JP2013258313A - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
保存安定性に優れる特定の導電性接着剤組成物を用い、該導電性接着剤組成物を印刷法により塗布することで、接続後も良好な接続外観を維持でき、接続後のピール強度が良好である、太陽電池モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】
所定の導電性接着剤組成物を印刷法により塗布する工程と、(B)塗布した導電性接着剤組成物の上に、半導体基板の電極と相対向するように配線部材を配置し、配線部材付半導体基板を得る工程と、(C)(B)工程で得られた配線部材付半導体基板を加熱する工程と、(D)(C)工程で得られた配線部材付半導体基板の両面に封止部材を積層し、さらに半導体基板の受光面に保護ガラスを、半導体基板の裏面に保護フィルムを積層して加熱する工程を備える太陽電池モジュールの製造方法。
【選択図】図1
Description
しかし、接着剤のはみ出しをなくすために、単に粘度を高くすると、太陽電池セルの電極と導電性接着剤組成物、又は、配線部材と導電性接着剤組成物のピール強度が低下する問題があった。また、導電性接着剤組成物の保存安定性が悪化するという問題があった。
<1>(A)半導体基板の電極上に(a)金属を含有する導電性粒子、(b)熱硬化性樹脂及び(c)フラックス活性剤を含有する、導電性接着剤組成物を印刷法により塗布する工程(以下、「(A)工程」ともいう。)と、(B)塗布した導電性接着剤組成物の上に、前記半導体基板の電極と相対向するように配線部材を配置し、配線部材付半導体基板を得る工程(以下、「(B)工程」ともいう。)と、(C)(B)工程で得られた配線部材付半導体基板を加熱する工程(以下、「(C)工程」ともいう。)と、(D)(C)工程で得られた配線部材付半導体基板の両面に封止部材を積層し、さらに前記半導体基板の受光面に保護ガラスを、前記半導体基板の裏面に保護フィルムを積層して加熱する工程(以下、「(D)工程」ともいう。)を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、前記導電性接着剤組成物は、25℃における粘度が20〜250Pa・sであり、(a)導電性粒子の含有量が前記導電性接着剤組成物の全量に対して70〜95質量%であり、(a)導電性粒子の平均粒子径が2〜85μmであり、(a)導電性粒子に含まれる金属の融点が(C)工程における加熱温度以下である、太陽電池モジュールの製造方法。
<2>(a)導電性粒子の平均粒子径が2〜50μmである、前記太陽電池モジュールの製造方法。
<3>(a)導電性粒子における金属が、ビスマス、インジウム、スズ及び亜鉛から選ばれる1種以上を含有する、前記太陽電池モジュールの製造方法。
<4>(b)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂又は(メタ)アクリル樹脂を含有する、前記太陽電池モジュールの製造方法。
<5>(c)フラックス活性剤が、分子内にカルボキシル基を含有する化合物である、前記太陽電池モジュールの製造方法。
本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について図を用いて説明する。図1は、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法により製造される太陽電池モジュールの要部を示す模式図であり、複数の太陽電池セルが相互に配線接続された構造の概略を一つの例として示している。図1(a)は表面側から、図1(b)は裏面側から、図1(c)は側面側から見た太陽電池モジュールを示す図である。
導電性接着剤組成物10の塗布量としては特に制限は無いが、単位長さで換算すると0.01〜1.0mg/mmであることが好ましく、0.02〜0.8mg/mmであることがより好ましく、0.02〜0.7mg/mmであることが特に好ましく、0.03〜0.5mg/mmであることが特に極めて好ましい。塗布量が0.01mg/mmより少ないと、太陽電池セル6の接続信頼性が低下してしまう。また、1.0mg/mmよりも多いと、塗布後に放置した際、導電性接着剤組成物10が表面電極3a周辺の太陽電池セルの受光面に染み出し、受光の妨げになってしまうことがある。また、導電性接着剤組成物10を表面電極3a上に塗布する代わりに、配線部材上に塗布してもよい。
従来の導電性接着剤組成物を用いた太陽電池モジュールの製造方法では、この加熱工程において、導電性接着剤組成物がバス電極3a及び3bからはみ出してしまう傾向があった。導電性接着剤組成物の塗布量が上述の好ましい範囲であっても、バス電極3a及び3bからはみ出してしまう傾向があった。
しかし本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、導電性接着剤組成物10がバス電極3a及び3bからはみ出さずに、良好な接続後外観を得ることができる。
加熱工程は圧力をかけずに行なってもよく、例えば、ホットプレートを使用する方法が挙げられる。
本実施形態の太陽電池の製造方法に用いられる導電性接着剤組成物は、(a)導電性粒子、(b)熱硬化性樹脂及び(c)フラックス活性剤を含有する。
導電性粒子に含まれる金属としては、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)等から選ばれる1種以上の金属が挙げられる。金属の形態としては、1種の金属からなる単体、又は2種以上の金属を含む合金が挙げられる。(a)導電性粒子としては、具体的には、Sn42−Bi58はんだ(融点138℃)、Sn48−In52はんだ(融点117℃)、Sn42−Bi57−Ag1はんだ(融点139℃)、Sn90−Ag2−Cu0.5−Bi7.5はんだ(融点189℃)、Sn96−Zn8−Bi3はんだ(融点190℃)、Sn91−Zn9はんだ(融点197℃)が、溶融後に良好な固化挙動を示すため好ましい。固化挙動とは、金属が溶融及び融合後に冷えて固まることをいう。この中でも低融点のSn42−Bi58はんだを用いることが好ましい。これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。
導電性粒子の含有量は、導電性接着剤組成物の全量に対して、72〜95質量%であることが好ましく、75〜90質量%であることがより好ましく、80〜90質量%であることがさらに好ましい。
式(II)中、R1は、それぞれ独立に1価の炭化水素基、好ましくはメチル基又はアリル基を示し、qは1〜5の整数を示す。また、式(III)中、R2はアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基を示し、R3は水素原子又は1価の炭化水素基を示し、pは2〜4の整数を示す。
ここで、式(V)中、R5は炭素数1〜5のアルキル基を示し、一般式(V)で表される化合物を用いることによる効果をより有効に発揮する観点から、メチル基、エチル基又はプロピル基であると好ましい。また、n及びmはそれぞれ独立に0〜5の整数を示し、一般式(V)で表される化合物を用いることによる効果をより有効に発揮する観点から、nが0かつmが1であるか、n及びmの両方が1であるとより好ましい。
なお、ここでいう粘度は、JIS Z 3284準拠の渦上溝付き回転円盤方式粘度測定に従い、TV−33H型粘度計SPPロータ 東機産業(株)製を用いて、25℃の条件下、2.5rpmで測定することで求められる値である。
YL983−U(三菱化学(株)製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂の商品名)12質量%と、2P4MHZ―PW(四国化成(株)製、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールの商品名)1質量%と、BHPA(2、2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、東京化成工業株式会社製の商品名)2質量%を混合し、3本ロールを3回通して接着剤成分を調製した。
表1に示す組成とした以外は実施例1と同様にして、実施例2〜6、比較例1〜5の導電性接着剤組成物を得た。なお、表1に示した材料の詳細は以下のとおりである。また、表1中の各材料の配合割合の単位は質量%である。
Sn42−Bi57−Ag1粒子:融点139℃
Sn96.5−Ag3−Cu0.5粒子:融点217℃
TETRAD−X:アミン型エポキシ化合物、三菱瓦斯化学(株)製、商品名(下記式(VI)参照)
ED−509S:p−tert−ブチルフェニルグリシジルエ−テル、反応性希釈剤、旭電化工業(株)、商品名
粘度は、JIS Z 3284準拠の渦上溝付き回転円盤方式粘度測定に従い、25℃、2.5rpmの粘度を測定した(東機産業(株)製 TV−33H型粘度計 SPPロータ使用)。
実施例1〜6及び比較例1〜5で得られた導電性接着剤組成物を、太陽電池セル(125mm×125mm、厚さ250μm)の受光面上に形成された表面電極(材質:銀ガラスペースト、2mm×125mm)上にメタルマスク(厚み:100μm、マスク開口:300μm、株式会社ボンマーク社製)、メタルスキージ(パーマレックスメタルスキージ、巴工業(株)製)を用いて長さ122mmに塗布し、下記の基準で塗布性の評価及び塗布線の幅の測定を行った。
A:100,000ショット以上の安定した連続印刷が可能
B:印刷可能だが100,000ショット以内で樹脂の裏周り発生
C:100,000ショット以内でカスレが発生する
ピール強度は、上記塗布性の評価において塗布された導電性接着剤組成物に、太陽電池セルの電極と相対向するように配線部材を配置し、ホットプレート上で160℃、10分間加熱した後、180°ピール強度をピール試験機(島津製作所製 卓上ピール試験機 EZ−S)にて測定した。下記の基準で評価した。なお、180°ピール強度はハンドリング等の観点から≧2Nが望ましい。
A:>2N、導電性接着剤組成物のバルク界面での剥離(導電性接着剤組成物中の金属が溶融及び融合してできた金属部の破壊)
B:=2N、導電性接着剤組成物のバルク界面での剥離
C:<2N、太陽電池セルの電極/太陽電池セル界面での剥離
上記塗布性の評価において塗布された導電性接着剤組成物を、ホットプレート上で160℃、10分間加熱した後、導電性粒子における金属の融合状態をX線透視装置(島津製作所製 マイクロフォーカスX線透視装置 SMX−1000)で確認し、下記の基準で評価した。なお、金属の融合が観察されれば、太陽電池セルの電極と配線部材とが電気的に接続されているということができる。
A:完全融合、未融合粒子無し
B:融合しているが若干の未融合粒子あり
C:全く融合していない
−:塗布できないため、測定不可
実施例1〜6及び比較例1〜5で得られた導電性接着剤組成物を、25℃、24時間放置後に観察した際に、目視で沈降・分離等の外観異常がない状態をAとし、外観上に若干の分離沈降が確認されるが、薬さじ等による弱い撹拌で均一となる状態をBとし、外観上の変化が薬さじ等による弱い撹拌で均一とならない場合をCとした。
表面電極上に導電性接着剤組成物を印刷法により塗布し、ホットプレート上で160℃、10分間加熱後に接続後の外観を確認した。受光面に対して導電性接着剤組成物の樹脂の染み出しが生じなかったら良好Aとし,樹脂の染み出しが生じていたら不可Cとした。
実施例1〜6及び比較例1〜5で得られた導電性接着剤組成物を、太陽電池セル(125mm×125mm、厚さ210μm)の受光面上に形成された表面電極(材質:銀ガラスペースト、2mm×125mm)上にメタルマスク(厚み100μm、開口寸法1.2mm×125mm)を用いて印刷し、印刷された導電性接着剤組成物上に、配線部材としてはんだ被覆タブ線(日立電線社製、商品名:A-TPS)を配置した。同様の処理を太陽電池セル裏面の電極について行い、はんだ被覆タブ線を配置した。その後、太陽電池セル表面の受光面には封止樹脂13(三井化学ファブロ(株)製、商品名:ソーラーエバSC50B)、保護ガラス14(200×200×3mm)を積層し、裏面には封止樹脂13(三井化学ファブロ(株)製、商品名:ソーラーエバSC50B)、保護フィルム15((株)コバヤシ製、商品名:コバテックPV KB−L1)を積層し、真空ラミネータ((株)エヌ・ピー・シー製、商品名:LM−50×50−S)の熱板側に保護ガラス14が接するように搭載して5分間0.1MPaの減圧下に置いた後、真空ラミネータの真空を解放した状態で140℃、10分間加熱して太陽電池モジュールを作製した(図6(b)、工程6)。
得られた太陽電池セルのIV曲線を、ソーラシミュレータ(ワコム電創社製、商品名:WXS−155S−10、AM:1.5G)を用いて測定後、太陽電池セルを温度サイクル試験(−40℃〜85℃)に静置した後、同様にIV曲線を測定した。それぞれのIV曲線から太陽電池の電気特性を示す曲線因子(fill factor、以下F.Fと略す)を各々導出し、温度サイクル試験(−40℃〜85℃)に静置する前のF.Fと、1500時間静置した後のF.Fの変化率[F.F(1500h)*100/F.F(0h)]をΔF.Fとし、これを評価指標として用いた。なお、一般にΔF.Fの値が90%以上となると接続信頼性が良好であると判断され、95%以上であることがより好ましい。表1には温度サイクル試験の結果を記載する。
Claims (5)
- (A)半導体基板の電極上に(a)金属を含有する導電性粒子、(b)熱硬化性樹脂及び(c)フラックス活性剤を含有する、導電性接着剤組成物を印刷法により塗布する工程と、
(B)塗布した導電性接着剤組成物の上に、前記半導体基板の電極と相対向するように配線部材を配置し、配線部材付半導体基板を得る工程と、
(C)(B)工程で得られた配線部材付半導体基板を加熱する工程と、
(D)(C)工程で得られた配線部材付半導体基板の両面に封止部材を積層し、さらに前記半導体基板の受光面に保護ガラスを、前記半導体基板の裏面に保護フィルムを積層して加熱する工程を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記導電性接着剤組成物は、25℃における粘度が20〜250Pa・sであり、(a)導電性粒子の含有量が前記導電性接着剤組成物の全量に対して70〜95質量%であり、(a)導電性粒子の平均粒子径が2〜85μmであり、(a)導電性粒子に含まれる金属の融点が(C)工程における加熱温度以下である、太陽電池モジュールの製造方法。 - (a)導電性粒子の平均粒子径が2〜50μmである、請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- (a)導電性粒子における金属が、ビスマス、インジウム、スズ及び亜鉛から選ばれる1種以上の成分を含有する、請求項1又は2に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- (b)熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂又は(メタ)アクリル樹脂を含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- (c)フラックス活性剤が、分子内にカルボキシル基を含有する化合物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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