JP7242704B2 - 太陽電池を接着するための導電性接着剤 - Google Patents
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Description
、Silquest A2120、Silquest A-174(アクリル官能性シラン)及びSilquest A-186(Momentive製);及びBYK 4509、4510、4511、4512(Altana製)。
本明細書の当初の開示は、少なくとも下記の態様を包含する。
〔1〕a)エポキシ(メタ)アクリレート、(ポリ)エステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート、ポリ(イソ)ブチレン(メタ)アクリレート、(ポリ)イソプレン(メタ)アクリレート、ポリブチレン(メタ)アクリレート及びそれらの混合物からなる群から選択される樹脂;
b)アクリル性モノマー;
c)導電性フィラー;及び
d)硬化剤
を含む、導電性組成物。
〔2〕前記アクリル性モノマーは、
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー;
又は
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー及び(メタ)アクリレート官能化リン酸エステルの混合物;
又は
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー、及び、1つの(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー、及び、(メタ)アクリレート官能化リン酸エステルの混合物
である、〔1〕に記載の導電性組成物。
〔3〕前記アクリル性モノマーは、該組成物の総重量の1~65重量%、好ましくは5~60%、より好ましくは10~55%、さらにより好ましくは15~50%で存在する、〔1〕又は〔2〕に記載の導電性組成物。
〔4〕前記樹脂は、ウレタン(メタ)アクリレート、好ましくは脂肪族又は芳香族ウレタン(メタ)アクリレート、より好ましくは脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、さらにより好ましくは脂肪族ウレタンジ(メタ)アクリレートである、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の導電性組成物。
〔5〕前記樹脂は、該組成物の総重量の10~65重量%、好ましくは10~55%、より好ましくは11~45%、さらにより好ましくは12~35%で存在する、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の導電性組成物。
〔6〕前記導電性フィラーは、銀、ニッケル、炭素、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、銅、金、プラチナ、アルミニウム、鉄、亜鉛、コバルト、鉛、錫合金、銀被覆銅、銀被覆グラファイト、銀被覆ポリマー、銀被覆アルミニウム、銀被覆ガラス、銀被覆炭素、銀被覆窒化ホウ素、銀被覆酸化アルミニウム、銀被覆水酸化アルミニウム及びそれらの混合物からなる群から選択され、好ましくは、導電性フィラーは、銀、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、銅、銀被覆銅、銀被覆グラファイト、銀被覆ポリマー、銀被覆アルミニウム、銀被覆ガラス、銀被覆炭素、銀被覆窒化ホウ素、銀被覆酸化アルミニウム、銀被覆水酸化アルミニウム及びそれらの混合物からなる群から選択され、より好ましくは、導電性フィラーは、銀、銀被覆銅、銀被覆グラファイト、銀被覆ポリマー、銀被覆アルミニウム、銀被覆ガラス及びそれらの混合物からなる群から選択される、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の導電性組成物。
〔7〕導電性フィラーは、該組成物の総重量の10~70重量%、好ましくは20~65%、より好ましくは30~60%で存在する、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の導電性組成物。
〔8〕前記硬化剤は、tert-ブチルペルオキシ2-エチルヘキサノエート、ジ-tert-ブチルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシ安息香酸、tert-ブチルペルオキシネオデカノエート、2,5-ジメチル-2,5(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、ジクミルペルオキシド、tert-アミル-ペルオキシネオデカノエート ジ(4-tert-ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ(2-エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジセチルペルオキシジカーボネート、ジミリスチルペルオキシジカーボネート)及びそれらの混合物からなる群から選択されるペルオキシドである、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の導電性組成物。
〔9〕前記硬化剤は、該組成物の総重量の0.1~3重量%、好ましくは0.2~2%で存在する、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の導電性組成物。
〔10〕前記組成物は、該組成物の総重量の0.01~10重量%、好ましくは0.05~5%、より好ましくは0.1~3.5%の接着促進剤をさらに含む、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の導電性組成物。
〔11〕前記接着促進剤は、エポキシ官能性シラン、(メタ)アクリル官能性シラン、カルボキシレート及びそれらの混合物からなる群から選択される、〔10〕に記載の導電性組成物。
〔12〕〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の導電性組成物の硬化物。
〔13〕太陽電池及び/又は光起電力モジュールにおける、〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の導電性組成物の使用、又は、〔12〕に記載の硬化物の使用。
〔14〕光起電力モジュールにおける相互接続材料としての、ここで、該太陽電池はシングル化されている、〔13〕に記載の使用。
〔15〕2又はそれ以上の太陽電池の間に導電性結合を有する、シングルパターンで2又はそれ以上の太陽電池が直列接合されたストリングを含む、光起電力モジュールであって、ここで、前記導電性結合は、〔1〕~〔11〕のいずれか、又は、〔12〕に記載の導電性組成物で形成される、光起電力モジュール。
〔16〕前記導電性組成物は、ディスペンシング、ジェッテイング、又はプリンティングによって太陽電池に適用される、〔15〕に記載の光起電力モジュール。
試験方法:
粘度は、TAインスツルメント製のレオメーター、Rheometer HR-1又はQ-2000にて、直径2cmのプレートを備えるプレート-プレートジオメトリを用いて、200ミクロンのギャップ及び1.5s-1又は15s-1のせん断速度にて、測定した。粘度の単位はPa.sにて報告される。
上記の実験例の組成物について試料を調製し、(材料のストリップを、ガラススライドの表面上に、長さ約5cm、幅5mm、かつ厚さ約50ミクロンのストリップ寸法で伸ばす(drawing down)ことによって)ガラスプレート上に堆積させ、(使用する樹脂の要件に応じて)硬化及び乾燥させた。測定前にガラスプレートを室温まで冷却した。
体積抵抗率は、式 VR=(試料の幅(cm)×試料の厚さ(cm)×抵抗(オーム))/試料の長さ(cm)から算出した。ここで、オームで示される抵抗は、Keithley 2010マルチメータ及び2点抵抗プローブを用いることによって測定した。体積抵抗率の単位は、Ohm.cmで報告される。
電気接触抵抗は、導電性接着剤をTLM構造で、c-Siウエハの1.5mm幅のバスバー上に塗布することによって測定した。TLM構造は、7AgメッキCuタブ(2mm幅、1ミクロンAgコーティング)を試験層に接触させることによって得た、ここで、接触タブは、約3mmから約18mmへ、接触タブ間の距離の増大を示す。隣接する接触タブ間の抵抗を、Keithley4点プローブ及びKeithley 2750マルチメータを用いて測定し、距離の関数としてプロットした。接触抵抗値は、かかるプロットから得た曲線からの切片の半分である。平均接触抵抗(算術平均)はmohmで報告される。0.9未満のrsq値を意味する、オーミック接触が悪いために直線関係が見られない場合、「適合なし(not fit)」と言及された。
ミニモジュール(シングルセルモジュール)を5つのシングルから構築した。該シングルセルモジュールに、単結晶PERCソーラーセルを使用した。ストリングのバッシングには、SnPb/Cuリボンを使用した。ECAの量は1シングルあたり6mgであった。ECA硬化温度は150℃であった。ミニモジュールは、ガラス、EVA及びバックシートホイルを用いて、ラミネーター中、140℃、20分間で組み立てた。ミニモジュール性能を、Meyer Berger Spotlightセル試験機を用いて試験した。5-シングルモジュールの出力(Pmax)を、信頼性(reliability)の間でモニターした。屋外条件の効果を模倣するため、ミニモジュールを、IEC 61215:2005標準に従い、-40℃と85℃とのサイクルに付した。シングルセルモジュールの初期出力(ΔPmax)と-40℃/85℃の600サイクル後の差を示す。
Claims (14)
- a)組成物の総重量に対して12~35重量%の脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート樹脂;
b)2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマーを含む、アクリル性モノマー;
c)組成物の総重量に対して30重量%以上60重量%未満の導電性フィラー;及び
d)硬化剤
を含む、導電性組成物。 - 前記アクリル性モノマーは、
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー;
又は
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー及び(メタ)アクリレート官能化リン酸エステルの混合物;
又は
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー、及び、1つの(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー、及び、(メタ)アクリレート官能化リン酸エステルの混合物
である、請求項1に記載の導電性組成物。 - 前記アクリル性モノマーは、該組成物の総重量の1~65重量%で存在する、請求項1又は2に記載の導電性組成物。
- a)組成物の総重量に対して12~35重量%の脂肪族ウレタンジ(メタ)アクリレート樹脂;
b)組成物の総重量に対して15~50重量%の
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー;
又は
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー及び(メタ)アクリレート官能化リン酸エステルの混合物;
又は
2又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー、及び、1つの(メタ)アクリレート基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリレートモノマー、及び、(メタ)アクリレート官能化リン酸エステルの混合物;
c)組成物の総重量に対して30重量%以上60重量%未満の導電性フィラー;及び
d)硬化剤
を含む、請求項1~3のいずれかに記載の導電性組成物。 - 前記導電性フィラーは、銀、ニッケル、炭素、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、銅、金、プラチナ、アルミニウム、鉄、亜鉛、コバルト、鉛、錫合金、銀被覆銅、銀被覆グラファイト、銀被覆ポリマー、銀被覆アルミニウム、銀被覆ガラス、銀被覆炭素、銀被覆窒化ホウ素、銀被覆酸化アルミニウム、銀被覆水酸化アルミニウム及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1~4のいずれかに記載の導電性組成物。
- 前記硬化剤は、tert-ブチルペルオキシ2-エチルヘキサノエート、ジ-tert-ブチルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシ安息香酸、tert-ブチルペルオキシネオデカノエート、2,5-ジメチル-2,5(tert-ブチルペルオキシ)ヘキサン、ジクミルペルオキシド、tert-アミル-ペルオキシネオデカノエート ジ(4-tert-ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ(2-エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジセチルペルオキシジカーボネート、ジミリスチルペルオキシジカーボネート)及びそれらの混合物からなる群から選択されるペルオキシドである、請求項1~5のいずれかに記載の導電性組成物。
- 前記硬化剤は、該組成物の総重量の0.1~3重量%で存在する、請求項1~6のいずれかに記載の導電性組成物。
- 前記組成物は、該組成物の総重量の0.01~10重量%の接着促進剤をさらに含む、請求項1~7のいずれかに記載の導電性組成物。
- 前記接着促進剤は、エポキシ官能性シラン、(メタ)アクリル官能性シラン、カルボキシレート及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項8に記載の導電性組成物。
- 請求項1~9のいずれかに記載の導電性組成物の硬化物。
- 太陽電池及び/又は光起電力モジュールにおける、請求項1~9のいずれかに記載の導電性組成物の使用、又は、請求項10に記載の硬化物の使用。
- 光起電力モジュールにおける相互接続材料としての、ここで、該太陽電池はシングル化されている、請求項11に記載の使用。
- 2又はそれ以上の太陽電池の間に導電性結合を有する、シングルパターンで2又はそれ以上の太陽電池が直列接合されたストリングを含む、光起電力モジュールであって、ここで、前記導電性結合は、請求項1~9のいずれか、又は、請求項10に記載の導電性組成物で形成される、光起電力モジュール。
- 前記導電性組成物は、ディスペンシング、ジェッテイング、又はプリンティングによって太陽電池に適用される、請求項13に記載の光起電力モジュール。
用。
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