JP2015157396A - 金属箔パターン積層体及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】金属箔パターンにしわが形成されるのを抑制した金属箔パターン積層体を提供する。
【解決手段】金属箔パターン積層体1Aは、シート状に形成された基材11と、基材11の一方の面11aに積層された基材側接着層12と、基材側接着層12の基材11とは反対側に積層された補強パターン13と、補強パターン13の基材側接着層12とは反対側に積層された金属箔パターン15と、を備え、基材11の厚さ方向Dに見たときに、補強パターン13及び金属箔パターン15は、互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なる。
【選択図】図10
【解決手段】金属箔パターン積層体1Aは、シート状に形成された基材11と、基材11の一方の面11aに積層された基材側接着層12と、基材側接着層12の基材11とは反対側に積層された補強パターン13と、補強パターン13の基材側接着層12とは反対側に積層された金属箔パターン15と、を備え、基材11の厚さ方向Dに見たときに、補強パターン13及び金属箔パターン15は、互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なる。
【選択図】図10
Description
本発明は、パターン状に形成された金属箔を有する金属箔パターン積層体、及びこの金属箔パターン積層体を備える太陽電池モジュールに関する。
従来、大面積の金属箔を任意の形状にパターニングして金属箔パターンを形成する手法として、エッチングによる腐食加工が用いられてきた。この手法では、金属箔上に耐エッチング性のあるレジスト材料等をパターニングし、その後でエッチング液等に浸漬することで、レジスト材料の無い部分の金属箔を除去することができる。一方で、この手法ではレジスト材料をパターニングする必要があり、金属箔の大面積化にともないレジスト材料のパターニングが困難となる課題があった。また、金属箔を腐食させるエッチング液を大量に使用するため、対応する設備の設置および環境対策等のために多大なコストが必要となる。
この問題を解決するための他の金属箔のパターニング手法として、例えば、特許文献1に記載された共振タグの製造方法では、表面に熱接着性樹脂被膜(接着層)が塗布された金属箔を、粘着剤によってキャリヤーシートに貼り合わせた積層体を用いる。
この積層体に、打ち抜き加工により熱接着性樹脂被膜から金属箔に達する切り込みを加える。このように構成した積層体の熱接着性樹脂被膜側を、プラスチックフィルム製の支持体(基材)に重ね、金型でキャリヤーシート側からパターン部を加熱圧縮する。その後、積層体を剥がすと、加熱された回路パターン部の金属箔のみが支持体に転写され、支持体上に、パターン化された熱接着性樹脂被膜を介して金属箔が積層された共振タグが製造される。
この積層体に、打ち抜き加工により熱接着性樹脂被膜から金属箔に達する切り込みを加える。このように構成した積層体の熱接着性樹脂被膜側を、プラスチックフィルム製の支持体(基材)に重ね、金型でキャリヤーシート側からパターン部を加熱圧縮する。その後、積層体を剥がすと、加熱された回路パターン部の金属箔のみが支持体に転写され、支持体上に、パターン化された熱接着性樹脂被膜を介して金属箔が積層された共振タグが製造される。
この共振タグと同様に、基材上に接着層を介して金属箔パターンが積層された、太陽電池用の金属箔パターン積層体を製造することが検討されている。
しかしながら、この構成だと、接着層が硬化したときに収縮(シュリンク)し、金属箔パターンと接着層との線膨張率の違いにより、金属箔パターンにしわが形成される恐れがある。金属箔パターンにしわが形成されると、金属箔パターンの形状が所期の形状から変わってしまい、所望の電気特性が得られない恐れがある。
また、キャリヤーシートを使用することによりコストが嵩み、経済的でない。
しかしながら、この構成だと、接着層が硬化したときに収縮(シュリンク)し、金属箔パターンと接着層との線膨張率の違いにより、金属箔パターンにしわが形成される恐れがある。金属箔パターンにしわが形成されると、金属箔パターンの形状が所期の形状から変わってしまい、所望の電気特性が得られない恐れがある。
また、キャリヤーシートを使用することによりコストが嵩み、経済的でない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、金属箔パターンにしわが形成されるのを抑制した金属箔パターン積層体、及びこの金属箔パターン積層体を備える低コストの太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の金属箔パターン積層体は、シート状に形成された基材と、前記基材の一方の面に積層された基材側接着層と、前記基材側接着層の前記基材とは反対側に積層された補強パターンと、前記補強パターンの前記基材側接着層とは反対側に積層された金属箔パターンと、を備え、前記基材の厚さ方向に見たときに、前記補強パターン及び前記金属箔パターンは、互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なることを特徴としている。
本発明の金属箔パターン積層体は、シート状に形成された基材と、前記基材の一方の面に積層された基材側接着層と、前記基材側接着層の前記基材とは反対側に積層された補強パターンと、前記補強パターンの前記基材側接着層とは反対側に積層された金属箔パターンと、を備え、前記基材の厚さ方向に見たときに、前記補強パターン及び前記金属箔パターンは、互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なることを特徴としている。
また、上記の金属箔パターン積層体において、前記金属箔パターンは、金属箔側接着層パターンを介して前記補強パターンに積層されていることがより好ましい。
また、上記の金属箔パターン積層体において、前記金属箔側接着層パターンよりも前記基材側接着層の方が厚いことがより好ましい。
また、上記の金属箔パターン積層体において、前記基材における前記一方の面の部分、及び前記補強パターンは、ポリエチレンテレフタレートで形成されていることがより好ましい。
また、上記の金属箔パターン積層体において、前記金属箔側接着層パターンよりも前記基材側接着層の方が厚いことがより好ましい。
また、上記の金属箔パターン積層体において、前記基材における前記一方の面の部分、及び前記補強パターンは、ポリエチレンテレフタレートで形成されていることがより好ましい。
また、上記の金属箔パターン積層体において、前記金属箔パターンは、アルミニウム箔で形成されていることがより好ましい。
また、本発明の太陽電池モジュールは、上のいずれかに記載の金属箔パターン積層体を備えることを特徴としている。
また、本発明の太陽電池モジュールは、上のいずれかに記載の金属箔パターン積層体を備えることを特徴としている。
本発明の金属箔パターン積層体及び太陽電池モジュールによれば、金属箔パターンにしわが形成されるのを抑制することができる。
以下、本発明に係る金属箔パターン積層体の一実施形態を、図1から図9を参照しながら説明する。
図1に示すように、本金属箔パターン積層体1は、シート状に形成された基材11と、基材11の一方の面11aに積層された基材側接着層12と、基材側接着層12の基材11とは反対側に積層された補強パターン13と、補強パターン13の基材側接着層12とは反対側に積層された金属箔側接着層パターン14と、金属箔側接着層パターン14の補強パターン13とは反対側に積層された金属箔パターン15とを備えている。
図1に示すように、本金属箔パターン積層体1は、シート状に形成された基材11と、基材11の一方の面11aに積層された基材側接着層12と、基材側接着層12の基材11とは反対側に積層された補強パターン13と、補強パターン13の基材側接着層12とは反対側に積層された金属箔側接着層パターン14と、金属箔側接着層パターン14の補強パターン13とは反対側に積層された金属箔パターン15とを備えている。
基材11は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の延伸ポリエステルやポリイミド等の耐熱性を有する材料でフィルム状に形成されている。本実施形態では、基材11はポリエチレンテレフタレートで形成されている。
断熱性や弾力性や光学特性の制御のため、必要に応じて、基材11中に有機又は無機フィラー等を混入することも可能である。
断熱性や弾力性や光学特性の制御のため、必要に応じて、基材11中に有機又は無機フィラー等を混入することも可能である。
基材側接着層12は、例えば熱硬化性樹脂であるウレタン、アクリル、エポキシ、ポリイミド、オレフィン、またはこれらを共重合した電気的な絶縁性を有する基材側接着剤を硬化させたものを使用することができる。基材側接着剤に紫外線を照射することが困難であるため、基材側接着剤を加熱により硬化させることが好ましい。
基材側接着層12は、金属箔側接着層パターン14の基材11の一方の面11aに沿って隣り合う部分の間にも残存するため、絶縁性を有することが好ましい。基材側接着層12の厚さは、20μm(マイクロメートル)以上であることが望ましい。
基材側接着層12は、金属箔側接着層パターン14の基材11の一方の面11aに沿って隣り合う部分の間にも残存するため、絶縁性を有することが好ましい。基材側接着層12の厚さは、20μm(マイクロメートル)以上であることが望ましい。
補強パターン13は、例えば櫛歯状などの所定の配線パターンの形状に形成されている。補強パターン13としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの汎用の樹脂材料をフィルム状に形成したものを用いることができる。補強パターン13の耐久性を向上させるために、補強パターン13に耐加水分解ポリエチレンテレフタレートや、フッ素フィルムを用いてもよい。
本実施形態では、補強パターン13はポリエチレンテレフタレートで形成されている。
本実施形態では、補強パターン13はポリエチレンテレフタレートで形成されている。
金属箔側接着層パターン14は、例えば熱もしくは紫外線硬化性樹脂であるウレタン、アクリル、エポキシ、ポリイミド、オレフィン、又はこれらを共重合した金属箔側接着剤を硬化させて前述の所定の配線パターンの形状に形成したものである。金属箔側接着剤の硬化には、加熱もしくは紫外線照射等の手段を用いることができる。金属箔側接着層パターン14の厚さは、例えば1μmから10μm程度である。
金属箔側接着層パターン14よりも、基材側接着層12、すなわち基材側接着層12が硬化する前の後述する基材側接着剤12Aの方が厚い。つまり、基材11の厚さ方向Dに直交する面における単位面積当たりの接着力は、基材側接着層12、すなわち基材側接着剤12Aよりも金属箔側接着層パターン14の方が強い。
基材側接着層12は絶縁性を確保するとともに、後述する金属箔パターン積層体1の製造工程において刃型Bの刃先端B1を、基材側接着剤12Aの層内で止めるために厚くなっている。この基材側接着剤12Aが厚くなっていることによっても、基材側接着剤12Aの接着力が金属箔側接着層パターン14の接着力よりも弱くなっている。
金属箔側接着層パターン14よりも、基材側接着層12、すなわち基材側接着層12が硬化する前の後述する基材側接着剤12Aの方が厚い。つまり、基材11の厚さ方向Dに直交する面における単位面積当たりの接着力は、基材側接着層12、すなわち基材側接着剤12Aよりも金属箔側接着層パターン14の方が強い。
基材側接着層12は絶縁性を確保するとともに、後述する金属箔パターン積層体1の製造工程において刃型Bの刃先端B1を、基材側接着剤12Aの層内で止めるために厚くなっている。この基材側接着剤12Aが厚くなっていることによっても、基材側接着剤12Aの接着力が金属箔側接着層パターン14の接着力よりも弱くなっている。
金属箔パターン15は、アルミニウム箔又は銅箔を前述の所定の配線パターンの形状に形成したものである。金属箔パターン15をアルミニウム箔又は銅箔で形成することで、加工が容易になるとともに製造コストを抑えることができる。本実施形態では、金属箔パターン15は、アルミニウム箔で形成されている。
金属箔パターン積層体1の全製造コストのうち金属箔パターン15の製造コストの占める割合が高いため、金属箔パターン15の導電性を犠牲にしない範囲で、金属箔パターン15は薄く形成することが好ましい。
金属箔パターン積層体1の全製造コストのうち金属箔パターン15の製造コストの占める割合が高いため、金属箔パターン15の導電性を犠牲にしない範囲で、金属箔パターン15は薄く形成することが好ましい。
基材11の厚さ方向Dに見たときに、補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15は、互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なる。補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15の厚さは互いに異なっていてもよい。
補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15にパターンを形成する方法としては、安価な金属打抜き工法(ハーフカット工法)が好ましい。
補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15にパターンを形成する方法としては、安価な金属打抜き工法(ハーフカット工法)が好ましい。
なお、基材11は、一方の面11aとは反対側となる他方の面11bに、バックシートを備えてもよい。バックシートは、例えば、「フッ素/ポリエチレンテレフタレート/フッ素」、又は、「耐加水分解ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレート/アンカーコート」のように構成することができる。バックシートは、要求品質に合わせて、防湿のためのアルミニウム箔やアルミナやシリカ等の無機酸化物の蒸着フィルムを構成に加えることもできる。
次に、以上のように構成された金属箔パターン積層体1の製造方法について説明する。
なお、図示はしないが公知のロール・ツー・ロール方式により後述する補強フィルム13Aなどを適宜巻き取りながら、金属箔パターン積層体1が製造される。
なお、図示はしないが公知のロール・ツー・ロール方式により後述する補強フィルム13Aなどを適宜巻き取りながら、金属箔パターン積層体1が製造される。
まず、図2に示すように、補強フィルム13Aの一方の面13aに前述の金属箔側接着剤14Aを塗布する。補強フィルム13Aは、補強パターン13に前述の所定の配線パターンが形成される前のシート状のものである。金属箔側接着剤14Aは、金属箔側接着層パターン14が硬化し所定の配線パターンが形成される前のものである。
金属箔側接着剤14Aの塗布にはグラビア印刷、マイクログラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷など、一般的な印刷法を使用することができる。補強フィルム13Aには、金属箔側接着剤14Aとの密着性を向上させるために、片面もしくは両面にコロナ処理などの易接着処理を施してもよい。
金属箔側接着剤14Aの塗布にはグラビア印刷、マイクログラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷など、一般的な印刷法を使用することができる。補強フィルム13Aには、金属箔側接着剤14Aとの密着性を向上させるために、片面もしくは両面にコロナ処理などの易接着処理を施してもよい。
次に、図3に示すように、金属箔側接着剤14Aの補強フィルム13Aとは反対側に金属箔15Aを積層する。金属箔15Aは、金属箔パターン15に所定の配線パターンが形成される前のシート状のものである。金属箔15Aの積層にはドライラミネート、真空圧着、加熱ラミネートなど、任意の積層法を用いることができる。
続いて、図4に示すように、金属箔側接着剤14Aを硬化して金属箔側接着層14Bを形成する。金属箔側接着剤14Aの硬化には、加熱、紫外線照射、レーザー照射など、金属箔側接着剤14Aに適応した任意の手法をとることができる。加熱を用いる場合、金属箔15Aと補強フィルム13Aとの熱膨張率の差に留意する必要がある。具体的には、補強フィルム13Aの軟化温度以下の温度で加熱することが望ましい。
次に、図5に示すように、補強フィルム13Aの他方の面13bに前述の基材側接着剤12Aを塗布する。基材側接着剤12Aの塗布にはグラビア印刷、マイクログラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷など、一般的な印刷法を使用することができる。
続いて、図6に示すように、基材側接着剤12Aの補強フィルム13Aとは反対側に基材11を積層する。基材11の積層にはドライラミネート、真空圧着、加熱ラミネートなど、任意の積層法を用いることができる。
この段階では基材側接着剤12Aは完全に硬化しておらず、基材11を加熱ラミネートで積層する場合、基材側接着剤12Aが硬化しない低温とすることが望ましい。加熱ラミネートを行う具体的な温度は、基材側接着剤12Aの硬化温度に基づいて決められる。
この段階では基材側接着剤12Aは完全に硬化しておらず、基材11を加熱ラミネートで積層する場合、基材側接着剤12Aが硬化しない低温とすることが望ましい。加熱ラミネートを行う具体的な温度は、基材側接着剤12Aの硬化温度に基づいて決められる。
次に、図7に示すように、金属箔15Aの表面から刃型Bを押し当てて打抜き、補強フィルム13A、金属箔側接着層14B及び金属箔15Aを積層させた予備積層体20を切断するハーフカット工法を行う。刃型Bを押し当てたときに、刃型Bの刃先端B1は基材側接着剤12Aの層内で止め、基材11を切断しないことが望ましい。刃型Bは、厚さ方向Dに押し当てる。
予備積層体20の全厚さにわたり刃型Bで切断することで、予備積層体20を、金属箔パターン積層体1に用いる積層体必要領域R1と、金属箔パターン積層体1に用いない積層体不要領域R2とに切断して分離する。
予備積層体20の全厚さにわたり刃型Bで切断することで、予備積層体20を、金属箔パターン積層体1に用いる積層体必要領域R1と、金属箔パターン積層体1に用いない積層体不要領域R2とに切断して分離する。
続いて、図8に示すように、基材側接着剤12Aから積層体不要領域R2を剥離して除去する。金属箔側接着層14Bよりも基材側接着剤12Aの方が厚く、基材側接着剤12Aよりも金属箔側接着層14Bの方が接着力が強いため、より接着力の弱い基材側接着剤12Aと積層体不要領域R2との界面で剥離が発生する。積層体必要領域R1および積層体不要領域R2のいずれにおいても、金属箔15Aは金属箔側接着層14Bを介して補強フィルム13Aに接着されているため、積層体不要領域R2を剥離する際に金属箔15Aが破断断線するのが防止される。
なお、積層体必要領域R1における補強フィルム13A、金属箔側接着層14B、及び金属箔15Aは、刃型Bにより所定の配線パターンに切断されることで、それぞれ補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15となる。厚さ方向Dに押し当てられる刃型Bにより切断することで、補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15が厚さ方向Dに見たときに互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なる。
なお、積層体必要領域R1における補強フィルム13A、金属箔側接着層14B、及び金属箔15Aは、刃型Bにより所定の配線パターンに切断されることで、それぞれ補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15となる。厚さ方向Dに押し当てられる刃型Bにより切断することで、補強パターン13、金属箔側接着層パターン14、及び金属箔パターン15が厚さ方向Dに見たときに互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なる。
次に、図1に示すように、基材側接着剤12Aを硬化して基材側接着層12を形成する。基材側接着剤12Aの硬化には、加熱、紫外線照射、レーザー照射など、基材側接着剤12Aに適応した任意の手法をとることができる。基材側接着剤12Aの硬化に加熱を用いる場合、金属箔パターン15と補強パターン13ならびに基材11の熱膨張率の差に留意する必要がある。具体的には、補強パターン13及び基材11の軟化温度以下の温度で加熱することが望ましい。
基材側接着剤12Aを硬化して基材側接着層12を形成するときに、基材側接着剤12Aが収縮して基材側接着層12に接続された補強パターン13に圧縮応力を作用させる。この場合であっても、基材側接着層12と金属箔パターン15との間に補強パターン13が配置されていることで、補強パターン13が作用する応力を補強パターン13が支持し、金属箔パターン15が圧縮されることを抑える。
基材11及び補強パターン13がともにポリエチレンテレフタレートで形成されていることで、基材11及び補強パターン13の線膨張率がほぼ等しくなり、基材側接着層12が作用する応力が基材側接着層12を厚さ方向Dに挟むように配置された基材11及び補強パターン13により均等に緩和され、金属箔パターン15にしわが形成されるのがより確実に抑制される。
以上の工程を行うことで、金属箔パターン積層体1が製造される。
基材11及び補強パターン13がともにポリエチレンテレフタレートで形成されていることで、基材11及び補強パターン13の線膨張率がほぼ等しくなり、基材側接着層12が作用する応力が基材側接着層12を厚さ方向Dに挟むように配置された基材11及び補強パターン13により均等に緩和され、金属箔パターン15にしわが形成されるのがより確実に抑制される。
以上の工程を行うことで、金属箔パターン積層体1が製造される。
以上説明したように、本実施形態の金属箔パターン積層体1によれば、基材側接着層12が作用する圧縮応力を補強パターン13が支持するため、金属箔パターン15の変形が抑えられて金属箔パターン15にしわが形成されるのを抑制することができる。厚さ方向Dに見たときに補強パターン13及び金属箔パターン15が互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なることで、金属箔パターン15のいずれの部分においても、しわが形成されるのを確実に抑制することができる。
金属箔パターン15を補強パターン13で補強することで、金属箔パターン15の厚さを薄くし、金属箔パターン15を形成するアルミニウムの使用量を低減させることができる。
金属箔側接着層パターン14よりも、基材側接着層12の方が厚いため、積層体不要領域R2を剥離するときに、補強フィルム13Aと金属箔側接着層14B、金属箔側接着層14Bと金属箔15Aの間が剥離するのを抑え、積層体不要領域R2が一体になることで金属箔15Aが破断断線するのを防止することができる。
金属箔パターン15を補強パターン13で補強することで、金属箔パターン15の厚さを薄くし、金属箔パターン15を形成するアルミニウムの使用量を低減させることができる。
金属箔側接着層パターン14よりも、基材側接着層12の方が厚いため、積層体不要領域R2を剥離するときに、補強フィルム13Aと金属箔側接着層14B、金属箔側接着層14Bと金属箔15Aの間が剥離するのを抑え、積層体不要領域R2が一体になることで金属箔15Aが破断断線するのを防止することができる。
基材11及び補強パターン13がともにポリエチレンテレフタレートで形成されていることで、基材側接着層12が作用する応力が基材11及び補強パターン13により均等に緩和され、基材側接着層12が作用する応力をより確実に抑制することができる。
金属箔パターン15がアルミニウム箔で形成されていることで、金属箔パターンが銅箔で形成されている場合に比べて製造コストを抑えることができる。
金属箔パターン15がアルミニウム箔で形成されていることで、金属箔パターンが銅箔で形成されている場合に比べて製造コストを抑えることができる。
なお、本実施形態では、基材11全体がポリエチレンテレフタレートで形成されているとしたが、基材11における一方の面11aの部分のみがポリエチレンテレフタレートで形成されているとしてもよい。
このように構成され製造された金属箔パターン積層体1を用いて構成された本実施形態の太陽電池モジュール2の一例を図9に示す。
太陽電池モジュール2は、金属箔パターン積層体1と、バックコンタクト方式の太陽電池セル31に設けられたセル電極31aとの間に導電性接続部材32を設け、封止材33、透光性材料で形成されるフロントパネル34を組合せて、加熱・真空ラミネートを行って一体化して構成したものである。
太陽電池モジュール2は、金属箔パターン積層体1と、バックコンタクト方式の太陽電池セル31に設けられたセル電極31aとの間に導電性接続部材32を設け、封止材33、透光性材料で形成されるフロントパネル34を組合せて、加熱・真空ラミネートを行って一体化して構成したものである。
セル電極31aは、P極やN極の電子を取出すために太陽電池セル31の裏面に設けられたものである。
導電性接続部材32は、半田ペーストや銀ペーストを用いることができ、太陽電池セル31のセル電極31aと金属箔パターン積層体1の金属箔パターン15とを電気的に接続している。
導電性接続部材32は、半田ペーストや銀ペーストを用いることができ、太陽電池セル31のセル電極31aと金属箔パターン積層体1の金属箔パターン15とを電気的に接続している。
封止材33は、この例では、太陽電池セル31のセル電極31aよりもフロントパネル34側に設けられた表側透明封止材33aと、表側透明封止材33aと基材側接着層12との間に設けられた裏側封止材33bとを有している。
表側透明封止材33aは、従来のEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)系の封止材や、EMAA(エチレン−メタクリル酸共重合体)、EAA(エチルアクリレート共重合体)、アイオノマー、ポリプロピレン等のオレフィンタイプ、PVB(ポリビニルブチラール)、シリコーン樹脂等の透明タイプの材料を使用することができる。
表側透明封止材33aの厚さは、100μmから1000μmであることが好ましい。表側透明封止材33aの厚さが100μmよりも薄いと太陽電池セル31が割れる恐れがあり、1000μmよりも厚いと経済的でない。
表側透明封止材33aは、従来のEVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)系の封止材や、EMAA(エチレン−メタクリル酸共重合体)、EAA(エチルアクリレート共重合体)、アイオノマー、ポリプロピレン等のオレフィンタイプ、PVB(ポリビニルブチラール)、シリコーン樹脂等の透明タイプの材料を使用することができる。
表側透明封止材33aの厚さは、100μmから1000μmであることが好ましい。表側透明封止材33aの厚さが100μmよりも薄いと太陽電池セル31が割れる恐れがあり、1000μmよりも厚いと経済的でない。
裏側封止材33bは、基本的に表側透明封止材33aと同一の材料を使用することができる。
表側透明封止材33aに加えて裏側封止材33bに要求される品質としては、「金属箔パターン積層体1を紫外線から守るためのUV吸収剤等の添加」、「配線パターンである金属箔パターン15と太陽電池セル31のセル電極31aとの短絡を防ぐために、中間層に耐熱フィルムあるいはスペーサを追加すること」等が考えられる。
裏側封止材33bの厚さは、30μmから1000μmであることが好ましい。裏側封止材33bを薄くすることで、比較的高価な導電性接続部材32の半田ペーストや銀ペーストの使用量を低減させることができる。裏側封止材33bの厚さが30μmよりも薄いと配線パターン、すなわち前述の積層体必要領域R1の段差を埋められず、1000μmを超えると経済的でない。
表側透明封止材33aに加えて裏側封止材33bに要求される品質としては、「金属箔パターン積層体1を紫外線から守るためのUV吸収剤等の添加」、「配線パターンである金属箔パターン15と太陽電池セル31のセル電極31aとの短絡を防ぐために、中間層に耐熱フィルムあるいはスペーサを追加すること」等が考えられる。
裏側封止材33bの厚さは、30μmから1000μmであることが好ましい。裏側封止材33bを薄くすることで、比較的高価な導電性接続部材32の半田ペーストや銀ペーストの使用量を低減させることができる。裏側封止材33bの厚さが30μmよりも薄いと配線パターン、すなわち前述の積層体必要領域R1の段差を埋められず、1000μmを超えると経済的でない。
フロントパネル34を形成する透光性材料としては、太陽電池セル31の発電に必要な波長の光を透過する材料が用いられ、例えばガラス、樹脂が挙げられる。
このように構成された本実施形態の太陽電池モジュール2によれば、金属箔パターン積層体1を太陽電池セル31のセル電極を接続する配線シートとして用いることで、金属箔パターン15のしわによる配線の変形が抑制することができるため、信頼性の高い太陽電池モジュールを安価に製造することができる。
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除なども含まれる。
例えば、図10に示す金属箔パターン積層体1Aのように、金属箔パターン積層体1の各構成に対して金属箔側接着層パターン14を備えないようにしてもよい。この場合、金属箔上に押出し加工やコーティング加工により補強フィルムを形成した後でハーフカット工法等により金属箔および補強フィルムをパターン化して補強パターン13および金属箔パターン15を形成する。補強パターン13と金属箔パターン15とは、押出し加工やコーティング加工により直接接触するように構成される。
例えば、図10に示す金属箔パターン積層体1Aのように、金属箔パターン積層体1の各構成に対して金属箔側接着層パターン14を備えないようにしてもよい。この場合、金属箔上に押出し加工やコーティング加工により補強フィルムを形成した後でハーフカット工法等により金属箔および補強フィルムをパターン化して補強パターン13および金属箔パターン15を形成する。補強パターン13と金属箔パターン15とは、押出し加工やコーティング加工により直接接触するように構成される。
押出し加工を用いる場合には、金属箔パターン15がアルミニウム箔で形成される場合には厚さが30〜200μmとなる。補強パターン13は押出し樹脂層となり厚さは5〜100μm、基材側接着層12の厚さは1〜100μmとなる。補強パターン13としては、ポリオレフィン系樹脂、及びポリエステル系樹脂を少なくとも1種以上含む押出し加工可能な樹脂を用いることが好ましい。
コーティング加工をいる場合には、グラビア印刷やバーコート等を用いることができる。補強パターン13は、強化被膜となる。金属箔パターン15がアルミニウム箔で形成される場合には厚さが30〜200μmとなる。補強パターン13の厚さは5〜100μm、基材側接着層12の厚さは1〜100μmとなる。補強パターン13としては、溶剤希釈された樹脂、UV硬化性樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、及びアクリル樹脂等を用いることが好ましい。
コーティング加工をいる場合には、グラビア印刷やバーコート等を用いることができる。補強パターン13は、強化被膜となる。金属箔パターン15がアルミニウム箔で形成される場合には厚さが30〜200μmとなる。補強パターン13の厚さは5〜100μm、基材側接着層12の厚さは1〜100μmとなる。補強パターン13としては、溶剤希釈された樹脂、UV硬化性樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、及びアクリル樹脂等を用いることが好ましい。
(実施例)
以下では、実施例及び比較例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下に説明する実施例1から3、比較例1及び2の金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
以下では、実施例及び比較例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下に説明する実施例1から3、比較例1及び2の金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
(実施例1)
厚さ250μmのPETフィルム(品名:S10、東レ製)に、厚さ25μmのPVF(ポリフッ化ビニル樹脂)フィルム(品名:PV2111、デュポン社製)を、2液硬化型ウレタン系接着剤(品名:A511/A50、三井化学社製)を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。乾燥時のウレタン接着剤の厚さは、5g/m2であった。すなわち、PETフィルムとPVFフィルムとをウレタン接着剤で貼合わせて、基材を構成した。
この基材とは別に、厚さ35μmの金属箔である銅箔(電解銅箔)と、厚さ25μmの補強フィルムである延伸PETフィルムとを、前述のウレタン接着剤を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。乾燥時のウレタン接着剤の厚さは、5g/m2であった。
厚さ250μmのPETフィルム(品名:S10、東レ製)に、厚さ25μmのPVF(ポリフッ化ビニル樹脂)フィルム(品名:PV2111、デュポン社製)を、2液硬化型ウレタン系接着剤(品名:A511/A50、三井化学社製)を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。乾燥時のウレタン接着剤の厚さは、5g/m2であった。すなわち、PETフィルムとPVFフィルムとをウレタン接着剤で貼合わせて、基材を構成した。
この基材とは別に、厚さ35μmの金属箔である銅箔(電解銅箔)と、厚さ25μmの補強フィルムである延伸PETフィルムとを、前述のウレタン接着剤を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。乾燥時のウレタン接着剤の厚さは、5g/m2であった。
「PV2111/PET」の積層体と、「PET/銅箔」の積層体とのPET面同士を、前述のウレタン接着剤を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。乾燥時のウレタン接着剤の厚さは、5g/m2であった。ウレタン接着剤が架橋して強度が上昇する前に、「PET/銅箔」の積層体のみにハーフカット工法を行い、「PET/銅箔」の積層体の不要部分(積層体不要領域)を除去した。
除去後に、厚さ30μmの未処理のポリエチレンフィルムを保護フィルムとして積層体に重ねて巻き取り、エージングを行った。エージング後、保護フィルムを取り除き、金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
除去後に、厚さ30μmの未処理のポリエチレンフィルムを保護フィルムとして積層体に重ねて巻き取り、エージングを行った。エージング後、保護フィルムを取り除き、金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
(実施例2)
以下の実施例2及び3、比較例1及び2では、実施例1とは異なる部分のみ説明する。
実施例1の銅箔に代えて、厚さ50μmの金属箔であるアルミニウム箔を用いた。
「PV2111/PET」の積層体と、「PET/アルミニウム箔」の積層体とのPET面同士を、厚さ35μmのEMAA系樹脂(品名:N1108C、三井デュポンポリケミカル社製)を用いてエクストルーダー加工により貼合わせを行った。
エクストルーダー加工をした直後には、EMAA系樹脂のラミネート強度が弱いことを利用し、経時でラミネート強度が上昇する前に「PET/アルミニウム箔」の積層体のみにハーフカット工法を行い、「PET/アルミニウム箔」の積層体の不要部分(積層体不要領域)を除去した。
除去後に、常温でエージングを48時間行い、「PV2111/PET」の積層体と「PET/アルミニウム箔」の積層体とを完全に接着させて金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
以下の実施例2及び3、比較例1及び2では、実施例1とは異なる部分のみ説明する。
実施例1の銅箔に代えて、厚さ50μmの金属箔であるアルミニウム箔を用いた。
「PV2111/PET」の積層体と、「PET/アルミニウム箔」の積層体とのPET面同士を、厚さ35μmのEMAA系樹脂(品名:N1108C、三井デュポンポリケミカル社製)を用いてエクストルーダー加工により貼合わせを行った。
エクストルーダー加工をした直後には、EMAA系樹脂のラミネート強度が弱いことを利用し、経時でラミネート強度が上昇する前に「PET/アルミニウム箔」の積層体のみにハーフカット工法を行い、「PET/アルミニウム箔」の積層体の不要部分(積層体不要領域)を除去した。
除去後に、常温でエージングを48時間行い、「PV2111/PET」の積層体と「PET/アルミニウム箔」の積層体とを完全に接着させて金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
(実施例3)
「PV2111/PET」の積層体のPETフィルムにエクストルーダー加工により、厚さ25μmの前述のEMAA系樹脂を加工した。
前述の「PET/銅箔」の積層体にパンチング加工を施して配線パターンを形成した。
EMAA系樹脂上に、パンチング加工した「PET/銅箔」の積層体を配置した。、熱ラミネート加工により、「PV2111/PET」の積層体とパンチング加工した「PET/銅箔」とをEMAA系樹脂を介して完全に接着し、金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。パンチング加工した「PET/銅箔」の積層体を配置するのには、例えば、静電吸着ステージを用いることができる。
「PV2111/PET」の積層体のPETフィルムにエクストルーダー加工により、厚さ25μmの前述のEMAA系樹脂を加工した。
前述の「PET/銅箔」の積層体にパンチング加工を施して配線パターンを形成した。
EMAA系樹脂上に、パンチング加工した「PET/銅箔」の積層体を配置した。、熱ラミネート加工により、「PV2111/PET」の積層体とパンチング加工した「PET/銅箔」とをEMAA系樹脂を介して完全に接着し、金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。パンチング加工した「PET/銅箔」の積層体を配置するのには、例えば、静電吸着ステージを用いることができる。
(比較例1)
「PV2111/PET」の積層体のPETフィルムに、厚さ35μmの金属箔である銅箔(電解銅箔)を、前述のウレタン接着剤を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。乾燥時のウレタン接着剤の厚さは、5g/m2であった。
ウレタン接着剤が架橋して強度が上昇する前に銅箔のみにハーフカット工法を行い、銅箔の不要部分を除去した。
除去後に、実施例1と同様に、保護フィルムを積層体に重ねて巻き取り、エージングを行った。エージング後、保護フィルムを取り除き、比較例1の金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
「PV2111/PET」の積層体のPETフィルムに、厚さ35μmの金属箔である銅箔(電解銅箔)を、前述のウレタン接着剤を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。乾燥時のウレタン接着剤の厚さは、5g/m2であった。
ウレタン接着剤が架橋して強度が上昇する前に銅箔のみにハーフカット工法を行い、銅箔の不要部分を除去した。
除去後に、実施例1と同様に、保護フィルムを積層体に重ねて巻き取り、エージングを行った。エージング後、保護フィルムを取り除き、比較例1の金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
(比較例2)
比較例1と同様に、「PV2111/PET」の積層体のPETフィルムに、厚さ35μmの金属箔である銅箔(電解銅箔)を、前述のウレタン接着剤を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。
フォトレジスト法により銅箔上に配線パターンを形成し、エッチングにより銅箔の不要部分を溶解し除去した。銅箔上のエッチングレジストを除去し、比較例2の金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
すなわち、比較例1及び2の金属箔パターン積層体は、実施例の金属箔パターン積層体に対して、補強パターン及び金属箔側接着層パターンを備えていない。
比較例1と同様に、「PV2111/PET」の積層体のPETフィルムに、厚さ35μmの金属箔である銅箔(電解銅箔)を、前述のウレタン接着剤を用いてドライラミネート法により貼合わせを行った。
フォトレジスト法により銅箔上に配線パターンを形成し、エッチングにより銅箔の不要部分を溶解し除去した。銅箔上のエッチングレジストを除去し、比較例2の金属箔パターン積層体のサンプルを作成した。
すなわち、比較例1及び2の金属箔パターン積層体は、実施例の金属箔パターン積層体に対して、補強パターン及び金属箔側接着層パターンを備えていない。
実施例1から3、比較例1及び2のサンプルを用いて、下記の方法により太陽電池モジュールを作成した。
金属箔パターン積層体の配線における、バックコンタクト方式の太陽電池セルのセル電極に対応する位置に、メタルマスクを用いて銀ペーストを印刷する。
前述のセル電極に対応する位置にパンチング加工等により貫通孔を開けた厚さ200μmのEVA系封止材を、金属箔パターン積層体の配線である金属箔パターン上に配置し、金属箔パターン積層体の金属箔パターンと太陽電池セルとが電気的に接続できるようにしておく。
EVA系封止材の上に太陽電池セルを配置し、厚さ400μmの透明なEVA系封止材、ガラスの順番に配置し、モジュールラミネータによりモジュールラミネートを行い、太陽電池モジュールを作成した。モジュールラミネートの条件は、150℃で5分間真空状態にし、2分間加圧し、加圧を除去した状態を15分間保持した。
金属箔パターン積層体の配線における、バックコンタクト方式の太陽電池セルのセル電極に対応する位置に、メタルマスクを用いて銀ペーストを印刷する。
前述のセル電極に対応する位置にパンチング加工等により貫通孔を開けた厚さ200μmのEVA系封止材を、金属箔パターン積層体の配線である金属箔パターン上に配置し、金属箔パターン積層体の金属箔パターンと太陽電池セルとが電気的に接続できるようにしておく。
EVA系封止材の上に太陽電池セルを配置し、厚さ400μmの透明なEVA系封止材、ガラスの順番に配置し、モジュールラミネータによりモジュールラミネートを行い、太陽電池モジュールを作成した。モジュールラミネートの条件は、150℃で5分間真空状態にし、2分間加圧し、加圧を除去した状態を15分間保持した。
実施例1から3、比較例1及び2のサンプルの評価結果を表1に示す。なお、表1中には、前述の実施例1から3、比較例1及び2のサンプルの作成手順で説明した主な特徴、配線のパターニング方法についても記載した。
すなわち、実施例1から3のサンプルは配線パターンである金属箔パターンが補強パターンにより補強されている。これに対して、比較例1及び2のサンプルには補強パターンは備えられていない。
すなわち、実施例1から3のサンプルは配線パターンである金属箔パターンが補強パターンにより補強されている。これに対して、比較例1及び2のサンプルには補強パターンは備えられていない。
「配線のパターニング加工適正」の項目は、加工適正が良いものの評価を「○」とし、加工適正が悪いものの評価を「×」とした。
実施例1から3では補強パターンを備えていて金属箔パターンが切れにくく加工しやすいため、評価は「○」とした。比較例1では、補強パターンを備えていないため金属箔パターンが切れやすくて加工しにくく、評価は「×」とした。比較例2では、補強パターンを備えていないが、金属箔パターンを単体で扱って操作することがないため、評価は「○」とした。
実施例1から3では補強パターンを備えていて金属箔パターンが切れにくく加工しやすいため、評価は「○」とした。比較例1では、補強パターンを備えていないため金属箔パターンが切れやすくて加工しにくく、評価は「×」とした。比較例2では、補強パターンを備えていないが、金属箔パターンを単体で扱って操作することがないため、評価は「○」とした。
「トータルコスト」の項目は、製造コストが低いものの評価を「○」とし、製造コストが高いものの評価を「×」とした。製造コストが低いものの中でも、製造コストをより抑えられるものの評価を「◎」とした。
実施例1から3では補強パターンを備えているため金属箔パターンが切れにくくパターニングを高速で行え、製造に要する時間が短くできる。実施例1及び3では、評価は「○」とした。実施例2では、さらに金属箔パターンが銅箔に比べて安いアルミニウム箔で形成されているため、評価は「◎」とした。比較例1では、補強パターンを備えていないため金属箔パターンが切れやすくパターニングを高速で行えない。製造に時間がかかるので評価は「×」とした。比較例2では、エッチングの工程コストが高いため、評価は「×」とした。
実施例1から3では補強パターンを備えているため金属箔パターンが切れにくくパターニングを高速で行え、製造に要する時間が短くできる。実施例1及び3では、評価は「○」とした。実施例2では、さらに金属箔パターンが銅箔に比べて安いアルミニウム箔で形成されているため、評価は「◎」とした。比較例1では、補強パターンを備えていないため金属箔パターンが切れやすくパターニングを高速で行えない。製造に時間がかかるので評価は「×」とした。比較例2では、エッチングの工程コストが高いため、評価は「×」とした。
「金属箔が薄い場合の対応」の項目は、金属箔が薄い場合でも加工適正が良いものの評価を「○」とし、金属箔が薄い場合に加工適正が悪くなるものの評価を「×」とした。
実施例1から3では補強パターンを備えているため金属箔パターンが薄くても切れにくく、評価は「○」とした。比較例1では、補強パターンを備えていないため金属箔パターンが薄いとさらに切れやすくなり、評価は「×」とした。比較例2では、補強パターンを備えていないが、金属箔パターンを単体で扱って操作することがないため、評価は「○」とした。
実施例1から3では補強パターンを備えているため金属箔パターンが薄くても切れにくく、評価は「○」とした。比較例1では、補強パターンを備えていないため金属箔パターンが薄いとさらに切れやすくなり、評価は「×」とした。比較例2では、補強パターンを備えていないが、金属箔パターンを単体で扱って操作することがないため、評価は「○」とした。
以上、「配線のパターニング加工適正」、「トータルコスト」及び「金属箔が薄い場合の対応」の各項目を総合的に評価した「総合評価」の項目は、全ての項目の評価が「○」以上のものの評価を「○」とし、評価を「×」の項目が1つでもあるものの評価を「×」とした。評価が「○」のものの中でもより優れているものの評価を「◎」とした。
実施例1の評価は「○」となった。同様に、「総合評価」の項目は、実施例2、実施例3の評価はそれぞれ「◎」、「○」となり、比較例1及び2の評価は「×」となった。
実施例1の評価は「○」となった。同様に、「総合評価」の項目は、実施例2、実施例3の評価はそれぞれ「◎」、「○」となり、比較例1及び2の評価は「×」となった。
1、1A 金属箔パターン積層体
2 太陽電池モジュール
11 基材
11a 一方の面
12 基材側接着層
13 補強パターン
14 金属箔側接着層パターン
15 金属箔パターン
D 厚さ方向
2 太陽電池モジュール
11 基材
11a 一方の面
12 基材側接着層
13 補強パターン
14 金属箔側接着層パターン
15 金属箔パターン
D 厚さ方向
Claims (6)
- シート状に形成された基材と、
前記基材の一方の面に積層された基材側接着層と、
前記基材側接着層の前記基材とは反対側に積層された補強パターンと、
前記補強パターンの前記基材側接着層とは反対側に積層された金属箔パターンと、
を備え、
前記基材の厚さ方向に見たときに、前記補強パターン及び前記金属箔パターンは、互いに同一のパターン形状に形成されるとともに重なることを特徴とする金属箔パターン積層体。 - 前記金属箔パターンは、金属箔側接着層パターンを介して前記補強パターンに積層されていることを特徴とする請求項1に記載の金属箔パターン積層体。
- 前記金属箔側接着層パターンよりも前記基材側接着層の方が厚いことを特徴とする請求項2に記載の金属箔パターン積層体。
- 前記基材における前記一方の面の部分、及び前記補強パターンは、ポリエチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の金属箔パターン積層体。
- 前記金属箔パターンは、アルミニウム箔で形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の金属箔パターン積層体。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の金属箔パターン積層体を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014032816A JP2015157396A (ja) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | 金属箔パターン積層体及び太陽電池モジュール |
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JP (1) | JP2015157396A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109326535A (zh) * | 2017-07-31 | 2019-02-12 | 株式会社斯库林集团 | 基板处理方法和基板处理装置 |
JP2019067877A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 日亜化学工業株式会社 | プリント基板、光源装置および半導体装置、ならびにそれらの製造方法 |
WO2022124094A1 (ja) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 日東電工株式会社 | 金属パターン積層基板の製造方法 |
-
2014
- 2014-02-24 JP JP2014032816A patent/JP2015157396A/ja active Pending
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JP2019067877A (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-25 | 日亜化学工業株式会社 | プリント基板、光源装置および半導体装置、ならびにそれらの製造方法 |
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