WO2012049984A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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WO2012049984A1
WO2012049984A1 PCT/JP2011/072658 JP2011072658W WO2012049984A1 WO 2012049984 A1 WO2012049984 A1 WO 2012049984A1 JP 2011072658 W JP2011072658 W JP 2011072658W WO 2012049984 A1 WO2012049984 A1 WO 2012049984A1
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WO
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resin
solar cell
wiring member
metal
cell module
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PCT/JP2011/072658
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French (fr)
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林 宏樹
加藤木 茂樹
振一郎 須方
彩 桃崎
Original Assignee
日立化成工業株式会社
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Priority to EP11832421.9A priority patent/EP2629336A1/en
Priority to US13/879,322 priority patent/US20140144481A1/en
Priority to KR1020137009669A priority patent/KR20130120459A/ko
Priority to CN2011800497061A priority patent/CN103180965A/zh
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    • H01L31/0504Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module.
  • a mainstream solar cell has a structure in which solar cells in which electrodes are formed on a single crystal or polycrystalline Si wafer are connected in series or in parallel by a metal wiring member.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a connection structure between an electrode and a wiring member in a conventional solar cell.
  • a finger electrode 103 for collecting electricity generated inside the photoelectric conversion unit 101 of the solar cell is provided on the light receiving surface of the single crystal or polycrystalline solar cell.
  • a bus bar electrode 104 (hereinafter also referred to as “surface electrode”) for taking out the collected electricity to the outside is formed on the finger electrode 103 so as to be orthogonal to the finger electrode 103.
  • a back electrode 106 is provided on the back surface side of the solar battery cell, and a bus bar electrode 107 is formed on the back electrode 106 so as to be orthogonal to the back electrode 106.
  • the solar cells are connected in series via the wiring member 102.
  • One end of the wiring member 102 is connected to the bus bar electrode 104 on the surface of the solar battery cell via the connection portion 105 on the light receiving surface side, and the other end is connected to the bus bar electrode 107 on the back surface and the connection portion on the back surface side (see FIG. (Not shown).
  • Patent Document 1 For the connection between the surface electrode of the solar battery cell and the wiring member, an inexpensive solder exhibiting good conductivity has been used (Patent Document 1). Recently, in consideration of environmental problems, Sn-Ag-Cu solder that does not contain Pb is coated on a copper wire, which is a wiring member, and heated above the melting temperature of the solder to connect the electrode of the solar cell and the wiring member. The method of doing is known (patent documents 1 and 2).
  • solar cell modules that do not use surface electrodes have been proposed in order to reduce the cost, resource, and thickness of solar cells (Patent Document 3). These solar cell modules have a structure in which the finger electrodes of the solar battery cells and the wiring member are directly connected, and a wiring member plated with solder such as Sn, Sn—Ag—Cu is used for the connection. .
  • Patent Document 4 a solar cell module using a conductive adhesive that can be electrically connected by heating at a lower temperature.
  • This conductive adhesive is a composition in which metal particles typified by silver particles are mixed and dispersed in a thermosetting resin, and the metal particles are in physical contact with the electrodes and wiring members of solar cells. As a result, an electrical connection is developed.
  • JP 2002-263880 A JP 2004-204256 A JP 2008-263163 A JP 2009-88152 A
  • a solar cell module that does not use a surface electrode is desirable in order to reduce the cost, resource, and thickness of the solar cell.
  • Such a solar cell module is less susceptible to damage such as cracking or cracking of solar cells, and has a connection characteristic between a wiring member and an electrode after a temperature cycle test that repeats a high temperature state and a low temperature state (hereinafter simply referred to as “connection”). It is further desirable that it is also excellent in “characteristic”.
  • an object of the present invention is to provide a solar cell module that does not use a surface electrode and that is less susceptible to damage such as cracking or cracking of a solar cell and that exhibits good connection characteristics even after a temperature cycle test.
  • the present invention is a solar cell module in which a plurality of solar cells and a wiring member that electrically connects the solar cells are connected via a connection portion, and the photoelectric conversion portion of the solar cell
  • a plurality of finger electrodes are formed on the light receiving surface
  • the wiring member is disposed so as to cross the plurality of finger electrodes
  • the connection portion on the light receiving surface side includes conductive particles containing a metal having a melting point of 200 ° C. or less.
  • the width of the finger electrode can be set to 20 to 400 ⁇ m, for example.
  • the connecting portion includes (A) conductive particles containing a metal having a melting point of 200 ° C. or lower (hereinafter also simply referred to as “(A) conductive particles”), (B) a thermosetting resin, and (C) a flux activator. It can form using the conductive adhesive composition containing this.
  • the “melting point” refers to a value measured by, for example, differential scanning calorimetry (DSC).
  • the present invention is also a solar cell module in which a plurality of solar cells and a wiring member that electrically connects the solar cells are connected via a connection portion, and the photoelectric conversion portion of the solar cell
  • a plurality of finger electrodes are formed on the light receiving surface
  • the wiring member is disposed so as to intersect with the plurality of finger electrodes
  • the connection portion on the light receiving surface side is made of conductive particles containing a metal having a melting point of 200 ° C. or less.
  • a solar cell module having a shape that spreads from the electrode side toward the wiring member. According to such a solar battery module, there is little fear of breakage such as cracking or cracking of the solar battery cell, and good connection characteristics are exhibited even after the temperature cycle test.
  • the present invention it is possible to provide a solar cell module that is less susceptible to damage such as cracking or cracking of solar cells and that exhibits good connection characteristics even after a temperature cycle test. Moreover, since the solar cell module of this invention does not use a surface electrode, it can enable cost reduction, resource reduction, and thickness reduction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a connection structure between an electrode and a wiring member in the solar cell module of the present embodiment
  • FIG. 2 is a schematic side view showing a main part of the solar cell module of the present embodiment.
  • the finger electrode 103 for collecting electricity generated inside the photoelectric conversion unit 101 of the solar cell is provided on the light receiving surface of the single crystal or polycrystal solar cell.
  • a back electrode 106 is provided on the back side of the solar battery cell, and a bus bar electrode 107 is formed on the back electrode 106 so as to be orthogonal to the back electrode 106.
  • the solar cells are connected in series via the wiring member 102.
  • One end of the wiring member 102 is connected to the finger electrode 103 on the surface of the solar battery cell via the connection portion 105 on the light receiving surface side, and the other end is connected to the bus bar electrode 107 on the back surface and the connection portion 108 on the back surface side. Connected through.
  • the solar cell module 100 of the present embodiment there is no surface electrode as in the above-described conventional solar cell module.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the connection portion 105 on the light receiving surface side of the solar battery cell.
  • the connecting portion 105 includes a metal portion 10 in which conductive particles containing a metal having a melting point of 200 ° C. or lower are melted and aggregated in a resin, and a resin portion 11 made of a resin filled around the metal portion 10.
  • the finger electrode 103 and the wiring member 102 are connected by the metal part 10, and the metal part 10 has a shape that spreads from the finger electrode 103 side toward the wiring member 102.
  • the photoelectric conversion unit 101 and the wiring member 102 are bonded by the resin unit 11.
  • the resin part 11 more preferably contains a cured product of a thermosetting resin.
  • the solar cell module of the present embodiment is formed by melting and agglomerating conductive particles containing a metal having a melting point of 200 ° C. or less, including a metal part that connects the finger electrode on the surface and the wiring member, and the resin, It is sufficient to have a resin part that covers the part and adheres the photoelectric conversion part and the wiring member, and the shape is not limited to that shown in FIG.
  • the solar cell module of the present embodiment is usually formed from several tens of units using the above connection structure as a repeating unit.
  • the electrode width of the finger electrode 103 is preferably 20 to 400 ⁇ m, and more preferably 50 to 200 ⁇ m. If the electrode width is less than 20 ⁇ m, there is a tendency for the electrical resistance to increase and the reliability to decrease due to the destruction of the finger electrode, and if it exceeds 400 ⁇ m, the conversion efficiency decreases due to the narrowing of the photoelectric conversion area. Tend to.
  • connection part 105 on the light-receiving surface side has a metal part area and a resin when the metal part and the resin part are viewed in a cross section when cut along the center line of the wiring member in the longitudinal direction of the wiring member.
  • the ratio [metal part] / [resin part] to the area of the part is preferably 5/95 to 80/20, more preferably 20/80 to 70/30. When this ratio is less than 5/95, that is, when the amount of the metal part is small, the electric resistance tends to increase, and when it exceeds 80/20, that is, when the amount of the metal part is large, the temperature cycle resistance tends to decrease. is there.
  • the solar cell module of the present embodiment can be manufactured, for example, by the method described below.
  • a solar battery cell having a finger electrode with a width of 20 to 400 ⁇ m on the light receiving surface side is prepared.
  • a conductive adhesive composition to be described later is applied using a dispenser in a direction orthogonal to the finger electrode on the light receiving surface side.
  • the conductive adhesive composition is applied to the back electrode provided on the back surface side of the solar battery cell with a dispenser.
  • the application order is the same as the application to the finger electrode on the light receiving surface side.
  • the solar battery cell may be inverted and the conductive adhesive composition may be applied to the back electrode.
  • the application of the conductive adhesive composition is not limited to the dispensing method, and a screen printing method or a transfer method may be applied. Moreover, you may apply
  • each wiring member is mounted on the conductive adhesive composition on the light-receiving surface side and the back surface side, and thermocompression bonded with a thermocompression bonding machine.
  • the thermocompression bonding temperature at this time may be not lower than the melting point of the metal in the conductive particles (A) described later, and is preferably 150 to 180 ° C.
  • the pressure during thermocompression bonding is preferably 0.01 to 1.0 MPa, and the pressure bonding time can be 1 to 30 seconds.
  • the thermocompression bonding step between the wiring member and the solar cell electrode is not limited to the method using the thermocompression bonding machine, and hot air or a laminator may be used.
  • the wiring members are heated and pressure-bonded in the same manner as described above, whereby the solar cell connection structure, that is, the plurality of solar cells having electrodes on both surfaces are electrically connected to each other by the wiring members. Connected connection structures can be produced.
  • the connection portion described above is formed by the connection step.
  • the solar cell module can be manufactured by heating at a pressure of 1 MPa for 720 seconds and further supporting the outer periphery with an aluminum frame as necessary.
  • both the light receiving surface side and the back surface side connection portions are formed using the conductive adhesive composition described later is described.
  • the back surface side connection portions are not necessarily described later. It is not necessary to use the conductive adhesive composition to be connected, and it may be connected by other known methods.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a state when a wiring member is mounted on a conductive adhesive composition applied in a direction orthogonal to the finger electrode on the light receiving surface side.
  • a conductive adhesive composition 19 is interposed between the photoelectric conversion unit 101 having the finger electrode 103 formed on the light receiving surface side and the wiring member 102.
  • the conductive adhesive composition 19 includes a resin 17, conductive particles 16 dispersed in the resin 17, and a flux activator 18.
  • connection part 105 as shown in FIG. 3 is formed by heating and pressurizing the conductive adhesive composition 19 shown in FIG. 4 is not necessarily clear, but the metal of the molten conductive particles is formed on the finger electrode 103.
  • the present inventors consider that the surface tension of the metal generated when the metal contacts with each other contributes to the shape of the metal portion 10 as described above.
  • the method for collectively sealing solar cells is to prepare a plurality of solar cells in which a conductive adhesive composition described later is applied to the finger electrode on the light receiving surface side and the bus bar electrode on the back surface side. With the applied conductive adhesive composition interposed, one end of the wiring member is disposed opposite to the finger electrode on the light receiving surface side of the solar battery cell, and the other end is disposed opposite to the bus bar electrode on the back surface side of another solar battery cell.
  • sealing resin is arrange
  • sealing resin is arrange
  • the whole wiring member is electrically connected to the front finger electrode and the backside busbar electrode by heating to a temperature at which the conductive particles in the conductive adhesive composition melt while applying pressure as necessary.
  • the solar cells are sealed with the sealing resin while bonding.
  • the heating conditions at this time are, for example, 150 to 180 ° C. and 1 to 60 seconds.
  • the pressure condition is, for example, 0.01 to 1.0 MPa.
  • Examples of wiring members include Cu wires, tab wires obtained by dipping or plating solder on Cu wires, and film-like wiring substrates in which metal wiring is formed on a plastic substrate.
  • Examples of the glass substrate include white plate tempered glass with dimples for solar cells.
  • Examples of the sealing resin include a sealing resin using ethylene / vinyl acetate copolymer resin (EVA) or polyvinyl butyral.
  • Examples of the protective film include PET-based or Tedlar (registered trademark) -PET laminated material, metal foil-PET laminated material, and those commercially available include Tedlar (registered trademark) (vinyl fluoride) manufactured by DuPont. Resin) and other weather resistant films are used.
  • the conductive adhesive composition used for manufacturing the solar cell module of this embodiment contains (A) conductive particles, (B) a thermosetting resin, and (C) a flux activator.
  • the conductive particles particles containing a metal having a melting point of 200 ° C. or lower, more preferably 190 ° C. or lower can be used.
  • the metal part formed by melting and agglomerating the metal can form a thick and strong conductive path. Compared to a thin and weak path, it is considered that the power generation efficiency associated with low resistance and the resistance to thermal strain in the temperature cycle test can be improved.
  • fusing point of the metal in electroconductive particle is not specifically limited, Usually, it is about 120 degreeC.
  • the metal in the conductive particles is preferably composed of a metal other than lead in consideration of environmental problems.
  • a metal constituting the conductive particles for example, a simple substance or an alloy containing at least one component selected from tin (Sn), bismuth (Bi), indium (In), zinc (Zn), and the like is used. Can be mentioned.
  • the said alloy can obtain more favorable connection reliability, in the range from which the melting
  • Specific examples of the metal constituting the conductive particles include Sn42-Bi58 solder (melting point 138 ° C.), Sn48-In52 solder (melting point 117 ° C.), Sn42-Bi57-Ag1 solder (melting point 139 ° C.), Sn90-Ag2-Cu0.5-Bi7.5 solder (melting point 189 ° C), Sn96-Zn8-Bi3 solder (melting point 190 ° C), Sn91-Zn9 solder (melting point 197 ° C), etc. have clear solidification behavior after melting It is preferable to show. Solidification behavior refers to cooling and solidifying again after melting. Among these, Sn42-Bi58 solder is preferably used from the viewpoint of availability and low melting point. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the average particle diameter of the conductive particles is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 ⁇ m.
  • the average particle size is less than 0.1 ⁇ m, the viscosity of the conductive adhesive composition tends to be high and workability tends to be lowered.
  • the average particle diameter of electroconductive particle exceeds 100 micrometers, it exists in the tendency for printability to fall and for connection reliability to fall.
  • the average particle size is more preferably 1.0 to 50 ⁇ m.
  • the average particle diameter is particularly preferably 5.0 to 30 ⁇ m.
  • the average particle diameter is a value determined by laser diffraction and scattering method (Kamioka Mining Test Method No. 2).
  • the conductive particles are composed only of a metal having a melting point of 200 ° C. or less, and the surface of particles made of a solid material other than a metal such as ceramics, silica, resin material, etc. is made of a metal having a melting point of 200 ° C. or less.
  • the conductive particles may be coated with a metal film or a mixture thereof.
  • the content of the conductive particles is preferably such that the content of the metal constituting the conductive particles is 5 to 95% by mass with respect to the total amount of the conductive adhesive composition.
  • content of the said metal is less than 5 mass%, it exists in the tendency for the electroconductivity of the hardened
  • the content of the metal exceeds 95% by mass, the viscosity of the conductive adhesive composition tends to increase and workability tends to decrease. Further, since the adhesive component in the conductive adhesive composition is relatively reduced, the mounting reliability of the cured product tends to be lowered.
  • the content of the metal constituting the conductive particles is preferably 30 to 95% by mass with respect to the total amount of the conductive adhesive composition.
  • the content of the metal is less than 30% by mass, it is difficult to form the connection structure having the connection portion described above, and it is difficult to ensure conduction between the finger electrode and the wiring member.
  • the content of the metal exceeds 95% by mass, the viscosity of the conductive adhesive composition tends to increase and workability tends to decrease. Further, since the adhesive component in the conductive adhesive composition is relatively reduced, the mounting reliability of the cured product tends to be lowered.
  • the content is more preferably 40 to 90% by mass, and from the viewpoint of improving the mounting reliability of the cured product, it is further preferably 50 to 85% by mass, 60 to 80% by mass is even more preferable from the viewpoint of achieving both compatibility and dispenseability.
  • the finger electrode of the solar cell and the wiring member are electrically connected by (A) a metal part formed by melting and aggregating conductive particles.
  • the photoelectric conversion part and the wiring member are bonded by the resin part made of resin, the vulnerability common to metals having a melting point of 200 ° C. or less can be eliminated, and the resistance to thermal strain in the temperature cycle test can be eliminated. It is thought that improvement can be aimed at.
  • fusing point is higher than 200 degreeC with (A) electroconductive particle examples include, for example, one kind of metal selected from Pt, Au, Ag, Cu, Ni, Pd, Al, or an alloy made of two or more kinds of metals. Specific examples include Au powder, Ag powder, Cu powder, and Ag-plated Cu powder. As a commercial product, “MA05K” (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), which is a silver bronze powder, is available.
  • thermosetting resin examples include thermosetting organic polymer compounds such as epoxy resins, (meth) acrylic resins, maleimide resins and cyanate resins, and precursors thereof.
  • (meth) acrylic resin refers to methacrylic resin and acrylic resin.
  • a compound having a polymerizable carbon-carbon double bond represented by (meth) acrylic resin and maleimide resin, or an epoxy resin is more preferable.
  • thermosetting resins are excellent in heat resistance and adhesiveness, and can be handled in a liquid state if dissolved or dispersed in an organic solvent as required, so that they are excellent in workability. Yes.
  • the above-mentioned (B) thermosetting resin is used alone or in combination of two or more.
  • (Meth) acrylic resin is composed of a compound having a polymerizable carbon-carbon double bond.
  • examples of such compounds include monoacrylate compounds, monomethacrylate compounds, diacrylate compounds, and dimethacrylate compounds.
  • Examples of the monoacrylate compound include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, amyl acrylate, isoamyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, 2- Ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, isodecyl acrylate, lauryl acrylate, tridecyl acrylate, hexadecyl acrylate, stearyl acrylate, isostearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, diethylene glycol acrylate, polyethylene glycol acrylate, polypropylene Glycol acrylate, 2-methoxyethyl acrylate,
  • Examples of the monomethacrylate compound include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2- Ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, hexadecyl methacrylate, stearyl methacrylate, isostearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, diethylene glycol methacrylate , Polyethylene glycol
  • diacrylate compound examples include ethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, 1,3-butanediol diacrylate, neo Pentyl glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, bisphenol A, bisphenol F or 1 mol of bisphenol AD and glycidyl acrylate 2 Mole reactant, polyethylene of bisphenol A, bisphenol F or bisphenol AD And diacrylates of oxide adducts, diacrylates of polypropylene oxide adducts of bisphenol A, bisphenol F or bisphenol AD, bis (acryloxypropyl) polydimethylsiloxane and bis (acryloxypropyl) methyl
  • dimethacrylate compound examples include ethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,9-nonanediol dimethacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, neo Pentyl glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, tripropylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, bisphenol A, bisphenol F or bisphenol AD 1 mole and glycidyl methacrylate 2 Molar reactants, bisphenol A, bisphenol F or Dimethacrylate of a polyethylene oxide adduct of scan phenol AD, polypropylene oxide adduct of bisphenol F or bisphenol AD, bis (methacryloxypropyl
  • thermosetting resin examples include thermosetting resin, thermosetting resin, and thermosetting resin.
  • these compounds may be used after being previously polymerized, and these compounds may be used as (A) conductive particles and (C) flux activators. They may be mixed together and polymerization may be performed simultaneously with the mixing.
  • the conductive adhesive composition preferably contains a radical polymerization initiator.
  • the radical polymerization initiator is preferably an organic peroxide from the viewpoint of effectively suppressing voids. Further, from the viewpoint of improving the curability and viscosity stability of the conductive adhesive composition, the decomposition temperature of the organic peroxide is preferably 70 to 170 ° C., more preferably 80 to 160 ° C. .
  • radical polymerization initiator examples include 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy 2-ethylhexanoate, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, 1,1-bis ( t-butylperoxy) cyclododecane, di-t-butylperoxyisophthalate, t-butylperoxybenzoate, dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di ( t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -3-hexyne and cumene hydroperoxide. These are used singly or in combination of two or more.
  • the blending ratio of the radical polymerization initiator is preferably 0.01 to 20% by mass with respect to the total amount of components other than the conductive particles in the conductive adhesive composition (hereinafter referred to as “adhesive component”).
  • the content is more preferably 0.1 to 10% by mass, and further preferably 0.5 to 5% by mass.
  • a commercially available acrylic resin can be used. Specific examples thereof include FINEDIC A-261 (trade name, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), FINDIC A-229-30 (trade name, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), and the like.
  • epoxy resin a known compound can be used without particular limitation as long as it is a compound having two or more epoxy groups in one molecule.
  • epoxy resins include epoxy resins derived from bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, and the like and epichlorohydrin.
  • Such epoxy resin is commercially available. Specific examples include AER-X8501 (trade name, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.), R-301 (trade name, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), YL-980 (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), which are bisphenol A type epoxy resins. YDF-170 (product name) manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., YL-983 (product name manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), bisphenol AD type epoxy resin.
  • R-1710 (trade name, manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd.), N-730S (trade name, manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), a phenol novolac type epoxy resin, Quatrex-2010 (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) Product name), YDCN-702S (East, cresol novolac type epoxy resin) Kasei Co., Ltd., trade name), EOCN-100 (Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name), polyfunctional epoxy resin EPPN-501 (Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name), TACTIX-742 (Dow) -Chemical Co., Ltd., trade name), VG-3010 (Mitsui Petrochemical Co., Ltd., trade name), 1032S (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name), HP-4032 (epoxy resin having a naphthalene skeleton) Dainippon Ink & Chemicals, trade name), EH
  • k represents an integer of 1 to 5.
  • epoxy resins are used singly or in combination of two or more.
  • the conductive adhesive composition contains an epoxy resin as the (B) thermosetting resin, it may further contain an epoxy compound having only one epoxy group in one molecule as a reactive diluent.
  • an epoxy compound is commercially available. Specific examples include PGE (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), PP-101 (trade name, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), ED-502, ED-509, ED-509S (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.).
  • YED-122 (trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), KBM-403 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), TSL-8350, TSL-8355, TSL-9905 (Toshiba) Silicone Co., Ltd., trade name). These are used singly or in combination of two or more.
  • the blending ratio of the reactive diluent may be in a range that does not hinder the effect of the present invention, and is preferably 0 to 30% by mass with respect to the total amount of the epoxy resin.
  • the conductive adhesive composition contains an epoxy resin as (B) thermosetting resin
  • the conductive adhesive composition contains a curing agent or a curing accelerator.
  • the curing agent is not particularly limited as long as it is conventionally used, and a commercially available one can be obtained.
  • Commercially available curing agents include, for example, phenol novolak resin H-1 (trade name, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.), VR-9300 (trade name, manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.), and XL, which is phenol aralkyl resin.
  • each R 1 independently represents a monovalent hydrocarbon group, preferably a methyl group or an allyl group, and q represents an integer of 1 to 5.
  • R 2 represents an alkyl group, preferably a methyl group or an ethyl group
  • R 3 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group
  • p represents an integer of 2 to 4.
  • the mixing ratio of the curing agent is preferably such that the total amount of reactive groups in the curing agent is 0.2 to 1.2 equivalents with respect to 1.0 equivalent of epoxy groups of the epoxy resin.
  • the ratio is more preferably 1.0 to 1.0 equivalent, and further preferably 0.5 to 1.0 equivalent.
  • the reactive group is a substituent having a reactive activity with an epoxy resin, and examples thereof include a phenolic hydroxyl group.
  • the curing accelerator is not particularly limited as long as it is conventionally used as a curing accelerator such as dicyandiamide, and a commercially available product is available.
  • commercially available products include ADH, PDH, and SDH (both trade names manufactured by Nippon Hydrazine Kogyo Co., Ltd.), which are dibasic acid dihydrazides represented by the following general formula (IV), a reaction between an epoxy resin and an amine compound.
  • Novacure trade name, manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.
  • These curing accelerators are used alone or in combination of two or more.
  • R 4 represents a divalent aromatic group or a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, preferably an m-phenylene group or a p-phenylene group.
  • the blending ratio of the curing accelerator is preferably 0.01 to 90 parts by mass and more preferably 0.1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin.
  • the blending ratio of the curing accelerator is less than 0.01 parts by mass, the curability tends to decrease, and when it exceeds 90 parts by mass, the viscosity increases and the workability when handling the conductive adhesive composition is increased. There is a tendency to decrease.
  • EMZ ⁇ K, TPPK both made by Hokuko Chemical Co., Ltd., trade name
  • tertiary amine which are organic boron salt compounds DBU, U-CAT102, 106, 830, 840, 5002 (both trade names, manufactured by San Apro Co., Ltd.) and imidazoles
  • Curazole 2PZ-CN, 2P4MHZ, C17Z, 2PZ-OK, 2PZ- CNS, C11Z-CNS both manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., trade name
  • Curazole 2PZ-CN, 2P4MHZ, C17Z, 2PZ-OK, 2PZ- CNS, C11Z-CNS both manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., trade name
  • the blending ratio of these curing accelerators is preferably 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. Furthermore, it is preferable in it being 15 mass parts or less.
  • one kind of each of the curing agent and the curing accelerator may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • thermoplastic resins that function as a binder may be added to the conductive adhesive composition.
  • thermoplastic resin include a polyimide resin, a polyamide resin, a polyether resin, a polyurethane resin, a polyacrylate, a phenoxy resin alone, and two or more types of copolymers among the above thermoplastic resins. These thermoplastic resins are used singly or in combination of two or more.
  • the content of the thermosetting resin (B) in the conductive adhesive composition is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, based on the total amount of the adhesive components. More preferably, it is ⁇ 30% by mass.
  • the flux activator is (A) a compound having a function of removing an oxide film formed on the surface of the conductive particles.
  • a known compound can be used without particular limitation as long as it is a compound that does not inhibit the curing reaction of the (B) thermosetting resin.
  • Such compounds include rosin resins, compounds containing a carboxyl group, phenolic hydroxyl group or alcoholic hydroxyl group in the molecule, 2,4-diethylglutaric acid, 2,2-diethylglutaric acid, 3-methylglutaric acid.
  • dibasic acids having an alkyl group in the side chain such as 2-ethyl-3-propylglutaric acid and 2,5-diethyladipic acid.
  • a compound containing a carboxyl group and a hydroxyl group in the molecule is preferred because it exhibits good flux activity and (B) an epoxy resin used as a thermosetting resin, and aliphatic dihydroxycarboxylic acid is particularly preferred. preferable. Specifically, a compound represented by the following general formula (V) or tartaric acid is preferable.
  • R 5 represents an alkyl group of 1-5 1 carbon atoms which may be substituted.
  • R 5 is preferably a methyl group, an ethyl group or a propyl group from the viewpoint of more effectively exerting the effect of using the compound represented by the general formula (V).
  • N and m each independently represents an integer of 0 to 5. From the viewpoint of more effectively exerting the effect of using the compound represented by the general formula (V), n is preferably 0 and m is 1, or both n and m are preferably 1, and n and m It is more preferable that both are 1.
  • Examples of the compound represented by the general formula (V) include 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 2,2-bis (hydroxymethyl) butanoic acid, and 2,2-bis (hydroxymethyl) pentane. Examples include acids.
  • the content of the flux activator is 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of metals having a melting point of 200 ° C. or less, from the viewpoint of more effectively exerting the above-described effect according to the present invention. Preferably there is. Further, from the viewpoint of storage stability and conductivity, the content is more preferably 1.0 to 10 parts by mass.
  • the conductive adhesive composition includes, as necessary, a flexible agent for stress relaxation, a diluent for improving workability, an adhesive strength improver, a wettability improver, and an antifoaming agent.
  • a flexible agent for stress relaxation e.g., a silicone rubber, a silicone rubber, and a silicone rubber.
  • a diluent for improving workability e.g., a silicone rubber, a silicone rubber, and a wettability improver, and an antifoaming agent.
  • One or more additives selected from the group consisting of agents may be included.
  • various additives may be included within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • liquid polybutadiene (trade name “CTBN-1300X31”, “CTBN-1300X9”, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd., trade name “NISSO-PB-C-2000”) manufactured by Ube Industries, Ltd. Can be mentioned.
  • the content is usually preferably 0.01 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the thermosetting resin.
  • the conductive adhesive composition may contain a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent for the purpose of improving the adhesive strength.
  • a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent for the purpose of improving the adhesive strength.
  • the silane coupling agent include trade name “KBM-573” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • an anionic surfactant, a fluorosurfactant, or the like may be included in the conductive adhesive composition.
  • the conductive adhesive composition may contain silicone oil or the like as an antifoaming agent, and may contain an aliphatic ester such as castor wax obtained by hydrogenating castor oil as a thixotropic agent. Good.
  • the adhesive strength improver, wettability improver, and antifoaming agent are each used alone or in combination of two or more. These are preferably contained in an amount of 0.1 to 10% by mass based on the total amount of the conductive adhesive composition.
  • a diluent can be added as necessary in order to improve the workability at the production of the conductive adhesive composition and the application workability at the time of use.
  • an organic solvent having a relatively high boiling point such as butyl cellosolve, carbitol, butyl cellosolve, carbitol acetate, dipropylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and ⁇ -terpineol is preferable.
  • This diluent is preferably contained in an amount of 0.1 to 30% by mass with respect to the total amount of the conductive adhesive composition.
  • the conductive adhesive composition may contain a filler.
  • the filler include polymer particles such as acrylic rubber and polystyrene, and inorganic particles such as diamond, boron nitride, aluminum nitride, alumina, and silica. These fillers may be used alone or in combination of two or more.
  • each of the components described above may be combined with any of those exemplified above.
  • each component described above is divided at once or a plurality of times and heated as necessary, and each component is mixed, dissolved, granulated and kneaded or dispersed. Obtained as a uniformly dispersed paste.
  • the dispersing / dissolving device used in this case include a known stirrer, a leaker, a three roll, a planetary mixer and the like.
  • the conductive adhesive composition is preferably liquid in terms of printability and dispense applicability.
  • the solar cell module of the present embodiment can be manufactured by connection at a low temperature of 200 ° C. or lower by using the above-mentioned conductive adhesive composition, it is 260 ° C. using Sn—Ag—Cu based solder. Compared with the conventional solar cell module that is connected and manufactured as described above, it is possible to suppress the deterioration of the yield due to the deterioration of the characteristics of the solar cells and the warpage or cracking of the solar cells.
  • Example 1 [Preparation of conductive adhesive composition]
  • 2P4MZ Shihikoku Chemicals Co., Ltd.
  • C 2.1 parts by weight of BHPA (2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid) as a flux activator
  • the surface conductive electrode material: silver glass paste, 0.15 mm ⁇ 125 mm
  • the surface conductive electrode formed on the light receiving surface of the solar battery cell (125 mm ⁇ 125 mm, thickness 310 ⁇ m) was obtained by using the liquid conductive adhesive composition obtained above.
  • a position directly behind the back electrode using a dispenser so that the weight per unit length is 0.2 mg / mm.
  • a solder-coated tab wire manufactured by Hitachi Cable, Ltd., trade name: A-TPS, 0.5 mm wide product
  • A-TPS solder-coated tab wire
  • thermocompression bonding was performed using a machine under conditions of a temperature of 150 ° C., a load of 0.5 MPa, and a holding time of 10 seconds. The same process was performed also on the electrode on the back surface of the solar battery cell, and 10 sets of solar battery cells with tab wires were produced.
  • the solar cell with the tab wire prepared above is prepared, and a sealing resin (manufactured by Mitsui Chemicals Fabro Co., Ltd., trade name: Solar Eva SC50B) and a protective film (manufactured by Kobayashi Co., Ltd., products are provided on the back side of the solar cell. Name: Kobatec PV) was laminated, and sealing resin (manufactured by Mitsui Chemicals Fabro Co., Ltd., Solar Eva SC50B) and glass (200 ⁇ 200 ⁇ 3 mm) were laminated on the light receiving surface side of the solar battery cell.
  • a sealing resin manufactured by Mitsui Chemicals Fabro Co., Ltd., trade name: Solar Eva SC50B
  • a protective film manufactured by Kobayashi Co., Ltd., products are provided on the back side of the solar cell. Name: Kobatec PV
  • sealing resin manufactured by Mitsui Chemicals Fabro Co., Ltd., Solar Eva SC50B
  • glass 200 ⁇ 200 ⁇ 3 mm
  • the solar cell module was fabricated by releasing the vacuum at the top of the vacuum laminator and heating at 160 ° C. for 10 minutes under a pressure of 1 atm.
  • Example 2 A conductive adhesive composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition shown in Table 1 was used. And the solar cell with a tab wire was produced like Example 1 except having used the obtained conductive adhesive composition, evaluation of a cell breakage rate, and confirmation of a connection part were performed. However, in Example 7, the thermocompression bonding temperature between the finger electrode and the wiring member was 170 ° C.
  • Example 2 Further, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained solar cell with tab wire was used, and ⁇ F. F was measured. The results are shown in Table 2.
  • Sn40-Bi56-Zn4 Sn40-Bi56-Zn4 solder particles, average particle size 20 ⁇ m, melting point 130 ° C.
  • MA05K Ag-plated Cu powder, trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., melting point 1083 ° C
  • Example 2 The cell breakage rate of the solar cell with tab wire and the connection part were confirmed in the same manner as in Example 1. Further, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the solar cell with tab wire obtained above was used, and ⁇ F. F was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 2 The cell breakage rate of the solar cell with tab wire and the connection part were confirmed in the same manner as in Example 1. Further, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the solar cell with tab wire obtained above was used, and ⁇ F. F was measured. The results are shown in Table 2.
  • Example 3 A solar cell with a tab wire in the same manner as in Example 1 except that Sn42-Bi58 cream solder (manufactured by Tamura Corporation, TLF-401-11, melting point 138 ° C.) was used instead of the conductive adhesive composition. A cell was prepared, and the cell breakage rate was evaluated and the connection part was confirmed. Further, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the solar cell with tab wire obtained above was used, and ⁇ F. F was measured. The results are shown in Table 2.
  • YDF-170 as a resin is 27.9 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the conductive adhesive composition, and 72.1 parts by weight of silver powder (TCG-1, manufactured by Tokuri Chemical Laboratory Co., Ltd.) as conductive particles was prepared in the same manner as described in the preparation of the conductive adhesive composition.
  • TCG-1 silver powder
  • a solar cell with a tab wire was produced in the same manner as in Example 1, and the cell breakage rate was evaluated and the connection part was confirmed.
  • a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that the solar cell with tab wire obtained above was used, and ⁇ F. F was measured. The results are shown in Table 2.
  • SYMBOLS 10 Metal part, 11 ... Resin part, 16 ... Conductive particle, 17 ... Resin, 18 ... Flux activator, 19 ... Conductive adhesive composition, 100, 200 ... Solar cell module, 101 ... Photoelectric conversion part, 102 ... Wiring member, 103 ... Finger electrode, 104, 107 ... Bus bar electrode, 105, 108 ... Connection part, 106 ... Back electrode, 107 ... Bus bar electrode.

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Abstract

 複数の太陽電池セルと、該太陽電池セル同士を電気的に接続する配線部材102とが、接続部105,108を介して接続された太陽電池モジュールであって、太陽電池セルの光電変換部101の受光面に複数のフィンガー電極103が形成されており、配線部材105は、複数のフィンガー電極103と交差するように配置され、受光面側の接続部105は、融点200℃が以下である金属を含む導電性粒子が樹脂中で溶融及び凝集されてなり、各フィンガー電極103と配線部材105とをつなぐ金属部10と、上記樹脂からなり、該金属部10の周囲を覆って光電変換部101及び配線部材105を接着する樹脂部11と、を有する太陽電池モジュール。

Description

太陽電池モジュール
 本発明は、太陽電池モジュールに関する。
 深刻化する地球温暖化や化石エネルギー枯渇問題を解決する手段として、太陽光を用いた発電システムである太陽電池が注目されている。現在、主流の太陽電池は、単結晶又は多結晶のSiウェハ上に電極が形成された太陽電池セルを金属配線部材により直列又は並列に接続した構造を有している。
 従来の太陽電池の形状について図5を用いて説明する。図5は、従来の太陽電池における電極と配線部材との接続構造を説明するための模式図である。図5の太陽電池モジュール200においては、単結晶又は多結晶の太陽電池セルの受光面上に、太陽電池セルの光電変換部101の内部で発生した電気を収集するためのフィンガー電極103が設けられ、さらにフィンガー電極103上に、収集した電気を外部に取り出すためのバスバー電極104(以下、「表面電極」ともいう。)が、フィンガー電極103と直交するように形成されている。また、太陽電池セルの裏面側には裏面電極106が設けられ、さらに裏面電極106上にバスバー電極107が裏面電極106と直交するように形成されている。この太陽電池セルが配線部材102を介して直列に接続されている。配線部材102は、その一端が太陽電池セルの表面のバスバー電極104と受光面側の接続部105を介して接続されており、他端が裏面のバスバー電極107と、裏面側の接続部(図示せず)を介して接続されている。
 通常、太陽電池セルの表面電極と配線部材の接続には、良好な導電性を示し、安価なはんだが用いられてきた(特許文献1)。最近では、環境問題を考慮して、Pbを含まないSn-Ag-Cuはんだを配線部材である銅線に被覆し、はんだの溶融温度以上に加熱して太陽電池セルの電極と配線部材を接続する方法が知られている(特許文献1及び2)。
 一方、太陽電池の低コスト化、低資源化及び薄型化のために、表面電極を用いない、太陽電池モジュールが提案されている(特許文献3)。これら太陽電池モジュールは、太陽電池セルのフィンガー電極と配線部材が直接接続されている構造になっており、接続にはSn、Sn-Ag-Cu等のはんだをメッキした配線部材が用いられている。
 また、より低温での加熱で電気的な接続が可能な導電性接着剤を用いた太陽電池モジュールも提案されている(特許文献4)。この導電性接着剤は、熱硬化性樹脂中に銀粒子に代表される金属粒子が混合、分散された組成物であり、金属粒子が太陽電池セルの電極及び配線部材と物理的に接触することにより電気的な接続が発現される。
特開2002-263880号公報 特開2004-204256号公報 特開2008-263163号公報 特開2009-88152号公報
 ところで、上述のように太陽電池の低コスト化、低資源化及び薄型化のためには、表面電極を用いない太陽電池モジュールが望ましい。このような太陽電池モジュールは、太陽電池セルの割れやクラック等の破損の心配が小さく、かつ高温状態及び低温状態を繰り返す温度サイクル試験後の配線部材と電極との接続特性(以下、単に「接続特性」ともいう。)に優れているとさらに望ましい。
 そこで本発明は、太陽電池セルの割れやクラック等の破損の心配が小さく、かつ温度サイクル試験後も良好な接続特性を示す、表面電極を用いない太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
 本発明は、複数の太陽電池セルと、該太陽電池セル同士を電気的に接続する配線部材とが、接続部を介して接続された太陽電池モジュールであって、太陽電池セルの光電変換部の受光面に複数のフィンガー電極が形成されており、配線部材は、複数のフィンガー電極と交差するように配置され、受光面側の接続部は、融点200℃が以下である金属を含む導電性粒子が樹脂中で溶融及び凝集されてなり、各フィンガー電極と配線部材とをつなぐ金属部と、上記樹脂からなり、該金属部の周囲を覆って光電変換部及び配線部材を接着する樹脂部と、を有する太陽電池モジュールを提供する。
 かかる太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルの割れやクラック等の破損の心配が小さく、かつ温度サイクル試験後も良好な接続特性を示す。本発明の太陽電池モジュールによりこのような効果が奏される理由は必ずしも明らかでないが、上記樹脂部が存在することにより温度サイクル試験での熱歪みに対する耐性が向上していることがその一因であると本発明者らは考えている。
 上記フィンガー電極の幅は、例えば20~400μmとすることができる。
 上記接続部は、(A)融点200℃以下の金属を含む導電性粒子(以下、単に「(A)導電性粒子」ともいう。)、(B)熱硬化性樹脂及び(C)フラックス活性剤を含有する導電性接着剤組成物を用いて形成することができる。
 なお、本明細書中、「融点」とは、例えば示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry(DSC))により測定されるものをいう。
 本発明はまた、複数の太陽電池セルと、該太陽電池セル同士を電気的に接続する配線部材とが、接続部を介して接続された太陽電池モジュールであって、太陽電池セルの光電変換部の受光面に複数のフィンガー電極が形成されており、配線部材は、複数のフィンガー電極と交差するように配置され、受光面側の接続部は、融点200℃以下の金属を含む導電性粒子が樹脂中で溶融及び凝集されてなり、各フィンガー電極と配線部材とをつなぐ金属部と、該金属部周りに充てんされた上記樹脂からなる樹脂部と、を有し、金属部の断面は、フィンガー電極側から配線部材に向かって裾広がりの形状となっている太陽電池モジュールを提供する。かかる太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルの割れやクラック等の破損の心配が小さく、かつ温度サイクル試験後も良好な接続特性を示す。
 本発明によれば、太陽電池セルの割れやクラック等の破損の心配が小さく、かつ温度サイクル試験後も良好な接続特性を示す太陽電池モジュールを提供することができる。また、本発明の太陽電池モジュールは、表面電極を用いないため、低コスト化、低資源化及び薄型化を可能にすることができる。
本実施形態の太陽電池モジュールにおける電極と配線部材との接続構造を説明するための模式図である。 本実施形態の太陽電池モジュールの要部を示す模式側面図である。 太陽電池セルの受光面側の接続部における拡大模式断面図である。 受光面側の導電性接着剤組成物上に配線部材を搭載したときの状態を示す拡大模式断面図である。 従来の太陽電池における電極と配線部材との接続構造を説明するための模式図である。
 以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 まず本発明の太陽電池モジュールの一実施形態について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態の太陽電池モジュールにおける電極と配線部材との接続構造を説明するための模式図であり、図2は本実施形態の太陽電池モジュールの要部を示す模式側面図である。本実施形態の太陽電池モジュール100においては、単結晶又は多結晶の太陽電池セルの受光面上に、太陽電池セルの光電変換部101の内部で発生した電気を収集するためのフィンガー電極103が設けられ、太陽電池セルの裏面側には裏面電極106が設けられ、さらに裏面電極106上にバスバー電極107が裏面電極106と直交するように形成されている。この太陽電池セルが配線部材102を介して直列に接続されている。配線部材102は、その一端が太陽電池セルの表面のフィンガー電極103と受光面側の接続部105を介して接続されており、他端が裏面のバスバー電極107と、裏面側の接続部108を介して接続されている。本実施形態の太陽電池モジュール100においては、上述の従来の太陽電池モジュールにあるような表面電極は存在しない。
 図3は、太陽電池セルの受光面側の接続部105における拡大模式断面図である。接続部105は、融点200℃以下の金属を含む導電性粒子が樹脂中で溶融及び凝集されてなる金属部10及び金属部10周りに充てんされた樹脂からなる樹脂部11からなる。フィンガー電極103と配線部材102とは金属部10によりつながれ、かつ金属部10は、フィンガー電極103側から配線部材102に向かって裾広がりの形状となっている。また、樹脂部11により光電変換部101及び配線部材102が接着されている。樹脂部11はより好ましくは熱硬化性樹脂の硬化物を含む。なお、本実施形態の太陽電池モジュールは、融点200℃以下の金属を含む導電性粒子が溶融及び凝集してなり、表面のフィンガー電極と配線部材とをつなぐ金属部と、上記樹脂からなり、金属部を覆って光電変換部及び配線部材を接着する樹脂部を有していればよく、その形状は図3に記載のものに限らない。
 本実施形態の太陽電池モジュールは、上述の接続構造を繰り返しユニットとして、通常数十ユニットから形成される。
 上記フィンガー電極103の電極幅は、20~400μmであることが好ましく、50~200μmであることがより好ましい。電極幅が20μm未満の場合、電気抵抗が高くなること及びフィンガー電極の破壊を起因とする信頼性低下の傾向があり、400μmを超えると光電変換部の領域が狭くなることに伴う変換効率が低下する傾向にある。
 また、受光面側の接続部105は、配線部材の長手方向で、配線部材の中央線に沿って切断した場合の断面において上記金属部及び上記樹脂部をみたときに、金属部の面積と樹脂部の面積との比[金属部]/[樹脂部]が5/95~80/20となるものが好ましく、20/80~70/30となるものがより好ましい。この比が5/95未満、すなわち金属部の量が少ないと、電気抵抗が増大する傾向にあり、80/20を超える、すなわち金属部の量が多いと、耐温度サイクル性が低下する傾向にある。
 本実施形態の太陽電池モジュールは、例えば以下に記載の方法により製造することができる。
 まず、受光面側に幅20~400μmのフィンガー電極を有する太陽電池セルを用意する。次に、受光面側のフィンガー電極と直交する方向にディスペンサを用いて、後述する導電性接着剤組成物を塗布する。太陽電池セルの裏面側に設けられた裏面の電極に対しても同様にディスペンサで導電性接着剤組成物を塗布するが、塗布の順番は、上記受光面側のフィンガー電極への塗布と同時であってもよく、受光面側のフィンガー電極に導電性接着剤組成物を塗布した後に、太陽電池セルを反転させて裏面の電極に導電性接着剤組成物を塗布してもよい。この導電性接着剤組成物の塗布は、上記ディスペンス法に限らず、スクリーン印刷法や転写法を適用してもよい。また、導電性接着剤組成物は、電極上でなく、配線部材上に塗布してもよい。
 次に、受光面側及び裏面側の導電性接着剤組成物上に配線部材をそれぞれ搭載し、熱圧着機で加熱圧着する。このときの熱圧着温度は、後述する(A)導電性粒子における金属の融点以上であればよく、150~180℃が好ましい。加熱圧着時の圧力は、0.01~1.0MPaが好ましく、圧着時間は1~30秒とすることができる。この配線部材と太陽電池セルの電極との加熱圧着工程は、上記熱圧着機を用いる方法に限らず、ホットエアや、ラミネータを用いてもよい。同様に、複数配置した太陽電池セルについて、上記と同様の方法で配線部材を加熱圧着することにより、太陽電池セル連結構造体、すなわち両面に電極を有する複数の太陽電池セルが配線部材により互いに電気的に接続された接続構造体を製造することができる。本実施形態においては上記の接続工程により上述した接続部が形成される。
 その後、太陽電池セルの受光面側に、封止樹脂及びガラス基板を積層し、裏面側に、上記封止樹脂、及びバックシートと呼ばれる保護フィルムを積層した後、これらをラミネータで150℃、0.1MPaの圧力で、720秒間加熱し、さらに必要に応じて外周部をアルミフレームにより支持することで太陽電池モジュールを製造することができる。
 なお、上記製造方法においては、受光面側及び裏面側の接続部がともに後述する導電性接着剤組成物を用いて形成されている例について説明したが、裏面側の接続部については、必ずしも後述する導電性接着剤組成物を用いる必要はなく、他の公知の方法で接続されていてもよい。
 図4は、受光面側のフィンガー電極と直交する方向に塗布された導電性接着剤組成物上に配線部材を搭載したときの状態を示す拡大模式断面図である。受光面側にフィンガー電極103が形成された光電変換部101と配線部材102との間に導電性接着剤組成物19が介在されている。導電性接着剤組成物19は、樹脂17と樹脂17中に分散された導電性粒子16及びフラックス活性剤18とからなる。
 図4に示す導電性接着剤組成物19を加熱加圧することにより、図3に示すような接続部105が形成される理由は必ずしも明らかでないが、フィンガー電極103に、溶融した導電性粒子の金属が接触する際に生じる金属の表面張力が、金属部10が上記のような形状となることの一因であると本発明者らは考えている。
 本発明の太陽電池モジュールの別の製造方法としては、太陽電池セルの電極及び配線部材の接着と、太陽電池セルの封止とを一括で行う方法が挙げられる。
 太陽電池セルの封止を一括で行う方法は、まず受光面側のフィンガー電極及び裏面側のバスバー電極に後述する導電性接着剤組成物が塗布された複数の太陽電池セルを用意する。塗布された導電性接着剤組成物を介在させ、配線部材の一端を太陽電池セルの受光面側のフィンガー電極と対向配置し、他端を別の太陽電池セルの裏面側のバスバー電極と対向配置する。さらに、太陽電池セルの受光面側に封止樹脂を配置し、この封止樹脂上にガラス基板を配置する。一方、太陽電池セルの裏面側に封止樹脂を配置し、この封止樹脂上に保護フィルムを配置する。この状態で全体を必要により加圧しながら導電性接着剤組成物中の導電性粒子が溶融する温度に加熱することにより、配線部材を表面フィンガー電極及び裏面側のバスバー電極に電気的に接続するとともに接着しながら、同時に、太陽電池セルが封止樹脂により封止される。このときの加熱の条件は、例えば、150~180℃で1~60秒である。圧力の条件は、例えば、0.01~1.0MPaである。
 配線部材としては、例えば、Cu線、Cu線にはんだをディップ又はめっきしたタブ線、プラスチック基板上に金属配線を形成したフィルム状配線基板が挙げられる。ガラス基板としては、例えば、太陽電池用ディンプル付き白板強化ガラスが挙げられる。封止樹脂としては、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)やポリビニルブチラールを用いた封止樹脂が挙げられる。保護フィルムとしては、例えば、PET系又はテドラー(登録商標)-PET積層材料、金属箔-PET積層材料が挙げられ、市販されているものとしては、デュポン社製テドラー(登録商標)(フッ化ビニル樹脂)などの耐候性フィルムが用いられる。
 また、本実施形態の太陽電池モジュールの製造に用いられる導電性接着剤組成物は(A)導電性粒子、(B)熱硬化性樹脂、(C)フラックス活性剤を含有することが好ましい。
 (A)導電性粒子としては、融点200℃以下、より好ましくは融点190℃以下の金属を含むものを使用することができる。このような導電性粒子を導電性接着剤組成物に用いると、金属が溶融及び凝集してなる金属部が太く強固な導電パスを形成できるために、銀粒子などの粒子同士の接触による比較的細く脆弱なパスと比較して、低抵抗に伴う発電効率向上や温度サイクル試験での熱歪に対する耐性の向上を図ることができると考えられる。(A)導電性粒子における金属の融点の下限は、特に限定されないが、通常120℃程度である。
 (A)導電性粒子における金属は、環境問題を考慮して、鉛以外の金属から構成されることが好ましい。(A)導電性粒子を構成する金属としては、例えば、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)等から選ばれる少なくとも1種の成分を含有する単体又は合金が挙げられる。なお、当該合金は、より良好な接続信頼性を得ることができる点から、(A)導電性粒子における金属全体としての融点が200℃以下となる範囲で、Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Pd、Al等から選ばれる高融点の成分を含有することもできる。
 (A)導電性粒子を構成する金属としては、具体的には、Sn42-Bi58はんだ(融点138℃)、Sn48-In52はんだ(融点117℃)、Sn42-Bi57-Ag1はんだ(融点139℃)、Sn90-Ag2-Cu0.5-Bi7.5はんだ(融点189℃)、Sn96-Zn8-Bi3はんだ(融点190℃)、Sn91-Zn9はんだ(融点197℃)などが、明確な融解後の固化挙動を示すため好ましい。固化挙動とは溶融後、冷えて再び固まることをいう。これらの中でも入手容易性や低融点である観点からSn42-Bi58はんだを用いることが好ましい。これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。
 (A)導電性粒子の平均粒子径は、特に制限はないが、0.1~100μmであると好ましい。この平均粒子径が0.1μm未満であると、導電性接着剤組成物の粘度が高くなり作業性が低下する傾向にある。また、導電性粒子の平均粒子径が100μmを超えると、印刷性が低下するとともに接続信頼性が低下する傾向にある。導電性接着剤組成物の印刷性及び作業性をさらに良好にする観点から、この平均粒子径は1.0~50μmであるとより好ましい。さらに、導電性接着剤組成物の保存安定性並びに硬化物の実装信頼性をより向上させる観点から、この平均粒子径は5.0~30μmであると特に好ましい。ここで、平均粒子径はレーザー回折、散乱法(神岡鉱業試験法No.2)によって求められた値である。
 (A)導電性粒子は、融点200℃以下の金属のみで構成されるものの他、セラミックス、シリカ、樹脂材料等の金属以外の固体材料からなる粒子の表面を、融点200℃以下の金属からなる金属膜で被覆した導電性粒子であってもよく、それらの混合物であってもよい。
 (A)導電性粒子の含有量は、その導電性粒子を構成する金属の含有量が、導電性接着剤組成物の全量に対して5~95質量%であることが好ましい。上記金属の含有量が5質量%未満の場合は、導電性接着剤組成物の硬化物の導電性が低下する傾向にある。一方、上記金属の含有量が95質量%を超えると、導電性接着剤組成物の粘度が高くなり作業性が低下する傾向にある。また、相対的に導電性接着剤組成物中の接着剤成分が少なくなるため、硬化物の実装信頼性が低下する傾向にある。
 (A)導電性粒子を構成する金属の含有量は導電性接着剤組成物の全量に対して30~95質量%となることが好ましい。上記金属の含有量が30質量%未満の場合、上述した接続部を有する接続構造が形成されにくくなり、フィンガー電極と配線部材間の導通の確保が困難となる傾向がある。一方、上記金属の含有量が95質量%を超えると、導電性接着剤組成物の粘度が高くなり作業性が低下する傾向にある。また、相対的に導電性接着剤組成物中の接着剤成分が少なくなるため、硬化物の実装信頼性が低下する傾向にある。さらに作業性又は導電性を向上させる観点から、40~90質量%であることがより好ましく、硬化物の実装信頼性を高める観点から、50~85質量%であることがさらに好ましく、耐温度サイクル性とディスペンス塗布性を両立させる点で、60~80質量%であることがさらにより好ましい。
 融点200℃以下の金属として挙げられるビスマス、亜鉛等は、従来の太陽電池モジュールの製造に用いられているSn-Ag-Cu系はんだと比較して、硬く、脆弱であると考えられている。そのため、単に融点200℃以下の金属を溶融させて太陽電池セルのフィンガー電極と配線部材とを接合した場合、温度サイクル試験後に太陽電池モジュールの接続特性を十分維持することができないと考えられる。本実施形態の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セルのフィンガー電極と配線部材とが、(A)導電性粒子が溶融及び凝集して形成された金属部によって電気的に接続されていることに加えて、光電変換部及び配線部材が樹脂からなる樹脂部により接着されていることから、融点200℃以下の金属に共通する脆弱性を解消することができ、温度サイクル試験での熱歪に対する耐性の向上を図ることができると考えられる。
 なお、(A)導電性粒子とともに、融点が200℃より高い金属からなる導電性粒子を併用してもよい。このような融点が200℃より高い金属としては、例えば、Pt、Au、Ag、Cu、Ni、Pd、Al等から選ばれる1種の金属又は2種以上の金属からなる合金が挙げられ、より具体的にはAu粉、Ag粉、Cu粉、AgめっきCu粉が挙げられる。市販品としては、鍍銀銅粉である「MA05K」(日立化成工業(株)製、商品名)が入手可能である。
 (B)熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、(メタ)アクリル樹脂、マレイミド樹脂及びシアネート樹脂等の熱硬化性の有機高分子化合物、及びそれらの前駆体が挙げられる。ここで(メタ)アクリル樹脂とは、メタクリル樹脂及びアクリル樹脂を示す。これらの中では、(メタ)アクリル樹脂及びマレイミド樹脂に代表される、重合可能な炭素-炭素二重結合を有する化合物、又は、エポキシ樹脂がより好ましい。これらの(B)熱硬化性樹脂は、耐熱性及び接着性に優れ、しかも必要に応じて有機溶剤中に溶解又は分散させれば液体の状態で取り扱うこともできるため、作業性にも優れている。上述の(B)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られる。
 (メタ)アクリル樹脂は、重合可能な炭素-炭素二重結合を有する化合物から構成される。かかる化合物としては、例えば、モノアクリレート化合物、モノメタクリレート化合物、ジアクリレート化合物、及びジメタクリレート化合物が挙げられる。
 モノアクリレート化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ヘキサデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、2-ブトキシエチルアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、2-シアノエチルアクリレート、γ-アクリロキシエチルトリメトキシシラン、グリシジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、アクリロキシエチルホスフェート及びアクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェートが挙げられる。
 モノメタクリレート化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、イソステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリプロピレングリコールメタクリレート、2-メトキシエチルメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、2-ブトキシエチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、2-フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレート、2-ベンゾイルオキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、2-シアノエチルメタクリレート、γ-メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、メタクリロキシエチルホスフェート及びメタクリロキシエチルフェニルアシッドホスフェートが挙げられる。
 ジアクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、1,3-ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールAD1モルとグリシジルアクリレート2モルの反応物、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリプロピレンオキサイド付加物のジアクリレート、ビス(アクリロキシプロピル)ポリジメチルシロキサン及びビス(アクリロキシプロピル)メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーが挙げられる。
 ジメタクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、1,3-ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールAD1モルとグリシジルメタクリレート2モルの反応物、ビスフェノールA、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリエチレンオキサイド付加物のジメタクリレート、ビスフェノールF又はビスフェノールADのポリプロピレンオキサイド付加物、ビス(メタクリロキシプロピル)ポリジメチルシロキサン及びビス(メタクリロキシプロピル)メチルシロキサン-ジメチルシロキサンコポリマーが挙げられる。
 これらの化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。また、熱硬化性樹脂として(メタ)アクリル樹脂を含有するとき、これらの化合物をあらかじめ重合してから用いてもよく、また、これらの化合物を(A)導電性粒子及び(C)フラックス活性剤とともに混合し、混合と同時に重合を行ってもよい。
 (B)熱硬化性樹脂が重合可能な炭素-炭素二重結合を有する化合物から構成される場合、導電性接着剤組成物はラジカル重合開始剤を含むことが好ましい。ラジカル重合開始剤は、ボイドを有効に抑制する観点等から、有機過酸化物が好適である。また、導電性接着剤組成物の硬化性及び粘度安定性を向上させる観点から、有機過酸化物はその分解温度が70~170℃であることが好ましく、80~160℃であることがより好ましい。
 ラジカル重合開始剤としては、例えば、1,1,3,3,-テトラメチルブチルパーオキシ2-エチルヘキサノエート、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロドデカン、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)-3-ヘキシン及びクメンハイドロパーオキサイドが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
 ラジカル重合開始剤の配合割合は、導電性接着剤組成物中の導電性粒子以外の成分の総量(以下、「接着剤成分」という)に対して0.01~20質量%であると好ましく、0.1~10質量%であるとより好ましく、0.5~5質量%であるとさらに好ましい。
 アクリル樹脂としては市販のものを用いることができる。その具体例としては、FINEDIC A-261(大日本インキ化学工業(株)製、商品名)、FINEDIC A-229-30(大日本インキ化学工業(株)製、商品名)等が挙げられる。
 エポキシ樹脂としては、その1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物であれば特に制限なく公知の化合物を使用することができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールADなどと、エピクロルヒドリンとから誘導されるエポキシ樹脂などが挙げられる。
 かかるエポキシ樹脂は市販のものを入手することができる。その具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂であるAER-X8501(旭化成工業株式会社製、商品名)、R-301(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)、YL-980(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂であるYDF-170(東都化成株式会社製、商品名)、YL-983(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂であるR-1710(三井石油化学工業株式会社製、商品名)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂であるN-730S(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名)、Quatrex-2010(ダウ・ケミカル社製、商品名)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂であるYDCN-702S(東都化成株式会社製、商品名)、EOCN-100(日本化薬株式会社製、商品名)、多官能エポキシ樹脂であるEPPN-501(日本化薬株式会社製、商品名)、TACTIX-742(ダウ・ケミカル社製、商品名)、VG-3010(三井石油化学工業株式会社製、商品名)、1032S(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂であるHP-4032(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名)、脂環式エポキシ樹脂であるEHPE-3150、CEL-3000(共にダイセル化学工業株式会社製、商品名)、DME-100(新日本理化株式会社製、商品名)、EX-216L(ナガセケムテックス株式会社製、商品名)、脂肪族エポキシ樹脂であるW-100(新日本理化株式会社製、商品名)、アミン型エポキシ化合物であるELM-100(住友化学工業株式会社製、商品名)、YH-434L(東都化成株式会社製、商品名)、TETRAD-X、TETRAD-C(共に三菱瓦斯化学株式会社、商品名)、630、630LSD(共にジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名)、レゾルシン型エポキシ樹脂であるデナコールEX-201(ナガセ化成工業社製、商品名)、ネオペンチルグリコール型エポキシ樹脂であるデナコールEX-211(ナガセケムテックス株式会社製、商品名)、ヘキサンディネルグリコール型エポキシ樹脂であるデナコールEX-212(ナガセケムテックス株式会社製、商品名)、エチレン・プロピレングリコール型エポキシ樹脂であるデナコールEXシリーズ(EX-810、811、850、851、821、830、832、841、861(いずれもナガセケムテックス株式会製、商品名))、下記一般式(I)で表されるエポキシ樹脂E-XL-24、E-XL-3L(共に三井化学株式会社製、商品名)等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂の中でも、イオン性不純物が少なく、かつ反応性に優れるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
ここで、式(I)中、kは1~5の整数を示す。
 上述のエポキシ樹脂は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
 導電性接着剤組成物が(B)熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含有する場合、反応性希釈剤として1分子中に1個のみエポキシ基を有するエポキシ化合物をさらに含有してもよい。そのようなエポキシ化合物は市販品として入手可能である。その具体例としては、例えばPGE(日本化薬株式会社製、商品名)、PP-101(東都化成株式会社製、商品名)、ED-502、ED-509、ED-509S(旭電化工業社製、商品名)、YED-122(油化シェルエポキシ株式会社製、商品名)、KBM-403(信越化学工業株式会社製、商品名)、TSL-8350、TSL-8355、TSL-9905(東芝シリコーン株式会社製、商品名)が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
 反応性希釈剤の配合割合は、本発明による効果を阻害しない範囲であればよく、上記エポキシ樹脂の全量に対して0~30質量%であることが好ましい。
 導電性接着剤組成物がエポキシ樹脂を(B)熱硬化性樹脂として含有する場合、導電性接着剤組成物は硬化剤又は硬化促進剤を含有することがより好適である。
 硬化剤としては、従来用いられるものであれば特に限定されず、市販のものが入手可能である。市販の硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂であるH-1(明和化成株式会社製、商品名)、VR-9300(三井東圧化学株式会社製、商品名)、フェノールアラルキル樹脂であるXL-225(三井東圧化学株式会社製、商品名)、下記一般式(II)で表されるp-クレゾールノボラック樹脂であるMTPC(本州化学工業株式会社製、商品名)、アリル化フェノールノボラック樹脂であるAL-VR-9300(三井東圧化学株式会社製、商品名)、下記一般式(III)で表される特殊フェノール樹脂であるPP-700-300(日本石油化学株式会社製、商品名)等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(II)中、Rは、それぞれ独立に1価の炭化水素基、好ましくはメチル基又はアリル基を示し、qは1~5の整数を示す。また、式(III)中、Rはアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基を示し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を示し、pは2~4の整数を示す。
 硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂のエポキシ基1.0当量に対して、硬化剤中の反応活性基の総量が0.2~1.2当量となる割合であることが好ましく、0.4~1.0当量となる割合であることがより好ましく、0.5~1.0当量となる割合であることがさらに好ましい。反応活性基が0.2当量未満であると、導電性接着剤組成物の耐リフロークラック性が低下する傾向があり、1.2当量を超えると導電性接着剤組成物の粘度が上昇し、作業性が低下する傾向がある。上記反応活性基は、エポキシ樹脂との反応活性を有する置換基のことであり、例えば、フェノール性水酸基等が挙げられる。
 また、上記硬化促進剤としては、ジシアンジアミド等、従来硬化促進剤として用いられているものであれば特に限定されず、市販品が入手可能である。市販品としては、例えば、下記一般式(IV)で表される二塩基酸ジヒドラジドであるADH、PDH、SDH(いずれも日本ヒドラジン工業株式会社製、商品名)、エポキシ樹脂とアミン化合物との反応物からなるマイクロカプセル型硬化剤であるノバキュア(旭化成工業株式会社製、商品名)が挙げられる。これらの硬化促進剤は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
式(IV)中、Rは2価の芳香族基又は炭素数1~12の直鎖若しくは分岐鎖のアルキレン基、好ましくはm-フェニレン基又はp-フェニレン基を示す。
 上記硬化促進剤の配合割合は、エポキシ樹脂100質量部に対して0.01~90質量部であると好ましく、0.1~50質量部であるとより好ましい。この硬化促進剤の配合割合が0.01質量部未満であると硬化性が低下する傾向があり、90質量部を超えると粘度が増大し、導電性接着剤組成物を取り扱う際の作業性が低下する傾向がある。
 また、市販の硬化促進剤として、上述のものに加えて、又は、代えて、例えば、有機ボロン塩化合物であるEMZ・K、TPPK(共に北興化学工業株式会社製、商品名)、三級アミン類又はその塩であるDBU、U-CAT102、106、830、840、5002(いずれもサンアプロ株式会社製、商品名)、イミダゾール類であるキュアゾール2PZ-CN、2P4MHZ、C17Z、2PZ-OK、2PZ-CNS、C11Z-CNS(いずれも四国化成工業株式会製、商品名)等を用いてもよい。
 これらの硬化促進剤の配合割合は、エポキシ樹脂100質量部に対して20質量部以下であると好ましい。さらに15質量部以下であると好ましい。
 また、硬化剤及び硬化促進剤はそれぞれの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 なお、導電性接着剤組成物には、上述の(B)熱硬化性樹脂に加えて、バインダとして機能する熱可塑性樹脂を1種又は2種以上添加してもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリレート、フェノキシ樹脂それぞれの単独系、及び上記熱可塑性樹脂のうち二種類以上の共重合体が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
 導電性接着剤組成物における(B)熱硬化性樹脂の含有量は、接着剤成分の総量に対して、1~60質量%であると好ましく、5~40質量%であるとより好ましく、10~30質量%であるとさらに好ましい。
 (C)フラックス活性剤は、(A)導電性粒子の表面に形成された酸化膜を除去する機能を有する化合物である。フラックス活性剤は、(B)熱硬化性樹脂の硬化反応を阻害しない化合物であれば特に制限なく公知の化合物を使用することができる。このような化合物としては、ロジン系樹脂、分子内にカルボキシル基、フェノール性水酸基又はアルコール性水酸基を含有する化合物、2,4-ジエチルグルタル酸、2,2-ジエチルグルタル酸、3-メチルグルタル酸、2-エチル-3-プロピルグルタル酸、2,5-ジエチルアジピン酸等の側鎖にアルキル基を有する二塩基酸が挙げられる。良好なフラックス活性を示し、かつ(B)熱硬化性樹脂として用いるエポキシ樹脂と良好な反応性を示すことから、分子内にカルボキシル基及び水酸基を含有する化合物が好ましく、脂肪族ジヒドロキシカルボン酸が特に好ましい。具体的には、下記一般式(V)で表される化合物又は酒石酸が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ここで、式(V)中、Rは置換していてもよい炭素数1~5のアルキル基を示す。一般式(V)で表される化合物を用いることによる効果をより有効に発揮する観点から、Rはメチル基、エチル基又はプロピル基であると好ましい。また、n及びmは、それぞれ独立に0~5の整数を示す。一般式(V)で表される化合物を用いることによる効果をより有効に発揮する観点から、nが0かつmが1であるか、n及びmの両方が1であると好ましく、n及びmの両方が1であるとより好ましい。
 上記一般式(V)で表される化合物としては、例えば、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ペンタン酸が挙げられる。
 (C)フラックス活性剤の含有量は、本発明に係る上述の効果をより有効に発揮する観点から、融点200℃以下の金属の全量100質量部に対して、0.5~20質量部であることが好ましい。さらに、保存安定性、導電性の観点から、1.0~10質量部であることがより好ましい。(C)フラックス活性剤の含有量が0.5質量部未満の場合、(A)導電性粒子における金属の溶融性が低下し導電性が低下する傾向があり、20質量部を超えた場合、保存安定性、印刷性及びディスペンス塗布性が低下する傾向がある。
 導電性接着剤組成物は、上述の各成分の他、必要に応じて、応力緩和のための可撓剤、作業性向上のための希釈剤、接着力向上剤、濡れ性向上剤及び消泡剤からなる群より選ばれる1種以上の添加剤を含んでもよい。また、これらの成分の他、本発明による効果を阻害しない範囲において各種添加剤を含んでいてもよい。
 可撓剤としては、例えば液状ポリブタジエン(宇部興産株式会社製、商品名「CTBN-1300X31」、「CTBN-1300X9」、日本曹達株式会社製、商品名「NISSO-PB-C-2000」)などが挙げられる。可撓剤を含有する場合、その含有量は、通常、熱硬化性樹脂の総量100質量部に対して、0.01~500質量部であることが好ましい。
 導電性接着剤組成物は、接着力向上の目的で、シランカップリング剤やチタンカップリング剤などのカップリング剤を含んでもよい。シランカップリング剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製、商品名「KBM-573」などが挙げられる。また、濡れ性向上の目的で、アニオン系界面活性剤やフッ素系界面活性剤等を導電性接着剤組成物に含有させてもよい。さらに、導電性接着剤組成物は、消泡剤としてシリコーン油等を含有してもよく、またチキソ付与剤として、ひまし油を水素添加して得られるカスターワックスなどの脂肪族エステルを含有してもよい。上記接着力向上剤、濡れ性向上剤、消泡剤はそれぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらは導電性接着剤組成物の全量に対して、0.1~10質量%含まれることが好ましい。
 導電性接着剤組成物には、導電性接着剤組成物の作製時の作業性及び使用時の塗布作業性をより良好にするため、必要に応じて希釈剤を添加することができる。このような希釈剤としては、ブチルセロソルブ、カルビトール、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸カルビトール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、α-テルピネオール等の比較的沸点の高い有機溶剤が好ましい。この希釈剤は、導電性接着剤組成物の全量に対して0.1~30質量%含まれることが好ましい。
 導電性接着剤組成物は、フィラーを含有してもよい。フィラーとしては、例えば、アクリルゴム、ポリスチレンなどのポリマー粒子、ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカなどの無機粒子が挙げられる。これらのフィラーは、1種を単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
 本実施形態において、上述の各成分は、それぞれにおいて例示されたもののいずれを組み合わせてもよい。
 本実施形態に係る導電性接着剤組成物は、上述の各成分を一度に又は複数回に分けて、必要に応じて加熱するとともに、混合、溶解、解粒混練又は分散することにより各成分が均一に分散したペースト状のものとして得られる。この際に用いられる分散・溶解装置としては、公知の撹拌器、らいかい器、3本ロール、プラネタリーミキサー等が挙げられる。
 印刷性及びディスペンス塗布性の点で、上記導電性接着剤組成物は液状であるものが好ましい。
 本実施形態の太陽電池モジュールは、上述の導電性接着剤組成物を用いることにより、200℃以下の低温での接続により製造することができるため、Sn-Ag-Cu系はんだを用いて260℃以上で接続し作製された従来の太陽電池モジュールと比較して、太陽電池セルの特性劣化や、太陽電池セルの反りや割れなどによる歩留まり低下を抑えることができる。
 以下、実施例によって本発明をさら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。
(実施例1)
[導電性接着剤組成物の調製]
 (B)熱硬化性樹脂としてYDF-170(東都化成株式会社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂の商品名、エポキシ当量=170)26.7質量部と、その硬化促進剤として2P4MZ(四国化成工業株式会社製、2-フェニル-4-メチルイミダゾールの商品名)1.2質量部と、(C)フラックス活性剤としてBHPA(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸)2.1質量部とを混合し、3本ロールを3回通して接着剤成分を調製した。
 次に、上述の接着剤成分30質量部に対して、(A)導電性粒子としてSn42-Bi58粒子(平均粒子径20μm、融点:138℃)70質量部を加えて混合した。得られた混合物を、3本ロールに3回通した後、真空撹拌らいかい器を用いて500Pa以下で10分間脱泡処理を行うことにより、導電性接着剤組成物を得た。
[タブ線付太陽電池セルの作製]
 上記で得られた液状の導電性接着剤組成物を、太陽電池セル(125mm×125mm、厚さ310μm)の受光面上に形成された表面フィンガー電極(材質:銀ガラスペースト、0.15mm×125mm)と直交する方向でかつ裏面電極の真裏となる位置にディスペンサを用いて単位長さ当りの重量で0.2mg/mmとなるように塗布した。次いで、導電性接着剤組成物を塗布したフィンガー電極上に、配線部材としてはんだ被覆タブ線(日立電線株式会社製、商品名:A-TPS、幅0.5mm品)を配置させて、熱圧着機を用いて温度150℃、荷重0.5MPa、保持時間10秒の条件にて加熱圧着した。同様の処理を太陽電池セルの裏面の電極についても行い、タブ線付太陽電池セルを10組作製した。
[セル破損率の評価]
 上記タブ線付き太陽電池セルの外観を目視で観察し、割れ、クラックの有無を確認し、その破損率を評価し表1に示した。表1中、セル破損率の分母は評価した太陽電池セル数を、分子は割れ、クラックの破損を確認した太陽電池セル数を示す。
[接続部の確認]
 上記で得られたタブ線付太陽電池セル1組をエポキシ樹脂で全体を覆うように注型し、これをタブ線の長手方向で、タブ線の中央線に沿って切断した接続部の断面を確認した。断面は、フィンガー電極の断面中央から隣接するフィンガー電極の断面中央までを1観察単位として、5箇所確認した。太陽電池セルのフィンガー電極とタブ線とが導電性粒子の溶融物によって接続されている場合、フィンガー電極と接している接続部中の金属部と光電変換部と接している接続部中の樹脂部の面積率を測定した。
[太陽電池モジュールの作製]
 上記で作製したタブ線付太陽電池セルを用意し、太陽電池セルの裏面側には封止樹脂(三井化学ファブロ株式会社製、商品名:ソーラーエバSC50B)と保護フィルム(株式会社コバヤシ製、商品名:コバテックPV)とを積層し、太陽電池セルの受光面側には封止樹脂(三井化学ファブロ株式会社製、ソーラーエバSC50B)とガラス(200×200×3mm)とを積層した。こうして得られた積層体を、真空ラミネータ(株式会社エヌ・ピー・シー製、商品名:LM-50X50-S)の熱板側にガラスが接するように搭載して5分間真空引きを行った後、真空ラミネータの上部の真空を解放し、1atmの圧力下で160℃、10分間加熱することにより、太陽電池モジュールを作製した。
[変換効率・FF測定、温度サイクル試験]
 得られた太陽電池モジュールのIV曲線を、ソーラーシミュレータ(株式会社ワコム電創製、商品名:WXS-155S-10、AM:1.5G)を用いて測定し、曲線因子(fill factor、以下F.Fと略す)を導出し、これを初期のF.F(0h)とした。さらにこのときに併せて変換効率も導出した。次に、この太陽電池モジュールに対して、-55℃で15分間及び125℃で15分間を1サイクルとし、これを1000サイクル繰り返す温度サイクル試験を行った。この温度サイクル試験後の太陽電池モジュールのF.Fを測定し、これをF.F(1000h)とした。温度サイクル試験前後でのF.Fの変化率(ΔF.F)を[F.F(1000h)×100/F.F(0h)]の式から求め、これを評価指標として用いた。なお、一般にΔF.Fの値が95%以上となると接続信頼性が良好であると判断される。
(実施例2~9)
 表1に示す組成とした以外は実施例1と同様にして導電性接着剤組成物を調製した。そして、得られた導電性接着剤組成物を用いたこと以外は実施例1と同様にしてタブ線付太陽電池セルを作製し、セル破損率の評価及び接続部の確認を行った。ただし、実施例7は、フィンガー電極と配線部材との熱圧着温度を170℃とした。
 さらに、得られたタブ線付太陽電池セルを用いたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製し、温度サイクル試験前後のΔF.Fを測定した。その結果を表2に示す。
 なお、表1に示した材料の詳細は以下の通りである。また、表1中の各材料の配合割合の単位は質量部である。
YDF-170:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、東都化成株式会社製商品名
TETRAD-X:アミン型エポキシ樹脂、三菱瓦斯化学株式会社製商品名
EP-828:エピコート828、ジャパンエポキシレジン株式会社製商品名
2P4MZ:2-フェニル-4-メチルイミダゾール,四国化成工業株式会社製商品名
BHPA:2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸
2,5-DEAD:2,5-ジエチルアジピン酸
Sn42-Bi58:Sn42-Bi58はんだ粒子、平均粒子径20μm、融点138℃
Sn40-Bi56-Zn4:Sn40-Bi56-Zn4はんだ粒子、平均粒子径20μm、融点130℃。
MA05K:AgめっきCu粉、日立化成工業株式会社製商品名、融点1083℃
(比較例1)
 配線部材としてSn-Ag-Cuはんだ被覆タブ線(日立電線株式会社製、商品名:A-TPS、幅2.0mm品、融点220℃)を、太陽電池セル(125mm×125mm、厚さ310μm)の受光面上に形成されたバスバー(材質:銀ガラスペースト、2mm×125mm)上に配置させて、熱圧着機を用いて温度260℃、荷重0.5MPa、保持時間10秒の条件にて加熱圧着した。同様の処理を裏面の電極についても行い、タブ線付太陽電池セルを10組作製した。
 実施例1と同様の方法でタブ線付太陽電池セルについてセル破損率の評価及び接続部の確認を行った。さらに、上記で得られたタブ線付太陽電池セルを用いたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製し、その温度サイクル試験前後のΔF.Fを測定した。その結果を表2に示す。
(比較例2)
 太陽電池セル(125mm×125mm、厚さ310μm)の受光面上に形成された表面フィンガー電極(材質:銀ガラスペースト、0.15mm×125mm)と直交する方向でかつ裏面電極の真裏となる位置に、配線部材としてSn-Ag-Cuはんだ被覆タブ線(日立電線株式会社製、商品名:A-TPS、幅0.5mm品)を配置させて、熱圧着機を用いて温度260℃、荷重0.5MPa、保持時間10秒の条件にて加熱圧着した。同様の処理を裏面の電極についても行い、タブ線付太陽電池セルを10組作製した。
 実施例1と同様の方法でタブ線付太陽電池セルについてセル破損率の評価及び接続部の確認を行った。さらに、上記で得られたタブ線付太陽電池セルを用いたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製し、その温度サイクル試験前後のΔF.Fを測定した。その結果を表2に示す。
(比較例3)
 導電性接着剤組成物に代えてSn42-Bi58クリームはんだ(株式会社タムラ製作所製、TLF-401-11、融点138℃)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、タブ線付太陽電池セルを作製し、セル破損率の評価及び接続部の確認を行った。さらに、上記で得られたタブ線付太陽電池セルを用いたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製し、その温度サイクル試験前後のΔF.Fを測定した。その結果を表2に示す。
(比較例4)
 樹脂としてYDF-170を導電性接着剤組成物全量100重量部に対し27.9重量部、導電性粒子として銀粉(TCG-1、株式会社徳力化学研究所製、商品名)72.1重量部を、導電性接着剤組成物の調製に記載された方法と同様に調製した。この導電性接着剤組成物を用いて、実施例1と同様にして、タブ線付太陽電池セルを作製し、セル破損率の評価及び接続部の確認を行った。さらに、上記で得られたタブ線付太陽電池セルを用いたこと以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを作製し、その温度サイクル試験前後のΔF.Fを測定した。その結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 フィンガー電極と配線部材とを電気的に接続する融点200℃以下の金属が溶融してなる金属部と、光電変換部と配線部材とを接着する樹脂部とを有する実施例1~9の太陽電池モジュールは、いずれも接続時にセルが破損することなく、変換効率が高く、さらに温度サイクル試験前後のΔF.Fが十分高く良好な信頼性を有していることが確認された。
 一方、Sn-Ag-Cuはんだめっきが施された配線部材を用い、270℃で接続された比較例1及び比較例2のタブ線付太陽電池セルは、セルの破損が発生し、歩留まりが低下した。また、比較例1のバスバーを用いた構成では、変換効率が低下した。Sn42-Bi58とフラックスで構成されるクリームはんだを用いて接続された比較例3の太陽電池モジュールは、樹脂部を有しておらず、温度サイクル試験前後のΔF.Fが低下した。さらに、銀フィラーとエポキシ樹脂組成物から成る比較例4の太陽電池モジュールは、金属接続部を有しておらず、温度サイクル試験前後のΔF.Fが低下した。
 10…金属部、11…樹脂部、16…導電性粒子、17…樹脂、18…フラックス活性剤、19…導電性接着剤組成物、100,200…太陽電池モジュール、101…光電変換部、102…配線部材、103…フィンガー電極、104,107…バスバー電極、105,108…接続部、106…裏面電極、107…バスバー電極。

Claims (4)

  1.  複数の太陽電池セルと、該太陽電池セル同士を電気的に接続する配線部材とが、接続部を介して接続された太陽電池モジュールであって、
     前記太陽電池セルの光電変換部の受光面に複数のフィンガー電極が形成されており、
     前記配線部材は、前記複数のフィンガー電極と交差するように配置され、
     前記受光面側の接続部は、融点200℃以下の金属を含む導電性粒子が樹脂中で溶融及び凝集されてなり、各フィンガー電極と配線部材とをつなぐ金属部と、前記樹脂からなり、該金属部の周囲を覆って光電変換部及び配線部材を接着する樹脂部と、を有する太陽電池モジュール。
  2.  前記フィンガー電極の幅が20~400μmである、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3.  前記受光面側の接続部が、(A)融点200℃以下の金属を含む導電性粒子、(B)熱硬化性樹脂及び(C)フラックス活性剤を含有する導電性接着剤組成物を用いて形成されている、請求項1又は2に記載の太陽電池モジュール。
  4.  複数の太陽電池セルと、該太陽電池セル同士を電気的に接続する配線部材とが、接続部を介して接続された太陽電池モジュールであって、
     前記太陽電池セルの光電変換部の受光面に複数のフィンガー電極が形成されており、
     前記配線部材は、前記複数のフィンガー電極と交差するように配置され、
     前記受光面側の前記接続部は、融点200℃以下の金属を含む導電性粒子が樹脂中で溶融及び凝集されてなり、各フィンガー電極と配線部材とをつなぐ金属部と、該金属部周りに充てんされた前記樹脂からなる樹脂部と、を有し、
     前記金属部の断面は、前記フィンガー電極側から前記配線部材に向かって裾広がりの形状となっている太陽電池モジュール。
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