太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法转让专利

申请号 : CN200780031240.6

文献号 : CN101506993B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 冈本重之吉岭幸弘角村泰史

申请人 : 三洋电机株式会社

摘要 :

本发明提供一种太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法。太阳能电池模块,其具备多个太阳能电池单元,该多个太阳能电池单元通过由布线(41a、41b)连接形成在相邻的太阳能电池单元的表面上的母线电极(21),而相互连接。母线电极(21)埋入在布线(41b)中,太阳能电池单元(1)和布线(41b)通过树脂接合。

权利要求 :

1.一种太阳能电池模块,其具备多个太阳能电池单元,该多个太阳能电池单元通过由导电体连接形成在相邻的太阳能电池单元的表面上的集电极,而相互连接,太阳能电池模块的特征在于:所述集电极埋入在所述导电体中,所述太阳能电池单元和所述导电体通过树脂接合。

2.如权利要求1所述的太阳能电池模块,其特征在于:所述树脂覆盖所述集电极的侧面。

3.如权利要求1或2所述的太阳能电池模块,其特征在于:在所述树脂中含有微粒子。

4.如权利要求1所述的太阳能电池模块,其特征在于:所述导电体具有芯材和在所述芯材的表面上形成的表面层,所述集电极埋入在所述表面层中。

5.一种太阳能电池模块的制造方法,其特征在于,包括:在太阳能电池单元的表面上形成集电极的工序;

在以覆盖所述集电极的方式配置的树脂上,配置与在相邻的太阳能电池单元的表面上形成的集电极连接的导电体的工序;和在从所述导电体上部向所述太阳能电池单元的方向施加压力的同时,加热该太阳能电池单元的工序。

6.如权利要求5所述的太阳能电池模块的制造方法,其特征在于:在所述加热时,所述导电体的表面比所述集电极软。

7.如权利要求5所述的太阳能电池模块的制造方法,其特征在于:所述导电体具有芯材和在所述芯材的表面上形成的表面层,在所述加热时,所述表面层比所述集电极软。

说明书 :

太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及具有通过由导电体连接形成于相邻的太阳能电池的表面上的集电极,而相互连接的多个太阳能电池单元的太阳能电池模块以及太阳能电池模块的制造方法。

背景技术

[0002] 由于太阳能电池能够将作为清洁且取之不尽的能源的太阳光直接转换为电,所以作为新能源而被期待。
[0003] 当将这样的太阳能电池用作房屋或楼房等的电源的时候,由于一个太阳能电池单元的输出小,为几W,所以通常通过串联或并联地连接多个太阳能电池单元,而制作成能够将输出提高至数百W的太阳能电池模块进行使用。图1是表示现有的太阳能电池模块的一部分的图。图2是图1的X-X’截面图。多个太阳能电池单元101彼此之间,通过使用布线141连接形成在各太阳能电池单元101的表面上的集电极(指状电极111或母线电极121),而电连接。集电极印刷成与布线141的宽度大致相同以上的宽度。
[0004] 在此,如图2所示,布线141是用锡、银、铜等焊料141b对铜等的低电阻体141a的周围覆盖涂层的导电体。此外,太阳能电池单元101,在玻璃、透光性塑料那样的具有透光性的表面部件和由聚对苯二甲酸乙酯等的树脂薄膜、钢板或玻璃板等构成的背面部件之间,通过EVA等的具有透光性的填充材料进行密封。在此,例如作为铜箔的布线141和由结晶类硅基板构成的太阳能电池单元101的线膨胀系数分别为17.8ppm/℃、4.2ppm/℃,差异为4倍以上。因此,在利用焊接将布线141与在太阳能电池单元101上形成的母线电极121连接时,由于加热、冷却所引起的原材料各自的膨胀、收缩程度不同。其结果,在太阳能电池单元101中产生弯曲应力,而产生单元破裂或电极剥离等。特别是,随着以降低太阳能电池单元的制造成本为目的而使该太阳能电池单元的厚度变薄,该问题变得严重,存在由于太阳能电池单元的破裂等引起的制造成品率降低的问题。
[0005] 另外,在通过增加布线的厚度而降低布线的串联电阻,以提高太阳能电池模块的输出的情况下,也同样地存在容易发生太阳能电池单元的弯曲的问题。
[0006] 另外,作为太阳能电池单元的模块化中的布线的粘结方法,以往使用可靠性高且操作性良好的具有熔点183℃的共晶点的铅和锡的共晶焊料,但近年来从环境保护的对策出发,逐渐替换成不含铅的焊料材料。而且,现在多使用具有熔点217℃的共晶点的锡和银和铜的共晶焊料。在使用锡和银和铜的共晶焊料的焊接作业中一般进行240℃左右的加热。因此,与现有的铅锡共晶焊料相比大致高出30℃以上的作业温度,越发难以解决上述太阳能电池单元的弯曲问题。
[0007] 已经提出了以解除由于增厚布线所使用的铜箔而产生的太阳能电池单元的破裂问题为目的的太阳能电池装置(例如参照专利文献1)。
[0008] 该提案的太阳能电池装置,在用布线连接多个太阳能电池的太阳能电池装置中,在预先将长度大致相同的布线焊接到太阳能电池单元上之后,通过其它的布线将连接在太阳能电池单元的受光面侧和反受光面侧的布线彼此连接起来。
[0009] 根据该方法,分别将布线连接在受光面侧和反受光面侧,然后将这些布线彼此连接。因而,通过布线的热膨胀和收缩在太阳能电池单元施加的压缩应力,仅为一个太阳能电池单元的份。其结果,彼此相邻的太阳能电池单元不会相互拉伸,能够消除太阳能电池单元的破裂。
[0010] 专利文献1:日本特开2002-359388号公报

发明内容

[0011] 但是,在上述专利文献1中,使得在一个太阳能电池单元施加的压缩应力为一个太阳能电池单元份,来消除单元破裂。因而,如果减薄太阳能电池单元的基板,则存在即使一个电池份的应力也可能会由于基板的弯曲而产生单元破裂。此外,如果增厚布线的厚度,则产生单元破裂的可能性会进一步提高。
[0012] 因此,本发明鉴于上述课题,其目的在于提供一种能够抑制伴随着太阳能电池单元的薄型化或布线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发生的太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法。
[0013] 本发明的第一特征在于,一种太阳能电池模块,其具备多个太阳能电池单元,该多个太阳能电池单元通过由导电体连接形成在相邻的太阳能电池单元的表面上的集电极,而相互连接,其中,集电极埋入在导电体中,太阳能电池单元和导电体通过树脂接合。
[0014] 根据第一特征涉及的太阳能电池模块,作为集电极和导电体的粘接材料,由于使用可在比通过焊接的合金接合低的温度下进行粘接的树脂,所以能够抑制伴随着太阳能电池单元的薄型化或布线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发生。
[0015] 此外,在第一特征涉及的太阳能电池模块中,优选树脂覆盖集电极的侧面。
[0016] 根据该太阳能电池模块,能够进一步抑制弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发生,能够防止水分的侵入。
[0017] 此外,在第一特征涉及的太阳能电池模块中,优选在树脂中含有微粒子。
[0018] 根据该太阳能电池模块,由于树脂覆盖集电极的周边,并且粘接导电体和太阳能电池单元,所以能够防止水分的侵入,能够提高导电体的粘接性。
[0019] 本发明的第二特征在于,一种太阳能电池模块的制造方法,包括:在太阳能电池单元的表面上形成集电极的工序;以覆盖集电极的方式配置树脂的工序;在树脂上配置与在相邻的太阳能电池单元的表面上形成的集电极连接的导电体的工序;和在从导电体上部向太阳能电池单元的方向施加压力的同时,加热该太阳能电池单元的工序。
[0020] 根据第二特征涉及的太阳能电池模块的制造方法,作为集电极和导电体的粘接材料,由于使用可在比通过焊接的合金接合低的温度下进行粘接的树脂,所以能够抑制伴随着太阳能电池单元的薄型化或布线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发生。
[0021] 此外,在第二特征涉及的太阳能电池模块的制造方法中,在加热时,优选导电体比集电极软。
[0022] 根据该太阳能电池模块的制造方法,集电极易于埋入导电体内部,能够进一步提高集电极和导电体的粘接性。
[0023] 如上所述,根据本发明,提供一种能够抑制伴随着太阳能电池单元的薄型化或布线的厚度的增大而变得更显著的弯曲应力、单元破裂和电极剥离等的发生的太阳能电池模块和太阳能电池模块的制造方法。

附图说明

[0024] 图1是表示现有的太阳能电池模块的俯视图。
[0025] 图2是图1的X-X’截面的放大图。
[0026] 图3是表示本实施方式涉及的太阳能电池模块的俯视图。
[0027] 图4是图1的A-A’截面的放大图。
[0028] 图5是图1的B-B’截面的放大图。
[0029] 图6是图1的C-C’截面的放大图。
[0030] 图7是图1的D-D’截面的放大图。
[0031] 图8是用于说明本实施方式涉及的太阳能电池模块的制造方法的截面图。
[0032] 图9是表示其它的实施方式涉及的太阳能电池模块的俯视图。
[0033] 图10是图7的E-E’截面的放大图。
[0034] 图11是图7的F-F’截面的放大图。
[0035] 图12是图7的G-G’截面的放大图。
[0036] 图13是图7的H-H’截面的放大图。
[0037] 图14是表示实施例涉及的电阻值的图表。
[0038] 图15是表示实施例涉及的布线的剥离强度的图表。
[0039] 图16是表示实施例涉及的太阳能电池特性的图表。
[0040] 图17是表示实施例涉及的耐湿试验后的太阳能电池特性的图表。
[0041] 图18是表示实施例涉及的温度循环试验后的太阳能电池特性的图表。

具体实施方式

[0042] 接着,利用附图对本发明的实施方式进行说明。在以下附图的记载中,对相同或类似的部分标注相同或类似的符号。但是,附图是示意性的附图,要注意各尺寸的比率与现实的不同。因而,要参照以下的说明判断具体的尺寸等。此外,当然在附图相互之间也包含相互的尺寸的关系和比率不同的部分。
[0043] (太阳能电池模块)
[0044] 参照图3~图7对本实施方式涉及的太阳能电池模块进行说明。图3是太阳能电池模块中的太阳能电池单元的俯视图,图4~7分别是图3的A-A’截面图、B-B’截面图、C-C’截面图、D-D’截面图。
[0045] 本实施方式涉及的太阳能电池单元1由厚度0.15mm左右的单晶硅或多晶硅等的结晶类半导体构成,是一边为125mm的大致正方形。在该太阳能电池单元1内,存在n型区域和p型区域,在n型区域和p型区域的界面部分形成有半导体结部。除此之外,也可以采用具有如下结构即所谓的HIT构造的太阳能电池单元1,即,在单晶硅基板和非晶质硅层之间夹入实际上本征的非晶质硅层,降低在其界面的缺陷,改善了异质结界面的特性。
[0046] 在太阳能电池单元1的n型区域的受光面侧表面(以下称为“受光面”)部分,形成有受光面集电极。该受光面集电极由与布线(导电体)41连接的母线电极21和指状电极11构成,指状电极11与母线电极21交叉、分支而形成。母线电极21跨越太阳能电池单元1的大致全长而形成两个。指状电极11与母线电极21交叉,跨越太阳能电池单元1的大致整个区域而形成多个。母线电极21例如形成为0.3mm左右的宽度。指状电极11例如以0.1mm左右的宽度,并形成60个左右。这样的受光面集电极例如通过丝网印刷银浆并以一百几十度的温度使其固化而形成。
[0047] 如图4所示,在太阳能电池单元1的背面侧的表面(以下称为“背面)也同样地设置有背面集电极。该背面集电极也由与布线(导电体)42连接的母线电极22和指状电极12(参照图5)构成,指状电极12与母线电极22交叉、分支而形成多个。母线电极22跨越太阳能电池单元1的大致全长而形成两个,指状电极12与母线电极22交叉,跨越太阳能电池单元1的大致整个区域而形成多个。母线电极22例如形成为0.3mm左右的宽度。指状电极12例如以0.1mm左右的宽度,并形成100个左右。太阳能电池单元1的背面侧,由于可以不考虑受光面积的减少,所以能够形成比受光面集电极多的指状电极,能够减少在背面集电极侧的电阻损失。这样的背面集电极例如通过丝网印刷银浆并以一百几十度的温度使其固化而形成。
[0048] 布线41、42通过粘接剂31、32分别粘接在受光面侧和背面侧的母线电极21、22上。粘接剂31、32以环氧树脂为主成分,包含有交联促进剂,以使得在180℃的加热下能够迅速促进交联,在15秒左右完成固化。该粘接剂31、32的厚度为0.01~0.05mm,宽度考虑入射光的遮蔽,优选为与布线41的宽度相同以下。在该实施方式中,作为粘接剂31、32,使用宽度1.5mm、厚度0.02mm的带状薄膜片。另外,作为粘接剂31、32,对使用以环氧树脂为主成分的粘接剂进行了说明,但也可以是能够在比焊接低的温度、优选以200℃以下的温度下进行粘接的、不明显妨碍生产率那样的在20秒钟左右完成固化的粘接剂。例如除了固化温度低、能够对热应力的减轻作出贡献的丙烯酸类树脂、柔软性高的聚氨脂类等的热固化性树脂粘接剂之外,也能够使用EVA树脂类、合成橡胶等的热可塑性粘接剂、能够进行低温下的接合作业的环氧树脂、丙烯酸树脂、或聚氨脂树脂为主剂混合固化剂而粘接的两种液体反应类粘接剂等。
[0049] 此外,在由树脂构成的粘接剂中,也可以含有微粒子。微粒子为2~30μmΦ,优选为平均粒径10μm左右的大小。作为微粒子,能够使用镍、带有金涂层的镍、或者在塑料中混合涂层有导电性金属例如金等的粒子的物质。
[0050] 此外,布线41、42是宽度2.0mm、厚度0.15mm的导电体。布线41、42由作为芯材的铜箔41a,和作为芯材的表面层的软导电体41b构成。软导电体41b通过在铜箔41a的表面上镀厚度10μm左右的锡而形成。布线41、42在相互相邻的太阳能电池单元1之间折曲地使用。另外,在本实施方式中,作为构成布线41、42的软导电体41b材料使用锡,但基本上优选是比集电极(母线电极21或指状电极11)软的导电体,且使用在树脂粘接剂固化的温度下软化的材料。具体而言,如表1所示,也能够使用包含降低了熔点的共晶焊料,软的导电性金属。
[0051] [表1]
[0052]电镀材料 熔融温度 布氏硬度
Sn/10Au 217 16
Sn/38Pb 183 10
Sn 232 5
Pb 327 4
In 156 1
[0053] 此外,在本实施方式涉及的太阳能电池模块中,如图6所示,母线电极21的一部分埋入在作为布线41的表面层的软导电体41b中。太阳能电池单元1的受光面和布线41通过由树脂构成的粘接剂31接合。此外,粘接剂31覆盖母线电极21的侧面。同样地,如图7所示,指状电极11的一部分埋入在作为布线41的表面层的软导电体41b中。太阳能电池单元1的受光面和布线41通过由树脂构成的粘接剂31接合。此外,粘接剂31覆盖指状电极11的侧面。
[0054] 另外,母线电极21和指状电极11的一部分,不仅在太阳能电池单元1的受光面侧,而且在背面侧,埋入到布线42中,太阳能电池单元1的背面和布线42也可以通过由树脂构成的粘接剂32接合。
[0055] 此外,布线41,如图6和图7所示,锡等的软导电体41b覆盖Cu等的低电阻体41a的周围。母线电极21和指状电极11埋入在软导电体41b中而接合,但也可以埋入至达到低电阻体41a的深度而接合。
[0056] 此外,对于布线41的宽度、厚度,并不限定于上述数值。可以考虑低电阻体41a和包围低电阻体41a的软导电体41b的材料所制作的布线41的刚性,或者由原材料所具有的电阻率和截面积决定的布线41的电阻值,决定布线41的宽度、厚度,以能够提高成品率和特性。
[0057] (太阳能电池模块的制造方法)
[0058] 接着,利用图8对本实施方式涉及的太阳能电池模块的制造方法进行说明。
[0059] 首先,如图8(a)所示,在太阳能电池单元1的受光面和背面上形成母线电极21(或指状电极11)。具体而言,通过丝网印刷银浆并在一百几十度的温度下使其固化,由此形成母线电极21。
[0060] 接着,如图8(b)所示,以覆盖母线电极21的方式配置由树脂构成的粘接剂31。然后,将布线41重叠放置在太阳能电池单元1的母线电极21上,轻轻地压接。
[0061] 接着,如图8(c)所示,在从配置在粘接剂31上的布线41上部向太阳能电池单元1的方向施加压力的同时,对该太阳能电池单元1进行加热。具体而言,将太阳能电池单元
1设置在如下的装置上,即,该装置的结构为上下具有加热到180℃的加热块50、51,并具有将加压力保持一定的功能的上。接着,利用上下的加热块50、51,例如以压力2MPa夹持太阳能电池单元1,加热粘接剂31的固化所需要的时间、例如15秒钟。在该加热时,优选布线
41的至少表面区域比母线电极21软。
[0062] 于是,如图8(d)所示,母线电极21被埋入在布线41中,布线41和母线电极21接合。这样,对将以银粉末为主且由环氧树脂固定的集电极(母线电极)埋入到作为软导电体的锡中的情况进行详细说明。作为在布线41的周边包围的软导电体的锡,在常温下具有银的大约1/2的硬度。由于锡的熔点为232℃,所以通过加热到180℃能够使其更加软化。因而,通过以2MPa的压力对太阳能电池单元表里的布线的两面加压,由热固化性树脂固定熔点963℃的银粒子的集电极,在流动排除树脂粘接剂之后,能够容易地埋入到布线表面的锡中。
[0063] 同样地,将两个太阳能电池单元1重叠放置在布线42上,轻轻地压接,按照上述同样的顺序进行粘合,可以接合所希望个数的太阳能电池单元1。
[0064] (作用和效果)
[0065] 太阳能电池单元的弯曲认为是由于布线和太阳能电池单元的线膨胀系数不同而引起的。由于这样的弯曲与温度成正比,所以如果向布线和太阳能电池单元施加的温度增高,则太阳能电池单元的弯曲容易变大。因而,为了降低太阳能电池单元的弯曲,在低温下的粘接接合可以说是最有效的手段。
[0066] 根据本实施方式涉及的太阳能电池模块,由于将粘接手段为能够在比通过焊接进行的合金接合低的温度下进行粘接的树脂,所以能够进一步减小太阳能电池单元表里的弯曲应力,能够抑制弯曲的发生。
[0067] 进而,该树脂覆盖集电极的周边,并且粘接布线和太阳能电池单元,所以能够防止水分侵入集电极和布线的界面,能够提高布线的粘接性。
[0068] 一般地,如果对热固化性的树脂粘接剂进行加热,则使粘度暂时降低,之后通过固化剂促进交联,完成固化。在本实施方式中,通过在布线41的软导电体41a中埋入母线电极21,接合布线41和集电极。通过加热粘度降低了的树脂粘接剂,从布线41和集电极的接合部流动排出。从接合部流动排出的树脂,通过加压力埋入到均衡了的布线41和集电极的间隙而进行覆盖,例如压接开始后15秒完成固化。随着加压解除后的冷却,树脂粘接剂收缩。该收缩应力,对可靠地保持布线41、42和集电极的电接合是有用的。即,通过树脂粘接剂包围覆盖集电极和布线41、42的接合部,两者之间填充的树脂粘接剂不仅具有作为粘接剂的作用,而且具有防止水分侵入电接合部的作用。因此,能够抑制接合界面的氧化物形成,能够长期保持良好的接触环境。结果,能够防止串联电阻的增大,维持太阳能电池模块的特性。
[0069] 此外,对于太阳能电池单元的接合,在要求机械接合的同时,要求通过布线的电接合。在得到低电阻的电接合方面,重要的是使得以去除了接合的各自的导电性材料方面的自然氧化膜、污垢等的清洁面相接触。在本实施方式中,因为采用将集电极机械地压入覆盖布线原材料的软导电体而埋入其中的方式,所以能够得到充分的电接合。
[0070] 此外,在通过树脂粘接剂接合的布线41和太阳能电池单元1的各自的界面,除了要求耐由于加热、加压而必然存在的残留应力之外,还要求耐设想太阳能电池模块的使用环境的严峻的冷热环境循环。即,在冷热循环中,由于线膨胀系数的不同而产生的应力反复施加在各自的界面上。为了提高对该应力的耐性,对于树脂粘接剂,要求强的粘接力,并且要求与拉伸、压缩、扭曲、伸缩比等对应的适当的弹性率。作为得到该适当的弹性率的方法,通过在树脂粘接剂中混合与树脂性质不同的优选10μm左右的微粒子,而可以不损伤树脂原来的粘接力,提高应力耐性。混入到树脂中的异种微粒子能够得到与向水泥种添加骨材、铁材,由此提高伸缩、压缩等耐性同样的效果。结果,能够进一步提高太阳能电池模块的长期可靠性。
[0071] 进而,本实施方式涉及的太阳能电池模块与现有的太阳能电池模块相比,对低电阻的电接合优异的点进行说明。作为使用现有的共晶焊料的太阳能电池单元接合用布线,使用以稳定的合金化接合所需要的大约40μm的厚度覆盖原材料的周边的布线。另一方面,本发明所需要的软导电体的厚度为1μm左右即可。本实施方式所使用的布线原材料,使用比电阻率1.72μΩ·cm的铜大致高出一个数量级的电阻率11.4μΩ·cm的锡。不改变包含软导电体的布线整体的厚度,通过减薄与布线原材料相比电阻率大的软导电体、即减小软导电体的结构,能够相对降低布线整体的电阻。
[0072] (其它的实施方式)
[0073] 本发明通过上述实施方式进行了记载,但该公开的一部分的论述和附图不应理解为对本发明成的限定。作为本技术领域的人员,可知根据该公开能够进行各式各样的代替实施方式、实施例和运用技术。
[0074] 例如,在上述实施方式中,以具有HIT构造的太阳能电池单元为例进行了说明,但本发明也能适用于不具有HIT构造的通常的结晶类或薄膜类的太阳能电池单元。
[0075] 此外,在本实施方式中,对使用母线电极21的例子进行了说明,但因为不需要如现有技术那样形成合金的材料的接触,所以并不一定需要母线电极21。参照附图对太阳能电池单元不具备母线电极的情况进行说明。
[0076] 图9是具备作为集电极仅具有指状电极11的太阳能电池单元2的太阳能电池模块的俯视图。
[0077] 图10是图9的E-E’截面的放大图。如该图所示,在太阳能电池单元2的受光面上和背面上,作为集电极形成有指状电极11、21。一个太阳能电池单元2的受光面集电极(指状电极11)和与一个太阳能电池单元2相邻的其它的太阳能电池单元2的背面集电极(指状电极21),通过布线41、42被电连接。
[0078] 图11是图9的F-F’截面的放大图。如该图所示,指状电极11、12和布线41、42直接接合。由此,实现指状电极11、12和布线41、42的电接合。粘接剂31、32从指状电极11、12和布线41、42的接触界面流动排出,配设在布线41、42的侧面。由于粘接剂31、32对指状电极11、12和布线41、42的电接合的贡献小,所以粘接剂31、32也可以不含导电性粒子。
[0079] 图12是图9的G-G’截面放大图。如该图所示,在太阳能电池单元2的受光面和布线41之间配设有粘接剂31。
[0080] 图13是图9的H-H’截面放大图。如该图所示,指状电极11的上部埋入在布线41中。具体而言,指状电极11的上部埋入在作为布线41的表面层的软导电体41b中。这样,通过粘接剂31、32从指状电极11、12和布线41、42的接触界面流动排出,而直接接合指状电极11、12和布线41、42。由此,指状电极11、12和布线41、42被机械接合。
[0081] 如上所述,即使在仅有指状电极11的集电极上,粘接布线41,不仅机械接合良好,电接合也毫不逊色。
[0082] 此外,在本实施方式中,以铜箔作为布线的材料进行了说明,但作为布线的材料只要是电阻小的材料即可,此外,即使是铁、镍、银或者是将这些混合的物质,也能够得到同样的效果。
[0083] 进而,在本实施方式中,作为树脂粘接剂,对预先整形为带状薄膜片的形态的粘接剂进行了说明,但即使树脂粘接剂为浆状,也能够得到同样的效果。
[0084] 这样,本发明也包括在此没有记载的各种实施方式等,这是无庸置疑的。因而,本发明的技术范围仅由根据上述说明妥当的权利要求的范围涉及的发明特定事项所决定。
[0085] 实施例
[0086] 以下,对于本发明涉及的半导体发光元件,举出实施例进行具体说明,但本发明并不限定于下述实施例所示的内容,在不改变其宗旨的范围内,能够进行适当变更。
[0087] (电阻值的实际测量)
[0088] 图14表示如下内容,关于由布线原材料的铜和周边的软导电体构成的布线整体的电阻值,即使布线整体的厚度相同,由于构成的软导电体的厚度不同,各自的布线所具有的电阻值也不同。
[0089] 以往,为了进行焊接,电镀厚度需要40μm。因此,作为现有的布线,标定了覆盖平均40μm的锡、银、铜的共晶焊锡料的材料(电镀厚度40μm)的电阻值。另一方面,本发明的布线标定了在铜原材料的周围覆盖15μm的材料(电镀厚度15μm)的电阻值。此外,如果软导电体为2μm左右则能够得到本发明的效果,因此也标定了在铜原材料的周围覆盖2μm的材料(电镀厚度2μm)的电阻值。另外,电阻值是通过毫欧表测量的实测值。
[0090] 已经说明过,弯曲应力由于布线的截面积与组厚度的均衡的差因加热、冷却时的膨胀、收缩所产生的应力而产生。在将组厚度设为一定时,即使使用相同截面积的布线,与以往相比,也变成使用低电阻的布线,能够得到高效率的太阳能电池模块。此外,相反地,在使用薄的太阳能电池单元,来对应由弯曲引起的太阳能电池单元的破裂时,可知即使使用截面积小的布线也能够得到与现有相同的太阳能电池模块。这样,可知通过相对提高低电阻的铜原材料的构成比率,能够得到更大的效果。
[0091] (布线剥离强度)
[0092] 现有结构的集电极,以与布线宽度大致相同的尺寸印刷银浆而形成在太阳能电池单元上,在该集电极上焊接布线。因而,布线和太阳能电池单元的机械接合强度,依存于该印刷形成的集电极的强度。作为集电极的特性,由于要求低的电阻以及与共晶焊料的合金化作用,所以需要提高银浆中的银粒子的混入率。因此,与太阳能电池单元的粘接力,在上述的电阻与焊接性的均衡中获得。因而,得到的粘接力,比以树脂为主成分的本实施例涉及的粘接剂低。具体而言,如图15所示,对于布线剥离强度,在将本实施例与现有构造比较时,在平均值上具有大约3倍的差。
[0093] 在此,对布线剥离强度的测定方法进行说明。
[0094] 首先,作为准备,将太阳能电池单元平放在平面台上,在距离端部大概10mm的地方按压具有锐角的棱线的例如金属制规尺那样的部件,将布线静静地剥离至棱线。接着,用在垂直方向安装的具有最大扭矩的保持功能的最大刻度1kg的测力计上安装的试料夹具,将预先剥离大概10mm的布线夹紧之后,取下金属规尺。接着,在将进行剥离测定的布线附近的太阳能电池单元按压在平面台的同时,将测力计提高到垂直上方,进行测量。各个的布线的测量点,针对距离太阳能电池单元的两端部大概10mm的地方,和自两端部起的大概中心点的3点进行。
[0095] (太阳能电池特性)
[0096] 图16所示的图表,是用实测数据表示即使布线整体的厚度相同也由于软导电体电镀层的厚度的不同,各自所具有的布线的电阻值也不同的图。在此,为了说明本发明的太阳能电池特性的贡献,比较太阳能电池特性的F.F(占空因数)。F.F是依存于太阳能电池的串联电阻的特性之一。
[0097] 作为现有例,使用由覆盖平均40μm的锡、银、铜的共晶焊料的材料(电镀厚度40μm)构成的布线。现有例的布线的宽度为2mm、厚度为0.15mm。另一方面,作为实施例,使用在铜原材料的周围覆盖15μm的锡(镀层厚度15μm)布线。实施例的布线的宽度为
2mm、厚度为0.20mm。因而,对于使镀层的厚度与铜原材料的厚度合起来的布线的总厚度,实施例、现有例都为0.23mm。此外,作为实施例,准备了使用0.3mm宽度的母线和没有母线的两种情形。
[0098] 图16表示现有例(焊接)、有母线和无母线的实施例中的F.F值。另外,F.F值以现有例的5种试料的平均值为100而进行标准化。
[0099] 如该图所示,可知通过使用低电阻的布线,实施例涉及的太阳能电池单元与现有例涉及的太阳能电池单元相比,得到高的F.F值。
[0100] (耐湿试验)
[0101] 对与在上述太阳能电池特性的评价中使用的同样的实施例和现有例进行耐湿试验。另外,作为实施例,准备了使用0.3mm宽度、1.0mm宽度、1.8mm宽度的母线和没有母线的四种情形。
[0102] 图17表示在实施例和现有例中,在温度85℃、湿度85%的环境下暴露1216小时后的F.F值。另外,在图17中,表示将耐湿试验后的F.F值以耐湿试验前的F.F值为100进行标准化。
[0103] 如图17所示,可确认实施例具有与现有例相同程度的耐湿性。因而,如果考虑图16所示的太阳能电池特性的评价结果,则判断在实施例中,在耐湿试验后,能够维持比现有例高的F.F值。
[0104] 特别是,可确认即使在没有母线的实施例中,也能够充分得到指状电极和布线的机械接合和电接合。
[0105] (温度循环试验)
[0106] 对于与在上述耐湿试验中使用的同样的实施例和现有例进行温度循环试验。另外,作为实施例,准备了使用0.3mm宽度、1.0mm宽度、1.8mm宽度的母线和没有母线的的四种情形。
[0107] 温度循环试验使用依照JIS C8917的温度循环试验的方法。具体而言,花费45分钟从25℃上升至90℃,在该温度下保持90分钟,接着,花费90分钟下降至-40℃,在该温度下保持90分钟,进而花费45分钟上升至25℃,以此作为一个循环(6小时)反复进行265个循环。
[0108] 图18表示在实施例和现有例中反复进行265个循环后的F.F值。另外,在该图中,表示将温度循环试验后的F.F值以温度循环试验前的F.F值为100进行标准化。
[0109] 如图18所示,可确认实施例具有与现有例相同程度的长期可靠性。此外,如果考虑图16所示的太阳能电池特性的评价结果,则判断在实施例中,在温度循环试验后,能够维持比现有例高的F.F值。
[0110] 特别是,可确认即使在没有母线的实施例中也能够维持长期可靠性。另外,日本国专利申请第2006-229209号(2006年8月25日申请)的全部内容,作为参照,被引入到本申请说明书中。
[0111] 工业上的可利用性
[0112] 如上所述,本发明涉及的太阳能电池模块,由于能够抑制向太阳能电池单元施加的弯曲应力、单元破裂以及电极剥离的产生,所以是有用的。