖2所示，接線3係將鄰接之太陽電池單元2X、2Y、2Z各個之間電連接的長條狀導電性基材。接線3係例如藉由對壓延成厚度50~300μm之銅箔或鋁箔進行分割，或者將銅或鋁等較細之金屬導線壓延成平板狀而獲得寬度與導電性接著膜17大致相同之寬1~3mm的平角銅線。而且，接線3係藉由對該平角銅線視需要實施鍍金、鍍銀、鍍錫、鍍焊料等而形成。
將接線3之一面3a設為朝向太陽電池單元2之設置有匯流排電極11之表面的連接面，將另一面3b設為朝向太陽電池單元2之設置有背面電極13之背面的連接面。又，將接線3之長度方向之一端側設為與太陽電池單元2之表面連接的表面連接部3c，將長度方向之另一端側設為與太陽電池單元2之背面連接的背面連接部3d。
[導電性接著劑]
接著，針對作為將接線3連接於太陽電池單元2之表面及背面之導電性接著劑的導電性接著膜進行說明。如圖4及圖5所示，導電性接著膜17係於至少具有環氧樹脂與硬化劑之熱硬化性黏合劑樹脂層22中高密度地填充有導電性粒子23而成者。又，導電性接著膜17之硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑。咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑之摻合比率於咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼硬化劑=1：4~4：1之範圍內即可使用，於咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼硬化劑=1：3~3：1之範圍內可較佳地使用。
導電性接著膜17中使用之導電性粒子23並無特別限 制，例如可列舉鎳、金、銀、銅等金屬粒子、對樹脂粒子實施鍍金等而形成者、於已對樹脂粒子實施鍍金之粒子的最外層施加絕緣被覆而成者等。再者，導電性粒子23之平均粒徑在1~50μm之範圍內即可使用，在10~30μm之範圍內可較佳地使用。
導電性接著膜17之熱硬化性黏合劑樹脂層22之組成，至少含有環氧樹脂與硬化劑，較佳為進一步含有膜形成樹脂與矽烷偶合劑。
作為環氧樹脂，並無特別限制，市售之環氧樹脂全部都可以使用。作為上述環氧樹脂，具體而言可使用萘型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、苯酚酚醛清漆(phenol novolac)型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、芪型環氧樹脂、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、三苯甲烷型環氧樹脂等。該等可單獨使用，亦可組合2種以上使用。又，亦可與丙烯酸樹脂等其他有機樹脂適當組合使用。
硬化劑係使用含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑者。此硬化劑亦可具有潛伏性。潛伏性硬化劑通常不會反應，而是藉由某種觸發而活化，從而開始反應。於觸發中，有熱、光、加壓等，可根據用途選擇使用。其中，於本申請案中，可較佳地使用加熱硬化型之潛伏性硬化劑，藉由向匯流排電極11或背面電極13加熱擠壓而正式硬化。
膜形成樹脂相當於平均分子量為10000以上之高分子量樹脂，就膜形成性之觀點而言，較佳為10000~80000左 右之平均分子量。膜形成樹脂可使用環氧樹脂、改質環氧樹脂、胺酯(urethane)樹脂、苯氧樹脂等各種樹脂，其中，就膜形成狀態、連接可靠性等觀點而言，較佳為使用苯氧樹脂。
矽烷偶合劑可使用環氧系、胺基系、巰基-硫化物系、脲基系等。該等中，於本實施形態，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連接性。
又，較佳為含有無機填料作為其他添加組成物。藉由含有無機填料，可調整壓接時樹脂層之流動性，從而提高粒子捕獲率。無機填料可使用矽土、滑石、氧化鈦、碳酸鈣、氧化鎂等，無機填料之種類並無特別限定。
圖5係示意性地表示導電性接著膜17之製品形態一例之圖。該導電性接著膜17係於剝離基材24上積層有黏合劑樹脂22而成形為帶狀。該帶狀之導電性接著膜係以剝離基材24成為外周側之方式捲繞積層於捲筒25。剝離基材24並無特別限制，可使用PET(Poly Ethylene Terephthalate)、OPP(Oriented Polypropylene)、PMP(Poly-4-methlpentene-1)、PTFE(Polytetrafluoroethylene)等。又，導電性接著膜17亦可形成為於黏合劑樹脂22上具有透明之覆蓋膜之構成。
此時，作為貼附於黏合劑樹脂22上之覆蓋膜，亦可使用上述接線3。導電性接著膜17中，黏合劑樹脂22積層於接線3之成為朝向太陽電池單元2之表面的連接面之一面 3a或接線3之成為朝向太陽電池單元2之背面的連接面之另一面3b。如此，藉由預先使接線3與導電性接著膜17積層一體化，而於實際使用時，將剝離基材24剝離，並將導電性接著膜17之黏合劑樹脂22貼合於匯流排電極11或背面電極13之接線連接部14上，藉此實現接線3與各電極11、13之連接。
於上述內容中，雖是對具有膜形狀之導電性接著膜進行說明，但即便為膏狀亦無問題。於本申請案中，將含有導電性粒子之膜狀導電性接著膜17或膏狀導電性接著膏定義為「導電性接著劑」。於使用導電性接著膏之情形時，除了可於將此導電性接著膏塗佈於匯流排電極11或接線連接部14上後重疊接線3，亦可將此導電性接著膏預先塗佈於對太陽電池單元2之成為連接面的接線3之一面3a或另一面3b，藉此經由導電性接著膏而將接線3貼合於太陽電池單元2之各電極11、13上。
再者，導電性接著膜17並不限定於捲盤形狀，亦可為對應於太陽電池單元2之表面的匯流電極11或背面電極13之接線連接部14之形狀而成的長條形狀。
於如圖5所示將導電性接著膜17以經捲取之捲盤製品的形態提供時，藉由將導電性接著膜17之黏度設為10~10000kPa．s之範圍，可防止導電性接著膜17之變形，並維持特定之尺寸。又，於導電性接著膜17以長條形狀積層2片以上之情形時亦同樣地可防止變形並可維持特定之尺寸。
[製造步驟]
上述導電性接著膜17係使導電性粒子23、環氧樹脂、硬化劑、膜形成樹脂、及矽烷偶合劑溶解於溶劑中。溶劑可使用甲苯、乙酸乙酯等、或該等之混合溶劑。將溶解後而獲得之樹脂生成用溶液塗佈於剝離片上，且使溶劑揮發，藉此獲得導電性接著膜17。
將表面電極用之2根及背面電極用之2根切割成特定之長度而成之導電性接著膜17暫時黏貼至太陽電池單元2之正背面特定位置。此時，將導電性接著膜17載置於形成在太陽電池單元2之表面的各匯流排電極11上或背面之接線連接部14上，藉由暫時壓接頭以會產生流動性卻不會產生正式硬化之程度的溫度(例如，70℃)及壓力(例如，0.5MPa)進行特定時間(例如0.5秒)之熱加壓。
接著，同樣地，將切割成特定長度之接線3重疊配置於導電性接著膜17上。此時，接線3之一面3a的表面連接部3c被配置於匯流排電極11上，接線3之另一面3b的背面連接部3d被配置於背面電極13之接線連接部14上。接著，接線3以藉由加熱擠壓頭而會使導電性接著膜17之黏合劑樹脂熱硬化之特定溫度(例如，180℃左右)及特定壓力(例如，2MPa左右)進行特定時間(例如，15秒左右)之熱加壓。藉此，接線3及匯流排電極11或背面電極13經由導電性接著膜17而電氣或機械地連接。
如上所述，將太陽電池單元2一片一片地搬運至加熱擠壓頭的正下方，依序將接線3連接於匯流排電極11及背 面電極13，並經由接線3而與鄰接之太陽電池單元2串聯或並聯地連接，從而構成串列4、矩陣5。
之後，將EVA等透光性密封材之片材6積層於表背兩面，並與表面遮罩7及背片8一起進行減壓積層，藉此將串列4或矩陣5一併進行積層。此時亦可以特定溫度(例如，160℃)對導電性接著膜17進行特定時間(例如，20分鐘左右)之加熱。最後，藉由在周圍安裝鋁等之金屬框架9而形成太陽電池模組1。
[作用、效果]
此處，作為太陽電池單元2之導電性接著膜17之硬化劑，含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑。有機酸二醯肼硬化劑係對環氧基環引起聚合反應，使羥基形成，從而促進咪唑之硬化反應。藉此，導電性接著膜17即便於藉由加熱擠壓頭所產生之「接線3的熱加壓條件為180℃、2MPa、15秒」之低溫低壓短時間的條件下，亦可使環氧基之反應率成為55%以上，進一步，於減壓積層時，可使環氧基之反應率成為95%以上。又，太陽電池模組之導電性接著膜17因熱硬化而形成之接著層的玻璃轉移溫度(Tg)成為170℃以上。
亦即，於接線之連接步驟中，以低溫低壓短時間進行熱加壓，接著，於減壓積層壓接步驟中以2階段進行熱加壓，藉此可防止太陽電池單元之翹曲或破裂，又，可促進硬化物反應而使環氧基之反應率提高至95%，從而可實現Tg之最適化(170℃以上)、接線之連接性、連接可靠性之 提高。
因此，藉由導電性接著膜17及太陽電池模組1，接線3於低溫低壓短時間之熱加壓條件下，可防止基板之翹曲或損傷，且可實現縮短產聚時間，並且可使接線3之連接性變得良好，進而，即便於太陽電池模組製造初期及太陽電池模組長時間暴露於高溫高濕環境下之情形中，亦可維持良好的連接可靠性。
再者，接線之正式壓接時的環氧基反應率較佳為55~85%。若超過85%則無法藉由積層步驟來壓入，若不滿55%則即便藉由積層步驟亦無法達到充分的反應率，無論是何者皆有於連接可靠性產生不良之情形。
[實施例]
繼而，對本發明之實施例進行說明。於本實施例中，將改變了作為導電性接著膜之硬化劑之咪唑與有機酸二醯肼的摻合比之實施例與使用了不含有有機酸二醯肼之硬化劑的比較例進行比較，測定該等之環氧基之反應率、Tg、接線之接合力及連接可靠性。
準備下述太陽電池單元作為各試樣之太陽電池單元，該太陽電池單元係：使用由多晶矽構成之光電轉換元件，於表面設置塗佈Ag膏並進行燒成而成之指狀電極及匯流排電極，於背面跨及整個面地設置有Ag電極。使用對銅箔進行鍍敷被覆而成之接線作為經由實施例及比較例之導電性接著膜而與太陽電池單元連接之接線。
各試樣中之導電性接著膜係將下述實施例及比較例之 硬化劑20質量份、導電性粒子10質量份，與苯氧樹脂(PKHH：InChem公司製造)：20質量份、液狀環氧樹脂(jer604：三菱化學股份有限公司製造)：30質量份、丙烯酸橡膠(teisanresinSGP3：Nagasechemtex股份有限公司製造)：15質量份、聚丁二烯橡膠(RKB series：Resinous-kasei股份有限公司製造)：15質量份溶解於甲苯(100質量份)中，而對樹脂組成物進行調整。之後，將溶解而得之樹脂生成用溶液塗佈於剝離片上，利用烘箱使溶劑揮發，藉此而得到導電性接著膜。
又，準備有機酸二醯肼A、B作為下述實施例中所使用之有機酸二醯肼。有機酸二醯肼A係以如下所述之方式來製成。於具備有攪拌裝置之三口燒瓶中秤量4-異丙基-2-四氫咪唑銅(Imidazolidone)、甲醇，一邊於室溫中進行攪拌，一邊滴加丙烯酸甲酯。於結束滴加後，放置一晚，使其濃縮乾燥凝固而得到化合物。將此化合物溶解於甲醇中，添加80%之水合肼水溶液，於攪拌下進行4小時加熱回流。於濃縮乾燥凝固後，使殘渣溶解於甲醇，並放置一晚。將析出之結晶過濾萃取並以甲醇洗淨後，進行減壓乾燥，從而得到有機酸二醯肼A。又，有機酸二醯肼B係以如下所述之方式來製成。將7,11-十八碳二烯基-1,18-二羧酸甲酯溶解於甲醇中，添加80%之水合肼水溶液，於攪拌下進行4小時加熱回流。於濃縮乾燥凝固後，使殘渣溶 解於甲醇，並放置一晚。將析出之結晶過濾萃取並以甲醇洗淨後，進行減壓乾燥，從而得到有機酸二醯肼B。
於實施例1中，以1：1的比例摻合咪唑系硬化劑(Novacure HX3941：ASAHI KASEI E-MATERIALS製造)與有機酸二醯肼A(熔點為120℃)而作為硬化劑(20質量份)。又，使用10μm之置換鍍銀被覆銅粉來作為導電性粒子(10質量份)。
此置換鍍銀被覆銅粉係使用下述銅微粉，該銅微粉係對藉由所謂霧化法之製法所得之霧化銅粉進一步施加機械粉碎而得。再者，於機械粉碎時，推測為了防止銅粉彼此之凝集所導致之粗大化而添加有脂肪酸。具體而言，使用NIPPON ATOMIZED METAL POWDERS CORPORATION製造之片狀銅微粉(型號：AFS-Cu 7μm)。此銅微粉使用雷射繞射散射式粒度分布測定法所得之重量累積粒徑D50為7.9μm。
於大氣中對此片狀銅微粉500g進行250℃、5分鐘之熱處理。之後，利用研缽將經氧化處理之銅微粉粉碎。將此銅微粉500g加入至1%氫氧化鉀水溶液1000ml中並攪拌20分鐘，接著進行第一次傾析處理，再來加入純水1000ml並攪拌數分鐘。
之後，進行第二次傾析處理，加入硫酸濃度15g/L之硫酸水溶液2500ml並攪拌30分鐘。進一步，再重複一次利用硫酸水溶液之酸洗淨。再來，進行第三次傾析處理，加入純水2500ml並攪拌數分鐘。接著，進行第四次傾析處 理，藉由過濾洗淨、真空脫水來過濾分離片狀銅微粉與溶液，將此片狀銅微粉以90℃之溫度乾燥2小時。
接著，於乾燥完畢之片狀銅微粉中加入硫酸濃度7.5g/L之硫酸水溶液2500ml並攪拌30分鐘。再來，進行第五次傾析處理，加入純水2500ml並攪拌數分鐘。
進一步，進行第六次傾析處理，加入1%酒石酸鈉鉀水溶液2500ml並攪拌數分鐘，從而形成銅漿料。於該銅漿料中加入稀硫酸或氫氧化鉀溶液，將銅漿料之pH值調整為3.5~4.5。
一邊以30分鐘的時間緩慢地將硝酸銀氨溶液1000ml(將硝酸銀87.5g添加至水中，並加入氨水，從而調整成1000ml而成者)添加至經調整pH值之銅漿料中，一邊進行取代反應處理及還原反應處理，進一步進行30分鐘的攪拌從而得鍍銀銅微粉。
之後，進行第七次傾析處理，加入純水3500ml並攪拌數分鐘。再來，進行第八次傾析處理，加入純水3500ml並攪拌數分鐘。接著，藉由過濾洗淨、真空脫水來過濾分離鍍銀銅微粉與溶液，將此鍍銀銅微粉以90℃之溫度乾燥2小時。
將上述鍍銀銅微粉500g放入於管狀爐中，於氫氣流下(3.0~3.5 l/ml)之還原性環境中以200℃進行30分鐘之熱處理。利用研缽將熱處理完之鍍銀銅微粉粉碎。使上述熱處理完之鍍銀銅微粉500g分散於0.5%之硬脂酸異丙醇(Isopropyl stearate)1000ml，攪拌30分鐘。
接著，藉由過濾洗淨、真空脫水來過濾熱處理完之硬脂酸被覆鍍銀銅微粉與溶液，將熱處理完之硬脂酸被覆鍍銀銅微粉以90℃之溫度乾燥2小時，而獲得熱處理完之硬脂酸被覆鍍銀銅微粉(參考日本特開2010-174311號公報)。
實施例2係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼A=2：1以外，皆設為與實施例1相同之構成。
實施例3係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼A=1：2以外，皆設為與實施例1相同之構成。
實施例4係以2：1的比例摻合咪唑系硬化劑(Novacure HX3941：ASAHI KASEI E-MATERIALS製造)與有機酸二醯肼B(熔點為160℃)而作為硬化劑(20質量份)。又，使用與實施例1相同之銀被覆銅粉來作為導電性粒子。
實施例5係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼B=1：1以外，皆設為與實施例4相同之構成。
實施例6係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼B=1：2以外，皆設為與實施例4相同之構成。
實施例7係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼B=1：3以外，皆設為與實施例4相同之構成。
實施例8係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼B=3：1以外，皆設為與實施例4相同之構成。
實施例9除了使用10μm銅粉(T-220；三井金屬鑛業股份有限公司製造)作為導電性粒子以外，皆設為與實施例5相同之構成。
實施例10係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼B=1：4以外，皆設為與實施例1相同之構成。
實施例11係除了將硬化劑之摻合比例設為咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼B=4：1以外，皆設為與實施例1相同之構成。
比較例1係以1：2的比例摻合咪唑系硬化劑(Novacure HX3941：ASAHI KASEI E-MATERIALS製造)與酚系硬化劑(TD-2131：DIC股份有限公司製造)而作為硬化劑(20質量份)。又，使用銀被覆銅粉來作為導電性粒子。
比較例2除了以1：2的比例摻合咪唑系硬化劑(Novacure HX3941：ASAHI KASEI E-MATERIALS製造)與酸酐系硬化劑(HNA-100：新日本理化股份有限公司製造)而作為硬化劑(20質量份)，皆設為與比較例1相同之構成。
比較例3除了使用咪唑系硬化劑(Novacure HX3941：ASAHI KASEI E-MATERIALS製造)作為硬化劑(20質量份)，皆設為與比較例1相同之構成。
比較例4除了使用酚系硬化劑(TD-2131：DIC股份有限公司製造)作為硬化劑(20質量份)，皆設為與比較例1相同之構成。
比較例5除了使用酸酐系硬化劑(HNA-100：新日本理化股份有限公司製造)作為硬化劑(20質量份)，皆設為與比較例1相同之構成。
比較例6除了使用10μm銅粉(T-220；三井金屬鑛業股份有限公司製造)作為導電性粒子以外，皆設為與比較例3相同之構成。
以70℃、0.5MPa、0.5秒之熱加壓條件將實施例及比較例之各導電性接著膜暫時貼合於太陽電池單元之匯流排電極上及背面Ag電極上。接著，將接線積層於導電性接著膜上，以180℃、2MPa、15秒之熱加壓條件進行正式壓接，從而與匯流排電極及背面Ag電極連接。此時，測定環氧基之反應率。反應率係對硬化反應前即硬化反應後之試樣進行IR測定，求出所得之圖表之環氧基的峰值(914cm-1)強度比作為殘存之環氧基之比例，從而求出自1減去該比例而得者作為反應率(%)。
之後，將由EVA樹脂構成之密封材之片材積層於太陽電池單元之表背面，使用減壓積層進行一併積層，從而製成太陽電池模組之試樣。積層條件係160℃、20分鐘。與上述相同地求出各太陽電池單元試樣的環氧基之反應率(%)。又，測定導電性接著膜硬化而得之接著層的玻璃轉移溫度(Tg)。又，進行將接線自匯流排電極、背面Ag電 極於90°方向剝離之90°剝離試驗(JIS K6854-1)，而測定剝離強度(N/mm)，從而求出接線之連接性。進一步，於太陽電池模組之製造初期及高溫高濕試驗後(85℃ 85%RH250hr/85℃ 85%RH500hr)使用數位萬用表(Digital-multimeter 7561；橫川電機股份有限公司製造)利用4端子法測定流經2mA時之連接電阻，求出接線之連接可靠性。
再者，接線之連接性係將剝離強度為2.0N/mm以上設為◎，將1.5N/mm以上未達2.0N/mm設為○，將1.0N/mm以上未達1.5N/mm設為△，將未達1.0N/mm設為×。接線之連接可靠性，將電阻值未達4mΩ設為◎，將4mΩ以上未達5mΩ設為○，將5mΩ以上未達6mΩ設為△，將6mΩ以上設為×。將測定結果示於表1。
如表1所示，藉由實施例1~11之導電性接著膜，作為硬化劑，由於含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑， 即便於加熱擠壓頭所產生之接線的熱加壓條件為180℃、2MPa、15秒之低溫低壓短時間之條件下，亦可使環氧基之反應率成為55%以上。
又，藉由實施例1~11之導電性接著膜，作為硬化劑，由於含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑，且於接線連接時使環氧基之反應率為55%以上，故於接線連接後之利用減壓積層器進行的積層壓接步驟中，可使環氧基之反應率成為95%以上，又，可使硬化後之玻璃轉移溫度(Tg)成為170℃以上。
此處，EVA等之透光性密封材之片材6的減壓積層壓接步驟係例如於160℃歷時20分鐘，藉由實施例1~9之導電性接著膜，藉由接線之連接步驟，及於減壓積層壓接步驟中以2階段進行熱加壓，最終可使環氧基之反應率成為95%以上。亦即，於接線之連接步驟中，以低溫低壓短時間進行熱加壓，接著於減壓積層壓接步驟中以2階段進行熱加壓，藉此可防止太陽電池單元之翹曲或破裂，又，可促進硬化物反應，使環氧基之反應率提高至95%，並可實現Tg之最適化(170℃以上)、提高接線之連接性及連接可靠性。
藉此，若藉由實施例1~11之導電性接著膜，則接線之連接性皆為良好，為◎。又，可知：接線之連接可靠性於經過高溫高濕試驗後，電阻值亦被抑制為最大5mΩ以上未達6mΩ，於實用上沒有問題。亦即，藉由實施例1~9之導電性接著膜，即便於接線之熱加壓條件為180℃、 2MPa、15秒之低溫低壓短時間之條件下，亦可維持耐熱性，可實現縮短產距時間並提高耐熱性、連接可靠性。
另一方面，因為比較例1~6之任一者皆不含有有機酸二醯肼硬化劑作為硬化劑，因此接線連接時之環氧基的反應率低，且積層壓接後之環氧基的反應率最大亦僅至90%。又，可知：接線之連接性皆成為△，連接可靠性試驗及連接電阻值亦上升，於經過高溫高濕試驗(85℃ 85%RH500hr)後，任一者之電阻值皆成為6mΩ以上而不耐實用。
再者，若將實施例10與實施例11進行比較，於實施例10中，由於將咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑之摻合比例設為1：4，故環氧基之反應率下降，硬化後之玻璃轉移溫度(Tg)、接線之連接性、連接可靠性下降。又，於實施例11中，由於將咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑之摻合比例設為4：1，故藉由添加有機酸二醯肼硬化劑所導致之效果於維持接線之連接性或連接可靠性等方面稍微下降。藉此可知，咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑之摻合比例於1：3~3：1之範圍為更佳。
1‧‧‧太陽電池模組
2‧‧‧太陽電池單元
2X‧‧‧太陽電池單元
2Y‧‧‧太陽電池單元
2Z‧‧‧太陽電池單元
3‧‧‧接線
3a‧‧‧接線3之一面
3b‧‧‧接線3之另一面
3c‧‧‧表面連接部
3d‧‧‧背面連接部
4‧‧‧串列
5‧‧‧矩陣
6‧‧‧片材
7‧‧‧表面遮罩
8‧‧‧背片
9‧‧‧金屬框架
10‧‧‧光電轉換元件
11‧‧‧匯流排電極
12‧‧‧指狀電極
13‧‧‧背面電極
14‧‧‧接線連接部
17‧‧‧導電性接著膜
23‧‧‧導電性粒子
24‧‧‧剝離基材
25‧‧‧捲筒
圖1係表示太陽電池模組之分解立體圖。
圖2係表示太陽電池單元串之剖面圖。
圖3係表示太陽電池單元之背面電極及連接部之俯視圖。
圖4係表示導電性接著膜之剖面圖。
圖5係表示被捲繞成捲筒狀之導電性接著膜之圖。
2X‧‧‧太陽電池單元
2Y‧‧‧太陽電池單元
2Z‧‧‧太陽電池單元
3‧‧‧接線
3a‧‧‧接線3之一面
3b‧‧‧接線3之另一面
3c‧‧‧表面連接部
3d‧‧‧背面連接部
10‧‧‧光電轉換元件
11‧‧‧匯流排電極
12‧‧‧指狀電極
13‧‧‧背面電極
14‧‧‧接線連接部
17‧‧‧導電性接著膜

Claims (10)

  1. 一種太陽電池模組之製造方法，使用至少具備環氧樹脂、硬化劑、及導電性粒子之導電性接著劑，其中該硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑，該咪唑系硬化劑：該有機酸二醯肼硬化劑之摻合比為3：1~1：3；經由該導電性接著劑將接線配置在形成於太陽電池單元之電極上；利用特定溫度及壓力對該接線上進行特定時間之熱加壓，藉此使該導電性接著劑熱硬化。
  2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池模組之製造方法，其中，於連接有該接線之太陽電池單元重疊配置密封樹脂；藉由一併地進行積層壓接，對該導電性接著劑進一步以特定的溫度及壓力進行特定時間之熱加壓。
  3. 如申請專利範圍第1項之太陽電池模組之製造方法，其中，該咪唑系硬化劑：該有機酸二醯肼硬化劑之摻合比為2：1~1：2。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之太陽電池模組之製造方法，其中，該有機酸二醯肼硬化劑之熔點為120℃~160℃。
  5. 一種連接方法，使用至少具備環氧樹脂、硬化劑、及導電性粒子之導電性接著劑，其中該硬化劑含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑，該咪唑系硬化劑：該有機酸二醯肼硬化劑之摻合比為 3：1~1：3；經由該導電性接著劑將接線配置在形成於太陽電池單元之電極上；利用特定溫度及壓力對該接線上進行特定時間之熱加壓，藉此使該導電性接著劑熱硬化。
  6. 一種導電性接著劑，用於連接形成於太陽電池單元之電極及接線，其中，該導電性接著劑至少具備環氧樹脂、硬化劑、及導電性粒子；該硬化劑以咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼硬化劑之摻合比為3：1~1：3之方式含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑。
  7. 如申請專利範圍第6項之導電性接著劑，其中，該咪唑系硬化劑：該有機酸二醯肼硬化劑之摻合比為2：1~1：2。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之導電性接著劑，其中，該有機酸二醯肼硬化劑之熔點為120℃~160℃。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之導電性接著劑，其被使用於下述太陽電池單元之製造步驟：該導電性接著劑被重疊於該電極與該接線之間，自該接線上以特定的溫度及壓力進行特定時間之熱加壓，藉此使該接線連接於該電極上，之後，進一步藉由與密封樹脂一併地進行積層壓接，而以特定的溫度及壓力進行特定時間之熱加壓。
  10. 一種太陽電池模組，其使用導電性接著劑而將形成於太陽電池單元之電極與接線連接，其中，該導電性接著劑至少具備環氧樹脂、硬化劑、及導電 性粒子，該硬化劑以咪唑系硬化劑：有機酸二醯肼硬化劑之摻合比為3：1~1：3之方式含有咪唑系硬化劑及有機酸二醯肼硬化劑。
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