WO2012099257A1 - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法 Download PDF

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WO2012099257A1
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electrode
solar cell
tab wire
conductive particles
cell module
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PCT/JP2012/051260
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大介 花井
幸一 中原
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ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社
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    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
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    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
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    • H01L31/0512—Electrical 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 made of a particular material or composition of materials
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar battery module in which a plurality of solar battery cells are connected by a tab wire, and in particular, a solar battery module for connecting an electrode of a solar battery cell and a tab wire via a conductive adhesive containing conductive particles. And a method for manufacturing a solar cell module.
  • This application includes Japanese Patent Application No. 2011-10232 filed on January 20, 2011 in Japan, and Japanese Patent Application No. 2011-169446 filed on August 2, 2011 in Japan. On the basis of priority, and these applications are incorporated herein by reference.
  • a plurality of adjacent solar cells are connected by a tab wire serving as an interconnector.
  • One end side of the tab wire is connected to the front surface electrode of one solar battery cell, and the other end side is connected to the back surface electrode of the adjacent solar battery cell, thereby connecting the solar battery cells in series.
  • one surface of the tab wire is bonded to the surface electrode of one solar cell, and the other surface of the other end is bonded to the back electrode of the adjacent solar cell.
  • a bus bar electrode is formed on the light receiving surface and an Ag electrode is formed on the back surface connection portion by screen printing of silver paste.
  • Al electrodes and Ag electrodes are formed in regions other than the connection portion on the back surface of the solar battery cell.
  • the tab wire is formed by providing a solder coat layer on both sides of the ribbon-like copper foil.
  • the tab wire is a rectangular copper wire having a width of 1 to 3 mm obtained by slitting a copper foil rolled to a thickness of about 0.05 to 0.2 mm or rolling a copper wire into a flat plate shape. It is formed by performing solder plating, dip soldering, or the like.
  • connection between the solar battery cell and the tab wire is performed by disposing the tab wire on each electrode of the solar battery cell and applying heat and pressure with a heating bonder to melt and cool the solder formed on the tab wire surface ( Patent Document 1).
  • a conductive adhesive film that can be connected by thermocompression treatment at a relatively low temperature is used to connect the front and back electrodes of the solar battery cell and the tab wire (Patent Document 2).
  • a conductive adhesive film a film obtained by dispersing spherical or scaly conductive particles having an average particle size on the order of several ⁇ m in a thermosetting binder resin composition is used.
  • the conductive adhesive film 50 is interposed between the front electrode and the back electrode and the tab wire 51, and then is hot-pressed from above the tab wire 51 by a heating bonder.
  • the conductive adhesive film 50 allows the binder resin to flow out between the electrode and the tab wire 51, and the conductive particles 54 pass between the electrode 53 and the tab wire 51.
  • the binder resin is thermoset by being sandwiched and conducting between them. In this way, a string in which a plurality of solar cells 52 are connected in series by the tab wire 51 is formed.
  • the plurality of solar cells 52 in which the tab wire 51 and the front and back electrodes are connected using the conductive adhesive film 50 are made of a surface protecting material having translucency such as glass and translucent plastic, PET ( It is sealed with a light-transmitting sealing material such as ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA) between a back protective material made of a film such as Poly Ethylene Terephthalate).
  • a surface protecting material having translucency such as glass and translucent plastic, PET ( It is sealed with a light-transmitting sealing material such as ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA) between a back protective material made of a film such as Poly Ethylene Terephthalate).
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer resin
  • the conductive particle 54, the tab wire 51, and the electrode 53 are different from each other. Conduction is achieved by contact of metals.
  • the solar cell module is subjected to practical use, there is a risk that repeated exposure over a long term high temperature and humidity corrosive environment. As a result, so-called dissimilar metal contact corrosion occurs at the contact portion between the conductive particles 54 in which different types of metals are in electrical contact, the tab wire 51, and the electrode 53, and power generation efficiency may be reduced.
  • the present application provides a solar cell module and a solar cell that can prevent corrosion at a contact portion between the conductive particles, the tab wire, and the electrode even when exposed to a high-temperature and high-humidity environment, and maintain power generation efficiency.
  • An object is to provide a method for manufacturing a module.
  • a solar cell module includes a plurality of solar cells and conductive particles on electrodes formed on the surface of the solar cell and the back surface of the adjacent solar cell, respectively. And a tab wire that connects the plurality of solar cells, and the surface of the conductive particles is a conductor constituting the connection surface of the tab wire or the electrode. And at least one of the same kind of conductors.
  • the manufacturing method of the solar cell module which concerns on this invention arrange
  • the conductive particles contained in the conductive adhesive use the same type of conductor as the conductor constituting the connection surface of the tab wire or the electrode of the solar battery cell, that is, a conductor having an approximate standard electrode potential. Therefore, even when exposed to a corrosive environment of high temperature and humidity, the conductors with similar standard electrode potentials can reduce the difference in corrosion potential, so it is possible to suppress the occurrence of dissimilar metal contact corrosion and decrease power generation efficiency. Can be effectively prevented and connection reliability can be improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a solar cell module.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing strings of solar cells.
  • FIG. 3 is a plan view showing a back electrode and a connection part of the solar battery cell.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conductive adhesive film.
  • FIG. 5 is a diagram showing a conductive adhesive film wound in a reel shape.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a conventional solar cell module.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state where the tab wire and the electrode are connected via the conductive particles.
  • a solar cell module 1 to which the present invention is applied has a string 4 in which a plurality of solar cells 2 are connected in series by a tab wire 3 serving as an interconnector.
  • a matrix 5 in which a plurality of 4 are arranged is provided.
  • the solar cell module 1 is laminated together with the front cover 7 provided on the light receiving surface side and the back sheet 8 provided on the back surface side, with the matrix 5 sandwiched between the sealing adhesive sheets 6.
  • a metal frame 9 such as aluminum is attached to the periphery.
  • sealing adhesive for example, a translucent sealing material such as ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA) is used.
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer resin
  • surface cover 7 for example, a light-transmitting material such as glass or light-transmitting plastic is used.
  • back sheet 8 a laminated body in which glass or aluminum foil is sandwiched between resin films is used.
  • Each solar battery cell 2 of the solar battery module has a photoelectric conversion element 10.
  • the photoelectric conversion element 10 includes a single crystal silicon photoelectric conversion element, a crystalline silicon solar cell using a polycrystalline photoelectric conversion element, a thin film silicon solar cell made of amorphous silicon, a cell made of amorphous silicon, a microcrystalline silicon or an amorphous
  • Various photoelectric conversion elements 10 such as a multi-junction thin film silicon solar cell in which cells made of silicon germanium are stacked, a so-called compound thin film solar cell, an organic system, and a quantum dot type can be used.
  • the photoelectric conversion element 10 is provided with a finger electrode 12 for collecting electricity generated inside and a bus bar electrode 11 for collecting electricity of the finger electrode 12 on the light receiving surface side.
  • the bus bar electrode 11 and the finger electrode 12 are formed, for example, by applying an Ag paste on the surface to be a light receiving surface of the solar battery cell 2 by screen printing or the like and then baking it.
  • the finger electrode 12 has a plurality of lines having a width of about 50 to 200 ⁇ m, for example, approximately parallel to each other at a predetermined interval, for example, every 2 mm, over the entire light receiving surface.
  • Bus bar electrode 11 is formed so as to be substantially orthogonal to the finger electrodes 12, also formed with a plurality depending on the area of the solar cell 2.
  • the photoelectric conversion element 10 is provided with a back electrode 13 made of aluminum or silver on the back side opposite to the light receiving surface.
  • the back electrode 13 is formed of an electrode made of, for example, aluminum or silver on the back surface of the solar battery cell 2 by screen printing, sputtering, or the like.
  • the back electrode 13 has a tab wire connecting portion 14 to which the tab wire 3 is connected via a conductive adhesive film 17 described later.
  • the solar battery cell 2 is electrically connected to each bus bar electrode 11 formed on the surface by the tab wire 3 and the back electrode 13 of the adjacent solar battery cell 2, thereby connecting the strings connected in series. 4 is configured.
  • the tab wire 3 is connected to the bus bar electrode 11 and the back electrode 13 by a conductive adhesive film 17 described later.
  • the tab line 3 is a long conductive substrate that electrically connects each of the adjacent solar cells 2X, 2Y, and 2Z.
  • the tab wire 3 is substantially the same as the conductive adhesive film 17 by, for example, slitting a copper foil or aluminum foil rolled to a thickness of 50 to 300 ⁇ m, or rolling a thin metal wire such as copper or aluminum into a flat plate shape. A flat copper wire having a width of 1 to 3 mm is obtained.
  • the tab wire 3 is formed by applying gold plating, silver plating, tin plating, solder plating, or the like to the flat copper wire.
  • the conductive adhesive film 17 is a thermosetting binder resin layer in which spherical conductive particles 23 are contained in the binder resin 22 at a high density.
  • the conductive adhesive film 17 preferably has a minimum melt viscosity of 100 to 100,000 Pa ⁇ s from the viewpoint of indentability. If the minimum melt viscosity of the conductive adhesive film 17 is too low, the resin flows in the process of low pressure bonding to main curing, and connection failure or protrusion to the cell light receiving surface is likely to occur, which causes a decrease in the light receiving rate. Moreover, even if the minimum melt viscosity is too high, defects are likely to occur when the film is adhered, and the connection reliability may be adversely affected.
  • the minimum melt viscosity can be measured while a sample is loaded in a predetermined amount of rotational viscometer and raised at a predetermined temperature increase rate.
  • Examples of the conductive particles 23 used for the conductive adhesive film 17 include metal particles such as nickel, gold, silver, and copper, and particles having resin particles as a core material and gold plating on the outermost layer. it can.
  • the conductive particles 23 according to the present invention are composed of a conductor having the same surface as the connection surface of the tab wire 3 or at least one of the conductors constituting the bus bar electrode 11 and the back electrode 13, and preferably the surface is connected to the tab wire 3. It consists of the same conductor as the conductor which comprises the surface and the bus-bar electrode 11 and the back surface electrode 13.
  • connection surface of the tab wire 3 refers to a surface connected to the bus bar electrode 11 and the back electrode 13 through the conductive particles 23. That is, when the tab wire 3 is formed by coating a base material such as copper foil with a conductor such as plating, the connecting surface of the tab wire 3 is the outermost layer that is coated, and is coated with a conductor. If not, it refers to the substrate surface.
  • the conductor of the same type as the conductor constituting the connection surface of the tab wire 3 or the bus bar electrode 11 is a conductor whose standard electrode potential approximates the conductor constituting the connection surface of the tab wire 3 or the bus bar electrode 11 or the back electrode 13.
  • the conductors between the standard electrode potential is close, it is possible to suppress the occurrence of dissimilar metal contact corrosion because corrosion potential is reduced.
  • connection surface of the tab wire 3 and the bus bar electrode 11 and the back electrode 13 are made of the same kind of metal, and the conductive particles 23 used for the conductive adhesive film 17 are also connected to the connection surface of the tab wire 3, the bus bar electrode 11 and the back surface.
  • the tab wire 3 is formed by performing solder coating on a copper base material, and the bus bar electrode 11 and the back electrode 13 are formed by firing Ag paste, Ag particles or solder particles are used as the conductive particles 23.
  • production of the dissimilar-metal contact corrosion in the connection part of the tab wire 3 and the bus-bar electrode 11 can be suppressed, and the fall of electric power generation efficiency can be prevented.
  • the tab wire 3 is formed by applying an Ag coating to a copper base material, and the bus bar electrode 11 and the back electrode 13 are formed by baking Ag paste, Ag particles are used as the conductive particles 23.
  • Ag particles are used as the conductive particles 23.
  • the conductive adhesive film 17 preferably has a viscosity of about 10 to 10,000 kPa ⁇ s, more preferably 10 to 5,000 kPa ⁇ s near normal temperature.
  • a viscosity in the range of 10 to 10000 kPa ⁇ s
  • the conductive adhesive film 17 is wound in a reel shape, blocking due to so-called protrusion can be prevented, The tack force can be maintained.
  • the composition of the binder resin 22 of the conductive adhesive film 17 is not particularly limited as long as it does not impair the above-described characteristics, but more preferably a film-forming resin, a liquid epoxy resin, a latent curing agent, a silane cup Contains a ring agent.
  • the film-forming resin corresponds to a high molecular weight resin having an average molecular weight of 10,000 or more, and preferably has an average molecular weight of about 10,000 to 80,000 from the viewpoint of film formation.
  • various resins such as an epoxy resin, a modified epoxy resin, a urethane resin, and a phenoxy resin can be used.
  • a phenoxy resin is preferably used from the viewpoint of the film formation state, connection reliability, and the like. .
  • the liquid epoxy resin is not particularly limited as long as it has fluidity at room temperature, and all commercially available epoxy resins can be used.
  • Specific examples of such epoxy resins include naphthalene type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, bisphenol type epoxy resins, stilbene type epoxy resins, triphenolmethane type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins.
  • Resins, naphthol type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, triphenylmethane type epoxy resins, and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use it combining suitably with other organic resins, such as an acrylic resin.
  • the latent curing agent various curing agents such as a heat curing type and a UV curing type can be used.
  • the latent curing agent does not normally react but is activated by some trigger and starts the reaction.
  • the trigger includes heat, light, pressurization, etc., and can be selected and used depending on the application.
  • a thermosetting latent curing agent is suitably used, and the main curing is performed by heating and pressing the bus bar electrode 11 and the back electrode 13.
  • a latent curing agent made of imidazoles, amines, sulfonium salts, onium salts, or the like can be used.
  • silane coupling agent epoxy, amino, mercapto sulfide, ureido, etc. can be used.
  • an epoxy-type silane coupling agent is used preferably. Thereby, the adhesiveness in the interface of an organic material and an inorganic material can be improved.
  • an inorganic filler as another additive composition.
  • an inorganic filler silica, talc, titanium oxide, calcium carbonate, magnesium oxide and the like can be used, and the kind of the inorganic filler is not particularly limited.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a product form of the conductive adhesive film 17.
  • the conductive adhesive film 17 is formed in a tape shape by laminating a binder resin 22 on a peeling substrate 24. This tape-like conductive adhesive film is wound and laminated on the reel 25 so that the peeling substrate 24 is on the outer peripheral side.
  • the release substrate 24 is not particularly limited, and PET (Poly Ethylene Terephthalate), OPP (Oriented Polypropylene), PMP (Poly-4-methlpentene-1), PTFE (Polytetrafluoroethylene), or the like can be used.
  • the conductive adhesive film 17 may have a transparent cover film on the binder resin 22.
  • the above-described tab wire 3 may be used as a cover film to be stuck on the binder resin 22.
  • the binder resin 22 is laminated on one main surface of the tab wire 3.
  • the tab wire 3 and the conductive adhesive film 17 are laminated and integrated in advance, so that the peeling substrate 24 is peeled off during actual use, and the binder resin 22 of the conductive adhesive film 17 is removed from the bus bar.
  • the tab wire 3 is connected to the electrodes 11 and 13 by sticking on the tab wire connecting portion 14 of the electrode 11 and the back electrode 13.
  • a film-like conductive adhesive film 17 containing conductive particles and a paste-like conductive adhesive paste containing conductive particles are defined as “conductive adhesive”.
  • the conductive adhesive film 17 is not limited to a reel shape, and may be a strip shape corresponding to the shape of the tab line connecting portion 14 of the bus bar electrode 11 or the back electrode 13.
  • the viscosity of the conductive adhesive film 17 is set in the range of 10 to 10000 kPa ⁇ s. Deformation can be prevented and a predetermined dimension can be maintained. Similarly, when the conductive adhesive film 17 are stacked over two in strip form, preventing deformation, it is possible to maintain a predetermined dimension.
  • the conductive adhesive film 17 described above dissolves the conductive particles 23, the film-forming resin, the liquid epoxy resin, the latent curing agent, and the silane coupling agent in a solvent.
  • a solvent toluene, ethyl acetate or the like, or a mixed solvent thereof can be used.
  • a conductive adhesive film 17 is obtained by applying a resin-generating solution obtained by dissolution onto a release sheet and volatilizing the solvent.
  • the conductive adhesive film 17 is cut into a predetermined length for two of the front electrode and two for the back electrode, and is temporarily attached to a predetermined position on the front and back surfaces of the solar battery cell 2. At this time, the conductive adhesive film 17 is temporarily pasted on the tab line connecting portions 14 of the bus bar electrodes 11 and the back electrode 13 that are formed in plural substantially parallel to the surface of the solar battery cell 2. In the case where a conductive adhesive paste is used as the conductive adhesive, the conductive adhesive paste is applied on the tab line connecting portions 14 of the bus bar electrode 11 and the back electrode 13.
  • the tab wire 3 similarly cut to a predetermined length is placed on the conductive adhesive film 17 in an overlapping manner. Thereafter, the conductive adhesive film 17 is heated and pressed at a predetermined temperature and pressure from above the tab wire 3 by a heating bonder, so that the excess binder resin 22 is placed between the electrodes 11 and 13 and the tab wire 3. Further, the conductive particles 23 are sandwiched between the tab wire 3 and the electrodes 11 and 13, and the binder resin 22 is cured in this state. Thereby, the conductive adhesive film 17 can bond the tab wires 3 on each electrode, and the conductive particles 23 can be brought into contact with the bus bar electrode 11 and the back electrode 13 to be conductively connected.
  • the solar cells 2 are sequentially connected by the tab wires 3 to form the strings 4 and the matrix 5.
  • the plurality of solar cells 2 constituting the matrix 5 are made up of a surface cover 7 having translucency such as glass and translucent plastic, and a back sheet 8 made of glass or PET (Poly Ethylene Terephthalate) film. In between, it is sealed with a sheet 6 of a sealing material having translucency such as ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA).
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer resin
  • the solar cell module 1 is formed by attaching a metal frame 9 such as aluminum around the periphery.
  • the solar cell module 1 is provided with the bus bar electrode 11 substantially orthogonal to the finger electrode 12 on the light receiving surface side of the solar cell 2, and the conductive adhesive and the tab wire 3 are provided on the bus bar electrode 11.
  • a so-called bus bar-less structure in which the conductive adhesive and the tab wire 3 are laminated so as to be orthogonal to the finger electrode 12 without providing the bus bar electrode 11 may be employed.
  • the surface of the conductive particle 23 is made of the same kind of conductor as the connection surface of the tab wire 3 or at least one of the conductors constituting the finger electrode 12 and the back electrode 13.
  • the solar cell module 1 arrange
  • a conductive adhesive, a tab wire 3 and a light-transmitting sealing material sheet such as EVA that seals the solar battery cell 2 are sequentially laminated on the front and back surfaces of the solar battery cell 2 and collectively using a reduced pressure laminator. Then, the tab wire 3 may be hot-pressed on the electrodes 11 and 13 by performing a laminating process.
  • the conductive particles 23 of the conductive adhesive film 17 are the same type of conductor as the conductor constituting the connection surface of the tab wire 3 or the electrodes 11 and 13 of the solar battery cell 2, that is, a standard electrode. Since conductors with similar potentials are used, even when exposed to a hot and humid corrosive environment, the conductors with similar standard electrode potentials have a smaller corrosion potential difference, which reduces the occurrence of dissimilar metal contact corrosion. Thus, a decrease in power generation efficiency can be prevented.
  • the solar cell module 1 includes the connection surface of the tab wire 3 and the electrodes 11 and 13 of the solar cell 2 made of the same type of metal, and the conductive particles 23 used for the conductive adhesive film 17 are also formed of the tab wire 3.
  • FIG. 6 a plurality of types of conductive adhesive film samples 41 in which the materials of the conductive particles contained in the binder resin are different, and a plurality of base materials and conductors on the connection surface are different.
  • Samples 40 of various types of tab lines were prepared. Then, two of these tab wire samples 40 are heated to each of the front surface electrode 31 and the back surface electrode 32 of the photoelectric conversion element 30 on which the front surface electrode 31 and the back surface electrode 32 are formed via the conductive adhesive film sample 41. Press to bond.
  • the hot pressing conditions were all 180 ° C., 10 sec, and 2 MPa.
  • the configuration of the conductive adhesive film sample 41 is: Phenoxy resin (YP-50: manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.); 20 parts by mass liquid epoxy resin (EP828: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation); 50 parts by mass of conductive particles; 10 parts by mass of imidazole-based latent curing agent (HX3941HP) : Asahi Kasei Corporation); 20 parts by mass toluene; 100 parts by mass was mixed to prepare a resin composition.
  • this resin composition was applied to a 50 ⁇ m-thick release-treated polyethylene terephthalate film so as to have a thickness of 25 ⁇ m, and heated and dried in an oven at 80 ° C. for 5 minutes to form a film.
  • Sample 41 was created.
  • Example 1 the front electrode 31 and the back electrode 32 were formed by applying and baking Ag paste.
  • a sample 41 of a conductive adhesive film containing Ag particles as conductive particles was used.
  • a tab wire sample 40 in which a copper foil base material was plated with lead-free solder (Sn-3Ag-0.5Cu) was used.
  • the surface of electroconductive particle consists of the same conductor (Ag) as the conductor which comprises an electrode.
  • Example 2 used the same solar cell as in Example 1.
  • a conductive adhesive film sample 41 containing Ni particles as the core metal as the conductive particles and containing particles coated with Ag coating on the outermost layer was used.
  • the same tab line sample 40 as in Example 1 was used.
  • the surface of the conductive particles is made of the same conductor (Ag) as the conductor constituting the electrode.
  • Example 3 used the same solar cell as in Example 1. Moreover, the sample 41 of the electroconductive adhesive film which used Cu particle
  • Example 4 used the same solar cell as in Example 1. Further, using the lead-free solder (Sn-3Ag-0.5Cu) Sample 41 of the conductive adhesive film which contains particles as the conductive particles. In addition, the same tab line sample 40 as in Example 1 was used. In Example 4, the surface of the conductive particles is made of the same conductor (Sn-3Ag-0.5Cu) as the conductor constituting the connection surface of the tab wire.
  • Example 5 used the same solar battery cell as in Example 1.
  • the same conductive adhesive film sample 41 as in Example 1 was used.
  • the sample 40 of the tab wire which gave the Ag plating process to the copper foil base material was used.
  • the surface of the conductive particles is composed of the same conductor (Ag) as the connection surface of the tab wire and the conductor constituting the electrode.
  • Example 6 used the same solar cell as in Example 1.
  • the same conductive adhesive film sample 41 as in Example 2 was used.
  • the same tab line sample 40 as in Example 5 was used.
  • the surface of the conductive particles is made of the same conductor (Ag) as the conductor constituting the connection surface of the tab wire and the electrode.
  • Example 7 used the same solar cell as in Example 1.
  • the same conductive adhesive film sample 41 as in Example 3 was used.
  • the same tab line sample 40 as in Example 5 was used.
  • the surface of the conductive particles is made of the same conductor (Ag) as the conductor constituting the connection surface of the tab wire and the electrode.
  • Example 8 used the same solar cell as in Example 1. In addition, a conductive adhesive film sample 41 containing leaded solder (Sn63-Pb37) particles as conductive particles was used. A tab wire sample 40 in which the copper foil base material was plated with leaded solder (Sn63-Pb37) was used. In Example 8, the surface of the conductive particles is made of the same conductor (Sn63-Pb37) as the conductor constituting the connection surface of the tab wire.
  • Comparative Example 1 used the same solar cell as in Example 1. Moreover, the sample 41 of the electroconductive adhesive film which contained Ni particle
  • Comparative Example 2 used the same solar cell as in Example 1.
  • the same conductive adhesive film sample 41 as in Example 4 was used.
  • the same tab line sample 40 as in Example 5 was used.
  • Comparative Example 3 used the same solar cell as in Example 1.
  • the same conductive adhesive film sample 41 as in Comparative Example 1 was used.
  • the same tab line sample 40 as in Example 5 was used.
  • Comparative Example 4 used the same solar cell as in Example 1.
  • the same conductive adhesive film sample 41 as in Example 4 was used.
  • the sample 40 of the tab wire which consists only of copper foil base materials was used.
  • Comparative Example 5 used the same solar cell as in Example 1. In addition, the same tab line sample 40 as in Example 8 was used. In addition, the same tab line sample 40 as in Example 5 was used.
  • Comparative Example 6 used the same solar cell as in Example 1. A sample 40 having the same tab line as in Example 4 was used. In addition, the same tab line sample 40 as in Example 8 was used.
  • Comparative Example 7 used the same solar cell as in Example 1. In addition, the same tab line sample 40 as in Example 8 was used. In addition, the same tab line sample 40 as in Example 1 was used.
  • Comparative Examples 1-7 are all conductors constituting the surface of the conductive particles is composed of a conductor and a heterologous conductor constituting the connection surface and the electrode of the tab lead.
  • the initial power generation efficiency (%) and the power generation efficiency (%) after the high temperature and high humidity test (85 ° C. 85% RH ⁇ 3000 hr) were measured.
  • the reduction rate of power generation efficiency was obtained.
  • the results are shown in Table 1.
  • the rate of decrease in power generation efficiency was less than 1.5%, ⁇ , 1.5% to less than 3%, ⁇ , 3% or more, ⁇ .
  • the solar cell module described below uses flat conductive particles 43 as conductive particles contained in the binder resin layer of the conductive adhesive film 17.
  • the conductive particles 43 are composed of the same type of conductor as the surface of the tab wire 3 or at least one of the conductors constituting the bus bar electrode 11 and the back electrode 13. Is composed of the same conductor as that constituting the connection surface of the tab wire 3 and the bus bar electrode 11 and the back electrode 13.
  • connection reliability is ensured even when heat-pressed at a low pressure, and cell cracking of the solar battery cell 2 can be prevented.
  • a plurality of types of conductive adhesive film samples with different conductive particle materials contained in the binder resin are prepared, and tab wires are connected to the surface of the photoelectric conversion element through the conductive adhesive film samples.
  • a solar battery cell was manufactured by applying heat and pressure to the electrode and the back electrode.
  • the photoelectric conversion element was formed by applying and baking Ag paste on both the front and back electrodes.
  • the tab wire was formed by plating the copper foil base material with lead-free solder (Sn-3Ag-0.5Cu).
  • the binder resin of the conductive adhesive film containing the conductive particles is Phenoxy resin (YP-50: manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.); 20 parts by mass liquid epoxy resin (EP828: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation); 50 parts by mass of conductive particles; 10 parts by mass of imidazole-based latent curing agent (HX3941HP) : Asahi Kasei Corporation); 20 parts by mass toluene; 100 parts by mass was mixed to prepare a resin composition.
  • This resin composition and conductive particles according to the following examples are mixed, applied to a 50 ⁇ m-thick release-treated polyethylene terephthalate film to a thickness of 25 ⁇ m, and heated and dried in an oven at 80 ° C. for 5 minutes.
  • a sample of a conductive adhesive film was prepared by forming a film.
  • Example 9 used silver-coated copper powder (Mitsui Kinzoku Co., Ltd., elliptical, average particle diameter of 5 to 10 ⁇ m) obtained by replacing silver with copper powder as conductive particles.
  • the amount of silver-coated copper powder added was 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
  • the heat and pressure conditions of the conductive adhesive film were 180 ° C., 10 sec, and 2 MPa.
  • Example 10 has the same conditions as in Example 9 except that the addition amount of the silver-coated copper powder is 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin, and the pressure of the conductive adhesive film is 1 MPa. did.
  • Example 11 the amount of the silver-coated copper powder, except that the 5 parts by weight per 100 parts by weight of the binder resin was the same conditions as in Example 9.
  • Example 12 was the same as in Example 9 except that the amount of silver-coated copper powder was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin, and the pressure of the conductive adhesive film was 1 MPa. did.
  • Example 13 had the same conditions as Example 9 except that the addition amount of the silver-coated copper powder was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
  • Example 14 has the same conditions as in Example 9 except that the amount of the silver-coated copper powder is 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin and the pressure of the conductive adhesive film is 5 MPa. did.
  • the average particle diameter of the conductive particles is such that the shape of the conductive particles approximates a rectangular parallelepiped, and the sides of the rectangular parallelepiped are, in order from the shortest side, the short side a, the middle side b, and the long side c. It calculates
  • the short side a, the middle side b, and the long side c are measured from a predetermined number, for example, 100 scanning electron micrographs of conductive particles, and average values thereof are calculated.
  • Average particle diameter of conductive particles (average value of middle side b + average value of long side c) / 2
  • cell cracking was confirmed by an EL inspection method using an EL (Electro Luminescence) phenomenon of a solar cell.
  • the case where no cell cracking was observed was indicated by ⁇
  • the case where cell cracking of less than 10% below the tab line occurred was indicated by ⁇
  • the case where cell cracking of 10% or more below the tab line occurred was indicated by ⁇ .
  • connection resistance is a so-called 4 terminal under standard measurement conditions (illuminance 1000W / m2, temperature 25 ° C, spectrum AM1.5G) using a solar simulator (manufactured by Nisshinbo Mechatronics, Solar simulator PVS1116i-M). The measurement was performed in accordance with JIS C8913 (crystal solar cell output measurement method).
  • JIS C8913 crystal solar cell output measurement method
  • Example 9 to Example 14 since flat conductive particles are used, connection reliability is improved while suppressing cell cracking while keeping the pressure-bonding pressure of the conductive adhesive film low. could be maintained.
  • flat silver-coated copper powder is used as the conductive particles. Therefore, it is the same conductor as the front and back electrodes formed by applying and baking Ag paste, so even when exposed to a hot and humid corrosive environment, conductors with similar standard electrode potentials Since the corrosion potential difference is reduced, the occurrence of dissimilar metal contact corrosion can be suppressed, and a reduction in power generation efficiency can be effectively prevented and connection reliability can be improved.
  • Example 9 it is possible to maintain good connection reliability even in a high-temperature and high-pressure environment by adding approximately 5 parts by weight of flat silver-coated copper powder to 100 parts by weight of the binder resin. I understand. In Example 14, since the pressure-bonding pressure of the conductive adhesive film was slightly increased to 5 MPa, cell cracking of less than 10% occurred under the tab line, and the connection resistance value after the high-temperature and high-humidity test increased.

Abstract

導電性粒子とタブ線及び電極との接触部での腐食を防ぎ、発電効率を維持する。複数の太陽電池セル（２）と、太陽電池セル（２）の表面及び隣接する太陽電池セル（２）の裏面にそれぞれ形成された電極（１１），（１３）上に導電性粒子２３を含有する導電性接着剤（１７）を介して接着され、複数の太陽電池セル（２）同士を接続するタブ線（３）とを備え、導電性粒子（２３）の表面は、タブ線（３）の接続表面又は電極（１１），（１３）を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなる。

Description

太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法
　本発明は、タブ線によって複数の太陽電池セルが接続された太陽電池モジュールに関し、特に導電性粒子を含有する導電性接着剤を介して太陽電池セルの電極とタブ線とを接続する太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
　本出願は、日本国において２０１１年１月２０日に出願された日本特許出願番号特願２０１１－１０２３２、及び日本国において２０１１年８月２日に出願された日本特許出願番号特願２０１１－１６９４４６を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願は参照されることにより、本出願に援用される。
　例えば結晶シリコン系太陽電池モジュールでは、複数の隣接する太陽電池セルが、インターコネクタとなるタブ線により接続されている。タブ線は、その一端側を一の太陽電池セルの表面電極に接続され、他端側を隣接する太陽電池セルの裏面電極に接続することにより、各太陽電池セルを直列に接続する。このとき、タブ線は、一端側の一面側が一の太陽電池セルの表面電極に接着され、他端側の他面側が隣接する太陽電池セルの裏面電極に接着されている。
　具体的に、太陽電池セルは、銀ペーストをスクリーン印刷すること等により、受光面にバスバー電極が形成され、裏面接続部にＡｇ電極が形成されている。なお、太陽電池セル裏面の接続部以外の領域はＡｌ電極やＡｇ電極が形成されている。
　また、タブ線は、リボン状銅箔の両面にハンダコート層が設けられること等により形成される。具体的に、タブ線は、厚さ０．０５～０．２ｍｍ程度に圧延した銅箔をスリットし、あるいは銅ワイヤーを平板状に圧延するなどして得た幅１～３ｍｍの平角銅線に、ハンダメッキやディップハンダ付け等を施すことにより形成される。
　太陽電池セルとタブ線との接続は、タブ線を太陽電池セルの各電極上に配置し、加熱ボンダーによって熱加圧することにより、タブ線表面に形成したハンダを溶融、冷却することにより行う（特許文献１）。
　しかし、半田付けでは約２６０℃と高温による接続処理が行われるため、太陽電池セルの反りや割れ、タブ線と表面電極及び裏面電極との接続部に生じる内部応力、さらにフラックスの残渣等により、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との間の接続信頼性が低下することが懸念される。
　そこで、従来、太陽電池セルの表面電極及び裏面電極とタブ線との接続に、比較的低い温度での熱圧着処理による接続が可能な導電性接着フィルムが使用されている（特許文献２）。このような導電性接着フィルムとしては、平均粒径が数μｍオーダーの球状または鱗片状の導電性粒子を熱硬化型バインダー樹脂組成物に分散してフィルム化したものが使用されている。
　図７に示すように、導電性接着フィルム５０は、表面電極及び裏面電極とタブ線５１との間に介在された後、タブ線５１の上から加熱ボンダーによって熱加圧される。これにより、図８に示すように、導電性接着フィルム５０は、バインダー樹脂が流動性を示して電極、タブ線５１間より流出されるとともに、導電性粒子５４が電極５３とタブ線５１間に挟持されてこの間の導通を図り、この状態でバインダー樹脂が熱硬化する。このように、タブ線５１によって複数の太陽電池セル５２が直列接続されたストリングスが形成される。
　導電性接着フィルム５０を用いてタブ線５１と表面電極及び裏面電極とが接続された複数の太陽電池セル５２は、ガラス、透光性プラスチックなどの透光性を有する表面保護材と、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）等のフィルムからなる背面保護材との間に、エチレン－酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）等の透光性を有する封止材により封止される。
特開２００４－３５６３４９号公報 特開２００８－１３５６５４号公報
　ところで、導電性接着フィルム５０を用いたタブ線５１と太陽電池セル５２の表裏面に形成された各電極５３との接続においては、導電性粒子５４とタブ線５１及び電極５３とが、互いに異なる金属同士が接触することにより導通が図られている。ここで、太陽電池モジュールが実使用に供されると、高温多湿の腐食環境に長期に亘って繰り返し曝されるおそれがある。これにより、異なる種類の金属が電気的に接触している導電性粒子５４とタブ線５１及び電極５３との接触部位で、いわゆる異種金属接触腐食が生じ、発電効率が低下するおそれがある。
　そこで、本願は、高温多湿の環境に曝された場合でも、導電性粒子とタブ線及び電極との接触部位での腐食を防止でき、発電効率を維持することができる太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルと、上記太陽電池セルの表面及び隣接する太陽電池セルの裏面にそれぞれ形成された電極上に導電性粒子を含有する導電性接着剤を介して接着され、複数の上記太陽電池セル同士を接続するタブ線とを備え、上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面又は上記電極を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなるものである。
　また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの表面電極に導電性粒子を含有する導電性接着剤を介してタブ線の一端側を配置し、上記太陽電池セルと隣接する太陽電池セルの裏面電極に導電性粒子を含有する導電性接着剤を介して上記タブ線の他端側を配置する工程と、上記タブ線を上記表面電極及び上記裏面電極へ熱加圧し、上記導電性接着剤によって上記タブ線を上記表面電極及び上記裏面電極へ接着する工程とを有し、上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面又は上記電極を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなるものである。
　本発明によれば、導電性接着剤に含まれる導電性粒子が、タブ線の接続表面又は太陽電池セルの電極を構成する導体と同種の導体、すなわち、標準電極電位が近似した導体を用いていることから、高温多湿の腐食環境下に曝された場合にも、標準電極電位が近似した導体同士では、腐食電位差が小さくなるため異種金属接触腐食の発生を抑えることができ、発電効率の低下を効果的に防止すると共に接続信頼性を向上させることができる。
図１は、太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 図２は、太陽電池セルのストリングスを示す断面図である。 図３は、太陽電池セルの裏面電極及び接続部を示す平面図である。 図４は、導電性接着フィルムを示す断面図である。 図５は、リール状に巻回された導電性接着フィルムを示す図である。 図６は、実施例を説明するための図である。 図７は、従来の太陽電池モジュールを示す斜視図である。 図８は、導電性粒子を介してタブ線と電極とが接続されている状態を示す断面図である。
　以下、本発明が適用された太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　［太陽電池モジュール］
　本発明が適用された太陽電池モジュール１は、図１～図３に示すように、複数の太陽電池セル２がインターコネクタとなるタブ線３によって直列に接続されたストリングス４を有し、このストリングス４を複数配列したマトリクス５を備える。そして、太陽電池モジュール１は、このマトリクス５が封止接着剤のシート６で挟まれ、受光面側に設けられた表面カバー７及び裏面側に設けられたバックシート８とともに一括してラミネートされ、最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられることにより形成される。
　封止接着剤としては、例えばエチレン－酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）等の透光性封止材が用いられる。また、表面カバー７としては、例えば、ガラスや透光性プラスチック等の透光性の材料が用いられる。また、バックシート８としては、ガラスや、アルミニウム箔を樹脂フィルムで挟持した積層体等が用いられる。
　太陽電池モジュールの各太陽電池セル２は、光電変換素子１０を有する。光電変換素子１０は、単結晶型シリコン光電変換素子、多結晶型光電変換素子を用いる結晶シリコン系太陽電池や、アモルファスシリコンからなる薄膜シリコン系太陽電池、アモルファスシリコンからなるセルと微結晶シリコンやアモルファスシリコンゲルマニウムからなるセルとを積層させた多接合型の薄膜シリコン系太陽電池、いわゆる化合物薄膜系太陽電池、有機系、量子ドット型など、各種光電変換素子１０を用いることができる。
　また、光電変換素子１０は、受光面側に内部で発生した電気を集電するフィンガー電極１２とフィンガー電極１２の電気を集電するバスバー電極１１とが設けられている。バスバー電極１１及びフィンガー電極１２は、太陽電池セル２の受光面となる表面に、例えばＡｇペーストがスクリーン印刷等により塗布された後、焼成されることにより形成される。また、フィンガー電極１２は、受光面の全面に亘って、例えば約５０～２００μｍ程度の幅を有するラインが、所定間隔、例えば２ｍｍおきに、ほぼ平行に複数形成されている。バスバー電極１１は、フィンガー電極１２と略直交するように形成され、また、太陽電池セル２の面積に応じて複数形成されている。
　また、光電変換素子１０は、受光面と反対の裏面側に、アルミニウムや銀からなる裏面電極１３が設けられている。裏面電極１３は、図２及び図３に示すように、例えばアルミニウムや銀からなる電極が、スクリーン印刷やスパッタ等により太陽電池セル２の裏面に形成される。裏面電極１３は、後述する導電性接着フィルム１７を介してタブ線３が接続されるタブ線接続部１４を有する。
　そして、太陽電池セル２は、タブ線３によって、表面に形成された各バスバー電極１１と、隣接する太陽電池セル２の裏面電極１３とが電気的に接続され、これにより直列に接続されたストリングス４を構成する。タブ線３とバスバー電極１１及び裏面電極１３とは、後述する導電性接着フィルム１７によって接続される。
　［タブ線］
　タブ線３は、図２に示すように、隣接する太陽電池セル２Ｘ、２Ｙ、２Ｚの各間を電気的に接続する長尺状の導電性基材である。タブ線３は、例えば厚さ５０～３００μｍに圧延された銅箔やアルミ箔をスリットし、あるいは銅やアルミなどの細い金属ワイヤーを平板状に圧延することにより、導電性接着フィルム１７とほぼ同じ幅の１～３ｍｍ幅の平角の銅線を得る。そして、タブ線３は、この平角銅線に、金メッキ、銀メッキ、スズメッキ、ハンダメッキ等を施すことにより形成される。
　［導電性接着フィルム］
　導電性接着フィルム１７は、図４に示すように、バインダー樹脂２２に球状の導電性粒子２３が高密度に含有された熱硬化性のバインダー樹脂層である。また、導電性接着フィルム１７は、押し込み性の観点から、バインダー樹脂２２の最低溶融粘度が、１００～１０００００Ｐａ・ｓであることが好ましい。導電性接着フィルム１７は、最低溶融粘度が低すぎると低圧着から本硬化の過程で樹脂が流動してしまい接続不良やセル受光面へのはみ出しが生じやすく、受光率低下の原因ともなる。また、最低溶融粘度が高すぎてもフィルム貼着時に不良を発生しやすく、接続信頼性に悪影響が出る場合もある。なお、最低溶融粘度については、サンプルを所定量回転式粘度計に装填し、所定の昇温速度で上昇させながら測定することができる。
　［導電性粒子］
　導電性接着フィルム１７に用いられる導電性粒子２３は、例えば、ニッケル、金、銀、銅などの金属粒子や、樹脂粒子をコア材とし最外層に金めっきなどを施したものなどを挙げることができる。
　本発明に係る導電性粒子２３は、表面がタブ線３の接続表面又はバスバー電極１１や裏面電極１３を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなり、好ましくは、表面がタブ線３の接続表面及びバスバー電極１１や裏面電極１３を構成する導体と同一の導体からなる。
　ここで、タブ線３の接続表面とは、導電性粒子２３を介してバスバー電極１１や裏面電極１３と接続される面をいう。すなわち、タブ線３の接続表面は、タブ線３が銅箔などの基材をメッキなどの導体でコーティングすることにより形成されている場合は、コーティングされている最外層をいい、導体でコーティングされていない場合は基材表面をいう。
　また、タブ線３の接続表面又はバスバー電極１１を構成する導体と同種の導体とは、タブ線３の接続表面又はバスバー電極１１や裏面電極１３を構成する導体と標準電極電位が近似した導体をいう。標準電極電位が近似した導体同士では、腐食電位差が小さくなるため異種金属接触腐食の発生を抑えることができる。
　さらに、タブ線３の接続表面とバスバー電極１１及び裏面電極１３とを同種の金属で構成するとともに、導電性接着フィルム１７に用いる導電性粒子２３もタブ線３の接続表面及びバスバー電極１１や裏面電極１３と同種の金属、あるいは同一の金属とすることにより、より効果的に異種金属接触腐食の発生を抑えることができる。
　例えば、タブ線３を銅の基材にハンダコーティングを施すことにより形成し、バスバー電極１１及び裏面電極１３をＡｇペーストを焼成することにより形成した場合、導電性粒子２３としてＡｇ粒子又はハンダ粒子を用いることにより、タブ線３とバスバー電極１１との接続部位における異種金属接触腐食の発生を抑え、発電効率の低下を防止することができる。
　また、例えば、タブ線３を銅の基材にＡｇコーティングを施すことにより形成し、バスバー電極１１及び裏面電極１３をＡｇペーストを焼成することにより形成した場合、導電性粒子２３としてＡｇ粒子を用いることにより、タブ線３とバスバー電極１１や裏面電極１３との接続部位における異種金属接触腐食の発生をより効果的に抑え、発電効率の低下を防止することができる。
　なお、導電性接着フィルム１７は、常温付近での粘度が１０～１００００ｋＰａ・ｓであることが好ましく、さらに好ましくは、１０～５０００ｋＰａ・ｓである。導電性接着フィルム１７の粘度が１０～１００００ｋＰａ・ｓの範囲であることにより、導電性接着フィルム１７をリール状に巻装した場合において、いわゆるはみ出しによるブロッキングを防止することができ、また、所定のタック力を維持することができる。
　［バインダー樹脂］
　導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂２２の組成は、上述のような特徴を害さない限り、特に制限されないが、より好ましくは、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを含有する。
　膜形成樹脂は、平均分子量が１００００以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、１００００～８００００程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の種々の樹脂を使用することができ、その中でも膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。
　液状エポキシ樹脂としては、常温で流動性を有していれば、特に制限はなく、市販のエポキシ樹脂が全て使用可能である。このようなエポキシ樹脂としては、具体的には、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂などを用いることができる。これらは単独でも、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、アクリル樹脂など他の有機樹脂と適宜組み合わせて使用してもよい。
　潜在性硬化剤としては、加熱硬化型、ＵＶ硬化型などの各種硬化剤が使用できる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、何かしらのトリガーにより活性化し、反応を開始する。トリガーには、熱、光、加圧などがあり、用途により選択して用いることができる。なかでも、本願では、加熱硬化型の潜在性硬化剤が好適に用いられ、バスバー電極１１や裏面電極１３に加熱押圧されることにより本硬化される。液状エポキシ樹脂を使用する場合は、イミダゾール類、アミン類、スルホニウム塩、オニウム塩などからなる潜在性硬化剤を使用することができる。
　シランカップリング剤としては、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などを用いることができる。これらの中でも、本実施の形態では、エポキシ系シランカップリング剤が好ましく用いられる。これにより、有機材料と無機材料の界面における接着性を向上させることができる。
　また、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有することが好ましい。無機フィラーを含有することにより、圧着時における樹脂層の流動性を調整し、粒子捕捉率を向上させることができる。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができ、無機フィラーの種類は特に限定されるものではない。
　図５は、導電性接着フィルム１７の製品形態の一例を模式的に示す図である。この導電性接着フィルム１７は、剥離基材２４上にバインダー樹脂２２が積層され、テープ状に成型されている。このテープ状の導電性接着フィルムは、リール２５に剥離基材２４が外周側となるように巻回積層される。剥離基材２４としては、特に制限はなく、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methlpentene－1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などを用いることができる。また、導電性接着フィルム１７は、バインダー樹脂２２上に透明なカバーフィルムを有する構成としてもよい。
　このとき、バインダー樹脂２２上に貼付されるカバーフィルムとして上述したタブ線３を用いてもよい。導電性接着フィルム１７は、バインダー樹脂２２がタブ線３の一主面に積層される。このように、予めタブ線３と導電性接着フィルム１７とを積層一体化させておくことにより、実使用時においては、剥離基材２４を剥離し、導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂２２をバスバー電極１１や裏面電極１３のタブ線接続部１４上に貼着することによりタブ線３と各電極１１，１３との接続が図られる。
　上記では、フィルム形状を有する導電性接着フィルムについて説明したが、ペースト状であっても問題は無い。本願では、導電性粒子を含有するフィルム状の導電性接着フィルム１７や導電性粒子を含有するペースト状の導電性接着ペーストを「導電性接着剤」と定義する。
　なお、導電性接着フィルム１７は、リール形状に限らず、バスバー電極１１や裏面電極
１３のタブ線接続部１４の形状に応じた短冊形状であってもよい。
　図５に示すように導電性接着フィルム１７が巻き取られたリール製品として提供される場合、導電性接着フィルム１７の粘度を１０～１００００ｋＰａ・ｓの範囲とすることにより、導電性接着フィルム１７の変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。また、導電性接着フィルム１７が短冊形状で２枚以上積層された場合も同様に、変形を防止し、所定の寸法を維持することができる。
　［製造方法］
　上述した導電性接着フィルム１７は、導電性粒子２３と、膜形成樹脂と、液状エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤とを溶剤に溶解させる。溶剤としては、トルエン、酢酸エチルなど、又はこれらの混合溶剤を用いることができる。溶解させて得られた樹脂生成用溶液を剥離シート上に塗布し、溶剤を揮発させることにより、導電性接着フィルム１７を得る。
　そして、導電性接着フィルム１７は、表面電極用２本及び裏面電極用２本を所定の長さにカットされ、太陽電池セル２の表裏面の所定位置に仮貼りされる。このとき、導電性接着フィルム１７は、太陽電池セル２の表面にほぼ平行に複数形成されている各バスバー電極１１及び裏面電極１３のタブ線接続部１４上に仮貼りされる。なお、導電性接着剤として導電性接着ペーストを用いる場合は、バスバー電極１１及び裏面電極１３のタブ線接続部１４上に導電性接着ペーストが塗布される。
　次いで、同様に所定の長さにカットされたタブ線３が導電性接着フィルム１７上に重畳配置される。その後、導電性接着フィルム１７は、タブ線３の上から加熱ボンダーによって所定の温度、圧力で熱加圧されることにより、余剰のバインダー樹脂２２が各電極１１，１３とタブ線３との間より流出されるとともに導電性粒子２３がタブ線３と各電極１１，１３との間で挟持され、この状態でバインダー樹脂２２が硬化する。これにより、導電性接着フィルム１７は、タブ線３を各電極上に接着させると共に、導電性粒子２３がバスバー電極１１や裏面電極１３に接触し導通接続させることができる。
　このようにして、太陽電池セル２を順次タブ線３によって接続し、ストリングス４、マトリクス５を形成していく。次いで、マトリクス５を構成する複数の太陽電池セル２は、ガラス、透光性プラスチックなどの透光性を有する表面カバー７と、ガラスやＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）フィルム等からなるバックシート８との間に、エチレン－酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）等の透光性を有する封止材のシート６により封止される。最後に、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム９が取り付けられることにより太陽電池モジュール１が形成される。
　［バスバーレス］
　なお、太陽電池モジュール１は、上述したように、太陽電池セル２の受光面側にフィンガー電極１２と略直交するバスバー電極１１を設け、当該バスバー電極１１上に導電性接着剤及びタブ線３を積層させる構成の他、バスバー電極１１を設けることなく、フィンガー電極１２と直交するように導電性接着剤及びタブ線３を積層させるいわゆるバスバーレス構造としてもよい。この場合、導電性粒子２３の表面は、タブ線３の接続表面又はフィンガー電極１２や裏面電極１３を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなる。
　［一括ラミネート］
　また、太陽電池モジュール１は、上述したように太陽電池セル２の各電極１１，１３上に導電性接着剤及びタブ線３を配置した後、加熱ボンダーによってタブ線３上を熱加圧させる工法の他、太陽電池セル２の表面及び裏面に導電性接着剤、タブ線３及び太陽電池セル２を封止するＥＶＡ等の透光性封止材シートを順次積層させ、減圧ラミネータを用いて一括してラミネート処理を行うことにより、タブ線３を各電極１１，１３上に熱加圧してもよい。
　［本発明の効果］
　このような太陽電池モジュール１は、導電性接着フィルム１７の導電性粒子２３が、タブ線３の接続表面又は太陽電池セル２の電極１１、１３を構成する導体と同種の導体、すなわち、標準電極電位が近似した導体を用いていることから、高温多湿の腐食環境下に曝された場合にも、標準電極電位が近似した導体同士では、腐食電位差が小さくなるため異種金属接触腐食の発生を抑え、発電効率の低下を防止することができる。
　さらに、太陽電池モジュール１は、タブ線３の接続表面と太陽電池セル２の電極１１、１３とを同種の金属で構成するとともに、導電性接着フィルム１７に用いる導電性粒子２３もタブ線３の接続表面及び太陽電池セル２の電極１１、１３と同種の金属とすることにより、より効果的に異種金属接触腐食の発生を抑え、発電効率の低下を防止することができる。
　次いで、本発明の実施例について説明する。図６に示すように、本実施例は、バインダー樹脂に含有する導電性粒子の材料を異ならせた複数種類の導電性接着フィルムのサンプル４１と、基材及び接続表面の導体を異ならせた複数種類のタブ線のサンプル４０を用意した。そして、これらタブ線のサンプル４０を、導電性接着フィルムのサンプル４１を介して表面電極３１及び裏面電極３２が形成された光電変換素子３０の各表面電極３１及び裏面電極３２に２本ずつ熱加圧して接着した。熱加圧条件は、いずれも１８０℃、１０ｓｅｃ、２ＭＰａとした。
　導電性接着フィルムのサンプル４１の構成は、
フェノキシ樹脂（ＹＰ－５０：新日鐵化学株式会社製）；２０質量部
液状エポキシ樹脂（ＥＰ８２８：三菱化学株式会社製）；５０質量部
導電性粒子；１０質量部
イミダゾール系潜在性硬化剤（ＨＸ３９４１ＨＰ：旭化成株式会社製）；２０質量部
トルエン；１００質量部
を混合し樹脂組成物を調整した。
　その後、この樹脂組成物を、５０μｍ厚の剥離処理ポリエチレンテレフタレートフィルムに、２５μｍ厚となるように塗布し、８０℃のオーブン中で５分間加熱乾燥処理して成膜することにより導電性接着フィルムのサンプル４１を作成した。
　そして、以下の実施例及び比較例に係る各太陽電池セルについて、ソーラーシミュレータ（日清紡メカトロニクス社製、ソーラーシュミレーターＰＶＳ１１１６ｉ－Ｍ）を用いて標準的な測定条件（照度１０００Ｗ／ｍ２、温度２５℃、スペクトルＡＭ１．５Ｇ）で、初期の発電効率（％）及び高温高湿試験（８５℃８５％ＲＨ×３０００ｈｒ）後の発電効率（％）を測定した。なお、測定は、いわゆる４端子法にて行い、ＪＩＳ　Ｃ８９１３（結晶系太陽電池セル出力測定方法）に準拠して測定した。
　実施例１は、表面電極３１及び裏面電極３２を、Ａｇペーストを塗布、焼成することにより形成した。また、導電性粒子としてＡｇ粒子を含有させた導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、銅箔基材を無鉛ハンダ（Ｓｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ）でメッキ処理を施したタブ線のサンプル４０を用いた。実施例１では、導電性粒子の表面が電極を構成する導体と同一の導体（Ａｇ）からなる。
　実施例２は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、導電性粒子としてＮｉ粒子をコア金属とし、最外層にＡｇコーティングを施した粒子を含有させた導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例１と同じタブ線のサンプル４０を用いた。実施例２では、導電性粒子の表面が電極を構成する導体と同一の導体（Ａｇ）からなる。
　実施例３は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、導電性粒子としてＣｕ粒子をコア金属とし、最外層にＡｇコーティングを施した粒子を含有させた導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例１と同じタブ線のサンプル４０を用いた。実施例３では、導電性粒子の表面が電極を構成する導体と同一の導体（Ａｇ）からなる。
　実施例４は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、導電性粒子として無鉛ハンダ（Ｓｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ）粒子を含有させた導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例１と同じタブ線のサンプル４０を用いた。実施例４では、導電性粒子の表面がタブ線の接続表面を構成する導体と同一の導体（Ｓｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ）からなる。
　実施例５は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、実施例１と同じ導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、銅箔基材にＡｇメッキ処理を施したタブ線のサンプル４０を用いた。実施例５では、導電性粒子の表面がタブ線の接続表面及び電極を構成する導体と同一の導体（Ａｇ）からなる。
　実施例６は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、実施例２と同じ導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例５と同じタブ線のサンプル４０を用いた。実施例６では、導電性粒子の表面がタブ線の接続表面及び電極を構成する導体と同一の導体（Ａｇ）からなる。
　実施例７は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、実施例３と同じ導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例５と同じタブ線のサンプル４０を用いた。実施例７では、導電性粒子の表面がタブ線の接続表面及び電極を構成する導体と同一の導体（Ａｇ）からなる。
　実施例８は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、導電性粒子として有鉛ハンダ（Ｓｎ６３－Ｐｂ３７）粒子を含有させた導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、銅箔基材を有鉛ハンダ（Ｓｎ６３－Ｐｂ３７）でメッキ処理を施したタブ線のサンプル４０を用いた。実施例８では、導電性粒子の表面がタブ線の接続表面を構成する導体と同一の導体（Ｓｎ６３－Ｐｂ３７）からなる。
　比較例１は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、導電性粒子としてＮｉ粒子を含有させた導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例１と同じタブ線のサンプル４０を用いた。
　比較例２は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、実施例４と同じ導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例５と同じタブ線のサンプル４０を用いた。
　比較例３は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、比較例１と同じ導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、実施例５と同じタブ線のサンプル４０を用いた。
　比較例４は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、実施例４と同じ導電性接着フィルムのサンプル４１を用いた。また、銅箔基材のみからなるタブ線のサンプル４０を用いた。
　比較例５は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、実施例８と同じタブ線のサンプル４０を用いた。また、実施例５と同じタブ線のサンプル４０を用いた。
　比較例６は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。実施例４と同じタブ線のサンプル４０を用いた。また、実施例８と同じタブ線のサンプル４０を用いた。
　比較例７は、実施例１と同じ太陽電池セルを用いた。また、実施例８と同じタブ線のサンプル４０を用いた。また、実施例１と同じタブ線のサンプル４０を用いた。
　比較例１～７は、いずれも導電性粒子の表面を構成する導体が、タブ線の接続表面及び電極を構成する導体と異種の導体からなる。
　実施例１～８、比較例１～７に係る各太陽電池セルについて、初期の発電効率（％）及び高温高湿試験（８５℃８５％ＲＨ×３０００ｈｒ）後の発電効率（％）を測定し、発電効率の低下率を求めた。結果を表１に示す。評価の指標として、発電効率の低下率が１．５％未満のものを○、１．５％以上３％未満のものを△、３％以上のものを×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例１～８では、いずれも発電効率の低下率が１．５％未満と、発電効率が高く維持されている。一方、比較例１～７では、発電効率の低下率が１．５％以上と大幅に低下した。これは、比較例では、タブ線の接続表面及び電極と導電性粒子の表面とが異なる種類の導体で構成されているため、高温多湿の腐食環境下において、いわゆる異種金属接触腐食が生じたためと考えられる。
　以上より、実施例１～８によれば、発電効率及び接続信頼性いずれの面でも実用に耐えられるものであることが分かる。
　次いで、本発明の他の実施例について説明する。なお、以下の説明において、上述した太陽電池モジュール１の各構成と同一の構成については同一の符号を付してその詳細を省略する。以下に説明する太陽電池モジュールは、導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂層に含有される導電性粒子として扁平状の導電性粒子４３を用いたものである。
　導電性粒子４３も、上述した導電性粒子２３と同様に、表面がタブ線３の接続表面又はバスバー電極１１や裏面電極１３を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなり、好ましくは、表面がタブ線３の接続表面及びバスバー電極１１や裏面電極１３を構成する導体と同一の導体からなる。
　扁平状の導電性粒子４３を含有した導電性接着フィルム１７を用いることにより、低圧で熱加圧しても接続信頼性が確保され、太陽電池セル２のセル割れを防止することができる。
　次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例は、バインダー樹脂に含有する導電性粒子の材料を異ならせた複数種類の導電性接着フィルムのサンプルを用意し、これら導電性接着フィルムのサンプルを介してタブ線を光電変換素子の表面電極及び裏面電極に熱加圧して接着し太陽電池セルを製造した。
　光電変換素子は、表面電極及び裏面電極を、いずれもＡｇペーストを塗布、焼成することにより形成した。タブ線は、銅箔基材を無鉛ハンダ（Ｓｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ）でメッキ処理を施すことにより形成した。
　導電性粒子が含有される導電性接着フィルムのバインダー樹脂は、
フェノキシ樹脂（ＹＰ－５０：新日鐵化学株式会社製）；２０質量部
液状エポキシ樹脂（ＥＰ８２８：三菱化学株式会社製）；５０質量部
導電性粒子；１０質量部
イミダゾール系潜在性硬化剤（ＨＸ３９４１ＨＰ：旭化成株式会社製）；２０質量部
トルエン；１００質量部
を混合し樹脂組成物を調整した。
　この樹脂組成物と下記実施例に係る導電性粒子を混合し、５０μｍ厚の剥離処理ポリエチレンテレフタレートフィルムに、２５μｍ厚となるように塗布し、８０℃のオーブン中で５分間加熱乾燥処理して成膜することにより導電性接着フィルムのサンプルを作成した。
　実施例９は、導電性粒子として銀を銅粉に置換メッキさせた銀コート銅粉（三井金属株式会社製　楕円状　平均粒子径５～１０μｍ）を用いた。銀コート銅粉の添加量は、バインダー樹脂１００重量部に対して２重量部とした。導電性接着フィルムの熱加圧条件は、１８０℃、１０ｓｅｃ、２ＭＰａとした。
　実施例１０は、銀コート銅粉の添加量を、バインダー樹脂１００重量部に対して５重量部とし、導電性接着フィルムの加圧圧力を１ＭＰａとした以外は、実施例９と同様の条件とした。
　実施例１１は、銀コート銅粉の添加量を、バインダー樹脂１００重量部に対して５重量部とした以外は、実施例９と同様の条件とした。
　実施例１２は、銀コート銅粉の添加量を、バインダー樹脂１００重量部に対して１０重量部とし、導電性接着フィルムの加圧圧力を１ＭＰａとした以外は、実施例９と同様の条件とした。
　実施例１３は、銀コート銅粉の添加量を、バインダー樹脂１００重量部に対して１０重量部とした以外は、実施例９と同様の条件とした。
　実施例１４は、銀コート銅粉の添加量を、バインダー樹脂１００重量部に対して１０重量部とし、導電性接着フィルムの加圧圧力を５ＭＰａとした以外は、実施例９と同様の条件とした。
　なお、導電性粒子の平均粒子径は、導電性粒子の形状を直方体と近似し、この直方体の辺を短い方から順に、短辺ａ、中辺ｂ、長辺ｃとし、短辺ａ、中辺ｂ、長辺ｃの平均値から、下記式により求める。前記短辺ａ、中辺ｂ、長辺ｃは、所定の数、例えば１００個の導電性粒子の走査型電子顕微鏡写真から測定し、その平均値を算出して求める。
導電性粒子の平均粒径＝（中辺ｂの平均値＋長辺ｃの平均値）／２
　そして、各実施例９～１４に係る太陽電池セルについて、セル割れの有無、及び初期の接続抵抗（ｍΩ）及び高温高湿試験（８５℃８５％ＲＨ×５００ｈｒ）後の接続抵抗（ｍΩ）を測定した（図６参照）。測定結果を表２に示す。
　なお、セル割れは、太陽電池のＥＬ（Electro Luminescence）現象を利用したＥＬ検査法により確認した。セル割れが全く見られないものを○、タブ線下１０％未満のセル割れが発生したものを△、タブ線下１０％以上のセル割れが発生したものを×とした。
　また、接続抵抗は、ソーラーシミュレータ（日清紡メカトロニクス社製、ソーラーシュミレーターＰＶＳ１１１６ｉ－Ｍ）を用いて標準的な測定条件（照度１０００Ｗ／ｍ２、温度２５℃、スペクトルＡＭ１．５Ｇ）のもと、いわゆる４端子法にて行い、ＪＩＳ　Ｃ８９１３（結晶系太陽電池セル出力測定方法）に準拠して測定した。抵抗値が４ｍΩ未満の場合を◎、抵抗値が４ｍΩ以上、５ｍΩ未満の場合を○、抵抗値が５ｍΩ以上、６ｍΩ未満の場合を△、抵抗値が６ｍΩ以上の場合を×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、実施例９～実施例１４では、扁平状の導電性粒子を用いているため、導電性接着フィルムの圧着圧力を低圧としながらセル割れを抑制しつつ、接続信頼性を維持することができた。また、実施例９～実施例１４は、導電性粒子として、扁平状の銀コート銅粉を用いている。したがって、Ａｇペーストを塗布、焼成することにより形成された表面電極及び裏面電極と同一の導体であるため、高温多湿の腐食環境下に曝された場合にも、標準電極電位が近似した導体同士では、腐食電位差が小さくなるため異種金属接触腐食の発生を抑えることができ、発電効率の低下を効果的に防止すると共に接続信頼性を向上させることができる。
　実施例９～実施例１４をみると、扁平状の銀コート銅粉をバインダー樹脂１００重量部に対して略５重量部添加させることで、高温高圧環境下においても良好な接続信頼性を維持できることがわかる。なお、実施例１４では、導電性接着フィルムの圧着圧力を５ＭＰａとやや高くしたため、タブ線下１０％未満のセル割れが発生し、また高温高湿試験後の接続抵抗値が上昇した。
１　太陽電池モジュール、２　太陽電池セル、３　タブ線、４　ストリングス、５　マトリクス、６　シート、７　表面カバー、８　バックシート、９　金属フレーム、１０　光電変換素子、１１　バスバー電極、１２　フィンガー電極、１３　裏面電極、１４　タブ線接続部、１７　導電性接着フィルム、２２　バインダー樹脂、２３　導電性粒子、２４　剥離基材、２５　リール

Claims (10)

  1. 　複数の太陽電池セルと、上記太陽電池セルの表面及び隣接する太陽電池セルの裏面にそれぞれ形成された電極上に導電性粒子を含有する導電性接着剤を介して接着され、複数の上記太陽電池セル同士を接続するタブ線とを備え、
    　上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面又は上記電極を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなる太陽電池モジュール。
  2. 　上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面又は上記電極を構成する導体の少なくとも一方と同一の導体からなる請求項１記載の太陽電池モジュール。
  3. 　上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面及び上記電極を構成する導体と同一の導体からなる請求項２記載の太陽電池モジュール。
  4. 　上記導電性粒子の表面は、銀又はハンダである請求項１～３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 　上記導電性粒子は、銅からなるコア材を用いている請求項１～４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 　扁平状の導電性粒子を用いた請求項１記載の太陽電池モジュール。
  7. 　上記導電性粒子は、銀コートされた銅粒子である請求項６記載の太陽電池モジュール。
  8. 　太陽電池セルの表面電極に導電性粒子を含有する導電性接着剤を介してタブ線の一端側を配置し、上記太陽電池セルと隣接する太陽電池セルの裏面電極に導電性粒子を含有する導電性接着剤を介して上記タブ線の他端側を配置する工程と、
    　上記タブ線を上記表面電極及び上記裏面電極へ熱加圧し、上記導電性接着剤によって上記タブ線を上記表面電極及び上記裏面電極へ接着する工程とを有し、
    　上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面又は上記電極を構成する導体の少なくとも一方と同種の導体からなる太陽電池モジュールの製造方法。
  9. 　上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面又は上記電極を構成する導体の少なくとも一方と同一の導体からなる請求項８記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  10. 　上記導電性粒子の表面は、上記タブ線の接続表面及び上記電極を構成する導体と同一の導体からなる請求項９記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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