JP2011035070A - 太陽電池モジュール用バックシートおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックコンタクト方式の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを簡便に製造でき、その生産性を高くできる太陽電池モジュール用バックシート提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池モジュール用バックシート１０は、繊維および樹脂を含有する複合材料からなる絶縁層１１と、絶縁層１１の一方の面に設けられ、太陽電池セルに電気的に接続される回路層１２とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の太陽電池モジュール用バックシート１０は、繊維および樹脂を含有する複合材料からなる絶縁層１１と、絶縁層１１の一方の面に設けられ、太陽電池セルに電気的に接続される回路層１２とを有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、裏面にプラス電極（Ｐ型半導体電極）、マイナス電極（Ｎ型半導体電極）の両電極を備えるバックコンタクト方式の太陽電池セルを固定するための太陽電池モジュール用バックシートおよびその製造方法に関する。
近年、自然エネルギーを利用する発電システムである太陽光発電の普及が急速に進められている。太陽光発電をするための太陽電池モジュールは、図５に示すように、受光側に配置された透光性基板１２０と、裏面側に配置されたバックシート１１０と、透光性基板１２０およびバックシート１１０の間に配置された多数の太陽電池セル１３０とを有している。また、太陽電池セル１３０は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム等の封止用フィルム１４０ａ，１４０ｂに挟まれて封止されている。
従来、太陽電池モジュールにおいては、多数の太陽電池セル１３０，１３０・・・が、幅１〜３ｍｍの配線材１５０で電気的に直列に接続されていた。太陽電池セル１３０は、太陽の受光面１３０ａである表面側にマイナス電極（Ｎ型半導体電極）１３１、裏面側にプラス電極（Ｐ型半導体電極）１３２が設けられているため、配線材１５０で接続すると、太陽電池セル１３０の受光面１３０ａの上に配線材１５０が重なり、光電変換の面積効率が低下する傾向にあった。
また、上記の電極の配置では、配線材１５０が太陽電池セル１３０の表側から裏側に回り込む構造になるが、このような構造では、各部材の熱膨張の差が原因で配線材１５０が断線することがあった。
また、上記の電極の配置では、配線材１５０が太陽電池セル１３０の表側から裏側に回り込む構造になるが、このような構造では、各部材の熱膨張の差が原因で配線材１５０が断線することがあった。
そこで、特許文献１，２では、プラス電極、マイナス電極の両電極がセルの裏面に設置されたバックコンタクト方式の太陽電池セルが提案されている。この方式の太陽電池セルでは、裏面で直列に接続することが可能であり、セル表面の受光面積が犠牲にならず、光電変換の面積効率の低下を防止できる。また、配線材を表側から裏側に回り込む構造にしなくてもよいため、各部材の熱膨張の差による配線材の断線も防止できる。
このバックコンタクト方式の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する際には、多数の太陽電池セルを、配線材を用いて電気的に直列に接続した後、ＥＶＡフィルムにより挟んで封止し、透光性基板とバックシートとで挟持していた。
このバックコンタクト方式の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する際には、多数の太陽電池セルを、配線材を用いて電気的に直列に接続した後、ＥＶＡフィルムにより挟んで封止し、透光性基板とバックシートとで挟持していた。
近年、太陽光発電の普及が進むにつれて、低コスト化が求められ、太陽電池モジュール製造における生産性向上が重要になってきている。しかしながら、従来、バックコンタクト方式の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製造方法では、リボン上の配線材を用いてプラス電極とマイナス電極とを一つずつ接続していたので、簡便ではなく、生産性が高いとは言えなかった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バックコンタクト方式の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを簡便に製造でき、その生産性を高くできる太陽電池モジュール用バックシートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バックコンタクト方式の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを簡便に製造でき、その生産性を高くできる太陽電池モジュール用バックシートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
［１］ 繊維および樹脂を含有する複合材料からなる絶縁層と、該絶縁層の一方の面に設けられ、太陽電池セルに電気的に接続される回路層とを有することを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
［２］ 前記回路層の、太陽電池セルに接触する電極部に、スタッドバンプが設けられていることを特徴とする［１］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［３］ 前記回路層の電極部以外の部分が、絶縁性材料からなるオーバーコート層により被覆されていることを特徴とする［２］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［４］ 絶縁層の他方の面にバリア層が設けられていることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［５］ 前記スタッドバンプは、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することを特徴とする［２］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［６］ 前記スタッドバンプは、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストから形成されたことを特徴とする［２］〜［５］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［７］ 導電性ペーストが低温硬化タイプであることを特徴とする［６］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［８］ 繊維および半硬化の熱硬化性樹脂を含有する半硬化複合材料層の一方の面に導電層を積層し、加熱加圧処理を施し、前記導電層をパターン加工して回路層を形成することを特徴とする太陽電池モジュール用バックシートの製造方法。
［１］ 繊維および樹脂を含有する複合材料からなる絶縁層と、該絶縁層の一方の面に設けられ、太陽電池セルに電気的に接続される回路層とを有することを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
［２］ 前記回路層の、太陽電池セルに接触する電極部に、スタッドバンプが設けられていることを特徴とする［１］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［３］ 前記回路層の電極部以外の部分が、絶縁性材料からなるオーバーコート層により被覆されていることを特徴とする［２］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［４］ 絶縁層の他方の面にバリア層が設けられていることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［５］ 前記スタッドバンプは、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することを特徴とする［２］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［６］ 前記スタッドバンプは、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストから形成されたことを特徴とする［２］〜［５］のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［７］ 導電性ペーストが低温硬化タイプであることを特徴とする［６］に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
［８］ 繊維および半硬化の熱硬化性樹脂を含有する半硬化複合材料層の一方の面に導電層を積層し、加熱加圧処理を施し、前記導電層をパターン加工して回路層を形成することを特徴とする太陽電池モジュール用バックシートの製造方法。
本願請求項１に係る発明では、絶縁層の一方の面に設けられた回路層に太陽電池セルを積層することよって、多数の太陽電池セルを一度の工程で電気的に直列に接続できる。すなわち、太陽電池セルのバックシートへの積層と太陽電池セル同士の接続とを同時に行うことができる。したがって、本願請求項１に係る発明の太陽電池モジュール用バックシートによれば、バックコンタクト方式の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールを簡便に製造でき、その生産性を高くできる。
また、絶縁層が複合材料からなることで、回路層との密着性が高くなっている。さらに、絶縁層が複合材料からなるため、太陽電池モジュール用バックシートの寸法安定性および剛性が高い。
また、絶縁層が複合材料からなることで、回路層との密着性が高くなっている。さらに、絶縁層が複合材料からなるため、太陽電池モジュール用バックシートの寸法安定性および剛性が高い。
本願請求項２に係る発明では、回路層の電極部にスタッドバンプが設けられているため、太陽電池セルの電極と容易に接続できる上に、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
本願請求項３に係る発明では、回路層の電極部以外の部分がオーバーコート層によって被覆されているため、互いに隣接する回路層同士の短絡を防止できる。また、太陽電池モジュールの製造にＥＶＡフィルムが用いられる場合には、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層の腐食を防止できる。
本願請求項４に係る発明では、絶縁層の他方の面にバリア層が設けられているため、太陽電池モジュールの耐候性、絶縁性等の長期信頼性を向上させることができる。
本願請求項５に係る発明では、スタッドバンプが、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有するため、太陽電池セルの電極と回路層との電気抵抗を低くすることができる。
本願請求項６に係る発明では、スタッドバンプが、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストから形成されているため、太陽電池セルの電極と容易に接続できる形状（例えば、円錐状、円筒状等）を形成できる。
本願請求項７に係る発明では、導電性ペーストが低温硬化タイプであるため、１２０〜１６０℃という低温で太陽電池セルの電極と回路層とを電気的に接続できる。
本願請求項８に係る発明では、半硬化複合材料層の一方の面に導電層を積層し、加熱加圧処理を施し、前記導電層をパターン加工するため、多数の太陽電池セルの電極と電気的に接続するための回路層を容易に形成できる。また、本願請求項８に係る発明によれば、絶縁層と回路層との密着性を高くできる。また、絶縁層として複合材料を用いているため、得られる太陽電池モジュール用バックシートの寸法安定性および剛性を高くできる。
（太陽電池モジュール用バックシート）
本発明の太陽電池モジュール用バックシート（以下、「バックシート」と略す。）の一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例のバックシートを示す。このバックシート１０は、絶縁層１１と、絶縁層１１の一方の面に設けられた回路層１２と、絶縁層１１の他方の面に設けられたバリア層１３と、回路層１２の、太陽電池セルに接触する電極部１２ａに設けられたスタッドバンプ１４と、回路層１２の電極部１２ａ以外の部分１２ｂ（以下、非電極部１２ｂという。）を被覆するオーバーコート層１５とを有する。
本発明の太陽電池モジュール用バックシート（以下、「バックシート」と略す。）の一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例のバックシートを示す。このバックシート１０は、絶縁層１１と、絶縁層１１の一方の面に設けられた回路層１２と、絶縁層１１の他方の面に設けられたバリア層１３と、回路層１２の、太陽電池セルに接触する電極部１２ａに設けられたスタッドバンプ１４と、回路層１２の電極部１２ａ以外の部分１２ｂ（以下、非電極部１２ｂという。）を被覆するオーバーコート層１５とを有する。
［絶縁層］
絶縁層１１は、繊維および樹脂を含有する複合材料からなる。
繊維としては、例えば、ガラスクロス、ガラス不織布、紙などが挙げられ、樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
絶縁層１１は、繊維および樹脂を含有する複合材料からなる。
繊維としては、例えば、ガラスクロス、ガラス不織布、紙などが挙げられ、樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
［回路層］
回路層１２は、太陽電池セルに電気的に接続される層である。また、回路層１２は、バックシート１０に積層される多数の太陽電池セルを電気的に直列に接続するパターンを有している。
回路層１２を構成する材料としては、電気抵抗が低い材料、例えば、銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などが使用される。また、導電性高分子を使用することもできる。
回路層１２の表面は、スタッドバンプ１４およびオーバーコート層１５との密着性を向上させるために、ギ酸、硫酸、硝酸などの腐食性薬液によって粗面化処理が施されていることが好ましい。
回路層１２は、太陽電池セルに電気的に接続される層である。また、回路層１２は、バックシート１０に積層される多数の太陽電池セルを電気的に直列に接続するパターンを有している。
回路層１２を構成する材料としては、電気抵抗が低い材料、例えば、銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などが使用される。また、導電性高分子を使用することもできる。
回路層１２の表面は、スタッドバンプ１４およびオーバーコート層１５との密着性を向上させるために、ギ酸、硫酸、硝酸などの腐食性薬液によって粗面化処理が施されていることが好ましい。
［バリア層］
バリア層１３は空気透過を調整する層である。バリア層１３としては、耐候性、絶縁性など長期信頼性を有する材料が使用され、例えば、フッ素樹脂フィルム、低オリゴマー・耐熱ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム／ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、シリカ（ＳｉＯ２）蒸着フィルム、アルミニウム箔などが使用される。
バリア層１３は空気透過を調整する層である。バリア層１３としては、耐候性、絶縁性など長期信頼性を有する材料が使用され、例えば、フッ素樹脂フィルム、低オリゴマー・耐熱ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム／ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、シリカ（ＳｉＯ２）蒸着フィルム、アルミニウム箔などが使用される。
［スタッドバンプ］
スタッドバンプ１４は、回路層１２と太陽電池セルとの電気的接続を補助する部材であり、太陽電池セルの電極に対応するように配置されている。本実施形態例のスタッドバンプ１４は、切頭円錐形になっており、先端がオーバーコート層１５の表面から突出している。
スタッドバンプ１４の材料としては、電気抵抗が低い材料が使用される。中でも、回路層１２との電気抵抗が低くなることから、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することが好ましい。
スタッドバンプ１４は、回路層１２と太陽電池セルとの電気的接続を補助する部材であり、太陽電池セルの電極に対応するように配置されている。本実施形態例のスタッドバンプ１４は、切頭円錐形になっており、先端がオーバーコート層１５の表面から突出している。
スタッドバンプ１４の材料としては、電気抵抗が低い材料が使用される。中でも、回路層１２との電気抵抗が低くなることから、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することが好ましい。
スタッドバンプ１４は、粘度が高く、容易に切頭円錐形等の所望の形状にできることから、銀、銅、錫、半田（銅と鉛が主成分である。）よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストにより形成されていることが好ましい。
また、導電性ペーストは低温硬化タイプであることが好ましい。導電性ペーストが低温硬化タイプであれば、１２０〜１６０℃という低温で太陽電池セルの電極と回路層１２とを電気的に接続できる。１２０〜１６０℃は、封止用フィルムとして使用可能なＥＶＡフィルムの軟化、溶融、架橋が生じる温度であるから、封止用フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いる場合には、容易に加工できるため、太陽電池セルの電極と該導電性ペーストから形成されるスタッドバンプ１４とをより容易に電気的に接続させることができる。
低温硬化タイプの導電性ペーストとしては、ポリマーと導電性フィラーを含有し、ポリマーの硬化による導電性フィラーの物理的接触によって導電性を発現するもの、有機物に銀もしくは銅を配位、還元させたナノ粒子を含有し、低温焼結（１２０〜１６０℃）させることにより導電性を発現するものが挙げられる。電気抵抗がより低くなる点では、後者の材料が好ましい。
また、導電性ペーストは低温硬化タイプであることが好ましい。導電性ペーストが低温硬化タイプであれば、１２０〜１６０℃という低温で太陽電池セルの電極と回路層１２とを電気的に接続できる。１２０〜１６０℃は、封止用フィルムとして使用可能なＥＶＡフィルムの軟化、溶融、架橋が生じる温度であるから、封止用フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いる場合には、容易に加工できるため、太陽電池セルの電極と該導電性ペーストから形成されるスタッドバンプ１４とをより容易に電気的に接続させることができる。
低温硬化タイプの導電性ペーストとしては、ポリマーと導電性フィラーを含有し、ポリマーの硬化による導電性フィラーの物理的接触によって導電性を発現するもの、有機物に銀もしくは銅を配位、還元させたナノ粒子を含有し、低温焼結（１２０〜１６０℃）させることにより導電性を発現するものが挙げられる。電気抵抗がより低くなる点では、後者の材料が好ましい。
［オーバーコート層］
オーバーコート層１５は、絶縁性材料からなっている。オーバーコート層１５を構成する絶縁性材料としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これら樹脂は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、上記の樹脂に、シリカ（ＳｉＯ２）、マイカ、アルミナ、硫酸バリウムからなる群から選ばれる１種以上の無機粉末を含有してもよい。
オーバーコート層１５は、絶縁性材料からなっている。オーバーコート層１５を構成する絶縁性材料としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これら樹脂は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、上記の樹脂に、シリカ（ＳｉＯ２）、マイカ、アルミナ、硫酸バリウムからなる群から選ばれる１種以上の無機粉末を含有してもよい。
［作用効果］
上記バックシート１０に、絶縁層１１の一方の面に設けられた回路層１２に太陽電池セルを積層することよって、太陽電池セルを電気的に直列に接続できる。このように、太陽電池セルのバックシート１０への積層と太陽電池セル同士の接続とを同時に行うことができるため、太陽電池モジュールを容易に製造でき、その生産性を高くできる。
また、回路層１２に接する絶縁層１１は複合材料からなっており、絶縁層１１を形成するための半硬化複合材料層は、半硬化の熱硬化性樹脂を含有しているため、加熱加圧処理によって絶縁層１１と回路層１２およびバリア層１３と架橋する。そのため、絶縁層１１と回路層１２およびバリア層１３との密着性は高くなっている。さらに、絶縁層１１が複合材料からなるため、バックシート１０の寸法安定性、剛性に優れる。特に、例えば、従来広く使用されているＰＥＴ基材、ＰＥＮ基材からなるバックシートよりも寸法安定性および剛性に優れる。したがって、絶縁層１１が複合材料からなることで、バックシート１０は優れた物性を有するものとなる。
上記バックシート１０に、絶縁層１１の一方の面に設けられた回路層１２に太陽電池セルを積層することよって、太陽電池セルを電気的に直列に接続できる。このように、太陽電池セルのバックシート１０への積層と太陽電池セル同士の接続とを同時に行うことができるため、太陽電池モジュールを容易に製造でき、その生産性を高くできる。
また、回路層１２に接する絶縁層１１は複合材料からなっており、絶縁層１１を形成するための半硬化複合材料層は、半硬化の熱硬化性樹脂を含有しているため、加熱加圧処理によって絶縁層１１と回路層１２およびバリア層１３と架橋する。そのため、絶縁層１１と回路層１２およびバリア層１３との密着性は高くなっている。さらに、絶縁層１１が複合材料からなるため、バックシート１０の寸法安定性、剛性に優れる。特に、例えば、従来広く使用されているＰＥＴ基材、ＰＥＮ基材からなるバックシートよりも寸法安定性および剛性に優れる。したがって、絶縁層１１が複合材料からなることで、バックシート１０は優れた物性を有するものとなる。
また、後述するように、バックシート１０に封止用フィルムにより封止された太陽電池セルを積層した際には、スタッドバンプ１４が封止用フィルムを貫通するため、太陽電池セルの電極に電気的により容易に接続させることができる。また、スタッドバンプ１４を用いることで、確実にかつ充分な面積で接続させることができるため、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
また、バックシート１０は、オーバーコート層１５を有しているため、互いに隣接する回路層１２の短絡を防止できる上、封止用フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いた場合には、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層１２の腐食を防止できる。
また、バックシート１０は、オーバーコート層１５を有しているため、互いに隣接する回路層１２の短絡を防止できる上、封止用フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いた場合には、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層１２の腐食を防止できる。
（バックシートの製造方法）
本実施形態例のバックシート１０の製造方法について説明する。
本実施形態例のバックシート１０の製造方法では、まず、図２（ａ）に示すように、繊維および半硬化の熱硬化性樹脂を含有する半硬化複合材料層１１ａの一方の面に導電層１６を積層し、半硬化複合材料層１１ａの他方の面にバリア層１３を積層し、加熱加圧処理する。この処理により、半硬化複合材料層１１ａは絶縁層１１になる。
ここで、導電層１６としては、例えば、銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などの金属の金属箔を使用することができる。また、導電性高分子を含有する層であってもよい。
本実施形態例のバックシート１０の製造方法について説明する。
本実施形態例のバックシート１０の製造方法では、まず、図２（ａ）に示すように、繊維および半硬化の熱硬化性樹脂を含有する半硬化複合材料層１１ａの一方の面に導電層１６を積層し、半硬化複合材料層１１ａの他方の面にバリア層１３を積層し、加熱加圧処理する。この処理により、半硬化複合材料層１１ａは絶縁層１１になる。
ここで、導電層１６としては、例えば、銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などの金属の金属箔を使用することができる。また、導電性高分子を含有する層であってもよい。
次いで、図２（ｂ）に示すように導電層１６の上にレジストパターン１７を設け、エッチング処理して、図２（ｃ）に示すような回路層１２を形成する。この回路層１２の形成では、フォトリソグラフィを適用する。
フォトリソグラフィでは、まず、導電層１６の表面の全面にレジスト層を設ける。その際、レジスト層としては、ドライフィルムレジストを用いてもよいし、ウェットレジストを導電層１６に塗工して形成したものでもよい。
次いで、レジスト層の上にフォトマスクを配置し、露光し、現像してレジストパターン１７を設ける。次いで、レジストパターン１７で被覆されていない導電層１６をエッチング処理して除去する。エッチングとしては、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれであってもよいが、通常は、ウェットエッチングが適用される。
その後、レジストパターン１７を剥離する。このように、導電層１６をパターン加工して、回路層１２を得る。
フォトリソグラフィでは、まず、導電層１６の表面の全面にレジスト層を設ける。その際、レジスト層としては、ドライフィルムレジストを用いてもよいし、ウェットレジストを導電層１６に塗工して形成したものでもよい。
次いで、レジスト層の上にフォトマスクを配置し、露光し、現像してレジストパターン１７を設ける。次いで、レジストパターン１７で被覆されていない導電層１６をエッチング処理して除去する。エッチングとしては、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれであってもよいが、通常は、ウェットエッチングが適用される。
その後、レジストパターン１７を剥離する。このように、導電層１６をパターン加工して、回路層１２を得る。
得られた回路層１２の表面には粗面化処理を施してもよい。回路層１２の表面に粗面化処理を施すと、スタッドバンプ１４の密着性を向上させることができる。粗面化処理は、例えば、腐食性薬液を回路層１２の表面に接触させる方法を適用することができる。
次いで、図２（ｄ）に示すように、絶縁性のオーバーコート材を回路層１２の非電極部１２ｂに塗工してオーバーコート層１５を形成する。
オーバーコート材としては、例えば、熱可塑性樹脂を含有する塗工液、熱硬化性成分を含有する塗工液、光硬化性成分を含有する塗工液などを使用できる。熱可塑性樹脂を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後、乾燥処理を行う。熱硬化性成分を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後、熱硬化処理を行う。光硬化性成分を含有する塗工液を用いる場合には、光硬化処理を行う。
オーバーコート材としては、例えば、熱可塑性樹脂を含有する塗工液、熱硬化性成分を含有する塗工液、光硬化性成分を含有する塗工液などを使用できる。熱可塑性樹脂を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後、乾燥処理を行う。熱硬化性成分を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後、熱硬化処理を行う。光硬化性成分を含有する塗工液を用いる場合には、光硬化処理を行う。
次いで、回路層１２の電極部１２ａにスタッドバンプ１４を形成する。スタッドバンプ１４の形成方法としては、例えば、めっき、スクリーン印刷、ディスペンス、転写などの方法を適用することができる。その際には、容易に切頭円錐形等の所望の形状にできることから、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストを用いることが好ましい。さらには、太陽電池セルの電極とスタッドバンプ１４とをより容易に電気的に接続させることができる点では、低温硬化タイプの導電性ペーストがより好ましい。
以上の製造方法により、図１に示すバックシート１０が得られる。
以上の製造方法により、図１に示すバックシート１０が得られる。
上記バックシート１０の製造方法では、半硬化複合材料層１１ａの一方の面に導電層１６を積層し、加熱加圧処理を施し、絶縁層１１に積層した導電層１６をパターン加工するため、回路層１２を容易に形成できる。
また、上記製造方法によれば、絶縁層１１と回路層１２との密着性を高くできる。また、絶縁層１１として複合材料を用いているため、得られるバックシート１０の寸法安定性および剛性を高くできる。
また、上記製造方法によれば、絶縁層１１と回路層１２との密着性を高くできる。また、絶縁層１１として複合材料を用いているため、得られるバックシート１０の寸法安定性および剛性を高くできる。
（太陽電池モジュール）
上記バックシート１０は太陽電池モジュールに使用される。
図３に、上記バックシート１０を使用した太陽電池モジュールを示す。この太陽電池モジュール１は、受光面側に配置された透光性基板２０と、裏面側に配置されたバックシート１０と、透光性基板２０およびバックシート１０の間に配置された多数の太陽電池セル３０，３０・・・と、太陽電池セル３０，３０・・・を封止する封止層４０とを具備する。
上記バックシート１０は太陽電池モジュールに使用される。
図３に、上記バックシート１０を使用した太陽電池モジュールを示す。この太陽電池モジュール１は、受光面側に配置された透光性基板２０と、裏面側に配置されたバックシート１０と、透光性基板２０およびバックシート１０の間に配置された多数の太陽電池セル３０，３０・・・と、太陽電池セル３０，３０・・・を封止する封止層４０とを具備する。
透光性基板２０としては、例えば、ガラス基板、透明樹脂基板などが挙げられる。透明樹脂基板を構成する透明樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
本実施形態例に使用される太陽電池セル３０は、裏面にプラス電極およびマイナス電極を備えるバックコンタクト方式のものである。太陽電池セル３０としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、化合物型、色素増感型などが挙げられる。これらの中でも、発電効率に優れる点では、単結晶シリコン型が好ましい。
封止層４０は、封止用フィルムにより形成される。封止用フィルムとしては、例えば、ＥＶＡフィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂フィルムなどが使用される。通常、封止用フィルムは、太陽電池セル３０を挟み込むように２枚以上で使用される。
本実施形態例に使用される太陽電池セル３０は、裏面にプラス電極およびマイナス電極を備えるバックコンタクト方式のものである。太陽電池セル３０としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、化合物型、色素増感型などが挙げられる。これらの中でも、発電効率に優れる点では、単結晶シリコン型が好ましい。
封止層４０は、封止用フィルムにより形成される。封止用フィルムとしては、例えば、ＥＶＡフィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂フィルムなどが使用される。通常、封止用フィルムは、太陽電池セル３０を挟み込むように２枚以上で使用される。
上記太陽電池モジュール１は、上記バックシート１０を用いたものであるため、バックコンタクト方式の太陽電池セル３０を積層すると同時に多数の太陽電池セル３０，３０・・・を電気的に直列に接続することで得られる。したがって、簡便に製造されるものである。
この太陽電池モジュール１は、例えば、以下の製造方法により製造される。
すなわち、まず、図４に示すように、バックシート１０に、封止用フィルム４０ａ、太陽電池セル３０、封止用フィルム４０ｂ、透光性基板２０を積層する。その際、太陽電池セル３０の電極３１にバックシート１０のスタッドバンプ１４が対向するように配置する。
次いで、バックシート１０／封止用フィルム４０ａ／太陽電池セル３０／封止用フィルム４０ｂ／透光性基板２０の積層体を加熱加圧する。この加熱加圧により、スタッドバンプ１４を封止用フィルム４０ａに貫通させて太陽電池セル３０の電極３１に接触させ、さらにスタッドバンプ１４の先端を押し潰して、充分な接続面積を確保する。
以上の方法により、バックシート１０、封止用フィルム４０ａ、太陽電池セル３０、封止用フィルム４０ｂ、透光性基板２０を密着させると同時に、太陽電池セル３０を回路層１２により電気的に直列に接続して、図１に示す太陽電池モジュール１を得る。
すなわち、まず、図４に示すように、バックシート１０に、封止用フィルム４０ａ、太陽電池セル３０、封止用フィルム４０ｂ、透光性基板２０を積層する。その際、太陽電池セル３０の電極３１にバックシート１０のスタッドバンプ１４が対向するように配置する。
次いで、バックシート１０／封止用フィルム４０ａ／太陽電池セル３０／封止用フィルム４０ｂ／透光性基板２０の積層体を加熱加圧する。この加熱加圧により、スタッドバンプ１４を封止用フィルム４０ａに貫通させて太陽電池セル３０の電極３１に接触させ、さらにスタッドバンプ１４の先端を押し潰して、充分な接続面積を確保する。
以上の方法により、バックシート１０、封止用フィルム４０ａ、太陽電池セル３０、封止用フィルム４０ｂ、透光性基板２０を密着させると同時に、太陽電池セル３０を回路層１２により電気的に直列に接続して、図１に示す太陽電池モジュール１を得る。
上述したように、バックシート１０は寸法安定性および剛性に優れる。そのため、太陽電池モジュール１を製造する際に、バックシート１０に封止用フィルム４０ａ、太陽電池セル３０、封止用フィルム４０ｂ、透光性基板２０を高い位置精度で積層できる。
（他の実施形態例）
なお、本発明は上記実施形態例に限定されない。例えば、上記実施形態例のバックシート１０は、バリア層１３、スタッドバンプ１４およびオーバーコート層１５を有していたが、これらは任意のものである。しかし、太陽電池モジュールの長期信頼性が向上する点では、バリア層１３を有することが好ましい。また、より簡便に太陽電池モジュールを製造できる点では、スタッドバンプ１４を有することが好ましい。また、互いに隣接する回路層１２の短絡を防止できる上、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層１２の腐食を防止できる点で、オーバーコート層１５を有することが好ましい。
スタッドバンプ１４の形状は、切頭円錐形に限らず、円錐形、円筒形、三角錐形、半球状などであってもよい。ただし、スタッドバンプ１４の形状は、円錐状、円筒形等の封止用フィルム４０ａを貫通しやすく、さらに太陽電池セル３０の電極３１との接続性に優れる形状が好ましい。
なお、本発明は上記実施形態例に限定されない。例えば、上記実施形態例のバックシート１０は、バリア層１３、スタッドバンプ１４およびオーバーコート層１５を有していたが、これらは任意のものである。しかし、太陽電池モジュールの長期信頼性が向上する点では、バリア層１３を有することが好ましい。また、より簡便に太陽電池モジュールを製造できる点では、スタッドバンプ１４を有することが好ましい。また、互いに隣接する回路層１２の短絡を防止できる上、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層１２の腐食を防止できる点で、オーバーコート層１５を有することが好ましい。
スタッドバンプ１４の形状は、切頭円錐形に限らず、円錐形、円筒形、三角錐形、半球状などであってもよい。ただし、スタッドバンプ１４の形状は、円錐状、円筒形等の封止用フィルム４０ａを貫通しやすく、さらに太陽電池セル３０の電極３１との接続性に優れる形状が好ましい。
まず、図２（ａ）に示すように、厚さ２００μｍの複合材料（商品名：ＭＣＬ−Ｅ−６７Ｎ、日立化成工業製）からなる半硬化複合材料層１１ａの一方の面に、厚さ３５μｍの導電層１６（商品名：ＪＴＣ銅箔、日鉱金属製）を積層すると共に、半硬化複合材料層１１ａの他方の面に、厚さ２５μｍのバリア層１３（商品名：テドラー、デュポン製）を積層して積層体を得た。次いで、その積層体を、真空度：２ｋＰａ、温度：１７０℃、圧力：２ＭＰａ、加熱加圧時間１２０分の条件で加熱加圧した。この処理により、半硬化複合材料層１１ａを絶縁層１１とした。
次いで、導電層１６の表面にドライフィルムレジスト（商品名：ＲＹ３３１５、日立化成工業製）を、ロールラミネーターを用いて、温度：１１０℃、搬送速度：０．５ｍ／分の条件で貼り付けた。その後、フォトマスクを用いた露光（露光量：８０ｍＪ／ｃｍ２）、現像（１質量％のＮａ２ＣＯ３、温度：３０℃）により、図２（ｂ）に示すような、レジストパターン１７を形成した。
次いで、露出している導電層１６を塩化銅（温度：５０℃）によりエッチングした後、５０℃、５質量％の水酸化ナトリウム水溶液によりレジストパターン１７を剥離して、図２（ｃ）に示すような、回路パターンを有する回路層１２を形成した。
次いで、導電層１６の表面にドライフィルムレジスト（商品名：ＲＹ３３１５、日立化成工業製）を、ロールラミネーターを用いて、温度：１１０℃、搬送速度：０．５ｍ／分の条件で貼り付けた。その後、フォトマスクを用いた露光（露光量：８０ｍＪ／ｃｍ２）、現像（１質量％のＮａ２ＣＯ３、温度：３０℃）により、図２（ｂ）に示すような、レジストパターン１７を形成した。
次いで、露出している導電層１６を塩化銅（温度：５０℃）によりエッチングした後、５０℃、５質量％の水酸化ナトリウム水溶液によりレジストパターン１７を剥離して、図２（ｃ）に示すような、回路パターンを有する回路層１２を形成した。
次いで、回路層１２の表面に、マイクロエッチング剤（商品名：ＣＺ８１００、メック製）を、３０℃で５０秒間接触させて、粗面化処理を施した。
次いで、絶縁性のオーバーコート材（商品名：ＳＲ７０００、日立化成工業製）をスクリーン印刷機により回路層１２の非電極部１２ｂに塗工した。その後、７０℃で３０分間プリベークを施し、高圧水銀ランプで２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、１７０℃で６０分間のポストベークを施して、図２（ｄ）に示すような、オーバーコート層１５を形成した。
次いで、回路層１２の電極部１２ａに、銀ペースト（商品名：ＳＤ１１１４、ハリマ化成製）をスクリーン印刷機により印刷して、切頭円錐形のスタッドバンプ１４を形成した。これにより、バックシート１０を得た。
次いで、絶縁性のオーバーコート材（商品名：ＳＲ７０００、日立化成工業製）をスクリーン印刷機により回路層１２の非電極部１２ｂに塗工した。その後、７０℃で３０分間プリベークを施し、高圧水銀ランプで２０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、１７０℃で６０分間のポストベークを施して、図２（ｄ）に示すような、オーバーコート層１５を形成した。
次いで、回路層１２の電極部１２ａに、銀ペースト（商品名：ＳＤ１１１４、ハリマ化成製）をスクリーン印刷機により印刷して、切頭円錐形のスタッドバンプ１４を形成した。これにより、バックシート１０を得た。
次いで、図４に示すように、上記バックシート１０に、ＥＶＡフィルム（封止用フィルム４０ａ）、太陽電池セル３０、ＥＶＡフィルム（封止用フィルム４０ｂ）、ガラス基板（透光性基板２０）を積層した。その際、太陽電池セル３０の電極３１にバックシート１０のスタッドバンプ１４が対向するように配置した。
次いで、バックシート１０／封止用フィルム４０ａ／太陽電池セル３０／封止用フィルム４０ｂ／透光性基板２０の積層体を加熱加圧し、スタッドバンプ１４を封止用フィルム４０ａに貫通させた。これにより、スタッドバンプ１４と太陽電池セル３０の電極３１とを接続して、図３に示す太陽電池モジュール１を得た。
次いで、バックシート１０／封止用フィルム４０ａ／太陽電池セル３０／封止用フィルム４０ｂ／透光性基板２０の積層体を加熱加圧し、スタッドバンプ１４を封止用フィルム４０ａに貫通させた。これにより、スタッドバンプ１４と太陽電池セル３０の電極３１とを接続して、図３に示す太陽電池モジュール１を得た。
１０ バックシート（太陽電池モジュール用バックシート）
１１ 絶縁層
１１ａ 半硬化複合材料層
１２ 回路層
１２ａ 電極部
１２ｂ 非電極部
１３ バリア層
１４ スタッドバンプ
１５ オーバーコート層
１６ 導電層
１７ レジストパターン
２０ 透光性基板
３０ 太陽電池セル
３１ 電極
４０ 封止層
４０ａ，４０ｂ 封止用フィルム
１１０ バックシート
１２０ 透光性基板
１３０ 太陽電池セル
１３１ マイナス電極（Ｎ型半導体電極）
１３２ プラス電極（Ｐ型半導体電極）
１４０ａ，１４０ｂ 封止用フィルム
１５０ 配線材
１１ 絶縁層
１１ａ 半硬化複合材料層
１２ 回路層
１２ａ 電極部
１２ｂ 非電極部
１３ バリア層
１４ スタッドバンプ
１５ オーバーコート層
１６ 導電層
１７ レジストパターン
２０ 透光性基板
３０ 太陽電池セル
３１ 電極
４０ 封止層
４０ａ，４０ｂ 封止用フィルム
１１０ バックシート
１２０ 透光性基板
１３０ 太陽電池セル
１３１ マイナス電極（Ｎ型半導体電極）
１３２ プラス電極（Ｐ型半導体電極）
１４０ａ，１４０ｂ 封止用フィルム
１５０ 配線材
Claims (8)
- 繊維および樹脂を含有する複合材料からなる絶縁層と、該絶縁層の一方の面に設けられ、太陽電池セルに電気的に接続される回路層とを有することを特徴とする太陽電池モジュール用バックシート。
- 前記回路層の、太陽電池セルに接触する電極部に、スタッドバンプが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
- 前記回路層の電極部以外の部分が、絶縁性材料からなるオーバーコート層により被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
- 絶縁層の他方の面にバリア層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
- 前記スタッドバンプは、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
- 前記スタッドバンプは、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストから形成されたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の太陽電池モジュール用バックシート。
- 導電性ペーストが低温硬化タイプであることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュール用バックシート。
- 繊維および半硬化の熱硬化性樹脂を含有する半硬化複合材料層の一方の面に導電層を積層し、加熱加圧処理を施し、前記導電層をパターン加工して回路層を形成することを特徴とする太陽電池モジュール用バックシートの製造方法。
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