WO2008044357A1 - Structure connectée et son procédé de fabrication - Google Patents

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WO2008044357A1
WO2008044357A1 PCT/JP2007/059210 JP2007059210W WO2008044357A1 WO 2008044357 A1 WO2008044357 A1 WO 2008044357A1 JP 2007059210 W JP2007059210 W JP 2007059210W WO 2008044357 A1 WO2008044357 A1 WO 2008044357A1
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conductive adhesive
adhesive film
surface electrode
wiring member
conductive
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Takehiro Shimizu
Kaoru Okaniwa
Naoki Fukushima
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Hitachi Chemical Company, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for connecting a surface electrode of a solar battery cell and a wiring member, a conductive adhesive film, and a solar battery module.
  • a solar cell module has a structure in which a plurality of solar cells are connected in series and Z or in parallel via a wiring member electrically connected to a surface electrode thereof.
  • solder has been used to connect the surface electrode of the solar battery cell and the wiring member when manufacturing the solar battery module (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Solder is widely used because it has excellent connection reliability such as electrical conductivity and adhesion strength, is inexpensive and versatile.
  • Patent Documents 3 to 6 disclose methods for connecting wirings with a conductive adhesive such as a conductive paste.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-204256
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-050780
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-286436
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-357897
  • Patent Document 5 Japanese Patent No. 3448924
  • Patent Document 6 JP-A-2005-101519
  • connection method using solder described in Patent Documents 1 and 2 tends to cause deterioration of the characteristics of solar cells. This is because when a solder having a melting point of about 230 to 260 ° C is melted, a member such as a semiconductor structure in the solar cell is heated, and the influence of Z or solder volume shrinkage on the semiconductor structure or the like. Due to the range. Also, In the wiring connection by soldering, it is difficult to control the distance between the electrode and the wiring, so that it is difficult to obtain sufficient dimensional accuracy during packaging. Lowering the dimensional accuracy also leads to a decrease in product yield due to packaging.
  • connection member as a substitute for solder, and has a sufficiently excellent connection reliability and a surface electrode and a wiring member of a solar battery cell. It is an object to provide a connection method, a conductive adhesive film, and a solar cell module.
  • the present invention is a method for electrically connecting a surface electrode of a solar battery cell and a wiring member via a conductive adhesive film in order to solve the above-mentioned problem, wherein the conductive adhesive film is insulated.
  • Conductive particles containing conductive adhesive and conductive particles, with the 10-point average roughness of the surface in contact with the conductive adhesive film of the surface electrode being Rz (m) and the maximum height being Ry ( ⁇ m) Provided is a connection method in which the average particle diameter r (m) is not less than the ten-point average roughness Rz and the thickness t ( ⁇ m) of the conductive adhesive film is not less than the maximum height Ry.
  • the present invention is a conductive adhesive film used for electrically connecting a surface electrode of a solar battery cell and a wiring member, comprising an insulating adhesive and conductive particles,
  • the average particle diameter r (m) of the conductive particles is the 10-point average roughness, where the surface roughness of the surface electrode in contact with the conductive adhesive film is Rz (m) and the maximum height is Ry (m).
  • Conductive adhesion that is Rz or more and the thickness t (m) of the conductive adhesive film is more than the maximum height Ry Provide film.
  • connection method of the present invention is such that the average particle diameter r force of the conductive particles contained in the conductive adhesive film is a ten-point average roughness Rz or more on the surface of the surface electrode of the solar battery cell in contact with the conductive adhesive film. It is one of the features. Thereby, the electroconductive particle contained in an electroconductive adhesive film can electrically connect the surface electrode and wiring member of a photovoltaic cell sufficiently reliably.
  • connection method of the present invention is that the thickness t of the conductive adhesive film is equal to or greater than the maximum height Ry of the surface electrode of the solar battery cell in contact with the conductive adhesive film.
  • a conductive adhesive film can adhere
  • connection method of the present invention can sufficiently improve the connection reliability.
  • connection method of the present invention does not require the use of solder to connect the surface electrode of the solar cell and the wiring member, the effect of heating the member and the volume shrinkage of the conductive adhesive film Can be sufficiently reduced.
  • the ten-point average roughness Rz and the maximum height Ry are values derived in accordance with JIS-B0604-1994, and are observed with an ultra-deep shape measurement microscope and with image measurement / analysis software. It is derived by calculation.
  • the average particle size r of the conductive particles is determined by observing the conductive particles with a scanning electron microscope (SEM), randomly extracting 20 particles, measuring the particle size of these particles, This is a value calculated as an arithmetic average of the particle diameters.
  • the thickness t of the conductive adhesive film is a value measured by a micrometer.
  • the elastic modulus of the conductive adhesive film is a value measured as follows. First, an insulating adhesive is applied onto a peelable substrate film to form a coating film. The coating is then heated in an oven at 170 ° C for 20 minutes. Thereafter, the base film is peeled off to obtain a film made of a heated product of the coating film. Cut the film into strips with a width of 5 mm and a length of 35 mm to obtain test pieces. For the test piece, the storage elastic modulus at 25 ° C is measured using a dynamic viscoelasticity measuring device, and the value is taken as the elastic modulus of the conductive adhesive film.
  • the wiring member of the solar battery cell is preferably a film-like conductive member. This makes it easier to control the distance between the surface electrode of the solar battery cell and the wiring member at the time of connection, thereby further improving the dimensional accuracy during packaging.
  • the film-shaped conductive member is mainly composed of one or more metals selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, and Mg. It is preferable to include as. The inclusion of these metals further improves the conductivity of the wiring member, leading to further improvement in connection reliability.
  • connection reliability can be further significantly improved.
  • the fill factor (hereinafter referred to as “FF”) can be kept high for a long time.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part of a conductive adhesive film according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the connection structure according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a main part of a solar cell module according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the conductive adhesive film of the present invention.
  • the conductive adhesive film 10 of this embodiment contains at least conductive particles 1 and an adhesive component 2.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of a connection structure obtained by a connection method for connecting a surface electrode of a solar battery cell and a wiring member using the conductive adhesive film of the present invention. is there.
  • this connection structure 200 the surface electrode 3 of the solar battery cell, the conductive adhesive film 10, and the wiring member 4 are laminated in this order.
  • the conductive adhesive film 10 of the present embodiment is for connecting the surface electrode 3 of the solar battery cell and the wiring member (wiring wire) 4 for connecting the solar battery cell in series and Z or in parallel. It is.
  • Solar cells have electrodes (surface electrodes) formed on the front and back surfaces to extract electricity.
  • the surface electrode 3 a known material capable of obtaining electrical conduction can be cited. Specific examples thereof include, for example, a general silver-containing glass paste, a silver paste in which various conductive particles are dispersed in an adhesive resin, a gold paste, a carbon paste, a nickel paste, an aluminum paste, and a baking paste. For example, ITO formed by vapor deposition.
  • the glass paste electrode containing silver is used suitably from the point of being excellent in heat resistance, electroconductivity, and stability, and a low-cost viewpoint.
  • a silver paste and an aluminum paste are applied by screen printing or the like onto at least one of Si single crystal, polycrystal, and non-crystalline substrates by screen printing or the like. It is mainly that the Ag electrode and the A1 electrode are provided as the surface electrode 3 by drying and firing, respectively.
  • the conductive adhesive film 10 includes at least an adhesive component 2 and conductive particles 1 dispersed therein.
  • the adhesive component 2 is not particularly limited as long as it exhibits adhesiveness. However, from the viewpoint of further improving the connection reliability, the adhesive component 2 is preferably a composition containing a thermosetting resin.
  • the thermosetting resin may be a known one. Examples thereof include epoxy resin, phenoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, and polycarbonate resin. . These thermosetting resins can be used singly or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of further improving the connection reliability, one or more thermosetting resins selected from the group consisting of epoxy resins, phenoxy resins, and acrylic resins are preferable.
  • the adhesive component 2 may be a composition containing a known curing agent and curing accelerator as optional components in addition to the thermosetting resin.
  • this adhesive component 2 is modified with a silane coupling agent, a titanate coupling agent, an aluminate coupling agent, etc. in order to improve the adhesion and wettability with the surface electrode 3 and the wiring member 4.
  • a dispersant such as calcium phosphate or calcium carbonate may be contained.
  • this adhesive component 2 is added to the surface electrode 3, the wiring member 4, and the conductive particles 1 which may contain rubber components such as acrylic rubber, silicon rubber, and urethane in order to control the elastic modulus and tackiness.
  • a chelate material or the like may be contained in order to suppress the silver or copper madalation.
  • the elastic modulus of the conductive adhesive film 10 is preferably 0.5 GPa to 4. OGPa from the viewpoint of reducing warpage of the surface electrode 3 after bonding and compressive stress during bonding. 0.9 GPa to 3 5GPa is more preferred. If the elastic modulus of the conductive adhesive film 10 is 0.5 GPa or more, it is possible to further prevent a decrease in adhesive strength due to poor film strength. 4. If it is OGPa or less, it has excellent stress relaxation properties, The warpage and breakage of the surface electrode 3 can be further suppressed.
  • the elastic modulus of the conductive adhesive film 10 is measured as follows. First, on the surface of a polyethylene-treated polyethylene terephthalate film, an adhesive component that is a precursor of the conductive adhesive film 10 is applied by a manipulator (manufactured by YOSHIMISU) to form a coating film. The coating is then dried in an oven at 170 ° C for 20 minutes. Thereafter, the polyethylene terephthalate film is peeled off to obtain a conductive adhesive film 10 having a film thickness of 25 ⁇ m or 35 ⁇ m. The resulting conductive adhesive film 10 was 5mm wide and 35mm long. The storage elastic modulus at 25 ° C was measured using a dynamic viscoelasticity measurement device (Rheometric Scientific, trade name “SOLIDS ANALYZER”, distance between chucks: 2 cm). The modulus of elasticity.
  • the conductive particle 1 is not particularly limited as long as it has conductivity and is solid in the manufacturing environment and the usage environment of the connection structure 200.
  • Examples of the conductive particles 1 include metal particles such as gold particles, silver particles, copper particles, and nickel particles, or conductive or insulating particles such as gold-plated particles, copper-plated particles, and nickel-plated particles.
  • Examples include conductive particles obtained by coating the surface of the core particles with a conductive layer such as a metal layer.
  • the core particles that are preferred are particles in which the surface of the core particles is covered with a conductive layer.
  • the conductive layer is metal-plated. That is, conductive particles obtained by coating the surfaces of plastic particles with a metal layer are preferable because the particles themselves have high followability to fluctuations such as vibration and expansion after connection.
  • the compounding amount of the conductive particles 1 dispersed in the conductive adhesive film 10 is based on the total volume of the conductive adhesive film 10 from the viewpoint of connection reliability after the adhesive component 2 is cured. 0.5 to 20% by volume is preferred 2. 2.0 to 12% by volume is more preferred. If the blending amount of the conductive particles 1 is less than 0.5% by volume, the physical contact with the surface electrode 3 tends to decrease, and in the reliability test atmosphere (85 ° C 85% RH) The connection resistance of the connection structure 200 tends to decrease. In addition, if the blending amount of the conductive particles 1 exceeds 20% by volume, the relative amount of the adhesive component 2 is reduced, so that the adhesive strength of the connection structure 200 is improved in the reliability test atmosphere (85 ° C 85% RH). It tends to decrease.
  • the average particle diameter of the conductive particles 1 is r (m)
  • the average particle diameter r is not less than the ten-point average roughness Rz ( ⁇ m) of the surface Se of the surface electrode 3.
  • the film thickness of the conductive adhesive film 10 is t m, see FIG. )
  • the film thickness t is equal to or greater than the maximum height Ry (m) of the surface Se of the surface electrode 3.
  • the surface Se of the surface electrode 3 may generally have unevenness with an elevation difference of 3 to 30 ⁇ m. Especially when the surface electrode 3 is provided in the solar battery cell, There is a tendency for the unevenness of the unevenness to become rough at 8-18 m. As a result of intensive studies, the present inventors have found that the connection reliability is not sufficient in the conventional solar cell due to the unevenness.
  • connection reliability can be improved.
  • the relationship between the surface roughness of the surface Se of the surface electrode 3 and the average particle diameter of the conductive particles 1 and the film thickness of the conductive adhesive film 10 was found to affect the connection reliability.
  • the correlation between the average particle diameter r of the conductive particles 1 and the ten-point average roughness Rz of the surface Se of the surface electrode 3, and the film thickness t of the conductive adhesive film 10 and the surface of the surface electrode 3 It was found that the correlation strength with the maximum height Ry of Se affects the connection reliability.
  • the average roughness of the portion of the surface Se of the surface electrode 3 with a large difference in height becomes the factor that determines the average particle size !: of the surface electrode 3
  • the roughness of the largest difference in height in Se is considered to be a factor determining the film thickness t of the conductive adhesive film 10.
  • connection reliability in the connection structure 200 is not sufficient.
  • the film thickness t of the conductive adhesive film 10 becomes thinner than the maximum height Ry of the surface Se of the surface electrode 3, the conductive adhesive film 10 may be filled without any gap between the surface electrode 3 and the wiring member 4. It becomes difficult, and the adhesion between the surface electrode 3 and the wiring member 4 becomes insufficient. As a result, the connection reliability in the connection structure 200 is not sufficient.
  • the average particle diameter r of the conductive particles 1 is preferably 1 ⁇ m or more larger than the ten-point average roughness Rz of the surface Se of the surface electrode 3 and more preferably 3 ⁇ m or more. More preferably, it is larger than 5 ⁇ m. Thereby, the connection failure between the surface electrode 3 and the wiring member 4 can be suppressed more sufficiently.
  • the upper limit of the difference between the average particle diameter r and the ten-point average roughness Rz is preferably 2 / 3Rz ⁇ m, more preferably Rz ⁇ m. If these differences are Rz ⁇ m or less, especially 2Z3Rz ⁇ m or less, the conductive particles 1 are physically recessed. Therefore, there is an advantage that the connection resistance is reduced.
  • the average particle diameter r of the conductive particles 1 is preferably 3 to 30 ⁇ m from the viewpoint of improving uniform dispersibility in the adhesive component 2 and is preferably 8 to 25 ⁇ m. More preferred.
  • the film thickness t of the conductive adhesive film 10 is preferably 1 ⁇ m or more larger than the maximum height Ry of the surface Se of the surface electrode 3 and more preferably 3 m or more 5 m. It is particularly preferable that the value is larger. Thereby, the filling of the conductive adhesive film 10 becomes further sufficient, and connection failure can be more sufficiently suppressed.
  • the upper limit of the difference between the film thickness t and the maximum height Ry is preferably 20 m, more preferably 10 m. If these differences are 20 m or less, particularly 10 m or less, the fluidity of the resin in the adhesive component 2 and the curability of the resin during thermocompression bonding are further improved, and the advantage that the connection strength is increased is obtained. It is done.
  • the wiring member 4 is preferably in the form of a film, that is, its cross section is rectangular. As a result, the distance to the surface electrode 3 can be easily controlled, so that the dimensional accuracy during knocking is improved.
  • the wiring member 4 is not particularly limited as long as it contains a metal as a main component.
  • the metal that is the material of the wiring member 4 include gold, silver, copper, iron, stainless steel, 42 alloy, and soldered copper.
  • the wiring member 4 more preferably includes one or more metals selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, and Mg. preferable.
  • the wiring member 4 is a metal plating layer or a metal electrodeposition layer provided on the surface of an insulating film (not shown). preferable. However, depending on the application, it is a metal foil.
  • the material of the insulating film is not particularly limited as long as it exhibits insulating properties. However, from the viewpoint of further improving the flexibility and increasing the dimensional accuracy, it is preferable that the material of the insulating film is mainly composed of resin. preferable.
  • the resin include polyimide resin, glass epoxy resin, bismaleimide triazine resin, and polyester resin.
  • connection method consists of the following first step, second step, third step and fourth step. It is what you have.
  • a first laminate is prepared by forming the surface electrode 3 on a substrate such as a silicon wafer.
  • a conductive adhesive film 10 is formed on the surface of the wiring member 4 formed on the insulating film to obtain a second laminate.
  • the conductive adhesive film 10 is a paste-like adhesive component in which conductive particles 1 are dispersed (hereinafter, a combination of conductive particles and a paste-like adhesive component is also referred to as a “paste-like conductive adhesive”. .) May be obtained through a process of volatilizing the solvent and the like to form a film after coating on the surface of the wiring member 2.
  • the conductive adhesive film 10 may be obtained through a process of being placed on the surface of the wiring member 4 after previously forming a film by volatilizing a solvent or the like from the paste-like conductive adhesive. .
  • the latter may be the latter from the viewpoint of film thickness dimensional accuracy of the conductive adhesive film 10 and Z or pressure distribution when the conductive adhesive film 10 is pressure-bonded in the fourth step described later. preferable. In this case, it is preferable to place the conductive adhesive film 10 on the surface of the wiring member 4 and then press-bond them in the laminating direction to temporarily press-bond them.
  • the paste-like adhesive component is obtained from the composition containing the thermosetting resin and other optional components described above, and is used as it is when it is liquid at room temperature (25 ° C). can do.
  • the composition When the composition is solid at room temperature, it may be pasted by using a solvent in addition to heating to form a paste.
  • the solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not react with the above-described composition and exhibits sufficient solubility.
  • the pasty conductive adhesive is formed into a film in advance
  • the pasty conductive adhesive is applied onto a peelable substrate such as a fluorine resin film, a polyethylene terephthalate film, or a release paper.
  • a peelable substrate such as a fluorine resin film, a polyethylene terephthalate film, or a release paper.
  • it can be obtained by impregnating a base material such as a non-woven fabric with the above-mentioned adhesive and placing it on a peelable base material and removing the solvent or the like.
  • the paste-like conductive adhesive is formed into a film in advance in this way, it is excellent in handleability and more convenient. Further, in this case, the exfoliated substrate is peeled and removed immediately before or after the conductive adhesive film 10 is placed on the surface of the wiring member 4.
  • the paste-like conductive adhesive is applied using an applicator, roll coater, comma coater, knife coater, doctor blade flow coater, sealing coater, die coater, lip coater, or the like. Clothed. At this time, the film thickness t of the conductive adhesive film 10 can be controlled by adjusting the gap of the applicator or lip coater. The film thickness t of the conductive adhesive film 10 is
  • thermosetting resin contained in the paste-like conductive adhesive.
  • the first laminate and the second laminate are brought into contact with the surface Se of the surface electrode 3 in the first laminate and the surface of the conductive adhesive film 10 in the second laminate.
  • a third laminated body obtained by further laminating is obtained.
  • pressure may be applied in the laminating direction to temporarily press-bond.
  • the third laminate is heated and pressed in the laminating direction to obtain a connection structure 200 in which at least the surface electrode 3, the conductive adhesive film 10, and the wiring member 4 are laminated in this order.
  • the surface electrode 3 and the wiring member 4 are bonded together by the conductive adhesive film 10, and electrical connection between them is ensured via the conductive adhesive film 10.
  • the conditions of the heating temperature and the pressurizing pressure are not particularly limited as long as the electrical connection can be ensured and the surface electrode 3 and the wiring member 4 are bonded to each other by the conductive adhesive film 10.
  • the various conditions for pressurization and heating are appropriately selected according to the intended use, each component in the adhesive component, and the material of the connection structure 200.
  • the heating temperature may be a temperature at which the thermosetting resin is cured.
  • the pressurizing pressure may be within a range where the surface electrode 3 and the conductive adhesive film 10 are sufficiently adhered and the surface electrode 3 and the wiring member 4 are not damaged.
  • the heating and pressurizing time may be a time that does not cause excessive heat to be transferred to the surface electrode 3, the wiring member 4, etc., and damage or change the quality of those materials.
  • the ultimate temperature force of the conductive adhesive film 10 Under the pressurized condition of lMPa to 3MPa, the conditional force to reach 150 ° C to 180 ° C for 15 seconds to 20 seconds Electrical connection and adhesive force It is also preferable to improve the viewpoint.
  • connection structure 200 obtained in this way, the conductive particles 1 dispersed in the conductive adhesive film 10 ensure sufficient electrical connection between the surface electrode 3 and the wiring member 4. Further, the conductive adhesive film 10 bonds the surface electrode 3 and the wiring member 4 with sufficient adhesive strength. As a result, the connection structure 200 is sufficiently excellent in connection reliability. Also electrical connection No need to use solder to ensure! Therefore, the deterioration of the characteristics of the connection structure 200 is sufficiently suppressed, and the product yield reduction due to packaging can be prevented.
  • the conductive adhesive film 10 of the present embodiment can be most suitably used for solar cells.
  • a solar cell has a plurality of solar cells connected in series and Z or in parallel, sandwiched with tempered glass for environmental resistance, and provided with external terminals filled with transparent grease. Used as a solar cell module.
  • the conductive adhesive film 10 of the present embodiment is suitably used for the purpose of connecting a wiring member for connecting a plurality of solar cells in series and Z or in parallel to the surface electrode of the solar cell.
  • the solar cell module of the present embodiment has a structure in which a plurality of solar cells having a surface electrode are connected via a wiring member electrically connected to the surface electrode as described above.
  • the surface electrode and the wiring member are connected by the conductive adhesive film of this embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a main part of the solar cell module of the present embodiment, and shows an outline of a structure in which a plurality of solar cells are connected to each other by wiring.
  • Fig. 3 (a) shows the front side of the solar cell module
  • Fig. 3 (b) shows the back side
  • Fig. 3 (c) shows the side.
  • the solar cell module 100 includes a grid electrode 7 and a bus electrode (surface electrode) 3a on the front surface side of the semiconductor wafer 6, and a back electrode 8 and A plurality of solar cells each formed with a bus electrode (surface electrode) 3 b are connected to each other by a wiring member 4.
  • the wiring member 4 has one end connected to the nose electrode 3a as the surface electrode and the other end connected to the bus electrode 3b as the surface electrode via the conductive adhesive film 10 of the present invention.
  • the solar cell module 100 having a powerful configuration, the surface electrode and the wiring member are connected by the above-described conductive adhesive film of the present embodiment, so that there is no adverse effect on the solar cell, and Sufficient connection reliability can be obtained. As a result, the solar cell module 100 can secure a high FF for a long time due to its excellent connection reliability.
  • the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
  • connection method of the present invention is not limited to the manufacturing of the above-described solar cell.
  • a tantalum capacitor, an aluminum electrolytic capacitor, a ceramic capacitor, a power transistor, various sensors, a MEMS-related material, and a lead-out wiring member for a display material Etc. can also be suitably used when producing the like.
  • a solar cell in which a surface electrode (width 2 mm x length 15 cm, Rz: 10 m, Ry: 14 m) formed from a silver glass paste is provided on the surface of a polycrystalline silicon wafer.
  • an acrylic rubber obtained by copolymerizing 40 parts by mass of butyl acrylate, 30 parts by mass of ethyl acrylate, 30 parts by mass of acrylonitrile, and 3 parts by mass of glycidyl methacrylate.
  • the product name “KS8200H”, molecular weight: 850,000) was prepared.
  • phenoxy resin (trade name “PKHC”, manufactured by Union Carbide Corporation, weight average molecular weight: 45 000) and 125 g of the above acrylic rubber were dissolved in 400 g of ethyl acetate to obtain a solution having a solid content of 30% by mass. It was.
  • 325 g of liquid epoxy resin containing a microcapsule-type latent curing agent (trade name “Novaquia HX-3941HP” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., epoxy equivalent: 185 g / eq) is added to the above solution, and further the solution was stirred to obtain a paste-like adhesive component.
  • nickel particles (apparent density: 3.36 gZcm 3 ), which are conductive particles having an average particle diameter of 12 m, were added to the adhesive component described above and dispersed.
  • a paste-like conductive adhesive containing 5% by volume of conductive particles based on the total volume of the adhesive component and conductive particles was obtained.
  • the average particle size of the conductive particles is measured with a scanning electron microscope (SEM It was derived by the above-mentioned method through observation under the product name “S-510” manufactured by Hitachi, Ltd.
  • the compounding amount of the conductive particles was calculated by calculating the particle volume calculated by regarding the shape of the conductive particles as a sphere having an average particle diameter of the diameter, and the apparent density force of the conductive particles.
  • the paste-like conductive adhesive is electrolyzed with a roll coater (trade name “PI-1210” manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) having a width of 20 cm, a length of 30 cm, and a thickness of 175 m.
  • a coating film was obtained by applying to the glossy surface of the copper foil.
  • the gap of the roll coater was adjusted so that the thickness after the solvent was volatilized from the coating film, that is, the thickness of the conductive adhesive film was 25 m. In this adjustment, the gap is changed in advance to produce three types of films with different film thicknesses after removal of the solvent, etc., and a relational expression between the gap and the film thickness is derived and based on the relational expression. Went
  • the coating film was placed on a hot plate and heated at 70 ° C. for 3 minutes to volatilize the solvent and the like. After that, it is cut into 2mm width by slitter (trade name “High-precision gang unit” manufactured by Toyo Knife Co., Ltd.) to disperse the conductive particles and form a conductive adhesive film with a thickness of 25 m on the glossy surface of electrolytic copper foil A laminate provided above was obtained. This laminate was cut to a length of 20 cm to form a rectangle 2 mm wide x 20 cm long.
  • a laminate was obtained by laminating them so that the surface of the conductive adhesive film opposite to the electrolytic copper foil side was in contact with the surface of the surface electrode of the solar cell. .
  • the heating temperature is 170 ° C
  • the pressing pressure is 2 MPa
  • the heating and pressing time is applied to the laminate. Under the condition of 20 seconds, heating and pressurization were performed in the laminating direction.
  • a connection structure in which a wiring member made of electrolytic copper foil was connected to the surface electrode of the solar battery cell via the conductive adhesive film was obtained.
  • Example 2 instead of the electrolytic copper foil, the same procedure as in Example 1 was used, except that a copper plating film (copper plating thickness: 40 m) with copper plating on the main surface of the resin film as an insulating film was used. Thus, a connection structure was obtained.
  • a copper plating film copper plating thickness: 40 m
  • Gold-plated plastic particles (mean particle diameter: 20 m, gold-plated thickness: average 200 A, apparent density: 2. 8 g / cm 3 ), Rz: 15 m, Ry: Rm: 15 m, Ry: instead of a solar cell provided with a surface electrode formed from a silver glass paste having a surface roughness of 14 m : Solar cell with a surface electrode made of silver glass paste with a surface roughness of 18 ⁇ m (MOTECH, trade name “125 square cell polycrystal MOT Tl”, thickness: 250 / zm A connection structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that X width 12.5 cm X length 12.5 cm) was used.
  • Example 2 the same solar cell as in Example 1 was prepared. Next, a soldered copper wire (width 2 mm x thickness 250 ⁇ m) was prepared, and the solar cell electrode and the soldered copper wire were soldered. A connection structure was thus obtained.
  • connection structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the conductive particles was changed as shown in Table 4.
  • connection structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the conductive adhesive film was changed as shown in Table 6.
  • each substance in the adhesive component according to each Example and Comparative Example is shown in Tables 1 and 2, and the types of conductive particles and wiring members are shown in Tables 3 and 4, and the surface roughness of the surface electrode and Tables 5 and 6 show the types of conductive adhesive films.
  • the thickness of the conductive adhesive film and the surface roughness of the surface electrode were measured as follows.
  • the elastic modulus (storage elastic modulus) of the conductive adhesive film was measured as described above.
  • the thickness of the conductive adhesive film was measured with a micrometer (trade name “ID-C112C” manufactured by Mitutoyo Corp.).
  • the 10-point average roughness Rz and the maximum height Ry of the surface electrode were calculated based on JIS-B0604-1994.
  • the surface of the electrode was observed with an ultra-deep shape measuring microscope (manufactured by KEYENCE, product name “VK-8510”), and image measurement analysis software (manufactured by KEYENCE, product name) Rz and Ry were derived from “VK-H1A7”.
  • the end portion of the tab electrode (electrolytic copper foil or copper plated film) in the obtained connection structure was bent vertically and fixed to a chuck of a peel strength measuring device (trade name “STA-1150” manufactured by ORIENTEC). Thereafter, the tab electrode was pulled up at a pulling speed of 2 cmZ seconds, and the peel strength was measured.
  • peel cracking means that the peel strength is high, and the wafer cracked before the tab electrode was completely peeled (peeled), and the peel strength could not be measured.
  • connection structure was placed on a smooth surface with the wafer facing down, and one end (one side) of the rectangular wafer was fixed to the smooth surface. Since the wafer has a convex surface on the side opposite to the electrode side, when one end of a rectangular wafer was fixed to a smooth surface, one end facing it was raised. The distance with the smooth surface force at one end of the surface was measured at five points using a depth of focus meter, and the arithmetic mean value was calculated. The above addition to the length of one side of the wafer The ratio (%) of the average value was derived as the amount of warpage. The lower limit of the measurement limit is 0.3%, so when it is smaller than that, it is indicated as “ku 0.3” in the table.
  • the IV curve of the obtained connection structure was converted to a solar simulator (made by Samurai Kodenso Co., Ltd.
  • connection structure was allowed to stand for 1000 hours in a high-temperature, high-humidity atmosphere at 85 ° C and 85% RH, and the IV curve was measured in the same manner.
  • Each IV curve force also derives F. F, and is the value obtained by dividing F. F after standing in a high-temperature, high-humidity atmosphere by FF before standing in high-temperature, high-humidity conditions. ) / FF (Oh) was used as an evaluation index. Generally, when the value of F. F. (1000h) / F. F. (Oh) is 0.95 or less, it is judged that the connection reliability is low.
  • connection structures were fabricated. The state of each connection structure was observed, and the number of 10 pieces excluding those in which cracking or peeling was observed was evaluated as the yield (%).

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Description

明 細 書
接続構造及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続方法、導電性接着フィル ム及び太陽電池モジュールに関するものである。
背景技術
[0002] 太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルがその表面電極に電気的に接続さ れた配線部材を介して直列及び Z又は並列に接続された構造を有して 、る。この太 陽電池モジュールを作製する際に、太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続 には、従来、はんだが用いられてきた (例えば、特許文献 1及び 2参照)。はんだは、 導通性、固着強度等の接続信頼性に優れ、安価で汎用性があることから広く用いら れている。
[0003] 一方、環境保護の観点等から、太陽電池において、はんだを使用しない配線の接 続方法が提案されている。例えば、特許文献 3〜6には、導電性ペースト等の導電性 接着剤により配線間を接続する手法が開示されている。
特許文献 1：特開 2004— 204256号公報
特許文献 2 :特開 2005— 050780号公報
特許文献 3：特開 2000 - 286436号公報
特許文献 4：特開 2001— 357897号公報
特許文献 5：特許第 3448924号公報
特許文献 6：特開 2005— 101519号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、特許文献 1、 2に記載されたはんだを用いた接続方法では、太陽電 池の特性劣化が生じやすくなる。これは、融点が 230〜260°C程度であるはんだを 溶融する際に、太陽電池における半導体構造等の部材が加熱されること、及び Z又 は、はんだの体積収縮による影響が半導体構造等に及ぶことに起因する。また、は んだによる配線の接続では、電極及び配線間の距離を制御することが困難であるた め、パッケージングの際の寸法精度を十分に得ることが難しい。寸法精度が低くなる と、パッケージングに起因する製品の歩留低下にも繋がる。
[0005] さらに、特許文献 3〜5に記載のように、導電性接着剤を用いて太陽電池セルの表 面電極と配線部材との接続を行う場合、配線間の接続は、高温高湿条件下において 、接続信頼性が時間の経過に伴い大幅に低下することが本発明者らの検討により明 らかになつた。
[0006] また、特許文献 6に記載のように、導電性フィルムを用いて太陽電池セルの表面電 極と配線部材との接続を行う場合では、低温で接着可能であることから、はんだを用 V、た場合に生じる太陽電池セルへの悪影響を抑制することができる。しかしながら、 特許文献 6に記載の接続方法では、被着体の表面状態の影響が考慮されておらず 、接続信頼性が必ずしも十分ではなかった。
[0007] そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、はんだの代替となる 接続部材を用い、かつ、十分に優れた接続信頼性を有する太陽電池セルの表面電 極と配線部材との接続方法、導電性接着フィルム及び太陽電池モジュールを提供す ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明は、上記課題を解決するために、太陽電池セルの表面電極と配線部材とを 、導電性接着フィルムを介して電気的に接続する方法であって、導電性接着フィルム は絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、表面電極の導電性接着フィルムと接する 面の十点平均粗さを Rz ( m)、最大高さを Ry ( μ m)として、導電性粒子は、その平 均粒子径 r ( m)が十点平均粗さ Rz以上であり、かつ、導電性接着フィルムの厚さ t ( μ m)は最大高さ Ry以上である接続方法を提供する。
[0009] また、本発明は、太陽電池セルの表面電極と配線部材とを電気的に接続するため に用いられる導電性接着フィルムであって、絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、 表面電極の導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さを Rz ( m)、最大高さを Ry ( m)として、導電性粒子は、その平均粒子径 r ( m)が十点平均粗さ Rz以上で あり、かつ、導電性接着フィルムの厚さ t ( m)は最大高さ Ry以上である導電性接着 フィルムを提供する。
[0010] 上述の本発明の接続方法は、導電性接着フィルムに含まれる導電性粒子の平均 粒子径 r力 太陽電池セルの表面電極の導電性接着フィルムと接する面における十 点平均粗さ Rz以上であることを特徴の一つとしている。これにより、導電性接着フィル ムに含まれる導電性粒子は、十分確実に、太陽電池セルの表面電極と配線部材とを 電気的に接続することができる。
[0011] また、本発明の接続方法は、導電性接着フィルムの厚さ tが、太陽電池セルの表面 電極の導電性接着フィルムと接する面における最大高さ Ry以上であることを別の特 徴の一つとしている。これにより、導電性接着フィルムが太陽電池セルの表面電極と 配線部材とを十分強力に接着することができる。
[0012] そして、これらの電気的接続性及び接着性の効果が複合的に作用して、本発明の 接続方法は、その接続信頼性を十分に高めることが可能となる。
[0013] また、本発明の接続方法は、はんだを用いて太陽電池の表面電極と配線部材とを 接続する必要がな ヽため、部材の加熱及び導電性接着フィルムの体積収縮に基づ く影響を十分に低減することができる。
[0014] ここで、十点平均粗さ Rz及び最大高さ Ryは、 JIS— B0604— 1994に準拠して導 出される値であり、超深度形状測定顕微鏡による観察と、画像計測 ·解析ソフトによる 算出とにより導出される。また、導電性粒子の平均粒子径 rは、走査型電子顕微鏡 (S EM)により導電性粒子を観察し、 20個を無作為に抽出して、それらの粒子の粒子径 を測定した後、それらの粒子径の相加平均として算出した値である。また、導電性接 着フィルムの厚さ tは、マイクロメータにより測定される値である。
[0015] また、導電性接着フィルムの弾性率は、下記のようにして測定される値である。まず 、剥離性の基材フィルム上に絶縁性接着剤を塗布してその塗膜を形成する。次いで 、その塗膜をオーブンにより 170°Cで 20分間加熱する。その後、基材フィルムを剥離 して塗膜の加熱生成物からなるフィルムを得る。そのフィルムを幅 5mm、長さ 35mm の短冊状に切り出して試験片を得る。その試験片について、動的粘弾性測定装置を 用いて 25°Cにおける貯蔵弾性率を測定し、その値を導電性接着フィルムの弾性率と する。 [0016] 本発明にお 、て、太陽電池セルの配線部材がフィルム状の導電部材であると好ま しい。これにより、接続時の太陽電池セルの表面電極と配線部材との間の距離が制 御しやすくなるため、パッケージングの際の寸法精度が更に向上する。
[0017] 本発明にお 、て、フィルム状の導電部材が、 Cu、 Ag、 Au、 Fe、 Ni、 Pb、 Zn、 Co、 Ti及び Mgからなる群より選ばれる 1種以上の金属を主成分として含むことが好ましい 。これらの金属を含むことにより配線部材の導電性が一層向上するため、接続信頼 性の更なる向上に繋がる。
[0018] 本発明において、太陽電池セルの表面電極力 単結晶シリコンウェハ、多結晶シリ コンウェハ、非結晶シリコンウェハ及びィ匕合物半導体ウェハからなる群より選ばれる 1 種以上のウェハの表面上に設けられた電極であってもよ!/、。表面電極としてこのよう な部材を用いることで、本発明の上記作用効果が一層有効に発揮される。
[0019] また、従来の太陽電池セルは電極の表面が他の電子デバイス部材と比較して粗い 傾向にあるため、本発明によると、接続信頼性を更に有意に向上させることができ、 その結果、長期に亘つてフィルファクタ（Fill factor;以下、「F. F.」と表記する。）の 高 、数値を維持することができる。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、はんだの代替となる接続部材を用い、かつ、十分に優れた接続 信頼性を有する太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続方法を提供することが できる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]実施形態に係る導電性接着フィルムの一部を示す模式断面図である。
[図 2]実施形態に係る接続構造の一部を示す模式断面図である。
[図 3]実施形態に係る太陽電池モジュールの要部を示す模式図である。
符号の説明
[0022] 1…導電性粒子、 2…接着剤成分、 3…表面電極、 3a…バス電極 (表面電極）、 3b …バス電極 (表面電極）、 4…配線部材、 6…半導体ウエノ、、 7· ··グリッド電極、 8…裏 面電極、 10· ··導電性接着フィルム、 100…太陽電池モジュール、 200· ··接続構造。 発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に 説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省 略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係 に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
[0024] 図 1は、本発明の導電性接着フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。図 1 に示すように、本実施形態の導電性接着フィルム 10は、導電性粒子 1と接着剤成分 2とを少なくとも含有してなるものである。
[0025] また、図 2は、本発明の導電性接着フィルムを用いて太陽電池セルの表面電極と配 線部材とを接続する接続方法により得られた接続構造の一部を示す模式断面図で ある。この接続構造 200は、太陽電池セルの表面電極 3と、導電性接着フィルム 10と 、配線部材 4とが、この順に積層されてなるものである。
[0026] 本実施形態の導電性接着フィルム 10は、太陽電池セルの表面電極 3と太陽電池セ ルを直列及び Z又は並列に繋ぐための配線部材 (配線ワイヤー) 4とを接続するため のものである。太陽電池セルには、その表面及び裏面に電気を取り出す為の電極（ 表面電極）が形成されて!、る。
[0027] ここで表面電極 3としては、電気的導通を得ることができる公知の材質のものが挙げ られる。その具体例としては、例えば、一般的な銀を含有したガラスペーストや接着 剤榭脂に各種の導電性粒子を分散した銀ペースト、金ペースト、カーボンペースト、 ニッケルペースト、アルミニウムペースト、並びに、焼成や蒸着によって形成される IT Oなどが挙げられる。これらの中では、耐熱性、導電性及び安定性に優れている点、 及び低コストの観点から、銀を含有したガラスペースト電極が好適に用いられる。
[0028] 太陽電池セルの場合、 Siの単結晶、多結晶及び非結晶うちの少なくとも一つ以上 力 なる基板上に、スクリーン印刷などによって銀ペースト及びアルミニウムペースト を塗布し、それらを必要に応じて乾燥及び焼成することによって、 Ag電極と A1電極と が表面電極 3としてそれぞれ設けられることが主である。
[0029] 導電性接着フィルム 10は、接着剤成分 2と、その中に分散した導電性粒子 1とを少 なくとも備えている。接着剤成分 2は接着性を示すものであれば特に限定されない。 ただし、接続信頼性を一層高める観点から、接着剤成分 2が熱硬化性榭脂を含有す る組成物であることが好まし!/、。
[0030] 熱硬化性榭脂としては、公知のものであってもよぐ例えば、エポキシ榭脂、フエノキ シ榭脂、アクリル榭脂、ポリイミド榭脂、ポリアミド榭脂、ポリカーボネート榭脂が挙げら れる。これらの熱硬化性榭脂は 1種を単独で又は 2種以上を組み合わせて用いられ る。これらの中では、接続信頼性を更に向上させる観点から、エポキシ榭脂、フエノキ シ榭脂及びアクリル榭脂からなる群より選ばれる 1種以上の熱硬化性榭脂が好ましい
[0031] 本実施形態に係る接着剤成分 2は、熱硬化性榭脂以外に任意成分として、公知の 硬化剤及び硬化促進剤を含有する組成物であってもよい。また、この接着剤成分 2 は、表面電極 3や配線部材 4との接着性及び濡れ性を改善するために、シラン系カツ プリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等の改質材料 を含有してもよぐ導電性粒子 1の均一分散性を向上させるために、リン酸カルシウム や、炭酸カルシウム等の分散剤を含有してもよい。さらにこの接着剤成分 2は、弾性 率やタック性を制御するために、アクリルゴム、シリコンゴム、ウレタン等のゴム成分を 含有してもよぐ表面電極 3、配線部材 4、導電性粒子 1に含まれる銀や銅のマイダレ ーシヨンを抑制するために、キレート材料等を含有してもよ 、。
[0032] 導電性接着フィルム 10の弾性率は、接着後の表面電極 3の反りや接着時の圧縮応 力を緩和する観点から、 0. 5GPa〜4. OGPaが好ましぐ 0. 9GPa〜3. 5GPaがより 好ましい。導電性接着フィルム 10の弾性率が 0. 5GPa以上であれば、その膜強度が 劣ることによる接着強度の低下を一層防止することができ、 4. OGPa以下であれば、 応力緩和性に優れ、表面電極 3の反りや破損の発生を更に抑制できる。
[0033] なお、導電性接着フィルム 10の弾性率は下記のようにして測定される。まず、シリコ ーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルムの表面上に、導電性接着フィルム 1 0の前駆体となる接着剤成分をマ-ュピレータ (YOSHIMISU社製）により塗布して 塗膜を形成する。次いで、オーブンを用いて 170°Cで 20分間、塗膜を乾燥する。そ の後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離して、膜厚 25 μ m又は 35 μ mの導 電性接着フィルム 10を得る。得られた導電性接着フィルム 10を幅 5mm、長さ 35mm の短冊状に切り出し、動的粘弾性測定装置 (Rheometric Scientific社製、商品名 「SOLIDS ANALYZER」、チャック間距離： 2cm)により、 25°Cでの貯蔵弾性率を 測定し、導電性接着フィルム 10の弾性率とする。
[0034] 導電性粒子 1は、導電性を有し、接続構造 200の製造環境及び使用環境において 固体状のものであれば、その材料は特に限定されない。導電性粒子 1としては、例え ば、金粒子、銀粒子、銅粒子及びニッケル粒子などの金属粒子、あるいは、金めつき 粒子、銅めつき粒子及びニッケルめっき粒子などの、導電性又は絶縁性の核粒子の 表面を金属層などの導電層で被覆してなる導電性粒子が挙げられる。
[0035] これらの中では、接続時の導電性粒子の圧縮応力を緩和し、接続信頼性を向上さ せる観点から、核粒子の表面が導電層に被覆されてなる粒子が好ましぐ核粒子が プラスチック粒子であり、導電層が金属めつきであるものがより好ましい。すなわち、プ ラスチック粒子の表面を金属層が被覆してなる導電性粒子は、接続後の振動や膨張 などの変動に対して粒子自体の追随性が高!、ため好適である。
[0036] 導電性接着フィルム 10中に分散された導電性粒子 1の配合量は、接着剤成分 2が 硬化した後の接続信頼性の観点から、導電性接着フィルム 10の全体積に対して、 0 . 5〜20体積％であると好ましぐ 2. 0〜12体積％であるとより好ましい。導電性粒子 1の配合量が 0. 5体積％を下回ると、表面電極 3との物理的な接点が減少する傾向 にあり、しカゝも、信頼性試験雰囲気下（85°C85%RH)における接続構造 200の接続 抵抗が低下する傾向にある。また、導電性粒子 1の配合量が 20体積％を超えると、 接着剤成分 2の相対量が低減するため、信頼性試験雰囲気（85°C85%RH)におい て、接続構造 200の接着強度が低下する傾向にある。
[0037] 次に、表面電極 3と導電性接着フィルム 10との関係について詳細に説明する。導 電性粒子 1の平均粒子径を r( m)とすると、その平均粒子径 rは、表面電極 3の表 面 Seの十点平均粗さ Rz ( μ m)以上である。また、導電性接着フィルム 10の膜厚を t m、図 1参照。）とすると、その膜厚 tは、表面電極 3の表面 Seの最大高さ Ry ( m )以上である。
[0038] 表面電極 3の表面 Seは、その用途によって、一般的に高低差 3〜30 μ mの凹凸を 有している場合がある。特に太陽電池セルに設けられる場合の表面電極 3は、上記 凹凸の高低差が 8〜18 mと粗くなる傾向にある。本発明者らは、鋭意検討の結果 、この凹凸に起因して従来の太陽電池では接続信頼性が十分ではないことを見出し た。
[0039] 本発明者らは更に検討した結果、表面電極 3と配線部材 4とを接続する層として、 接着剤成分 2中に導電性粒子 1を分散させた導電性接着フィルム 10を採用すると、 接続信頼性の向上が可能となることを明らかにした。そして、表面電極 3の表面 Seの 表面粗さと導電性粒子 1の平均粒子径及び導電性接着フィルム 10の膜厚との関係 力 接続信頼性に影響を与えることを突き止めた。具体的には、導電性粒子 1の平均 粒子径 rと表面電極 3の表面 Seの十点平均粗さ Rzとの相関性、並びに、導電性接着 フィルム 10の膜厚 tと表面電極 3の表面 Seの最大高さ Ryとの相関性力 接続信頼性 に影響を与えることを見出した。接続信頼性を向上させるためには、表面電極 3の表 面 Seにおける高低差の大きな部分の平均粗さが導電性粒子 1の平均粒子径!:を決 める要因となり、表面電極 3の表面 Seにおける高低差の最も大きな部分の粗さが導 電性接着フィルム 10の膜厚 tを決める要因になると考えられる。
[0040] すなわち、導電性粒子 1の平均粒子径 rが表面電極 3の表面 Seの十点平均粗さ Rz よりも小さくなると、導電性粒子 1が表面 Seにおける凹部に埋もれてしまい、表面電極 3及び後に詳述する配線部材 4間の電気的接続に寄与し難くなる。その結果、接続 構造 200における接続信頼性が十分ではなくなる。また、導電性接着フィルム 10の 膜厚 tが表面電極 3の表面 Seの最大高さ Ryよりも薄くなると、導電性接着フィルム 10 力 表面電極 3及び配線部材 4間に隙間なく充填されることが困難となり、表面電極 3 及び配線部材 4間の接着性が十分でなくなる。その結果、接続構造 200における接 続信頼性が十分ではなくなる。
[0041] 導電性粒子 1の平均粒子径 rは、表面電極 3の表面 Seの十点平均粗さ Rzよりも、 1 μ m以上大きいことが好ましぐ 3 μ m以上大きいことがより好ましぐ 5 μ m以上大き いことが更に好ましい。これにより、表面電極 3及び配線部材 4間の接続不良をより十 分に抑制することができる。また、上記平均粒子径 rと上記十点平均粗さ Rzとの差の 上限は、 Rz μ mであることが好ましぐ 2/3Rz μ mであることがより好ましい。これら の差が Rz μ m以下、特に 2Z3Rz μ m以下であると、導電性粒子 1が物理的に凹部 に安定配置するため、接続抵抗を低下させるという利点が得られる。
[0042] 導電性粒子 1の平均粒子径 rは、接着剤成分 2への均一分散性の向上の観点から 、 3〜30 μ mであることが好ましぐ 8〜25 μ mであることがより好ましい。
[0043] 導電性接着フィルム 10の膜厚 tは、表面電極 3の表面 Seの最大高さ Ryよりも、 1 μ m以上大きいことが好ましぐ 3 m以上大きいことがより好ましぐ 5 m以上大きいこ とが特に好ましい。これにより、導電性接着フィルム 10の充填が更に十分となり、接続 不良をより十分に抑制することができる。また、上記膜厚 tと上記最大高さ Ryとの差の 上限は、 20 mであることが好ましぐ 10 mであることがより好ましい。これらの差が 20 m以下、特に 10 m以下であると、加熱圧着時における接着剤成分 2中の榭 脂の流動性及び樹脂の硬化性が更に向上し、接続強度が増大するという利点が得 られる。
[0044] 配線部材 4はフィルム状、すなわち、その断面が長方形であると好ま ヽ。これによ り、表面電極 3との距離を容易に制御可能となるので、ノッケージングの際の寸法精 度が向上する。
[0045] 配線部材 4は、金属を主成分として含むものであれば特に限定されな ヽ。配線部材 4の材料である金属としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ステンレス綱、 42ァロイ及び はんだめつき銅が挙げられる。導電性を更に向上させる観点から、配線部材 4は、 Cu 、 Ag、 Au、 Fe、 Ni、 Pb、 Zn、 Co、 Ti及び Mgからなる群より選ばれる 1種以上の金 属を含むことがより好ましい。また、可とう性を更に向上させて上記寸法精度を高める 観点から、配線部材 4は、絶縁フィルム（図示せず)の表面上に設けられた金属めつ き層又は金属電着層であると好ましい。ただし、その用途によっては金属箔であって ちょい。
[0046] 上記絶縁フィルムの材料は絶縁性を示すものであれば特に限定されないが、可とう 性をより向上させて上記寸法精度を高める観点から、榭脂を主成分とするものである ことが好ましい。この榭脂としては、例えば、ポリイミド榭脂、ガラスエポキシ榭脂、ビス マレイミドトリアジン榭脂、ポリエステル榭脂が挙げられる。
[0047] 次に、好適な実施形態に係る接続方法、すなわち接続構造 200の製造方法につ いて説明する。この接続方法は以下の第 1工程、第 2工程、第 3工程及び第 4工程を 有するものである。
[0048] 第 1工程では、シリコンウェハ等の基材上に表面電極 3を形成してなる第 1積層体 を準備する。
[0049] 第 2工程では、絶縁フィルム上に形成された配線部材 4の表面上に、導電性接着フ イルム 10を形成して第 2積層体を得る。導電性接着フィルム 10は、導電性粒子 1を分 散させたペースト状の接着剤成分 (以下、導電性粒子とペースト状の接着剤成分との 配合物を「ペースト状導電性接着剤」ともいう。）を、配線部材 2の表面上に塗布した 後に溶剤等を揮発してフィルム状にする工程を経て得られてもよい。あるいは、導電 性接着フィルム 10は、ペースト状導電性接着剤から予め溶剤等を揮発させてフィル ム状に成形した後に、配線部材 4の表面上に載置される工程を経て得られてもよい。
[0050] これらのうち、導電性接着フィルム 10の膜厚寸法精度、及び Z又は、後述する第 4 工程において、導電性接着フィルム 10を圧着する際の圧力配分の観点から、後者で あることが好ましい。この場合、導電性接着フィルム 10を配線部材 4の表面上に載置 した後、それらを積層方向に加圧して仮圧着することが好ましい。
[0051] ペースト状の接着剤成分は、上述の熱硬化性榭脂及びその他の任意成分を含む 組成物から得られるものであり、常温（25°C)で液状である場合にはそのままで使用 することができる。上記組成物が室温で固体である場合には、加熱してペースト化す る他、溶剤を使用してペーストイ匕してもよい。使用できる溶剤としては、上述の組成物 と反応せず、かつ十分な溶解性を示すものであれば、特に制限は受けない。
[0052] また、ペースト状導電性接着剤を予めフィルム状に成形する場合、そのペースト状 導電性接着剤を、フッ素榭脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、離型紙 等の剥離性基材上に塗布し、又は不織布等の基材に上記接着剤を含浸させて剥離 性基材上に載置し、溶剤等を除去することによって得ることができる。このようにぺー スト状導電性接着剤を予めフィルム状に成形すると、取扱性に優れ一層便利である。 また、この場合、導電性接着フィルム 10を配線部材 4の表面上に載置する直前又は 載置した後、剥製基材を剥離除去する。
[0053] ペースト状導電性接着剤は、アプリケータ、ロールコータ、コンマコータ、ナイフコー タ、ドクタープレードフローコータ、密閉コータ、ダイコータ、リップコータ等を用いて塗 布される。この際、導電性接着フィルム 10の膜厚 tは、アプリケータやリップコータの ギャップ調整によって制御することができる。また、導電性接着フィルム 10の膜厚 tは
、ペースト状導電性接着剤に含まれる熱硬化性榭脂等の不揮発分の量を調整するこ とによっても ff¾御することができる。
[0054] 第 3工程では、第 1積層体における表面電極 3の表面 Seと第 2積層体における導電 性接着フィルム 10の表面とを接触させるようにして、第 1積層体と第 2積層体とを更に 積層した第 3積層体を得る。この際、第 1積層体と第 2積層体とを位置合わせして積 層した後、その位置を固定するために、積層方向に加圧して仮圧着してもよい。
[0055] 第 4工程では、第 3積層体を積層方向に加熱及び加圧して、少なくとも表面電極 3、 導電性接着フィルム 10及び配線部材 4がこの順に積層されてなる接続構造 200を得 る。この第 4工程により、表面電極 3及び配線部材 4が導電性接着フィルム 10により 接着されると共に、それらの間の電気的接続が導電性接着フィルム 10を介して確保 される。
[0056] 加熱温度及び加圧圧力の条件は、上記電気的接続が確保でき、表面電極 3及び 配線部材 4が導電性接着フィルム 10により接着される範囲であれば、特に制限され ない。なお、この加圧及び加熱の諸条件は、使用する用途、接着剤成分中の各成分 、接続構造 200の材料によって適宜選択される。例えば、加熱温度は、熱硬化性榭 脂が硬化する温度であればよい。また、加圧圧力は、表面電極 3及び導電性接着フ イルム 10間が十分に密着され、かつ表面電極 3や配線部材 4等が損傷しない範囲で あればよい。さらに、加熱'加圧時間は、表面電極 3や配線部材 4等に過剰に熱が伝 搬して、それらの材料が損傷したり変質したりしないような時間であればよい。具体的 には、導電性接着フィルム 10の到達温度力 lMPa〜3MPaの加圧条件下で、 15 秒〜 20秒の間に 150°C〜 180°Cに到達する条件力 電気的接続及び接着力の向 上の観点力も好ましい。
[0057] こうして得られる接続構造 200は、導電性接着フィルム 10中に分散した導電性粒 子 1が表面電極 3及び配線部材 4間の電気的接続を十分なものとする。更に、導電 性接着フィルム 10が表面電極 3と配線部材 4とを十分な接着強度で接着する。これら の結果、接続構造 200は、接続信頼性に十分優れたものとなる。また、電気的接続 を確保するためにはんだを用いなくてもよ！、ため、接続構造 200の特性劣化が十分 に抑制され、パッケージングに起因する製品の歩留低下も防止できる。
[0058] 本実施形態の導電性接着フィルム 10は、上述のとおり太陽電池セルに最も好適に 用いることができる。太陽電池は、太陽電池セルを複数個、直列及び Z又は並列に 接続し、耐環境性のために強化ガラスなどで挟み込み、間隙を透明性のある榭脂〖こ よって埋められた外部端子を備えた太陽電池モジュールとして用いられる。本実施 形態の導電性接着フィルム 10は、複数の太陽電池セルを直列及び Z又は並列に接 続するための配線部材と、太陽電池セルの表面電極とを接続する用途に好適に用 いられる。
[0059] 本実施形態の太陽電池モジュールは、上記のように表面電極を有する複数の太陽 電池セルが、表面電極に電気的に接続された配線部材を介して接続された構造を 有してなるものであり、表面電極と配線部材とが、本実施形態の導電性接着フィルム により接続されてなるものである。
[0060] ここで、図 3は、本実施形態の太陽電池モジュールの要部を示す模式図であり、複 数の太陽電池セルが相互に配線接続された構造の概略を示している。図 3 (a)は太 陽電池モジュールの表面側を示し、図 3 (b)は裏面側を示し、図 3 (c)は側面側を示 す。
[0061] 図 3 (a)〜（c)に示すように、太陽電池モジュール 100は、半導体ウェハ 6の表面側 にグリッド電極 7及びバス電極 (表面電極） 3aが、裏面側に裏面電極 8及びバス電極（ 表面電極） 3bがそれぞれ形成された太陽電池セルが、配線部材 4により複数相互に 接続されている。そして、配線部材 4は、その一端が表面電極としてのノ ス電極 3aと 、他端が表面電極としてのバス電極 3bと、それぞれ本発明の導電性接着フィルム 10 を介して接続されている。
[0062] 力かる構成を有する太陽電池モジュール 100は、上述した本実施形態の導電性接 着フィルムにより表面電極と配線部材とが接続されているため、太陽電池セルへの悪 影響がなぐ且つ、十分な接続信頼性を得ることができる。これにより、太陽電池モジ ユール 100は、その優れた接続信頼性に起因して、高い F. F.を長時間確保するこ とがでさる。 [0063] 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に 限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可 能である。
[0064] 本発明の接続方法は、上述の太陽電池を作製する際のみでなぐ例えば、タンタル コンデンサ、アルミ電解コンデンサ、セラミックコンデンサ、パワートランジスタ、各種セ ンサ、 MEMS関連材料、ディスプレイ材料の引き出し配線部材等を作製する際にも 好適に使用することができる。
実施例
[0065] 以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例 に限定されるものではない。
[0066] (実施例 1)
まず、多結晶性シリコンウェハの表面上に、銀ガラスペーストから形成される表面電 極（幅 2mm X長さ 15cm、 Rz： 10 m、 Ry： 14 m)を設けてなる太陽電池セル（M OTECH社製、商品名「125角セル多結晶 MOT Tl」、厚さ：250 /ζ πι Χ幅 12. 5c m X長さ 12. 5cm)を準備した。
[0067] 次に、ブチルアタリレート 40質量部、ェチルアタリレート 30質量部、アクリロニトリル 3 0質量部、及びグリシジルメタタリレート 3質量部を共重合してなるアクリルゴム（日立 化成工業社製、商品名「KS8200H」、分子量: 85万)を準備した。
[0068] フヱノキシ榭脂（ユニオンカーバイド社製、商品名「PKHC」、重量平均分子量： 45 000) 50g、及び上記アクリルゴム 125gを酢酸ェチル 400gに溶解し、固形分 30質 量％の溶液を得た。次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状のェ ポキシ榭脂 (旭化成ケミカルズ社製、商品名「ノバキユア HX— 3941HP」、エポキシ 当量： 185g/eq) 325gを上記溶液に添加し、更に溶液を撹拌して、ペースト状の接 着剤成分を得た。
[0069] 次に、上述の接着剤成分に対して平均粒子径が 12 mの導電性粒子である-ッ ケル粒子 (見掛け密度: 3. 36gZcm3)を添加して分散させた。こうして接着剤成分 及び導電性粒子の合計体積に対して 5体積％の導電性粒子を配合するペースト状 導電性接着剤を得た。なお、導電性粒子の平均粒子径は走査型電子顕微鏡 (SEM 、 日立製作所社製、商品名「S— 510」）での観察を経て、上述の方法により導出され た。また、導電性粒子の配合量は、導電性粒子の形状を平均粒子径が直径である球 状とみなして算出した粒子体積、及び、導電性粒子の見掛け密度力も算出した。
[0070] 上記ペースト状導電性接着剤を、ロールコータ (テスター産業社製、商品名「PI— 1 210」）を用いて、配線部材である幅 20cm X長さ 30cm X厚さ 175 mの電解銅箔 の光沢面に塗布して塗膜を得た。ロールコータのギャップは、塗膜から溶媒等を揮発 させた後の厚さ、すなわち導電性接着フィルムの厚さが 25 mとなるよう調整した。こ の調整は、予めギャップを変更して、溶媒等を除去した後の膜厚が異なる 3種のフィ ルムを作製し、ギャップと膜厚との関係式を導出して、その関係式に基づいて行った
[0071] 次に、塗膜をホットプレート上に載置して、 70°Cで 3分間加熱することにより、溶媒 等を揮発させた。その後、スリツター (東洋刃物社製、商品名「高精度ギャングユニット 」）により 2mm幅に裁断して、導電性粒子を分散し厚さ 25 mである導電性接着フィ ルムを電解銅箔の光沢面上に設けた積層体を得た。この積層体を 20cm長さに裁断 して、幅 2mm X長さ 20cmの矩形にした。
[0072] 次 ヽで、導電性接着フィルムの電解銅箔側とは反対側の表面と、上記太陽電池セ ルの表面電極の表面とが接するように、それらを積層して積層体を得た。続いて、そ の積層体に対して、圧着ツール（日化設備エンジニアリング社製、商品名「AC— S3 00」）を用いて、加熱温度 170°C、加圧圧力 2MPa、加熱，加圧時間 20秒間の条件 で、積層方向に加熱及び加圧を施した。こうして、太陽電池セルの表面電極に電解 銅箔による配線部材が導電性接着フィルムを介して接続した接続構造を得た。
[0073] (実施例 2)
電解銅箔に代えて、絶縁フィルムである榭脂フィルムの主面上に銅めつきを施した 銅めつきフィルム (銅めつき厚さ：40 m)を用いた以外は実施例 1と同様にして、接 続構造を得た。
[0074] (実施例 3)
ニッケル粒子に代えて、プラスチック粒子の表面を金めつきで被覆してなる金めつき プラスチック粒子（平均粒子径： 20 m、金めつき厚さ：平均 200 A、見掛け密度： 2. 8g/cm3)を用い、 Rz : 10 m、 Ry: 14 mの表面粗さを有する銀ガラスペーストか ら形成される表面電極を設けてなる太陽電池セルに代えて、 Rz : 15 m、 Ry: 18 μ mの表面粗さを有する銀ガラスペーストから形成される表面電極を設けてなる太陽電 池セル（MOTECH社製、商品名「125角セル多結晶 MOT Tl」、厚さ： 250 /z m X 幅 12. 5cm X長さ 12. 5cm)を用いた以外は実施例 1と同様にして、接続構造を得 た。
[0075] (比較例 1)
まず、実施例 1と同様の太陽電池セルを準備した。次に、はんだめつき銅線 (幅 2m m X厚さ 250 μ m)を準備し、上記太陽電池セルの電極とはんだめつき銅線とをはん だ接続した。こうして接続構造を得た。
[0076] (比較例 2、 3)
導電性粒子の平均粒子径を表 4に記載のとおりに代えた以外は実施例 1と同様に して、接続構造を得た。
[0077] (比較例 4)
導電性接着フィルムの厚さを表 6に記載のとおりに代えた以外は実施例 1と同様に して、接続構造を得た。
[0078] 以上、各実施例及び比較例に係る接着剤成分における各物質の配合を表 1、 2に 、導電性粒子及び配線部材の種類を表 3、 4に、表面電極の表面粗さ及び導電性接 着フィルムの種類を表 5、 6にそれぞれ示す。なお、導電性接着フィルムの厚さ、表面 電極の表面粗さについては、下記のようにして測定した。また、導電性接着フィルム の弾性率 (貯蔵弾性率)は上述のようにして測定した。
[0079] [導電性接着フィルムの厚さ測定]
導電性接着フィルムの厚さについては、マイクロメータ（Mitutoyo Corp.社製、 商品名「ID— C112C」）により測定した。
[0080] [表面電極の表面粗さ測定]
表面電極の十点平均粗さ Rz及び最大高さ Ryにつ!/、ては、 JIS— B0604 - 1994 に準拠して導出した。電極表面は、超深度形状測定顕微鏡 (KEYENCE社製、商 品名「VK— 8510」）により観察し、画像計測'解析ソフト (KEYENCE社製、商品名 「VK—H1A7」により Rz及び Ryを導出した。
[0081] [表 1]
Figure imgf000018_0001
[0082] [表 2]
Figure imgf000018_0002
[0083] [表 3]
[0084] [表 4]
Figure imgf000018_0003
[0085] [表 5] 表面粗さ（jUm) 導電性接 フィルム
十点平均 取大! ¾ 厚さ 弾性率
粗さ Rz y (GPa)
実施例 1 10 14 25 2. 1
実施例 2 10 14 25 2. 1
実施例 3 15 18 35 2. 1
[0086] [表 6] 表面粗さ（jUm) 導電性接着フィルム
十点平均 取大！ ¾さ 厚さ 弾性率
粗さ Rz Ry (jU m) (GPa)
比較例 1 10 14
比較例 2 10 14 25 2. 1
比較例 3 10 14 25 2. 1
比較例 4 10 14 8 2. 1
[0087] <各特性の評価 >
上記実施例 1〜3及び比較例 1〜4の接続構造について、ピール強度、ウェハ（基 材）の反り、 F. F. (1000h)/F. F. (Oh)、太陽電池セルの歩留を下記のようにして 測定した。結果を表 7、 8に示す。
[0088] [ピール強度測定]
得られた接続構造におけるタブ電極 (電解銅箔又は銅めつきフィルム）の端部を垂 直に折り曲げ、ピール強度測定装置 (ORIENTEC社製、商品名「STA— 1150」） のチャックに固定した。その後、引っ張り速度 2cmZ秒でタブ電極を引き上げて、ピ ール強度を測定した。なお、表中「ウェハ割れ」とは、ピール強度が高いために、タブ 電極を完全にピール (剥離)する前にウェハが割れてしま 、、ピール強度が測定でき な力つたことを意味する。
[0089] [ウェハの反り測定]
得られた接続構造を、そのウェハを下側にして平滑面上に載置し、矩形のウェハの 一端 (一辺）を平滑面に固定した。ウェハは電極側とは反対側の面が凸状になって いるため、矩形のウェハの一端を平滑面に固定すると、それと対向する一端が浮き 上がった状態になった。その浮き上がった一端の平滑面力もの距離を、焦点深度計 を用いて 5点測定し、相加平均値を算出した。ウェハの一辺長さに対する上記相加 平均値の割合 (％)を反り量として導出した。なお、測定限界下限値が 0. 3%である ため、それよりも小さい場合は表中「く 0. 3」と示した。
[0090] [F. F. (1000h) /F. F. (Oh)の測定]
得られた接続構造の IV曲線を、ソーラシミュレータ (ヮコム電創社製、商品名「wxs
— 155S— 10」、 AM : 1. 5G)を用いて測定した。また、接続構造を 85°C、 85%RH の高温高湿雰囲気下で 1000時間静置した後、同様に IV曲線を測定した。それぞれ の IV曲線力も F. Fを各々導出し、高温高湿雰囲気下に静置した後の F. Fを、高温 高湿条件下に静置する前の F. F.で割った値である F. F. (1000h) /F. F. (Oh) を評価指標として用いた。なお、一般に F. F. (1000h) /F. F. (Oh)の値が 0. 95 以下となると接続信頼性が低!ヽと判断される。
[0091] [太陽電池セルの歩留測定]
まず、接続構造を 10個作製した。それぞれの接続構造の状態を観察し、 10個のう ち、割れや剥離が認められるものを除いた個数を歩留（％)として評価した。
[0092] [表 7]
Figure imgf000020_0001
[0093] [表 8]
Figure imgf000020_0002
産業上の利用可能性
[0094] 本発明によれば、はんだの代替となる接続部剤を用い、かつ、十分に優れた接続 信頼性を有する太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続方法を提供することが できる。

Claims

請求の範囲
[1] 太陽電池セルの表面電極と配線部材とを、導電性接着フィルムを介して電気的に 接続する方法であって、
前記導電性接着フィルムは絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、
前記表面電極の前記導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さを Rz ( m)、 最大高さを Ry ( m)として、
前記導電性粒子は、その平均粒子径 r m)が前記十点平均粗さ Rz以上であり、 かつ、前記導電性接着フィルムの厚さ t ( m)は前記最大高さ Ry以上である、接続 方法。
[2] 前記配線部材がフィルム状の導電部材である、請求項 1記載の接続方法。
[3] 前記配線部材が、 Cu、 Ag、 Au、 Fe、 Ni、 Pb、 Zn、 Co、 Ti及び Mgからなる群より 選ばれる 1種以上の金属を主成分として含む、請求項 1又は 2に記載の接続方法。
[4] 前記表面電極が、単結晶シリコンウェハ、多結晶シリコンウェハ、非結晶シリコンゥ ェハ及びィ匕合物半導体ウェハからなる群より選ばれる 1種以上のウェハの表面上に 設けられた電極である、請求項 1〜3のいずれか一項に記載の接続方法。
[5] 太陽電池セルの表面電極と配線部材とを電気的に接続するために用いられる導電 性接着フィルムであって、
絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、
前記表面電極の前記導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さを Rz ( m)、 最大高さを Ry ( m)として、
前記導電性粒子は、その平均粒子径 r m)が前記十点平均粗さ Rz以上であり、 かつ、前記導電性接着フィルムの厚さ t ( m)は前記最大高さ Ry以上である、導電 性接着フィルム。
[6] 前記配線部材がフィルム状の導電部材である、請求項 5記載の導電性接着フィル ム。
[7] 前記配線部材が、 Cu、 Ag、 Au、 Fe、 Ni、 Pb、 Zn、 Co、 Ti及び Mgからなる群より 選ばれる 1種以上の金属を主成分として含む、請求項 5又は 6に記載の導電性接着 フイノレム。
[8] 前記表面電極が、単結晶シリコンウェハ、多結晶シリコンウェハ、非結晶シリコンゥ ェハ及びィ匕合物半導体ウェハからなる群より選ばれる 1種以上のウェハの表面上に 設けられた電極である、請求項 5〜7の 、ずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
[9] 表面電極を有する複数の太陽電池セルが、前記表面電極に電気的に接続された 配線部材を介して接続された構造を有する太陽電池モジュールであって、
前記表面電極と前記配線部材とが、請求項 5〜8の!ヽずれか一項に記載の導電性 接着フィルムにより接続されて 、る、太陽電池モジュール。
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