[go: up one dir, main page]

WO2011152372A1 - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュール及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011152372A1
WO2011152372A1 PCT/JP2011/062433 JP2011062433W WO2011152372A1 WO 2011152372 A1 WO2011152372 A1 WO 2011152372A1 JP 2011062433 W JP2011062433 W JP 2011062433W WO 2011152372 A1 WO2011152372 A1 WO 2011152372A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
electrode
solder
cell module
adhesive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/062433
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
毅 西脇
浩 神野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of WO2011152372A1 publication Critical patent/WO2011152372A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/90Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
    • H10F19/902Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
    • H10F19/906Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells characterised by the materials of the structures
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20Electrodes
    • H10F77/206Electrodes for devices having potential barriers
    • H10F77/211Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module and a manufacturing method thereof.
  • the solar cell module has a configuration in which the output is increased by electrically connecting a plurality of solar cells in series.
  • the configuration of the solar cell module 100 will be described with reference to FIG.
  • a plurality of solar cells 101 are electrically connected in series by a conductive connection member 102 to constitute a solar cell group 103.
  • another adjacent solar cell group 103 is soldered by a connecting member 104.
  • the output of the solar cell module 100 is increased by electrically connecting a plurality of solar cells 101 in series.
  • the outermost solar cell group 103 is solder-connected to L-shaped connection members (output extraction connection members) 105 and 106 for extracting electric output from the solar cell module 100.
  • the solar battery cell 101 needs to be electrically connected to the other solar battery cell 101 by the conductive connecting member 102.
  • this point will be described in detail.
  • the solar battery cell 101 includes a semiconductor substrate 107 having a pn junction, an antireflection film 108 and a surface side electrode 109 formed on the surface of the semiconductor substrate 107, and a back surface side electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate 107. 110.
  • the front surface side electrode 109 includes a finger-shaped current collecting electrode 109a and a bus bar electrode 109b orthogonal to the current collecting electrode 109a.
  • the back side electrode 110 includes a metal film-like current collecting electrode 110a and a bus bar electrode 110b.
  • the solar battery cell 101 is electrically connected to the other solar battery cells 101 by connecting the conductive connecting member 102 described above to the bus bar electrodes 109b and 110b.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view for explaining the connection between the solar battery cell and the conductive connecting member along AA ′ in FIG. 8, and FIG. 10B is a cross-sectional view along BB ′ in FIG. It is sectional drawing for demonstrating the connection of the photovoltaic cell in a solar cell module along with, and an electroconductive connection member.
  • the conductive connection member 102 connects the bus bar electrode 109b of one solar battery cell 101 and the bus bar electrode 110b of another adjacent solar battery cell 101. Thereby, the adjacent photovoltaic cells 101 are electrically connected to each other.
  • the conductive connection member 102 and the bus bar electrodes 109b and 110b are connected by melting solder.
  • the solar battery module according to the present invention is a solar battery module in which a conductive connection member and an electrode of a solar battery cell are electrically connected, and the conductive connection member is disposed on the electrode of the solar battery cell.
  • the conductive connecting member and the electrode are mechanically connected with a region in which solder and resin are mixed therebetween interposed therebetween.
  • the manufacturing method of the solar cell module of the present invention is the method of manufacturing a solar cell module in which the conductive connection member and the electrode of the solar cell are electrically connected, and the conductive connection member and the electrode of the solar cell Including a step of curing the thermosetting resin while melting the solder by thermocompression bonding at a temperature exceeding the melting point of the solder with an adhesive containing the thermosetting resin and solder interposed therebetween. It is characterized by being.
  • the adhesive strength between the solar cell and the conductive connection member can be improved.
  • FIG.1 (a) shows the surface view of a photovoltaic cell
  • FIG.1 (b) shows the back view of a photovoltaic cell
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 3A is a plan view showing a state in which two solar cells are connected
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. Before and after the connection process.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 3A, in which the connection portion between the conductive connection member and the bus bar electrode is enlarged. The top view when the electroconductive connection member is peeled from the photovoltaic cell in Fig.3 (a) is shown.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view for explaining the connection between the solar battery cell and the conductive connection member
  • FIG. 10B shows the connection between the solar battery cell and the conductive connection member in the conventional solar battery module. It is sectional drawing for demonstrating a connection.
  • FIGS. 1 and 2 the configuration of the solar battery cells constituting such a solar battery module will be described in detail.
  • FIG. 1 (a) shows a front view of the solar battery cell 5
  • FIG. 1 (b) shows a rear view of the solar battery cell 5.
  • the solar cell 5 has a transparent conductive film layer 18 and a surface side electrode 22 in this order.
  • the surface-side electrode 22 is formed on the transparent conductive film layer 18 by printing an epoxy thermosetting silver paste by screen printing and heating at 200 ° C.
  • the surface side electrode 22 includes a plurality of finger electrodes 22a and two bus bar electrodes 22b.
  • the plurality of finger electrodes 22a are formed so as to cover the entire surface of the transparent conductive film layer 18 over substantially the entire region.
  • Each finger electrode 22a has a narrow linear shape and is arranged in parallel to each other.
  • the finger electrodes 22a have a thin line shape having a thickness of 10 to 30 ⁇ m and a width of 50 to 200 ⁇ m, and are arranged at intervals of 2 mm.
  • the bus bar electrode 22b is configured to be orthogonally connected to the finger electrode 22a on the surface of the transparent conductive layer 18.
  • the bus bar electrode 22b is formed to have a linear shape with a thickness of 10 to 30 ⁇ m and a width of 0.1 to 1.8 mm.
  • the solar battery cell 5 has a transparent conductive film layer 21 and a back side electrode 23 in this order.
  • the back surface side electrode 23 includes a plurality of finger electrodes 23a and two bus bar electrodes 23b.
  • the distance between the adjacent finger electrodes 23 a of the back surface side electrode 23 is formed to be narrower than the distance between the adjacent finger electrodes 22 a of the front surface side electrode 22.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG.
  • the solar cell 5 includes an n-type single crystal silicon substrate 15, an i-type amorphous silicon layer 16, a p-type amorphous silicon layer 17, a transparent conductive film layer 18, a bus bar electrode 22b, an i-type amorphous silicon layer 19, The n-type amorphous silicon layer 20, the transparent conductive film layer 21, and the bus bar electrode 23b are included.
  • the n-type single crystal silicon substrate 15 has, for example, a substantially square planar shape of about 125 mm square and a thickness of 100 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the solar cell 5 On the surface side, the solar cell 5 has an i-type amorphous silicon layer 16, a p-type amorphous silicon layer 17, and a transparent conductive film layer 18 formed in this order on the surface of the n-type single crystal silicon substrate 15 having the texture structure. ing. And the surface side electrode 22 is formed in the predetermined position on the transparent conductive film layer 18.
  • the solar cell 5 has an i-type amorphous silicon layer 19, an n-type amorphous silicon layer 20, and a transparent conductive film layer 21 in this order on the back surface having the texture structure of the n-type single crystal silicon substrate 15. Formed with.
  • the back surface side electrode 23 is formed in the predetermined position on the transparent conductive film layer 21.
  • the bus bar electrode 23 b is shown among the back surface side electrodes 23.
  • FIG. 3A is a plan view of a state in which two solar cells 5 are connected
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. The front and back of a connection process with the bus-bar electrode 22b are shown. *
  • the conductive connection member 6 is connected to the bus bar electrode 22b on the surface side of one solar battery cell 5 by an adhesive 24 containing a resin.
  • the conductive connecting member 6 is connected to the bus bar electrode 23b on the back side of the other solar cell 5 adjacent to the one solar cell 5 via the adhesive 24.
  • the adhesive 24 is in the form of an epoxy thermosetting film, has a glass transition temperature of about 130 ° C., and is cured when thermocompression bonding is performed at about 200 ° C. or more for 20 seconds or more.
  • FIG. 3B the upper diagram shows the process steps before the connection between the bus bar electrode 22 b and the conductive connection member 6, and the lower diagram shows the process steps after the connection between the bus bar electrode 22 b and the conductive connection member 6.
  • the conductive connecting member 6 is composed of a flat copper wire 6a and a solder layer 6b.
  • the flat copper wire 6 a is a core wire of the conductive connecting member 6.
  • the flat copper wire 6a is a flat copper wire having a width of 0.5 mm to 2 mm and a thickness of about 100 to 300 ⁇ m.
  • the solder layer 6b is coated so as to surround the flat copper wire 6a with a thickness of 5 to 50 ⁇ m of Sn—Ag—Cu, for example, by plating, dipping or the like. In this case, the melting point of the solder layer 6b is about 220 ° C., which is higher than the glass transition temperature.
  • the adhesive 24 is disposed between the conductive connecting member 6 and the surface-side electrode 22.
  • the adhesive 24 is disposed on the bus bar electrode 22 b, and the conductive connection member 6 is disposed on the adhesive 24.
  • the conductive connecting member 6 is heated at about 250 ° C. for about 20 seconds while being pressed against the bus bar electrode 22b at about 2 MPa, and is thermocompression bonded.
  • the adhesive 24 may be provided on the conductive connection member 6 in advance instead of being disposed on the bus bar electrode 22b.
  • the conductive connection member 6 and the bus bar electrode 22b are thermocompression bonded at a temperature exceeding the melting point of the solder layer 6b and the glass transition temperature of the adhesive 24.
  • the conductive connection member 6 and the bus bar electrode 22b are connected by the solder layer 6b melting and solidifying and the adhesive 24 being cured.
  • the conductive connection member 6 and the bus bar electrode 22b are thermocompression bonded at a temperature lower than the melting point of the solder layer 6b and exceeding the glass transition temperature of the adhesive 24. .
  • the connection between the conductive connection member 6 and the bus bar electrode 22b is not made by the solder layer 6b but by the adhesive 24, and therefore it is better to make the connection at the lowest possible temperature in order to reduce the stress. is there.
  • a temperature higher than the melting point of the solder layer 6b is applied, an abnormal shape forming a protrusion shape appears on the surface of the solder layer 6b, which may cause a problem in reliability.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 3A, in which the connection portion between the conductive connection member 6 and the bus bar electrode 22 b is enlarged.
  • the solder layer 6b has irregular micro-projections 6c having irregular micron-order heights at both ends Y in the lateral direction of the conductive connection member 6 on the surface facing the transparent conductive film layer 18 after connection.
  • the bus bar electrode 22b is melted and solidified at the central portion X in the lateral direction of the conductive connecting member 6 on the surface facing the transparent conductive film layer 18.
  • the minute projections 6c are formed with an average height of about 2 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • solder layer 6b Since the solder layer 6b is easily melted with the bus bar electrode 22b containing the metal material, the solder layer 6b Is firmly connected to the bus bar electrode 22b.
  • the adhesive 24 enters the minute convex portion 6c and is cured. Thereby, the contact area of the conductive connection member 6 and the adhesive 24 is increased, and the adhesive strength between the conductive connection member 6 and the adhesive 24 is further improved.
  • the adhesive 24 flows when it is thermocompression bonded at a temperature exceeding the glass transition temperature of the resin contained in the adhesive 24, and the region of the conductive connecting member 6 Distributed beyond Z. At that time, the adhesive 24 forms a fillet on the side surface in the short direction of the conductive connecting member 6, and the adhesive 24 is thicker at both ends Y than the central portion X of the conductive connecting member 6. Harden. Thereby, even if the solder layer 6b is melted in the thermocompression bonding process, the component 24 is prevented from flowing out beyond the width of the bus bar electrode 22b in the short direction by the adhesive 24.
  • the adhesive 24 is in close contact with the conductive connection member 6 and the transparent conductive film layer 18 beyond the bus bar electrode 22b, the contact area between the conductive connection member 6 and the transparent conductive film layer 18 and the adhesive 24 is large. Increase. As a result, the adhesive strength between the conductive connecting member 6 and the bus bar electrode 22b is improved by the fillet formed by curing the adhesive 24 to the conductive connecting member 6.
  • FIG. 5 shows a top view when the conductive connecting member 6 is peeled off from the solar battery cell 5 in FIG.
  • thermosetting resin 24a formed by curing the adhesive 24 is nonuniformly distributed in a random and irregular shape and shape in the solder layer 6b melted and solidified in the vicinity of the center of the conductive connecting member 6 in the short direction. Yes.
  • the region where the hardened resin enters and mixes with the bus bar electrode 22b and the melted / solidified solder layer 6b exists in the vicinity of the center in the short direction of the conductive connecting member 6, and thus the conductive connecting member 6 and the bus bar.
  • the adhesive strength with the electrode 22b is further improved.
  • the solar cell 5 is electrically connected to another solar cell 5 through the conductive connection member 6. Thereafter, a solar cell module 1 as shown in FIG. 8 is completed through a known modularization process.
  • the conductive connection member 6 in the connection step between the conductive connection member 6 and the bus bar electrode 22b, the conductive connection member 6 is at a temperature exceeding the melting point of the solder layer 6b. Thermocompression bonding is performed between the bus bar electrode 22b and an adhesive 24. Thereby, the minute convex part 6c is formed based on the melting of the solder layer 6b. If it does so, the micro convex part 6c will contribute to the adhesion area increase with the adhesive agent 24, and will contribute to the adhesive strength increase with the electroconductive connection member 6 and the bus-bar electrode 22b.
  • the adhesive 24 is distributed in the bus bar electrode 22b and the melted solder layer 6b, and the adhesive 24 enters and mixes in the solder layer 6b. As a result, the adhesive 24 enters the solder layer 6b and further contributes to an increase in the adhesive strength between the conductive connecting member 6 and the bus bar electrode 22b.
  • the temperature at that process may be higher than the melting point of the solder layer 6b. It becomes important.
  • the temperature is appropriately selected within a range not exceeding the decomposition temperature of the resin contained in the adhesive 24.
  • the conductive connecting member 6 connected to the bus bar electrode 22b is pulled through the adhesive 24 (epoxy thermosetting film-like one) by a tensile tester 1000 in a direction perpendicular to the adhesive surface ( The peak intensity was measured when the film was pulled up and peeled in the direction of the arrow in FIG.
  • the measurement results when Sn—Pb is used as the solder layer 6b will be described.
  • the adhesive strength when thermocompression bonding is performed at 200 ° C. higher than the melting point of the solder layer 6b is about 4.5. It improved about twice.
  • the measurement results when Sn—Ag—Cu is used as the solder layer 6b will be described.
  • the adhesive strength when thermocompression bonding was performed at 200 ° C. which is lower than the melting point of the solder layer 6b, was about 4.5 times, but from the melting point of the solder layer 6b.
  • the adhesive strength when thermocompression bonding was performed at a high temperature of 250 ° C. was improved about 9 times.
  • the adhesive strength was higher than the case where the connection was made only by melting and solidifying the solder without using the adhesive 24.
  • the present invention can be implemented even if the thermocompression bonding temperature is reduced, and the thermal stress on the solar battery cell can be reduced.
  • Example 2 is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention.
  • the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
  • the solder layer 6b is coated only on the flat copper wire 6a, but may be covered on both the flat copper wire 6a and the front surface side electrode 22 and the back surface side electrode 23. Moreover, you may make it the flat copper wire 6a coat
  • solder layer 6b may be provided on at least one of the front surface side electrode 22 and the back surface side electrode 23 without being provided on the conductive connection member.
  • Sn—Ag—Cu alloy and Sn—Pb alloy solder were used as the solder layer 6b, but Pb—Au alloy, Au—Si alloy that is lead-free solder, Au—Ge alloy, Au—Sn alloy, Various solders such as Sn—Cu alloy, Sn—Ag alloy, Sn—Au alloy, and Sn—Ag—In alloy can be used as appropriate.
  • an insulating adhesive may be used, or a conductive adhesive may be used.
  • the resin is not limited to an epoxy thermosetting resin, and other resins can be used as appropriate.
  • the adhesive 24 made of the resin may contain conductive particles such as Ni and Ag, and may contain non-conductive materials such as non-conductive particles such as silica, both of which are included. These may be included, or both of them may not be included.
  • the present invention is not limited to the structure of the solar battery cell shown in FIG. 2, and can be appropriately used for various solar battery cells such as a polycrystalline solar battery cell.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】接着強度を向上させた太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 導電性接続部材6と太陽電池セル5の電極22とが電気的に接続された太陽電池モジュールにおいて、導電性接続部材6は、電極22上に配置されており、導電性接続部材6は、電極22との間に半田と樹脂が入り混じった領域が介在して電極22上に機械的に接続されている。

Description

太陽電池モジュール及びその製造方法
 本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
 一般に、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが電気的に直列に接続されること
により出力が高められた構成である。
 図8を参照して、太陽電池モジュール100の構成について説明する。太陽電池モジュール100は、複数の太陽電池セル101が導電性接続部材102により電気的に直列接続されて太陽電池群103が構成されている。太陽電池群103は、隣り合う他の太陽電池群103が接続部材104によって半田接続される。この構成により、太陽電池モジュール100は、複数の太陽電池セル101が電気的に直列接続されることにより出力が高められる。そして、最外側の太陽電池群103は、太陽電池モジュール100から電気出力を取り出すためのL字状の接続部材(出力取り出し用接続部材)105,106と半田接続される。
 このように、太陽電池セル101は他の太陽電池セル101と導電性接続部材102によって電気的に接続される必要がある。以下、この点について詳述する。
 はじめに、図9を参照して、太陽電池セル101の構造について詳述する。太陽電池セル101は、pn接合を有した半導体基板107と、半導体基板107の表面上に形成された反射防止膜108及び表面側電極109と、半導体基板107の裏面上に形成された裏面側電極110とを備える。
 表面側電極109は、フィンガー状の集電電極109aとこの集電電極109aと直交するバスバー電極109bとから構成される。また、裏面側電極110は、金属膜状の集電電極110aとバスバー電極110bとから構成される。
 太陽電池セル101は、前述した導電性接続部材102がバスバー電極109b,110bに接続されることにより他の太陽電池セル101と電気的に接続される。
 次に、図10を参照して、導電性接続部材102とバスバー電極109b,110bとの接続形態について詳述する。図10(a)は、図8のA-A’に沿った太陽電池セルと導電性接続部材との接続を説明するための断面図、図10(b)は、図8のB-B’に沿った太陽電池モジュール中の太陽電池セルと導電性接続部材との接続を説明するための断面図である。
 導電性接続部材102は、一の太陽電池セル101のバスバー電極109bと、隣り合う他の太陽電池セル101のバスバー電極110bとを接続する。これにより、隣り合う太陽電池セル101は互いに電気的に接続される。
 ここで、一般的には、導電性接続部材102とバスバー電極109b,110bとは、半田を溶融することにより接続されている。
 また、導電性接続部材とバスバー電極とを接着剤によって接続する方法も提案されている。
特開2005-191259 特開2009-043801
 太陽電池モジュールの信頼性向上のためには、太陽電池セルと導電性接続部材との接着強度の更なる向上が望まれる。
 本発明に係る太陽電池モジュールは、導電性接続部材と太陽電池セルの電極とが電気的に接続された太陽電池モジュールにおいて、前記導電性接続部材は、前記太陽電池セルの電極の上に配置されており、前記導電性接続部材と前記電極とは、その間に半田と樹脂が入り混じった領域が介在して機械的に接続されていることを特徴とする。
 本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、導電性接続部材と太陽電池セルの電極とが電気的に接続された太陽電池モジュールの製造方法において、前記導電性接続部材と前記太陽電池セルの電極との間に熱硬化型樹脂を含有する接着剤と半田を介在させた状態で、前記半田の融点を越える温度の熱圧着により前記半田を溶融しつつ前記熱硬化型樹脂を硬化する工程を含んでいることを特徴とする。
 本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルと導電性接続部材との接着強度を向上させることができる。
図1(a)は太陽電池セルの表面図を示し、図1(b)は太陽電池セルの裏面図を示す。 図1(a)のA-A’おける断面図である。 図3(a)は2枚の太陽電池セルが接続された状態の平面図、図3(b)は図3(a)のA-A’における断面図であって導電性接続部材とバスバー電極との接続工程の前後を示す。 図3(a)のA-A’における断面図であって導電性接続部材とバスバー電極との接続箇所を拡大したものである。 図3(a)における太陽電池セルから導電性接続部材を剥がした時の上面図を示す。 引っ張り強度測定機に関する側面図である。 本発明の実験結果を示す図である。 従来の太陽電池モジュールを説明するための上面図である。 従来の太陽電池モジュール中の太陽電池セルの斜視図である。 図10(a)は太陽電池セルと導電性接続部材との接続を説明するための断面図であり、図10(b)は従来の太陽電池モジュール中の太陽電池セルと導電性接続部材との接続を説明するための断面図である。
 以下、本発明に係る太陽電池モジュール及びその製造方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
 はじめに、図1~図2を参照して、斯かる太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルの構成について詳述する。
 図1(a)は太陽電池セル5の表面図を示し、図1(b)は太陽電池セル5の裏面図を示す。
 図1(a)を参照すると、表面側において、太陽電池セル5は透明導電膜層18と表面側電極22とをこの順序で有する。
 表面側電極22は、透明導電膜層18上に、スクリーン印刷によりエポキシ系熱硬化型銀ペーストが印刷されるとともに200℃で加熱されて形成される。
 表面側電極22は、複数のフィンガー電極22aと、2本のバスバー電極22bとから構成される。
 前記複数のフィンガー電極22aは、透明導電膜層18の表面上を略全域にわたって覆うように形成されている。それぞれのフィンガー電極22aは、幅狭の直線形状であって互いに平行に配置される。例えば、フィンガー電極22aは、厚み10~30μm,幅50~200μmの細線状形状であって、互いに2mm間隔で配置される。
 バスバー電極22bは、透明導電膜層18の表面上おいてフィンガー電極22aと直交して接続されるように構成されている。例えば、バスバー電極22bは、厚み10~30μm,幅0.1~1.8mmの直線状形状となるように形成される。
 図1(b)を参照すると、裏面側において、太陽電池セル5は透明導電膜層21と裏面側電極23とをこの順序で有する。
 表面側電極22と同様に、裏面側電極23は、複数のフィンガー電極23aと2本のバスバー電極23bとから構成される。本実施形態では、裏面側電極23の隣り合うフィンガー電極23aの間隔が表面側電極22の隣り合うフィンガー電極22aの間隔に比べて狭くなるように形成されている。
 次に、図2を参照して、太陽電池セル5の断面構成について詳述する。図2は、図1(a)のA-A’おける断面図を示す。
 太陽電池セル5は、n型単結晶シリコン基板15と、i型アモルファスシリコン層16と、p型アモルファスシリコン層17と、透明導電膜層18と、バスバー電極22bと、i型アモルファスシリコン層19と、n型アモルファスシリコン層20と、透明導電膜層21と、バスバー電極23bとを含んで構成されている。
 n型単結晶シリコン基板15は、例えば、約125mm角の略正方形の平面形状であって、厚み100μm~300μmである。
 表面側において、太陽電池セル5は、n型単結晶シリコン基板15のテクスチャー構造を有する表面上にi型アモルファスシリコン層16,p型アモルファスシリコン層17,透明導電膜層18がこの順序で形成されている。そして、透明導電膜層18上の所定位置において、表面側電極22が形成されている。図2の断面図においては、表面側電極22のうち、バスバー電極22bが示されている。
 同様に、裏面側において、太陽電池セル5は、n型単結晶シリコン基板15のテクスチャー構造を有する裏面上にi型アモルファスシリコン層19,n型アモルファスシリコン層20,透明導電膜層21がこの順序で形成される。そして、透明導電膜層21上の所定位置において、裏面側電極23が形成されている。図2の断面図においては、裏面側電極23のうち、バスバー電極23bが示されている。
 次に、図3を参照して、複数の太陽電池セル5を電気的に接続する工程について説明する。図3(a)は2枚の太陽電池セル5が接続された状態の平面図、図3(b)は図3(a)のA-A’における断面図であって導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接続工程の前後を示す。 
 図3に示すように、導電性接続部材6は、一の太陽電池セル5の表面側におけるバスバー電極22bと樹脂を含有してなる接着剤24により接続されている。
 また、ここでは図示されないが、導電性接続部材6は、この一の太陽電池セル5と隣り合う他の太陽電池セル5の裏面側のバスバー電極23bと接着剤24を介して接続される。例えば、接着剤24はエポキシ系熱硬化型のフィルム形状であって、約130℃程度のガラス転移温度を有し、約200℃以上で20秒以上熱圧着すると硬化する。
 ここで、図3(b)を参照して、バスバー電極22bと導電性接続部材6との接続工程について詳述する。図3(b)において、上図はバスバー電極22bと導電性接続部材6との接続前の工程段階を示し、下図はバスバー電極22bと導電性接続部材6との接続後の工程段階を示す。
 導電性接続部材6は、平板銅電線6aと半田層6bとから構成されている。平板銅電線6aは導電性接続部材6の芯線である。平板銅電線6aは幅0.5mm~2mm,厚み100~300μm程度の平板形状の銅線である。半田層6bは、例えばメッキ法,ディップ法等によってSn-Ag-Cuが5~50μmの厚みで平板銅電線6aを囲むように被覆される。この場合、半田層6bの融点は前記ガラス転移温度より高い約220℃程度である。
 図3(b)上図に示すように、接着剤24は導電性接続部材6と表面側電極22との間に配置される。例えば、接着剤24はバスバー電極22b上に配置され、導電性接続部材6はその接着剤24上に配置される。
 そして、図3(b)下図に示すように、導電性接続部材6はバスバー電極22bに対して約2MPaで加圧しながら約250℃程度で20秒加熱されて熱圧着される。なお、バスバー電極22b上に配置する代わりに、接着剤24を導電性接続部材6上に予め設けるようにしてもよい。
 このように本実施形態では、導電性接続部材6とバスバー電極22bとは、半田層6bの融点及び接着剤24のガラス転移温度を超えた温度にて熱圧着される。これによって、この熱圧着工程と該工程に続く降温工程の間で、導電性接続部材6とバスバー電極22bとは、半田層6bが溶融・固化すると共に接着剤24が硬化し、これらによって接続される。
 なお、従来このような場合には、導電性接続部材6とバスバー電極22bとは、半田層6bの融点よりも低く、かつ接着剤24のガラス転移温度を超えた温度にて熱圧着されていた。これは、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接続は、半田層6bによるものではなく、接着剤24によるものなので、応力を低くするためにはできるだけ低い温度で行った方が良いからである。また、半田層6bの融点よりも高い温度を加えると、半田層6bの表面に突起形状を成す異常形状が現れ、信頼性上問題となる可能性もある。
 ここで、図4を参照して、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接続形態について詳述する。図4は図3(a)のA-A’における断面図であって導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接続箇所を拡大したものである。
 半田層6bは、接続後において、透明導電膜層18と対向する側の面の導電性接続部材6の短手方向の両端部Yにおいて不規則のミクロンオーダーの高さの微小凸部6cを有するとともに、透明導電膜層18と対向する側の面の導電性接続部材6の短手方向の中央部Xにおいてバスバー電極22bと溶融・固化されている。例えば、ここでは、微小凸部6cが平均高さ2μm~3μm程度で形成される。
 半田層6bは、金属材料を含有するバスバー電極22bと溶融し易いため、半田層6b
は、バスバー電極22bと強固に接続される。
 また、両端部Yでは、接着剤24が微小凸部6cに入り込んで硬化する。これにより、導電性接続部材6と接着剤24の接触面積が増え、導電性接続部材6と接着剤24との接着強度がより向上する。
 接着剤24の形状についてさらに検討すると、熱圧着工程によって、接着剤24は接着剤24が含有する樹脂のガラス転移温度を超えた温度で熱圧着されると流動し、導電性接続部材6の領域Zを超えて分布する。その際、接着剤24は導電性接続部材6の短手方向の側面にフィレットを形成し、且つ接着剤24が導電性接続部材6の中央部Xと比較して両端部Yにおいて厚くなるように硬化する。これにより、熱圧着工程において半田層6bが溶融しても、その成分は、接着剤24によって、バスバー電極22bの短手方向の幅を超えた流出が抑制される。また、接着剤24は、バスバー電極22bを超えて導電性接続部材6及び透明導電膜層18と密着されるため、導電性接続部材6及び透明導電膜層18と接着剤24との接触面積が増大する。この結果、導電性接続部材6に対する接着剤24が硬化してなるフィレットにより、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接着強度も向上する。
 ここで、図5を参照して、半田層6bと接着剤24が硬化してなる樹脂24aとの接着状態を説明するための上面構成について詳述する。図5は図3(a)における太陽電池セル5から導電性接続部材6を剥がした時の上面図を示す。
 接着剤24が硬化してなる熱硬化型樹脂24aは、導電性接続部材6の短手方向の中央付近において溶融・固化した半田層6b中に大きさ、形も不均一で無秩序に分散している。この結果、硬化した樹脂がバスバー電極22bと溶融・固化した半田層6b中に入り混じった領域が導電性接続部材6の短手方向の中央付近に存在することにより、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接着強度がさらに向上する。
 以上の工程によって、太陽電池セル5は、導電性接続部材6を介して他の太陽電池セル5と電気的に接続される。その後、周知のモジュール化工程を経て、図8に示すような太陽電池モジュール1が完成する。
 以上、本実施形態に係る太陽電池モジュール1及びその製造方法では、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接続工程において、導電性接続部材6は、半田層6bの融点を越える温度にて、バスバー電極22bとの間に接着剤24を介して熱圧着される。これにより半田層6bの溶融に基づいて微小凸部6cが形成される。そうすると、微小凸部6cは、接着剤24との接着面積増大に寄与し、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接着強度増大に寄与することになる。
 また、バスバー電極22bと溶融された半田層6b中に接着剤24が分布し、接着剤24が半田層6b中に入り混じる。そうすると、接着剤24が半田層6b中に入り混じることにより、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの接着強度増大にさらに寄与することになる。
 このように、本実施形態に係る太陽電池モジュール及びその製造方法では、導電性接続部材6とバスバー電極22bとの熱圧着工程において、その工程時の温度が半田層6bの融点よりも高いことが重要となる。以下、この熱圧着工程における温度の違いによる接着強度の差の検証結果について説明する。なお、当該温度は、接着剤24に含まれる樹脂の分解温度を超えない範囲で適宜選択される。
 はじめに、図6を参照して、導電性接続部材6と太陽電池セル5との接着強度の測定方法について説明する。
 接着強度試験は接着剤24(エポキシ系熱硬化型のフィルム状のもの)を介して、バスバー電極22bに接続された導電性接続部材6を引っ張り試験機1000によって、接着面に対して垂直方向(図6の矢印の方向)に引っ張り上げ、剥離させるときのピーク強度を測定した。
 この測定では、融点180℃のSn-Pbを半田層6bとした場合について、熱圧着時の温度を170℃,200℃と変えて、バスバー電極22bの幅を1.3mmとした場合の接着強度を測定した。同様に、融点220℃のSn-Ag-Cuを半田層6bとした場合について、熱圧着時の温度を200℃,250℃と変えて、バスバー電極22bの幅を1.3mmとした場合の接着強度を測定した。図7は半田層6bをSn-Pb、熱圧着時の温度を170℃、バスバー電極22bの幅を1.3mmとした場合の接着強度を1として規格化した場合の測定結果を示す。
 はじめに、Sn-Pbを半田層6bとした場合の測定結果について説明する。半田層6bの融点より低温の170℃にて熱圧着を行った場合の接着強度に比べ、半田層6bの融点より高温の200℃にて熱圧着を行った場合の接着強度は約4.5倍程度に向上した。
 同様に、Sn-Ag-Cuを半田層6bとした場合の測定結果について説明する。前記規格化した場合の接着強度に比べ、半田層6bの融点より低温の200℃にて熱圧着を行った場合の接着強度は約4.5倍程度であったが、半田層6bの融点より高温の250℃にて熱圧着を行った場合の接着強度は約9倍程度に向上した。
 いずれの場合も、接着剤24を使用しないで半田の溶融・固化のみで接続した場合よりも接着強度が高かった。
 このように、半田層6bの材料によらず、熱圧着時の温度が半田層6bの融点を超えていれば、接着強度が向上する。このため、半田層6bに低融点材料を用いれば熱圧着温度を低減させても本発明を実施することが可能となり、太陽電池セルへの熱ストレスを低減できる。
 なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
 例えば、上記実施形態において、半田層6bは平板銅電線6aにのみ被覆したが、平板銅電線6aと表面側電極22及び裏面側電極23の両方に被覆してもよい。また、平板銅電線6aは、電極と対向する面にのみ半田層6bを被覆するようにしてもよい。
 また、半田層6bは、導電性接続部材に設けず、表面側電極22上又は裏面側電極23上の少なくとも一方に設けるようにしてもよい。

 また、半田層6bとして、Sn-Ag-Cu合金とSn-Pb合金の半田を使用したが、Pb-Au合金、鉛フリー半田であるAu-Si合金、Au-Ge合金、Au-Sn合金、Sn-Cu合金、Sn-Ag合金、Sn-Au合金、Sn-Ag-In合金等の種々の半田を適宜使用可能である。
 また、前記樹脂からなる接着剤24として、絶縁性接着剤を使用してもよく、また導電性接着剤を使用してもよい。また、前記樹脂としては、エポキシ系熱硬化型の樹脂に限らず、それ以外の樹脂が適宜使用可能である。
 また、前記樹脂からなる接着剤24にNi、Ag等の導電性粒子等を含んでもよく、シリカなどの非導電性粒子等の非導電性材料が含まれてもよく、これらの両方が含まれてもよく、またこれら両方を含まなくてもよい。
 本発明は、図2に示した太陽電池セルの構造に限定されず、多結晶太陽電池セル等の種々の太陽電池セルに適宜利用可能である。
1 太陽電池モジュール
5 太陽電池セル
6 導電性接続部材
6a 平板銅電線
6b 半田層
22 表面側電極
22a フィンガー電極
22b バスバー電極
23 裏面側電極
23a フィンガー電極
23b バスバー電極

Claims (9)

  1.  導電性接続部材と太陽電池セルの電極とが電気的に接続された太陽電池モジュールにおいて、
     前記導電性接続部材は、前記太陽電池セルの電極の上に配置されており、
     前記導電性接続部材と前記電極とは、その間に半田と樹脂が入り混じった領域が介在して機械的に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2.  前記導電性接続部材はその短手方向の側面側にフィレットを有す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。
  3.  前記導電性接続部材は、前記電極と対向する表面上に半田からなる層を有し、該半田からなる層の表面はミクロンオーダーの凸部を有することを特徴とする請求項1~2のいずれか記載の太陽電池モジュール。
  4.  前記半田層はSn-Ag-CuまたはSn-Pbのいずれかを構成成分として含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか記載の太陽電池モジュール。
  5.  導電性接続部材と太陽電池セルの電極とが電気的に接続された太陽電池モジュールの製造方法において、
     前記導電性接続部材と前記太陽電池セルの電極との間に熱硬化型樹脂を含有する接着剤と半田を介在させた状態で、前記半田の融点を越える温度の熱圧着により前記半田を溶融しつつ前記熱硬化型樹脂を硬化する工程を含んでいることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  6.  前記熱圧着により前記半田と前記熱硬化型樹脂が入り混じることを特徴とする請求項5に記載太陽電池モジュールの製造方法。
  7.  前記熱圧着により前記熱硬化型樹脂は前記導電性接続部材の短手方向の側面側に押し出されてフィレットを形成することを特徴とする請求項5~6のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  8.  前記熱圧着開始時には、前記接着剤と前記半田は積層されていることを特徴とする請求項5~7のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  9.  前記半田は、前記導電性接続部材の表面上又は前記電極の表面上に設けられた半田層であることを特徴とする請求項5~8のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
PCT/JP2011/062433 2010-05-31 2011-05-31 太陽電池モジュール及びその製造方法 Ceased WO2011152372A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-124478 2010-05-31
JP2010124478 2010-05-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011152372A1 true WO2011152372A1 (ja) 2011-12-08

Family

ID=45066738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/062433 Ceased WO2011152372A1 (ja) 2010-05-31 2011-05-31 太陽電池モジュール及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011152372A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012141073A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 三菱電機株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2013152979A (ja) * 2012-01-24 2013-08-08 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池モジュール及びその製造方法
WO2014132282A1 (ja) * 2013-02-26 2014-09-04 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
US9484479B2 (en) 2011-11-09 2016-11-01 Mitsubishi Electric Corporation Solar cell module and manufacturing method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008023795A1 (fr) * 2006-08-25 2008-02-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Module de pile solaire et procédé de fabrication de module de pile solaire
JP2008053681A (ja) * 2006-03-27 2008-03-06 Kyocera Corp 太陽電池モジュール及びその製造方法
WO2008044357A1 (fr) * 2006-10-10 2008-04-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Structure connectée et son procédé de fabrication
WO2009041506A1 (ja) * 2007-09-26 2009-04-02 Hitachi Chemical Company, Ltd. 導電体接続用部材及びその製造方法、接続構造、並びに、太陽電池モジュール
JP2009283606A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Hitachi Chem Co Ltd 配線部材の接続構造体及び配線部材の接続方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008053681A (ja) * 2006-03-27 2008-03-06 Kyocera Corp 太陽電池モジュール及びその製造方法
WO2008023795A1 (fr) * 2006-08-25 2008-02-28 Sanyo Electric Co., Ltd. Module de pile solaire et procédé de fabrication de module de pile solaire
WO2008044357A1 (fr) * 2006-10-10 2008-04-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Structure connectée et son procédé de fabrication
WO2009041506A1 (ja) * 2007-09-26 2009-04-02 Hitachi Chemical Company, Ltd. 導電体接続用部材及びその製造方法、接続構造、並びに、太陽電池モジュール
JP2009283606A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Hitachi Chem Co Ltd 配線部材の接続構造体及び配線部材の接続方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012141073A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 三菱電機株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
US20130312810A1 (en) * 2011-04-11 2013-11-28 Mitsubishi Electric Corporation Solar battery module and manufacturing method thereof
JPWO2012141073A1 (ja) * 2011-04-11 2014-07-28 三菱電機株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
US9484479B2 (en) 2011-11-09 2016-11-01 Mitsubishi Electric Corporation Solar cell module and manufacturing method thereof
JP2013152979A (ja) * 2012-01-24 2013-08-08 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池モジュール及びその製造方法
WO2014132282A1 (ja) * 2013-02-26 2014-09-04 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
JPWO2014132282A1 (ja) * 2013-02-26 2017-02-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 太陽電池モジュール

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4024161B2 (ja) 太陽電池モジュールの製造方法
KR102271055B1 (ko) 태양 전지 모듈
KR20120049339A (ko) 태양 전지, 태양 전지 모듈 및 태양 전지 시스템
JP2012129461A (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
JP2011204955A (ja) 太陽電池、太陽電池モジュール、電子部品及び太陽電池の製造方法
JPWO2013069425A1 (ja) 太陽電池モジュールおよびその製造方法
US20160181454A1 (en) Solar cell module and method for manufacturing the same
WO2011152309A1 (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP5289291B2 (ja) 電子部品の製造方法、電子部品および導電性フィルム
JPWO2012121348A1 (ja) 太陽電池セル、太陽電池モジュール、太陽電池セルの製造方法及び太陽電池モジュールの製造方法
CN113302746A (zh) 光伏电池和光伏链及相关的制造方法
CN103262254B (zh) 太阳能电池模块及其制造方法
JP2012084560A (ja) 結晶系太陽電池モジュール
WO2011152372A1 (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP6217080B2 (ja) 太陽電池セル
JP3123842U (ja) 太陽電池モジュール
JP6064769B2 (ja) 太陽電池モジュール及び太陽電池セル
KR101011025B1 (ko) 태양전지 미니모듈 및 태양전지 미니모듈 제조방법
JP2009218315A (ja) 太陽電池モジュール
JP2012099565A (ja) 配線基板付き裏面電極型太陽電池セル、太陽電池モジュールおよび配線基板付き裏面電極型太陽電池セルの製造方法
JP5938665B2 (ja) 太陽電池モジュールの製造方法
EP4682961A1 (en) Photovoltaic module manufacturing method and photovoltaic module
JP5934985B2 (ja) 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール
WO2013014810A1 (ja) 太陽電池モジュール及びその製造方法
JP6325925B2 (ja) 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11789775

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11789775

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP