(57)【要約】【課題】回路パターン形成時に金属箔の破断が生じにくく、かつ太陽電池モジュール形成における封止材の位置合わせ工程を要しない太陽電池用回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】金属箔６０１を回路パターン対応形状６０１ａに切断する際の支持体に封止材層積層体（６０２ａ、６０２ｂ）を用いることで、太陽電池モジュール形成時の封止材と該回路基板との置合わせが不要になる。さらに、金属箔６０１の切断において封止材層６０２ａを同時に切断し、金属箔の不要部分と切断された封止材層６０２ａを同時に除去することで、封止材層６０２ａが金属箔６０１の補強材として機能し、金属箔６０１の破断が生じにくくなる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の一方の面に少なくとも封止材層を含む樹脂層が積層した金属樹脂積層体を用意して、上記金属箔側から上記金属箔を切断し部分的に除去することで上記樹脂層の上に金属電極パターンを形成すると共に、
上記樹脂層を部分的に除去し金属箔を露出させることで、太陽電池素子の非受光面側の電極に対する接続箇所を形成し、
上記金属電極パターンを形成した金属箔側に、接着層を介して樹脂基材を積層することを特徴とする太陽電池用回路基板の製造方法。
【請求項２】
上記樹脂層は、最表層にフィルム支持体が積層され、
上記樹脂基材の積層後に上記フィルム支持体を剥離して除去することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用回路基板の製造方法。
【請求項３】
上記樹脂層は層数が複数であり、
上記金属箔を切断する際に、上記樹脂層のうちの最表層を除く少なくとも一層を、上記金属箔とともに切断して部分的に除去することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池用回路基板の製造方法。
【請求項４】
上記樹脂層の部分的な除去は、サンドブラスト加工で行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池用回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の太陽電池回路基板の製造方法で製造された太陽電池用回路基板。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽電池用回路基板を備える太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールの集電に用いる太陽電池用回路基板、その製造方法およびそれを用いた太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なシリコン太陽電池は、シリコンセルの受光面に集電用の配線（バスバー）が形成されており、バスバーの下部は受光しないため発電に寄与しない受光ロスの課題がある。これに対し、シリコンセルの背面側に設けた回路基板で集電を行う太陽電池（バックコンタクト方式の太陽電池）が開発されている（例えば特許文献１参照）。
バックコンタクト方式の太陽電池モジュール１０１は、例えば図１に示すように、光入射側の透明基材１１０と回路基板１００との間に、間隔を置いて複数個のシリコンセル１０５が配列され、各シリコンセル１０５は、シリコン基板１０２の受光面（表面）１０２Ａに対する反対側の面（裏面）１０２Ｂに正極１０３と負極１０４が形成されている。また、光入射側の透明基材１１０と、シリコン基板１０２の受光面１０２Ａとの間は、受光面側封止材１１４によって封止され、シリコン基板１０２の裏面１０２Ｂと回路基板１００との間は、裏面側封止材１１６によって封止されている。
【０００３】
回路基板１００は、絶縁基材１１８に所定の回路パターンの金属箔１２０が接着層１３０を介して設けられたものである。正極１０３および負極１０４と金属箔１２０とは、裏面側封止材１１６を貫通するハンダ等の導電接続部材１２２により電気的に接続されている。すなわち裏面側封止材１１６には、電極１０３、１０４に対応する位置に、厚み方向に貫通する貫通穴が形成され、その貫通穴に低融点ハンダなどの導電接続部材１２２が充填されている。そして、その導電接続部材１２２を介して、各電極１０３、１０４と金属箔１２０とが電気的に接続される。
回路基板１００の既存の形成方法の一例を図２に示す（特許文献２参照）。
【０００４】
先ず、支持体シート２０１に粘着層２０２を介して金属箔２０３を接着し（図２（ａ）：金属箔シート形成工程）た後に、金属箔２０３を所定の回路パターンの外周部分に沿って切断し（図２（ｂ）：金属箔切断工程）、金属箔２０３のうち回路パターンを構成しない部分を粘着層２０２から剥離除去して（図２（ｃ）：金属箔剥離工程）、回路パターンを形成する。次に、回路パターンを構成する金属箔の表面に接着層２０４を形成し（図２（ｄ）：接着層形成工程）、その接着層２０４によって、絶縁基材２０５に回路パターンを転写すること（図２（ｅ）：金属箔パターン転写工程）により、回路基板１００が形成される（図２（ｆ））。
ここで、バックコンタクト方式の太陽電池モジュール１０１の一般的な形成方法の例について図３に示す。回路基板１００に導電接続部材１２２を形成し（図３（ａ））、貫通穴１１６ａが形成された裏面側封止材１１６を配置し（図３（ｂ））、シリコンセル１０５、受光面側封止材１１４および透明基材１１０を配置し（図３（ｃ））、真空ラミネータを用い封止することで（図３（ｄ））、バックコンタクト太陽電池モジュール１０１が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０１１８６９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５３２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の回路基板の形成方法は、金属箔剥離工程において、不要な金属箔を粘着層２０２から剥離する際に、剥離される金属箔に破断が生じやすいという課題があり、機械強度的な観点から、金属箔の材質、厚さ、回路パターン形状、あるいは加工速度などの制約が大きい。
また、上記の方法で形成した太陽電池用回路基板は、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールを形成する際に貫通穴を形成した封止材を回路基板の所定位置へ配置する工程を含み、該工程において封止材が変形しやすいため位置合わせに困難を伴う。また、今後は材料コストの観点から封止材の薄膜化や導電性接続材の小型化が見込まれ、より変形しやすい封止材をより高精度で位置合わせをする必要性が生じるため、位置合わせが一層困難になることが想定される。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、回路パターン形成時に金属箔の破断が生じにくく、かつバックコンタクト方式の太陽電池モジュール形成における封止材の位置合わせが容易な太陽電池用回路基板の製造方法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】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様である太陽電池用回路基板の製造方法は、金属箔の一方の面に少なくとも封止材層を含む樹脂層が積層した金属樹脂積層体を用意して、上記金属箔側から上記金属箔を切断して部分的に除去することで上記樹脂層の上に金属電極パターンを形成すると共に、上記樹脂層を部分的に除去し金属箔を露出させることで、太陽電池素子の非受光面側の電極に対する接続箇所を形成し、上記金属電極パターンを形成した金属箔側に、接着層を介して樹脂基材を積層することを特徴とする。
また本発明の一態様である太陽電池用回路基板は、本発明の一態様である太陽電池用回路基板の製造方法で製造されることを特徴とする。
また本発明の一態様である太陽電池モジュールは、本発明の一態様である太陽電池用回路基板を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
金属箔を回路パターン対応形状に切断する際の支持体に封止材層を含む樹脂層を用いることで、太陽電池モジュール形成時の封止材と該回路基板との位置合わせの課題が解消される。
また、金属箔の切断において、該支持体を構成する樹脂層の一部の層を同時に切断し、金属箔の不要部分を該支持体から除去する場合には、切断された樹脂層の層部分を同時に除去することで、切断された樹脂層の層部分が、剥離する金属箔の補強材として機能し、金属箔の破断が生じにくくなる。
以上のように、本発明によれば、回路パターン形成時に金属箔の破断が生じにくく、かつバックコンタクト太陽電池モジュール形成における封止材の位置合わせの課題が解消される太陽電池用回路基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】バックコンタクト方式の太陽電池モジュールの要部を示す模式的な縦断面図である。
【図２】バックコンタクト方式の太陽電池用回路基板の既存の形成方法を示す模式的な縦断面図である。
【図３】バックコンタクト太陽電池モジュールの一般的な形成方法を示す模式的な縦断面図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係る太陽電池用回路基板の製造方法の第一実施形態を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係る太陽電池用回路基板の製造方法の第二実施形態を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る太陽電池用回路基板の製造方法の第三実施形態を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
「第一実施形態」
以下、本発明の実施形態の第一実施形態である太陽電池用回路基板４００の形成方法について、図４に示した模式的な断面図を用いて説明する。
太陽電池用回路基板４００の形成方法は、電極形成工程（図４（ａ））、基材接着工程（図４（ｂ））、ビア形成工程（図４（ｃ））を備える。
（電極形成工程）
電極形成工程では、図４（ａ）に示すように、金属箔４０１に樹脂層を構成する封止材層４０２が形成された金属樹脂積層体４１１において、該金属箔４０１を金属箔側から切断したあと部分的に除去することにより、封止材層４０２上に金属電極パターン４０１ａを形成する。
【００１１】
金属箔４０１の材質は、特に限定されるものではなく、電気伝導性が良好な材料が適宜用いられ、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、真鍮、金、銀、鉛などを挙げることができる。  
金属箔４０１の厚さは、特に限定されるものではないが、必要な電気伝導性と電極形成工程に対する適性の観点から適宜決定され、５μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。５μｍ以下では導電性が不足し、２００μｍ以上では金属箔の切断が困難となる。
本実施形態では、金属箔として、厚み３５μｍの銅箔を用いた。
封止材層４０２は、本実施形態の太陽電池用回路基板４００を用い太陽電池モジュールを形成した際に、シリコンセルと金属電極パターンとの間に配置され、図１における裏面側封止材１１６に対応する。
【００１２】
封止材層４０２の材質は、特に限定されるものではなく、後述の太陽電池モジュール作製においてシリコン基板１０２を封止して、金属箔と電極部の接続部分以外において金属箔とシリコンセルの絶縁を確保できるものであれば、適宜用いることができる。
封止材層４０２の材質としては、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、あるいはエチレン・メタアクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン・メタアクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体(ＥＭＡ)、エチレン・アクリル酸エチル共重合体(ＥＥＡ)、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、その他の各種エチレン・αオレフィン共重合体、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などが用いられる。
【００１３】
これらの封止材層４０２を構成する材料は、熱可塑性樹脂として用いても良く、有機化酸化物などの架橋剤を添加することで熱架橋性樹脂として用いても良い。いずれの場合も太陽電池モジュールを形成する際に封止材が溶融しシリコンセルを封止する。
また、封止材層４０２は、意匠性の観点から着色用の顔料が添加されてもよい。透明な封止材を用いた場合は、太陽電池用回路基板の金属箔が太陽電池モジュールの受光面からシリコンセルの隙間部分に視認されるが、封止材層４０２を着色することでこれを防ぐことができる。顔料としては、酸化チタンやカーボンブラックなど、各種公知の材料を用いることができる。
封止材層４０２の厚さは、特に限定されるものではないが、絶縁性と材料コストの観点から概ね５０μｍ〜４００μｍである。
本実施形態では、封止材層の一例として、厚み２００μｍの直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を熱架橋性樹脂材料として用いた。
【００１４】
金属箔４０１に封止材層４０２を形成する方法は、特に限定されるものではないが、既存の押出ラミネート技術を好適に用いることができ、本実施形態でも同技術を用いた。
金属箔を切断する方法は、金属箔を厚さ方向に切断できれば特に限定されるものではなく、例えば、打ち抜き刃を有する金型を用いたプレスによる切断工法や、切断工具を金属箔上で移動する切断工法や、レーザー光照射による切断工法を挙げることができる。
本実施形態では、特許文献２と同様に、打ち抜き刃を有する金型を用い、金属箔の切断の際に打ち抜き刃の刃先を封止材中で止めることで封止材層を切断しないようにする、ハーフカット工法を用い金属箔の切断を行った。
金属を部分的に除去する方法は特に限定されるものではなく、例えば、剥離治具などを用いた機械的な剥離、吸引機による吸引による剥離、圧縮空気の吹き付けによる剥離などを用いることができる。
【００１５】
（基材接着工程）
基材接着工程は、図４（ｂ）に記載のように、電極形成工程を経た金属樹脂積層体４１２の金属箔側に、接着層４０３を介して樹脂基材４０４を積層する工程である。
樹脂基材４０４は、太陽電池モジュールにおいて外部環境側に配置されるため、絶縁性に加え通常の太陽電池用バックシートと同等の耐候性が要求されるが、必要な絶縁性と耐候性を有するものであれば特に限定されるものでなく、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）など公知の材料を用いることができる。
また樹脂基材４０４の表面には、耐候性を付与するための層が設けられていてもよい。耐候性層は、特に限定されるものではなく、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン共重合体（ＴＦＥコポリマ）などの公知の材料を用いることができる。
【００１６】
本実施形態においては、樹脂基材４０４として、ＰＶＦ層（厚み２５μｍ）が形成されたＰＥＴフィルム（厚み２５０μｍ）を用いた。
接着層４０３は、特に限定されるものではなく、エポキシ接着剤、ウレタン接着剤、アクリル接着剤などの公知材料から、金属電極の材質や必要な接着強度により適宜選択して用いることができる。
基材接着工程の具体的方法は、特に限定されるものではなく、本実施形態においては接着層４０３としてウレタン接着剤を塗布形成した樹脂基材４０４を、一般的なラミネータを用い金属樹脂積層体４１２と貼付した。
【００１７】
（ビア形成工程）
ビア形成工程では、図４（ｃ）に記載のように、樹脂層を構成する封止材層４０２に貫通穴４０２ａを開口することで、太陽電池用回路基板４００が得られる。この工程は、封止材層４０２を部分的に除去し金属箔を露出させ、太陽電池素子の非受光面側の電極との接続箇所を形成する工程である。
封止材層４０２の部分除去のパターンは太陽電池素子の非受光面の電極の形状と配置に依存し、例えば、円形電極パッドが数十箇所設けられた太陽電池素子については、電極パッドの配置と大きさに対応した部分が封止材層から除去される。
封止材層４０２を除去する方法は、特に限定されるものではなく、レーザー加工、サンドブラスト加工など公知の技術を用いることができる。サンドブラスト加工は加工速度および簡便性の点で好ましい。
本実施形態では、電極形成工程と基材接着工程およびビア形成工程がこの順になされるが、工程順はこれに限定されるものではなく、電極形成工程が基材接着工程に先行すればその他順序を問わない。
【００１８】
「第二実施形態」
次に、本発明の実施形態の第二実施形態である太陽電池用回路基板５００の形成方法について、図５に示した模式的な断面図を用いて説明する。
本発明の第二の実施形態においては、金属樹脂積層体５１１は、金属箔５０１と、樹脂層を形成する封止材層５０２と、フィルム支持体５０５とをこの順に積層したものである。即ち、樹脂層の最表面にフィルム支持体５０５が形成されている。なお、後述の第三実施形態のように樹脂層が複数層から構成されていても良い。
金属箔５０１と封止材層５０２は、前述の第一実施形態に例示した各種材料から選択して用いることができる。本実施形態では第一実施形態と同様に厚み３５μｍの銅箔および厚さ２００μｍの直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を熱架橋性樹脂材料として用いた。
フィルム支持体５０５は、特に限定されるものではなく、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など各種公知のフィルム材料を用いることができる。本実施形態では厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを用いた。
金属樹脂積層体５１１は、各種公知の方法で形成可能であり、本実施形態においては前述の第一実施形態と同様に押出しラミネート技術で形成した。
【００１９】
（電極形成工程）
電極形成工程（図５（ａ））は、前述の第一実施形態において例示した方法が適用可能であり、本実施形態においては第一実施形態と同様の方法で実施した。
すなわち、金属箔５０１を構成する封止材層５０２形成された金属樹脂積層体５１１において、該金属箔５０１を金属箔側から切断したあと、切断片を金属箔層４０１から除去することにより、封止材層５０２上に金属電極パターン５０１ａを形成する。
本実施形態は、フィルム支持体５０５が存在することで金属樹脂積層体のハンドリングが容易になり、金属箔切断や金属箔余剰部分の除去の際の金属樹脂積層体の変形などの不具合が抑制される。
（基材接着工程）
基材接着工程（図５（ｂ））は、前述の第一実施形態に例示した方法が適用可能であり、本実施形態においては第一実施形態と同様の方法で実施した。
すなわち、図５（ａ）の電極形成工程を経た金属樹脂積層体５１２の金属箔側に、接着層５０３としてウレタン接着剤を塗布形成した樹脂基材５０４を、一般的なラミネータを用い、金属樹脂積層体５１２と貼付・積層した。
【００２０】
（支持体除去工程）
本実施形態では基材接着工程を経た後、支持体除去工程（図５（ｃ））によりフィルム支持体５０５を剥離する。支持体剥離の方法は、特に限定されるものではなく、例えば剥離治具などを用いた機械的な方法を用いることができる。
（ビア形成工程）
最後にビア形成工程（図５（ｄ））により、貫通穴５０２ａが形成されて、太陽電池用回路基板５００が得られる。この工程は、前述の第一実施形態に例示した方法が適用可能であり、本実施形態においては第一実施形態と同様の方法で実施した。
本実施形態では、支持体除去工程とビア形成工程がこの順になされるが、工程順はこれに限定されるものではなく、ビア形成工程が先行しても良い。
【００２１】
「第三実施形態」
次に、本発明の実施形態の第三実施形態である太陽電池用回路基板６００の形成方法について、図６に示した模式的な断面図を用いて説明する。
本発明の実施形態の第三の様態においては、金属樹脂積層体６１１は金属箔６０１と第一封止材層６０２ａと第二封止材層６０２ｂをこの順に積層したものである。即ち、樹脂層が第一封止材層６０２ａと第二封止材層６０２ｂから構成される。尚、第二実施形態のように、樹脂層の最表面にフィルム支持体５０５が形成されていてもよい。
第一封止材層６０２ａおよび第二封止材層６０２ｂの材質（材料）は、特に限定されるものではなく、前述の第一実施形態において例示した各種封止材から選択して用いられる。
本実施形態では、第一封止材層６０２ａとして厚さ５０μｍのエチレン・メタクリル酸樹脂（ＥＭＡＡ）、第二封止材層６０２ｂとして厚さ１５０μｍの直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を熱架橋性樹脂として用い、これらの樹脂材料を厚さ３５μｍの銅箔に押出しラミネート法で積層し、金属樹脂積層体６１１を形成した。
【００２２】
（電極形成工程）
電極形成工程（図６（ａ））において、金属箔６０１は第一封止材層６０２ａと同時に切断される。切断する方法は第一実施形態に例示した方法で可能であるが、本実施形態では、打ち抜き刃を有する金型を用い、金属箔の切断の際に打ち抜き刃の刃先を第二封止材層６０２ｂで止めることで第二封止材層６０２ｂを切断しないようにするハーフカット工法を用い、金属箔６０１と共に第一封止材層６０２ａの切断を行った。
そして、部分的に金属箔６０１と共に第一封止材層６０２ａを除去した。
これにより、金属電極パターン６０１ａと第一封止材層パターン６０１ａａを有する金属樹脂積層体６１２を得た。
電極形成工程での金属を部分的に除去する方法は特に限定されるものではなく、上記第一実施形態および第二実施形態に例示した方法を用いることができる。本実施形態においては金属箔の部分除去において同時に除去される第一封止材層が金属箔を補強することで、部分除去中に金属箔が破断する不具合が大幅に抑制される。
【００２３】
（基材接着工程及びビア形成工程）
基材接着工程（図６（ｂ））により、第一、第二実施形態と同様に、接着層６０３を介して樹脂基材６０４を貼付・積層した。
さらにビア形成工程（図６（ｃ））を実施することで、第一封止材層パターン６０２ａａと第二封止材層６０２ｂを貫通する貫通孔６０２ｃを有する太陽電池用回路基板６００が得られる。
これらの工程は、前述の第一実施形態および第二実施形態に例示した方法が適用可能であり、本実施形態は第一実施形態と同様の方法で実施した。
なお、上記実施形態に説明した全ての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組合せを変えたり、削除したりして実施することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１００：太陽電池用回路基板
１０１：バックコンタクト方式の太陽電池モジュール
１０２：シリコン基板
１０２Ａ：シリコン基板の受光面
１０２Ｂ：シリコン基板の受光面に対する反対側の面
１０３：正極
１０４：負極
１０５：シリコンセル
１１０：光入射側の透明基材
１１２：導電接続部材
１１６：裏面側封止材
１１６ａ：貫通穴
１２０：所定の回路パターンの金属箔
１３０：接着層
２０１：支持体シート
２０２：粘着層
２０３：金属箔
２０４：接着層
２０５：絶縁基材
４００：第一実施形態の太陽電池用回路基板
４０１：金属箔
４０１ａ：金属電極パターン
４０２：封止材層
４０３：接着層
４０４：樹脂基材
４１１：金属樹脂積層体
４１２：金属電極パターン４０１ａと封止材層４０２との積層体
５００：第二実施形態の太陽電池用回路基板
５０１：金属箔
５０１ａ：金属電極パターン
５０２：封止材層
５０３：接着層
５０４：樹脂基材
５０５：フィルム支持体
５１１：金属樹脂積層体
５１２：金属電極パターン５０１ａと封止材層５０２との積層体
６００：第三実施形態の太陽電池用回路基板
６０１：金属箔
６０１ａ：金属電極パターン
６０２ａ：第一封止材層
６０２ａａ：第一封止材層パターン
６０２ｂ：第二封止材層
６０２ｃ：貫通穴
６０３：接着層
６０４：樹脂基材
６１１：金属樹脂積層体
６１２：金属電極パターン６０１ａと第一封止材層パターン６０２ａａと第二封止材層６０２ｂとの積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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