(57)【要約】      （修正有）【課題】バスバー集電電極を持たない複数の太陽電池セルが熱硬化性導電性接着剤を使用して接続されたものであって、製造の際にバスバー電極形成工程及び半田付け工程が省略され、生産性や歩留まり及び長期信頼性の優れ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を提供する。【解決手段】複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールであって、太陽電池セルが、該太陽電池セルの受光面に配置されたフィンガー電極１０１と、他の太陽電池セルの電極１０４とが、少なくとも常温で流動性を持たずかつ軟化点が硬化温度以上である熱硬化性導電性接着剤１０３が塗布されたリード線１０２の前記接着剤により接着されていることにより、前記他の太陽電池セルと電気的に接続されているものであることを特徴とする太陽電池モジュールおよびその製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールであって、太陽電池セルが、該太陽電池セルの受光面に配置されたフィンガー電極と、他の太陽電池セルの電極とが、少なくとも常温で流動性を持たずかつ軟化点が硬化温度以上である熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線の前記接着剤により接着されていることにより、前記他の太陽電池セルと電気的に接続されているものであることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記接着剤は、硬化温度が１００℃以上１８０℃以下のものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記接着剤を構成する樹脂が、その分子内に少なくともエポキシ基を２個有するものを少なくとも一種類含むものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記接着剤に含まれる硬化促進剤の添加量が、０．０１〜５質量％であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記接着剤を構成する導電性フィラーが、銀、銅、ニッケルのいずれかを主成分とするものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記太陽電池セルの基板がシリコン単結晶からなるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールの製造方法であって、少なくとも、受光面にバスバー集電電極を持たない複数の太陽電池セルのうちいずれかの受光面に配置されたフィンガー電極と、他の太陽電池セルの電極とを、少なくとも常温で流動性を持たずかつ軟化点が硬化温度以上である熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線の前記接着剤により接着させることにより、前記いずれかの太陽電池セルを前記他の太陽電池セルと電気的に接続することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記いずれかの太陽電池セルの受光面に、前記接着剤を塗布したリード線の一方の接着剤塗布面を合わせ、前記いずれかの太陽電池セルに隣接する太陽電池セルの裏面電極に、前記リード線の他方の接着剤塗布面を合わせ、前記接着剤に加熱及び加圧をして接着させることにより、前記いずれかの太陽電池セルと前記隣接する太陽電池セルとを電気的に接続することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【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及び太陽電池モジュールの製造方法に関し、より詳細には、バスバー集電電極を持たない複数の太陽電池セルが接続されたものであって、セルに反りが無く、生産性や歩留まり及び長期信頼性に優れ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。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、所定の電圧及び電流を得るため、複数の太陽電池セルを直列または並列に結線して太陽電池モジュールを構成して使用される。この場合の結線方法としては、太陽電池セル内で発生した電流を集めるために太陽電池セルの受光面に形成されたフィンガー（枝）電極と呼ばれる細い電極と、このフィンガー電極の電流をさらに集めるために形成されたバスバー（集電）電極と呼ばれる太い電極と、太陽電池セルの裏面に全面に形成された裏面電極とを、半田で被覆した銅線を用いて半田付けする方法が一般的である。
しかしながら、半田付けの際に銅線と太陽電池セルの膨張係数の違いから、特に薄型にした太陽電池セルが反るといった問題があった。昨今の環境問題への対応のため鉛フリーの半田で被覆した銅線を使用する場合、さらに高温で処理する必要があり、上記の問題もより深刻なものとなる。
【０００３】
一方、単結晶シリコンもしくは多結晶シリコンの基板からなる太陽電池においては、一般的にスクリーン印刷プロセスにより、バスバー電極とフィンガー電極とが同じプロセスで同時に形成される。しかしながら、ある種の高効率太陽電池セルに対しては、バスバー電極形成プロセスを、フィンガー電極形成プロセスと別個に行なう必要がある。
【０００４】
例えば、独  Ｉｎｓｔｉｔｕｔ  ｆｕｅｒ  Ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｉｅｆｏｒｓｃｈｕｎｇ  Ｈａｍｅｌｎ／Ｅｍｍｅｒｔｈａｌ（ＩＳＦＨ）のＲ．Ｈｅｚｅｌらによって開発された斜め蒸着による電極形成を用いたＯＥＣＯ（Ｏｂｌｉｑｕｅｌｙ  Ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ  Ｃｏｎｔａｃｔ）セルの場合、受光面上に形成された凹凸の溝に、セルに対して斜め方向から金属を蒸着することによりフィンガー電極を形成できるが、同時にバスバー電極を形成することは出来ない（例えば特許文献１又は非特許文献１参照）。
【０００５】
また、通常よりも微細なフィンガー電極を印刷する場合、もしくは表面に形成した溝部にスクリーン印刷でフィンガー電極を埋め込み印刷する場合など、高い印刷精度が要求される手法を用いる場合、スクリーンの強度等の点からフィンガー電極のみの印刷パターンとバスバー電極の印刷パターンを別個に用意し、２回にわけて印刷することもある。いずれの場合も、バスバー電極を後工程で形成しなくてはならず、表面の電極形成に複数の工程が必要となるため煩雑であった。
【０００６】
上記結線工程における半田付けの問題については、太陽電池モジュールの結線に導電性接着剤を使用して解決する方法が開示されている（特許文献２及び特許文献３参照）。しかし、ここで開示されている方法は、いずれもあらかじめ形成されたバスバー電極上に導電性接着剤を塗布し、太陽電池セルとリード線を結線するというものである。
【０００７】
また、バスバー電極形成工程について、アモルファス太陽電池の導電性被覆層を有するワイヤ電極と銅線等からなるバスバー電極との接合部に、導電性被覆層の代わりにそれより比抵抗の小さい導電性接着剤を塗布して、銅線をバスバー電極として取り付ける方法が開示されている（特許文献４参照）。しかしここでは太陽電池を結線してモジュールとする記載はない。
【０００８】
さらに、バスバー電極を受光面側に設けることにより太陽電池の変換効率が低下する問題を解決する方法として、バスバー電極を設けず、熱硬化性導電性接着剤が被覆された多数の金属ワイヤを用いて、第一の太陽電池セルの受光面側集電電極と第二の太陽電池セルの裏面電極を直列に接続する方法が開示されている（特許文献５参照）。
【０００９】
【特許文献１】欧州特許第０９０５７９４号明細書
【特許文献２】特開平８−２１３６４３号公報
【特許文献３】特開平１０−３１３１２６号公報
【特許文献４】特開２００１−３４５４６５号公報
【特許文献５】特開平８−３３０６１５号公報
【非特許文献１】Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｅｎｅｒｇｙ、Ｖｏｌ．１４、Ｎｏｓ．１−４、８３−８８（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、バスバー集電電極を持たない複数の太陽電池セルが熱硬化性導電性接着剤を使用して接続されたものであって、製造の際にバスバー電極形成工程及び半田付け工程が省略され、セルの反りが無く、生産性や歩留まり及び長期信頼性の優れ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】
【００１１】
上記目的達成のため、本発明は、複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールであって、太陽電池セルが、該太陽電池セルの受光面に配置されたフィンガー電極と、他の太陽電池セルの電極とが、少なくとも常温で流動性を持たずかつ軟化点が硬化温度以上である熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線の前記接着剤により接着されていることにより、前記他の太陽電池セルと電気的に接続されているものであることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する（請求項１）。
【００１２】
このように、熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線をセル同士の電極の結線に用いることにより、半田を用いて高温で結線しないので熱によるセルの反りがないものとできる。そして該接着剤は、常温で流動性を持たず、加熱することで粘着性が発現し、さらに加熱することで硬化反応が進行し、かつ軟化点が硬化温度以上のものなので、リード線と電極を圧着する際に接着剤の樹脂成分のブリーディング（しみ出し）やはみ出しがおこらず長期信頼性に優れたものとできる。また、常温で流動性を持たないことで、常温以下の温度での保管が容易となる。しかも、リード線を用いて電気的に接続されているものなので、バスバー集電電極を形成するための印刷プロセスを用いなくてもよいので、生産性が高くかつ歩留まりがよいものとできる。
この場合、他の太陽電池セルの電極が裏面電極であれば直列接続された太陽電池モジュールとできるし、フィンガー電極であれば並列接続されたものとできる。
【００１３】
この場合、前記接着剤は、硬化温度が１００℃以上１８０℃以下のものであることが好ましい（請求項２）。
このように、前記接着剤が硬化温度が１８０℃以下のものであれば、熱硬化する際にそれほど高温とならないので、太陽電池セルに熱による内部応力が生じて反りや歪みが生じるおそれがなく、太陽電池セルに無用なストレスを与えなくて済む。また、１００℃以上であれば、軟化点が硬化温度より高いものとするのが容易であり、圧着の際にブリーディングやはみ出しが確実におこらず、また太陽電池使用時に温度が上昇する場合でも樹脂が軟化して接着剤の樹脂成分がブリーディングやはみ出しをおこすことで接触不良等を生じてしまうおそれもない。
【００１４】
また、前記接着剤を構成する樹脂が、その分子内に少なくともエポキシ基を２個有するものを少なくとも一種類含むものであることが好ましい（請求項３）。
このように、接着剤を構成する樹脂が、その分子内に少なくともエポキシ基を２個有するエポキシ樹脂等であれば、常温で流動性を持たず、加熱することで粘着性が発現し、さらに加熱することで硬化反応が進行し、かつ軟化点が硬化温度以上であるといった所望の特性の接着剤が容易に得られる。
【００１５】
また、前記接着剤に含まれる硬化促進剤の添加量が、０．０１〜５質量％であることが好ましい（請求項４）。
このように、接着剤に含まれる硬化促進剤の添加量が０．０１〜５質量％であれば、硬化促進効果を十分なものとでき、かつ保存安定性がよいものとできる。
【００１６】
また、前記接着剤を構成する導電性フィラーが、銀、銅、ニッケルのいずれかを主成分とするものであることが好ましい（請求項５）。
このように、接着剤を構成する導電性フィラーが、銀、銅、ニッケルのいずれかを主成分とするものであれば、抵抗が極めて小さく、従って抵抗による電力損失のほとんどない接着剤とできる。尚、導電性フィラーの成分量は３０〜９０質量％が好ましく、３０質量％未満であれば十分な導電性が得られない場合があり、９０質量％を超えると樹脂成分中に均一に分散せず、また接着力を損なうことがある。
【００１７】
また、前記太陽電池セルの基板がシリコン単結晶からなるものであることが好ましい（請求項６）。
このように、太陽電池セルの基板がシリコン単結晶からなるものであれば、アモルファスシリコンやシリコン多結晶からなる基板の太陽電池セルよりも、光起電力の変換効率を高くできる。
【００１８】
また、本発明は、複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールの製造方法であって、少なくとも、受光面にバスバー集電電極を持たない複数の太陽電池セルのうちいずれかの受光面に配置されたフィンガー電極と、他の太陽電池セルの電極とを、少なくとも常温で流動性を持たずかつ軟化点が硬化温度以上である熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線の前記接着剤により接着させることにより、前記いずれかの太陽電池セルを前記他の太陽電池セルと電気的に接続することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提供する（請求項７）。
【００１９】
このように、熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線を用いてセル同士の電極を結線することにより、半田を用いて高温で結線しないので熱によるセルの反りがないモジュールを製造できる。そして該接着剤として、常温で流動性を持たず、加熱することで粘着性が発現し、さらに加熱することで硬化反応が進行し、かつ軟化点が硬化温度以上のものを用いるので、接着剤の樹脂成分のブリーディングやはみ出しをおこさずにリード線と電極を圧着できるので長期信頼性に優れたモジュールを製造できる。また、常温で流動性を持たないので常温以下の温度での保管が容易なモジュールとできる。しかも、受光面にバスバー集電電極を持たないセルをリード線を用いて電気的に接続するので、バスバー集電電極を形成するための印刷プロセスを用いなくてもよく、高生産性かつ高歩留まりでモジュールを製造できる。
この場合、他の太陽電池セルの電極を裏面電極とすれば直列接続された太陽電池モジュールを製造できるし、フィンガー電極とすれば並列接続されたものとできる。
【００２０】
この場合、前記いずれかの太陽電池セルの受光面に、前記接着剤を塗布したリード線の一方の接着剤塗布面を合わせ、前記いずれかの太陽電池セルに隣接する太陽電池セルの裏面電極に、前記リード線の他方の接着剤塗布面を合わせ、前記接着剤に加熱及び加圧をして接着させることにより、前記いずれかの太陽電池セルと前記隣接する太陽電池セルとを電気的に接続することが好ましい（請求項８）。
このように、太陽電池セルの受光面にリード線の一方の接着剤塗布面を合わせ、隣接する太陽電池セルの裏面電極にリード線の一方の接着剤塗布面を合わせ、接着剤を加熱及び加圧して接着させれば、接着剤の樹脂成分のブリーディングやはみ出しがなく、長期信頼性に優れた直列接続の太陽電池モジュールを容易に製造できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線をセル同士の電極の結線に用いることにより、半田を用いて高温で結線しないので熱による反りがない太陽電池セルとできる。また、半田を用いないので環境負荷を考慮した鉛フリー対策が取れる。そして該接着剤は、常温で流動性を持たず、加熱することで粘着性が発現し、さらに加熱することで硬化反応が進行し、かつ軟化点が硬化温度以上のものなので、リード線と電極を圧着する際に接着剤の樹脂成分のブリーディングやはみ出しがおこらず、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールとできる。また、常温で流動性を持たないことで、常温以下の温度での保管が容易となる。しかも、リード線を用いて電気的に接続されているものなので、バスバー集電電極を形成するための印刷プロセスを用いなくてもよいので、生産性が高くかつ歩留まりがよいものとできる。本発明はバスバー集電電極のない、もしくは別工程で形成する必要のあるＯＥＣＯセル、微細スクリーン印刷、その他のフィンガー電極形成方法を用いてフィンガー電極のみが形成されたセルに適用可能で、受光面側の電極形成プロセスに自由度が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明について詳述する。
前述のように、複数の太陽電池セルを直列または並列に結線して太陽電池モジュールを構成する場合の電極間の結線方法として、半田で被覆した銅線を用いて半田付けすることが一般的である。
しかしながら、半田付けの際に銅線と太陽電池セルの膨張係数の違いから、特に薄型にした太陽電池セルが反るといった問題があった。昨今の環境問題への対応のため鉛フリーの半田で被覆した銅線を使用する場合、さらに高温で処理する必要があり、上記の問題もより深刻なものとなる。
【００２３】
これを解決するために、導電性接着剤を用いて結線を行なう方法が開示されている。しかしながら、いずれの方法においても、導電性接着剤を太陽電池上又は金属ワイヤ表面に塗布し、バスバー集電電極の形成や結線を行うため、導電性接着剤は接着時に流動性を有している必要があり、樹脂成分のブリーディング（しみだし）、はみ出しといった問題が不可避であった。
【００２４】
また、ある種の高効率太陽電池セルに対しては、スクリーン印刷プロセスを用いた電極形成プロセスにおいて、バスバー集電電極形成プロセスをフィンガー電極形成プロセスと別個に行なう必要があり、表面の電極形成に複数の工程が必要となるため煩雑であった。
【００２５】
本発明者らは、これらの問題に鑑み、リード線を用いてフィンガー電極に流れる電流を集電すれば、バスバー集電電極形成プロセスをフィンガー電極形成プロセスと別個に行なう必要がある太陽電池セルを用いる際にも、バスバー集電電極を形成するための印刷プロセスを用いなくてもよいので、生産性が高くかつ歩留まりがよいものとでき、かつ該リード線に熱硬化性導電性接着剤を塗布し、これにより太陽電池セル同士の電極を結線することにより、半田を用いて高温で結線しないので熱によるセルの反りがないものとできることに想到した。さらに該接着剤を、常温で流動性を持たず、加熱することで粘着性が発現し、さらに加熱することで硬化反応が進行し、かつ軟化点が硬化温度以上のものとすれば、リード線と電極を圧着する際に接着剤の樹脂成分のブリーディングやはみ出しがおこらないので長期信頼性に優れたものとできることに想到し、本発明を完成させた。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、受光面にバスバー集電電極を持たない太陽電池セルとしてＯＥＣＯセルを用い、複数の太陽電池セルを直列接続する場合を例に説明する。
【００２７】
図１は、複数の太陽電池セルが直列接続された太陽電池モジュールの１つの太陽電池セルのフィンガー電極とそれに隣接する太陽電池セルの裏面電極とのリード線による結線の様子を概略的に示した断面概略図である。
この太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０５が、該太陽電池セルの受光面に配置されたフィンガー電極１０１と、隣接する太陽電池セル１０５’の裏面電極１０４’とが、少なくとも常温で流動性を持たずかつ軟化点が硬化温度以上である熱硬化性導電性接着剤１０３、１０３’が塗布されたリード線１０２の導電性接着剤１０３、１０３’により接着されていることにより、隣接する太陽電池セル１０５’と電気的に接続されているものである。なお、図示しないその他の太陽電池セルの接続はこのような接続が繰り返されたものである。接続する太陽電池セルの数は、所望の電流、電圧に応じて適宜選択することができる。
【００２８】
太陽電池セル１０５の基板は、アモルファスシリコンやシリコン多結晶であってもよいが、シリコン単結晶であれば、光起電力の変換効率を高くできるので好ましい。このシリコン単結晶基板は従来のＣＺ法、ＦＺ法などで育成したシリコン単結晶を所望の大きさに切断することで得られる。
フィンガー電極１０１は、太陽電池セル１０５の受光面にダイサー等を用いて機械的に形成された例えば高さ１００μｍ程度の凹凸に対して、受光面に対して４°程度の浅い角度からアルミ、銀などの金属を蒸着することにより、凸部壁面に矩形もしくはそれに近い形状で形成される。
なお、光の吸収率をあげるため、凹凸を形成した後に、水酸化ナトリウム水溶液／イソプロパノール混合溶液等で表面全体に数μｍ程度のさらに細かい凹凸であるテクスチャを形成してもよい。
裏面電極１０４は印刷、蒸着、スパッタなどにより、アルミ、銀などの金属で太陽電池セル１０５の裏面を被覆することにより形成される。リード線１０２は導電性接着剤１０３、１０３’を介して、フィンガー電極１０１を隣接する太陽電池の裏面電極１０４’と電気的に結線するのに利用される。
【００２９】
リード線１０２は、フィンガー電極１０１を流れる太陽電池セル内で発生した電流を集電し、同時に隣接する太陽電池と結線するのに使用されることから、比抵抗が低く、機械的強度があるものが望ましい。このような材料としては、加工性が良く、安価な銅が好適に用いられる。この場合、導電性接着剤の接着力を上げるため、酸処理、電解処理などの表面処理を行ってもよい。また、表面に防錆処理を行うことも可能であり、表面に薄い銀、パラジウム、金、ニッケル、半田、錫などの金属層をめっき又は蒸着してもよい。
【００３０】
また、リード線１０２の厚さは、抵抗値を低くしかつ取り扱いやすくするためには５０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。特に１２５ｍｍ角以上の大面積、高効率太陽電池セルにおいては、発生する電流が５Ａ以上と大きいので、抵抗によるロスを防ぐために１００μｍ以上が好ましい。リード線１０２の幅は、抵抗値を低くしかつ太陽電池セルの受光面積を狭くしないためには１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。リード線１０２の長さは、太陽電池セルの大きさと取り回し部分の長さを考慮し、適宜決めることができる。
【００３１】
導電性接着剤１０３は、フィンガー電極１０１とリード線１０２を電気的に低いロスで接続するため、低抵抗である必要がある。具体的には、比抵抗として１×１０−５Ω・ｃｍ以上１×１０−３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば、抵抗ロスがほとんどなく、また導電性フィラーを後述するものとすることにより容易に実現できる値である。
【００３２】
また、導電性接着剤１０３は太陽電池セル１０５の表面にリード線１０２を接着するものであるため、接着力が強いことが必要である。本発明では特に、導電性接着剤１０３が常温で流動性を持たないことを特徴としており、この特性は接着剤を構成する樹脂成分の選択により実現できる。樹脂としては、例えば分子内に二個以上のエポキシ基をもつ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、エポキシ変性ウレタン樹脂などを用いることができる。特にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ変性ウレタン樹脂等の多官能エポキシ樹脂もしくはウレタン樹脂が耐熱性の点で好ましい。これらの化合物の分子量は常温で流動性を持たない限り、どのようなものでもよい。また導電性接着剤１０３はこれらのエポキシ樹脂を少なくとも一種類含むものであればよいが、２種類以上を混合して併用することもできる。
【００３３】
また、上記樹脂に、一般的に用いられるエポキシ樹脂硬化剤を併用してもよく、例えば、ジエチルアミノプロピルアミンなどのアミン類、ポリアミンと重合脂肪酸との重縮合によって作られたポリアミド樹脂などの各種ポリアミド系硬化剤、無水フタル酸や無水トリメリット酸等の酸無水物、ジシアンジアミドなどのような塩基性活性水素化合物、フェノール性水酸基を１分子中に２個以上有する化合物であるビスフェノールＡ、ビスフェノールＦやビスフェノールＳ等、さらには、フェノール樹脂であるフェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂やメラミン変性フェノールノボラック樹脂等が挙げられる。これらエポキシ樹脂硬化剤は単独でも２種類以上混合して使用してもよい。
以上挙げた樹脂と硬化剤の重合度、混合量を調節することによって、所望の軟化点を得ることが出来る。後述するように、本発明ではこのときの軟化点は硬化温度以上のものとする。
【００３４】
また、導電性接着剤１０３を構成する導電性フィラーとしては、上記比抵抗を実現できる金属粒子であれば特に制限はないが、銀、銅、ニッケルを主成分とする金属フィラーを用いれば、抵抗が極めて小さく、従って電力損失のほとんどない接着剤とできる。
また、金属フィラーの形状は、球状、フレーク状などさまざまなものが入手できるが、より少ない金属フィラー量で良好な導電性を実現するためには、フレーク状であることが好ましい。
導電性フィラーの成分量は、少なすぎれば十分な導電性が得られず、多すぎれば樹脂成分中に均一に分散しない、もしくは接着力を損なうため、３０質量％から９０質量％であることが好ましい。
【００３５】
また、導電性接着剤１０３に含まれる硬化促進剤は、上記のような樹脂、硬化剤、導電性フィラーと、硬化促進剤を混合した後、ＤＳＣ（示差走査型カロリメトリー）によって硬化温度と軟化点の関係が、硬化温度＜軟化点であるように硬化促進剤の種類、混合量を決定する。
本発明では、このときの硬化温度を、１００℃以上１８０℃以下とすることが好ましい。硬化温度が１８０℃以下であれば、熱硬化する際にそれほど高温とならないので、太陽電池セルに熱による内部応力が生じて反りや歪みが生じるおそれがなく、太陽電池セルに無用なストレスを与えなくて済む。また、１００℃以上であれば、軟化点が硬化温度より高いものとするのが容易であり、圧着の際にブリーディングやはみ出しが確実におこらず、また太陽電池使用時に温度が上昇する場合でも樹脂が軟化して接着剤がブリーディングやはみ出しをおこすことで接触不良等を生じてしまうおそれもない。
【００３６】
硬化促進剤の具体例としては、通常のエポキシ樹脂の硬化反応を促進するものであればよく、イミダゾール類、有機リン化合物、第三級アミン、第四級アンモニウム塩などがある。イミダゾール類としてはイミダゾール、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、４−フェニルイミダゾール、ベンズイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾールなどが、有機リン化合物としてはトリフェニルホスフィンなどが、第三級アミンとしてはトリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジンなどが、また、第四級アンモニウム塩としては酢酸テトラブチルアンモニウム、硫酸水素テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。
硬化促進剤の添加量は０．０１質量％から５質量％であることが好ましい。０．０１質量％より少ないと促進効果が小さく、５質量％より多いと保存安定性が悪くなる傾向にある。
【００３７】
これら導電性接着剤１０３を構成する成分は、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどの有機溶剤中に分散、混練してペースト状にした後、リード線へ塗布、乾燥することによって、本発明のリード線１０２を作製することが出来る。水溶性の樹脂成分であれば水中にエマルジョンとして分散、混練してペースト状にした後、同様にリード線へ塗布、乾燥してもよい。
【００３８】
リード線への塗布方法としては、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ディスペンサーなどが挙げられる。この場合、塗布、乾燥後のリード線はリール状に巻き取り、使用時に必要な長さに切断して使用することが出来る。
また、別の塗布方法としては、銅等のリード線と同様の素材の金属箔に、バーコーター、スクリーン印刷などで全面もしくは所望のパターンに塗布する方法が挙げられる。この場合は、ダイサーもしくはレーザーによって、あらかじめ結線に必要な寸法に切り出しておく。
いずれの場合も、導電性接着剤の塗布厚は、接着力を十分なものとするために、１０〜１００μｍ程度が好ましい。
導電性接着剤はリード線の両面に塗布しておけば、フィンガー電極と隣接する太陽電池の裏面電極を同時に導電性接着剤で接着して結線することが出来る。この場合リード線の両面全面に導電性接着剤を塗布しておいてもよいが、リード線の各面それぞれ、結線に必要な部分だけ塗布しておくだけでもよい。特に、導電性接着剤が表面と裏面に交互に塗布されたリード線であれば、隣接する太陽電池セル同士を直列接続するのに最適なものとなる。
【００３９】
そして、上記太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０５の受光面に配置されたフィンガー電極１０１と、他の太陽電池セル１０５’の裏面電極１０４’とを、熱硬化性導電性接着剤が塗布されたリード線１０２の接着剤１０３、１０３’により接着させることにより、太陽電池セル１０５を他の太陽電池セル１０５’と電気的に接続して製造する。
【００４０】
具体的には、導電性接着剤を塗布したリード線１０２を、導電性接着剤１０３を塗布した接着剤塗布面をフィンガー電極１０１に対向し、且つリード線１０２がフィンガー電極１０１に直交するように配置してこれらを合わせ、もう一端のリード線の裏面の導電性接着剤１０３’を塗布した接着剤塗布面を隣接する太陽電池セルの裏面電極１０４’に対向するように配置してこれらを合わせ、所定の温度で加熱及び加圧硬化して接着させることにより結線され、電気的に接続する。こうすることで太陽電池モジュール１００が製造できる。接続する太陽電池セルの数は、所望の電流、電圧に応じて適宜選択することができる。
この場合の加熱温度は硬化点以上であることが好ましく、圧力は、導電性接着剤を流動させながら、リード線を太陽電池セルに接着するため、リード線に対して０．１ＭＰａから１ＭＰａであることが好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
（リード線の作製）
エポキシ樹脂を含むＡｒａｌｄｉｔｅ  ＥＣＮ  ９６９９ＣＨ（ナガセエレックス）３５質量部をメチルエチルケトン１３質量部に溶解し、銀フィラー  Ｐ２８７−１（Ｍｅｔａｌｏｒ）６５質量部を加えて混練分散させる。均一になったら、硬化促進剤として２−フェニルイミダゾール１質量部を加えて、完全に溶解させる。このようにして得られた導電性ペーストを、スクリーン印刷機を使用して、電解処理済平板銅線（２ｍｍ幅、１９５ｍｍ長、１６０μｍ厚）の両面に、１５０μｍ厚になるように塗布する。塗布後、４０℃、２時間で溶剤を揮発させて、導電性接着剤の塗布されたリード線を作製する。乾燥後、導電性接着剤の厚さは５０μｍとなった。また、この導電性接着剤は常温で流動性をもたなかった。
【００４２】
（ＯＥＣＯ太陽電池セルの作製）
抵抗率０．５Ωｃｍ、厚さ３００μｍ、１００×１００ｍｍ擬四角形ＦＺ−Ｂ単結晶シリコン基板を、濃水酸化ナトリウム水溶液中でダメージエッチし、ダイサー（Ｄｉｓｃｏ社製ＤＡＤ−２Ｈ／６Ｈ）によって片面を凹凸状に加工した。この加工により、凸状の隆起部分の頂面が４００μｍ、底面が５００μｍ，高さが１００μｍの凸条が全面に形成された。その後、水酸化ナトリウム水溶液／イソプロパノール混合溶液中で表面全体にテクスチャを形成した。基板を洗浄した後、オキシ塩化リンをソースとしたリン拡散を、基板を裏面どうし合わせてボート内に配置することで、表面のみに拡散されるようにして８３０℃で行い、表面のシート抵抗が１００Ω／□となるように拡散した。一方、裏面側は酸化膜もしくは窒化膜によって全面をパッシベーションし、機械的に膜を除去して裏面コンタクト部を開口した。その後、裏面電極を蒸着し、表面のリンガラスを２％フッ酸で除去した。続いてアルミ及び銀を蒸着源として、該蒸着源から６８０ｍｍ離れた位置に、凸条部側面に蒸着粒子が入射するように基板角度を４°としてセットして、電子ビーム真空蒸着を行い、凸条部側面にフィンガー電極を形成した。最後に凸条部頂面に付着した不要な金属をエッチングしてＯＥＣＯ太陽電池セルとした。
【００４３】
（リード線の取り付け及び結線）
上記ＯＥＣＯ太陽電池セルを２枚用意し、作製されたリード線の一端を片方の太陽電池セルのフィンガー電極に直交するように配置し、もう一端の上に別の太陽電池セルの裏面電極が接触するように配置する。全体を圧力０．５ＭＰａ、温度７０℃、時間１５秒で圧着して一旦固定した後、圧力を１ＭＰａ、温度１５０℃、時間１分でさらに加圧し、導電性接着剤を流動させながら硬化させた。その後、加圧を解除し、１５０℃で５分以上保持して結線を行った。
【００４４】
（評価）
リード線に塗布したものをサンプルとし、ＤＳＣで、導電性接着剤の軟化点と硬化開始温度を測定したところ、硬化開始温度が１４３℃で、昇温中硬化が進行したため、軟化点は観察されなかった。
リード線を取り付けた太陽電池セルサンプルについては、結線部の接着剤のしみだし、はみ出しを目視で確認したが、はみ出し、しみ出しはまったく観察されなかった。また、各太陽電池セルの反りはセルの中央部と両端で０．１ｍｍ以下だった。
【００４５】
（実施例２）
実施例１のＡｒａｌｄｉｔｅ  ＥＣＮ  ９６９９ＣＨを、ＤｏｗＤ．Ｅ．Ｒ．６６１５（ダウケミカル日本）３４．６５質量部とし、２−フェニルイミダゾールを１，２−ジメチルイミダゾール０．９０質量部とした他は、実施例１と同様の方法で導電性接着剤を作製し、評価を行なったところ、ＤＳＣで測定された、導電性接着剤の硬化開始温度は１２７℃で、昇温中硬化が進行したため、軟化点は観察されなかった。
この導電性接着剤を用いて、その他は実施例１と同じ方法で作製し、リード線を取り付けた太陽電池セルサンプルについては、結線部の接着剤のしみだし、はみ出しを目視で確認したが、はみ出し、しみ出しはまったく観察されなかった。また、各太陽電池セルの反りはセルの中央部と両端で０．１ｍｍ以下だった。
【００４６】
（比較例１）
実施例１の２−フェニルイミダゾールを１−メチルイミダゾール０．９０質量部とした他は、実施例１と同様の方法で導電性接着剤を作製し、評価を行なったところ、ＤＳＣで測定された、導電性接着剤の硬化開始温度は１１２℃で、軟化点は１０１℃だった。
この導電性接着剤を用いて、その他は実施例１と同じ方法で作製し、リード線を取り付けた太陽電池セルサンプルについては、結線部の接着剤のしみだし、はみ出しを目視で確認したが、しみ出しがリード線の両縁から１．０〜１．５ｍｍにわたって観察された。各太陽電池セルの反りはセルの中央部と両端で０．１ｍｍ以下だった。
【００４７】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的思想に包含される。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、太陽電池セルとしてＯＥＣＯセルを用いた場合について説明したが、本発明はバスバー集電電極をフィンガー電極とは別工程で形成するようなタイプの太陽電池セルに適応できるものである。また、熱硬化性導電性接着剤についても、常温で流動性を持たずかつ軟化点が硬化温度以上のものであれば、上記実施例のものに限らず用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】複数の太陽電池セルが直列接続された太陽電池モジュールの１つの太陽電池セルのフィンガー電極とそれに隣接する太陽電池セルの裏面電極とのリード線による結線の様子を概略的に示した断面概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００…太陽電池モジュール、  １０１…フィンガー電極、  １０２…リード線、
１０３、１０３’…導電性接着剤、  １０４…裏面電極、
１０４’…隣接する太陽電池セルの裏面電極、  １０５…太陽電池セル、
１０５’…隣接する太陽電池セル。
【図１】
2005243935.tif 000003