專利名稱：導體間的電連接材料和包括此電連接材料的太陽能電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括導電膜或漿料的導體間的電連接材料，和具有使用所述電連接材料的連接結構的太陽能電池。
背景技術：
在晶體太陽能電池模塊的制備方法中，被稱為帶(ribbon)的導線用于將電池串聯，在電池中用于收集電流的電極布置在使用入射光產生電的硅基板上。通常將浸在焊料或鍍有焊料的矩形銅線用作導線。將形成在焊料基板上的集流電極(通常為銀)熱壓并焊接，從而連接多個串聯的電池(圖Ia和Ib說明了電池結構，且圖2說明了使用帶串聯連接的電池結構)。通常，具有約12至16cm2大小的電池通過帶連接。此時，因為用于電池的硅具有 2. 4ppm/°C的線性膨脹系數，這與帶的主要成分銅的線性膨脹系數16. 8ppm/°C不同，且連接在200°C或更高的溫度下進行，應力在183°C或更低的溫度(取決于連接長度的焊料的熔點)下朝向末端部分出現。此應力引起電池在連接后彎曲或破裂。此外，在加熱冷卻循環測試中，連接部分分離或電池破裂。為了避免此類問題，已經研究了使用連接材料連接帶和集流電極的方法，所述連接材料通過將導電顆粒分散在熱固性粘合劑膜中制備。因為熱固性粘合劑具有比焊料低的彈性模量和比焊料的熔點低的玻璃化轉變溫度(Tg)，所以粘合劑是可控的，且可有利地用于釋放應力。因為粘合劑膜包括熱固性有機材料，所以進行熱壓以用于帶和集流電極之間的連接(圖3a、;3b和4說明了使用焊料連接和粘合劑膜的連接結構)。隨著預期到太陽能電池生產的顯著增加，需要降低使用此粘合劑膜進行連接花費的時間。鑒于連接可靠性，含環氧樹脂作為主要組分的粘合劑膜在電學應用中具有高性能。然而，用于平板顯示器(FPD)且其中分散有微膠囊化咪唑的環氧導電粘合劑膜需要約 10秒的連接時間。此外，當使用必需包含具有乙烯基等的丙烯酸樹脂和甲基丙烯酸樹脂的導電粘合劑膜時，雖然連接可靠性無法保證，但連接時間可為5秒或更短。目前，可商購的連接材料具有5秒或更短的連接時間，特別是3秒，但至今仍在開發具有滿意連接時間和優異可靠性的連接材料。將導電顆粒和金屬顆粒分散在太陽能電池和帶用的電流連接電極的連接材料的粘合劑中的方法公開在諸如日本未審專利公開第2009-283606號、日本專利申請第H05493727號和日本未審專利公開第2008-300403等文件中。
發明內容
本發明的一個方面提供了一種用于導體間連接的電連接材料，所述電連接材料在固化后具有以下性質在應力-應變曲線中，100%或更高、優選100%至500%的抗張伸展率，以及10%或更高、優選10至50%的屈服點應變。本發明的另一個方面提供了一種用于導體間連接的電連接材料，所述電連接材料
4在固化后具有以下性質100%或更高、優選100%至500%的抗張伸展率，和25°C下為10 至500Mpa的彈性模量。本發明的另一方面提供一種具有使用連接材料的連接結構的太陽能電池。示例性實施方式還提供了一種具有通過連接結構連接的多個太陽能電池模塊，所述連接結構包括在各個太陽能電池表面上的至少一個電極；與在所述多個太陽能電池上的所述電極連接的導線；和所述導線與各個所述電極之間的電連接材料；基于所述電連接材料的總重量，所述電連接材料包括約40至約80wt%的聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂，且在固化后的應力-應變曲線中具有約100至約500%的抗張伸展率和約10至約50%的屈服點應變。所述電連接材料可位于銅導體上，所述銅導體在表面包括金屬銅、防銹銅 (rust-proofed copper)或錫、焊料、銀和鎳中的至少一種。
圖Ia為太陽能電池光接收表面的結構示意圖；圖Ib為太陽能電池背面的結構示意圖；圖2為說明太陽能電池和帶之間連接的示意圖；圖3為根據本發明示例性實施方式的太陽能電池和帶之間通過電連接材料的連接結構的示意圖；圖4示出了根據本發明一個示例性實施方式制備的樣品的結構；圖5示出了抗張試驗中反映測試結果的應力-應變曲線；和圖6為用根據本發明一個示例性實施方式的樣品測定電阻的方法示意圖。
具體實施例方式現將參照附圖詳細描述本發明的實施方式。參見圖la，太陽能電池21可包括在太陽能電池21的基板13的光接受表面，即前表面上的第一前集流電極11，即指狀引線，和第二前集流電極12，即匯流條。如圖Ib所示， 太陽能電池21的后表面可包括基板13上的背面電極14，例如鋁電極，和背集流電極15。例如，基板13可為多晶硅層或晶片。如圖2所示，多個太陽能電池21可通過導線，即帶22彼此連接。導線22，例如銅線可與集流電極連接，這將在下文中參照圖3詳細說明。導線22，例如浸入或電鍍有焊料的矩形銅線可沿著集流電極例如熱壓和焊接，從而將該多個太陽能電池21串聯。例如，各個太陽能電池21可具有12cm2至16cm2的尺寸。如圖3所示，導線22可通過電連接材料35與集流電極，即第二前集流電極12和 /或背集流電極15連接。例如，導線22可完全覆蓋對應的集流電極，因此，電連接材料35 可被布置于其中，例如直接與導線22和集流電極中的每一個接觸。例如，太陽能電池21可具有尺寸為16cm2的正方形形狀，且導線22可沿著中間有電連接材料35的15cm連接長度與集流電極連接。例如，電連接材料35可布置至35 μ m厚度，隨后進行熱壓成型。可將厚度為0. 2mm 的硅酮橡膠布置在電連接材料35上，隨后在190°C和30MPa下熱壓成型15分鐘以將電連接材料35固化成固化膜，即層。參照圖Ia至4，假設具有電池上的集流電極和具有銅芯的帶沿15cm的連接長度彼此連接，硅晶片(2. 4 XlO-6A)和帶芯(16. 8 XlO-6A)間線性膨脹系數的差為14.4X10-6/ K。假定集流電極和帶在200°C下通過沉積在帶周圍的焊料漿料連接，連接的帶從200°C至室溫均勻地從其中心收縮，帶末端處的變形可計算為14. 4X ΙΟ^/ΚΧ (2000C -25°C ) X 75mm =0. 189mm。此變形引起電池的嚴重彎曲和可能的斷裂。當使用具有183°C熔點的焊料時，應力出現在熔點或熔點之下，且影響應力大小的變形相應地減少。如果使用有機粘合劑，應力出現在Tg或更低的溫度，因此可通過控制Tg進一步降低變形。此外，使用粘合劑組分降低粘合劑的彈性模量，以降低理論應力是有效的。也就是說，由電池和帶間變形導致的應力可通過降低粘合劑的彈性模量以降低Tg來降低。然而，因為粘合劑的這種結構可引起可靠性惡化，所以必須混合各粘合劑組分以確保可靠性和性質平衡。本發明的發明人制備了一種連接材料，其在固化后，在應力-應變曲線中具有 100%或更高、優選100%至500%、更優選200至300%的抗張伸展率，10%或更高、優選10 至50%的屈服點應變，和25°C下10至500Mpa、優選30至450MPa的彈性模量，因此能夠使電池上的集流電極和帶在5秒內連接并提供優異的可靠性。在固化中，將具有35 μ m厚度的連接材料置于熱壓器上，并將具有0. 2mm厚度的硅橡膠置于其上，隨后在190°C和30MPa 下熱壓15分鐘以固化連接膜。用于具有這些性質的導體之間電連接的連接材料可包括聚合物粘結劑樹脂、可自由基聚合的化合物、有機過氧化物和導電顆粒。用于導體間電連接的連接材料可包括70至85wt%的聚合物粘結劑樹脂、13至 20wt%的可自由基聚合的化合物、1至5wt%的有機過氧化物和1至5wt%的導電顆粒。聚合物粘結劑樹脂聚合物粘結劑樹脂形成粘結劑部分并可包括但不限于常規熱塑性樹脂，粘結劑部分起到用于形成導電膜基質的作用。例如，聚合物粘結劑樹脂包括選自由丙烯腈樹脂、苯乙烯-丙烯腈樹脂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯樹脂、丁二烯樹脂、丙烯酸類樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、聚酰胺樹脂、烯烴樹脂、聚酯樹脂、硅樹脂和它們的組合組成的組中的至少一種。具體地，上述連接材料可包括聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂作為聚合物粘結劑樹脂。在電連接材料中，聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂含量可為40至SOwt %。在此范圍內時，可獲得適合的膜性質和更高的可靠性。具體地，聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂的含量可為 50 至 70wt%o聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂使得導電材料具有低玻璃化轉變溫度，從而改進流動性，因此由于其分子鏈中存在聚氨酯基團而顯示出高附著性。特別地，當將聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂用于導電膜時，改進了固化性能，因此降低連接方法中的溫度。聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂包括二異氰酸酯、多元醇、二醇和丙烯酸酯組分。二異氰酸酯可包括芳族、脂族和脂環族二異氰酸酯或它們的混合物。多元醇可包括在其分子鏈中具有至少兩個羥基的聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇等。二醇可包括1，3_丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、四乙二醇等。丙烯酸酯可包括通過聚合(甲基)丙烯酸羥基酯或胺(甲基)丙烯酸酯獲得的化合物。含有這四種組分的聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂通過以下方法制備，通過加聚使得異氰酸酯基團(NCO)與羥基(OH)的摩爾比為1. 04至1. 6，除丙烯酸酯外的三種組分中多元醇含量為70%或更低，隨后使通過加聚反應合成的聚氨酯的一個末端官能團(即一個異氰酸酯基團)與羥基(甲基)丙烯酸酯或胺(甲基)丙烯酸酯以0. 1至2. 1的摩爾比反應。 此外，使剩余的異氰酸酯基與醇進行反應，以此制備聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂。此時加聚反應可通過本領域已知的任何常規方法進行。此外，加聚反應可使用錫類催化劑在90°C的溫度和Iatm的壓力下進行5小時，但不限于此。除了上述聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂外，熱塑性樹脂如丙烯腈-丁二烯共聚物、 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和丙烯酸類共聚物可作為用于形成連接材料的粘合劑樹脂的混合物使用。可使用本領域中的任何丙烯腈-丁二烯共聚物和任何乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。 丙烯腈-丁二烯共聚物的可商購實例為1072CGX、NX775等(Zeon Chemicals)，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的可商購實例為EVA 700、EVA 800等(Byer)。可用作聚合物粘合劑樹脂的丙烯酸類共聚物可通過聚合丙烯酸類單體獲得，所述丙烯酸類單體例如(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸十二酯和(甲基)丙烯酸月桂酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙酸乙烯酯等，但不限于此。丙烯酸類共聚物可具有50至120°C的玻璃化轉變溫度(Tg)。丙烯酸類共聚物必需包括羥基或羧基以具有1至100mgK0H/g的酸值，且可選地進一步包括環氧基或烷基。如果丙烯酸類共聚物的玻璃化轉變溫度小于50°C，膜變軟，導致可壓性變差且與具有低Tg的聚氨酯丙烯酸酯的連接可靠性降低。如果玻璃化轉變溫度大于120°C，膜破裂且不適當地形成。此外，如果丙烯酸類共聚物的酸值小于lmgKOH/g，無法獲得充足的附著性。如果酸值大于100mgK0H/g，連接可靠性會因腐蝕而降低。特別地，丙烯酸類共聚物可具有90°C的玻璃化轉變溫度以實現強的膜性質，且可具有3. 4mgK0H/g的酸值以起到粘結劑的作用。因為聚氨酯粘結劑具有相對低的玻璃化轉變溫度，當作為粘結劑與其混合的丙烯酸類共聚物具有較高玻璃化轉變溫度時，連接可靠性有利地增加。然而，當丙烯酸類共聚物具有過高的玻璃化轉變溫度時，其易于破裂，使得不能適當地形成膜。在導電材料中，聚合物粘結劑樹脂的含量可為70至85wt%。在此范圍內時，在分散導電顆粒的過程中可確保充分的分散性，且可獲得優異的流動性，使其保持穩定的連接狀態。具體地，聚合物粘結劑樹脂的含量可為75至85wt%。在聚合物粘結劑樹脂中，聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂的含量可為60至90wt%。在此范圍內，可獲得優異的附著性和高連接可靠性。具體地，聚氨酯改性的丙烯酸樹脂的含量可為75至90wt%。在聚合物粘結劑樹脂中，選自丙烯腈-丁二烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和丙烯酸類共聚物中至少一種共聚物的含量可為10至40wt%。在此范圍內時，在加壓過程中施壓后可獲得優異的再加工性，且當加壓時膜不分離。具體地，該共聚物的含量可為10至25wt%。可自由基聚合的化合物可自由基聚合的化合物是固化劑的組分，用以確保自由基固化反應發生時連接的層之間的附著性和連接可靠性。連接材料的可自由基聚合的化合物是具有至少一個乙烯基的可自由基聚合的化合物，且包括選自(甲基)丙烯酸酯低聚物、(甲基)丙烯酸酯單體和它們的混合物中的至少一種。作為(甲基)丙烯酸酯低聚物，可使用任何(甲基)丙烯酸酯低聚物，如重均分子量在約1，000至100，OOOg/mol的范圍內的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、氟(甲基)丙烯酸酯、芴(甲基)丙烯酸酯、硅酮(甲基)丙烯酸酯、磷(甲基)丙烯酸酯、馬來酰亞胺改性的(甲基)丙烯酸酯和丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)。具體地，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物可包括含中間結構的分子，該中間結構由以下合成聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己內酯多元醇、開環四氫呋喃-環氧丙烷共聚物、聚丁二烯二醇、聚二甲基硅氧烷二醇、乙二醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，5-戊二醇、1，6_己二醇、新戊二醇、1，4_環己烷二甲醇、雙酚A、氫化的雙酚A、2，4-甲苯二異氰酸酯、1，3_ 二甲苯二異氰酸酯、1，4_ 二甲苯二異氰酸酯、1，5_萘二異氰酸酯、1，6_己烷二異氰酸酯、異佛樂酮二異氰酸酯和雙酚A環氧丙烷改性的二丙烯酸酯。環氧(甲基)丙烯酸酯低聚物可包括含中間結構的分子，該中間結構選自由2-溴氫醌、間苯二酚、兒茶酚、雙酚，如雙酚-A、雙酚-F、雙酚-AD和雙酚-S、4，4' -二羥基聯苯和雙(4-羥基苯基)醚；和具有烷基、芳基、羥甲基、烯丙基、脂環族、鹵素(四溴雙酚A)或硝基的(甲基)丙烯酸酯低聚物組成的組。此外，(甲基)丙烯酸酯低聚物可包括在分子中含至少兩個馬來酰亞胺基團的化合物，如1-甲基-2，4-雙馬來酰亞胺苯、N，N'-間-亞苯基雙馬來酰亞胺、N，N'-對-亞苯基雙馬來酰亞胺、N, N'-間-亞甲苯基雙馬來酰亞胺、N, N' -4,4-亞聯苯基雙馬來酰亞胺、N，N' -4,4-(3,3' -二甲基亞聯苯基)雙馬來酰亞胺、N，N' -4,4-(3,3' -二甲基二苯基甲烷)雙馬來酰亞胺、N，N' -4,4-(3,3' - 二乙基二苯基甲烷)雙馬來酰亞胺、 N, N' -4，4-二苯基甲烷雙馬來酰亞胺、N，N' -4，4-二苯基丙烷雙馬來酰亞胺、N，N' -4， 4-二苯醚雙馬來酰亞胺、N，N' -3,3' -二苯基砜雙馬來酰亞胺、2，2-雙W-(4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]丙烷、2，2-雙[3-s-丁基-4-8 (4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]丙烷、 1，1_雙W-(4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]癸烷、4，4'-環亞己基-雙[1-(4-馬來酰亞胺基苯氧基)-2-環己基]苯、2，2_雙W-(4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯基)六氟丙烷等。可使用任何(甲基)丙烯酸酯單體作為(甲基)丙烯酸酯單體，如1，6_己二醇單 (甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丁基 (甲基)丙烯酸酯、2-羥基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇(甲基)丙烯酸酯、2-羥基烷基(甲基)丙烯酰磷酸酯、4-羥基環己基(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇單(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、t-氫糠基(甲基)丙烯酸酯、異癸基(甲基)丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、硬脂酰(甲基)丙烯酸酯、月桂酰(甲基)丙烯酸酯、2-苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙烯酸酯、三癸基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的壬基酚(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二 (甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、t-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，3_ 丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、 三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的雙酚-A 二(甲基)丙烯酸酯、環己烷二甲醇二 (甲基)丙烯酸酯、苯氧基_t-二醇(甲基)丙烯酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、二羥甲基三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基-丙烷苯甲酸酯丙烯酸酯、芴(甲基)丙烯酸酯、酸磷酸氧基乙基甲基丙烯酸酯等。在連接材料中，可自由基聚合的化合物的含量可為13至20wt%。在此范圍內時， 在加壓過程后可獲得優異的可靠性和整體流動性，因此不增加接觸電阻。具體地，可自由基聚合的化合物的含量可為13至18wt%。有機過氧化物有機過氧化物是聚合引發劑，其在受熱或曝光時起到產生自由基的固化劑的作用。有機過氧化物可包括但不限于酮過氧化物、過氧化縮酮、過氧化氫、二烷基過氧化物、二酰基過氧化物、過氧化酯和過氧化碳酸酯。考慮到接觸溫度和時間以及存儲穩定性， 有機過氧化物可以混合物使用。具體地，有機過氧化物的實例可包括但不限于叔丁基過氧化月桂酸酯、1，1，3， 3-t-甲基丁基過氧化-2-乙基己酸酯、2，5_二甲基-2，5-二(2-乙基己酰基過氧化)己烷、 1-環己基-1-甲基乙基過氧化-2-乙基己酸酯、2，5- 二甲基-2，5- 二(間-甲苯酰基過氧化)己烷、叔丁基過氧化異丙基單碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基單碳酸酯、t-己基過氧化苯甲酸酯、叔丁基過氧化乙酸酯、二枯基過氧化物、2，5- 二甲基-2，5- 二(叔丁基過氧化)己烷、叔丁基枯基過氧化物、t-己基過氧化新癸酸酯、t-己基過氧化-2-乙基己酸酯、 叔丁基過氧化-2-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧化異丁酸酯、1，1_雙(叔丁基過氧化)環己烷、t-己基過氧化異丙基單碳酸酯、叔丁基過氧化-3，5，5-三甲基己酸酯、叔丁基過氧化新戊酸酯、枯基過氧化-新癸酸酯、二異丙基苯過氧化氫、枯烯氫過氧化物、異丁基過氧化物、 2，4_ 二氯苯甲酰過氧化物、3，5，5-三甲基己酰基過氧化物、辛酰基過氧化物、月桂酰過氧化物、硬脂酰過氧化物、琥珀酸過氧化物、苯甲酰過氧化物、3，5，5-三甲基己酰基過氧化物、 苯甲酰過氧化甲苯、1，1，3，3_四甲基丁基過氧化新癸酸酯、1-環己基-1-甲基乙基過氧化新癸酸酯、二-正丙基過氧化二碳酸酯、二異丙基過氧化碳酸酯、雙(4-叔丁基環己基)過氧化二碳酸酯、二 -2-乙氧基甲氧基過氧化二碳酸酯、二 O-乙基己基過氧化)二碳酸酯、 二甲氧基-丁基過氧化二碳酸酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基過氧化)二碳酸酯、1，1_雙 (t-己基過氧化)-3，3，5-三甲基環己烷、1，1-雙(t-己基過氧化)環己烷、1，1-雙(叔丁基過氧化)-3，3，5_三甲基環己烷、1，1-(叔丁基過氧化)環十二烷、2，2_雙(叔丁基過氧化)癸烷、叔丁基三甲基甲硅烷基過氧化物、雙(叔丁基)二甲基甲硅烷基過氧化物、叔丁基三烯丙基甲硅烷基過氧化物、雙(叔丁基)二烯丙基甲硅烷基過氧化物和三(叔丁基) 烯丙基甲硅烷基過氧化物。可將在40至100°C下具有5小時至15小時半排出期(half-life)溫度的化合物用作有機過氧化物。如果有機過氧化物的半排出期溫度過低，其分解速率很快，因此室溫下存儲困難。如果半排出期溫度過高，聚合速率變得過慢，這不適于快速固化。有機過氧化物的含量可在平衡粘合劑的固化性質和粘合劑的存儲的范圍內，其在連接材料中可為1至5wt%。在此范圍內時，不出現氣泡。有機過氧化物的含量可為1至 3wt%。導電顆粒具有以上組分的導體間的電連接材料可包括導電顆粒。導電顆粒用作填料，以向導電膜用組合物提供導電性能。導電顆粒包括但不限于本領域已知的金屬顆粒，如Ni、Pd、Cu、Ag、Al、Ti、Cr和它們的混合物，通過用上述金屬顆粒涂布非導電顆粒制備的導電顆粒等。根據所用電極和目的，導電顆粒可具有2至30 μ m的大小。連接材料中導電顆粒的含量可為1至5wt%。在此范圍內時，連接過程中不出現有缺陷的連接。具體地，導電顆粒的含量可為1至物1%。其它組分考慮到產品的性質或再加工性，根據本發明的導體間的電連接材料可進一步包括用于著色的顏料、染料、阻聚劑、硅烷偶聯劑等，以獲得固化后產品的所需性質。這些組分的含量是本領域已知的。本發明提供了導體間的電連接材料，其在固化后具有以下性質在應力-應變曲線中為100%或更高的抗張伸展率，和10%或更高的屈服點應變，以及25°C下10至500MPa 的彈性模量，且該材料可用作用于半導體裝置的導電膜或漿料。在導電膜中，其厚度可為1 至 50 μ m。上述材料適用于半導體太陽能電池模塊的電池的串聯、FPD模塊的連接、聚酰亞胺基板上具有驅動IC的COF與玻璃基板、玻璃環氧基板或其它塑料基板等的連接。同時，使用此材料連接的導體之一可為用銅、防銹銅或錫、焊料、銀和鎳中至少一種金屬表面處理的銅。導電膜可通過本領域已知的任何裝置或設備形成。導電膜可通過以下步驟形成。 將粘合劑樹脂溶解在有機溶劑中并液化，隨后向其中加入剩余組分并攪拌預定時間。將產物涂布在離型膜上至10至50 μ m厚并干燥預定時間以揮發有機溶劑，從而產生具有單層結構的導電膜。此時，有機溶劑可為本領域所用的任何有機溶劑。隨后，可將前述步驟重復至少兩次，從而制備具有多層結構如至少兩層的導電膜。本發明的太陽能電池可具有使用導電材料的連接結構。下文中，通過參考實施例和對比例來更詳細地說明本發明。然而，應注意的是這些實施例僅以說明的方式給出，且不限制本發明的范圍。實施例1至6和對比例1至6中所用的組分詳述如下。1.聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂1 用60wt%的多元醇(聚丁二醇)、39. 97wt%的包括1，4_ 丁二醇、甲苯二異氰酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯的三種組分和0. 03wt%二月桂酸二丁錫作為催化劑合成。首先，將多元醇、1，4_ 丁二醇和甲苯二異氰酸酯反應以合成異氰酸酯封端的預聚物。將異氰酸酯封端的預聚物進一步與甲基丙烯酸羥乙酯反應，以制備聚氨酯丙烯酸酯樹脂，使得甲基丙烯酸羥乙酯/異氰酸酯封端的預聚物的摩爾比為0. 5。反應通過在催化劑二月桂酸二丁錫的存在下、90°C和Iatm壓力下加聚5小時進行，從而合成具有25，000g/mol重均分子量的聚氨酯丙烯酸酯。2.聚氨酯改性的丙烯酸樹脂2 用60wt%的多元醇(聚丁二醇)、39. 97wt%的包括1，4_ 丁二醇、甲苯二異氰酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯的三種組分和0. 03wt%二月桂酸二丁錫作為催化劑合成。首先，將多元醇、1，4_ 丁二醇和甲苯二異氰酸酯反應以合成異氰酸酯封端的預聚物。將異氰酸酯封端的預聚物進一步與甲基丙烯酸羥乙酯反應，以制備聚氨酯丙烯酸酯樹脂，其中甲基丙烯酸羥乙酯/異氰酸酯封端的預聚物的摩爾比為0. 5。該反應通過在二月桂酸二丁錫催化劑的存在下、90°C和Iatm壓力下加聚5小時進行，從而合成具有 28，000g/mol重均分子量的聚氨酯丙烯酸酯。3.熱塑性樹脂1 以25Vol% (v% )溶解在甲苯/甲乙酮中的丙烯腈-丁二烯共聚物(1072CGX，Zeon Chemicals)。4.熱塑性樹脂2 以40v%溶解在甲苯/甲乙酮中的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA 700，Byer)。5.丙烯酸類共聚物以40v%溶解在甲苯/甲乙酮中的丙烯酸類樹脂(A0F7003， Aekyung Chemical)，其具有 90，000 至 120，000g/mol 的重均分子量。6.可自由基聚合的化合物環氧丙烯酸酯聚合物(SP1509，Showa Highpolymer)。7.有機過氧化物過氧化苯甲酰8.環氧樹脂 1 :BPA 環氧樹脂(Kukdo Chemical)9.環氧樹脂 2 含多環芳環的環氧樹脂(HP4700，Dainippon Ink and Chemicals)10.氧化硅納米氧化硅(R972，Degussa)11.潛伏性固化劑(latent curing agent)微囊化的咪唑(HX3941HP，Asahi Kasei)12.導電顆粒1 具有5 μ m大小的鎳涂覆的銅顆粒13.導電顆粒2 具有5 μ m大小的銀涂覆的銅顆粒實例1至6以及對比例1至6用軌道式混合器使各組分根據表1和2所列重量份的組成混合，溶解并分散在有機溶劑中。將所得混合物涂布在剝離的PET膜上，并使用加熱至60°C的對流加熱爐干燥溶劑5分鐘，從而提供分別具有25 μ m厚度和35 μ m厚度的兩種導電膜。表 1
1權利要求
1.一種導體間的電連接材料，包括40至SOwt %的聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂，且在固化后的應力-應變曲線中具有100至500%的抗張伸展率和10至50%的屈服點應變。
2.一種導體間的電連接材料，包括40至SOwt %的聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂，且在固化后25°C下具有100至500%的抗張伸展率和10至500Mpa的彈性模量。
3.如權利要求1或2所述的導體間的電連接材料，其中所述連接材料在固化后具有 200至300%的抗張伸展率。
4.如權利要求1或2所述的導體間的電連接材料，其中所述連接材料包括聚合物粘結劑樹脂、可自由基聚合的化合物、有機過氧化物和導電顆粒。
5.如權利要求4所述的導體間的電連接材料，其中所述連接材料包括70至85wt%的所述聚合物粘結劑樹脂、13至20wt %的所述可自由基聚合的化合物、1至5wt %的所述有機過氧化物和1至5wt%的所述導電顆粒。
6.如權利要求4所述的導體間的電連接材料，其中所述聚合物粘結劑樹脂包括聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂，和選自丙烯腈丁二烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和丙烯酸類共聚物中的至少一種共聚物。
7.如權利要求6所述的導體間的電連接材料，其中所述聚合物粘結劑樹脂包括60至 90wt%的所述聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂和10至40wt%的所述共聚物。
8.如權利要求6所述的導體間的電連接材料，其中所述丙烯酸類共聚物具有50至 120°C的玻璃化轉變溫度。
9.如權利要求6所述的導體間的電連接材料，其中所述丙烯酸類共聚物具有1至 100mgK0H/g 的酸值。
10.如權利要求4所述的導體間的電連接材料，其中所述可自由基聚合的化合物包括選自由聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、氟(甲基)丙烯酸酯、芴(甲基)丙烯酸酯、硅酮(甲基)丙烯酸酯、磷(甲基)丙烯酸酯、馬來酰亞胺改性的(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)和(甲基)丙烯酸酯單體組成的組中的至少一種。
11.如權利要求4所述的導體間的電連接材料，其中所述有機過氧化物可包括但不限于酮過氧化物、過氧化縮酮、過氧化氫、二烷基過氧化物、二酰基過氧化物、過氧酯和過氧碳酸酯。
12.如權利要求4所述的導體間的電連接材料，其中所述導電顆粒包括選自金屬顆粒， 和用上述金屬顆粒涂布非導電顆粒制備的導電顆粒中的至少一種，所述金屬顆粒包括Ni、 Pd、Cu、Ag、Al、Ti、Cr和它們的混合物。
13.如權利要求1或2所述的導體間的電連接材料，其中所述導體之一是銅導體，所述銅導體經銅、防銹銅或錫、焊料、銀和鎳中的至少一種金屬表面處理。
14.一種太陽能電池模塊，具有通過連接結構連接的多個太陽能電池，所述連接結構包括在各個太陽能電池表面上的至少一個電極； 與在所述多個太陽能電池上的所述電極連接的導線；和所述導線與各個所述電極之間的電連接材料，基于所述電連接材料的總重量，所述電連接材料包括約40至約SOwt %的聚氨酯改性的丙烯酸酯樹脂，且在固化后的應力-應變曲線中具有約100至約500%的抗張伸展率和約10至約50%的屈服點應變。
15.如權利要求14所述的太陽能電池模塊，其中所述電連接材料位于銅導體上，所述銅導體在表面包括金屬銅、防銹銅或錫、焊料、銀和鎳中的至少一種。
全文摘要
本發明公開了一種導體間的電連接材料，所述電連接材料可快速連接且顯示出令人滿意的可靠性。所述電連接材料在應力-應變曲線中具有100％或更高的抗張伸展率、10％或更高的屈服點應變，并在固化后25℃下具有10至500MPa的彈性模量。本發明還提供了一種包括所述電連接材料的太陽能電池。
文檔編號C09J11/06GK102443373SQ20111027467
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月16日 優先權日2010年10月5日
發明者尹康培, 樸憬修, 申炅勛, 裵相植 申請人:第一毛織株式會社