WO2013035667A1 - 太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池モジュール及びタブ線の接続方法 - Google Patents

太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池モジュール及びタブ線の接続方法 Download PDF

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WO2013035667A1
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solar cell
tab wire
electrode
cell module
tab
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PCT/JP2012/072342
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秀昭 奥宮
須賀　保博
明史 樋口
康正 新
貴啓 藤井
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デクセリアルズ株式会社
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module in which connection electrodes of a plurality of solar cells are electrically connected to each other by tab wires, a solar cell module, and a tab wire connecting method.
  • a solar cell is used as a solar cell module that realizes an output of 100 W or more by connecting a plurality of solar cells in series.
  • a plurality of adjacent solar cells are connected by tab wires made of a conductive material such as a ribbon-like copper foil solder-coated as an interconnector.
  • a conductive material such as a ribbon-like copper foil solder-coated as an interconnector.
  • One end of the tab wire is solder-connected to the surface electrode of one solar battery cell, and the other end is solder-connected to the back electrode of another adjacent solar battery cell, thereby connecting each solar battery cell in series.
  • soldering is performed at a high temperature of about 260 ° C., there is a concern about warping of the solar cells. Further, since flux is used in soldering, there is a concern that the sealing resin of the solar battery cell may be peeled off or the adhesiveness may be deteriorated due to the residue of the flux.
  • 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 is interposed between the front electrode and the back electrode and the tab wire, and then thermally pressed from above the tab wire, so that the binder resin exhibits fluidity and between the electrode and the tab wire.
  • the conductive particles are sandwiched between the electrode and the tab wire to establish conduction between them, and in this state, the binder resin is thermally cured.
  • a string is formed in which a plurality of solar cells are conductively connected by a tab line.
  • a plurality of solar cells in which the tab wire and the front and back electrodes are connected using a conductive adhesive film are made of a surface protective material having translucency such as glass and translucent plastic, and PET (Poly Ethylene Terephthalate) And a back protective material made of a film such as) with a light-transmitting sealing material such as ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA).
  • a surface protective material having translucency such as glass and translucent plastic
  • PET Poly Ethylene Terephthalate
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer resin
  • the tab wire made of copper foil and the surface electrode made of a silicon cell or Ag paste made of a silicon cell have a linear expansion coefficient of the copper foil larger than that of the silicon cell, and the solar cell is heated. The copper foil is more stretched. For this reason, there is a concern that the connection reliability between the tab lines is lowered due to internal stress generated at the connection points between the tab lines and the solar battery cell surface accompanying thermal expansion and the electrodes formed on the surface. In particular, at the end portion of the solar battery cell 2, stress strain with the tab wire accumulates, and there is a high risk of cell cracking and warping, and there is a concern about a decrease in output due to this.
  • the present invention provides a solar cell module capable of ensuring sufficient connection reliability with the tab wire and maintaining the output, a method for manufacturing such a solar cell module, and a method for connecting the tab wire.
  • the purpose is to provide.
  • a method for manufacturing a solar cell module according to the present invention includes a plurality of solar cells in which a plurality of linear electrodes are arranged side by side as a surface electrode and a back electrode is provided on the other surface. And the tab wires are arranged so as to cross over the plurality of surface electrodes of the one solar cell via an adhesive, and the other solar cells adjacent to the one solar cell are arranged as described above.
  • the adhesive is cured and the tab wire and the linear electrode are connected, and the tab wire is connected to the tab wire. It is pressed against the surface electrode and deformed into a waveform over the longitudinal direction.
  • the solar cell module according to the present invention includes a plurality of solar cells in which a plurality of linear electrodes are arranged side by side as a front electrode and a back electrode is provided on the other surface, and an adhesive layer,
  • the solar cell is disposed on the plurality of front surface electrodes of the solar cell so as to cross over the back surface electrode of another solar cell adjacent to the one solar cell.
  • a tab line connecting the cell and the other solar battery cell, and the tab line is formed in a waveform in the longitudinal direction according to the height difference of the one surface where the surface electrodes are arranged in parallel. It is what.
  • the tab wire connecting method includes a plurality of solar cells in which a plurality of linear electrodes are arranged side by side as a front electrode and a back electrode is provided on the other surface, and an adhesive is interposed therebetween.
  • a tab wire is arranged to cross over the plurality of surface electrodes of one solar cell, and is arranged on the back electrode of another solar cell adjacent to the one solar cell,
  • the adhesive is hardened by heat-pressing from above the tab wire through a buffer material, and the tab wire and the linear electrode are connected, and the tab wire is pressed against the surface electrode in the longitudinal direction. It is transformed into a waveform throughout.
  • the tab wire is arranged so as to intersect with a plurality of linear electrodes arranged in parallel on the cell surface via an adhesive, and heat-pressed from above the tab wire via the buffer material.
  • the adhesive is cured, and the tab wire is pressed against the linear electrode to be deformed into a waveform over the longitudinal direction.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a solar cell module.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a string 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 side view showing a step of connecting the tab wire to the solar battery cell.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conductive adhesive film.
  • FIG. 6 is a diagram showing a conductive adhesive film wound in a reel shape.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a tab line connecting step.
  • FIG. 8 is a plan view showing a solar battery cell provided with an auxiliary electrode.
  • 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 matrix 5 is sandwiched between the sheet 6 of the sealing material, 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.
  • a metal frame 9 such as aluminum is attached to the periphery.
  • sealing material 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.
  • a crystalline silicon solar cell using a single crystal silicon photoelectric conversion element or a polycrystalline silicon photoelectric conversion element will be described as an example of the photoelectric conversion element 10.
  • the photoelectric conversion element 10 has a plurality of linear finger electrodes 12 arranged in parallel on the light receiving surface side for collecting electricity generated inside.
  • the finger electrode 12 is 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. Further, 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.
  • the solar battery cell 2 has a so-called bus bar-less structure in which a bus bar electrode on which the tab wire 3 is superimposed is not provided.
  • a tab wire 3 to be described later is directly connected to the finger electrode 12 via the conductive adhesive film 17.
  • 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 photovoltaic cell 2 is electrically connected with the finger electrode 12 formed in the surface by the tab wire 3, and the back surface electrode 13 of the adjacent photovoltaic cell 2,
  • the string 4 connected in series by this.
  • the tab wire 3, the finger electrode 12 and the back electrode 13 are connected 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 subjecting this flat copper wire to gold plating, silver plating, tin plating, solder plating or the like as required.
  • the tab wire 3 has one surface 3a as a connection surface to the surface provided with the bus bar electrode 11 of the solar battery cell 2, and the other surface 3b as a connection surface to the back surface provided with the back electrode 13 of the solar battery cell 2. Has been. Further, the tab wire 3 has one end side in the longitudinal direction as a surface connection portion 3 c connected to the surface of the solar battery cell 2, and the other end side in the longitudinal direction is connected to the back surface of the solar battery cell 2. 3d.
  • the tab wire 3 becomes an interconnector that electrically connects each of the adjacent solar cells 2X, 2Y, and 2Z. Moreover, the tab wire 3 collects the electric power of each finger electrode 12 by arrange
  • FIG. Also used as a collector electrode.
  • the tab wire 3 is disposed on the light receiving surface and the back surface of the solar battery cell 2, and then is heated by the heating and pressing head 30 in which the buffer material 31 is provided on the pressing surface 30 a.
  • the finger electrode 12 and the back electrode 13 are connected via the conductive adhesive film 17.
  • the tab wire 3 intersects with the finger electrode 12, so that the height difference between the finger electrode 12 and the light receiving surface of the solar battery cell 2, that is, the height of the finger electrode 12.
  • T1 and the thickness T2 of the buffer material 31 it forms in a waveform over a longitudinal direction. That is, the tab wire 3 extends in the plane of the light receiving surface of the solar battery cell 2 and is raised by the finger electrode 12 to the upper side of the light receiving surface of the solar battery cell 2, thereby forming a waveform in the longitudinal direction.
  • the tab wire 3 is heated to a high temperature environment and a low temperature environment when the conductive adhesive film 17 to be described later is thermally cured by the heat pressing head 30 or when the solar cell module 1 is actually used. Even when repeatedly exposed, stress due to linear expansion can be released not only as a component parallel to the in-plane direction of the solar battery cell 2 but also as a component in the vertical direction. Note that the number of waves of the tab wire 3 is formed according to the number of finger electrodes 12.
  • the solar cell module 1 absorbs the expansion of the tab wire 3 due to the linear expansion by forming the tab wire 3 in a waveform over the longitudinal direction, and the difference in the linear expansion coefficient between the solar cell 2 and the tab wire 3 is absorbed.
  • Reduce internal stress based That is, the solar cell module 1 is configured so that the stress caused by the linear expansion of the tab wire 3 that has been directed only in the direction parallel to the in-plane direction of the solar cell 2 is released as a vertical component, and particularly the cell end portion. It is possible to reduce the stress applied to the cell, prevent the cell from cracking and warping, and improve the connection reliability with the tab wire 3. Thereby, the solar cell module 1 can maintain the initial output at a high rate.
  • the conductive adhesive film 17 serving as an adhesive for connecting the tab wire 3 to the front and back surfaces of the solar battery cell 2 will be described.
  • the conductive adhesive film 17 is one in which conductive particles 23 are packed in a high density in a thermosetting binder resin layer 22 having at least an epoxy resin and a curing agent. .
  • the conductive particles 23 used for the conductive adhesive film 17 are not particularly limited, and examples thereof include metal particles such as nickel, gold, silver, and copper, those obtained by applying gold plating to resin particles, and gold plating on resin particles. And the like.
  • the average particle diameter of the conductive particles 23 can be used in the range of 1 to 50 ⁇ m, and the range of 10 to 30 ⁇ m can be preferably used.
  • the shape of the conductive particles 23 is preferably spherical or flat.
  • the composition of the thermosetting binder resin layer 22 of the conductive adhesive film 17 includes at least an epoxy resin and a curing agent, and preferably further includes a film-forming resin and a silane coupling agent.
  • the epoxy resin is not particularly limited, 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 curing agent may have a potential.
  • 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 preferably used, and is fully cured by being heated and pressed by the heating and pressing head 30 via the tab wire 3.
  • 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. .
  • 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. 6 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 layer 22 on a release 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 peeling base material 24 PET (Poly Ethylene Terephthalate), OPP (Oriented Polypropylene), PMP (Poly-4-methlpentene-1), PTFE (Polytetrafluoroethylene), etc.
  • PET Poly Ethylene Terephthalate
  • OPP Oriented Polypropylene
  • PMP Poly-4-methlpentene-1
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • the conductive adhesive film 17 may have a configuration having a transparent cover film on the binder resin layer 22.
  • the above-described tab wire 3 may be used as a cover film to be stuck on the binder resin layer 22.
  • the binder resin layer 22 is laminated on the one surface 3 a that serves as an adhesive surface of the tab wire 3 to the surface of the solar cell 2 or the other surface 3 b that serves as an adhesive surface to the back surface of the solar cell 2. .
  • the release substrate 24 is peeled off, and the binder resin layer 22 of the conductive adhesive film 17 is removed.
  • the tab wire 3 is connected to the electrodes 12 and 13 by sticking on the tab wire connecting portion 14 of the finger electrode 12 and the back electrode 13.
  • the conductive adhesive film having a film shape has been described, but there is no problem even if it is in a paste form.
  • the conductive adhesive paste is applied so as to cross the plurality of finger electrodes 12, is applied onto the tab wire connection portion 14, and then the tab wire 3 is overlapped.
  • the tab wire 3 is connected to each of the solar cells 2 via the conductive adhesive paste. You may stick on the electrodes 12 and 13.
  • an insulating adhesive film made of only the binder resin layer 22 not containing the conductive particles 23 or an insulating adhesive paste may be used.
  • the tab wire 3 and the finger electrode 12 are brought into conduction by being in direct contact.
  • the present invention may use a laminated film in which the conductive adhesive film 17 and the insulating adhesive film are laminated.
  • a film-like conductive adhesive film 17 containing these conductive particles, a paste-like conductive adhesive paste, an insulating adhesive film, a paste-like insulating adhesive paste, or a laminate thereof is referred to as an “adhesive”. It is defined as
  • the conductive adhesive film 17 is not limited to the reel shape, but according to the shape of the region where the surface of the solar battery cell 2 is adhered to the plurality of finger electrodes 12 and the shape of the tab wire connecting portion 14 of the back electrode 13. It may be a strip shape.
  • the viscosity of the conductive adhesive film 17 is set in the range of 10 to 10,000 kPa ⁇ s. Deformation can be prevented and a predetermined dimension can be maintained. Similarly, when two or more conductive adhesive films 17 are stacked in a strip shape, deformation can be prevented and a predetermined dimension can be maintained.
  • the conductive adhesive film 17 described above dissolves the conductive particles 23, the epoxy resin, the curing agent, the film forming resin, and the silane coupling agent in a solvent.
  • a solvent toluene, ethyl acetate or the like, or a mixed solvent thereof can be used.
  • the conductive adhesive film 17 is obtained by apply
  • the conductive adhesive film 17 in which the two for the front electrode and the two for the back electrode are cut to a predetermined length 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 placed so as to cross each finger electrode 12 formed on the surface of the solar battery cell 2, and is placed on the tab line connecting portion 14 on the back surface.
  • Thermal pressurization for a predetermined time for example, 0.5 seconds
  • a temperature for example, 70 ° C.
  • a pressure for example, 0.5 MPa
  • the tab wire 3 similarly cut to a predetermined length is placed on the conductive adhesive film 17 in an overlapping manner.
  • the tab wire 3 is arranged so that the surface connection portion 3c of the one surface 3a crosses the plurality of finger electrodes 12 via the conductive adhesive film 17, and the back surface connection portion 3d of the other surface 3b is the back surface electrode 13. It is arranged on the tab line connection part 14.
  • the tab wire 3 is subjected to a predetermined time (for example, about 15 seconds) at a predetermined temperature (for example, about 180 ° C.) and a predetermined pressure (for example, about 2 MPa) at which the binder resin of the conductive adhesive film 17 is thermally cured by the heating and pressing head 30. ) Hot pressed.
  • the tab wire 3, the finger electrode 12, and the back electrode 13 are electrically and mechanically connected via the conductive adhesive film 17.
  • the solar cells 2 are conveyed one by one directly below the heating and pressing head 30, and the tab wires 3 are sequentially bonded to the finger electrodes 12 and the back electrode 13 and are adjacent to each other via the tab wires 3.
  • the strings 4 and the matrix 5 are connected in series or in parallel with the solar cells 2.
  • the strings 4 or the matrix 5 are laminated with a sheet 6 of a light-transmitting sealing material such as EVA on both front and back surfaces, and laminated together with a front cover 7 and a back sheet 8 by a vacuum laminator.
  • the conductive adhesive film 17 is heated at a predetermined temperature (for example, 160 ° C.) for a predetermined time (for example, about 20 minutes).
  • the solar cell module 1 is formed by attaching a metal frame 9 such as aluminum around the periphery.
  • the heating and pressing head 30 that heat-presses the tab wire 3 is provided with a buffer material 31 on the pressing surface 30 a that presses the tab wire 3.
  • the shock absorbing material 31 presses the tab wire 3 arranged so as to cross over the plurality of finger electrodes 12 to the finger electrodes 12 by applying heat and pressure from above the tab wires 3, and forms a waveform over the longitudinal direction thereof. It is to be deformed.
  • the buffer material 31 is formed in a substantially rectangular plate shape that can press the tab wire 3 in the longitudinal direction by, for example, silicone resin. Further, the buffer material 31 is formed such that the thickness T ⁇ b> 2 is thicker than the height T ⁇ b> 1 of the finger electrode 12. Thereby, when the buffer material 31 presses the tab wire 3 against the finger electrode 12, it deforms according to the height T1 of the finger electrode 12, so that the tab wire 3 is pressed against the finger electrode 12 as shown in FIG. It can be bent over the height direction and transformed into a waveform having a predetermined height difference D over the longitudinal direction.
  • the tab line 3 has a height difference D, which is the distance between the highest point and the lowest point in the waveform shape, preferably 5 ⁇ m or more, and more preferably in the range of 5 to 45 ⁇ m. Can be used.
  • the tab wire 3 has a corrugated height difference D of 5 ⁇ m or more, so that when the conductive adhesive film 17 is heat-cured, when the heat-pressing head 30 is heat-pressed or laminated, or When it is cooled and solidified after heating, when it is repeatedly exposed to a high temperature environment and a low temperature environment during actual use of the solar cell module 1, not only the stress due to linear expansion is a component parallel to the in-plane direction of the solar cell 2. It can be reliably released as a vertical component.
  • the height difference D of the tab wire 3 is determined by the height T1 of the finger electrode 12 and the thickness T2 of the buffer material 31. To set the height difference D of the tab wire 3 to 5 ⁇ m or more (the height of the finger electrode 12) / (Thickness of the buffer material 31) ⁇ 0.3 is preferably satisfied.
  • the finger electrode 12 is preferably formed with a height T1 of 20 to 50 ⁇ m. This is because the finger electrode 12 is formed by applying and baking a conductive paste such as an Ag paste, and thus the height T1 naturally has a limit in order to form it stably.
  • the buffer material 31 is preferably formed with a thickness T2 of 100 to 600 ⁇ m. If the buffer material 31 is made too thick, the thermal conductivity is deteriorated, and it takes a long time to transmit the heat by the heating and pressing head 30 to the conductive adhesive film 17 under the heat and pressure conditions for connecting the tab wire 3. This is because it becomes.
  • the height T1 of the finger electrode 12 is set to 20 to 50 ⁇ m
  • the thickness T2 of the buffer material 31 is set to 100 to 600 ⁇ m
  • this invention is two solar cells adjacent to each other.
  • the present invention can also be applied to a so-called back contact type solar cell module in which the tab wire 3 is connected across the back surface opposite to the light receiving surface of the battery cell.
  • the solar cell module 1 according to the present invention is formed in a corrugated shape having a predetermined height difference by pressing the tab wire 3 against the finger electrode 12, and the tab wire 3 is directly fingered without passing through the bus bar electrode.
  • the present invention forms an auxiliary electrode 35 that electrically connects the finger electrodes 12 in addition to the region where the tab wire 3 is connected, as shown in FIG. May be.
  • the auxiliary electrode 35 is formed so as to cross the plurality of finger electrodes 12, thereby electrically connecting the finger electrodes 12 to each other.
  • the finger electrode 12 is fired after screen printing of Ag paste.
  • the auxiliary electrode 35 is formed so as to cross some or all of the finger electrodes 12 formed on the surface of the solar battery cell 2.
  • a copper foil having a thickness of 150 ⁇ m was used as a tab wire connected to the solar battery cell through a conductive adhesive film using a solar battery cell made of a silicon crystal type photoelectric conversion element.
  • a tab wire having a width of 1.5 mm and having a thickness of 5 ⁇ m plated on one side was used.
  • SP100 series manufactured by Sony Chemical & Information Device Co., Ltd. was used as the conductive adhesive film.
  • the tab wire is arranged on the electrode of the solar battery cell through the conductive adhesive film, and the tab wire is electrically connected to each electrode on the front surface and the back surface of the solar battery cell by heating from above the tab wire with a heating and pressing head. Connected.
  • the connection conditions are 180 ° C., 15 seconds, and 2 MPa.
  • Example 1 a so-called bus bar-less type cell in which a plurality of linear finger electrodes are arranged in parallel on the surface of the solar battery cell and no bus bar electrode is formed is used. Further, a cushioning material (rubber hardness 70 °) made of silicone rubber was provided on the pressing surface of the heating and pressing head.
  • a cushioning material rubber hardness 70 °
  • Example 1 the height of the finger electrode is 30 ⁇ m, the thickness of the buffer material is 100 ⁇ m, and (height of the finger electrode) / (thickness of the buffer material) is 0.3.
  • a corrugated shape having a height difference of 5.7 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • Example 2 the height of the finger electrode is set to 30 ⁇ m, the thickness of the buffer material is set to 200 ⁇ m, and (Height of the finger electrode) / (Thickness of the buffer material) is 0.15. It was set as the same structure. On the tab wire heat-pressed through such a buffer material, a corrugated shape having a height difference of 20.1 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • Example 3 the height of the finger electrode is set to 30 ⁇ m, the thickness of the buffer material is set to 400 ⁇ m, and the height of the finger electrode / (the thickness of the buffer material) is 0.08. It was set as the same structure. On the tab wire heat-pressed through such a buffer material, a corrugated shape having a height difference of 25.5 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • Example 4 the height of the finger electrode is 30 ⁇ m, the thickness of the buffer material is 600 ⁇ m, and (Finger electrode height) / (Buffer material thickness) is 0.05. It was set as the same structure. On the tab wire heat-pressed through such a cushioning material, a corrugated shape having a height difference of 26.1 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • Example 5 the height of the finger electrode is 20 ⁇ m, the thickness of the buffer material is 200 ⁇ m, and (Finger electrode height) / (Thickness of the buffer material) is 0.1. It was set as the same structure. On the tab wire heat-pressed through such a buffer material, a corrugated shape having a height difference of 18.2 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • Example 6 Example 1 except that the height of the finger electrode is 50 ⁇ m, the thickness of the buffer material is 200 ⁇ m, and (height of the finger electrode) / (thickness of the buffer material) is 0.25. It was set as the same structure. On the tab wire heat-pressed through such a buffer material, a corrugated shape having a height difference of 40.1 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • Comparative Example 1 the same bus bar-less type cell as in Example 1 was used, and the tab wires were connected without using a cushioning material.
  • the height of the finger electrode in Comparative Example 1 was 30 ⁇ m.
  • the corrugated shape was not formed on the tab wire that was heat-pressed without the buffer material interposed.
  • Comparative Example 2 is the same as Example 1 except that the height of the finger electrode is 30 ⁇ m, the thickness of the buffer material is 10 ⁇ m, and (the height of the finger electrode) / (the thickness of the buffer material) is 3.
  • the configuration was as follows. On the tab wire heat-pressed through such a buffer material, a corrugated shape having a height difference of 2.2 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • the height of the finger electrode was set to 30 ⁇ m
  • the thickness of the buffer material was set to 50 ⁇ m
  • (height of the finger electrode) / (thickness of the buffer material) was set to 0.6. It was set as the same structure.
  • a corrugated shape having a height difference of 3.2 ⁇ m was formed in the longitudinal direction.
  • Comparative Example 4 a plurality of linear finger electrodes are arranged in parallel on the surface of the solar battery cell, and a bus bar electrode that collects electric power of each finger electrode is formed by crossing the plurality of finger electrodes. A tab line was connected to. Further, a cushioning material made of silicone rubber was provided on the pressing surface of the heating and pressing head.
  • the height of the finger electrode is 30 ⁇ m
  • the thickness of the buffer material is 400 ⁇ m
  • (height of the finger electrode) / (thickness of the buffer material) is 0.08.
  • a corrugated shape was not formed on the tab wire heat-pressed through such a buffer material.
  • the solar cells according to each Example and Comparative Example were used from the upper side of the tab wires using a stylus type surface roughness meter (trade name SE-3H: manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd.). The height difference of the waveform shape was measured by scanning.
  • the photovoltaic cell concerning each Example and the comparative example was provided with the cover glass provided in the light-receiving surface side, and the back surface side, after connecting the tab wire, the sheet
  • the tab wire is hot-pressed through a buffer material thicker than the height of the tab wire, thereby forming a difference in height of the corrugated shape of the tab wire to 5 ⁇ m or more. is doing.
  • the stress due to the linear expansion of the tab wire is a component parallel to the in-plane direction of the solar cell even when heat-pressed by the heating press head or after the temperature cycle test. Not only can it escape as a vertical component. Therefore, according to Examples 1 to 6, the connection reliability between the tab wire and the finger electrode 12 was improved, and the output maintenance ratio with respect to the initial output immediately after the production of the solar cell module was as high as 97% or more. .
  • Comparative Example 1 since the tab wire was directly heat-pressed by the heating and pressing head without using a buffer material, the corrugated shape could not be formed on the tab wire. Therefore, in Comparative Example 1, the stress associated with the thermal expansion of the tab wire is only a parallel component, and the stress on the solar cell surface and the finger electrode formed on the surface is excessive. For this reason, the output maintenance rate with respect to the initial output immediately after manufacture of a solar cell module became less than 95%.
  • Comparative Example 2 since the thickness of the buffer material is thinner than the height of the finger electrode, the buffer material cannot be completely deformed according to the height of the finger electrode, and the height difference of the waveform shape of the tab wire is 2.2 ⁇ m. It was less than 5 ⁇ m. For this reason, in Comparative Example 2, the stress due to the linear expansion of the tab wire cannot be sufficiently released as a vertical component when heat-pressed by a heating press head or after a temperature cycle test, and the solar cell surface And stress on the finger electrode increased. For this reason, the output maintenance rate with respect to the initial output immediately after the manufacture of the solar cell module fell to about 95%.
  • 1 solar cell module 1 solar cell module, 2 solar cells, 3 tab wires, 4 strings, 5 matrix, 6 sheets, 7 surface cover, 8 back sheet, 9 metal frame, 10 photoelectric conversion element, 12 finger electrodes, 13 back electrodes, 14 tabs Wire connection part, 17 conductive adhesive film, 22 binder resin layer, 23 conductive particles, 24 peeling substrate, 25 reel, 30 heating press head, 31 cushioning material

Abstract

本発明の課題は、タブ線と太陽電池セルの間で充分な接続信頼性を確保し、出力を維持することである。本発明は、一面に表面電極として線状電極（１２）が複数並設され、他面に裏面電極（１３）が設けられた太陽電池セル（２）を複数配設し、接着剤（１７）を介してタブ線３を、一の太陽電池セル（２）の複数の表面電極（１２）上に交叉させて配設するとともに、一の太陽電池セル（２）と隣接する他の太陽電池セル（２）の裏面電極（１３）上に配設し、緩衝材（３１）を介してタブ線（３）の上から熱加圧することにより、接着剤（１７）を硬化させるとともに、タブ線（３）を表面電極（１２）に押圧し長手方向に亘って波形に変形させることにより、線膨張による応力を太陽電池セル（２）の面内方向と平行な成分のみならず垂直方向の成分として逃がすことができ、上記課題を解決する。

Description

太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池モジュール及びタブ線の接続方法
　本発明は、複数の太陽電池セルの接続用電極がタブ線によって互いに電気的に接続されてなる太陽電池モジュール、太陽電池モジュール及びタブ線の接続方法に関する。
　本出願は、日本国において２０１１年９月５日に出願された日本特許出願番号特願２０１１－１９３３４０を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照されることにより、本出願に援用される。
　一般に、太陽電池は、複数の太陽電池セルを直列に接続することで１００Ｗ以上の出力を実現する太陽電池モジュールとして使用される。
　結晶シリコン系太陽電池モジュールは、複数の隣接する太陽電池セルが、インターコネクタとしてはんだコートされたリボン状の銅箔等の導電材からなるタブ線によって接続されている。タブ線は、その一端側が一の太陽電池セルの表面電極にはんだ接続され、その他端側が隣接する他の太陽電池セルの裏面電極にはんだ接続されることにより、各太陽電池セルを直列に接続する（特許文献１参照）。
　しかし、はんだ付けでは、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が懸念される。また、はんだ付けでは、フラックスを用いため、フラックスの残渣により、太陽電池セルの封止樹脂の剥がれや接着性の悪化も懸念される。
　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。
　導電性接着フィルムは、表面電極及び裏面電極とタブ線との間に介在された後、タブ線の上から熱加圧されることにより、バインダー樹脂が流動性を示して電極、タブ線間より流出されるとともに、導電性粒子が電極とタブ線間に挟持されて両者の導通を図り、この状態でバインダー樹脂が熱硬化する。これにより、タブ線によって複数の太陽電池セルが導通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を用いてタブ線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、太陽電池モジュールの出力を上げるためには、タブ線による抵抗値をさげる必要があり、そのためタブ線の断面積を大きくする必要がある。しかし、タブ線の断面積を大きくするとタブ線自体の剛性が高くなる。また、銅箔などからなるタブ線とシリコンセルからなる太陽電池セルやＡｇペースト等からなる表面電極とは、銅箔の線膨張係数がシリコンセルの線膨張係数より大きく、太陽電池セルを加熱すると銅箔がより延伸される。このため、熱膨張に伴うタブ線と太陽電池セル表面や、当該表面に形成された電極との接続点に生じる内部応力によって、タブ線の間の接続信頼性が低下することが懸念される。特に、太陽電池セル２の端部においては、タブ線との応力歪みが累積し、セルの割れや反りの危険が高く、またこれによる出力の低下が懸念される。
　また、結晶シリコン系太陽電池セルでは、原料となるシリコンを安価かつ大量に調達することが課題となっており、近年では、多結晶シリコンインゴットによりシリコンウェハを極薄（例えば２００μｍ～１５０μｍ）で切り出し、量産に使用され始めている。このような薄型の太陽電池セルにおいては、応力歪による割れや反りが一段と生じやすくなることから、タブ線の接続信頼性の低下、及びこれによる出力の低下を防止する対策が望まれる。
　そこで、本発明は、タブ線との間で充分な接続信頼性を確保し、出力を維持することが可能な太陽電池モジュール、このような太陽電池モジュールの製造方法、及びタブ線の接続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の製造方法は、一面に表面電極として線状電極が複数並設され、他面に裏面電極が設けられた太陽電池セルを複数配設し、接着剤を介してタブ線を、一の上記太陽電池セルの上記複数の表面電極上に交叉させて配設するとともに、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの上記裏面電極上に配設し、緩衝材を介して上記タブ線の上から熱加圧することにより、上記接着剤を硬化させるとともに上記タブ線と上記線状電極とを接続させ、上記タブ線を上記表面電極に押圧し長手方向に亘って波形に変形させるものである。
　また、本発明に係る太陽電池モジュールは、一面に表面電極として線状電極が複数並設され、他面に裏面電極が設けられた複数の太陽電池セルと、接着剤層を介して、一の上記太陽電池セルの上記複数の表面電極上に交叉して配設されるとともに、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの上記裏面電極上に配設され、上記一の太陽電池セルと上記他の太陽電池セルとを接続するタブ線とを備え、上記タブ線は、上記表面電極が並設された上記一面の高低差に応じて、長手方向に亘って波形に形成されているものである。
　また、本発明に係るタブ線の接続方法は、一面に表面電極として線状電極が複数並設され、他面に裏面電極が設けられた太陽電池セルを複数配設し、接着剤を介してタブ線を、一の上記太陽電池セルの上記複数の表面電極上に交叉させて配設するとともに、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの上記裏面電極上に配設し、緩衝材を介して上記タブ線の上から熱加圧することにより、上記接着剤を硬化させるとともに上記タブ線と上記線状電極とを接続させ、上記タブ線を上記表面電極に押圧し長手方向に亘って波形に変形させるものである。
　本発明によれば、タブ線を接着剤を介してセル表面に複数並設されている線状電極と交叉するように配設し、緩衝材を介してタブ線の上から熱加圧することにより、接着剤を硬化させるとともに、タブ線を線状電極に押圧し長手方向に亘って波形に変形させる。これにより、太陽電池モジュールが高温環境に曝された場合にも、従来、平行方向に向かっていたタブ線の線膨張による応力を垂直成分にも逃がすことができ、太陽電池セルとの接続部に生じていた応力を低減し、接続信頼性を向上させる。したがって、本発明によれば、タブ線の熱膨張による伸びを吸収し、接続信頼性の向上させることにより、太陽電池モジュールの初期の出力を高い割合で維持することができる。
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、太陽電池セルにタブ線を接続する工程を示す側面図である。 図５は、導電性接着フィルムを示す断面図である。 図６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７は、タブ線の接続工程を示す断面図である。 図８は、補助電極が設けられた太陽電池セルを示す平面図である。
　以下、本発明が適用された太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池モジュール及びタブ線の接続方法について、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が封止材のシート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。
　封止材としては、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。以下では、光電変換素子１０として、単結晶シリコン型光電変換素子や多結晶シリコン型光電変換素子を用いる結晶シリコン系太陽電池を例に説明する。
　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線状のフィンガー電極１２が複数並設されている。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。
　この太陽電池セル２は、タブ線３が重畳されるバスバー電極が設けられていない、いわゆるバスバーレス構造である。そして、太陽電池セル２は、後述するタブ線３が導電性接着フィルム１７を介して直接フィンガー電極１２と接続される。
　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、表面に形成されたフィンガー電極１２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とフィンガー電極１２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、必要に応じて金メッキ、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。
　タブ線３は、一面３ａを太陽電池セル２のバスバー電極１１が設けられた表面への接続面とされ、他面３ｂを太陽電池セル２の裏面電極１３が設けられた裏面への接続面とされている。また、タブ線３は、長手方向の一端側を太陽電池セル２の表面に接続される表面接続部３ｃとされ、長手方向の他端側を太陽電池セル２の裏面に接続される裏面接続部３ｄとされている。
　これにより、タブ線３は、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インターコネクタとなる。また、タブ線３は、表面接続部３ｃが太陽電池セル２の受光面に形成された複数のフィンガー電極１２と交叉するように配設されることにより、各フィンガー電極１２の電力を集電する集電電極を兼用する。
　タブ線３は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、太陽電池セル２の受光面及び裏面に配設された後、押圧面３０ａに緩衝材３１が設けられた加熱押圧ヘッド３０によって熱加圧されることにより、導電性接着フィルム１７を介してフィンガー電極１２及び裏面電極１３と接続される。
　このとき、タブ線３は、図２及び図４に示すように、フィンガー電極１２と交叉することにより、フィンガー電極１２と太陽電池セル２の受光面との高低差、すなわちフィンガー電極１２の高さＴ１、及び緩衝材３１の厚さＴ２に応じて、長手方向に亘って波形に形成される。すなわち、タブ線３は、太陽電池セル２の受光面の面内に延在するとともに、フィンガー電極１２によって太陽電池セル２の受光面の上側へ隆起され、これにより長手方向に亘って波形に形成されている。したがって、タブ線３は、後述する導電性接着フィルム１７を熱硬化する際に、加熱押圧ヘッド３０によって熱加圧されるときや、太陽電池モジュール１の実使用時において高温環境と低温環境とに繰り返し曝されたときにも、線膨張による応力を太陽電池セル２の面内方向と平行な成分のみならず垂直方向の成分として逃がすことができる。なお、タブ線３の波の数は、フィンガー電極１２の数に応じて形成される。
　太陽電池モジュール１は、タブ線３を長手方向に亘って波形に形成することにより、線膨張によるタブ線３の伸びを吸収し、太陽電池セル２とタブ線３との線膨張係数の差に基づく内部応力を低減する。すなわち、太陽電池モジュール１は、従来、太陽電池セル２の面内方向と平行な方向にのみ向かっていたタブ線３の線膨張による応力を、垂直成分として逃がすことでセル全体、特にセル端部に掛かる応力を低減し、セルの割れや反りを防止し、タブ線３との接続信頼性を向上させることができる。これにより、太陽電池モジュール１は、初期の出力を高い割合で維持することができる。
　［導電性接着フィルム］
　次いで、タブ線３を太陽電池セル２の表面及び裏面に接続する接着剤となる導電性接着フィルム１７について説明する。導電性接着フィルム１７は、図５及び図６に示すように、少なくともエポキシ樹脂と、硬化剤とを有する熱硬化性のバインダー樹脂層２２に導電性粒子２３が高密度に充填されたものである。
　導電性接着フィルム１７に用いられる導電性粒子２３としては、特に制限されず、例えば、ニッケル、金、銀、銅などの金属粒子、樹脂粒子に金めっきなどを施したもの、樹脂粒子に金めっきを施した粒子の最外層に絶縁被覆を施したものなどを挙げることができる。なお、導電性粒子２３の平均粒子径は１～５０μｍの範囲で使用が可能であり、１０～３０μｍの範囲を好ましく使用することができる。また、導電性粒子２３の形状は、球状、あるいは扁平状が好ましい。
　導電性接着フィルム１７の熱硬化性のバインダー樹脂層２２の組成は、少なくともエポキシ樹脂と、硬化剤とを含有し、好ましくは、さらに膜形成樹脂と、シランカップリング剤とを含有する。
　エポキシ樹脂としては、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。
　硬化剤は、潜在性を有していてもよい。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、タブ線３を介して加熱押圧ヘッド３０に加熱押圧されることにより本硬化される。
　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。
　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６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層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、バインダー樹脂層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、バインダー樹脂層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、バインダー樹脂層２２がタブ線３の太陽電池セル２の表面への接着面となる一面３ａあるいは太陽電池セル２の裏面への接着面となる他面３ｂ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のバインダー樹脂層２２をフィンガー電極１２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１２，１３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。導電性接着ペーストを用いる場合にも、この導電性接着ペーストを複数のフィンガー電極１２を交叉するように塗布し、またタブ線接続部１４上に塗布した後にタブ線３を重畳させる他、予め太陽電池セル２への接着面となるタブ線３の一面３ａや他面３ｂにこの導電性接着ペーストを塗布しておくことにより、導電性接着ペーストを介してタブ線３を太陽電池セル２の各電極１２，１３上に貼着してもよい。
　また、本発明は、導電性粒子２３を含有しないバインダー樹脂層２２のみからなる絶縁性接着フィルムや、絶縁性接着ペーストを用いていてもよい。この場合、タブ線３とフィンガー電極１２とは直接接触することにより導通が図られる。さらに、本発明は、導電性接着フィルム１７と絶縁性接着フィルムとを積層させた積層フィルムを用いてもよい。本願では、これら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、ペースト状の導電性接着ペースト、絶縁性接着フィルム、ペースト状の絶縁性接着ペースト、あるいはこれらの積層体を「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、太陽電池セル２の表面の複数のフィンガー電極１２への貼着領域の形状や、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６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。
　［製造工程］
　上述した導電性接着フィルム１７は、導電性粒子２３と、エポキシ樹脂と、硬化剤と、膜形成樹脂と、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。
　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た導電性接着フィルム１７は、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の表面に形成されている各フィンガー電極１２と交叉するように載置され、また裏面のタブ線接続部１４上に載置され、図４（Ａ）に示す仮貼りヘッド３３によって流動性を生じさせるが本硬化を生じさせない程度の温度（例えば７０℃）及び圧力（例えば０．５ＭＰａ）で所定時間（例えば０．５秒）熱加圧される。
　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。このとき、タブ線３は、一面３ａの表面接続部３ｃが導電性接着フィルム１７を介して複数のフィンガー電極１２と交叉するように配置され、他面３ｂの裏面接続部３ｄが裏面電極１３のタブ線接続部１４上に配置される。次いで、タブ線３は、加熱押圧ヘッド３０によって導電性接着フィルム１７のバインダー樹脂が熱硬化する所定の温度（例えば１８０℃程度）及び所定の圧力（例えば２ＭＰａ程度）で所定時間（例えば１５秒程度）熱加圧される。これにより、導電性接着フィルム１７を介して、タブ線３とフィンガー電極１２、裏面電極１３とが電気的及び機械的に接続される。
　このように、太陽電池セル２は、一枚ずつ加熱押圧ヘッド３０の直下に搬送され、順次、タブ線３がフィンガー電極１２及び裏面電極１３に接着されると共に、タブ線３を介して隣接する太陽電池セル２と直列又は並列に接続され、ストリングス４、マトリクス５を構成していく。
　その後、ストリングス４あるいはマトリクス５は、ＥＶＡ等の透光性の封止材のシート６が表裏両面に積層され、表面カバー７及びバックシート８とともに、減圧ラミネータによってラミネートされる。このときも、導電性接着フィルム１７は、所定の温度（例えば１６０℃）で所定時間（例えば２０分程度）加熱される。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。
　［緩衝材］
　ここで、タブ線３を熱加圧する加熱押圧ヘッド３０は、図７に示すように、タブ線３を押圧する押圧面３０ａに緩衝材３１が設けられている。緩衝材３１は、タブ線３の上から熱加圧することにより、複数のフィンガー電極１２上に交叉するように配置されたタブ線３をフィンガー電極１２に押圧し、その長手方向に亘って波形に変形させるものである。
　緩衝材３１は、例えばシリコーン樹脂によって、タブ線３を長手方向に亘って押圧可能な略矩形板状に形成されている。また、緩衝材３１は、厚さＴ２がフィンガー電極１２の高さＴ１よりも厚く形成されている。これにより、緩衝材３１は、タブ線３をフィンガー電極１２に押し付けると、フィンガー電極１２の高さＴ１に応じて変形するため、図７に示すように、タブ線３をフィンガー電極１２に押し付けてその高さ方向に亘って屈曲させ、長手方向に亘って所定の高低差Ｄを備える波形に変形させることができる。
　タブ線３は、図２、図７に示すように、波形形状における最高点と最低点との間の距離である高低差Ｄが５μm以上となることが好ましく、５～４５μｍの範囲を更に好ましく使用することができる。タブ線３は、波形形状の高低差Ｄが５μm以上となることにより、導電性接着フィルム１７を熱硬化する際に、加熱押圧ヘッド３０によって熱加圧されるときやラミネート圧着されるとき、あるいは加熱後に冷え固まった際、太陽電池モジュール１の実使用時において高温環境と低温環境とに繰り返し曝されたときに、線膨張による応力を太陽電池セル２の面内方向と平行な成分のみならず垂直な成分として確実に逃がすことができる。
　タブ線３の高低差Ｄは、フィンガー電極１２の高さＴ１と緩衝材３１の厚さＴ２によって決まり、タブ線３の高低差Ｄを５μm以上とするには、（フィンガー電極１２の高さ）／（緩衝材３１の厚さ）≦０．３を満たすことが好ましい。
　また、フィンガー電極１２は、高さＴ１を２０～５０μｍに形成することが好ましい。フィンガー電極１２は、Ａｇペースト等の導電性ペーストを塗布、焼成することにより形成するため、安定的に形成するためには、高さＴ１に自ずと限界が有るためである。また、緩衝材３１は、厚さＴ２を１００～６００μｍで形成することが好ましい。緩衝材３１を厚くし過ぎると熱伝導性が悪くなり、タブ線３を接続するための熱加圧条件下において加熱押圧ヘッド３０による熱を導電性接着フィルム１７に伝えるのに長時間要することになってしまうためである。
　したがって、フィンガー電極１２の高さＴ１を２０～５０μｍとし、緩衝材３１の厚さＴ２を１００～６００μｍとし、かつ、これにより（フィンガー電極１２の高さ）／（緩衝材３１の厚さ）≦０．３を満たすことが好ましい。
　なお、上記では、相隣接する２つの太陽電池セルの表面及び裏面間に亘ってタブ線３を引き回すことにより導通接続を図る太陽電池モジュールについて説明したが、本発明は、相隣接する２つの太陽電池セルの受光面と反対側の裏面間に亘ってタブ線３を接続する、いわゆるバックコンタクトタイプの太陽電池モジュールに適用することもできる。
　また、本発明に係る太陽電池モジュール１は、タブ線３をフィンガー電極１２に押し付けることにより所定の高低差を有する波形形状に形成するものであり、タブ線３はバスバー電極を介さずに直接フィンガー電極１２と接続するものであるが、本発明は、図８に示すように、タブ線３が接続される領域以外に、複数のフィンガー電極１２同士を電気的に接続する補助電極３５を形成してもよい。補助電極３５は、複数のフィンガー電極１２と交叉するように形成されることにより、フィンガー電極１２を相互に導通させるものであり、例えばＡｇペーストをスクリーン印刷した後に焼成されることにより、フィンガー電極１２と同時に形成される。また、補助電極３５は、太陽電池セル２の表面に形成された一部又は全部のフィンガー電極１２と交叉するように形成される。
　次いで、本発明の実施例について、緩衝材を使用せずにタブ線を接続した場合や、緩衝材の厚さを変えた場合と比較して説明する。この実施例及び比較例では、いずれも、シリコン結晶型の光電変換素子からなる太陽電池セルを用い、導電性接着フィルムを介して太陽電池セルに接続されるタブ線として、厚さ１５０μｍの銅箔の片面に厚さ５μｍでメッキコーティングした１．５ｍｍ幅のタブ線を用いた。また、導電性接着フィルムとして、ＳＰ１００シリーズ（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社製）を用いた。そして、導電性接着フィルムを介してタブ線を太陽電池セルの電極上に配置し、加熱押圧ヘッドによってタブ線上から熱加熱することにより、タブ線を太陽電池セルの表面及び裏面の各電極に導通接続した。接続条件は、１８０℃、１５秒、２ＭＰａである。
　実施例１では、太陽電池セルの表面に線状のフィンガー電極が複数並設され、バスバー電極が形成されていないいわゆるバスバーレスタイプのセルを用いた。また、加熱押圧ヘッドの押圧面にはシリコーンラバーからなる緩衝材（ゴム硬度７０°）を設けた。
　また、実施例１では、フィンガー電極の高さを３０μｍとし、緩衝材の厚さを１００μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が、０．３となる。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差５．７μｍの波形形状が形成された。
　実施例２では、フィンガー電極の高さを３０μｍとし、緩衝材の厚さを２００μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が０．１５となる以外は、実施例１と同様の構成とした。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差２０．１μｍの波形形状が形成された。
　実施例３では、フィンガー電極の高さを３０μｍとし、緩衝材の厚さを４００μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が０．０８となる以外は、実施例１と同様の構成とした。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差２５．５μｍの波形形状が形成された。
　実施例４では、フィンガー電極の高さを３０μｍとし、緩衝材の厚さを６００μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が０．０５となる以外は、実施例１と同様の構成とした。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差２６．１μｍの波形形状が形成された。
　実施例５では、フィンガー電極の高さは２０μｍとし、緩衝材の厚さは２００μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が０．１となる以外は、実施例１と同様の構成とした。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差１８．２μｍの波形形状が形成された。
　実施例６では、フィンガー電極の高さは５０μｍとし、緩衝材の厚さは２００μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が０．２５となる以外は、実施例１と同様の構成とした。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差４０．１μｍの波形形状が形成された。
　比較例１では、実施例１と同じバスバーレスタイプのセルを用いて、緩衝材を使用せずにタブ線を接続した。比較例１におけるフィンガー電極の高さは３０μｍとした。比較例１において、緩衝材を介在せずに熱加圧されたタブ線には、波形形状が形成されなかった。
　比較例２では、フィンガー電極の高さを３０μｍとし、緩衝材の厚さを１０μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が３となる以外は、実施例１と同様の構成とした。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差２．２μｍの波形形状が形成された。
　比較例３では、フィンガー電極の高さを３０μｍとし、緩衝材の厚さを５０μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が０．６となる以外は、実施例１と同様の構成とした。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、長手方向に亘って高低差３．２μｍの波形形状が形成された。
　比較例４では、太陽電池セルの表面に線状のフィンガー電極を複数並設するとともに、複数のフィンガー電極と交叉することにより各フィンガー電極の電力を集電するバスバー電極を形成し、バスバー電極上にタブ線を接続した。また、加熱押圧ヘッドの押圧面にはシリコーンラバーからなる緩衝材を設けた。
　比較例４では、フィンガー電極の高さを３０μｍとし、緩衝材の厚さを４００μｍとして、（フィンガー電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）が０．０８である。かかる緩衝材を介して熱加圧されたタブ線には、波形形状が形成されなかった。
　各実施例及び比較例にかかる太陽電池セルは、タブ線を接続した後、触針式表面粗度計（商品名ＳＥ―３Ｈ：小阪研究所株式会社製）を用いて、タブ線の上側からスキャンすることにより、波形形状の高低差を測定した。また、各実施例及び比較例にかかる太陽電池セルは、タブ線を接続した後、セルの表裏面にＥＶＡのシートが積層され、受光面側に設けられたカバーガラス及び裏面側に設けられたバックシートとともに、ラミネーターによってラミネートすることによりモジュール化した。
　次いで、各実施例及び比較例に係る太陽電池モジュールについて出力測定を、太陽電池モジュールの製造初期及び温度サイクルテスト後（－４０℃：３０分⇔１００℃：３０分、６００サイクル）において行い、出力維持率（温度サイクルテスト後の最大出力／モジュール形成直後の最大出力）を算出した。各光電変換効率の測定は、ソーラーシミュレーター（日清紡メカトロニクス　社製、ＰＶＳ１１１６ｉ）を用いて、照度１０００Ｗ／ｍ２、温度２５℃、スペクトルＡＭ１．５Ｇの条件にて行った。
　測定の結果、出力維持率が９７％以上を○、９５％以上９７％未満を△、９５％未満を×として評価した。測定結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例１～６によれば、タブ線の高さよりも厚い緩衝材を介してタブ線を熱加圧することにより、タブ線の波形形状の高低差を５μｍ以上に形成している。これにより、実施例１～６によれば、加熱押圧ヘッドによって熱加圧されるときや、温度サイクル試験後においても、タブ線の線膨張による応力を太陽電池セルの面内方向と平行な成分のみならず垂直な成分として逃がすことができる。したがって、実施例１～６によれば、タブ線とフィンガー電極１２との接続信頼性が向上され、太陽電池モジュールの製造直後の初期の出力に対する出力維持率が９７％以上と高いものとなった。
　実施例１～６を比較すると、タブ線の波形形状の高低差が大きくなるほど、太陽電池モジュールの温度サイクル試験後における出力維持率が高くなる傾向を有することが分かる。本実施例では、波形形状の高低差が最大約４０μｍのタブ線を形成することで、９８％の出力維持率を奏することが確認された。また、フィンガー電極の高さは２０～５０μｍで形成することができ、なかでも高さ３０μｍで形成することがより好ましいことがわかる。緩衝材の厚さは１００～６００μｍのものを用いることができ、なかでも厚さ２００～４００μｍのものであれば、タブ線に所定の波形形状の高低差を形成すると共に加熱押圧ヘッドの熱を短時間で伝達するうえで好ましいことが分かる。
　一方、比較例１では、緩衝材を使用せずに加熱押圧ヘッドによって直接タブ線を熱加圧しているため、タブ線に波形形状を形成することができなかった。したがって、比較例１では、タブ線の熱膨張に伴う応力は平行成分のみとなり、太陽電池セル表面や当該表面に形成されたフィンガー電極に対する応力が過大となってしまう。このため、太陽電池モジュールの製造直後の初期の出力に対する出力維持率が９５％未満となった。
　また、比較例２では、緩衝材の厚さがフィンガー電極の高さよりも薄いため、緩衝材がフィンガー電極の高さに応じて変形しきれず、タブ線の波形形状の高低差が２．２μｍと、５μｍに満たなかった。このため、比較例２では、加熱押圧ヘッドによって熱加圧されるときや、温度サイクル試験後において、タブ線の線膨張による応力を垂直な成分として充分に逃がすことができず、太陽電池セル表面やフィンガー電極に対する応力が大きくなった。このため、太陽電池モジュールの製造直後の初期の出力に対する出力維持率が９５％程度に落ちた。
　また、比較例３では、フィンガー電極の高さよりも厚い緩衝材を用いたものの、（フィンガー電極１２の高さ）／（緩衝材３１の厚さ）≦０．３を満たさず、タブ線の波形形状の高低差が３．２μｍと、５μｍに満たなかった。このため、比較例３においても加熱押圧ヘッドによって熱加圧されるときや、温度サイクル試験後において、タブ線の線膨張による応力を垂直な成分として充分に逃がすことができず、太陽電池セル表面やフィンガー電極に対する応力が大きくなった。このため、太陽電池モジュールの製造直後の初期の出力に対する出力維持率が９７％未満であった。
　さらに、比較例４では、フィンガー電極及びバスバー電極を形成し、タブ線３をバスバー電極上に接続したため、加熱押圧ヘッドの押圧面に緩衝材を介在させたものの、タブ線に波形形状を形成することができなかった。したがって、比較例４では、タブ線の熱膨張に伴う応力は平行成分のみとなり、太陽電池セル表面や当該表面に形成されたフィンガー電極に対する応力が過大となってしまう。このため、太陽電池モジュールの製造直後の初期の出力に対する出力維持率が９５％程度となった。
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、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　バインダー樹脂層、２３　導電性粒子、２４　剥離基材、２５　リール、３０　加熱押圧ヘッド、３１　緩衝材

Claims (11)

  1. 　一面に表面電極として線状電極が複数並設され、他面に裏面電極が設けられた太陽電池セルを複数配設し、
    　接着剤を介してタブ線を、一の上記太陽電池セルの上記複数の表面電極上に交叉させて配設するとともに、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの上記裏面電極上に配設し、
    　緩衝材を介して上記タブ線の上から熱加圧することにより、上記接着剤を硬化させるとともに上記タブ線と上記線状電極とを接続させ、上記タブ線を上記表面電極に押圧し長手方向に亘って波形に変形させる太陽電池モジュールの製造方法。
  2. 　上記緩衝材の厚さは、上記表面電極の高さよりも厚い請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  3. 　上記表面電極の高さは、２０～５０μｍである請求項２記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  4. 　上記緩衝材の厚さは、１００～６００μｍである請求項３記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  5. 　上記表面電極の高さと、上記緩衝材の厚さとは、下記式を満たす請求項２～４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
    （表面電極の高さ）／（緩衝材の厚さ）≦０．３
  6. 　上記タブ線は、波形形状の高低差を５μｍ以上とする請求項１～５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  7. 　上記接着剤は、予め上記タブ線の表面に積層されている請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  8. 　一面に表面電極として線状電極が複数並設され、他面に裏面電極が設けられた複数の太陽電池セルと、
    　接着剤層を介して、一の上記太陽電池セルの上記複数の表面電極上に交叉して配設されるとともに、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの上記裏面電極上に配設され、上記一の太陽電池セルと上記他の太陽電池セルとを接続するタブ線とを備え、
    　上記タブ線は、上記表面電極が並設された上記一面の高低差に応じて、長手方向に亘って波形に形成されている太陽電池モジュール。
  9. 　上記表面電極の高さは、２０～５０μｍである請求項８記載の太陽電池モジュール。
  10. 　上記タブ線は、波形形状の高低差が５μｍ以上である請求項８又は請求項９に記載の太陽電池モジュール。
  11. 　一面に表面電極として線状電極が複数並設され、他面に裏面電極が設けられた太陽電池セルを複数配設し、
    　接着剤を介してタブ線を、一の上記太陽電池セルの上記複数の表面電極上に交叉させて配設するとともに、上記一の太陽電池セルと隣接する他の太陽電池セルの上記裏面電極上に配設し、
    　緩衝材を介して上記タブ線の上から熱加圧することにより、上記接着剤を硬化させるとともに上記タブ線と上記線状電極とを接続させ、上記タブ線を上記表面電極に押圧し長手方向に亘って波形に変形させるタブ線の接続方法。
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