JP2015228457A - 太陽電池用導電性接着剤、太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温・低圧で圧着可能なペースト状でありながら、優れた保存安定性、接着力、及び耐湿熱性を得ることができる太陽電池用導電性接着剤、太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】導電性接着剤17は、太陽電池に形成された電極とタブ線とを接続するペースト状の太陽電池用導電性接着剤であって、多官能(メタ)アクリルモノマーと、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーと、ウレタン(メタ)アクリレートと、脂肪族系有機過酸化物と、イミダゾールシランと、導電性フィラーとを含有する。【選択図】図2
Description
本発明は、太陽電池に形成された電極とタブ線とを接続する太陽電池用導電性接着剤、太陽電池用導電性接着剤を用いた太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
太陽電池のセルとタブ線の接続には、一般的にフィルム状の導電性接着剤が用いられている。導電性接着剤は、フィルム状に成形されているため、接着時にはこれを変形させる必要があり、ある程度の圧力を必要とする。しかし、太陽電池用セルは、薄型化が進んでいることもあり、圧力に対して割れやすいという欠点がある。よって、より低圧で圧着できる導電性接着剤が望まれている。
通常、低圧で圧着するためには、フィルム状ではなくペースト状の接着剤を使用することが考えられる。しかし、太陽電池用接着剤は、部材への熱ダメージを避ける目的で、低温硬化性も求められるため、ペースト状の接着剤を低温硬化性にすると、保管時に増粘しやすく、塗布時の塗布量のコントロールが困難になる。
さらに、上述した低温硬化性を実現するためには、一般的にアクリル系モノマーと有機過酸化物の組み合わせが用いられるが、アクリル系の接着剤は、金属等への接着力に劣る傾向がある。よって、接着力の向上も併せて求められる。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、低温・低圧で圧着可能なペースト状でありながら、優れた保存安定性、接着力、及び耐湿熱性を得ることができる太陽電池用導電性接着剤、太陽電池モジュール、及び太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
本発明者は、鋭意検討を行った結果、下記成分を必須とすることにより、優れた保存安定性、接着力、及び耐湿熱性が得られることを見出した。
すなわち、本発明に係る太陽電池用導電性接着剤は、多官能(メタ)アクリルモノマーと、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーと、ウレタン(メタ)アクリレートと、脂肪族系有機過酸化物と、イミダゾールシランと、導電性フィラーとを含有することを特徴とする。
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、電極を有する太陽電池セルと、タブ線と、導電性接着剤の硬化物とを有し、前記太陽電池セルの電極と前記タブ線とが、前記導電性接着剤の硬化物を用いて接続されてなり、前記導電性接着剤が、前述の太陽電池用導電性接着剤であることを特徴とする。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前述の太陽電池用導電性接着剤を太陽電池セルの電極又はタブ線に塗布し、前記太陽電池用導電性接着剤を介して太陽電池セルとタブ線とを熱圧着することを特徴とする。
本発明によれば、多官能(メタ)アクリルモノマーと、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーと、ウレタン(メタ)アクリレートと、脂肪族系有機過酸化物と、イミダゾールシランと、導電性フィラーとを含有するため、低温・低圧で圧着可能なペースト状でありながら、優れた保存安定性、接着力、及び耐湿熱性を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1.太陽電池用導電性接着剤
2.太陽電池モジュール
3.太陽電池モジュールの製造方法
4.実施例
1.太陽電池用導電性接着剤
2.太陽電池モジュール
3.太陽電池モジュールの製造方法
4.実施例
<1.太陽電池用導電性接着剤>
本実施の形態に係る太陽電池用導電性接着剤は、太陽電池に形成された電極とタブ線とを接続するペースト状の太陽電池用導電性接着剤であって、多官能(メタ)アクリルモノマー(成分(A))と、酸性基含有(メタ)アクリルモノマー(成分(B))と、ウレタン(メタ)アクリレート(成分(C))と、脂肪族系有機過酸化物(成分(D))と、イミダゾールシラン(成分(E))と、導電性フィラー(成分(F))とを含有する。
なお、本明細書において、(メタ)アクリルモノマーとは、アクリル酸エステル(アクリレート)とメタクリル酸エステル(メタクリレート)とを包含する意味である。
本実施の形態に係る太陽電池用導電性接着剤は、太陽電池に形成された電極とタブ線とを接続するペースト状の太陽電池用導電性接着剤であって、多官能(メタ)アクリルモノマー(成分(A))と、酸性基含有(メタ)アクリルモノマー(成分(B))と、ウレタン(メタ)アクリレート(成分(C))と、脂肪族系有機過酸化物(成分(D))と、イミダゾールシラン(成分(E))と、導電性フィラー(成分(F))とを含有する。
なお、本明細書において、(メタ)アクリルモノマーとは、アクリル酸エステル(アクリレート)とメタクリル酸エステル(メタクリレート)とを包含する意味である。
[成分(A):多官能(メタ)アクリルモノマー]
成分(A)は、分子内に2以上のアクリレート残基又はメタクリレート残基(以下、(メタ)アクリレート残基)を有する重合性化合物であり、接着剤などの分野で用いられている2官能以上の(メタ)アクリレートから適宜選択して使用することができる。
成分(A)は、分子内に2以上のアクリレート残基又はメタクリレート残基(以下、(メタ)アクリレート残基)を有する重合性化合物であり、接着剤などの分野で用いられている2官能以上の(メタ)アクリレートから適宜選択して使用することができる。
成分(A)の2官能の(メタ)アクリルモノマーの具体例としては、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールAEO変性ジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシ化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、エトキシ化(4)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(10)ビスフェノールAジアクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート、アルコキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジオキサングリコールジアクリレート等が挙げられる。
また、成分(A)の3官能以上の(メタ)アクリルモノマーの具体例としては、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、ペンタエリストリールトリアクリレート(PETA)、ε−カプロラクトン変性トリス−(−2アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、ε−カプロラクトン変性トリス(アクロキシエチル)アクリレート、エトキシ化(20)トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(9)トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化(3)グリセリルトリアクリレート、エトキシ化(4)ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)等が挙げられる。
これらの成分(A)は、1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの中でも、ジシクロペンタジエン骨格含有(メタ)アクリレート、フルオレン骨格含有(メタ)アクリレート、イソシアヌル骨格含有(メタ)アクリレートから選択される1種以上を用いることが耐熱性の向上等の観点から好ましい。これらの骨格を有する多官能(メタ)アクリレートは、単独で150℃程度の高いガラス転移温度を有するため、系全体の耐熱温度を向上させることができる。また、これらの骨格を有する多官能(メタ)アクリレートは、単独で用いることができるが、粘度調節、接着力調整等の観点から、2種以上を併用してもよい。
また、これらの骨格を有する多官能(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート等が挙げられ、市場で入手可能な具体例としては、新中村化学(株)の商品名「NKエステルDCP」、「NKエステルA−BPEF」、「NKエステルA−9300」等を挙げることができる。
成分(A)の導電性接着剤組成物中の含有量は、密着性、反応性、架橋性などの観点から、10wt%以上70wt%以下であることが好ましく、20wt%以上60wt%以下であることがより好ましい。
[成分(B):酸性基含有(メタ)アクリルモノマー]
成分(B)は、カルボキシル基、水酸基、リン酸エステル基、リン酸基、スルホン酸基等の酸性基を有しており、金属に対する接着性を向上させる。カルボキシル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、2−アクリロイルオキシエチルサクシネート、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートフタル酸変性物等が挙げられる。リン酸エステル基又はリン酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレンオキシド変性フェノキシ化リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ブトキシ化リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性オクチルオキシ化リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸トリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、スルホン酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−スルホエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
成分(B)は、カルボキシル基、水酸基、リン酸エステル基、リン酸基、スルホン酸基等の酸性基を有しており、金属に対する接着性を向上させる。カルボキシル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、2−アクリロイルオキシエチルサクシネート、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートフタル酸変性物等が挙げられる。リン酸エステル基又はリン酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチレンオキシド変性フェノキシ化リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ブトキシ化リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性オクチルオキシ化リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸トリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、スルホン酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−スルホエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの成分(B)は、1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの中でも、カルボキシル基を含有する(メタ)アクリルモノマーを用いることが接着性の向上等の観点から好ましい。カルボキシル基を含有する(メタ)アクリルモノマーの市場で入手可能な具体例としては、新中村化学(株)の商品名「NKエステルA−SA」等を挙げることができる。
成分(B)の導電性接着剤組成物中の含有量は、1wt%以上30wt%以下であることが好ましく、5wt%以上15wt%以下であることがより好ましい。成分(B)の含有量が少ないと、接着性が低下する傾向にあり、成分(B)の含有量が多いと、貯蔵安定性が低下する傾向にある。
[成分(C):ウレタン(メタ)アクリレート]
成分(C)は、ポリオールとジイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート化合物と、水酸基を有するアクリレートモノマーとの反応生成物であり、ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートジオールが挙げられる。これらの中でも、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いたポリエーテル骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートを用いることが接着性の向上等の観点から好ましい。ポリエーテル骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートの市場で入手可能な具体例としては、根上工業(株)の商品名「アートレジンUN−6200」等を挙げることができる。
成分(C)は、ポリオールとジイソシアネートとを反応させて得られるイソシアネート化合物と、水酸基を有するアクリレートモノマーとの反応生成物であり、ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートジオールが挙げられる。これらの中でも、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いたポリエーテル骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートを用いることが接着性の向上等の観点から好ましい。ポリエーテル骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートの市場で入手可能な具体例としては、根上工業(株)の商品名「アートレジンUN−6200」等を挙げることができる。
成分(C)の導電性接着剤組成物中の含有量は、10wt%以上であることが好ましい。成分(C)の含有量が少ないと、接着性が低下する傾向にある。
[成分(D):脂肪族系有機過酸化物]
成分(D)は、芳香族系有機過酸化物に比べ、貯蔵安定性を向上させる。成分(D)としては、公知の脂肪族系有機過酸化物の中から適宜選択して使用することができ、例えば、ジラウロイルペーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、シクロヘキサノンパーオキシド、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート等が挙げられる。
成分(D)は、芳香族系有機過酸化物に比べ、貯蔵安定性を向上させる。成分(D)としては、公知の脂肪族系有機過酸化物の中から適宜選択して使用することができ、例えば、ジラウロイルペーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、シクロヘキサノンパーオキシド、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート等が挙げられる。
これらの成分(D)は、1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの中でも、ジラウロイルパーオキシドを用いることが接着性の向上等の観点から好ましい。ジラウロイルパーオキシドの市場で入手可能な具体例としては、日本油脂(株)の商品名「パーロイルL」等を挙げることができる。
成分(D)の導電性接着剤組成物中の含有量は、0.1wt%以上10wt%以下であることが好ましく、1wt%以上5wt%以下であることがより好ましい。成分(D)の含有量が少ないと、接着性が低下する傾向にあり、成分(D)の含有量が多いと、貯蔵安定性が低下する傾向にある。
[成分(E):イミダゾールシラン]
成分(E)は、イミダゾール基を有するシランカップリング剤であり、接着性及び貯蔵安定性を向上させる。成分(E)は、例えば、イミダゾール化合物と3−グリシドキシプロピルシラン化合物とを反応させることにより得ることができる。イミダゾール化合物としては、イミダゾール、2−アルキルイミダゾール、2,4−ジアルキルイミダゾール、4−ビニルイミダゾール等を挙げることができる。また、3−グリシドキシプロピルシラン化合物としては、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、3−グリシドキシプロピルジアルコキシアルキルシラン、3−グリシドキシプロピルアルコキシジアルキルシランを挙げることができる。また、市場で入手可能な具体例としては、JX日鉱日石金属(株)の商品名「IM−1000」等を挙げることができる。
成分(E)は、イミダゾール基を有するシランカップリング剤であり、接着性及び貯蔵安定性を向上させる。成分(E)は、例えば、イミダゾール化合物と3−グリシドキシプロピルシラン化合物とを反応させることにより得ることができる。イミダゾール化合物としては、イミダゾール、2−アルキルイミダゾール、2,4−ジアルキルイミダゾール、4−ビニルイミダゾール等を挙げることができる。また、3−グリシドキシプロピルシラン化合物としては、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、3−グリシドキシプロピルジアルコキシアルキルシラン、3−グリシドキシプロピルアルコキシジアルキルシランを挙げることができる。また、市場で入手可能な具体例としては、JX日鉱日石金属(株)の商品名「IM−1000」等を挙げることができる。
成分(E)の導電性接着剤組成物中の含有量は、0.1wt%以上30wt%以下であることが好ましく、1wt%以上10wt%以下であることがより好ましい。成分(E)の含有量が少ないと、接着性が低下する傾向にあり、成分(E)の含有量が多いと、貯蔵安定性が低下する傾向にある。
[成分(F):導電性フィラー]
成分(F)は、導電性ペーストなどの分野で用いられている導電性粒子から適宜選択して使用することができる。成分(F)としては、樹脂コア金属メッキ粒子、又は金属粒子を用いることができる。金属粒子としては、特に制限されず、例えば、ニッケル、金、銀、銅などを挙げることができる。また、樹脂コア金属メッキ粒子としては、樹脂粒子に金めっきやニッケルめっきを施した粒子などを挙げることができる。これらの導電性フィラーは、1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの中でも、ニッケル微粒子を用いることが接続信頼性の向上等の観点から好ましい。ニッケル微粒子は、銀微粒子や銅微粒子と比べて固有の電気抵抗は高いものの、マイグレーションを起こさず、酸化にも比較的強く、導電性の経時変化を抑制することができる。
成分(F)は、導電性ペーストなどの分野で用いられている導電性粒子から適宜選択して使用することができる。成分(F)としては、樹脂コア金属メッキ粒子、又は金属粒子を用いることができる。金属粒子としては、特に制限されず、例えば、ニッケル、金、銀、銅などを挙げることができる。また、樹脂コア金属メッキ粒子としては、樹脂粒子に金めっきやニッケルめっきを施した粒子などを挙げることができる。これらの導電性フィラーは、1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。これらの中でも、ニッケル微粒子を用いることが接続信頼性の向上等の観点から好ましい。ニッケル微粒子は、銀微粒子や銅微粒子と比べて固有の電気抵抗は高いものの、マイグレーションを起こさず、酸化にも比較的強く、導電性の経時変化を抑制することができる。
成分(F)の導電性接着剤組成物中の含有量は、接続信頼性などの観点から、1wt%以上20wt%以下であることが好ましく、3wt%以上10wt%以下であることがより好ましい。
[他の成分]
また、導電性接着剤組成物は、前述した成分(A)〜成分(F)の他に、更に必要に応じて無機フィラー(成分(G))を含有することが好ましい。これにより、流動性及び粘性を調整することができる。成分(G)としては、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物微粒子が挙げられる。成分(G)の市場で入手可能な具体例としては、エボニック(株)製商品名「アエロジルR202」等を挙げることができる。
また、導電性接着剤組成物は、前述した成分(A)〜成分(F)の他に、更に必要に応じて無機フィラー(成分(G))を含有することが好ましい。これにより、流動性及び粘性を調整することができる。成分(G)としては、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物微粒子が挙げられる。成分(G)の市場で入手可能な具体例としては、エボニック(株)製商品名「アエロジルR202」等を挙げることができる。
また、導電性接着剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、溶剤、増粘剤、着色剤、レベリング剤、各種熱可塑性樹脂材料等の添加剤を含有することができる。また、成分(A)、成分(B)、及び成分(C)の(メタ)アクリレート以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、単官能(メタ)アクリレートなどを添加してもよい。
このような導電性接着剤は、前述した成分(A)〜(F)、更に必要に応じて成分(G)、各種添加剤を、常法に従って均一に混合することにより製造することができる。
前述の構成からなる導電性接着剤によれば、5℃の温度環境下に3ヶ月放置したときの粘度を、初期粘度の2倍以下とすることができ、さらに、5℃の温度環境下に6ヶ月放置したときの粘度を、初期粘度の2倍以下とすることができ、優れた貯蔵安定性を得ることができる。また、導電性接着剤は、適度な流動性及び粘性を有するペースト状であるため、熱圧着時における圧力が、0.1MPa以上2.0MPa以下、さらには0.1MPa以上0.5MPa以下の低圧力でも圧着することができ、太陽電池セルの破壊を抑制することができる。また、Ag、SiN、ITOに対して優れた接着性が得られるため、Ag電極に対して接着する結晶系太陽電池セル、SiN膜に対して接着するバスバーレスタイプの結晶系太陽電池セル、ITO膜に対して接着する薄膜系太陽電池セルのいずれにも適用することができる。
<2.太陽電池モジュール>
本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、電極を有する太陽電池セルと、タブ線と、導電性接着剤の硬化物とを有し、太陽電池セルの電極とタブ線とが、前述の導電性接着剤の硬化物を用いて接続されている。太陽電池モジュールとしては、例えば、いわゆる結晶系、薄膜系、化合物系、有機系、量子ドット型などを挙げることができる。
本実施の形態に係る太陽電池モジュールは、電極を有する太陽電池セルと、タブ線と、導電性接着剤の硬化物とを有し、太陽電池セルの電極とタブ線とが、前述の導電性接着剤の硬化物を用いて接続されている。太陽電池モジュールとしては、例えば、いわゆる結晶系、薄膜系、化合物系、有機系、量子ドット型などを挙げることができる。
[結晶系太陽電池モジュール]
図1は、結晶系太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であり、図2は、太陽電池セルのストリングスを示す断面図である。
図1は、結晶系太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であり、図2は、太陽電池セルのストリングスを示す断面図である。
太陽電池モジュール1は、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が封止接着剤のシート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。
封止接着剤としては、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。
図2に示すように、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。光電変換素子10は、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である。
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表面電極となるフィンガー電極12が設けられている。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。また、フィンガー電極12は、表面に適宜、防錆等を目的としたメッキ処理が施されている。
太陽電池セル2は、各フィンガー電極12と略直交することによりフィンガー電極12の電気を集電す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とされている。したがって、太陽電池セル2は、タブ線3が導電性接着剤17を介して直接フィンガー電極12と接続される。なお、本発明は、バスバー電極が形成された太陽電池セルを用いることもできる。
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、導電性接着剤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。なお、裏面電極13にも、表面に適宜、防錆等を目的としたメッキ処理が施されている。
そして、太陽電池セル2は、タブ線3によって、表面に形成された各フィンガー電極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、前述した導電性接着剤17によって接続される。
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、導電性接着剤17の塗布幅とほぼ同じ幅の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のフィンガー電極12が設けられた表面への接着面とされ、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着面とされている。
[薄膜系太陽電池モジュール]
図3は、薄膜系太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であり、図4は、薄膜系太陽電池の構成例を示す平面図である。
図3は、薄膜系太陽電池モジュールの構成例を示す分解斜視図であり、図4は、薄膜系太陽電池の構成例を示す平面図である。
薄膜太陽電池51は、図4に示すように、複数の太陽電池セル52がコンタクトラインによって接続された太陽電池ストリングを構成する。図3に示すように、このストリング構造を有する薄膜太陽電池51は、単体で、又は複数枚連結されたマトリクスを構成して、裏面側に設けられた封止接着剤のシート53及びバックシート54とともに一括してラミネートされることにより太陽電池モジュール55が形成される。なお、太陽電池モジュール55は、適宜、周囲にアルミニウムなどの金属フレーム55が取り付けられる。
封止接着剤としては、例えばエチレンビニルアセテート樹脂(EVA)等の透光性封止材が用いられる。また、バックシート4としては、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性等の諸特性に優れるプラスチックのフィルムあるいはシートが用いられ、例えばフッ素系樹脂の高耐性という特徴を生かした、ポリフッ化ビニル(PVF)/ポリエチレンテレフタレート(PET)/ポリフッ化ビニル(PVF)の構成の積層シートを用いることができる。
薄膜太陽電池51は、透光性絶縁基板57上に、図示は省略しているが、透明導電膜からなる透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜がこの順に積層されて形成され、透光性絶縁基板57側から光を入射させるスーパーストレート型の太陽電池である。なお、薄膜太陽電池には、基材、裏面電極、光電変換層、透明電極の順で形成されたサブストレート型太陽電池もある。以下では、スーパーストレート型の薄膜太陽電池51を例に説明するが、本技術は、サブストレート型の薄膜太陽電池に用いることもできる。
また、薄膜太陽電池51は、薄膜系太陽電池全般、例えばアモルファスシリコン、微結晶タンデム、CdTe、CIS、フレキシブル等の各種薄膜系太陽電池、あるいは、いわゆる単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、HIT太陽電池といったいわゆるシリコン系太陽電池を用いることができる。
透光性絶縁基板57としては、ガラスやポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いることができる。透明電極膜としては、例えばSnO2、ZnO、ITOなどを用いることができる。光電変換層としては、アモルファスシリコン、微結晶シリコンあるいは多結晶シリコンなどのシリコン系光電変換膜や、CdTe,CuInSe2、Cu(In,Ga)Se2などの化合物系光電変換膜を用いることができる。裏面電極膜としては、例えば透明導電膜と金属膜の積層構造を有する。透明電極膜は、SnO2、ZnO、ITOなどを用いることができる。金属膜は、銀、アルミニウム等を用いることができる。
このように構成された薄膜太陽電池51は、図4に示すように、透光性絶縁基板57のほぼ全幅にわたる長さを有する矩形状の太陽電池セル52が複数形成されている。各太陽電池セル52は、電極分割ラインによって分離されるとともに、コンタクトラインによって隣接する太陽電池セル52同士において一方の透明電極膜と他方の裏面電極膜とが互いに接続されることで、複数の太陽電池セル52が直列に接続された太陽電池ストリングが構成されている。
そして、薄膜太陽電池51は、太陽電池ストリングにおける一端部の太陽電池セル52の透明電極膜の端部上に、太陽電池セル52とほぼ同一長さの線状のP型電極58が形成され、他端部の太陽電池セル52の裏面電極膜の端部上に、太陽電池セル52とほぼ同一長さの線状のN型電極59が形成されている。薄膜太陽電池51は、これらP型電極58及びN型電極59が電極取り出し部となり、タブ線60を介して端子ボックス70へ電気を供給する。
タブ線60は、薄膜太陽電池51のP型電極58及びN型電極59に導通接続されることにより電極を取り出す端子となるものである。図4に示すように、タブ線60は、導電性接着剤を介して薄膜太陽電池51のP型電極58やN型電極59上に接続される集電タブ部61と、端子ボックス70と接続される接続タブ部62とを有し、集電タブ部61と接続タブ部62とは、折り返し部63を介して連続している。接続タブ部62は、薄膜太陽電池51のモジュール化の際には封止接着材のシート53及びバックシート54を挿通し、バックシート54上に設けられる端子ボックス70と接続される。
タブ線60は、例えば厚さ9〜300μmに圧延あるいは電解法にて成形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形成される、P型電極58及びN型電極59とほぼ同じ幅の1〜3mm幅の平角線である。集電タブ部61は、P型電極58及びN型電極59と略同じ長さを有し、前述の導電性接着剤を介してP型電極58及びN型電極59の全面に対して電気的かつ機械的に接合されている。また、接続タブ部62は、タブ線60の一部が折り返し部53で折り返された先の部分であり、薄膜太陽電池51のモジュール化の際には封止接着材のシート53及びバックシート54に設けられた挿通孔を挿通しバックシート54上に折り返されて、先端がバックシート54上に設けられた端子ボックス70の端子台に接続される。
<3.太陽電池モジュールの製造方法>
本実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前述した導電性接着剤を太陽電池セルの電極又はタブ線に塗布し、導電性接着剤を介して太陽電池セルとタブ線とを熱圧着する。太陽電池セルは、前述の結晶系太陽電池セル、バスバーレスタイプの結晶系太陽電池セル、薄膜系太陽電池セルなどを用いることができる。以下では、バスバーレスタイプの結晶系太陽電池セルとタブ線との接続について図1及び図2を参照して説明する。
本実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、前述した導電性接着剤を太陽電池セルの電極又はタブ線に塗布し、導電性接着剤を介して太陽電池セルとタブ線とを熱圧着する。太陽電池セルは、前述の結晶系太陽電池セル、バスバーレスタイプの結晶系太陽電池セル、薄膜系太陽電池セルなどを用いることができる。以下では、バスバーレスタイプの結晶系太陽電池セルとタブ線との接続について図1及び図2を参照して説明する。
前述のペースト状の導電性接着剤17は、タブ線3の接着面、又は太陽電池セル2の各電極上に塗布される。導電性接着剤17を太陽電池セル2の各電極上に塗布する場合、導電性接着剤17は、太陽電池セル2の表面にほぼ平行に複数形成されている各フィンガー電極12と交叉するように塗布され、また、裏面電極13のタブ線接続部14上に塗布される。
次いで、導電性接着剤17を介して太陽電池セル2とタブ線3とが所定位置に配置される。その後、導電性接着剤17がタブ線3上から加熱ボンダーによって所定の温度、圧力で熱圧着されることにより、タブ線3と、太陽電池セル2のフィンガー電極12及び裏面電極13のタブ線接続部14とが導電性フィラーを挟持し、この状態でバインダー樹脂が硬化する。これにより複数の太陽電池セル2がタブ線3によって接続された太陽電池ストリングス4が形成される。
熱圧着時における圧力は、0.1MPa以上2.0MPa以下であることが好ましく、0.1MPa以上0.5MPa以下であることがより好ましい。このように低圧で圧着することにより、太陽電池セルの破壊を抑制することができる。
ストリングス4が複数配列されたマトリクス5は、太陽電池セル2を封止するEVA等の透光性の封止接着剤のシート6が表裏面に積層され、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、太陽電池モジュール1が完成する。
このように、いわゆるバスバーレス構造の太陽電池セル2を用いることにより、バスバー電極と導電性接着剤17やタブ線3との位置合わせが不要となり、製造工数や部品点数の削減を図り、また製造コストを削減することができる。
なお、太陽電池モジュールの製造方法は、上述のように太陽電池セル2の各電極12,13上に導電性接着フィルム17及びタブ線3を配置した後、加熱ボンダーによってタブ線3上を熱加圧する工法に限られることなく、太陽電池セル2の表面及び裏面に導電性接着接着剤17、タブ線3及び太陽電池セル2を封止するEVA等の透光性の封止接着剤のシート6を順次積層させ、減圧ラミネーターにより一括してラミネート処理を行うとともに、タブ線3と各電極12,13とを熱圧着するようにしてもよい。
<3.実施例>
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、ペースト状の導電性接着剤を作製し、その貯蔵安定性を評価した。また、導電性接着剤を用いてタブ線と太陽電池セルとを圧着し、その接着性を評価した。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性を評価した。
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、ペースト状の導電性接着剤を作製し、その貯蔵安定性を評価した。また、導電性接着剤を用いてタブ線と太陽電池セルとを圧着し、その接着性を評価した。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性を評価した。
[貯蔵安定性の評価]
5℃環境下に導電性接着剤を放置し、導電性接着剤の粘度が初期粘度の2倍になるまでの時間を測定した。回転式レオメータ(TA Instruments社)を用い、粘度を測定温度23℃、測定圧力5g一定、測定プレート直径8mmの条件で測定し、下記評価基準で評価した。
評価基準
◎:6ヶ月以上
○:3ヶ月以上6ヶ月未満
△:1ヶ月以上3ヶ月未満
×:1ヶ月未満
[接着性の評価]
5℃環境下に導電性接着剤を放置し、導電性接着剤の粘度が初期粘度の2倍になるまでの時間を測定した。回転式レオメータ(TA Instruments社)を用い、粘度を測定温度23℃、測定圧力5g一定、測定プレート直径8mmの条件で測定し、下記評価基準で評価した。
評価基準
◎:6ヶ月以上
○:3ヶ月以上6ヶ月未満
△:1ヶ月以上3ヶ月未満
×:1ヶ月未満
[接着性の評価]
(Agに対する接着性の評価)
シリコン基板上にAgペーストをスクリーン印刷及び焼成することにより、フィンガー電極及びバスバー電極が形成された結晶系太陽電池セルを用いた。フィンガー電極の平均幅は100μm、バスバー電極の平均幅は2mmであった。導電性接着剤を用いて、結晶系太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。JIS K 6854に準拠し、タブ線付き太陽電池セルからタブ線を引張強度50cm/minで90°方向に剥離したときの剥離強度(N/mm)を、剥離強度試験機(テンシロン、オリエンテック社製)を用いて測定し、下記評価基準で評価した。
シリコン基板上にAgペーストをスクリーン印刷及び焼成することにより、フィンガー電極及びバスバー電極が形成された結晶系太陽電池セルを用いた。フィンガー電極の平均幅は100μm、バスバー電極の平均幅は2mmであった。導電性接着剤を用いて、結晶系太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。JIS K 6854に準拠し、タブ線付き太陽電池セルからタブ線を引張強度50cm/minで90°方向に剥離したときの剥離強度(N/mm)を、剥離強度試験機(テンシロン、オリエンテック社製)を用いて測定し、下記評価基準で評価した。
(SiNに対する接着性の評価)
プラズマCVD法等によりシリコン基板上に反射防止膜としてSiN膜を形成し、Agペーストをスクリーン印刷及び焼成することにより、フィンガー電極のみを形成し、バスバー電極が形成されていないバスバーレスタイプの結晶系太陽電池セルを用いた。フィンガー電極の平均幅は100μmであった。導電性接着剤を用いて、バスバーレスタイプの太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。JIS K 6854に準拠し、タブ線付き太陽電池セルからタブ線を引張強度50cm/minで90°方向に剥離したときの剥離強度(N/mm)を、剥離強度試験機(テンシロン、オリエンテック社製)を用いて測定し、下記評価基準で評価した。
プラズマCVD法等によりシリコン基板上に反射防止膜としてSiN膜を形成し、Agペーストをスクリーン印刷及び焼成することにより、フィンガー電極のみを形成し、バスバー電極が形成されていないバスバーレスタイプの結晶系太陽電池セルを用いた。フィンガー電極の平均幅は100μmであった。導電性接着剤を用いて、バスバーレスタイプの太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。JIS K 6854に準拠し、タブ線付き太陽電池セルからタブ線を引張強度50cm/minで90°方向に剥離したときの剥離強度(N/mm)を、剥離強度試験機(テンシロン、オリエンテック社製)を用いて測定し、下記評価基準で評価した。
(ITOに対する接着性の評価)
ITO膜からなるP型電極及びN型電極を有する薄膜系太陽電池セルを用いた。導電性接着剤を用いて、薄膜系太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。JIS K 6854に準拠し、タブ線付き太陽電池セルからタブ線を引張強度50cm/minで90°方向に剥離したときの剥離強度(N/mm)を、剥離強度試験機(テンシロン、オリエンテック社製)を用いて測定し、下記評価基準で評価した。
評価基準
◎:2.0N/mm以上
○:1.5N/mm以上2.0N/mm未満
△:1.0N/mm以上1.5N/mm未満
×:1.0N/mm未満
ITO膜からなるP型電極及びN型電極を有する薄膜系太陽電池セルを用いた。導電性接着剤を用いて、薄膜系太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。JIS K 6854に準拠し、タブ線付き太陽電池セルからタブ線を引張強度50cm/minで90°方向に剥離したときの剥離強度(N/mm)を、剥離強度試験機(テンシロン、オリエンテック社製)を用いて測定し、下記評価基準で評価した。
評価基準
◎:2.0N/mm以上
○:1.5N/mm以上2.0N/mm未満
△:1.0N/mm以上1.5N/mm未満
×:1.0N/mm未満
[耐湿熱性]
シリコン基板上にAgペーストをスクリーン印刷及び焼成することにより、フィンガー電極及びバスバー電極が形成された結晶系太陽電池セルを用いた。フィンガー電極の平均幅は100μm、バスバー電極の平均幅は2mmであった。導電性接着剤を用いて、結晶系太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。得られたタブ線付き太陽電池セルを封止用樹脂により覆い、更に封止用樹脂を防湿性のバックシートにより覆った。封止用樹脂には、厚み500μmのエチレン/酢酸ビニル共重合体を用い、バックシートには、TPT型(テドラー(商品名、デュポン(株)製、ポリフッ化ビニル樹脂フィルム(PVF))/PET/テドラー(商品名、デュポン(株)製)、ポリフッ化ビニル樹脂フィルム(PVF))の3層ラミネートフィルムを用いた。そして、減圧ラミネーターを用いて封止用樹脂による封止を行った。具体的は、100℃にて真空引きを5分間行った後、プレス時間5分間、0.1MPaにてラミネートし、その後、オーブンにて155℃、45分間で硬化を行った。以上により、太陽電池モジュールを得た。
シリコン基板上にAgペーストをスクリーン印刷及び焼成することにより、フィンガー電極及びバスバー電極が形成された結晶系太陽電池セルを用いた。フィンガー電極の平均幅は100μm、バスバー電極の平均幅は2mmであった。導電性接着剤を用いて、結晶系太陽電池セルとハンダメッキタブ線とを所定の条件で圧着し、タブ線付き太陽電池セルを得た。得られたタブ線付き太陽電池セルを封止用樹脂により覆い、更に封止用樹脂を防湿性のバックシートにより覆った。封止用樹脂には、厚み500μmのエチレン/酢酸ビニル共重合体を用い、バックシートには、TPT型(テドラー(商品名、デュポン(株)製、ポリフッ化ビニル樹脂フィルム(PVF))/PET/テドラー(商品名、デュポン(株)製)、ポリフッ化ビニル樹脂フィルム(PVF))の3層ラミネートフィルムを用いた。そして、減圧ラミネーターを用いて封止用樹脂による封止を行った。具体的は、100℃にて真空引きを5分間行った後、プレス時間5分間、0.1MPaにてラミネートし、その後、オーブンにて155℃、45分間で硬化を行った。以上により、太陽電池モジュールを得た。
初期及び耐湿熱試験後の太陽電池モジュールをIEC60904に準拠してI−V測定し、下記評価基準で評価した。耐湿熱試験は、IEC 61215に準拠し、85℃85%RH1000hの条件で行った。
評価基準
◎:出力低下が3%以下
○:出力低下が3%超5%以下
×:出力低下が5%超
評価基準
◎:出力低下が3%以下
○:出力低下が3%超5%以下
×:出力低下が5%超
<実施例1>
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)を3質量部、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を30質量部、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を40質量部、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を10質量部、導電性フィラーとしてニッケルパウダーを7質量部、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を5質量部、及び無機フィラーとしてアエロジルR202(商品名)を5質量部混合し、ペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)を3質量部、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を30質量部、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を40質量部、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を10質量部、導電性フィラーとしてニッケルパウダーを7質量部、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を5質量部、及び無機フィラーとしてアエロジルR202(商品名)を5質量部混合し、ペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例2>
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてNKエステルA−BPEF(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてNKエステルA−BPEF(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例3>
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてNKエステルA−9300(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてNKエステルA−9300(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例4>
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を15質量部、及びNKエステルA−BPEF(商品名)を15質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を15質量部、及びNKエステルA−BPEF(商品名)を15質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例5>
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を10質量部、NKエステルA−BPEF(商品名)を10質量部、及びNKエステルA−9300(商品名)を10質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を10質量部、NKエステルA−BPEF(商品名)を10質量部、及びNKエステルA−9300(商品名)を10質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例6>
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてライトアクリレートNP−A(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてライトアクリレートNP−A(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は○であった。
<実施例7>
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてパーオクタO(商品名)を3質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてパーオクタO(商品名)を3質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例8>
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてパーヘキサH(商品名)を3質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてパーヘキサH(商品名)を3質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<比較例1>
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてナイパーBW(商品名)を3質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてナイパーBW(商品名)を3質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は×であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<比較例2>
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてナイパーBW(商品名)を3質量部添加し、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてライトアクリレートIB−XA(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表1に示すように、有機過酸化物としてパーロイルL(商品名)に代えてナイパーBW(商品名)を3質量部添加し、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)に代えてライトアクリレートIB−XA(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は○であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は×であった。
<比較例3>
表1に示すように、市販(商品名:SP103F1、デクセリアルズ(株)社製)のフィルム状の導電性接着剤を使用した。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したところ、タブ線と太陽電池とが接着しなかった。
表1に示すように、市販(商品名:SP103F1、デクセリアルズ(株)社製)のフィルム状の導電性接着剤を使用した。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したところ、タブ線と太陽電池とが接着しなかった。
<実施例9>
表2に示すように、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を45質量部添加し、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を5質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を45質量部添加し、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を5質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ○、○、○であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例10>
表2に示すように、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を35質量部添加し、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を15質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を35質量部添加し、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を15質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は○であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<比較例4>
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を40質量部添加し、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を40質量部添加し、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルA−SA(商品名)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は△であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ×、×、×であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例11>
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を60質量部添加し、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を10質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を60質量部添加し、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を10質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は○であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ△、△、△であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例12>
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を40質量部添加し、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を40質量部添加し、ウレタン(メタ)アクリレートとしてUN−6200(商品名)を30質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、○、○であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例13>
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を34質量部添加し、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を1質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を34質量部添加し、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を1質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は△であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ○、△、○であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例14>
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を25質量部添加し、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を10質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を25質量部添加し、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を10質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は△であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<比較例5>
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を35質量部添加し、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、(メタ)アクリルモノマーとしてNKエステルDCP(商品名)を35質量部添加し、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は×であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ△、×、×であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<比較例6>
表2に示すように、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)に代えてKBM−403(商品名)を5質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
表2に示すように、シランカップリング剤としてIM−1000(商品名)に代えてKBM−403(商品名)を5質量部添加したこと以外は、実施例1と同様にしてペースト状の導電性接着剤を作製した。
導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は×であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.3MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ○、×、×であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例15>
表2に示すように、実施例1と同様にペースト状の導電性接着剤を作製した。導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.1MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
表2に示すように、実施例1と同様にペースト状の導電性接着剤を作製した。導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、0.1MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
<実施例16>
表2に示すように、実施例1と同様にペースト状の導電性接着剤を作製した。導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、2.0MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
表2に示すように、実施例1と同様にペースト状の導電性接着剤を作製した。導電性接着剤の貯蔵安定性の評価は◎であった。導電性接着剤を用いて160℃、2.0MPa、5secの圧着条件で圧着したタブ線付き太陽電池セルのAg、SiN、ITOに対する接着性の評価はそれぞれ◎、◎、◎であった。また、太陽電池モジュールの耐湿熱性の評価は◎であった。
[有機過酸化物]
パーロイルL(商品名)、日本油脂(株)製:ラウロイルペルオキシド
パーオクタO(商品名)、日本油脂(株)製:1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート
パーヘキサH(商品名)、日本油脂(株)製:シクロヘキサノンパーオキシド
ナイパーBW(商品名)、日本油脂(株)製:ベンゾイルパーオキシド
[(メタ)アクリルモノマー]
NKエステルDCP(商品名)、新中村化学(株)製:トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート
NKエステルA−BPEF(商品名)、新中村化学(株)製:9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン
NKエステルA−9300(商品名)、新中村化学(株)製:エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート
ライトアクリレートNP−A(商品名)、共栄社化学(株)製:ネオペンチルグリコールジアクリレート
ライトアクリレートIB−XA(商品名)、共栄社化学(株)製:イソボルニルアクリレート(単官能)
[ウレタン(メタ)アクリレート]
アートレジンUN−6200(商品名)、根上工業(株)製:ウレタンアクリレート
[酸性基含有(メタ)アクリルモノマー]
NKエステルA−SA(商品名)、新中村化学(株)製:2−アクリロイルオキシエチルサクシネート
[導電性フィラー]
ニッケルパウダー、バーレインコ(株)製:平均粒径3μm
[シランカップリング剤]
IM−1000(商品名)、JX日鉱日石金属(株)製:イミダゾールシラン
KBM−403(商品名)、信越化学(株)製:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
[無機フィラー]
アエロジルR202(商品名)、エボニック(株)製:シリカ
パーロイルL(商品名)、日本油脂(株)製:ラウロイルペルオキシド
パーオクタO(商品名)、日本油脂(株)製:1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート
パーヘキサH(商品名)、日本油脂(株)製:シクロヘキサノンパーオキシド
ナイパーBW(商品名)、日本油脂(株)製:ベンゾイルパーオキシド
[(メタ)アクリルモノマー]
NKエステルDCP(商品名)、新中村化学(株)製:トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート
NKエステルA−BPEF(商品名)、新中村化学(株)製:9,9−ビス[4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン
NKエステルA−9300(商品名)、新中村化学(株)製:エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート
ライトアクリレートNP−A(商品名)、共栄社化学(株)製:ネオペンチルグリコールジアクリレート
ライトアクリレートIB−XA(商品名)、共栄社化学(株)製:イソボルニルアクリレート(単官能)
[ウレタン(メタ)アクリレート]
アートレジンUN−6200(商品名)、根上工業(株)製:ウレタンアクリレート
[酸性基含有(メタ)アクリルモノマー]
NKエステルA−SA(商品名)、新中村化学(株)製:2−アクリロイルオキシエチルサクシネート
[導電性フィラー]
ニッケルパウダー、バーレインコ(株)製:平均粒径3μm
[シランカップリング剤]
IM−1000(商品名)、JX日鉱日石金属(株)製:イミダゾールシラン
KBM−403(商品名)、信越化学(株)製:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
[無機フィラー]
アエロジルR202(商品名)、エボニック(株)製:シリカ
比較例1に示すように単官能(メタ)アクリルモノマーを用いた場合、耐湿熱性の評価が×であった。また、比較例2に示すように芳香族系有機過酸化物を用いた場合、貯蔵安定性の評価が×であった。また、比較例3に示すように、導電性接着剤がフィルム状の場合、0.3MPaの低圧条件では圧着が不可能であった。
一方、実施例1〜8に示すように多官能(メタ)アクリルモノマーを用いた場合、Ag、SiN、ITOに対して良好な接着性を得ることができた。すなわち、Ag電極に対して接着する結晶系太陽電池セル、SiN膜に対して接着するバスバーレスタイプの結晶系太陽電池セル、ITO膜に対して接着する薄膜系太陽電池セルのいずれにも用いることができることがわかった。
また、実施例1〜5に示すようにジシクロペンタジエン型、フルオレン型、イソシアヌル型から選択される少なくとも1種以上を用いることにより、優れた耐湿熱性を得ることができた。また、実施例1,7,8,比較例2より、脂肪族系有機過酸化物を用いることにより、優れた貯蔵安定性が得られることがわかった。
また、実施例9,10、比較例4より、酸性基含有(メタ)アクリルモノマーを接着剤組成物全体100質量部に対して5〜15質量部添加することにより、Ag、SiN、ITOに対して良好な接着性が得られることがわかった。
また、実施例11,12より、ウレタンアクリレートを接着剤組成物100質量部に対して10質量部以上添加することにより、良好な貯蔵安定性及び接着性が得られることがわかった。
また、実施例13,14,比較例5,6より、イミダゾールシランを接着剤組成物全体100質量部に対して1〜10質量部添加することにより、良好な貯蔵安定性及び接着性が得られることがわかった。
また、実施例15,16より、圧着条件の圧力が0.1MPa〜2.0MPaの範囲であれば、優れた接着性が得られることがわかった。
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、12 フィンガー電極、13 裏面電極、14 タブ線接続部、17 導電性接着剤、22 バインダー樹脂、23 導電性粒子、24 剥離基材、25 リール、30 評価用接続体、31 ガラス基板、32 タブ線、33 導電性接着フィルム、34 EVA、35 PETフィルム、51 薄膜太陽電池、52 太陽電池セル、53 シート、54 バックシート、55 太陽電池モジュール、56 金属フレーム、57 透光性絶縁基板、58 P型電極、59 N型電極、60 タブ線、61 集電タブ部、62 接続タブ部、63 折り返し部、70 端子ボックス
Claims (11)
- 太陽電池に形成された電極とタブ線とを接続するペースト状の太陽電池用導電性接着剤であって、
多官能(メタ)アクリルモノマーと、
酸性基含有(メタ)アクリルモノマーと、
ウレタン(メタ)アクリレートと、
脂肪族系有機過酸化物と、
イミダゾールシランと、
導電性フィラーと
を含有する太陽電池用導電性接着剤。 - 前記多官能(メタ)アクリルモノマーが、ジシクロペンタジエン骨格含有(メタ)アクリレート、フルオレン骨格含有(メタ)アクリレート、イソシアヌル骨格含有(メタ)アクリレートから選択される1種以上である請求項1記載の太陽電池用導電性接着剤。
- 前記イミダゾールシランの含有量が、1wt%以上10wt%以下である請求項1又は2に記載の太陽電池用導電性接着剤。
- 前記酸性基含有(メタ)アクリルモノマーの含有量が、5wt%以上15wt%以下である請求項1乃至3にいずれか1項に記載の太陽電池用導電性接着剤。
- 前記脂肪族系有機過酸化物が、ジラウロイルパーオキシドを含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載の太陽電池用導電性接着剤。
- 5℃の温度環境下に3ヶ月放置したときの粘度が、初期粘度の2倍以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の導電性接着剤。
- 5℃の温度環境下に6ヶ月放置したときの粘度が、初期粘度の2倍以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の導電性接着剤。
- 電極を有する太陽電池セルと、タブ線と、導電性接着剤の硬化物とを有し、
前記太陽電池セルの電極と前記タブ線とが、前記導電性接着剤の硬化物を用いて接続されてなり、
前記導電性接着剤が、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の太陽電池用導電性接着剤である太陽電池モジュール。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の太陽電池用導電性接着剤を太陽電池セルの電極又はタブ線に塗布し、前記太陽電池用導電性接着剤を介して太陽電池セルとタブ線とを熱圧着する太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記熱圧着時における圧力が、0.1MPa以上2.0MPa以下である請求項9記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記熱圧着時における圧力が、0.1MPa以上0.5MPa以下である請求項9記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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2014
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