JP2011054721A - 被接合部材の接合方法および接合構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】被接合部材を接合する封止材中に気泡が残留することを抑制しつつ、廉価で、被接合部材同士を位置精度よく接合することができる、被接合部材の接合方法および接合構造体を提供する。
【解決手段】配線シート１０の少なくとも一部に、２段階硬化樹脂材料を含む樹脂層を形成する工程を備えている。また、樹脂層を半硬化状態にする工程と、樹脂層を半硬化状態にした後、樹脂層の一部を再軟化させる工程とを備えている。さらに、一部が再軟化した樹脂層が、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０との間に挟持された状態において、樹脂層を軟化状態を経て本硬化状態に至らせることにより、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とを接合する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、配線シートと太陽電池セルとの接合などに用いられる被接合部材の接合方法、および、それによって得られる太陽電池モジュールなどの接合構造体に関する。

近年、エネルギ資源の枯渇の問題、または、大気中のＣＯ₂の増加などの地球環境問題からクリーンなエネルギの開発が望まれている。特に、太陽電池モジュールを用いた太陽光発電が、新しいエネルギ源として開発され、実用化されてきている。

太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルにおいては、単結晶または多結晶のシリコン基板の受光面に、シリコン基板とは反対の導電型の不純物を拡散することによって、ｐｎ接合を形成している。シリコン基板の受光面およびその反対側の裏面に、それぞれ電極を形成した両面電極型太陽電池セルが、従来から主流となっている。

近年では、シリコン基板の裏面にｐ型用電極とｎ型用電極の双方を形成した、いわゆる裏面電極型太陽電池セルの開発が進められている。裏面電極型太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールを開示した先行文献として、特許文献１(米国特許第５９５１７８６号公報)がある。

特許文献１に記載された太陽電池モジュールにおいては、絶縁性基材の表面上に、電気的導電性を有する配線がパターニングされている。この配線上に、裏面電極型太陽電池セルを電気的に接続している。

米国特許第５９５１７８６号公報

特許文献１に記載されている太陽電池モジュールは、たとえば、以下の方法により作製される。

まず、ポリマー材料などから形成された網目状の絶縁性基材の表面上に、配線をパターニングする。次に、パターニングされた配線に裏面電極型太陽電池セルの電極を、導電性接着剤を用いて接合する。その結果、網目状の絶縁性基材の表面上の配線に、裏面電極型太陽電池セルが電気的に接続される。

配線に接続された裏面電極型太陽電池をガラス基板と、裏面保護シートとの間に配置する。また、ガラス基板と、配線に接続された裏面電極型太陽電池との間に、封止材を配置する。さらに、配線に接続された裏面電極型太陽電池と、裏面保護シートとの間に封止材を配置する。

上記のように積層した後、ガラス基板と裏面保護シートとを挟持した状態で、加熱処理する。その結果、封止材は、網目状の絶縁性基材の網目から流れ込んで、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間において硬化させられる。これにより、ガラス基板と裏面保護シートとの間の封止材中に裏面電極型太陽電池セルが封止され、太陽電池モジュールが作製される。（特許文献１第７欄第１３〜２８行目参照）
裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間に、気泡などの空間が存在した場合、太陽電池モジュールの信頼性が低下する。そのため、特許文献１に記載の太陽電池モジュールにおいては、網目状の絶縁性基材を用いて、この絶縁性基材側にシート状の封止材を配置して加熱圧着させることにより、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間の空間を充填している。

しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池モジュールにおいては、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との間の封止材中に、空気などのガスの気泡が残留することがあった。この場合、裏面電極型太陽電池セルと絶縁性基材との接合強度を十分に確保できないため、裏面電極型太陽電池セル側の電極と絶縁性基材側の配線との接続不良が発生する問題があった。

また、特許文献１に記載された太陽電池モジュールにおいては、裏面電極型太陽電池セルの両端部のそれぞれに、電極を一つずつ設けた構成しか考慮されていない。裏面電極型太陽電池セルの電極、および、それに対応する配線が多くなると、電極同士間または配線同士間のスペースが小さくなって封止材中に気泡が残留しやすくなり、上記の問題がより顕著になる。

上記の問題を解決する方法として、以下の方法がある。まず、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間に配置される封止材として、２段階で硬化する樹脂材料を用いる。この２段階樹脂材料は、溶剤を含んだ液状の材料であり、溶剤が除去された場合、２段階樹脂材料は、半硬化状態になり固体になる。その状態の２段階樹脂材料が加熱された場合、２段階樹脂材料は軟化状態になり、さらに加熱された場合、２段階樹脂材料は本硬化して固体になる。

上記の特性を有する２段階樹脂材料を封止材として用いる。たとえば、裏面電極型太陽電池セルの電極形成面に、２段階樹脂材料からなる樹脂層を形成する。この樹脂層の溶剤を除去して、半硬化状態にする。半硬化状態の２段階樹脂材料は、固体になっているため、樹脂層が液状の場合と比べて、真空チャンバ内などに裏面電極型太陽電池セルを配置した際に、樹脂層内に存在する気泡を抜きやすい。

半硬化させた樹脂層の上面に、配線シートを配置する。この状態で、加熱処理することにより、樹脂層は、軟化状態を経て、本硬化状態になる。樹脂層が本硬化することにより、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとが接合される。このように接合することにより、封止材の中に気泡が残留することを抑制することができる。

上記の方法においては、配線シートを半硬化状態の樹脂層の上面に配置するが、半硬化状態の樹脂層は、固体になっており粘着性が失われている。そのため、半硬化状態の樹脂層の上面に配置された配線シートは、樹脂層にほとんど固定されない。よって、接合時に、互いに位置合わせをした裏面電極型太陽電池セルの電極と配線シートの配線とを、真空チャンバ内に移動させる際に、衝撃などにより位置ずれが発生してしまう。

この問題を解決する方法として、上記の封止材とは別の位置固定用の樹脂を別途ボンディングする方法がある。しかしこの方法では、位置固定用の樹脂を別途設けるため、材料コストが高くなってしまう。また、位置固定用樹脂を設けた部分に封止材が流入しないため、その部分の裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの接合力が低くなる。よって、太陽電池モジュールに外力が負荷された際に、その部分から破壊が進行してしまう。

本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであって、被接合部材を接合する封止材中に気泡が残留することを抑制しつつ、廉価で、被接合部材同士を位置精度よく接合すること
ができる、被接合部材の接合方法および接合構造体を提供することを目的とする。

本発明に基づく被接合部材の接合方法は、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る２段階硬化樹脂材料を用いて、第１被接合部材と第２被接合部材とを互いに接合する方法である。被接合部材の接合方法は、第１被接合部材の少なくとも一部に、２段階硬化樹脂材料を含む樹脂層を形成する工程を備えている。また、被接合部材の接合方法は、樹脂層を半硬化状態にする工程と、樹脂層を半硬化状態にした後、樹脂層の一部を再軟化させる工程とを備えている。さらに、被接合部材の接合方法は、一部が再軟化した樹脂層が、第１被接合部材と第２被接合部材との間に挟持された状態において、樹脂層を軟化状態を経て本硬化状態に至らせることにより、第１被接合部材と第２被接合部材とを接合する工程を備えている。

上記の被接合部材の接合方法により、樹脂層を半硬化状態にした後に、第１被接合部材と第２被接合部材とを接合するため、樹脂層の内部に気泡が残留することを抑制することができる。また、半硬化状態の樹脂層の一部を再軟化することにより、その一部の樹脂層に粘着性を有させる。その一部が再軟化した樹脂層を第１被接合部材と第２被接合部材との間に挟持させた状態で接合することにより、第１被接合部材と第２被接合部材とは、再軟化した樹脂層により互いの位置が固定された状態で接合される。よって、第１被接合部材と第２被接合部材とを位置精度よく接合することができる。このように、樹脂層とは別の樹脂材料を用いることがないため、廉価に接合することができる。

本発明に基づく被接合部材の接合方法においては、第１被接合部材および第２被接合部材のそれぞれには、表面に配線が形成されるようにしてもよい。この場合、樹脂層を形成する工程において、第１被接合部材の配線が形成された表面上に樹脂層を形成する。第１被接合部材と第２被接合部材とを接合する工程において、第１被接合部材の配線と、第１被接合部材の配線に対応する第２被接合部材の配線とが接続されるように、第１被接合部材と第２被接合部材とを接合する。

上記の被接合部材の接合方法により、第１被接合部材および第２被接合部材のそれぞれの表面に形成された配線同士を接続した状態で、第１被接合部材と第２被接合部材とを接合することができる。

本発明に基づく被接合部材の接合方法においては、樹脂層は溶剤を含み、第１被接合部材は、絶縁性基材および絶縁性基材の一方の表面に、互いに間隔を開けて形成された複数の配線を有する、配線シートであり、第２接合部材は、一方の表面に複数の電極が形成された基板であるようにしてもよい。この場合、樹脂層を形成する工程において、配線シートの配線が形成された表面上、または、基板の電極が形成された表面上に、樹脂層を形成する。樹脂層を半硬化状態にする工程において、樹脂層に含まれる溶剤を除去することにより樹脂層を半硬化状態にする。第１被接合部材と第２被接合部材とを接合する工程において、第１被接合部材の配線と、第１被接合部材の配線に対応する第２被接合部材の電極とが接続されるように、第１被接合部材と第２被接合部材とを接合する。

上記の被接合部材の接合方法により、配線と電極とを接続した状態で、配線シートと電極が形成された基板とを接合することができる。

好ましくは、第１被接合部材および第２被接合部材のそれぞれに、第１被接合部材と第２被接合部材とを互いに位置合わせするための調整部が形成されている。この場合、第１被接合部材と第２被接合部材とを接合する工程において、互いの調整部を対応させることにより、第１被接合部材と第２被接合部材とを位置合わせする。

上記の被接合部材の接合方法により、第１被接合部材と第２被接合部材とを調整部により互いの位置を合わせて接合することができるため、位置精度良く接合することができる。

本発明に基づく接合構造体は、上記のいずれかに記載の被接合部材の接合方法により製作されている。

上記の接合構造体は、被接合部材同士を接合する樹脂層内に気泡が残留することを抑制されているため信頼性が高く、また、被接合部材同士の位置精度が良く、さらに、被接合部材の位置合わせのための樹脂を設けていないため廉価に製作することができる。

本発明に基づく接合構造体は、太陽電池モジュールであるようにしてもよい。
上記の接合構造体は、太陽電池モジュールの封止材内に気泡が残留することを抑制されているため信頼性が高く、また、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを位置精度良く接合することができる。

本発明によれば、樹脂層を半硬化状態にした後に、第１被接合部材と第２被接合部材とを接合するため、樹脂層の内部に気泡が残留することを抑制することができる。また、半硬化状態の樹脂層の一部を再軟化することにより、その一部の樹脂層に粘着性を有させる。その一部が再軟化した樹脂層を第１被接合部材と第２被接合部材との間に挟持させた状態で接合することにより、第１被接合部材と第２被接合部材とは、再軟化した樹脂層により互いの位置が固定された状態で接合される。よって、第１被接合部材と第２被接合部材とを位置精度よく接合することができる。このように、樹脂層とは別の樹脂材料を用いることがないため、廉価に接合することができる。

本発明の一実施の形態に係る第１被接合部材である配線シートの一例を示す模式平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 本発明の一実施の形態に係る第２被接合部材である裏面電極型太陽電池セルの一例を示す模式図である。 図３の裏面電極型太陽電池セルを矢視ＩＶから見た図である。 同実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルに樹脂層を形成する状態を示す一部模式断面図である。 同実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルに形成された樹脂層が半硬化状態にされた状態を示す一部模式断面図である。 同実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルに形成された半硬化状態の樹脂層の一部を再軟化する状態を示す一部模式断面図である。 図７の裏面電極型太陽電池セルを矢視ＶＩＩＩから見た図である。 同実施の形態に係る、一部に再軟化部が形成された半硬化樹脂を挟んで、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを配置した状態を示す一部模式断面図である。 同実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとをラミネータ装置内に配置した状態を示す模式断面図である。 ラミネータ装置の処理部内を真空に引いた状態を示す模式断面図である。 ラミネータ装置の空間部内の圧力を大気圧にした状態を示す模式断面図である。 図１２中の破線部ＸＩＩＩを拡大して示す一部拡大図である。

以下、本発明に基づく一実施の形態に係る、被接合部材の接合方法および接合構造体について図を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る第１被接合部材である配線シートの一例を示す模式平面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る第１被接合部材である配線シート１０は、矩形状の絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１の一方の表面上に形成されたｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３からなる配線１６とから構成されている。

ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３は、それぞれ導電性を有する。ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３のそれぞれは、所定の間隔を開けて形成された長手方向を有する複数の矩形部を有している。ｎ型用配線１２の矩形部とｐ型用配線１３の矩形部とは、矩形部の長手方向に直交する方向において、所定の間隔を開けて、１本ずつ交互に配置されている。

絶縁性基材１１の上面における一方の端部近傍に、ｎ型用配線１２の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｎ型用配線１２のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｎ型用配線１２は、櫛歯状に形成されている。

絶縁性基材１１の上面における他方の端部近傍に、ｐ型用配線１３の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｐ型用配線１３のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｐ型用配線１３は、櫛歯状に形成されている。

なお、本実施形態では、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３の矩形部を、それぞれ１本ずつ交互に配置したが、ｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３の矩形部のうちの少なくとも一方を、１本ではなく複数本ずつ交互に配置してもよい。ｎ型用配線１２またはｐ型用配線１３のいずれか一方の配線が、他方の配線同士の間に少なくとも部分的に位置する箇所が存在するように形成されていればよい。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図２に示すように、配線シート１０においては、絶縁性基材１１の一方の表面上にのみｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３が形成されている。

本実施形態では、絶縁性基材１１の厚さを２５μｍ以上１５０μｍ以下としたが、絶縁性基材１１の厚さはこれに限られない。また、絶縁性基材１１として、１層のみからなる単層構造の基材を用いたが、２層以上からなる複数層構造の基材を使用してもよい。

図３は、本発明の一実施の形態に係る第２被接合部材である裏面電極型太陽電池セルの一例を示す模式図である。図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る第２被接合部材である裏面電極型太陽電池セル２０には、ｎ型またはｐ型の半導体基板であるシリコン基板２１を用いた。

裏面電極型太陽電池セル２０の受光面となる、シリコン基板２１の凹凸形状を有する表面上に、反射防止膜２７が形成されている。裏面電極型太陽電池セル２０の裏面となる、シリコン基板２１の裏面上にパッシベーション膜２６が形成されている。

また、シリコン基板２１の内部の裏面側に、リンなどのｎ型不純物が拡散されたｎ型不純物拡散領域２２と、ボロンなどのｐ型不純物が拡散されたｐ型不純物拡散領域２３とが形成されている。

ｎ型不純物拡散領域２２とｐ型不純物拡散領域２３とは、互いに所定の間隔を空けて交互に形成されている。また、パッシベーション膜２６に設けられたコンタクトホールを通してｎ型不純物拡散領域２２に接続されたｎ型用電極２４が、パッシベーション膜２６の裏面側に突出するように形成されている。パッシベーション膜２６に設けられたコンタクトホールを通してｐ型不純物拡散領域２３に接続されたｐ型用電極２５が、パッシベーション膜２６の裏面側に突出するように形成されている。

ｎ型またはｐ型の導電型を有するシリコン基板２１の内部では、ｎ型不純物拡散領域２２またはｐ型不純物拡散領域２３とシリコン基板２１との界面において、複数のｐｎ接合が形成されている。よって、ｎ型不純物拡散領域２２に接続されたｎ型用電極２４、および、ｐ型不純物拡散領域２３に接続されたｐ型用電極２５の各々は、シリコン基板２１の内部の裏面側に形成された複数のｐｎ接合にそれぞれ対応した電極となる。

図４は、図３の裏面電極型太陽電池セルを矢視ＩＶから見た図である。図４に示すように、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５は、所定の間隔を開けて形成された長手方向を有する複数の矩形部を有している。ｎ型用電極２４の矩形部とｐ型用電極２５の矩形部とは、矩形部の長手方向に直交する方向において、所定の間隔を開けて、１本ずつ交互に配置されている。

裏面電極型太陽電池セル２０の裏面における一方の端部近傍に、ｎ型用電極２４の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｎ型用電極２４のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｎ型用電極２４は、櫛歯状に形成されている。

裏面電極型太陽電池セル２０の裏面における他方の端部近傍に、ｐ型用電極２５の矩形部の長手方向に直交する方向に延在し、ｐ型用電極２５のすべての矩形部と連続する幹部が形成されている。このように、ｐ型用電極２５は、櫛歯状に形成されている。

なお、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５のそれぞれの形状および配置は、上記の構成に限られず、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３にそれぞれ電気的に接続可能な形状および配置であればよい。

以下、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とを接合する方法について説明する。

図５は、本実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルに樹脂層を形成する状態を示す一部模式断面図である。なお、以下の説明において参照する図面においては、説明の便宜上、パッシベーション膜２６およおび反射防止膜２７の表記を省略し、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５の表記を簡略化している。

図５に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が形成された側の表面上に、樹脂層として、エポキシ樹脂を含む非導電性接着剤から構成される樹脂組成物１７ａを印刷法により全面に塗布する。

樹脂組成物１７ａには、２段階硬化樹脂材料を用いる。２段階硬化樹脂材料は、半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る性質を有している。２段階硬化樹脂材料には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびそれら樹脂の混合樹脂のいずれかが含まれていることが好ましい。また、２段階硬化樹脂材料には、樹脂成分以外の成分として、たとえば、硬化剤などの添加剤が１種類以上含まれるようにしてもよく、ＢＳＴ００１Ａ（ナミックス株式会社製）などを用いることができる。なお、樹脂組成物１７ａは、溶剤を含んでいる。

さらに、樹脂組成物１７ａの塗布方法は、印刷法に限られるものではなく、ディスペンス、スピンコート、ロールコート、スプレーコートおよびスリットコートなどの方法であってもよい。本実施の形態では、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が形成された側の表面に塗布したが、樹脂組成物１７ａを配線シート１０の配線１６が形成された側の表面に塗布してもよい。

樹脂組成物１７ａの塗布は、裏面電極型太陽電池セル２０の全面に塗布してもよいが、裏面電極型太陽電池セル２０の周縁部をのぞいた領域、または、ｎ型用電極２４とｐ型用電極２５との間の領域に塗布してもよい。

また、樹脂組成物１７ａの塗布量としては、裏面電極型太陽電池セル２０の電極と配線シート１０の配線１６とを電気的に接続して樹脂組成物１７ａを硬化させた状態において、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間の空間を充填するための必要最小限の量のみを塗布することが好ましい。

図６は、本実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルに形成された樹脂層が半硬化状態にされた状態を示す一部模式断面図である。図６に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０の表面上に塗布した樹脂組成物１７ａに対して、加熱または光を照射することにより、樹脂組成物１７ａに含まれる溶剤を乾燥させて除去することにより、樹脂組成物１７ａを半硬化状態にする。樹脂組成物１７ａは、半硬化状態になって、半硬化樹脂１７ｂになる。

半硬化樹脂１７ｂの表面は、粘着性が低い。よって、半硬化樹脂１７ｂの上面に配線シート１０を貼り合わせただけでは、配線シート１０を接着することができない。また、配線シート１０にクラックを生じさせることなく、配線シート１０を半硬化樹脂１７ｂから容易に剥がすことができる。

樹脂組成物１７ａを配線シート１０に塗布している場合において、光照射により樹脂組成物１７ａを半硬化状態にする場合には、配線シート１０の絶縁性基材１１を、樹脂組成物１７ａを半硬化状態にする光に対して透光性を示す材料から形成してもよい。そのような透光性を示す材料からなる絶縁性基材１１側から光を照射することにより、絶縁性基材１１を通過した光により樹脂組成物１７ａを半硬化状態にするようにしてもよい。

図７は、本実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルに形成された半硬化状態の樹脂層の一部を再軟化する状態を示す一部模式断面図である。図７に示すように、半硬化樹脂１７ｂの一部に、ディスペンサ２８により溶剤を塗布することにより、半硬化樹脂１７ｂを再度、軟化させる。再軟化された半硬化樹脂１７ｂは、粘着性を回復して再軟化部１７ｃになる。

再軟化部１７ｃ形成する方法として、アセトンまたはイソプロピルアルコールなどの有機溶剤をディスペンサ法、印刷法、スタンプ法などにより供給する方法を用いることができる。

図８は、図７の裏面電極型太陽電池セルを矢視ＶＩＩＩから見た図である。図８においては、半硬化樹脂１７ｂの表記を省略しているが、半硬化樹脂１７ｂは、再軟化部１７ｃが形成された領域以外の裏面電極型太陽電池セル２０の表面全体に形成されている。

図８に示すように、再軟化部１７ｃは、裏面電極型太陽電池セル２０の上面において、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５が設けられていない角部に設けられている。本実施
の形態では、裏面電極型太陽電池セル２０の対角の２箇所に、再軟化部１７ｃを形成したが、再軟化部１７ｃが形成される場所はこれに限られない。

なお、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５の近傍は、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とを接合する際、気泡が混入しやすく、この部分に再軟化部１７ｃを設けた場合、混入した気泡が残留する可能性がある。そのため、ｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５の近傍以外の領域に再軟化部１７ｃを形成することが好ましい。

図９は、本実施の形態に係る、一部に再軟化部が形成された半硬化樹脂を挟んで、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを配置した状態を示す一部模式断面図である。図９では、説明の便宜上、再軟化部１７ｃを半硬化樹脂１７ｂの端部に記載している。

図９に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０上の半硬化樹脂１７ｂの上面と、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３が形成されている側の表面とが、接するように配置する。このとき、ｎ型用配線１２は、ｎ型用電極２４に対向するように配置され、ｐ型用配線１３は、ｐ型用電極２５に対向するように配置される。

上記のように、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とを配置する際に、互いの位置合わせが行なわれる。本実施の形態においては、配線シート１０および裏面電極型太陽電池セル２０には、それぞれ調整部であるアライメントマークが形成されている。互いの調整部を対応させる、言い換えると、互いのアライメントマークが一致するように、アライメント装置により調整される。このようにすることにより、ｎ型用配線１２とｎ型用電極２４、および、ｐ型用配線１３とｐ型用電極２５の位置関係を精度良く調節することができる。

半硬化樹脂１７ｂは、粘着性が低いため、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３にほとんど接着しない。一方、再軟化部１７ｃは、粘着性が回復しているため、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３に接着する。この再軟化部１７ｃの接着により、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０との相対位置が保持される。

図１０は、本実施の形態に係る、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとをラミネータ装置内に配置した状態を示す模式断面図である。図１０に示すように、真空圧着および加熱処理が可能なラミネータ装置４には、チャンバ４１の内部の下部にヒータ４３が設けられている。チャンバ４１の内部の天井部に、ゴム膜４２が形成されている。チャンバ４１の内壁とゴム膜４０２とで囲まれて形成される空間部４４は、内部の圧力が調節可能なように設けられている。チャンバ４１の内部において、ヒータ４３とゴム膜４２とで囲まれて形成される処理部４５に、被加熱処理物が配置される。なお、真空圧着とは、大気圧より減圧した雰囲気下で圧着させる処理のことである。

透明基板であるガラス基板３０の上面にエチレンビニルアセテート樹脂（以下、ＥＶＡ樹脂と称す）からなる封止材３１を配置する。次に、上記のように一部に再軟化部１７ｃが形成された半硬化樹脂１７ｂを挟んで配置された、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とを、封止材３１の上面に配置する。次に、配線シート１０の上面に、ＥＶＡ樹脂からなる封止材３１ａを配置する。封止材３１ａの上面にＰＥＴ(Polyethylene Terephthalate)フィルムからなる裏面保護シート３２を配置する。裏面保護シート３２は、ＰＥＴ以外の材料、たとえば、ＰＥＮ(Polyethylene Naphthalate)、または、ＰＥＴもしくはＰＥＮのフィルム内にＡｌなどの金属の箔が挟まれた構造体により形成されてもよい。

ヒータ４３の加熱温度は、約１６０℃程度に維持されている。裏面電極型太陽電池セル
２０と配線シート１０とが処理部４５内に配置される際、再軟化部１７ｃは、粘着性を維持している。よって、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０との間の相対位置は、再軟化部１７ｃに配線シート１０が接着されることにより保持されている。その結果、配線シート１０のｎ型用配線１２およびｐ型用配線１３と、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４およびｐ型用電極２５との位置関係が維持される。

図１１は、ラミネータ装置の処理部内を真空に引いた状態を示す模式断面図である。図１１に示すように、空間部４４の圧力を真空に維持したまま、処理部４５の圧力を真空に引く。このとき、半硬化樹脂１７ｂは、ヒータ４３の加熱により温度が６０〜１００℃程度に保たれている。

この段階では、半硬化樹脂１７ｂは、個体状態のままであり、軟化していない。よって、配線シート１０と半硬化樹脂１７ｂとの間に存在する気泡、および、裏面電極型太陽電池セル２０と半硬化樹脂１７ｂとの間に存在する気泡を容易に除去することができる。

ヒータ４３の加熱温度を１６０℃程度に維持して、空間部４４および処理部４５の内部の圧力を真空に引いた状況の下で、ガラス基板３０、封止材３１、裏面電極型太陽電池セル２０、配線シート１０、封止材３１ａおよび裏面保護シート３２を重ねてヒータ４３上に配置してから５分間程度までは、半硬化樹脂１７ｂの温度は、１００℃程度までしか上昇しない。

図１２は、ラミネータ装置の空間部内の圧力を大気圧にした状態を示す模式断面図である。図１２に示すように、空間部４４の内部の圧力を大気圧にし、処理部４５内の圧力は、真空状態を維持させる。その結果、空間部４４と処理部４５内の圧力差によりゴム膜４２は、処理部４５側に膨らむ。

膨らんだゴム膜４２は、裏面保護シート３２と接して、さらに、裏面保護シート３２からガラス基板３０までの部材をヒータ４３に押し付けるように圧迫する。このようにして、ガラス基板３０側の封止材３１を裏面電極型太陽電池セル２０に圧着させるとともに、配線シート１０側の封止材３１ａを配線シート１０に圧着させる。この状態では、ヒータ４３の熱が伝導しやすくなることにより、半硬化樹脂１７ｂの温度は１５０℃程度まで昇温される。

１５０℃程度まで昇温された半硬化樹脂１７ｂは、溶融して軟化する。よって、ｎ型用電極２４とｎ型用配線１２、および、ｐ型用電極２５とｐ型用配線１３とがそれぞれ接続される。さらに、加熱状態を継続することにより、半硬化樹脂１７ｂの硬化反応が進行する。このとき、封止材３１および封止材３１ａの硬化反応も進行する。

図１３は、図１２中の破線部ＸＩＩＩを拡大して示す一部拡大図である。図１３に示すように、ガラス基板３０と裏面保護シート３２との間において、硬化した封止材３１ｂ中に、本硬化樹脂１７ｄにより接合された配線シート１０および圧着された裏面電極型太陽電池セル２０が封止される。

上記の方法により、本実施の形態に係る被接合部材の接合方法を用いて製造された接合構造体の１例である太陽電池モジュールが作製される。本実施の形態では、圧着は、１気圧（大気圧）、圧着開始後の被加熱物の到達温度が１５０℃となる条件で行なったが、それ以外の条件で行なってもよい。たとえば、圧力差が１〜１０気圧の範囲、圧着開始後の被加熱物の到達温度が１３０〜１８０℃の範囲となるように適宜条件を設定することができる。

圧着開始前の半硬化樹脂１７ｂの粘度は、常温程度においては、１０Ｐａ・sより大きい粘度を有しており、圧着開始後の圧着温度である１３０〜１８０℃においては、１Ｐａ・sより小さい粘度に低下している。裏面電極型太陽電池セル２０のｎ型用電極２４と配線シート１０のｎ型用配線１２との間、および、裏面電極型太陽電池セル２０のｐ型用電極２５と配線シート１０のｐ型用配線１３との間に位置していた半硬化樹脂１７ｂは、軟化した状態で圧着圧力が負荷されることにより、その周囲に流動させられる。その結果、電極と配線との間の圧接接合が行なわれ、電気的に接続される。

圧着実施時間は、１分〜５分程度で行なわれる。たとえば、３分間で圧着を実施する場合は、３分間のうちの初期の２分未満においては、半硬化樹脂１７ｂの粘度は、１Ｐａ・sより小さい粘度に低下した状態にある。残りの１分間において、半硬化樹脂１７ｂの粘度は、１０Ｐａ・sより大きくなり、さらに、半硬化樹脂１７ｂの硬化反応が進行して、本硬化樹脂１７ｄとなる。このときには、再軟化部１７ｃも、本硬化樹脂１７ｄとなっている。最終的に、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０とが接合される。

以上のようにして作製された接合構造体である太陽電池モジュールは、配線シート１０と裏面電極型太陽電池セル２０との間において、位置ずれまたは気泡の発生がなく作製できる。よって、気泡中に水分が貯蔵されて誘発されるマイグレーション、および、気泡が存在することにより電極圧接部に発生する応力集中などを防止することができる。その結果、太陽電池モジュールの信頼性が向上する。

また、樹脂層の塗布量を、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間の空間を充填するための必要最小限の量のみを、配線シート１０の配線１６の形成された側の表面にあらかじめ塗布しておくことで、裏面電極型太陽電池セル２０の外周より外側に半硬化樹脂１７ｂがはみ出す量を抑制することができる。その結果、裏面電極型太陽電池セル２０の受光面に樹脂層が回り込むことを防止することにより、発電効率の向上を図ることができる。さらに、裏面電極型太陽電池セル２０の外周より外側への半硬化樹脂１７ｂのはみ出し量を抑えることで、外観を良好にすることができる。

本実施の形態においては、配線が形成された配線シートと電極が形成された裏面電極型太陽電池セルとを接合したが、たとえば、表面に配線が形成された配線シート同士を接合してもよい。この場合、配線シートのそれぞれの表面に形成された配線同士を接続した状態で、配線シート同士を接合することができる。

また、本実施形態に係る被接合部材の接合方法により製作される接合構造体は、太陽電池モジュールに限られない。本実施の形態に係る被接合部材の接合方法を用いて接合構造体を作製することにより、被接合部材同士を接合する樹脂層内に気泡が残留することを抑制されているため信頼性が高く、また、被接合部材同士の位置精度が良く、さらに、被接合部材の位置合わせのための樹脂を設けていないため廉価に製作することができる。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

４ ラミネータ装置、１０ 配線シート、１１ 絶縁性基材、１２ ｎ型用配線、１３
ｐ型用配線、１６ 配線、１７ａ 樹脂組成物、１７ｂ 半硬化樹脂、１７ｃ 再軟化部、１７ｄ 本硬化樹脂、２０ 裏面電極型太陽電池セル、２１ シリコン基板、２２ ｎ型不純物拡散領域、２３ ｐ型不純物拡散領域、２４ ｎ型用電極、２５ ｐ型用電極
、２６ パッシベーション膜、２７ 反射防止膜、２８ ディスペンサ、３０ ガラス基板、３１，３１ａ，３１ｂ 封止材、３２ 裏面保護シート，４１ チャンバ，４２ ゴム膜、４３ ヒータ、４４ 空間部、４５ 処理部。

Claims (6)

1. 半硬化状態から軟化状態を経て本硬化状態に至る２段階硬化樹脂材料を用いて、第１被接合部材と第２被接合部材とを互いに接合する方法であって、
   前記第１被接合部材の少なくとも一部に、前記２段階硬化樹脂材料を含む樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層を半硬化状態にする工程と、
   前記樹脂層を半硬化状態にした後、前記樹脂層の一部を再軟化させる工程と、
   一部が再軟化した前記樹脂層が、前記第１被接合部材と前記第２被接合部材との間に挟持された状態において、前記樹脂層を軟化状態を経て本硬化状態に至らせることにより、前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを接合する工程と
   を備える、被接合部材の接合方法。
2. 前記第１被接合部材および前記第２被接合部材のそれぞれには、表面に配線が形成されており、
   前記樹脂層を形成する工程において、前記第１被接合部材の前記配線が形成された表面上に前記樹脂層を形成し、
   前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを接合する工程において、前記第１被接合部材の前記配線と、前記第１被接合部材の前記配線に対応する前記第２被接合部材の前記配線とが接続されるように、前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを接合する、請求項１に記載の被接合部材の接合方法。
3. 前記樹脂層は溶剤を含み、
   前記第１被接合部材は、絶縁性基材および該絶縁性基材の一方の表面に互いに間隔を開けて形成された複数の配線を有する、配線シートであり、
   前記第２接合部材は、一方の表面に複数の電極が形成された基板であり、
   前記樹脂層を形成する工程において、前記配線シートの前記配線が形成された表面上、または、前記基板の前記電極が形成された表面上に、前記樹脂層を形成し、
   前記樹脂層を半硬化状態にする工程において、前記樹脂層に含まれる前記溶剤を除去することにより前記樹脂層を半硬化状態にし、
   前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを接合する工程において、前記第１被接合部材の前記配線と、前記第１被接合部材の前記配線に対応する前記第２被接合部材の前記電極とが接続されるように、前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを接合する、請求項１に記載の被接合部材の接合方法。
4. 前記第１被接合部材および前記第２被接合部材のそれぞれに、前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを互いに位置合わせするための調整部が形成され、
   前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを接合する工程において、互いの前記調整部を対応させることにより、前記第１被接合部材と前記第２被接合部材とを位置合わせする、請求項１から３のいずれかに記載の被接合部材の接合方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の被接合部材の接合方法により製作された、接合構造体。
6. 前記接合構造体が太陽電池モジュールである、請求項５に記載の接合構造体。

Images