WO2008044696A1 - Procede de connexion de cellules de batterie solaire et module batterie solaire - Google Patents

Procede de connexion de cellules de batterie solaire et module batterie solaire Download PDF

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WO2008044696A1
WO2008044696A1 PCT/JP2007/069730 JP2007069730W WO2008044696A1 WO 2008044696 A1 WO2008044696 A1 WO 2008044696A1 JP 2007069730 W JP2007069730 W JP 2007069730W WO 2008044696 A1 WO2008044696 A1 WO 2008044696A1
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electrode
adhesive layer
solar cell
wiring member
end side
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PCT/JP2007/069730
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Takehiro Shimizu
Kaoru Okaniwa
Naoki Fukushima
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Hitachi Chemical Company, Ltd.
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    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method for connecting solar battery cells and a solar battery module.
  • a solar cell module in which a plurality of solar cells are connected in series is used.
  • the front surface electrode formed on the light receiving surface side of the solar cell and the back surface electrode formed on the back surface of the adjacent solar cell are electrically connected by a wiring member such as a lead wire.
  • a wiring member such as a lead wire.
  • solder has been used to connect the electrode and the wiring member (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Solder is widely used because it has excellent connection reliability such as electrical conductivity and fixing strength, is inexpensive and versatile.
  • Patent Documents 3 to 6 below disclose connection methods using paste-like or film-like conductive adhesives.
  • 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 Publication 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
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to simplify the manufacturing process and to obtain a highly reliable solar cell module with high yield.
  • An object is to provide a connection method.
  • Another object of the present invention is to provide a highly reliable solar cell module.
  • a first solar cell connection method of the present invention that solves the above problems is a method of connecting solar cells each having a surface electrode on a front surface and a back electrode on a back surface.
  • a wiring member comprising a conductive substrate and an adhesive layer provided on one surface of the conductive substrate is prepared, and the adhesive layer on one end side of the wiring member is used as the surface of one solar cell.
  • the first step of bonding to the electrode or the back electrode and the other end side of the wiring member that has undergone the first step are reversed around the central axis along the longitudinal direction of the adhesive layer surface on the other end side.
  • the second solar cell connection method of the present invention is a method of connecting solar cells each having a surface electrode on the front surface and a back electrode on the back surface, and having a strip-like conductive group.
  • the direction of the adhesive layer surface on one end side is changed by inverting one end side of a wiring member comprising a material and an adhesive layer provided on one surface of the conductive substrate around the central axis along the longitudinal direction.
  • an inversion wiring member having a direction opposite to the direction of the adhesive layer surface on the end side is prepared, and the adhesive layer on one end side of the inversion wiring member is attached to the front surface electrode or the back surface electrode of one solar cell.
  • the second adhesive layer is bonded to the electrode of the opposite polarity to the electrode of the one solar battery cell bonded in the first step of the other solar battery cell.
  • the solar cell adjacent to the wiring member is obtained by performing the above steps using the wiring member.
  • the adhesive layer can be easily disposed between the front electrode and the back electrode, and each electrode and the conductive substrate can be connected at a lower temperature than when using solder. Battery cells can be easily and satisfactorily connected in series. Therefore, according to the first and second solar cell connection methods of the present invention, the manufacturing process can be simplified and a highly reliable solar cell module can be obtained with a high yield. .
  • the inversion portion formed by inverting one end side of the belt-shaped conductive base material around the central axis along the longitudinal direction is provided in the solar cell. Can be placed in between.
  • the inversion portion is considered to be able to work to alleviate the impact, and the present inventors speculate that it contributes to improving the reliability of the solar cell module.
  • the conductive substrate is made of Cu, Ag, Au, Fe. Ni, Pb, Zn, Co, Ti, and Mg are preferably contained at least one selected from the group consisting of Mg and Mg.
  • the adhesive layer is a conductive adhesive layer. In this case, for example, by containing conductive particles in the adhesive layer, the connection resistance between the front or back electrode of the solar battery cell and the conductive substrate can be reduced. Factor) It becomes easy to improve characteristics
  • the present invention provides a plurality of solar cells each having a surface electrode on the front surface and a back electrode on the back surface, arranged in a planar shape with the front surface side being the same surface side.
  • a strip-shaped conductive substrate provided to connect the front electrode of one of the solar cells and the back electrode of the other solar cell is inverted at one end around the central axis along the longitudinal direction.
  • the solar cell module which has the inversion part formed by making it between solar cells.
  • the solar cell module having such a configuration can be manufactured by the first and second solar cell connecting methods of the present invention described above, the solar cell module has high reliability and excellent productivity. It can be said that.
  • the inversion part is considered to be able to work to alleviate the impact, and the present inventors speculate that this is also a factor that can achieve high reliability.
  • FIG. 1 is a schematic view of a solar cell surface.
  • FIG. 2 is a schematic view of the back surface of a solar battery cell.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a wiring member according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of a wiring member according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method of connecting solar battery cells according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing one embodiment of a solar cell module according to the present invention, (a) is a view seen from the front electrode side, and (b) is a view seen from the back electrode side. .
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method for connecting solar battery cells according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining a solar cell module produced in an example. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic view of a solar battery cell according to the present invention as viewed from the light receiving surface side.
  • the light receiving surface is referred to as the surface of the solar battery cell.
  • FIG. 2 is a schematic view of the solar cell 10 shown in FIG. 1 viewed from the back side.
  • a solar cell 10 shown in FIGS. 1 and 2 has a light receiving portion 12 provided on one surface of a flat substrate 11. As shown in FIG.
  • a surface electrode 13 that also includes a bus bar electrode 13 a and finger electrodes 13 b is provided. Also, as shown in FIG. 2, an aluminum paste fired layer 14 and a back electrode 15 are provided on the back surface of the solar cell 10, that is, on the side opposite to the light receiving portion of the substrate.
  • Examples of the substrate of the solar cell 10 include a substrate made of at least one of Si single crystal, polycrystal, and amorphous.
  • the light receiving portion side of the substrate may be an N-type semiconductor layer or a P-type semiconductor layer.
  • the surface electrode 13 includes a known material capable of obtaining electrical conduction.
  • a silver paste in which various conductive particles are dispersed in a general silver-containing glass paste or adhesive resin examples thereof include pastes, gold pastes, carbon pastes, nickel pastes and aluminum pastes, and ITO formed by firing or vapor deposition.
  • a glass paste electrode containing silver is preferably used from the viewpoints of heat resistance, conductivity, stability, and cost.
  • a silver paste and an aluminum paste are formed on a substrate made of at least one of Si single crystal, polycrystal and amorphous by screen printing or the like.
  • the Ag electrode and the A1 electrode are provided as the back electrode by applying and coating and drying and baking them as necessary.
  • the back electrode 15 such as a silver electrode is provided on the aluminum paste fired layer 14 like the solar cell 10.
  • solar cells having such a configuration are connected.
  • the wiring member according to the present invention can be bonded to a fired product of aluminum paste. Therefore, it is also possible to connect a solar battery cell in which only the aluminum paste fired layer is provided as the back electrode. In this case, there is no need to provide a silver electrode, which is very advantageous in terms of cost and production efficiency.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a wiring member according to the present invention.
  • a wiring member 20 shown in FIG. 3 includes a strip-shaped conductive base material 22 and a conductive adhesive layer 24 provided on one surface of the conductive base material 22.
  • the conductive substrate 22 is not particularly limited as long as it contains a metal as a main component.
  • the force S formed from gold, silver, copper, iron, stainless steel, 42 alloy and soldered copper.
  • the conductive substrate 22 preferably contains one or more metals selected from the group consisting of Cu, Ag, Fe, Ni, Pb, Zn, Co, Ti, and Mg.
  • the shape of the conductive base material 22 is preferably a rectangular cross section.
  • a paste-like conductive adhesive may be applied on the conductive base material 22 or a previously prepared film-like conductive adhesive may be laminated.
  • the connectivity with the front electrode 13 and the back electrode 15 can be improved.
  • the distance between the conductive substrate 22 and the front electrode 13 or the back electrode 15 can be easily controlled, the dimensional accuracy during packaging can be improved.
  • the thickness of the conductive base material 22 is preferably set as appropriate depending on the value of the current flowing from the solar cell, but from the viewpoint of the resistance value, it is preferably 150 to 300 111, and 200 to 25 O. ⁇ m is more preferable.
  • the width and length of the conductive base material 22 are appropriately set according to the size of the electrode of the solar cell to be connected, and the light receiving area is reduced. Since the power generation efficiency per unit area decreases, the width is usually set to 1 to 3 mm.
  • the conductive adhesive layer 24 preferably includes at least an adhesive component and conductive particles dispersed therein.
  • the adhesive component is not particularly limited as long as it exhibits adhesiveness, but is preferably a resin composition containing a thermosetting resin from the viewpoint of further improving the connectivity.
  • thermosetting resin known resins can be used, and examples thereof include epoxy resins, phenoxy resins, acrylic resins, polyimide resins, polyamide resins, and polycarbonate resins. These thermosetting resins can be used alone 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 resin composition as the adhesive component may contain a known curing agent and curing accelerator as optional components in addition to the thermosetting resin.
  • this resin composition is used to improve adhesion and wettability with respect to the surface electrode 13, the back electrode 15, and the conductive substrate 22, and a silane coupling agent, titanate coupling agent, aluminate cup.
  • a modifying material such as a ring agent may be contained, and a dispersing agent such as calcium phosphate or calcium carbonate may be contained in order to improve the uniform dispersibility of the conductive particles.
  • this resin composition may contain a rubber component such as acrylic rubber, silicon rubber, urethane, etc. in order to control elastic modulus and tackiness. 22.
  • a chelate material or the like may be contained.
  • the conductive particles are not particularly limited! /, For example, gold particles, silver particles, copper particles, nickel particles, gold-plated particles, copper-plated particles, nickel-plated particles, and the like.
  • the conductive particles are in the form of a chestnut or the like from the viewpoint of sufficiently embedding the surface irregularities of the adherends (for example, electrodes and conductive base materials) at the time of connection to ensure sufficient electrical connection between the adherends. It is preferably a spherical particle shape. In other words, if the shape of the conductive particles is brown or spherical, the irregularities on the surface of the adherend can be sufficiently embedded, and vibrations and expansion after connection can be achieved. Of conductive particles against fluctuations Since followability becomes high, it is preferable.
  • a paste-like conductive adhesive is applied on the conductive substrate 22, and then the solvent is volatilized to provide the film-like conductive adhesive layer 24.
  • examples thereof include a method of providing a film-like conductive adhesive layer 24 by laminating a film-like conductive adhesive prepared in advance on the conductive substrate 22.
  • the paste-like conductive adhesive one obtained by dispersing conductive particles in the resin composition containing the thermosetting resin described above can be used.
  • a film-like conductive adhesive can be prepared in advance using this paste-like conductive adhesive.
  • a film-like conductive adhesive prepared in advance is used from the viewpoint of more equalizing the dimensional accuracy of the film thickness of the conductive adhesive layer 24 and the pressure distribution when the adhesive layer is pressure-bonded.
  • a method of laminating on the conductive substrate 22 is preferable. In this case, it is preferable to place a film-like conductive adhesive on the surface of the conductive base material 22 and then press-bond them in the laminating direction for temporary pressure bonding.
  • the paste-like conductive adhesive is obtained by mixing the above-described thermosetting resin and a resin composition containing other optional components and the above-described conductive particles, and is at room temperature (25 ° C). When it is liquid, it can be used as it is. When the above mixture is solid at room temperature, it may be pasted by using a solvent in addition to heating to make a paste.
  • the solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not react with the above resin composition and exhibits sufficient solubility.
  • the paste-like conductive adhesive is applied on a peelable substrate such as a fluororesin film, a polyethylene terephthalate film, or a release paper, or 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 peeling base material and removing the solvent and the like.
  • a film-like conductive adhesive is excellent in handleability and can facilitate the production of the wiring member 20.
  • the peeling substrate is peeled and removed immediately before or after the film-like conductive adhesive is placed on the surface of the conductive substrate 22.
  • the paste-like conductive adhesive is formed using an applicator, roll coater, comma coater, knife coater, doctor blade flow coater, hermetic coater, die coater, lip coater, etc.
  • Application power S At this time, the film thickness of the conductive adhesive layer to be formed can be controlled by adjusting the gap of the applicator or lip coater.
  • the film thickness of the conductive adhesive layer can also be controlled by adjusting the amount of non-volatile components such as thermosetting resin contained in the paste-like conductive adhesive.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of the wiring member according to the present invention.
  • the reverse wiring member 26 shown in FIG. 4 has a different orientation of the conductive adhesive layer surface on one end side by inverting one end side of the wiring member 22 shown in FIG. 3 around the central axis along the longitudinal direction. The direction of the conductive adhesive layer surface on the end side is opposite.
  • the reversal wiring member 26 has a reversal portion 28 formed by reversing one end side around the central axis along the longitudinal direction at a substantially central portion.
  • a wiring member 20 including a strip-like conductive base material 22 and a conductive adhesive layer 24 provided on one surface of the conductive base material is prepared.
  • the adhesive layer 24 is bonded and adhered to the bus bar electrode 13a of one solar cell 10 while being aligned. At this time, pressure may be applied in the stacking direction to temporarily press-bond.
  • the wiring member bonded as described above is heated and pressed in the stacking direction to obtain a connection structure in which the surface electrode 13, the cured conductive adhesive layer, and the conductive base material 22 are stacked in this order.
  • the surface electrode 13 and the conductive substrate 22 are bonded by the cured product of the conductive adhesive layer, and electrical connection therebetween is ensured through the cured product of the conductive adhesive layer ( (See Figure 5 (a)).
  • the heating temperature and the pressurizing pressure are not particularly limited as long as the above electrical connection can be secured and the surface electrode 13 and the conductive substrate 22 are sufficiently bonded by the cured product of the conductive adhesive layer.
  • the conditions for pressing and heating are appropriately selected depending on the intended use, each component in the adhesive component, and the material of the adherend.
  • 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 13 and the conductive adhesive layer 24 are sufficiently adhered and the surface electrode 13 and the conductive base material 22 are not damaged.
  • the heating / pressurizing time causes excessive heat to propagate to the surface electrode 13 and the conductive substrate 22. Thus, it is sufficient that the time is such that these materials are not damaged or deteriorated.
  • the other end side of the wiring member bonded as described above (the bonded! /,! // side) is reversed around the central axis along the longitudinal direction thereof, so that the other end side is reversed.
  • the direction of the conductive adhesive layer surface is opposite to the direction of the conductive adhesive layer surface at one end (see Fig. 5 (b)).
  • the conductive adhesive layer 24 on the other end side of the inverted wiring member 20 is adhered to the back electrode 15 of another solar cell. At this time, pressure may be applied in the stacking direction to temporarily press-bond.
  • the wiring member bonded as described above is heated and pressed in the stacking direction to obtain a connection structure in which the back electrode 15, the cured conductive adhesive layer, and the conductive base material 22 are stacked in this order.
  • the back electrode 15 and the conductive base material 22 are bonded by the cured product of the conductive adhesive layer, and electrical connection therebetween is ensured through the cured product of the conductive adhesive layer ( (See Figure 5 (c)).
  • the wiring member may be bonded to the front electrode first, and then the force applied to the back electrode may be reversed.
  • connection structure obtained through the above steps V is electrically connected to the front electrode and the conductive substrate, and the back electrode and the conductive substrate by the conductive particles dispersed in the conductive adhesive layer.
  • the connection will be sufficient.
  • the cured product of the conductive adhesive layer bonds the front electrode and the conductive substrate, the back electrode and the conductive substrate with sufficient adhesive strength.
  • this connection structure is sufficiently excellent in connection reliability.
  • the solar cell connection method of the present embodiment since it is not necessary to use solder to ensure electrical connection, characteristic deterioration of the connection structure is sufficiently controlled, and sufficient dimensional accuracy is ensured. This can sufficiently prevent a decrease in product yield.
  • the plurality of solar cells 10 have the light receiving unit 12 side (surface side) on the same plane as shown in FIG.
  • a strip-shaped conductor provided to connect the surface electrode of one of the adjacent solar cells to the back electrode of the other solar cell.
  • Fig. 6 (a) is a schematic view of the solar cell module 100 as viewed from the light receiving unit 12 side (surface side of the solar cell), and Fig. 6 (b) shows the solar cell module 100 on the substrate 11 side.
  • FIG. 6 It is the schematic diagram seen from (the back side of a photovoltaic cell). Note that a solar cell module 100 shown in FIG. 6 shows a main part of the solar cell module. In practical use, the solar cell module 100 shown in FIG. 6 is sandwiched between tempered glass for environmental resistance, the gap is filled with a transparent resin, and external terminals are further provided. 1S solar cell Used as a module.
  • Solar cell module 100 includes front surface electrode 13 and back surface electrode 15 of adjacent solar cells.
  • the solar cell module 100 has an advantage of excellent impact resistance.
  • the reason why such an effect can be obtained is that a spring effect is produced by the reversal portion provided between the solar cells of the solar cell module, and the impact in the vertical direction on the surface of the solar cell is alleviated.
  • the solar cell connection method of the present embodiment it is possible to connect the solar cells by using the reversal wiring member 26 shown in FIG. it can .
  • the reverse wiring member 26 is prepared, and the conductive adhesive layer on one end side of the reverse wiring member 26 is aligned on the bus bar electrode 13a of one solar battery cell and bonded to the shell. (Refer to Fig. 7 (a)).
  • the conductive adhesive layer on the other end side of the inversion wiring member 26 is adhered onto the back electrode 15 of the other solar battery cell (see FIG. 7B).
  • the conductive adhesive layer can be cured in the same manner as in the case of using the wiring member 20 described above.
  • the solar cell module shown in FIG. 6 can also be manufactured by such a connection method.
  • the reverse wiring member may first be bonded to the front surface electrode, and then the force S bonded to the back surface electrode may be performed in the reverse order or simultaneously.
  • the wiring member 20 composed of the conductive base material 22 and the conductive adhesive layer 24
  • the wiring member 26 instead of the inversion wiring member 26 composed of the conductive base material 22 and the conductive adhesive layer 24, the wiring member is provided with an adhesive layer on the conductive base material 22. By reversing one end side of the adhesive member around the central axis along the longitudinal direction, an inversion wiring member in which the direction of the adhesive layer surface on one end side is opposite to the direction of the adhesive layer surface on the other end side can be used. .
  • the adhesive component constituting the adhesive layer of the wiring member and the reverse wiring member is not particularly limited as long as it exhibits adhesiveness, but from the viewpoint of further improving the connectivity, the thermosetting resin It is preferable that it is a resin composition containing this.
  • thermosetting resin known resins can be used, and examples thereof include epoxy resins, phenoxy resins, acrylic resins, polyimide resins, polyamide resins, and polycarbonate resins. These thermosetting resins can be used alone 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 resin composition as the adhesive component may contain a known curing agent and curing accelerator as optional components in addition to the thermosetting resin.
  • this resin composition is used to improve adhesion and wettability with respect to the surface electrode 13, the back electrode 15, and the conductive substrate 22, and a silane coupling agent, titanate coupling agent, aluminate cup.
  • ring You may contain modifying materials, such as an agent.
  • this resin composition may contain a rubber component such as acrylic rubber, silicon rubber, urethane, etc. in order to control elastic modulus and tackiness. In order to suppress the migration of 22, chelate material or the like may be contained.
  • the heating temperature and pressure are not particularly limited as long as the above electrical connection can be ensured and the electrode and the conductive substrate are sufficiently bonded by the cured product of the adhesive layer.
  • the conditions for pressurization and heating are appropriately selected depending on the intended use, each component in the adhesive component, and the material of the adherend.
  • the heating temperature may be a temperature at which the thermosetting resin is cured.
  • the pressurizing pressure may be within a range where the electrode and the conductive substrate are sufficiently adhered and the electrode and the conductive substrate are not damaged.
  • the heating / pressurization time should be such a time that excessive heat is propagated to the electrode or conductive substrate, causing damage or alteration of the materials! /.
  • a surface electrode (width 2 mm x length 12.5 cm) formed from a silver glass paste is provided on the surface of a polycrystalline silicon wafer, an electrode formed from an aluminum paste on the back surface, and a silver on the electrode.
  • Two solar cells (made by MOTECH, trade name “125 square cell polycrystal MOT T1”) having the same structure as shown in FIGS. Got ready.
  • nickel particles having an average particle diameter of 12 m were added and dispersed as conductive particles in the resin composition obtained above.
  • a paste-like conductive adhesive was obtained in which 5% by volume of conductive particles were blended with respect to the total volume of the adhesive component and the conductive particles.
  • the average particle size of the conductive particles was derived through observation with a scanning electron microscope (SEM, manufactured by Hitachi, trade name “S-510”). The blending amount of the conductive particles was calculated from 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 of the conductive particles.
  • the paste-like conductive adhesive obtained above was subjected to electrolytic copper foil (width) as a conductive substrate using a roll coater (trade name “PI-1210” manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.). 20 cm X length 3 Ocm X thickness 175 m) was applied to the glossy surface to form a coating film on the conductive substrate.
  • 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 layer was 25 m. In this adjustment, three types of films with different film thicknesses after removal of the solvent, etc. by changing the gap are prepared in advance, and a relational expression between the gap and the film thickness is derived and based on the relational expression. I went.
  • the conductive base material on which the coating film was formed was placed on a hot plate and heated at 70 ° C for 3 minutes to volatilize the solvent and the like. Then, this laminate was cut into a width of 2 mm by a slitter (trade name “High-precision gang unit” manufactured by Toyo Knife Co., Ltd.), and a conductive adhesive in which conductive particles were dispersed on a strip-shaped conductive substrate. A wiring member provided with a layer (thickness 25 ⁇ m) was obtained. This wiring member was further cut into a length of 26 cm to produce a rectangular wiring member having a width of 2 mm and a length of 26 cm.
  • a slitter trade name “High-precision gang unit” manufactured by Toyo Knife Co., Ltd.
  • the V, side is inverted around the central axis along the longitudinal direction thereof, so that the conductivity of the non-bonded side is reversed.
  • the direction of the conductive adhesive layer surface was opposite to the direction of the bonded conductive adhesive layer surface.
  • Separate solar cell cells are placed adjacent to each other so that the back electrode overlaps the conductive adhesive layer of the inverted wiring member, and two newly prepared wiring members are connected to the conductive adhesive on one end side. It arrange
  • a paste-like conductive adhesive obtained in the same manner as in Example 1 was applied onto a PET film and dried under the same conditions as in Example 1 to obtain a film-like conductive adhesive.
  • a wiring member was prepared by laminating on a material (made by Hitachi Cable, trade name “A-SNO”, tinned product, width 2 mm ⁇ length 260 mm ⁇ thickness 240 m).
  • a solar cell module in which two solar cells were connected in series was produced in the same manner as in Example 1 except that this wiring member was used.
  • a wiring member was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive particles were not added to the resin composition.
  • a solar cell module in which two solar cells were connected in series was produced in the same manner as in Example 1 except that this wiring member was used.
  • A-TPS Use soldered wire
  • the wiring member is not reversed.
  • the lamp heater is used at 260 ° C.
  • a solar cell module in which two solar cells were connected in series was produced in the same manner as in Example 1 except that it was heated and melted for 30 seconds.
  • the obtained solar cell module was placed on a smooth surface with its surface electrode facing down, and one end of a rectangular cell was fixed to the smooth surface. Since the cell has a convex shape on the surface electrode side, when one end of a rectangular cell was fixed to a smooth surface, one end facing it was raised. The distance from the smooth surface of one of the raised surfaces was measured using a depth of focus meter to calculate the arithmetic mean value. The ratio (%) of the above arithmetic average value to the length of one side of the cell was calculated as the amount of warpage. Note that the lower limit of measurement limit is 0.3%, so if it is smaller than that, it is indicated as “ku 0.3” in the table.
  • the IV curve of the obtained solar cell module was measured using a solar simulator (trade name “WXS-155S-10”, AM: 1.5G, manufactured by Samurai Denko Co., Ltd.). In addition, the solar cell module was left 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.
  • FF is derived from each IV curve, and the value obtained by dividing the FF after standing in a high-temperature, high-humidity atmosphere by the FF before standing in a high-temperature, high-humidity atmosphere is FF (1000h) / FF ( Oh) was used as an evaluation index. In general, when the value of F. F. (100 0h) / F. F. (Oh) is 0.95 or less, it is determined that the connection reliability is low.
  • the productivity of the solar cell modules of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was evaluated from the viewpoints of facility investment and manufacturing process.
  • the evaluation of capital investment is shown in Table 1 in the order of “Cost of capital investment,” “Existing equipment”, “Low”, “Medium” and “High”.
  • the evaluation of the manufacturing process is shown in Table 1 in the order of easy production, “simple”, “slightly complicated”, and “pretty complicated”.
  • Example 1 Example 2
  • Example 3 Comparative example 1 Yield (%) 1 0 0 1 0 0 1 0 0 8 0 Senor warpage 0.3 ⁇ 0.3 ⁇ 0.3 2.5 Reliability sex

Landscapes

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Description

明 細 書
太陽電池セルの接続方法及び太陽電池モジュール
技術分野
[0001] 本発明は、太陽電池セルの接続方法及び太陽電池モジュールに関するものである
〇
背景技術
[0002] 種々の太陽電池が利用されている力 所定の電圧が要求される場合、複数の太陽 電池セルを直列に接続した太陽電池モジュールが用いられる。このような太陽電池 モジュールは、太陽電池セルの受光面側に形成された表面電極と、隣接する太陽電 池セルの裏面に形成された裏面電極とがリード線などの配線部材によって電気的に 接続された構造を有している。そして、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を参照）。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] また、環境保護の観点などから、はんだを使用しな!/、配線の接続方法が検討され ている。例えば、下記特許文献 3〜6には、ペースト状やフィルム状の導電性接着剤 を用いた接続方法が開示されてレ、る。
[0004] 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号公幸
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
[0005] しかしながら、上記従来技術は以下のような問題を有していた。すなわち、特許文 献 1及び 2に記載のようにはんだを用いる接続方法では、はんだの溶融温度が通常 2 30〜260°C程度であることから、接続に伴う高温やはんだの体積収縮が太陽電池セ ルの半導体構造に悪影響を及ぼし、作製された太陽電池モジュールにお!/、てセル の割れや反り、配線の剥がれなどが発生する場合があった。そのため、製品の歩留り が低下する傾向があった。また、はんだによる接続は、電極及び配線部材間の距離 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。十分な寸法精度が得られないと、ノ ケージングプロセスの際に、製品の 歩留まりの低下につながる。更に、はんだ接続によって作製された太陽電池モジユー ルの特性が、高温高湿条件下で経時的に大幅に劣化する場合があることが本発明 者らの検討により判明している。
[0006] 一方、特許文献 3〜6に記載されて!/、るような導電性接着剤を用いて電極と配線部 材との接続を行う手法は、はんだを用いる場合に比べて低温での接着が可能である こと力、ら、高温で加熱されることによる太陽電池セルへの悪影響を抑制することができ ると考えられる。しかし、この手法によって太陽電池モジュールを作製するには、先ず 、太陽電池セルの電極上にペースト状或いはフィルム状の導電性接着剤を塗布或!/、 は積層することにより接着剤層を形成し、次いで、形成された接着剤層に配線部材を 位置合わせしてから接着するという工程を、すべての電極について繰返す必要があ る。そのため、製造工程が煩雑化して生産性が低下するという問題があった。
[0007] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造工程の簡略化を図ることが できるとともに、高信頼性の太陽電池モジュールを歩留まりよく得ることを可能とする 太陽電池セルの接続方法を提供することを目的とする。また、本発明は、高信頼性の 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] 上記課題を解決する本発明の第 1の太陽電池セルの接続方法は、表面に表面電 極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する方法であって、帯 状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配線部 材を用意し、該配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極又 は裏面電極に接着する第 1の工程と、第 1の工程を経た配線部材の他端側をその長 手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより他端側の接着剤層面の向きを 一端側の接着剤層面の向きとは反対にする第 2の工程と、第 2の工程を経た配線部 材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの上記第 1の工程で接着された一方 の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着する第 3の工程とを備える。
[0009] また、本発明の第 2の太陽電池セルの接続方法は、表面に表面電極を備え、裏面 に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する方法であって、帯状の導電性基 材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配線部材の一端側を その長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより一端側の接着剤層面の 向きを他端側の接着剤層面の向きとは反対にした反転配線部材を用意し、該反転配 線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極又は裏面電極に接 着する第 1の工程と、反転配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの 上記第 1の工程で接着された一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着 する第 2の工程とを備える。
[0010] 本発明の第 1及び第 2の太陽電池セルの接続方法によれば、上記配線部材を用い て上記工程を経ることにより、配線部材（導電性基材）と隣り合う太陽電池セルの表面 電極及び裏面電極との間に接着剤層を容易に配設することができるとともに、はんだ を用いる場合に比べてより低温で各電極と導電性基材とを接続することができること から、太陽電池セル同士を容易且つ良好に直列接続することが可能となる。よって、 本発明の第 1及び第 2の太陽電池セルの接続方法によれば、製造工程の簡略化を 図ることができるともに、高信頼性の太陽電池モジュールを歩留まりよく得ることが可 能となる。
[0011] また、本発明の太陽電池セルの接続方法によれば、帯状の導電性基材の一端側 を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることで形成される反転部を太陽電池 セル間に配することができる。この反転部は、衝撃を緩和する働きをすることができる と考えられ、太陽電池モジュールの信頼性向上に寄与しているものと本発明者らは 推察する。
[0012] 本発明の第 1及び第 2の太陽電池セルの接続方法においては、太陽電池セル間の 導通性をより確実に得る観点から、上記導電性基材が、 Cu、 Ag、 Au、 Fe、 Ni、 Pb、 Zn、 Co、 Ti及び Mgからなる群より選択される 1種以上の金属元素を含むものである ことが好ましい。 [0013] また、本発明の第 1及び第 2の太陽電池セルの接続方法においては、上記接着剤 層が導電性接着剤層であることが好ましい。この場合、例えば接着剤層に導電性粒 子を含有させることにより、太陽電池セルの表面電極又は裏面電極と導電性基材と の間の接続抵抗を低減することができ、 F. F (極性因子）特性を向上させやすくなる
[0014] また、本発明は、表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた複数の太陽電 池セルが表面側を同一面側にして平面状に配列され、隣り合う太陽電池セルのうち の一方の太陽電池セルの表面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極とを接続する ために設けられた帯状の導電性基材が、その一端側を長手方向に沿った中心軸線 周りに反転させることで形成される反転部を太陽電池セル間に有している太陽電池 モジュールを提供する。
[0015] このような構成を有する太陽電池モジュールは、上述した本発明の第 1及び第 2の 太陽電池セルの接続方法によって製造可能であることから、高信頼性であるとともに 生産性に優れたものといえる。また、上記反転部は衝撃を緩和する働きをすることが できると考えられ、このことも高信頼性を達成できる要因であると本発明者らは推察す 発明の効果
[0016] 本発明によれば、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、高信頼性の太陽 電池モジュールを歩留まりよく得ることを可能とする太陽電池セルの接続方法、及び 、高信頼性の太陽電池モジュールを提供することができる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]太陽電池セル表面の模式図である。
[図 2]太陽電池セル裏面の模式図である。
[図 3]本発明に係る配線部材の一実施形態を示す模式断面図である。
[図 4]本発明に係る配線部材の別の実施形態を示す斜視図である。
[図 5]本発明に係る太陽電池セルの接続方法を説明するための模式図である。
[図 6]本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を示す模式図であり、 (a)は表 面電極側から見た図であり、 (b)は裏面電極側から見た図である。 [図 7]本発明に係る太陽電池セルの接続方法を説明するための模式図である。
[図 8]実施例で作製された太陽電池モジュールを説明するための模式図である。 発明を実施するための最良の形態
[0018] 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。
[0019] 先ず、本発明の太陽電池セルの接続方法によって接続される、表面に表面電極を 備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セルについて説明する。図 1は、本発明に 係る太陽電池セルを受光面側から見た模式図である。本明細書においては、受光面 を太陽電池セルの表面という。また、図 2は、図 1に示される太陽電池 10を裏面側か ら見た模式図である。図 1及び 2に示される太陽電池 10は、平板状の基板 11の一方 面上に受光部 12が設けられたものである。図 1に示されるように、太陽電池 10の表 面上、すなわち受光部 12の表面上には、バスバー電極 13a及びフィンガー電極 13b 力も構成される表面電極 13が設けられている。また、図 2に示されるように、太陽電池 10の裏面、すなわち基板の受光部とは反対側には、アルミペースト焼成層 14と裏面 電極 15とが設けられている。
[0020] 太陽電池 10の基板としては、例えば、 Siの単結晶、多結晶及び非結晶のうち少な くとも一つ以上からなるものが挙げられる。本実施形態においては、基板の受光部側 が N型の半導体層であってもよぐ P型の半導体層であってもよい。
[0021] 表面電極 13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 、例えば、一般的な銀を含有したガラスペーストや接着剤樹脂に各種導電性粒子を 分散した銀ペースト、金ペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト及びアルミユウ ムペースト、並びに、焼成や蒸着によって形成される ITOなどが挙げられる。これらの 中でも、耐熱性、導電性、安定性及びコストの観点から、銀を含有したガラスペースト 電極が好適に用いられる。
[0022] 太陽電池セルの場合、 Siの単結晶、多結晶及び非結晶のうち少なくとも一つ以上 力、らなる基板上に、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 が裏面電極として設けられることが主である。はんだによるタブ線接続の場合、はん だがアルミペーストの焼成物にぬれないため、太陽電池 10のようにアルミペースト焼 成層 14上に、例えば銀電極などの裏面電極 15が設けられる。本実施形態では、こ のような構成を有する太陽電池セルの接続を行っているが、本発明によれば、本発 明に係る配線部材がアルミペーストの焼成物に対しても接着可能であることから、ァ ルミペースト焼成層のみが裏面電極として設けられた太陽電池セルを接続することも 可能である。この場合、銀電極などを設ける必要がないため、コスト、生産効率の点 で非常に有利である。
[0023] 次に、本発明の太陽電池セルの接続方法において用いられる配線部材について 説明する。図 3は、本発明に係る配線部材の第 1実施形態を示す模式断面図である 。図 3に示される配線部材 20は、帯状の導電性基材 22と、導電性基材 22の一面上 に設けられた導電性接着剤層 24とを備えている。
[0024] 導電性基材 22としては、金属を主成分として含むものであれば特に限定されない
1S 例えば、金、銀、銅、鉄、ステンレス鋼、 42ァロイ及びはんだめつき銅から形成さ れるもの力 S挙げられる。導電性を向上させる観点から、導電性基材 22は、 Cu、 Ag、 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 が好ましい。
[0025] 導電性基材 22の形状は、断面が長方形であると好ましレ、。この場合、後述する導 電性接着剤層 24を設けるために導電性基材 22上にペースト状の導電性接着剤を 塗工したりや予め作製したフィルム状の導電性接着剤をラミネートすることが容易とな り、また、表面電極 13や裏面電極 15との接続性を向上させることができる。さらに、導 電性基材 22と、表面電極 13或いは裏面電極 15との距離が容易に制御可能となるの で、パッケージングの際の寸法精度を向上させることができる。
[0026] 導電性基材 22の厚みは、太陽電池セルから流れる電流値によって適宜設定するこ とが好ましいが、抵抗値の観点から、 150〜300 111でぁることカ好ましく、 200〜25 O ^ mであることがより好ましい。導電性基材 22の幅及び長さは、接続する太陽電池 セルの電極の大きさなど応じて適宜設定される力 幅が広レ、と受光面積が減少して 単位面積当たりの発電効率が低下するため、通常 l〜3mmの幅に設定される。
[0027] 導電性接着剤層 24は、少なくとも、接着剤成分と、その中に分散した導電性粒子と を含んでいることが好ましい。接着剤成分としては、接着性を示すものであれば特に 限定されないが、接続性を一層高める観点から、熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成 物であることが好ましい。
[0028] 熱硬化性樹脂としては、公知のものを用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、フ エノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂が 挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、 1種を単独で又は 2種以上を組み合わせて 用いること力 Sできる。これらの中でも、接続信頼性をさらに向上させる観点から、ェポ キシ樹脂、フエノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる 1種以上の熱硬 化性樹脂が好ましい。
[0029] 接着剤成分としての樹脂組成物は、上記の熱硬化性樹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してもよい。また、この樹脂組成物は、表面電 極 13、裏面電極 15及び導電性基材 22に対する接着性及び濡れ性を改善するため に、シラン系カップリング剤、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また、導電性粒子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。さらにこの樹 脂組成物は、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 13、裏面電極 15、導電性基材 22、導電 性粒子に含まれる金属（特には銀や銅）のマイグレーションを抑制するために、キレ ート材料等を含有してもよい。
[0030] 導電性粒子としては、特に制限はな!/、が、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子、ニッ ケル粒子、金めつき粒子、銅めつき粒子、ニッケルめっき粒子等が挙げられる。また、 導電性粒子は、接続時に被着体 (例えば、電極や導電性基材）の表面凹凸を十分に 埋め込んで被着体同士間の電気的接続を十分に確保する観点から、毬栗状又は球 状の粒子形状をしたものであることが好ましい。すなわち、導電性粒子の形状が毬栗 状又は球状のものであれば、被着体表面の複雑な凹凸形状に対しても、その凹凸を 十分に埋め込むことができ、接続後の振動や膨張などの変動に対して導電性粒子の 追随性が高くなるため、好ましい。
[0031] 配線部材 20の製造方法としては、例えば、導電性基材 22上にペースト状の導電 性接着剤を塗布した後に溶剤等を揮発してフィルム状の導電性接着剤層 24を設け る方法、予め作製したフィルム状の導電性接着剤を導電性基材 22上にラミネートす ることによりフィルム状の導電性接着剤層 24を設ける方法が挙げられる。ここで、ぺ 一スト状の導電性接着剤としては、上述の熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物に導電 性粒子を分散させたものを用いることができる。また、このペースト状の導電性接着剤 を用いて予めフィルム状の導電性接着剤を作製することができる。なお、本実施形態 においては、導電性接着剤層 24の膜厚の寸法精度及び接着剤層を圧着する際の 圧力配分をより均等化する観点から、予め作製したフィルム状の導電性接着剤を導 電性基材 22上にラミネートする方法が好ましい。この場合、フィルム状の導電性接着 剤を導電性基材 22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。
[0032] ペースト状の導電性接着剤は、上述の熱硬化性樹脂及びその他の任意成分を含 む樹脂組成物及び上述の導電性粒子を混合することにより得られ、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。上記混合物が室温で固体で 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化してもよい。使 用できる溶剤としては、上述の樹脂組成物と反応せず、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。
[0033] また、予めフィルム状の導電性接着剤を得る場合、上記のペースト状の導電性接着 剤を、フッ素樹脂フィルム、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。このようなフィルム状の導電性 接着剤は、取扱性に優れ、配線部材 20の作製を容易にすることができる。また、この 場合、フィルム状の導電性接着剤を導電性基材 22の表面上に載置する直前又は載 置した後、剥離基材が剥離除去される。
[0034] ペースト状の導電性接着剤は、アプリケータ、ロールコータ、コンマコータ、ナイフコ ータ、ドクターブ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 塗布すること力 Sできる。この際、形成される導電性接着剤層の膜厚は、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、導電性接着剤層 の膜厚は、ペースト状の導電性接着剤に含まれる熱硬化性樹脂等の不揮発分の量 を調整することによつても制卸すること力 Sできる。
[0035] 続いて、本発明の太陽電池セルの接続方法において用いられる配線部材の別の 実施形態について説明する。図 4は、本発明に係る配線部材の第 2実施形態を示す 斜視図である。図 4に示される反転配線部材 26は、図 3に示される配線部材 22の一 端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより一端側の導電性 接着剤層面の向きを他端側の導電性接着剤層面の向きとは反対にしたものである。 この反転配線部材 26は、一端側を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させること で形成される反転部 28を、その略中央部に有している。
[0036] 次に、上述の配線部材 20を用いた太陽電池セルの接続方法について説明する。
[0037] 先ず、帯状の導電性基材 22と該導電性基材の一面上に設けられた導電性接着剤 層 24とを備える配線部材 20を用意し、配線部材 20の一端側の導電性接着剤層 24 を一つの太陽電池セル 10のバスバー電極 13a上に位置あわせしながら貼り合せて 接着させる。このとき、積層方向に加圧して仮圧着してもよい。
[0038] 次に、上記で接着された配線部材を積層方向に加熱及び加圧して、表面電極 13、 導電性接着剤層の硬化物、導電性基材 22の順に積層された接続構造を得る。これ により、表面電極 13及び導電性基材 22が導電性接着剤層の硬化物により接着され るとともに、それらの間の電気的接続が導電性接着剤層の硬化物を介して確保され る（図 5の（a)を参照）。
[0039] 加熱温度及び加圧圧力は、上記電気的接続が確保でき、表面電極 13と導電性基 材 22とが導電性接着剤層の硬化物により十分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、被着体の材料によって適宜選択される。例えば、加熱温度は、熱硬化性樹脂が 硬化する温度であればよい。また、加圧圧力は、表面電極 13及び導電性接着剤層 2 4が十分に密着され、かつ表面電極 13や導電性基材 22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 13や導電性基材 22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。
[0040] 次に、上記で接着された配線部材の他端側 (接着されて!/、な!/、側）をその長手方 向に沿った中心軸線周りに反転させることにより他端側の導電性接着剤層面の向き を一端側の導電性接着剤層面の向きとは反対にする（図 5の (b)を参照）。
[0041] 次に、反転させた配線部材 20の他端側の導電性接着剤層 24を別の太陽電池セ ルの裏面電極 15に接着させる。このとき、積層方向に加圧して仮圧着してもよい。
[0042] 次に、上記で接着された配線部材を積層方向に加熱及び加圧して、裏面電極 15、 導電性接着剤層の硬化物、導電性基材 22の順に積層された接続構造を得る。これ により、裏面電極 15及び導電性基材 22が導電性接着剤層の硬化物により接着され るとともに、それらの間の電気的接続が導電性接着剤層の硬化物を介して確保され る（図 5の（c)を参照）。
[0043] このような工程を経ることにより、太陽電池セルの電極上にペースト状或いはフィル ム状の導電性接着剤を塗布或いは積層することにより接着剤層を形成する場合に比 ベて、非常に簡便に太陽電池セル同士を直列に接続することができる。なお、本実 施形態では、配線部材をはじめに表面電極に接着し、次いで裏面電極に接着してい る力 逆の順に行ってもよい。
[0044] 上記の工程を経て得られる接続構造にお V、ては、導電性接着剤層中に分散した 導電性粒子によって表面電極及び導電性基材並びに裏面電極及び導電性基材の 電気的接続が十分なものとなる。更に、導電性接着剤層の硬化物が、表面電極及び 導電性基材並びに裏面電極及び導電性基材を十分な接着強度で接着する。これら の結果、この接続構造は、接続信頼性に十分優れたものとなる。また、本実施形態の 太陽電池セルの接続方法によれば、電気的接続を確保するためにはんだを用いなく てもよいため、接続構造の特性劣化が十分に制御され、寸法精度を十分に確保する ことができ、製品の歩留りの低下を十分防止することができる。
[0045] そして、上記の本発明に係る太陽電池セルの接続方法を繰返し適用することにより 、図 6に示されるような、複数の太陽電池セル 10が受光部 12側（表面側）を同一面側 にして平面状に配列され、隣り合う太陽電池セルのうちの一方の太陽電池セルの表 面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極とを接続するために設けられた帯状の導 電性基材 22がその一端側を長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることで形 成される反転部 28を太陽電池セル 10間に有している、太陽電池モジュール 100を 得ること力 Sできる。図 6の（a)は、太陽電池モジュール 100を受光部 12側（太陽電池 セルの表面側）から見た模式図であり、図 6の（b)は、太陽電池モジュール 100を基 板 11側（太陽電池セルの裏面側）から見た模式図である。なお、図 6に示される太陽 電池モジュール 100は、太陽電池モジュールの要部を示すものである。実用の際に は、図 6に示される太陽電池モジュール 100を、耐環境性のための強化ガラスなどで 挟み込み、その間隙を透明性のある樹脂によって埋め、更に外部端子を設けたもの 1S 太陽電池モジュールとして用いられる。
[0046] 太陽電池モジュール 100は、隣り合う太陽電池セルの表面電極 13と裏面電極 15と
1S 上述した本発明に係る配線部材 20を用いて上述した本発明に係る接続方法に よって接続されているため、太陽電池セル の悪影響が十分抑制されており、寸法 精度に優れるとともに十分な接続信頼性を有することができる。これにより、太陽電池 モジュール 100は、高温高湿条件下であっても十分な特性を長時間維持することが できる。
[0047] また、太陽電池モジュール 100は、耐衝撃性に優れるという利点を有する。このよう な効果が得られる理由としては、太陽電池モジュールの太陽電池セル間に設けられ た反転部によってスプリング効果が奏され、太陽電池セル表面の垂直方向に対する 衝撃が緩和されるためと考えられる。
[0048] 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。
[0049] 例えば、本実施形態の太陽電池セルの接続方法にお V、ては、配線部材 20に代え て、図 4に示される反転配線部材 26を用いて太陽電池セルの接続を行うことができる 。この場合、先ず、反転配線部材 26を用意し、この反転配線部材 26の一端側の導 電性接着剤層を一つの太陽電池セルのバスバー電極 13a上に位置あわせしながら 貝占り合せて接着させる（図 7の（a)を参照）。次に、反転配線部材 26の他端側の導電 性接着剤層を他方の太陽電池セルの裏面電極 15上に接着させる（図 7の（b)を参照 )。なお、導電性接着剤層の硬化は、上述の配線部材 20を用いる場合と同様にして 行うこと力 Sできる。このような接続方法によっても、図 6に示される太陽電池モジュール を作製することが可能となる。
[0050] 本実施形態では、反転配線部材をはじめに表面電極に接着し、次いで裏面電極 に接着している力 S、逆の順に行ってもよぐ同時に行ってもよい。
[0051] また、本実施形態においては、導電性基材 22と導電性接着剤層 24とから構成され る配線部材 20に代えて、導電性基材 22上に接着剤層が設けられた配線部材を用 いること力 Sできる。また、本実施形態においては、導電性基材 22と導電性接着剤層 2 4とから構成される反転配線部材 26に代えて、導電性基材 22上に接着剤層が設け られた配線部材の一端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることに より一端側の接着剤層面の向きを他端側の接着剤層面の向きとは反対にした反転 配線部材を用いることができる。これらの配線部材を用いる場合、接着された配線部 材を、電極と導電性基材とが電気的に接続されるまで加熱しながら積層方向に加圧 することが好ましい。これにより、電極及び導電性基材が、接着剤層の硬化物により 接着されるとともに、それらの間の電気的接続が確保される。
[0052] このような配線部材及び反転配線部材の接着剤層を構成する接着剤成分としては 、接着性を示すものであれば特に限定されないが、接続性を一層高める観点から、 熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物であることが好ましい。
[0053] 熱硬化性樹脂としては、公知のものを用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、フ エノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂が 挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、 1種を単独で又は 2種以上を組み合わせて 用いること力 Sできる。これらの中でも、接続信頼性をさらに向上させる観点から、ェポ キシ樹脂、フエノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる 1種以上の熱硬 化性樹脂が好ましい。
[0054] 接着剤成分としての樹脂組成物は、上記の熱硬化性樹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してもよい。また、この樹脂組成物は、表面電 極 13、裏面電極 15及び導電性基材 22に対する接着性及び濡れ性を改善するため に、シラン系カップリング剤、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い。さらにこの樹脂組成物は、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 13、裏面電極 15、導電性基材 22のマイグレーションを抑制するために、キレ ート材料等を含有してもよい。
[0055] また、加熱温度及び加圧圧力は、上記の電気的接続が確保でき、電極と導電性基 材とが接着剤層の硬化物により十分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、被着 体の材料によって適宜選択される。例えば、加熱温度は、熱硬化性樹脂が硬化する 温度であればよい。また、加圧圧力は、電極及び導電性基材が十分に密着され、か つ電極や導電性基材が損傷しない範囲であればよい。さらに、加熱 ·加圧時間は、 電極や導電性基材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 なレ、ような時間であればよ!/、。
実施例
[0056] 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。
[0057] (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 12· 5cm)を設け、裏面上にアルミペーストから形成される電極及 びその電極上に銀ガラスペーストから形成される裏面電極を設けてなる、図 1及び 2 に示されるものと同様の構成を有する太陽電池セル (MOTECH社製、商品名「125 角セル多結晶 MOT T1」 )を 2枚準備した。
[0058] 一方で、ブチノレアタリレート 40質量部、ェチノレアタリレート 30質量部、アタリロニトリ ル 30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。
[0059] 次に、上記のアクリルゴム 124gと、フエノキシ樹脂（ユニオンカーバイド社製、商品 名「PKHC」、重量平均分子量： 45000) 50gとを酢酸ェチル 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 エポキシ樹脂（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 gl 85/eq) 325gを上記溶液に添加し、更に溶液を攪拌して、接着剤成分とし てのペースト状の樹脂組成物を得た。
[0060] 次に、上記で得られた樹脂組成物に、導電性粒子として平均粒子径が 12 mの二 ッケル粒子（見掛け密度： 3. 36g/cm3)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％の導電性粒子が配合されたペースト 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 (S EM、 日立製作所作製、商品名「S— 510」）での観察を経て、導出した。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から算出した。
[0061] 次に、上記で得られた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— 1210」）を用いて、導電性基材としての電解銅箔（幅 20cm X長さ 3 Ocm X厚さ 175 m)の光沢面に塗布し、導電性基材上に塗膜を形成した。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剤 層の厚さが 25 mとなるよう調整した。この調整は、予め、ギャップを変更することに より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。
[0062] 次に、塗膜が形成された導電性基材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、この積層体をスリツター（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、帯状の導電性 基材上に導電性粒子が分散された導電性接着剤層（厚さ 25 μ m)が設けられた配線 部材を得た。この配線部材を更に 26cmの長さに裁断して、幅 2mm X長さ 26cmの 矩形の配線部材を作製した。
[0063] 次に、上記の配線部材を 4枚用意し、配線部材の一端側の導電性接着剤層が一 つの太陽電池セルの各バスバー電極及び裏面電極上に重なるようにそれぞれを配 置し、その後、圧着ツール（日化設備エンジニアリング社製、商品名「AC— S300J ) 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、加 熱及び加圧を施した。こうして、太陽電池セルの表裏面電極に配線部材 4枚をそれ ぞれ接着した。 [0064] 次に、表面電極に接着された 2枚の配線部材の接着されて 、な V、側をその長手方 向に沿った中心軸線周りに反転させることにより、接着されていない側の導電性接着 剤層面の向きを接着された導電性接着剤層面の向きとは反対にした。この反転させ た配線部材の導電性接着剤層に裏面電極がそれぞれ重なるように別の太陽電池セ ルを隣接配置するともに、新たに用意した 2枚の配線部材を、その一端側の導電性 接着剤層が別の太陽電池セルのバスバー電極上に重さなるように配置した。これを、 上記と同様の条件で加熱 ·加圧することにより、図 8に示されるような、太陽電池セル を 2枚直列に接続した太陽電池モジュールを作製した。
[0065] (実施例 2)
実施例 1と同様にして得られたペースト状の導電性接着剤を PETフィルム上に塗布 し実施例 1と同様の条件で乾燥してフィルム状の導電性接着剤を得、これを導電性 基材（日立電線社製、商品名「A—SNO」、錫めつき品、幅 2mmX長さ 260mm X 厚さ 240 m)上にラミネートすることにより配線部材を作製した。そして、この配線部 材を用いたこと以外は実施例 1と同様にして、太陽電池セルを 2枚直列に接続した太 陽電池モジュールを作製した。
[0066] (実施例 3)
樹脂組成物に導電性粒子を添加しなかったこと以外は実施例 1と同様にして配線 部材を作製した。そして、この配線部材を用いたこと以外は実施例 1と同様にして、太 陽電池セルを 2枚直列に接続した太陽電池モジュールを作製した。
[0067] (比較例 1)
配線部材としてはんだめつき線（日立電線社製、商品名「A— TPS」）を用い、配線 部材の反転は行わず、配線部材と電極とを接続する際にランプヒータにより 260°Cで 30秒間加熱溶融したこと以外は実施例 1と同様にして、太陽電池セルを 2枚直列に 接続した太陽電池モジュールを作製した。
[0068] <太陽電池モジュールの各特性の評価〉
実施例 1〜3及び比較例 1で得られた太陽電池モジュールについて、歩留まり、セ ルの反り、信頼性を下記の方法に基づいて評価した。結果を表 1に示す。
[0069] [歩留まり] 2枚直列接続の太陽電池モジュールを 10個作製し、それぞれの接続構造の状態 を観察し、 10個中に割れや剥離が認められたものを除いた割合（％)を歩留まりとし て求めた。
[0070] [セルの反り]
得られた太陽電池モジュールを、その表面電極を下側にして平滑面上に載置し、 矩形のセルの一端を平滑面に固定した。セルは表面電極側が凸状になっているた め、矩形のセル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からの距離を、焦点深度計を用いて 5点測定し、相加平均値を算出した。セルの一辺長さに対する上記相加平均値の割 合（％)を反り量として算出した。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。
[0071] [信頼性： F. F. (1000h) /F. F. (Oh)の測定]
得られた太陽電池モジュールの 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、太陽電池モジュ 一ノレを 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曲線から 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、高温高湿雰囲気下に静置する前の 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、一般的に、 F. F. (100 0h) /F. F. (Oh)の値が 0. 95以下になると接続信頼性が低いと判断される。
[0072] <生産性の評価〉
また、実施例 1〜3及び比較例 1の太陽電池モジュールの生産性について、設備投 資、製造プロセスの観点から評価した。設備投資の評価については、設備投資のコ ストが低い順に「既存設備」、「低」、「中」、「高」で表 1中に示した。また、製造プロセ スの評価については、容易に生産できる順に「簡便」、「やや煩雑」、「かなり煩雑」で 表 1中に示した。
[0073] [表 1] 実施例 1 実施例 2 実施例 3 比較例 1 歩留ま り （％ ) 1 0 0 1 0 0 1 0 0 8 0 セノレの反 り ぐ 0 . 3 < 0 . 3 < 0 . 3 2 . 5 信頼性
0 . 9 8 0 . 9 8 0 . 9 8 0 . 8 8
( 8 5 °C、 8 5 % R H )
設備投資 低 低 低 既存設備 製造プロ セ ス 簡便 簡便 簡便 簡便 産業上の利用可能性
本発明によれば、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、高信頼性の太陽 電池モジュールを歩留まりよく得ることを可能とする太陽電池セルの接続方法、及び 、高信頼性の太陽電池モジュールを提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する 方法であって、
帯状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配 線部材を用意し、該配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電 極又は裏面電極に接着する第 1の工程と、
前記第 1の工程を経た前記配線部材の他端側をその長手方向に沿った中心軸線 周りに反転させることにより他端側の接着剤層面の向きを前記一端側の接着剤層面 の向きとは反対にする第 2の工程と、
前記第 2の工程を経た前記配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セル の前記第 1の工程で接着された前記一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極 に接着する第 3の工程と、
を備える、太陽電池セルの接続方法。
[2] 表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた太陽電池セル同士を接続する 方法であって、
帯状の導電性基材と該導電性基材の一面上に設けられた接着剤層とを備える配 線部材の一端側をその長手方向に沿った中心軸線周りに反転させることにより一端 側の接着剤層面の向きを他端側の接着剤層面の向きとは反対にした反転配線部材 を用意し、該反転配線部材の一端側の接着剤層を一方の太陽電池セルの表面電極 又は裏面電極に接着する第 1の工程と、
前記反転配線部材の他端側の接着剤層を他方の太陽電池セルの前記第 1の工程 で接着された前記一方の太陽電池セルの電極とは逆極性の電極に接着する第 2の 工程と、
を備える、太陽電池セルの接続方法。
[3] 前記導電性基材が、 Cu、 Ag、 Au、 Fe、 Ni、 Pb、 Zn、 Co、 Ti及び Mgからなる群よ り選択される 1種以上の金属元素を含むものである、請求項 1又は 2に記載の太陽電 池セルの接続方法。
[4] 前記接着剤層が導電性接着剤層である、請求項;!〜 3のいずれか一項に記載の太 陽電池セルの接続方法。
表面に表面電極を備え、裏面に裏面電極を備えた複数の太陽電池セルが表面側 を同一面側にして平面状に配列され、隣り合う太陽電池セルのうちの一方の太陽電 池セルの表面電極と他方の太陽電池セルの裏面電極とを接続するために設けられ た帯状の導電性基材が、該導電性基材の一端側を長手方向に沿った中心軸線周り に反転させることで形成される反転部を太陽電池セル間に有している、太陽電池モ ジユーノレ。
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