(57)【要約】【課題】  バックコンタクト方式の太陽電池モジュールに好適な低コストで作製可能な太陽電池用配線基板、及びその太陽電池用配線基板を用いた配線基板付太陽電池セルを提供する。【解決手段】  片面に凹部を備える絶縁性基材と、その凹部に形成された第一配線層と、その第一配線層上に形成された第二配線層と、凹部を備える絶縁性基材表面の第二配線層の形成箇所を除く絶縁性基材表面に接着剤層を備えることを特徴とする太陽電池用配線基板である。【選択図】  図１
2014072403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に凹部を備える絶縁性基材と、
前記凹部に形成された第一配線層と、
前記第一配線層上に形成された第二配線層と、
前記凹部を備える絶縁性基材表面の前記第二配線層の形成箇所を除く絶縁性基材表面に接着剤層を備える
ことを特徴とする太陽電池用配線基板。
【請求項２】
前記第二配線層が、銅粒子を含むペーストから成ることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用配線基板。
【請求項３】
前記絶縁性基材が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルフルオライドから選択された１種以上の材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池用配線基板。
【請求項４】
基板と前記基板の少なくとも一方の表面上にｐ型領域およびｎ型領域を有する太陽電池セルと、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池用配線基板を、前記太陽電池用配線基板の接着剤層を介して接続してなる配線基板付太陽電池セルであって、
前記太陽電池用配線基板に備わる第二配線層と前記ｐ型領域およびｎ型領域が各個に接続されていることを特徴とする配線基板付太陽電池セル。
【請求項５】
太陽電池用配線基板の製造方法であって、少なくとも下記（１）から（６）の工程を含むことを特徴とする。
（記）
（１）絶縁性基材の一面に凹部を形成する工程。
（２）絶縁性基板の凹部を備える面に、導電層を形成する工程。
（３）前記導電層を形成した絶縁性基板の凹部に、第一配線層を電着する工程。
（４）絶縁性基板の凹部が備わる面において、露出した導電層を除去する工程。
（５）導電層を除去した絶縁性基材の露出部に、接着剤層を形成する工程。
（６）（３）で形成した第一配線層上に、第二配線層を形成する工程。
【請求項６】
（I）片面にｎ型拡散領域およびｐ型拡散領域を備える太陽電池セルの前記ｎ型拡散領域、前記ｐ型拡散領域、及び請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池用配線基板の第二配線層を対面するように重ね合わせ配線基板付太陽電池セルを形成する重ね合わせ工程、
（II）前記重ね合わせ配線基板付太陽電池セルを、加熱しながら加圧して、太陽電池セルと太陽電池用配線基板を接着する工程、
からなることを特徴とする配線基板付太陽電池セルの製造方法。
【請求項７】
前記（I）の重ね合わせ工程により形成された重ね合わせ配線基板付太陽電池セルを、前記（II）の太陽電池セルと太陽電池用配線基板を接着する工程前に、減圧下で保持することを特徴とする請求項６記載の配線基板付太陽電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面に電極を備えるバックコンタクト方式の太陽電池セルを固定するための太陽電池用配線基板、配線基板付太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーを利用する発電システムに用いられる太陽電池モジュールは、太陽電池用配線板上に配置された多数の太陽電池セルから構成されている。
特許文献１および２には、プラス電極、マイナス電極の両電極が太陽電池セルの裏側に配置されたバックコンタクト方式の太陽電池モジュールが提案されている。
【０００３】
この方式の太陽電池セル同士の接続は、その太陽電池セルの裏面側に配置される太陽電池用配線基板を介して、機械的、電気的に接続されている。このような太陽電池セル構成により太陽電池モジュールが形成されることによって、太陽電池セル表面の受光面積が配線により犠牲にならず、光電変換の面積効率を向上することができる。
【０００４】
さらに、このバックコンタクト方式の太陽電池モジュールの構成においては、太陽電池セルの電極にＡｇペーストが用いられており、太陽電池セルの電極と配線基板の配線との電気的な接続を良好に形成するため、太陽電池セルの電極と配線基板の配線は、Ｓｎ−Ｂｉハンダを介しての接続が行われている。
そのため、Ａｇペーストが高価であり、かつ上記電気的接続の構造も複雑であり、さらに配線基板の配線と太陽電池セルの電極の位置合わせ精度も要求されるため、低コスト化のための障害となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０８８１４５号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９９５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールを低コストで作製可能な太陽電池用配線基板及び配線基板付太陽電池セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような状況に鑑み、このような課題を解決する本発明の第１の発明は、片面に凹部を備える絶縁性基材と、その凹部に形成された第一配線層と、第一配線層上に形成された第二配線層と、凹部を備える絶縁性基材表面の第二配線層の形成箇所を除く絶縁性基材表面に接着剤層を備えることを特徴とする太陽電池用配線基板である。
【０００８】
本発明の第２の発明は、第１の発明における第二配線層が、銅粒子を含むペーストから成ることを特徴とする太陽電池用配線基板である。
【０００９】
本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における絶縁性基材が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルフルオライドから選択された１種以上の材料からなることを特徴とする太陽電池用配線基板である。
【００１０】
本発明の第４の発明は、基板と、その基板の少なくとも一方の表面上にｐ型領域およびｎ型領域を有する太陽電池セルと第１から第３の発明のいずれかに記載の太陽電池用配線基板を、その太陽電池用配線板の接着剤層を介して接続してなる配線基板付太陽電池セルであって、太陽電池用配線基板に備わる第二配線層とｐ型領域およびｎ型領域が各個に接続されていることを特徴とする配線基板付太陽電池セルである。
【００１１】
本発明の第５の発明は、太陽電池用配線基板の製造方法であって、少なくとも下記（１）から（６）の工程を含むことを特徴とする。
（記）
（１）絶縁性基材の一面に凹部を形成する工程。
（２）絶縁性基板の凹部を備える面に、導電層を形成する工程。
（３）前記導電層を形成した絶縁性基板の凹部に、第一配線層を電着する工程。
（４）絶縁性基板の凹部が備わる面において、露出した導電層を除去する工程。
（５）導電層を除去した絶縁性基材の露出部に、接着剤層を形成する工程。
（６）（３）で形成した第一配線層上に、第二配線層を形成する工程。
【００１２】
本発明の第６の発明は、（I）片面にｎ型拡散領域およびｐ型拡散領域を備える太陽電池セルのｎ型拡散領域、ｐ型拡散領域、及び第１から第３の発明のいずれかに記載の太陽電池用配線基板の第二配線層を対面するように重ね合わせ配線基板付太陽電池セルを形成する重ね合わせ工程、（II）その重ね合わせ配線基板付太陽電池セルを、加熱しながら加圧して、太陽電池セルと太陽電池用配線基板を接着する工程、からなることを特徴とする配線基板付太陽電池セルの製造方法である。
【００１３】
本発明の第７の発明は、第６の発明における（I）の重ね合わせ工程により形成された重ね合わせ配線基板付太陽電池セルを、（II）の太陽電池セルと太陽電池用配線基板を接着する工程前に、減圧下で保持することを特徴とする配線基板付太陽電池セルの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の太陽電池用配線基板と、その太陽電池用配線基板を用いた配線基板付太陽電池セルによれば、太陽電池セルに電極を形成する必要が無く、かつ電気的接続に係る構成部材を従来と比べて少なくすることにより、製造工程の簡略化を図ることで、低コスト化が達成でき、加えて構造が単純であるため、信頼性の向上にも大きな効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の配線基板付太陽電池セルの一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の太陽電池用配線基板の一実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２の太陽電池用配線基板の製造工程の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［太陽電池用絶縁基板］
先ず、本発明の太陽電池用絶縁基板について図面を参照しながら詳細に、その実施態様を説明する。
図２は、本発明の太陽電池用配線基板の一実施形態の概略構成を示す断面図である。
図２において、１は本発明の太陽電池用配線基板、２は絶縁性基材、２ａは絶縁性基材の露出部、４は導電層、６は凹部３に設けられた第一配線層、７は接着剤層、８は第一配線層上に設けられた第二配線層である。
【００１７】
この太陽電池用配線基板１は、片面に凹部３を有する絶縁性基材２と、絶縁性基材２の凹部３に、導電層４を介して設けられた複数の独立した第一配線層６と、その第一配線層６上に形成された第二配線層８と、絶縁性基材２の凹部３を備える絶縁性基材２の表面の第二配線層８が形成された箇所を除く絶縁性基材の露出部２ａに、接着剤層７が設けられており、バックコンタクト方式の太陽電池セルとの接続に用いるものである。
【００１８】
絶縁性基材２には、電気的絶縁性の基材であれば特に限定はなく、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、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）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等の絶縁性基材を用いることができる。
【００１９】
この絶縁性基材２の厚みは、特に限定しないが、所望の特性に応じて、例えば１２．５μｍ以上、１５０μｍ以下の厚みのものを使用することができる。
【００２０】
第一配線層６は、導電性材料であれば特に限定は無く、例えば、銅、アルミニウム、及び銀等の材料を用いることができる。
また、この第一配線層６の上層または下層の一部又は全部に金、パラジウム、ニッケル、クロム、白金、銀、錫等の金属を形成した複数層からなる配線層を第一配線層６として用いても良い。
【００２１】
第一配線層６の厚みは特に限定が無く、所望の特性に応じて８μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。
【００２２】
第一配線層６上に設けられる第二配線層８には、導電性が高く、接着剤層７で囲まれた第一配線層６上に配置しやすい材料として、銅、銀等の粒子を含む導電性ペーストを用いることが好ましい。
第二配線層８の導電性を高めるため、銅、銀に加え、ビスマス、インジウム、錫等の金属を単体または合金とした、低融点金属粒子を含めることもできる。
この低融点金属粒子を加えることにより、導電性ペーストに含まれる銅粒子や銀粒子の表面を低融点金属が濡らして被覆することにより、銅粒子や銀粒子（特に銅粒子）の酸化を防止することができる。
また、銅粒子や銀粒子同士の接触による導通だけでなく、低融点金属粒子が融解して銅粒子や銀粒子の隙間を埋めることにより銅粒子や銀粒子の導通を助け、導電性を向上させる効果がある。さらに低融点金属粒子が低融点で融解するため、銅粒子や銀粒子のみの導電性ペーストと比較し、低融点で太陽電池に形成された拡散領域と電気的接続を得ることができる。
【００２３】
接着剤層７としては、太陽電池セルと配線基板１を貼り合わせることができるものであれば特に限定が無く、シリコーン系、アクリル系、エポキシ系、ゴム系等の各種接着剤を用いることができる。
【００２４】
＜太陽電池用絶縁基板の製造方法＞
次に、本発明の太陽電池用配線基板の製造方法について、下記（１）から（６）の製造工程フロー、及び図３を用いて説明する。なお、下記製造工程フローは、（１）から（６）の番号順に実施するのが望ましい。
【００２５】
図３（ａ）〜（ｉ）は、本発明の太陽電池用配線基板の製造工程の一実施形態を示す図で、（ａ）は絶縁基材２を示す断面図、（ｂ）は絶縁基材２の片面に凹部３を設けた状態の絶縁基材２の断面図、（ｃ）は絶縁基材２の凹部３を設けた面に導電層４を設けた状態の絶縁基材２の断面図、（ｄ）は絶縁性基材２の凹部３を設けた面の凹部３を除く箇所にレジストパターン層５を形成した状態の絶縁性基材２の断面図、（ｅ）はレジストパターン層５の開口部５ａに電着法により第一配線層６を形成した状態の絶縁性基材２の断面図、（ｆ）は第一配線層６の形成後にレジストパターン層５を除去した状態の絶縁性基材２の断面図、（ｇ）は絶縁性基板２の凹部３が備わる面において、露出した導電層４を除去した状態の絶縁性基材の２の断面図で２ａは絶縁性基材の露出部であり、（ｈ）は導電層４を除去した箇所（２ａ部分）に接着剤層７を形成した状態の絶縁性基材２の断面図、（ｉ）は第一配線層６上に第二配線層８を形成した状態の絶縁性基材２の断面図で、太陽電池用配線基板１を示す断面図でもある。
【００２６】
図３において、１は太陽電池用配線基板、２は絶縁性基材、２ａは絶縁性基材の露出部、３は凹部、４は導電層、５はレジストパターン層、５ａはレジストパターン層の開口部、６は第一配線層、７は接着剤層、８は第二配線層である。
【００２７】
［製造工程フロー］
（１）絶縁性基材の一面に凹部を形成する工程
先ず、図３（ａ）に示されるように絶縁性基材２を準備する。
次に図３（ｂ）のように、絶縁性基材２の片面に凹部３を形成する。
例えば、一面を凹部３に対応する凸部を有する金型を用いて、加熱プレスにより絶縁性基材２の片面に凹部３を形成する。
その加熱プレス条件は、絶縁性基材２の材質によって異なるが、例えば絶縁性基材にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた場合は加熱温度が１００℃以上、２００℃以下で１０秒以上、３分以下の条件で、プレスすることが望ましい。
【００２８】
形成する凹部３の深さは１５μｍ〜４０μｍが望ましく、その幅は５００μｍ〜１０００μｍが望ましい。
【００２９】
（２）絶縁性基板の凹部を備える面に、導電層を形成する工程
次に、図３（ｃ）に見られるように絶縁性基材２の凹部３を設けた面に、導電層４を形成する。
導電層４としては、スパッタ法などの乾式めっき法によりＮｉ、Ｃｒまたはその合金層をシード層として形成した後、同様な方法で、そのシード層上に銅層を形成する。
【００３０】
このシード層の厚みは、３０Å〜３００Å、銅層の厚みは１０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みが望ましい。
【００３１】
その後、図３（ｄ）に示すように、絶縁性基材２の凹部３を設けた面の凹部３を除く箇所に、レジストパターン層５を形成する。５ａはレジストパターン層５の開口部で、凹部３対応している。
このレジストパターン５の形成は、スクリーン印刷法、露光法等の公知の方法を用いることができる。
【００３２】
（３）導電層を形成した絶縁性基板の凹部に、第一配線層を電着する工程
次に、図３（ｅ）に見られるように、レジストパターン層５の開口部５ａに電着法により第一配線層６を形成する。即ち、凹部３に第一配線層６の材料を充填する。
第一配線層６を形成した後、図３（ｆ）に示すように、レジストパターン層５を除去する。
【００３３】
（４）絶縁性基板の凹部が備わる面において、露出した導電層を除去する工程
その後、図３（ｇ）に示すように、絶縁性基材２上に露出した導電層４を除去する。
【００３４】
（５）導電層を除去した絶縁性基材の露出部に、接着剤層を形成する工程
次に、図３（ｈ）に示されるように、絶縁性基材２の凹部非形成箇所で、（４）の工程において導電層４を除去した箇所に、接着剤層７を形成する。
接着剤層７の形成方法は、スクリーン印刷法、ディスペンサ法、インクジェット塗布法、オフセット印刷法等の公知の方法を用いことができる。
【００３５】
（６）（３）で形成した第一配線層上に、第二配線層を形成する工程。
その後、図３（ｉ）のように、第一配線層６上に導電性ペーストを塗布、乾燥させて、第二配線層８を形成する。
以上の工程により、本発明の太陽電池用配線基板１を作製することができる。
【００３６】
［配線基板付太陽電池セル］
本発明の配線基板付太陽電池セルについて説明する。
図１は本発明の配線基板付太陽電池セル１０の一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。配線基板付太陽電池セル１０は、片面にｎ型拡散領域１１およびｐ型拡散領域１２が露出した太陽電池セル１３と太陽電池用配線基板１から構成されている。
【００３７】
太陽電池セル１３に形成されたｎ型拡散領域１１及びｐ型拡散領域１２と、太陽電池配線基板１に設けられた第二配線層８が電気的に接続され、接着剤層７によって太陽電池セル１３と太陽電池用配線基板１が機械的に接続固定されるよう構成されている。
太陽電池セル１３の上面には太陽光の入射光率を向上させるための反射防止膜や透光性基板が設けられたり、太陽電池セル表面に表面加工が施されていても良い。この表面加工は、表面にテクスチャ構造などの凹凸構造を形成するために太陽電池セル表面をエッチングすることなどである。
【００３８】
＜配線基板付太陽電池セルの製造方法＞
図１に示す本発明の配線基板付太陽電池セル１０を用いて、その製造方法を説明する。なお、図１において、１は太陽電池用配線基板、４は導電層、６は第一配線層、７は接着剤層、８は第二配線層、１０は配線基板付太陽電池セル、１１はｎ型拡散領域、１２はｐ型拡散領域、１３は太陽電池セルである。
【００３９】
（I）図１に見られるように、太陽電池セル１３のｎ型拡散領域１１及びｐ型拡散領域１２の表面が、太陽電池用配線基板１の第二配線層８と、各個に対面する位置で、太陽電池セル１３と太陽電池用配線基板１を重ね合わせて、重ね合わせ太陽電池用配線基板付太陽電池セルを形成する。
この時、太陽電池セル１３と太陽電池用配線基板１の位置合わせは、位置合わせマークや位置合わせ用孔等の公知の方法を（図示せず）用いて行って良い。
また、太陽電池セル１３と太陽電池用配線基板１を重ね合わせた状態のままで、減圧下状態にして、その重ね合わせ部に気泡を含まないようにすることが好ましい。
【００４０】
（II）前記（I）で作製した重ね合わせ配線基板付太陽電池セルを、加熱しながら加圧し、太陽電池セル１３と太陽電池用配線基板１を接着する。
その加熱温度は、接着剤層７の材質及び第二配線層８に用いる導電性ペーストの材質によって所望の温度を選択することができるが、導電性ペーストの焼結温度に対し５℃〜１０℃以上高い温度で加熱することが、太陽電池セルの拡散領域と第二配線層との十分な電気的接続得るには望ましい。
以上の製造工程によって配線基板付太陽電池セルを作製することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１    太陽電池用配線基板
２    絶縁性基材
２ａ  絶縁性基材の露出部
３    凹部
４    導電層
５    レジストパターン層
５ａ  レジストパターン層の開口部
６    第一配線層
７    接着剤層
８    第二配線層
１０    配線基板付太陽電池セル
１１    ｎ型拡散領域
１２    ｐ型拡散領域
１３    太陽電池セル
【図１】
2014072403.tif 000003
【図２】
2014072403.tif 000004
【図３】
2014072403.tif 000005