TWI565784B - 導電性接著劑、太陽電池模組及太陽電池模組的製造方法 - Google Patents

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Description

導電性接著劑、太陽電池模組及太陽電池模組的製造方法
本發明係關於一種將形成於太陽電池上之電極與標記線相連接之導電性接著劑，尤其係關於一種將導電性填料改良之導電性接著劑、使用該導電性接著劑連接標記線之太陽電池模組及太陽電池模組的製造方法。
傳統太陽電池模組係藉由銲料將形成於太陽電池上之電極與作為內部連接線之標記線相連接。舉例而言，於晶矽類太陽電池模組中，複數相鄰之太陽電池晶胞係透過標記線相連接，而該標記線作為內部連接線，其經銲料塗佈並由帶狀銅箔等組成。
標記線的一端側與一太陽電池晶胞的表面電極相連接，而另一端側與相鄰之太陽電池晶胞的內面電極相連接，藉此串聯各太陽電池晶胞。
具體而言，透過銀膠網印於太陽電池晶胞的受光面所形成之匯流排電極及形成於太陽電池晶胞的背面連接部之銀電極、與標記線係透過銲料處理相連接(例如，請參照專利文獻1)。再者，太陽電池晶胞的背面連接部以外之區域係形成有鋁電極或銀電極。
但，銲接時需以約260℃高溫進行連接處理，因此，(1)太陽電池晶胞之翹曲；(2)標記線與表面電極、背面電極之連接部產生之內部應力；(3) 甚至流體的殘渣等，皆可能導致太陽電池晶胞的表面電極、背面電極與標記線間之連接信賴度降低。
在此，傳統太陽電池晶胞的表面電極、背面電極與標記線之連接係使用可於較低溫之熱壓合處理進行連接之導電性連接膜(例如，請參照專利文獻2)。此導電性接著膜係以平均粒徑為數微米級(μm order)之球狀或扁平狀的導電絲分散於熱硬化型黏合樹脂組成物後所膜化之物來被使用。
導電性接著膜係介於表面電極、背面電極與標記線之間。之後自標記線上方進行熱加壓，藉此，黏合樹脂呈現流動性並自電極與標記線間流出，同時，導電性填料係導通電極與標記線間。此狀態下將黏合樹脂進行熱硬化。如此，藉由標記線形成串聯複數太陽電池晶胞之線串。
使用導電性接著膜連接標記線與表面電極、背面電極之複數太陽電池晶胞，其玻璃、透光性塑膠等具透光性之表面保護材與乙烯對苯二甲酸酯(PET,Poly Ethylene Terephthalate)等膜組成之背面保護材間係以苯乙烯-乙酸乙烯酯共凝集體樹脂(EVA)等具透光性之封裝材加以封裝。
另，所謂薄膜類太陽電池，同樣可使用導電性接著膜將形成於太陽電池表面之P型電極、N型電極與標記線相連接。
在此，太陽電池電極與標記線為了降低連接阻抗以提昇轉換效率，較佳係擴大確保用以導通電極與標記線之導電性填料的接觸面積。
但如第8A圖至第8C圖所示，若使用球狀粒子作為導電性填料45，因其與標記線41、電極間(P型電極43、N型電極44)夾持之導電性粒子接觸呈點接觸，所以無法擴大確保接觸面積。另，若擴大其與導電性粒子之接觸面積，而強行將導電性粒子擠壓呈扁平狀，則於接著劑層42內會因連接後之導 電性粒子的殘留應力，而導致導電性粒子浮動並導通性惡化。
再者，導線性接著膜可為異向性導電膜(ACF,Anisotropic Conductive Film)，係於印刷基板或玻璃基板設置半導體等元件之COF方式(Chip On Flex)或COG方式(Chip On Glass)時進行異向性導電連接。此異向性導電膜為了確保電氣異向性，較佳係盡可能抑制橫向導通性，且使用之導電性膜較佳係選擇橫向連接性較少之物。
另一方面，連接太陽電池電極與標記線之導電性接著膜係無需考量異向性，反之，較佳係電極與標記線的連接面整體皆具備良好導通性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2004-356349號公報
[專利文獻2]特開2008-135654號公報
[專利文獻3]特開2009-38002號公報
本發明之課題係解決上述習知的許多問題並達成以下目的。即，本發明之目的係提供一種連接太陽電池電極與標記線之導電性接著劑、使用該接著劑連接標記線之太陽電池模組及太陽電池模組的製造方法，導電性接著劑係可降低連接阻抗值提升，同時，防止因連接後殘留應力產生之連接信賴度降低現象。
用以解決該課題之手段係如以下所述。即，
<1>一種導電性接著劑，係連接太陽電池的電極與標記線，其包含接著劑樹脂組成物與導電絲凝集體。
<2>如<1>記載之導電性接著劑，其中該導電絲凝集體含量相對接著劑樹脂組合物80質量份係含有5質量份至40質量份。
<3>如<1>-<2>任一項記載之導電性接著劑，其中該導電絲凝集體直徑為3μm-20μm。
<4>如<1>-<3>任一項記載之導電性接著劑，其係呈膜狀且平均厚度為10μm-30μm。
<5>如<4>記載之導電性接著劑，其中該導電絲凝集體最大直徑與膜狀導電性接著劑平均厚度(導電性接著膜平均厚度)之比率([凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)])為0.2-2.0。
<6>如<1>-<5>任一項記載之導電性接著劑，其更含有球狀及扁平狀中任一形狀之導電性粒子，且該導電絲凝集體與該導電性粒子之質量比(導電絲凝集體：導電性粒子)為99：1-50：50。
<7>如<1>-<6>任一項記載之導電性接著劑，其中該導電絲為鎳絲。
<8>一種太陽電池模組，其包含：太陽電池；標記線，其透過接著劑層連接於該太陽電池所形成之電極上；封裝材，其係封裝該太陽電池；及保護元件，其係保護該太陽電池的表面及背面；其中該接著劑層係由<1>-<7>任一項記載之導電性接著劑所形成。
<9>一種太陽電池模組製造方法，其包含：藉由導電性接著劑於太陽電池的電極設置標記線之步驟；自標記線的上方透過加熱及按壓以硬化該導電性接著劑，並以電氣式及機械式連接該標記線與該電極之步驟；其中該導電性接著劑係為<1>-<7>任一項記載之導電性接著劑。
依據本發明，係提供一種連接太陽電池的電極與標記線之導電性接著劑、使用該接著劑連接標記線之太陽電池模組及太陽電池模組的製造方法，其可解決上述習知的許多問題並達成上述目的，導電性接著劑係降低連接阻抗值提升，同時，可防止因連接後殘留應力產生之連接信賴度低落現象。
1‧‧‧薄膜太陽電池
2‧‧‧太陽電池晶胞
3‧‧‧薄板
4‧‧‧底板
5‧‧‧表殼
6‧‧‧薄膜太陽電池模組
7‧‧‧金屬架
8‧‧‧透光性絕緣基板
9‧‧‧P型電極
10‧‧‧N型電極
11‧‧‧標記線
11a‧‧‧面
12‧‧‧集電標記部
13‧‧‧連接標記部
14‧‧‧彎折部
19‧‧‧接線盒
20‧‧‧積層物
21‧‧‧接著劑層
23‧‧‧導電性接著膜
24‧‧‧黏合樹脂層
25‧‧‧導電絲凝集體
26‧‧‧捲帶輪
27‧‧‧剝離基材
30‧‧‧太陽電池晶胞
31‧‧‧指狀電極
32‧‧‧標記線
33‧‧‧接著劑層
34‧‧‧線串
35‧‧‧集電標記部
36‧‧‧連接標記部
37‧‧‧背面電極
38‧‧‧太陽電池模組
41‧‧‧標記線
42‧‧‧接著劑層
43‧‧‧P型電極
44‧‧‧N型電極
45‧‧‧導電性填料(球狀粒子)
第1A圖為適用本發明之薄膜太陽電池模組的製造步驟之一實施例且黏貼有積層物之立體圖。
第1B圖為適用本發明之薄膜太陽電池模組的製造步驟之一實施例的平面圖。
第2圖為薄膜太陽電池模組的一實施例之立體圖。
第3圖為標記線及導電性接著膜積層物之一實施例的剖面圖。
第4圖為薄膜太陽電池模組的一實施例之平面圖。
第5A圖為適用本發明之導電性接著劑之熱加壓步驟的一實施例之剖面圖。
第5B圖為適用本發明之導電性接著劑之熱加壓步驟的一實施例之剖面圖。
第6圖為適用本發明之矽類太陽電池模組的一實施例之立體圖。
第7圖為矽類太陽電池晶胞之線串的一實施例之剖面圖。
第8A圖為傳統導電性接著劑的熱加壓步驟之剖面圖。
第8B圖為傳統導電性接著劑的熱加壓步驟之剖面圖。
第8C圖為傳統導電性接著劑的熱加壓步驟之剖面圖。
(導電性接著劑)
本發明導電性接著劑至少含有接著劑樹脂組成物與導電絲凝集體，更可因應需求包含其他成分。
該導電性接著劑中的導電絲凝集體含量並無特別限制，但可因應目的適度選擇，相對該接著劑樹脂組成物的80質量份，較佳係含有5質量份至40質量份，更佳係含有8質量份至30質量份，最佳係含有15質量份至25質量份。
該導電絲凝集體的直徑並無特別限制，但可因應目的適度選擇，較佳為2μm-40μm，更佳為3μm-25μm，最佳3μm-20μm。
該凝集體的直徑可以金屬顯微鏡(舉例而言，OLYMPUS株式會社製之MX系列等)進行測量。
該導電性接著劑較佳為膜狀，該膜狀導電性接著劑之平均厚度並無特別限制，但可因應目的適度選擇，較佳為10μm-30μm，更佳為15μm-25μm。
該導電絲凝集體的最大直徑與該膜狀導電性接著劑的平均厚度(導電性接著膜的平均厚度)之比率([凝集體的最大直徑(μm)]/[導電性接著膜的平均厚度(μm)])並無特別限制，但可因應目的適度選擇，較佳為0.2-2.0，更佳為0.9-1.3。
該凝集體的最大直徑可以金屬顯微鏡(舉例而言，OLYMPUS株式會社製之MX系列等)進行測量。
該導電性接著劑更含有球狀及扁平狀中任一形狀之導電性粒子，且該導電絲凝集體與該導電性粒子之質量比(導電絲凝集體：導電性粒子)較佳為99：1-50：50。
(太陽電池模組)
本發明太陽電池模組其至少包含：太陽電池；標記線，其透過接著劑層與形成於該太陽電池上之電極相連接；封裝材，其係封裝該太陽電池；保護元件，其係保護該太陽電池的表面及背面；此外，更可因應需求包含其他元件。
其中該接著劑層係由本發明之導電性接著劑所形成。
(太陽電池模組的製造方法)
本發明之太陽電池模組的製造方法，其至少包含：藉由導電性接著劑於太陽電池的電極設置標記線之步驟；自標記線的上方藉由加熱及按壓以使該導電性接著劑產生硬化，並以電氣式及機械式連接該標記線與該電極之步驟；此外，更可因應需求包含其他步驟。
其中該導電性接著劑為本發明之導電性接著劑。
依據本發明，係使用作為導電性填料之導電絲凝集體。導電絲凝集體相較一般球狀粒子及扁平狀粒子，其與標記線及電極之接觸點較多，另可透過加壓與相鄰之導電絲凝集體接觸，藉此橫向導通。如此，該導電性接著劑透過使用導電絲凝集體，可壓低標記線與電極間之導通阻抗，並提升轉換效率。
另，導電絲凝集體加壓後幾乎不會產生殘留應力，亦不會因其 於接著劑層內浮動而減少與標記線或電極間之接觸面積。如此，該導電性接著劑透過使用導電絲凝集體，可防止連接信賴度降低。
以下將參照圖式詳細說明本發明使用之導電性接著劑、使用該接著劑之太陽電池模組及太陽電池模組的製造方法。圖式僅為示意圖，其各尺寸比例等與實物並不相符。具體尺寸等請參照下述說明斟酌判斷。另，圖式彼此間相互之尺寸關係或比例等都具有相異部分。
〔薄膜太陽電池模組〕
組成太陽電池模組之太陽電池，舉例而言，可於玻璃、不銹鋼等基板上使用薄膜太陽電池1，其形成光電轉換層之半導體層。如第1A圖及第1B圖所示，薄膜太陽電池1係藉由接觸線連接複數太陽電池晶胞2之太陽電池線串所組成。如第2圖所示，具備該線串結構之薄膜太陽電池1係由單體或複數片連結之陣列所組成，並將設置於背面側之封裝接著劑的薄板3及底板4一起貼膜以形成薄膜太陽電池模組6。再者，薄膜太陽電池模組6可適度於周圍安裝鋁等金屬架7。
舉例而言，該封裝接著劑係使用乙烯-醋酸乙烯酯樹脂(EVA)等透光性封裝材。另，底板4係使用耐氣候性、耐熱性、耐水性、耐光性等許多特性較佳之塑膠膜或薄板。舉例而言，底板4可使用活用氟類樹脂的高電阻特性之聚氟乙烯(PVF)/聚對苯二甲酸乙二酯(PET)/聚氟乙烯(PVF)所組成之積層板。
〔太陽電池〕
本發明使用之薄膜太陽電池1，圖中雖省略說明，但係於透光性絕緣基板8上，以透明導電膜組成之透明電極膜、光電轉換層及背面電極膜之順序堆疊形 成，且使光自透光性絕緣基板8側射入之覆板型(superstrate)太陽電池。再者，於薄膜太陽電池中亦具備以基板、背面電極、光電轉換層及透明電極之順序形成之基板型(substrate)太陽電池。以下雖以覆板型薄膜太陽電池1為例進行說明，但本技術以可使用於基板型薄膜太陽電池。
另，本發明使用之太陽電池可為各種薄膜類太陽電池，如：非晶矽、微晶串列、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒(CIS)、可撓性等各種薄膜類太陽電池，亦可為所謂單晶矽太陽電池、多晶矽太陽電池、異質接面薄膜(HIT,Heterojunction with Intrinsic Thin layer)太陽電池等各種矽類太陽電池。
透光性絕緣基板8可使用玻璃、聚醯亞胺(polyimide)等耐熱性樹脂。
舉例而言，該透明電極膜可使用二氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鍚(ITO)等。舉例而言，該光電轉換層可使用非晶矽、微晶矽、多晶矽等矽類光電轉換膜或CdTe、二硒銦銅(CuInSe2)、二硒(鎵、銦)銅(Cu(In,Ga)Se2)等化合物類光電轉換膜。
舉例而言，該背面電極膜具備與透明導電膜、金屬膜相堆積之結構。舉例而言，該透明電極膜可使用SnO2、ZnO、ITO等。舉例而言，該金屬膜可使用銀、鋁等。
如第1A圖所示，此結構之薄膜太陽電池1中係複數形成具備幾乎橫跨透光性絕緣基板8長度之矩形太陽電池晶胞2。各太陽電池晶胞2係藉由電極分割線相分離的同時，亦藉由接觸線使相鄰之太陽電池晶胞2,2間一端的透明電極膜與另一端的背面電極膜相互連接，藉此組成串聯複數太陽電池晶胞2之太陽電池線串。
如此，於薄膜太陽電池1之太陽電池線串中，一端的太陽電池晶胞2之透明電極膜端部上，形成有與太陽電池晶胞2近乎等長之線狀P型電極9；而另一端的太陽電池晶胞2之背面電極膜端部上，形成有與太陽電池晶胞2近乎等長之線狀N型電極10。薄膜太陽電池1的P型電極9與N型電極10係電極取出部，藉由標記線11供給電力至接線盒19。
〔標記線〕
標記線11係藉由導通連接薄膜太陽電池1之P型電極9與N型電極10以形成電力輸出端。如第3圖所示，舉例而言，標記線11的一面11a堆疊形成有接著劑層21(如：導電性接著膜23)，藉此可於組成積層物20時使用。
如第4圖所示，標記線11具備：藉由接著劑層21連接於薄膜太陽電池1的P型電極9或N型電極10上之集電標記部12；與接線盒19相連接之連接標記部13；其中，集電標記部12與連接標記部13係透過彎折部14相連接。再者，第4圖於方便起見係省略封裝接著材的薄板3及底板4。
連接標記部13於薄膜太陽電池1模組化時穿插封裝接著材的薄板3及底板4，並與設置於底板4上之接線盒19相連接。
舉例而言，標記線11係於壓延或電解法製成平均厚度為9μm-300μm之銅箔或鋁箔產生裂縫加以形成。或者，將銅、鋁等金屬線壓延呈平板狀加以製成。標記線11係具備與P型電極9、N型電極10近乎相同寬度之1mm-3mm的平角線。
集電標記部12係具備與P型電極9、N型電極10約略相同長度，並藉由堆疊於標記線11的一面11a之接著劑層21與P型電極9、N型電極10整體電氣式或機械式連接。另，連接標記部13係為標記線11的一部分，並於 彎折部14彎折後之前端部，其於薄膜太陽電池1模組化時穿插設置於封裝接著材的薄板3與底板4之穿插孔並於底板4上彎折，其前端與設置於底板4上之接線盒19之接線台相連接。
彎折部14係設置於標記線11的一部分，如：集電標記部12的端部。而標記線11上，彎折部14的前面為連接標記部13。因此，標記線11的集電標記部12與連接標記部13係透過彎折部14相連接，因沒有具備接合部，故可避免(1)接合部因電荷集中產生電阻值增大、(2)接合部之連接信賴度降低或(3)接合部因熱、應力集中導致透光性絕緣基板8的損傷等。再者，標記線11亦可不設置彎折部14，透過接著劑等將與P型電極9、N型電極10連接之集電標記、及與接線盒19連接之連接標記相接合。
標記線11較佳係具備較P型電極9、N型電極10長度約二倍長之長度，並於全長約50%位置進行彎折。藉此，不論薄膜太陽電池1的底板4上之接線盒19位置，標記線11的連接標記部13係可確實與接線盒19相連接。
如第3圖所示，標記線11於一面11a係設置有與P型電極9或N型電極10相連接之接著劑層21。接著劑層21設置於標記線11的一面11a之整體，並透過導電性接著膜23組成。
如第3圖所示，導電性接著膜23於熱硬化性的黏合樹脂層24內含有作為導電性填料之導電絲凝集體25。另，由按壓觀點來看，導電性接著膜23的黏合樹脂最低熔融黏度較佳為100Pa‧s-100,000Pa‧s。導電性接著膜23的黏合樹脂最低熔融黏度若未滿100Pa‧s，會因低壓合於本硬化過程中，樹脂流動導致接觸不良及易於晶胞表面產生突出物。另若導電性接著膜23的黏合樹脂最低熔融黏度若超出100,000Pa‧s，則易於膜貼合時產生不良影響連接信賴度。 再者，針對最低熔融黏度可將樣品以一預定量裝填於旋轉式黏度劑，並一邊以預定升溫溫度加溫一邊進行測量。
〔導電絲凝集體〕
夾持於標記線11與P型電極9、N型電極10間且作為導電絲導通連接該兩者之導電絲凝集體25係使用細長柔軟之金屬線，如：線狀鎳凝集體。導電性接著膜23將導電絲凝集體25作為導電絲使用，藉此，當夾持於標記線11與P型電極9、N型電極10間時可增加接觸點，以降低導通阻抗並提昇轉換效率。另，導電性接著膜23將導電絲凝集體25作為導電絲使用，藉此，當夾持於標記線11與P型電極9、N型電極10間時不會產生殘留應力，並可確保長時間之連接信賴度。
導電絲凝集體25相對黏合樹脂組成物(亦稱作「接著劑樹脂組成物」)80質量份較佳係含有5重量份至40重量份。於導電性接著膜23中之導電絲凝集體25的含量相對上述之黏合樹脂組成物80質量份若未含有5重量份，則無法於標記線11與P型電極9、N型電極10間設置較多接觸點，導致導通阻抗上升。又，導電性接著膜23中之導電絲凝集體25的含量相對上述之黏合樹脂組成物80質量份若超出40重量份，則導電絲凝集體含量相對黏合樹脂組成物含量係過多，將導致接著力降低，欠缺連接信賴度。
另，舉例而言，導電絲凝集體25係將直徑為0.5μm-8μm之導電絲凝集，較佳係使用直徑為2μm-40μm大小之物。導電絲直徑若未滿0.5μm或導電絲凝集體25的直徑未滿2μm時，則無法於標記線11與P型電極9、N型電極10間設置較多接觸點，導致導通阻抗上升。另，導電絲直徑若大於8μm或導電絲凝集體25的直徑超出40μm時，除了導致熱加壓時殘留應力增大，且黏 合樹脂層24內之導電絲凝集體25分散性係降低，導通性亦會降低，若增加含量則會導致黏合樹脂層24接著性降低。
另，導電絲凝集體25的最大直徑與導電性接著膜23平均厚度(即，與黏合樹脂層24平均厚度)比率[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]較佳為0.2-2.0。該比率若未滿0.2時，則無法於標記線11與P型電極9、N型電極10間設置較多接觸點，係導致導通阻抗升高。另，該比率若超出2.0，則黏合樹脂層變過薄，導致接著力降低欠缺連接信賴度。
再者，導電性接著膜23除了作為導電填料之導電絲凝集體25外，另可包含球狀導電性粒子、扁平狀導電性粒子等。此時，導電絲凝集體25與導電性粒子之較佳含有比例為導電絲凝集體：導電性粒子=99：1-50：50(質量比)。該比例中，若導電絲凝集體25比例低於上述數據，則無法於標記線11與P型電極9、N型電極10間設置較多接觸點，以致導通阻抗升高，另因球狀粒子的殘留應力影響，會導致連接信賴度降低。
該球狀或扁平狀之導電性粒子並無特別限制，舉例而言，於鎳、金、銀、銅等金屬粒子、樹脂粒子施加鍍金等物，於樹脂粒子施加鍍金之粒子的最外層施加絕緣包覆之物、碳粒子等。
再者，導電性接著膜23於常溫附近之黏度較佳為10kPa‧s-10,000kPa‧s，更佳係10kPa‧s-5,000kPa‧s。導電性接著膜23的黏度若在10kPa‧s-10,000kPa‧s範圍內，則將導電性接著膜23設置於標記線11的一面11a且捲裝於捲帶輪26上時，可防止因各種突出所產生之阻隔，另可維持預定黏著性。
導電性接著膜23的黏合樹脂層24之組成，只要不妨礙上述特徵者，並無特別限制，較佳係含有膜形成樹脂、液態環氧樹脂、潛在性硬化劑 及矽烷耦合劑(silane coupling agent)。以上述此等組成接著劑樹脂組成物。
該膜形成樹脂相當於數平均分子量為10,000以上之高分子量樹脂，自膜形成性觀點來看，較佳數平均分子量係為10,000-80,000左右。舉例而言，該膜形成樹脂可使用環氧樹脂、變性環氧樹脂、氨基甲酸酯樹脂、酚氧樹脂等各種樹脂，其中，自膜形成狀態、連接信賴度等觀點來看，較佳係使用酚氧樹脂。
該液態環氧樹脂若於常溫下具備流動性，則無特別限制，可使用市售之全部環氧樹脂。具體而言，此環氧樹脂可使用萘型(naphthalene)環氧樹脂、聯苯型(biphenyl)環氧樹脂、酚醛清漆型(phenol novolak)環氧樹脂、雙酚型(bisphenol)環氧樹脂、二苯乙烯型(stilbene)環氧樹脂、三酚甲烷型(triphenol methane)環氧樹脂、苯酚芳烷基型(phenolic aralkyl)環氧樹脂、萘酚型(naphthol)環氧樹脂、雙環戊二烯型(dicyclopentadiene)環氧樹脂、三苯甲烷型(triphenylmethane)環氧樹脂等。上述此等可單獨使用，亦可組合二種以上來使用。另，亦可適度與丙烯酸樹脂等其他有機樹脂組合後使用。
該潛在性硬化劑可使用加熱硬化型、UV硬化型等各種硬化劑。該潛在性硬化劑於一般情況下不會產生反應，係藉由某種觸發進而活性化並開始產生反應。
該觸發可為熱、光、加壓等，可因應用途選擇使用。其中，本實施形態較佳係使用加熱硬化型之潛在性硬化劑，而該導電性接著膜透過於P型電極9及N型電極10進行加熱按壓以產生硬化。使用該液態環氧樹脂時，該潛在性硬化劑可使用咪唑類、胺類、鋶鹽、鎓鹽等組成之潛在性硬化劑。
舉例而言，該矽烷耦合劑可使用環氧類、胺類、氫硫-硫醚 (mercapto-sulfide)類、脲基(ureido)類等。其中，本實施形態中較佳係使用環氧類矽烷耦合劑。藉此提昇有機材料與無機材料界面之接著性。
另，作為其他添加組成物，導電性接著膜23係可包含無機填料。藉由導電性接著膜23包含無機填料，可調整壓合時之樹脂層流動性並提昇粒子捕獲率。舉例而言，該無機填料可使用二氧化矽(silica)、滑石(talc)、二氧化鈦(titanium oxide)、碳酸鈣、氧化鎂等，且無機填料之種類並無特別限制。
第3圖係標記線11及導電性接著膜23堆疊而成之積層物20的示意圖。剝離基材27上堆積有黏合樹脂層24，藉此將導電性接著膜23成型為帶狀。該帶狀導電性接著膜23係於捲帶輪26將剝離積材27自外周側捲收堆疊。剝離基材27並無特別限制，舉例而言，可使用乙烯對苯二甲酸酯(PET,polyethylene terephthalate)、定向聚丙烯(OPP,oriented polypropylene)、聚4-甲基戊烯-1(PMP,poly-4-methylpentene-1)、聚四氟乙烯(PTFE,polytetrafluoroethylene)等。
該標記線11係作為表膜黏貼於導電性接著膜23上。即，導電性接著膜23係堆疊於標記線11之一面11a。如此，事前將標記線11與導電性接著膜23堆疊呈一體，藉此，於實際使用時剝離剝離基材27，並將導電性接著膜23貼合於P型電極9或N型電極10上，以暫時黏合標記線11與各電極(P型電極9、N型電極10)。
該導電性接著膜23係由含有導電絲凝集體25、該膜形成樹脂、該液態環氧樹脂、該潛在性硬化劑、該矽烷耦合劑之接著劑樹脂組成物溶解於溶劑內之塗佈液所形成。舉例而言，該溶劑可使用甲苯、乙酸乙酯等或該等混合溶劑。將該塗佈液塗佈於剝離基材27並揮發溶劑，藉此取得導電性接著膜23。 之後，導電性接著膜23係透過滾輪貼膜等貼合於標記線11的一面11a。藉此，導電接著膜23係形成橫跨設置於標記線11之一面11a的整體之積層物20。
該導電性接著膜23係於標記線11暫時黏貼於P型電極9、N型電極10上後，透過加熱按壓頭或真空貼膜機以預定溫度、壓力進行熱加壓。如此，如第5A圖及第5B圖所示，導電性接著膜23之黏合樹脂層24自P型電極9、N型電極10與標記線11間流出，同時導電絲凝集體25係夾持在標記線11與P型電極9、N型電極10間，在此狀態下黏合樹脂產生硬化。如此，導電性接著膜23係將標記線11的集電標記部12連接於各電極(P型電極9、N型電極10)上，同時，透過導電絲凝集體25導通連接標記線11的集電標記部12與各電極(P型電極9、N型電極10)。
在此，導電性接著膜23係使用作為導電性填料之導線絲凝集體25。導電絲凝集體25相較一般球狀粒子及扁平狀粒子，其與標記線11、P型電極9、N型電極10之接觸點較多，另透過加壓與相鄰之導電絲凝集體25相接觸，藉此橫向導通。因此，導電性接著膜23透過使用導電絲凝集體25，以抑制與標記線11、P型電極9、N型電極10間之導通阻抗並提昇轉換效率。
另，導電絲凝集體25即便加壓也幾乎不會產生殘留應力，並不會因於經熱硬化之黏合樹脂層24內流動而減少其與標記線11、P型電極9、N型電極10之接觸面積。因此，導電性接著膜23透過導電絲凝集體25係可防止連接信賴度降低。
另，導電絲凝集體25針對加壓幾乎不會產生反彈力，因此即便以低壓與標記線11、P型電極9、N型電極10相連接，亦可增加接觸面積。因此，導電性接著膜23可降低針對太陽電池產生之負荷。尤其近年來，太陽電池 越趨薄型化，因此，若可以低壓進行標記線之連接，則可有效降低熱加壓時之太陽電池翹曲或破裂等風險。
再者，接著劑層21除了使用將導電性接著膜23與標記線11相堆疊之積層物20外，另可將導電性接著膜23與標記線11各別設置於薄膜太陽電池1的P型電極9或N型電極10，之後再重疊標記線11。另，接著劑層21除了該導電性接著劑以膜狀形成導電性接著膜23外，亦可使用膠狀導電性接著膠。導電性接著膠除呈膠狀外，係以與導電性接著膜23相同之成分組成，並先連接標記線11，再將膠狀之導電性接著劑塗佈於P型電極9或N型電極10，之後再重疊標記線11。
〔薄膜太陽電池模組的製造步驟〕
接著，說明該薄膜太陽電池模組6的製造步驟。薄膜太陽電池模組6的製造步驟包含：薄膜太陽電池1之製造步驟；於薄膜太陽電池1的P型電極9、N型電極10上設置標記線11與導電性接著膜23之積層物20的步驟；將薄膜太陽電池1模組化之步驟。
薄膜太陽電池1係以一般方法製成。薄膜太陽電池1於P型電極9、N型電極10上設置積層物20(第1A圖及第1B圖)。積層物20僅以捲帶輪26拉取出預定長度，剪切後，剝離剝離基材27，並將露出之導電性接著膜23設置於P型電極9、N型電極10上，在透過接合機以預定時間自標記線11上方加壓。藉此，透過導電性接著膜23各自於P型電極9、N型電極10上暫時設置標記線11。
將暫時設置有標記線11之薄膜太陽電池1轉移至模組化之步驟。於模組化之步驟中，係排列薄膜太陽電池1並透過標記線11形成太陽電池 線串或者將薄膜太陽電池1單體進行模組化。薄膜太陽電池1或太陽電池線串係堆積有封裝接著材的薄板3與底板4，並透過真空貼膜機等一次貼膜封裝。此時，連接標記部13係穿插設置於封裝接著材的薄板3與底板4之穿插孔，以連接至設置於底板4上之接線盒19(第2圖)。
〔矽類太陽電池〕
再者，上述記載係以使用作為太陽電池之薄膜太陽電池1為例進行說明，但使用矽類太陽電池時亦相同，係使用導電性接著膜23連接標記線與電極，另相互連接太陽電池晶胞。
舉例而言，如第6圖及第7圖所示，於並排受光面相對並橫跨側緣之複數指狀電極31之矽類太陽電池晶胞30，透過接著劑層33連接與全部指狀電極31交錯之標記線32。標記線32與該標記線11相同，係具備：集電標記部35，其連接於太陽電池晶胞30的受光面上，並與指狀電極31相連接；連接標記部36，其於太陽電池模組化時，與設置於相鄰太陽電池晶胞30的背面電極37上或相鄰之太陽電池晶胞30上之標記線32相連接。
接著劑層33係與該接著劑層21相同，可使用該導電性接著劑形成之導電性接著膜23或導電性接著膠。另，導電性接著膜23可事先堆疊於標記線32的兩面後，再一起貼合於太陽電池晶胞30，亦可有別於標記線32另形成且各別貼合於太陽電池晶胞30。
集電標記部35係具備與指狀電極的長度方向垂直之太陽電池晶胞30的一邊約略等長之長度，並透過接著劑層33暫時黏貼於受光面上，且與全指狀電極31交錯。連接標記部36係比集電標記部35更前面的部份，並透過接著劑層33與相鄰之太陽電池晶胞30的背面電極37暫時黏合。
如此，太陽電池晶胞30係形成線串34，並以封裝接著劑的薄板3夾持該線串34，並與設置於受光面側之表殼5及設置於背面之底板4同時以真空貼膜機進行貼膜。
此時，標記線32透過真空貼膜機以預定溫度及壓力進行熱加壓，藉此，導電性接著膜23的黏合樹脂係自指狀電極31與集電標記部35間、及背面電極37與連接標記部36間流出同時，將導電絲凝集體25夾持於指狀電極31與集電標記部35間、及背面電極37與連接標記部36間，於該狀態下黏合樹脂係產生硬化。藉此，導電性接著膜23係於將標記線32連接於指狀電極31及背面電極37同時，透過導電絲凝集體25導通連接標記線32與各電極(指狀電極31、背面電極37)。
藉此形成複數連接太陽電池晶胞30之太陽電池模組38。再者，可於太陽電池模組38周圍適度安裝鋁等金屬架7。
〔矽類太陽電池模組的製造步驟〕
接著，針對該矽類太陽電池模組38的製造步驟進行說明。矽類太陽電池模組38的製造步驟與該矽類太陽電池模組的製造步驟相同，係具備製造矽類太陽電池晶胞30之步驟；於該太陽電池晶胞30的指狀電極31及背面電極37上設置標記線32之步驟；將太陽電池晶胞30模組化之步驟。
矽類太陽電池晶胞30係以一般方法製成。太陽電池晶胞30係形成指狀電極31及背面電極37後，標記線32係藉由接著劑層33黏貼於受光面與背面，藉此形成線串34。再者，以下雖以不具備匯流排電極之太陽電池晶胞30為例進行說明，但本發明亦適用具備匯流排電極之太陽電池晶胞30。形成匯流排電極時，標記線32係透過接著劑層33黏貼於匯流排電極。
如第6圖所示，標記線32係與複數形成於受光面上之全部指狀電極31交錯地黏合兩條。標記線32另於形成於相鄰之太陽電池晶胞30背面之背面電極37所預定位置上黏合兩條。
之後，太陽電池晶胞30係轉移至模組化的步驟。如第6圖所示，模組化的步驟中，線串34的表背面係堆疊有封裝接著材的薄板3、表殼5、底板4，並透過真空貼膜機等一起貼膜封裝以形成矽類太陽電池模組38。再者，矽類太陽電池模組38可於周圍適度安裝鋁等金屬架7。
再者，接著劑層33除了透過真空貼膜機一起貼膜封裝以進行熱加壓，亦可先貼膜封裝再透過加熱接合機與標記線32同時進行熱加壓，藉此導通連接標記線32與各電極(指狀電極31、背面電極37)。
【實施例】
接著，說明本發明實施例。本實施例中，係使用將鎳絲凝集體作為導電性填料使用之導電性接著膜，於薄膜類太陽電池的P型電極、N型電極(氧化銦錫膜(ITO膜))、及矽類太陽電池的指狀電極、背面電極連接標記線，並於模組化後，檢測、評價初期及溫度循環(TC,temperature cycling)試驗後各連接阻抗值。
導電性接著膜的黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)係：聚苯氧基樹脂(phenoxy resin)(YP50：新日鐵化學株式會社製)；50質量份
環氧樹脂(epoxy resin)(Epikote 630：三菱化學株式會社製)；4質量份
液態環氧分散型咪唑型硬化劑樹脂(Novacure 3941HP：Asahi Kasei E-materials Corp.製)；25質量份；及，矽烷耦合劑(silane coupling agent)(A-187：Momentive Performance Materials Inc.製)；1質量份。
混合該黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)與鎳絲(F255：Vale Inco社製)以製成導電性接著膜。
於實施例1-4係改變鎳絲含量。
(實施例1)
實施例1中係使用細絲直徑為2μm-3μm之鎳絲(F255：Vale Inco社製)以取得凝集體。導電性接著膜中之鎳絲含量相對黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)80質量份係具備5質量份；黏合樹脂層平均厚度(導電性接著膜平均厚度)為20μm，而黏合樹脂層內之細絲凝集體直徑為2μm-4μm。而細絲凝集體最大直徑與導電性接著膜平均厚度之比率[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為0.2，且自導電性接著膜表面露出之細絲凝集體，其每單位面積為0%。另，使用導電性接著膜時，不需進行熔化等前處理。
(實施例2)
實施例2中，導電性接著膜中之細絲凝集體含量相對黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)80質量份係具備10質量份；黏合樹脂層內之細絲凝集體直徑為5μm-15μm。另，[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為0.8。其他條件與實施例1相同。
(實施例3)
實施例3中，導電性接著膜中之細絲凝集體含量相對黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)80質量份係具備20質量份；黏合樹脂層內之細絲凝集體直徑為5μm-20μm。另，[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為1.0，且自導電性接著膜表面露出之細絲凝集體，其每單位面積為5%。其他條件與實施 例1相同。
(實施例4)
實施例4中，導電性接著膜中之細絲凝集體含量相對黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)80質量份係具備40質量份；黏合樹脂層內之細絲凝集體直徑為5μm-40μm。另，[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為2.0，且自導電性接著膜表面露出之細絲凝集體，其每單位面積為20%。其他條件與實施例1相同。
(實施例5及6)
於實施例5及實施例6係改變導電性接著膜平均厚度(μm)。具體而言，實施例5將黏合樹脂層平均厚度設為10μm，而鎳絲含量與實施例2相同係具備10質量份。而[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為1.5，且自導電性接著膜表面露出之細絲凝集體，其每單位面積為5%。其他條件與實施例2相同。
實施例6將導電性接著膜平均厚度設為30μm，而鎳絲含量與實施例2相同係具備10質量份。而[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為0.5，且自導電性接著膜表面露出之細絲凝集體，其每單位面積為0%。其他條件與實施例2相同。
(實施例7及8)
實施例7及實施例8中，除作為導電性填料之鎳絲外，導電性接著膜另包含球狀鎳粒子(SFR-Ni：日本ATMYS加工社製)或鍍金樹脂粒子(Micropearl AU：積水化學工業社製)。
具體而言，實施例7中係於導電性接著膜加入球狀鎳粒子。球狀鎳粒子的粒 徑為3μm，且相對黏合樹脂成分80質量份係含有2質量份。鎳絲凝集體相對黏合樹脂成分80質量份係含有8質量份。其他實施條件與實施例2相同。
實施例8中，導電性接著膜係含有鍍金樹脂粒子。鍍金樹脂粒子的粒徑為4μm，且相對黏合樹脂成分80質量份係含有2質量份。而鎳絲凝集體相對黏接樹脂成分80質量份係含有8質量份。其他條件與實施例2相同。
(實施例9及10)
實施例9及實施例10中係改變鎳絲的直徑。
具體而言，實施例9中係使用細絲直徑為0.5μm-1μm之鎳絲以取得凝集體。黏合樹脂層內之細絲凝集體直徑為3μm-10μm。而[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為0.5，且自導電性接著膜表面露出之細絲凝集體，其每單位面積為0%。其他條件與實施例2相同。
(實施例10)
實施例10中係使用細絲直徑為5μm-8μm之鎳絲以取得凝集體。黏合樹脂層內之細絲凝集體直徑為8μm-15μm。而[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為0.8，且自導電性接著膜表面露出之細絲凝集體，其每單位面積為0%。其他條件與實施例2相同。
(比較例1)
比較例1係使用球狀鎳粒子(SFR-Ni：Nippon Atomized Metal Powders Corporation製)作為導電性填料。球狀鎳粒子的粒徑為3μm，而含量相對黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)80質量份係具備10質量份；黏合樹脂層(導電性接著膜)的平均厚度為20μm；黏合樹脂層內之球狀鎳粒子凝集體直徑為3-10μm。球狀鎳粒子凝集體最大直徑與導電性接著膜平均厚度之比率[凝集體最大直徑 (μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為0.5；而自導電性接著膜表面露出之球狀鎳粒子凝集體，其每單位面積為1%。另，使用導電性接著膜時可省略熔化等前處理。
(比較例2)
比較例2係使用鍍金樹脂粒子(Micropearl AU：積水化學工業社製)作為導電性填料。鍍金樹脂粒子的粒徑為4μm，而含量相對黏合樹脂成分80質量份係具備10質量份；黏合樹脂層其平均厚度為20μm；黏合樹脂層內之鍍金樹脂粒子凝集體直徑為3-20μm。鍍金樹脂粒子凝集體最大直徑與導電性接著膜平均厚度之比[凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)]為1.0；而自導電性接著膜表面露出之鍍金樹脂粒子凝集體，其每單位面積為3%。另，使用導電性接著膜時可省略熔化等前處理。
(比較例3)
比較例3中係使用無鉛銲錫於薄膜類太陽電池及矽類太陽電池之各電極連接標記線。連接時需進行熔化處理。
實施例1-10及比較例1-3之薄膜類太陽電池及矽類太陽電池，其藉由各連接方法連接標記線後，透過習知的步驟使其模組化，之後再檢測連接阻抗。檢測係使用太陽光模擬器(Nisshinbo Mechatronics Inc.製、solar simulator PVS1116i-M)並以標準檢測條件(照度1,000W/m2、溫度25℃、光譜AM1.5G)進行。另，檢測以所謂四端子法進行，並以JIS C8913(結晶類太陽電池晶胞輸出檢測法)為準加以檢測。
檢測係於模組初期化與溫度循環(TC,temperature cycling)試驗後進行。溫度循環試驗(TC試驗)係於-55℃、35分鐘；及125℃、35分鐘進行100 次循環及500次循環。
薄膜類太陽電池中，初期連接阻抗值未滿50mΩ者表示為◎、50mΩ以上未滿100mΩ者表示為○、100mΩ以上者表示為×。
矽類太陽電池中，初期連接阻抗值未滿10mΩ者表示為◎、10mΩ以上未滿20mΩ者表示為○、20mΩ以上者表示為×。
溫度循環試驗後之連接信賴度評價，相較初期連接阻抗值未滿1.5倍者標示為◎、1.5倍以上未滿2.0倍者標示為○、2.0倍以上者標示為×。結果如表1及表2所示。
表1及表2中，導電性填料量即為相對黏合樹脂成分(接著劑樹脂組成物)80 質量份之量(質量份)。
如表1及表2所示，透過使用鎳絲凝集體作為導電性填料之實施例1-10，於薄膜類太陽電池及矽類太陽電池其任一類型中，初期之連接阻抗值評價為◎或○，而溫度循環試驗後提昇之連接阻抗值亦未滿初期比的2倍。
藉由使用導電性填料之鎳絲凝集體，可增加標記線與電極間之接觸面積並減低連接阻抗值，另，不會產生殘留應力所導致之連接信賴度降低之問題。
另一方面，使用球狀鎳粒子作為導電性填料之比較例1中，薄膜類太陽電池及矽類太陽電池其任一類型於溫度循環試驗500次循環下，連接阻抗值較初期比提升至2倍以上。另，而使用鍍金樹脂粒子作為導電性填料之比較例2，矽類太陽電池於溫度循環試驗500次循環下，連接阻抗值較初期比提升至2倍以上。其原因在於透過導電性填料的殘留應力，溫度循環試驗後標記線與電極間之接觸面積減少之故。
再者，使用無鉛銲錫之比較例3中，其與薄膜類太陽電池電極(氧化銦錫膜)連接時，初期或溫度循環試驗後任一情況下阻抗值皆提升，另，即便於矽類太陽電池使用時，係需進行熔化處理且步驟煩雜。
若參照實施例1-4，於實施例1及4中溫度循環試驗500次循環下連接阻抗值係稍微上升。原因在於實施例1的鎳絲填充量較其他實施力較少之故。另，實施例4於黏合樹脂層之鎳絲填充量係相較其他實施例多，以致接著力相對減弱之故。
若參照實施例5及6，於實施例5之薄膜類太陽電池中發現溫度循環試驗500次循環下連接阻抗值係上升。原因在於黏合樹脂的平均厚度較薄、 接著力相對降低之故。另，於實施例6之二太陽電池中發現溫度循環試驗500次循環下連接阻抗值係上升。原因在於黏合樹脂層的平均厚度稍厚、導電性細絲凝集體的接觸面積減少之故。
參照實施例7及8，可得知即便兩者的鎳絲與球狀粒子之配方比例為8：2(質量比)，連接阻抗值與連接信賴度皆可沒有大問題地使用。
若參照實施例9及10，實施例9的鎳絲直徑及細絲凝集體直徑係稍短，且於矽類太陽電池中之初期連接阻抗值及溫度循環試驗後之連接阻抗值係稍微提升。
9‧‧‧P型電極
10‧‧‧N型電極
11‧‧‧標記線
24‧‧‧黏合樹脂層
25‧‧‧導電絲凝集體

Claims (9)

  1. 一種導電性接著劑，係連接太陽電池的一電極與一標記線，其包含一接著劑樹脂組成物與一導電絲凝集體，且該導電絲凝集體係將直徑為0.5μm-8μm之導電絲凝集成直徑為2μm-40μm的物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導電性接著劑，其中該導電絲凝集體含量相對該接著劑樹脂組合物80質量份係含有5質量份至40質量份。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之導電性接著劑，其中該導電絲凝集體直徑為3μm-20μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之導電性接著劑，其係呈一膜狀且平均厚度為10μm-30μm。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之導電性接著劑，其中該導電絲凝集體最大直徑與該膜狀導電性接著劑平均厚度(導電性接著膜平均厚度)之比率([凝集體最大直徑(μm)]/[導電性接著膜平均厚度(μm)])為0.2-2.0。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之導電性接著劑，其更含有球狀及扁平狀中任一形狀之一導電性粒子，且該導電絲凝集體與該導電性粒子之質量比(導電絲凝集體：導電性粒子)為99：1-50：50。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之導電性接著劑，其中該導電絲為一鎳絲。
  8. 一種太陽電池模組，其包含：一太陽電池；一標記線，其透過一接著劑層連接於該太陽電池所形成之一電極上；一封裝材，其係封裝該太陽電池；及一保護元件，其係保護該太陽電池的表面及背面； 其中該接著劑層係由包含一接著劑樹脂組成物與一導電絲凝集體之一導電性接著劑所形成，且該導電絲凝集體係將直徑為0.5μm-8μm之導電絲凝集成直徑為2μm-40μm的物。
  9. 一種太陽電池模組的製造方法，其包含：藉由一導電性接著劑於一太陽電池的電極設置一標記線之步驟；自該標記線的上方透過加熱及按壓以硬化該導電性接著劑，並以電氣式及機械式連接該標記線與該電極之步驟；其中該導電性接著劑包含一接著劑樹脂組成物與一導電絲凝集體，且該導電絲凝集體係將直徑為0.5μm-8μm之導電絲凝集成直徑為2μm-40μm的物。
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