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技術 太陽電池モジュールの製造方法

出願人 スリーエムイノベイティブプロパティズカンパニー
発明者 秋山紘子原田孝高松頼信シーシャーリーン
出願日 2011年8月5日 (8年6ヶ月経過) 出願番号 2011-171947
公開日 2013年2月21日 (6年11ヶ月経過) 公開番号 2013-038168
状態 未査定
技術分野 接着テープ 接着剤、接着方法 光起電力装置 光起電力装置
主要キーワード 金属配線部材 加工ガラス すずメッキ 接続用リード線 接続シート 初期直径 銅箔テープ 集中点
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年2月21日)のものです。
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課題

太陽電池セル導電シートとの接続において、接続に伴う加熱よる太陽電池セル等の特性劣化を抑制することができるとともに、長期ヒートサイクルに耐えうる優れた接続信頼性を得ることが可能な、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

太陽電池セルと、該太陽電池セルと電気的に接続された導電シートと、を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、上記太陽電池セルの電極と上記導電シートとが上記導電シートの一方面上に貼付された接着フィルムを介して互いに対向するように配置された積層体を、加熱圧着して、上記接着フィルムを硬化させるとともに、上記電極と上記導電シートとを電気的に接続する工程を備え、上記接着フィルムが、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、上記接着フィルムにおける前記有機弾性微粒子の含有量が、前記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である、製造方法。

概要

背景

近年、太陽電池セル配線部材を介して接続した太陽電池モジュールが注目されており、様々な製造方法が提案されている。

例えば、太陽電池セルと配線部材との接続に関して、はんだにより太陽電池セルと配線部材とを接続する方法が知られている。例えば、特許文献1には、「Snを主要な成分として含むPdフリー半田によるめっき層銅条等の帯状導体の少なくとも片面に形成した接続用リード線」を用いて太陽電池セルを接続することが記載されている。

しかし、特許文献1に記載の製造方法では、はんだによる接続でははんだを溶融させるために高温が必要であり、接続に伴う高温によって太陽電池セル等の特性劣化が生じるおそれがある。このため、より低い温度で接続が可能な、接着剤を用いた接続方法が検討されている。特許文献1に記載の製造方法ではさらに、接続時の圧力が2MPaと高いため、太陽電池セルに過度な負担がかかる場合がある。

また、太陽電池モジュールを製造する際、通常、太陽電池セルと金属配線部材とを接続した後に透明な封止樹脂封止する必要がある。特許文献1に記載の製造方法では、上記接続と上記封止の2段階の工程が必要である。

そこで特許文献2には、タブ線(配線部材)と太陽電池セルとを接着剤で接続するタブ線接続工程と、太陽電池セルを封止樹脂で封止する樹脂封止工程とを、比較的低温の樹脂封止工程の温度、具体的には約150℃で、一括で行う製造方法が記載されている。

概要

太陽電池セルと導電シートとの接続において、接続に伴う加熱よる太陽電池セル等の特性劣化を抑制することができるとともに、長期ヒートサイクルに耐えうる優れた接続信頼性を得ることが可能な、太陽電池モジュールの製造方法を提供すること。 太陽電池セルと、該太陽電池セルと電気的に接続された導電シートと、を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、上記太陽電池セルの電極と上記導電シートとが上記導電シートの一方面上に貼付された接着フィルムを介して互いに対向するように配置された積層体を、加熱圧着して、上記接着フィルムを硬化させるとともに、上記電極と上記導電シートとを電気的に接続する工程を備え、上記接着フィルムが、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、上記接着フィルムにおける前記有機弾性微粒子の含有量が、前記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である、製造方法。なし

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

太陽電池セルと、該太陽電池セルと電気的に接続された導電シートと、を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、前記太陽電池セルの電極と前記導電シートとが前記導電シートの一方面上に貼付された接着フィルムを介して互いに対向するように配置された積層体を、加熱圧着して、前記接着フィルムを硬化させるとともに、前記電極と前記導電シートとを電気的に接続する工程を備え、前記接着フィルムが、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、前記接着フィルムにおける前記有機弾性微粒子の含有量が、前記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である、製造方法。

請求項2

前記加熱圧着が、0.05〜1MPa、130〜160℃の条件で行われる、請求項1に記載の製造方法。

請求項3

前記接着フィルムは、25℃におけるプローブタックエネルギー値が10mgf・m以上である、請求項1又は2に記載の製造方法。

請求項4

前記接着フィルムが、導電性粒子をさらに含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。

請求項5

前記導電シートは、前記電極と対向する側の面に突起部が形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。

請求項6

請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法に用いられる接続シートであって、導電シートと、該導電シートの少なくとも一方面上に貼付された接着フィルムと、を備え、前記接着フィルムが、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、前記接着フィルムにおける前記有機弾性微粒子の含有量が、前記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である、接続シート。

請求項7

請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法に用いられる接着フィルムであって、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、前記接着フィルムにおける前記有機弾性微粒子の含有量が、前記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である、接着フィルム。

技術分野

0001

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法並びにそれに用いられる接続シート及び接着フィルムに関する。

背景技術

0002

近年、太陽電池セル配線部材を介して接続した太陽電池モジュールが注目されており、様々な製造方法が提案されている。

0003

例えば、太陽電池セルと配線部材との接続に関して、はんだにより太陽電池セルと配線部材とを接続する方法が知られている。例えば、特許文献1には、「Snを主要な成分として含むPdフリー半田によるめっき層銅条等の帯状導体の少なくとも片面に形成した接続用リード線」を用いて太陽電池セルを接続することが記載されている。

0004

しかし、特許文献1に記載の製造方法では、はんだによる接続でははんだを溶融させるために高温が必要であり、接続に伴う高温によって太陽電池セル等の特性劣化が生じるおそれがある。このため、より低い温度で接続が可能な、接着剤を用いた接続方法が検討されている。特許文献1に記載の製造方法ではさらに、接続時の圧力が2MPaと高いため、太陽電池セルに過度な負担がかかる場合がある。

0005

また、太陽電池モジュールを製造する際、通常、太陽電池セルと金属配線部材とを接続した後に透明な封止樹脂封止する必要がある。特許文献1に記載の製造方法では、上記接続と上記封止の2段階の工程が必要である。

0006

そこで特許文献2には、タブ線(配線部材)と太陽電池セルとを接着剤で接続するタブ線接続工程と、太陽電池セルを封止樹脂で封止する樹脂封止工程とを、比較的低温の樹脂封止工程の温度、具体的には約150℃で、一括で行う製造方法が記載されている。

先行技術

0007

特開2002−263880号公報
国際公開第2010/140455号

発明が解決しようとする課題

0008

太陽電池モジュールの製造に際しては、太陽電池セルと配線部材とを接続する接続工程を、低温低圧条件(例えば、樹脂封止工程の典型的な条件150℃、1atm)で行うようにすることが望ましい。これにより、接続に伴う加熱によって太陽電池セル等の特性劣化が生じることを十分に防止することができる。また、場合により、接続工程を樹脂封止工程と一括して行うことも可能となる。

0009

ところで、太陽電池モジュールは屋外での長期使用等が想定されるため、太陽電池セルと配線部材との接合部には、長期のヒートサイクル試験に耐えうる接続信頼性が要求される。しかし、接着剤を用いた接続を低温低圧条件(樹脂封止工程の典型的な条件、例えば、150℃、1atm)で行うと、長期のヒートサイクル試験に耐えうる接続信頼性が十分に得られない場合がある。

課題を解決するための手段

0010

本発明の一側面は、太陽電池セルと、該太陽電池セルと電気的に接続された導電シートと、を備える太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。この製造方法は、上記太陽電池セルの電極と上記導電シートとが上記導電シートの一方面上に貼付された接着フィルムを介して互いに対向するように配置された積層体を、加熱圧着して、上記接着フィルムを硬化させるとともに、上記電極と上記導電シートとを電気的に接続する工程を備える。この接着フィルムは、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、上記接着フィルムにおける上記有機弾性微粒子の含有量は、上記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である。

0011

この製造方法では、上記特定の接着フィルムを用いて太陽電池セルと導電シートとを接続しているため、例えば、樹脂封止工程の典型的な条件である150℃、1atmで加熱圧着を行った場合でも、優れた接続信頼性が得られる。

0012

一実施形態においては、上記加熱圧着を0.05〜1MPa、130〜160℃の条件で行うことができる。この条件で加熱圧着を行うことで、接続に伴う加熱による太陽電池セル等の特性劣化が十分に防止されるとともに、優れた接続信頼性が得られる。

0013

一実施形態において、上記接着フィルムは、25℃におけるプローブタックエネルギー値が10mgf・m以上であり得る。このような接着フィルムはタックを有するため、太陽電池セルと導電シートとの位置あわせに際し、仮圧着等を行わずとも容易に太陽電池セルと導電シートとを仮固定することができる。

0014

一実施形態において、上記接着フィルムは導電性粒子をさらに含有していてもよい。

0015

一実施形態において、上記導電シートは、上記電極と対向する側の面に突起部が形成されていてもよい。

0016

本発明の他の側面は、上記製造方法に用いられる接続シートに関するものである。この接続シートは、導電シートと、該導電シートの少なくとも一方面上に貼付された接着フィルムと、を備える。上記接着フィルムは、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、上記接着フィルムにおける上記有機弾性微粒子の含有量は、上記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である。

0017

この接続シートは、導電シート及び接着フィルムを備える。そのため、この接続シートの接着フィルム側に太陽電池セルを配置して加熱圧着することで、太陽電池セルに対して導電シートを容易に接続することができる。

0018

また、この接続シートは上記特定の組成を有するものであるため、低温低圧条件で太陽電池セルと接続することができる。さらには、この接続シートを用いて製造された太陽電池モジュールは、太陽電池セルと導電シートとの接合部において、長期のヒートサイクル試験に耐えうる、優れた接続信頼性が得られる。

0019

また、本発明の他の側面は、上記製造方法に用いられる接着フィルムに関するものである。この接着フィルムは、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されており、上記接着フィルムにおける上記有機弾性微粒子の含有量が、上記接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である。

0020

この接着フィルムを用いれば、低温低圧条件で太陽電池セルと導電シートとを接続することができ、その接合部において長期のヒートサイクル試験に耐えうる優れた接続信頼性が得られる。

発明の効果

0021

本発明によれば、太陽電池セルと導電シートとの接続において、接続に伴う加熱よる太陽電池セル等の特性劣化を抑制することができるとともに、長期ヒートサイクルに耐えうる優れた接続信頼性を得ることが可能な、太陽電池モジュールの製造方法が提供される。また、本発明によれば、上記製造方法に好適に用いられる接続シート及び接着フィルムが提供される。

図面の簡単な説明

0022

(a)は本発明の接続シートの一態様を示す斜視図であり、(b)はI−I断面の模式断面図である。
(a)は本発明の接続シートの他の態様を示す斜視図であり、(b)はII−II断面の模式断面図である。
(a)は本発明の接続シートの他の態様を示す斜視図であり、(b)はIII−III断面の模式断面図である。

0023

本発明の好適な実施形態について以下に説明する。

0024

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

0025

本発明の一実施形態において、接続シートは、導電シートと、該導電シートの少なくとも一方面上に貼付された接着フィルムと、を備えるものである。

0026

導電シートは、複数の太陽電池セル同士を電気的に接続するための配線部材として用いられ得る。導電シートは、例えば、鉄、ステンレス、銀、アルミニウム、錫、銅等の金属箔であってよく、該金属箔に金、錫、はんだ、亜鉛ニッケル等のメッキを施したものであってもよい。金属箔としては、材料コストの低さの点で、銅、鉄又はアルミニウムからなる金属箔が好ましい。

0027

導電シートの厚さは特に限定されるものではないが、例えば1〜2000μmとすることができ、好ましくは30〜1000μm、より好ましくは50〜500μmとすることができる。

0028

導電シートには、一方面側隆起された突起部が形成されていてもよい。当該突起部は、後述する太陽電池セルとの接点となり得る。そのため、上記突起部は接着フィルムが貼付された側の面に隆起するように設けられていることが好ましい。

0029

接着フィルムは、少なくとも熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成されたものであり、接着フィルムにおける有機弾性微粒子の含有量は、接着フィルムの全量基準で20〜55質量%である。

0030

接着フィルムは、25℃におけるプローブタックのエネルギー値が10mgf・m以上であり得る。このような接着フィルムは粘着性を有するため、太陽電池セルと導電シートとの位置あわせに際し、仮圧着等の仮接着工程を行わずとも容易に太陽電池セルと導電シートとを仮固定することができる。接着フィルムの25℃におけるプローブタックの好適な範囲は、10〜10000gf・mであり、より好適には、10〜1000mgf・mである。

0031

熱硬化性エポキシ樹脂は、熱硬化性を有し、且つ、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子ともにフィルムを形成し得るエポキシ樹脂であればよい。

0032

フィルム形成性の観点からは、熱硬化性エポキシ樹脂は、常温(25℃)で液状であることが好ましい。また、熱硬化性エポキシ樹脂としては、硬化前の25℃での粘度が、0.1Pa・s以上であるエポキシ樹脂が好ましく、0.5Pa・s以上であるエポキシ樹脂がより好ましく、1Pa・s以上であるエポキシ樹脂がさらに好ましい。また、熱硬化性エポキシ樹脂の硬化前の25℃での粘度は、200Pa・s以下であることが好ましく、150Pa・s以下であることがより好ましく、100Pa・s以下であることがさらに好ましい。熱硬化性エポキシ樹脂の粘度は、例えば、Brookfield回転粘度計を用いて測定される。

0033

熱硬化性エポキシ樹脂の一例は、グリシジル基及び/又は脂環エポキシ基を、1分子内に2個以上有するエポキシ樹脂である。

0034

また、熱硬化性エポキシ樹脂としては、例えば、エピクロルヒドリンビスフェノール類ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD等)とから誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂;エピクロルヒドリンとフェノールノボラック又はクレゾールノボラックとから誘導されるエポキシノボラック樹脂ナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン型エポキシ樹脂;脂環エポキシ基を1分子内に2個以上有する脂環式エポキシ化合物;等を挙げることができる。また、熱硬化性エポキシ樹脂として、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。

0035

熱硬化性エポキシ樹脂の具体例としては、エピコートEP828(ビスフェノールA型エポキシ当量:190g/eq、ジャパンエポキシレジン)、YD128(ビスフェノールA型、エポキシ当量:184〜194g/eq、東都化成)、エピコートEP807(ビスフェノールF型、ジャパンエポキシレジン)、EXA7015(水添ビスフェノールA型、DIC)、EP4088(ジシクロペンタジエン型、旭電化)、HP4032(ナフタレン型、DIC)、PLACCEL G402(ラクトン変性エポキシ、エポキシ当量:1050〜1450g/eq、ダイセル化学工業)、セロサイド2021(脂環式、ダイセル化学工業)等を挙げることができる。また、熱硬化性エポキシ樹脂としては、これらを2種以上混合して用いてもよい。

0036

熱硬化性エポキシ樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことが好ましく、室温(25℃)で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことがより好ましい。

0037

また、熱硬化性エポキシ樹脂は、その全量基準で、室温(25℃)で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂を5〜79質量%含むことが好ましく、10〜70質量%含むことがより好ましい。このような熱硬化性エポキシ樹脂によれば、接着フィルムの25℃におけるプローブタックを容易に上記好適な範囲にすることができるとともに、接着フィルムの凝集力が向上してフィルムとしての操作性が一層良好になる。

0038

潜在性硬化剤は、常温では硬化性発現せずに、熱硬化性エポキシ樹脂の硬化を進行させないが、加熱すると硬化性を発現して、熱硬化性エポキシ樹脂の硬化を進行させる硬化剤である。

0039

潜在性硬化剤としてはアミン系潜在性硬化剤が好ましく、アミン系潜在性硬化剤としては、イミダゾール化合物ヒドラジド化合物三フッ化ホウ素アミン錯体アミンイミドポリアミン、第3級アミン、アルキル尿素ジシアンジアミド等のアミン化合物及びその変性物、並びにこれらの2種以上の混合物が挙げられる。

0040

潜在性硬化剤としては、アミン化合物やその変性物を核とし、ポリウレタンポリエステル等の高分子化合物からなる樹脂層や、ニッケル、銅等の金属薄膜被覆した、カプセル化潜在性硬化剤を用いてもよい。また、カプセル化潜在性硬化剤としては、カプセル化イミダゾールを好適に用いることができる。

0041

カプセル化イミダゾールとしては、イミダゾール化合物に尿素イソシアネート化合物を付加し、さらにその表面をイソシアネート化合物でブロックしてカプセル化したものや、イミダゾール化合物にエポキシ化合物を付加し、さらにその表面をイソシアネート化合物でブロックしてカプセル化したもの、等を挙げることができる。

0042

カプセル化イミダゾールの具体例には、ノバキュアHX3941HP、ノバキュアHXA3042HP、ノバキュアHXA3922HP、ノバキュアHXA3792、ノバキュアHX3748、ノバキュアHX3721、ノバキュアHX3722、ノバキュアHX3088、ノバキュアHX3741、ノバキュアHX3742、ノバキュアHX3613(いずれも旭化成ケミカルズ)等がある。なお、ノバキュアはカプセル化イミダゾールと熱硬化性エポキシ樹脂とをある比率にて混合した製品である。

0043

また、アミン系潜在性硬化剤の具体例としては、H−4070S、H−3731S(いずれもACR)等のポリアミン;H38493(ACR)等の第3級アミン;H−3366S(ACR)等のアルキル尿素;等が挙げられる。

0044

潜在性硬化剤の含有量は、熱硬化性エポキシ樹脂の総量100質量部に対して、1質量部以上であってよく、10質量部以上であることが好ましく、15質量部以上であることがより好ましい。また、潜在性硬化剤の含有量は、熱硬化性エポキシ樹脂の総量100質量部に対して、50質量部以下であってよく、40質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがより好ましい。なお、潜在性硬化剤として、熱硬化性エポキシ樹脂と潜在性硬化剤との混合物の市販品を使用した場合には、混合物中の熱硬化性エポキシ樹脂と接着フィルム中の他の熱硬化性エポキシ樹脂との合計量を基準として、上記含有量は決定される。

0045

潜在性硬化剤の反応開始温度活性温度ともいう。)が高いほど接着フィルムの貯蔵安定性が高くなり、潜在性硬化剤の反応開始温度が低いほど短時間で接着フィルムが硬化される。貯蔵安定性と短時間硬化性とを可能な限り高い水準両立させ、且つ低温低圧条件で加熱圧着した場合の接続信頼性を一層向上させるためには、潜在性硬化剤の反応開始温度の下限が50℃以上(より好ましくは100℃以上)であることが好ましく、上限が200℃以下(より好ましくは180℃以下)であることが好ましい。

0046

潜在性硬化剤の反応開始温度は、DSC示差走査熱量計)を用い、熱硬化性エポキシ樹脂と潜在性硬化剤との混合物を試料として室温から10℃/分で昇温させた時に得られるDSC曲線において、発熱量がピークの1/2となる低温側の温度での接線がベースラインと交わる点の温度と定義される。

0047

有機弾性微粒子は、常温(25℃)で弾性を有する微粒子であって、例えば、微粒子を構成する有機高分子ガラス転移温度は−140〜25℃の範囲にある。また、本実施形態において有機弾性微粒子は、互いに凝集することでフィルム形成性を発現し、上記熱硬化性エポキシ樹脂及び潜在性硬化剤とともにフィルムを形成し得るものであり得る。

0048

有機弾性微粒子の平均粒径は、1μm以下とすることができる。この場合、凝集によるフィルム形成性が一層顕著に得られるとともに、太陽電池セルと導電シートとの間の導通阻害されにくくなる。有機弾性微粒子の平均粒径は、好ましくは0.8μm以下であり、より好ましくは0.6μm以下である。また、有機弾性微粒子の平均粒径は、好ましくは0.01μm以上であり、より好ましくは0.1μm以上であり、0.3μm以上であってもよい。

0049

有機弾性微粒子の平均粒径は、光散乱法、JIS K0069 3.1 乾式ふるい分け法、等によって測定することができる。

0050

有機弾性微粒子を構成する材料としては、例えば、衝撃改質剤の技術分野で多く知られた樹脂を用いることができる。有機弾性微粒子を構成する材料の例としては、ポリメタアクリレート、(メタ)アクリレート−ブタジエンスチレン共重合体、(メタ)アクリレート−スチレン−(メタ)アクリロニトリル共重合体等のアクリル系樹脂アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−エチレンプロピレン−スチレン共重合体、高衝撃ポリスチレンHIPS)等のスチレン系樹脂;等が挙げられる。これらのうち有機弾性微粒子は、溶媒に対する分散性に優れる点で、アクリル系樹脂を含むことが好ましい。

0051

アクリル系樹脂としては、例えば、(メタ)アクリレートモノマーを含む単官能性モノマーと、多官能性モノマーとの共重合体が挙げられる。単官能性モノマーには、必要に応じて(メタ)アクリレートモノマーと共重合可能な他のラジカル重合性モノマーが含まれていてもよい。

0052

(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレートn−ブチルアクリレートイソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレートn−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、イソオクチルアクリレートイソノニルアクリレート、n−デシルアクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、n−デシルメタクリレート、ラウリルメタアクリレート等が挙げられる。

0053

(メタ)アクリレートモノマーと共重合可能な他のラジカル重合性モノマーとしては、公知のラジカル重合性モノマーを用いることができ、一例として、イソプレン酢酸ビニル分岐カルボン酸ビニルエステル、スチレン、イソブチレン等が挙げられる。

0054

多官能性モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタリストールトリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート;などが挙げられる。また、その他の多官能性モノマーとして、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、ジアリルフタレートジアリルマレート、ジアリルフマレート、ジアリルサクシネートトリアリルイソシアヌレート等のジもしくはトリアリル化合物ジビニルベンゼンアジピン酸ジビニル、ブタジエン等のジビニル化合物等が挙げられる。これらの多官能性モノマーは、2種類以上組み合わせて用いてもよい。

0055

例えば、上記単官能性モノマーと多官能性モノマーとを懸濁重合エマルジョン重合により、有機弾性微粒子とすることができる。

0056

有機弾性微粒子は、表面(シェル)部分と核(コア)部分とを有する、いわゆるコア−シェル型弾性微粒子であってもよい。一般に、シェル部分のTgはコア部分のTgよりも高くなるように設計される。このようなコア−シェル型弾性微粒子を使用することにより、低Tgのコア部分が応力集中点として働くことにより、形成された接着フィルムに可撓性が提供される一方で、シェル部分が微粒子同士の望ましくない凝集を制御するため、溶媒及び熱硬化性エポキシ樹脂に対する弾性微粒子の分散性が高まることが期待される。

0057

このようなコア−シェル型の弾性微粒子の一例として、コア部分が、(メタ)アクリレート及び多官能性モノマーを含む共重合体であって、その外側にシェル部分として、(メタ)アクリレート及び多官能性モノマーを含む混合モノマーグラフト共重合した、アクリル系のコア−シェル型弾性微粒子が挙げられる。

0058

本発明の一実施態様では、例えば、コア部分を構成する共重合体のTgが−140℃以上−30℃以下であって、かつシェル部分のTgが−30℃以上150℃以下となるように、(メタ)アクリレート及び多官能性モノマーの種類及び配合量が選択される。このように選択すると、有機弾性微粒子の分散性を一層高くすることができる。

0059

(メタ)アクリレートモノマー及び多官能性モノマーは、アクリル系樹脂について上述したようなものであってよく、同様に上述したような(メタ)アクリレートモノマーと共重合可能な他のラジカル重合性モノマーが、コア部分及び/又はシェル部分に含まれてもよい。また、組成の異なる複数のコア部分がコア−シェル型弾性微粒子に含まれていてもよい。また、コア−シェル型弾性微粒子は、コア部分をあるシェル部分が被覆し、そのシェル部分を別のシェル部分が被覆するような、多層シェル構造を有していてもよい。

0060

このようなコア−シェル型弾性微粒子は、例えば、従来から知られている乳化重合法、懸濁重合法等を用いて重合することによって製造できる。複数の種類のモノマーが含まれている場合、ランダム共重合ブロック共重合、グラフト共重合等の任意の適当な共重合を使用してもよい。コア−シェル構造の形成方法は、従来知られている方法を使用でき、例えば、上述したような重合法を用いてコア部の粒子を形成し、その粒子に対して、シェル部を形成する上述のようなモノマーをグラフト重合すればよい。シェル部のグラフト重合を、コア部の重合と同一の重合行程で連続して行ってもよい。

0061

有機弾性微粒子の含有量は、接着フィルムの全量基準で20〜55質量%であり、好ましくは30〜50質量%であり、より好ましくは35〜45質量%である。本実施形態においては、有機弾性微粒子の含有量を上記範囲とすることで、低温低圧条件で加熱圧着した場合でも、長期間のヒートサイクル試験に耐えうる優れた接続信頼性が得られる。また、有機弾性微粒子の配合量が20質量%より少ないと、接着フィルムの取り扱い性が低下する場合があるが、配合量を20質量%以上とすることで接着フィルムの取り扱い性が向上する。

0062

接着フィルムは、導電性粒子をさらに含有していてもよい。導電性粒子としては、例えば、金粒子銀粒子銅粒子ニッケル粒子等が挙げられる。また、導電性粒子としては、金、銀、銅、ニッケル等の金属でめっきした、プラスチック粒子ガラス粒子等を用いることもできる。

0063

導電性粒子の形状は、特に限定されず、例えば、球状、毬栗状、フィラメント状フレーク状等の形状を有する導電性粒子を用いることができる。

0064

接着フィルムは、上記以外の任意成分として、例えばフィルム形成性を補助するために、高分子材料を含有していてもよい。ここで、高分子材料とは、熱可塑性樹脂熱硬化性樹脂からなり、接着剤組成物にフィルム形成性を付与できるものである。このような高分子材料は、典型的には室温(25℃)で固体であるか、あるいは1000以上の重量平均分子量を有する。

0065

熱可塑性樹脂からなる高分子材料としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリイミドポリブタジエンポリプロピレンポリエチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリアセタールポリビニルブチラールブチルゴムクロロプレンゴムポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニルナイロン、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−ブチレンスチレンブロック共重合体、及びそれらの混合物又はポリマーアロイが挙げられる。また、熱硬化性樹脂からなる高分子材料としては、例えば、平均分子量が1000以上の25℃で固体のエポキシ樹脂等が挙げられる。

0066

接着フィルムに高分子材料を含有させる場合、その含有量は、接着フィルムの全量基準で0.1〜5質量%とすることができる。なお、本実施形態の接着フィルムは、熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子からフィルム形成され得るため、必ずしも高分子材料を含んでいなくてもよく、接着フィルムは高分子材料を含有しないことが好ましい。

0067

また、接着フィルムは、可塑剤酸化防止剤シリカアルミナなどの無機充填剤といった従来の接着剤に添加され得る添加剤を、さらに含有していてもよい。

0068

接着フィルムは、例えば、上記各成分と溶媒とを混合してなる接着剤組成物を支持基材上に塗布した後、溶媒を除去してフィルム形成することによって、得ることができる。そして、得られた接着フィルムを導電シート上にラミネートすることで、接続シートを得ることができる。

0069

また、接続シートの製造方法としては、熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤、有機弾性微粒子及び溶媒を混合してなる接着剤組成物を導電シート上に塗布した後、溶媒を除去して、導電シート上に接着フィルム形成する方法を採用することもできる。

0070

溶媒としては、有機弾性微粒子を分散可能であり、潜在性硬化剤を溶解しないものを選択することが好ましい。溶媒は、有機弾性微粒子の種類、潜在性硬化剤の種類等に応じて適宜選択することができる。溶媒の一例としては、キシレントルエンヘキサンヘプタンオクタンシクロヘキサンなどの炭化水素系溶剤ジオキサンなどのエーテル系溶剤酢酸エチル酢酸イソプロピル酢酸ブチル酢酸イソアミル酢酸イソブチル等のエステル系溶剤;等が挙げられる。

0071

図1(a)は接続シートの一態様を示す斜視図であり、図1(b)はそのI−I断面を示す模式断面図である。

0072

接続シート100は、導電シート1と、導電シート1の一方面上に貼付された接着フィルム2と、を備える。導電シート1には、接着フィルム2が貼付された面側に隆起した突起部が形成されており、導電シート1は、該突起部を介して太陽電池セルと電気的に接続され得る。

0073

接続シート100において、導電シート1の突起部はいわゆるエンボス加工によって形成されているため、導電シート1の接着フィルム2が貼付された面と反対側の面には上記突起部に対応した凹部が形成されている。なお、他の態様において、導電シートの突起部は、必ずしもエンボス加工によって形成されたものである必要はないし、突起部の形状も限定されない。

0074

接着フィルム2は、熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子を含有する。接続シート100においては、導電シート1と太陽電池セルとの接続は上記突起部を介して実現し得るため、接着フィルム2は必ずしも導電性粒子を含有する必要はない。

0075

図2(a)は接続シートの他の態様を示す斜視図であり、図2(b)はそのII−II断面を示す模式断面図である。

0076

接続シート110は、導電シート11と、導電シート11の一方面上に貼付された接着フィルム12と、を備える。なお、図2における接続シート110は、導電シート11の一方面上にのみ接着フィルム12を有するが、他の態様において接続シートは、導電シートの両面上に接着フィルムを有していてもよい。

0077

接続シート110において、接着フィルム12は熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤、有機弾性微粒子及び導電性粒子13を含有しており、導電シート11は、導電性粒子13を介して太陽電池セルと電気的に接続され得る。

0078

図3(a)は接続シートの他の態様を示す斜視図であり、図3(b)はそのIII−III断面を示す模式断面図である。

0079

接続シート120は、導電シート21と、導電シート21の一方面上に貼付された接着フィルム22aと、導電シート21の他方面上に貼付された接着フィルム22bと、を備え、導電シート21は接着フィルム22a及び22bがそれぞれ貼付された面上に突起部を有する。

0080

接続シート120においては、導電シート21の両主面上にそれぞれ接着フィルム22a及び22bが貼付されているため、いずれの面でも太陽電池セルとの接続が可能となっている。接続シート120によれば、例えば、第一の太陽電池セルを接着フィルム22a側の面と接続し、第二の太陽電池セルを接着フィルム22b側の面と接続して、導電シート21を介して第一の太陽電池セルと第二の太陽電池セルとを電気的に接続することができる。

0081

接続シート120において、導電シート21の突起部はエンボス加工によって形成されているが、他の態様において突起部は必ずしもエンボス加工によって形成されたものである必要はない。また、接続シート120において、接着フィルム22a側に隆起する突起部と、接着フィルム22b側に隆起する突起部と、が交互に形成されているが、他の太陽においてこれらの突起部は必ずしも交互に形成される必要はない。

0082

接着フィルム22は、熱硬化性エポキシ樹脂、潜在性硬化剤及び有機弾性微粒子を含有する。接続シート120においては、導電シート21と太陽電池セルとの接続は上記突起部を介して実現し得るため、接着フィルム22は必ずしも導電性粒子を含有する必要はない。

0083

次いで、上記接続シートを用いた太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態について説明する。

0084

本実施形態の製造方法は、太陽電池セルと、該太陽電池セルと電気的に接続された導電シートと、を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池セルの電極と上記接続シートとを積層した積層体を、加熱圧着して、太陽電池セルの電極と接続シートとを電気的に接続する接続工程を備える。

0085

上記積層体においては、太陽電池セルの電極と接続シートの導電シートとが、接着フィルムを介して互いに対向するように配置されている。なお、導電シートが突起部を有する場合には、該突起部の少なくとも一部が太陽電池セルの電極上に位置するように配置されることが好ましい。

0086

接着フィルムがタック(25℃におけるプローブタックが10mgf・m以上)を有する場合、上記積層体は接着フィルムのタックによって容易に仮固定することができるため、後段の加熱圧着における取り扱いが非常に容易になる。また、位置ずれが生じ難くなり、接続不良を低減できると考えられる。

0087

本実施形態に係る製造方法では、上記接続シートを用いているため、加熱圧着を低温低圧条件で行った場合でも、長期間のヒートサイクル試験に耐え得る優れた接続信頼性が得られる。加熱圧着の条件は、必ずしも限定はされないが、例えば0.05〜1MPa、130〜160℃の条件、好ましくは0.05〜0.15MPa、140〜160℃の条件、で行うことができる。

0088

また、本実施形態に係る製造方法では、低温低圧条件での接続が可能であることから、上記接続工程を樹脂封止工程と一括して行うことができる。

0089

すなわち、本実施形態に係る製造方法における上記接続工程は、太陽電池セルの電極と上記接続シートと封止樹脂とを積層した積層体を、加熱圧着して、太陽電池セルの電極と接続シートとを電気的に接続するとともに、封止樹脂により太陽電池セルを封止する工程であってもよい。このときの加熱圧着は、例えば0.05〜1MPa、130〜160℃の条件、好ましくは0.05〜0.15MPa、140〜160℃の条件、で行うことができる。

0090

加熱圧着の方法としては、減圧ラミネート、ヒートプレス等が挙げられる。

0091

なお、他の実施形態として、上記積層体は必ずしも上記接続シートを用いて得られたものである必要はなく、導電シートと接着フィルムとをそれぞれ独立して用いて得られたものであってよい。すなわち、上記積層体は、例えば、太陽電池セルの電極上に接着フィルムを積層し、その後接着フィルム上に導電シートを積層することで得られたものであっても良い。

0092

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

0093

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

0094

(実施例1)
熱硬化性エポキシ樹脂としてのYD128(新日鉄化学エポキシ製造社製)及びG402(ダイセル化学工業社製)と、有機弾性微粒子としてのEXL2314(ダウケミカル社製)と、溶剤としての酢酸エチルとを、それぞれ表1に記載の配合比質量比)で混合し、溶媒中に有機弾性微粒子が十分に分散するまで、high−speed mixerを用いて室温で撹拌した。

0095

次いで、熱硬化性エポキシ樹脂と潜在性硬化剤の混合物であるノバキュアHX3941HP(旭化成イーマテリアル社製、表中「HX3941HP」と表す。)を、表1に記載の配合比(質量比)で添加して、接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物を、シリコーン剥離処理されたポリエステルフィルム上に塗布し、80℃のオーブンで5分間乾燥させて、接着フィルムを得た。

0096

次いで、上記の方法で得られた接着フィルムを、エンボス加工が施されたすずメッキ銅箔上に貼付して接続シートを得た。

0097

(実施例2)
熱硬化性樹脂、有機弾性微粒子及び溶剤に加えて、導電性粒子としてのNovamet525LD(Novamet Speciality Products社製、フィラメント状ニッケル粒子、平均粒径15μm、表中「527LD」と表す。)を混合したこと以外は、実施例1と同様にして、接着フィルムを得た。

0098

次いで、上記の方法で得られた接着フィルムを、すずメッキ銅箔上に貼付して接続シートを得た。なお、すずメッキ銅箔としてはエンボス加工が施されていないものを用いた。

0099

(実施例3)
熱硬化性樹脂、有機弾性微粒子及び溶剤に加えて、導電性粒子としてのS3000−S3M(Potters Industries社製、銀メッキ加工ガラス粒子、平均粒径37.5μm、表中「S3M」と表す。)を混合したこと以外は、実施例1と同様にして、接着フィルムを得た。

0100

次いで、上記の方法で得られた接着フィルムを、すずメッキ銅箔上に貼付して接続シートを得た。なお、すずメッキ銅箔としてはエンボス加工が施されていないものを用いた。

0101

(実施例4〜6)
各成分の配合比を表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にして、接着フィルムを得た。次いで、上記の方法で得られた各接着フィルムを、エンボス加工が施されたすずメッキ銅箔上に貼付して接続シートを得た。

0102

(比較例1〜3)
各成分の配合比を表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にして、接着フィルムを得た。次いで、上記の方法で得られた各接着フィルムを、エンボス加工が施されたすずメッキ銅箔上に貼付して接続シートを得た。

0103

0104

実施例及び比較例の接着フィルムを用いて、下記の方法でプローブタックの測定及び樹脂流動性の測定を行った。また、実施例及び比較例の接続シートを用いて、接続信頼性試験を行った。

0105

(プローブタックの測定)
厚み50μmのコロナ処理されたポリエステルフィルムに、接着フィルム(厚さ30μm)をラミネートし、12mm×12mmにカットして試験片を得た。プローブタックエネルギー値は、この試験片を用いて、ASTMD 2979に規定されるプローブタック試験機であり、プローブにかかる荷重を経時的に測定可能な装置(プローブタックテスターRPT−1000、Rhesca社製)を用いた。

0106

具体的には、試験片の接着フィルム側の面に、直径5mmのプローブを5秒間、接触荷重100gf/5mmφで接触させた後、120mm/分の速度で剥離し、その時の時間軸(すなわち距離軸)と荷重曲線に囲まれる面積を求めてプローブタックのエネルギー値とした。

0107

(樹脂流動性(流れ率)の測定)
接着フィルム(厚さ30μm)を6.1mmφの円盤状に打ち抜いて円盤状フィルムを得た。次いで、30mm×30mmの2枚のガラス板(厚さ1mm)の間に、シリコーンオイルを1滴塗布してから、その円盤状フィルムを挟んだ。この積層物に600Nの力を与えて、180℃で60秒間圧着した。圧着後のフィルムはほぼ円形を保ったまま、その直径のみが大きくなるため、計測した圧着後の直径を初期直径で割った値を、流れ率と定義した。この流れ率は、熱圧着時のフィルムの流動性を表していると考えられる。

0108

(接続信頼性試験)
40mm×65mmのガラス板(厚さ3mm)を準備し、当該ガラス板の主面上に、6mm幅のすずメッキ銅箔テープ(1007N、住友スリエム社製)を貼り付けた。次いで、6mm幅のテープ状にした接続シートを、上記すずメッキ銅箔テープとの交差部を有するようにガラス板の主面上に貼り付けて、積層体サンプルを得た。

0109

得られた積層体サンプルに、40mm×65mmのEVAフィルム(厚さ0.3mm)及びバックシートをこの順でかぶせ、真空ラミネータでラミネートした。真空ラミネートは、150℃、5分の条件で真空引きを行った後、150℃、10分の条件で大気圧にて圧着を行った。圧着後、真空ラミネータから取り出し、EVAフィルム及びバックシートを除去し、150℃、2時間の条件でポストキュアを行って、接続試験サンプルを得た。

0110

得られた接続試験サンプルについて、下記の条件で50サイクル、100サイクル又は700のヒートサイクル試験を行った。ヒートサイクル試験後、すずメッキ銅箔テープと接続シートとの間に2Aの電流を流したときにかかる電圧を測定した。なお、表2において、ヒートサイクル試験中に、常時すずメッキ銅箔テープと接続シートとの間に2Aの電流を流したときの結果を「2A通電」、電流を流さなかったときの結果を「通電なし」として、それぞれ記載した。

0111

なお、接続信頼性試験における接続試験サンプルは、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの電極と導電シートとの接合部を模したものであり、上記接続試験サンプルで良好な接続信頼性が得られれば、太陽電池モジュールにおける上記接合部でも良好な接続信頼性が得られると考えられる。

実施例

0112

0113

100,110,120…接続シート、1,11,21…導電シート、2,12,22a,22b…接着フィルム。

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