太陽能電池模塊及其制造方法

太陽能電池模塊及其制造方法
【專利摘要】本發明的太陽能電池模塊（100）具備：布線材料（2），將多個太陽能電池元件（1）進行電連接；以及如下構造：使焊料熔融而將集電電極（4）和所述布線材料接合而形成焊料接合部（6），所述集電電極設置于所述太陽能電池元件的受光面上，在與所述布線材料平行的第1方向上延伸，在與所述第1方向垂直的剖面中，所述集電電極（4）的寬度比所述布線材料小，所述焊料接合部的與所述第1方向垂直的剖面形狀具有隨著從所述布線材料的下表面朝向所述集電電極而逐漸變窄的形狀，用熱硬化性樹脂（7）覆蓋所述焊料接合部的側面。從而抑制集電電極從太陽能電池元件剝離，提高布線材料與集電電極的接合可靠性。
【專利說明】太陽能電池模塊及其制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及太陽能電池模塊及其制造方法，特別涉及通過設置在各太陽能電池元件中的電極彼此經由布線材料連接從而多個太陽能電池元件電連接而構成的太陽能電池模塊及其制造方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池元件一般具有接受陽光的受光面和不接受陽光的背面，在表面和背面形成有用于與布線材料(片)接合的集電電極(母線電極)和背面電極。而且，在太陽能電池模塊中，布線材料交替地連接形成在一個太陽能電池元件的受光面上的集電電極、和形成在與該太陽能電池元件鄰接的其他太陽能電池元件的背面的背面電極。作為布線材料，使用例如銅等良導體。
[0003]太陽能電池元件具備:在例如硅等的半導體基板上進行光電變換的光電變換部；對由光電變換部生成的光生載流子進行集電的細線電極(柵電極)；以及為了將所集電的光生載流子從細線電極傳遞到布線材料而與布線材料接合的集電電極。
[0004]集電電極是用于接合布線材料的電極，以與細線電極交叉的方式在太陽能電池元件上形成有多個。集電電極和細線電極都是燒結導電性膏而形成的。導電性膏是將例如玻璃或者樹脂作為粘合劑而含有、將銀(Ag)等良導電材料的粒子作為填充物而含有的材料。
[0005]在例如專利文獻I中公開了將上述那樣的例如由銅構成的布線材料和由包含銀粒子的導電性膏形成的集電電極通過焊料進行接合而構成的太陽能電池模塊。
[0006]在專利文獻I記載的太陽能電池模塊中，以提高在集電電極中使用了樹脂硬化型導電性膏的太陽能電池和布線材料的粘著性為目的。該集電電極是燒結導電性膏而得到的電極，其中該導電性膏是將熱硬化性樹脂組成物和導電性的粉末混合而得到的導電性膏，熱硬化性樹脂以體積比例70%以上包含玻璃轉移點為80°C以上且200°C以下的樹脂。太陽能電池模塊被構成為對集電電極焊接涂覆了無鉛的焊料的布線材料。
[0007]另外，作為其他例子，在例如專利文獻2中公開了以如下為目的的太陽能電池模塊，該目的是:防止在對太陽能電池元件的集電電極和布線材料進行焊接時使用的助焊劑(flux)所致的制造設備的污染，抑制助焊劑所引起的太陽能電池元件的破損。
[0008]在專利文獻2記載的太陽能電池模塊中，通過構成為集電電極具備在對連接片進行連接的面在與電極的長度方向大致平行的方向上延伸的突出部，從而雖然以使用助焊劑為前提，但抑制助焊劑所引起的破損。
[0009]通常，在太陽能電池模塊中，例如，使用Sn-3Ag-0.5Cu、Sn-Cu等錫(Sn)系的焊料。在用焊料進行接合的方法中，為了去除形成在集電電極以及布線材料的各表面的氧化物等，需要在集電電極的表面和布線材料的表面的至少一方的焊料接合部中涂覆助焊劑。然后，通過在抵壓了布線材料和集電電極的狀態下進行加熱，通過助焊劑的還原作用，集電電極的表面以及布線材料的表面的氧化膜被去除，實現利用焊料的接合。
[0010]另外，在例如專利文獻3中公開了與上述專利文獻不同的、用樹脂粘接劑接合了布線材料和集電電極的太陽能電池模塊的制造方法。
[0011]在專利文獻3記載的太陽能電池模塊的制造方法中，以提供能夠縮短制造時間的太陽能電池模塊的制造方法為目的，構成為在多個太陽能電池元件各自的受光面和背面中，以比樹脂粘接劑的硬化溫度低的溫度臨時粘接了布線材料之后，以樹脂粘接劑的硬化溫度以上的溫度，將多個太陽能電池元件一并地進行熱壓接。
[0012]在專利文獻3中，將含有被涂了鎳(Ni )、金(Au )等的Ni球、或者對塑料球涂了 Au等的導電粒子的熱硬化性樹脂粘接劑配置于集電電極上，在抵壓了布線材料的狀態下進行加熱，從而所配置的樹脂粘接劑被硬化，實現了布線材料與集電電極的連接。在該情況下，布線材料和集電電極的物理性連接是通過熱硬化性樹脂粘接劑來實現的，布線材料與集電電極的電連接是通過與所含有的導電粒子的接觸來進行的。另外，作為熱硬化性樹脂粘接齊U，使用以環氧樹脂為主成分的帶狀膜。
[0013]專利文獻1:日本特開2005-217148號公報
[0014]專利文獻2:日本特開2009-272406號公報
[0015]專利文獻3:國際公開第2009/011209號

【發明內容】

[0016]發明所要解決的課題
[0017]如上所述，專利文獻I以及專利文獻2記載的太陽能電池模塊構成為通過焊料將含銅的布線材料和包含含銀粒子的導電性膏的集電電極進行接合。因此，在用焊料接合的方法中，存在如下問題:無法克服由于用銅等良導體的金屬形成的布線材料與用硅等半導體形成的太陽能電池元件的大的熱膨脹差而發生的熱應力，集電電極從太陽能電池元件剝離。
[0018]進而，如專利文獻2記載，焊料接合部所需的助焊劑在太陽能電池元件的表面中向電極以外的部位也擴展濕潤而污染制造裝置，使太陽能電池元件破損等，成為引起成品率的降低的原因。另外，需要頻繁地清掃被污染的制造裝置，所以還存在生產性降低這樣的問題。
[0019]另外，在專利文獻3記載的太陽能電池模塊的制造方法中，構成為通過樹脂粘接劑接合布線材料和集電電極。這樣，在使用熱硬化性樹脂的方法中，布線材料和集電電極的電連接是通過導電粒子的接觸而成立的。因此，布線材料與集電電極之間的電氣電阻大到在使用焊料接合的情況下的約10倍，存在得不到期望的特性這樣的問題。
[0020]另外，使用了樹脂粘接劑的情況下的布線材料與集電電極的接合力小到在使用了焊料的情況下的約1/10，所以存在接合可靠性降低這樣的問題。
[0021]進而，用作在太陽能電池元件的受光面上形成的集電電極的材料的含銀(Ag)粒子的膏非常昂貴，例如如專利文獻I以及3所示，要將集電電極的寬度設定為與布線材料同等或者設定為比布線材料大而以通常使用的I?2_形成，需要大量的Ag，所以存在制造成本變高這樣的問題。
[0022]本發明是為了解決上述那樣的問題而完成的，其目的在于提供一種太陽能電池模塊及其制造方法，即使削減為了形成集電電極而所需的導電膏，通過以具有充分的機械性強度的方式接合集電電極和太陽能電池元件來防止集電電極的剝離，而且提高布線材料和集電電極的接合可靠性。
[0023]用于解決課題的手段
[0024]為了解決上述課題并達成目的，本發明涉及的太陽能電池模塊中，具備:布線材料，將多個太陽能電池元件進行電連接；以及如下構造:具有用熔融的焊料接合了太陽能電池元件的集電電極和所述布線材料的下表面的整個面的焊料接合部，其中，所述集電電極設置于太陽能電池元件的受光面上，在與布線材料平行的第I方向上延伸，在與第I方向垂直的剖面中，所述集電電極的寬度比布線材料的寬度小，所述焊料接合部的形狀是隨著朝向所述集電電極而逐漸變窄的形狀，用熱硬化性樹脂覆蓋所述焊料接合部的側面。
[0025]另外，本發明所涉及的太陽能電池模塊的制造方法中，是多個太陽能電池元件通過布線材料而電連接的太陽能電池模塊的制造方法，包括:第I工序，在集電電極上配置熱硬化性樹脂組成物，其中所述集電電極在太陽能電池元件的受光面上以在與受光面平行的第I方向上延伸的方式形成；第2工序，一邊加熱到熱硬化性樹脂組成物的軟化溫度以上且小于硬化開始溫度，一邊將布線材料從在第I工序中配置的熱硬化性樹脂組成物之上朝向集電電極按壓，使集電電極和布線材料接觸，并且使熱硬化性樹脂組成物向集電電極的側方移動，其中所述布線材料被焊料包覆，在與第I方向垂直的剖面中，所述布線材料的寬度比所述集電電極的寬度大；以及第3工序，一邊將在第2工序中接觸的集電電極以及布線材料、和在第2工序中移動的熱硬化性樹脂組成物加熱到熱硬化性樹脂組成物的硬化開始溫度以上并且焊料的熔點以上，一邊通過熔融的焊料來接合集電電極和布線材料并形成焊料接合部，并且所述焊料接合部的形狀形成隨著朝向所述集電電極而逐漸變窄的形狀，用熱硬化性樹脂覆蓋所述焊料接合部的側面。
[0026]發明的效果
[0027]根據本發明的太陽能電池模塊及其制造方法，能夠得到如下太陽能電池模塊及其制造方法:能夠削減形成集電電極的材料，并且抑制集電電極從太陽能電池元件剝離，提高了布線材料和集電電極的接合可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是示出本發明的實施方式I的太陽能電池模塊的構造的剖面圖。
[0029]圖2是示出本發明的實施方式I的太陽能電池串的立體圖。
[0030]圖3是示出本發明的實施方式I的太陽能電池串的構造的俯視圖。
[0031]圖4-1是示出本發明的實施方式I的太陽能電池串的接合構造的剖面圖。
[0032]圖4-2是示出本發明的實施方式I的太陽能電池串的接合構造的剖面圖。
[0033]圖5-1是示出本發明的實施方式I的太陽能電池模塊的制造方法的剖面圖。
[0034]圖5-2是示出本發明的實施方式I的太陽能電池模塊的制造方法的剖面圖。
[0035]圖5-3是示出本發明的實施方式I的太陽能電池模塊的制造方法的剖面圖。
[0036]圖5-4是示出本發明的實施方式I的太陽能電池模塊的制造方法的剖面圖。
[0037]圖6是示出本發明的實施方式2的太陽能電池串的接合構造的剖面圖。
[0038]圖7是示出本發明的實施方式2的太陽能電池模塊的制造方法的剖面圖。
[0039]圖8是示出本發明的實施方式3的太陽能電池串的接合構造的剖面圖。
[0040]圖9-1是示出本發明的實施方式4的太陽能電池串的構造的俯視圖。[0041]圖9-2是示出本發明的實施方式4的太陽能電池串的構造的俯視圖。
[0042]圖10是示出本發明的實施方式4的太陽能電池串的接合構造的剖面圖。
[0043](符號說明)
[0044]1:太陽能電池元件；la:受光面；lb:背面；2:布線材料；3:細線電極(柵電極);4、40、41、42:集電電極(母線電極)；5:背面電極；6:焊料(接合部)；7、70、71、72:熱硬化性樹脂；7a、70a、71a:熱硬化性樹脂組成物；8:集電電極刪除部分；10、20、30、31:太陽能電池串；11:受光面保護材料；12:背面保護材料；13:密封材料；100、200、300、400:太陽能電池模塊。
【具體實施方式】
[0045]以下，參照附圖，詳細說明本發明的實施方式。另外，在以下說明的實施方式中，除了提及個數、量等的情況、特別是有記載的情況以外，本發明的范圍未必限于其個數、量等。另外，對同一部件、相當部件，附加相同的參照編號，有時不反復進行重復的說明。
[0046]實施方式1.[0047](太陽能電池模塊的結構)
[0048]圖1是示出用于實施本發明的實施方式I中的太陽能電池模塊100的構造的剖面圖。如圖1所示，太陽能電池模塊100構成為包括多個太陽能電池元件I通過布線材料2連接的太陽能電池串10、受光面保護材料11、背面保護材料12以及密封材料13。
[0049]而且，在配置在太陽能電池模塊100的表面側(太陽能電池元件I的受光面Ia側)的受光面保護材料11與配置在與受光面Ia相反的一側(太陽能電池元件I的背面Ib偵D的背面保護材料12之間，與密封劑13 —起密封了太陽能電池串10。在該太陽能電池模塊100中，光從受光面保護材料11側入射。作為布線材料2的材料，使用對例如銅等良導體表面涂上焊料而得到的材料。
[0050]受光面保護材料11由具有透光性的材料構成，配置于構成太陽能電池串10的太陽能電池元件I的受光面Ia側而保護太陽能電池元件I的受光面Ia側。作為受光面保護材料11的材料，使用例如玻璃或者透光性塑料。
[0051]背面保護材料12配置于與構成太陽能電池串10的太陽能電池元件I的受光面Ia相反一側的面(背面Ib)側，保護太陽能電池元件I的背面Ib側。作為背面保護材料12的材料，使用例如PET (Polyethylene Terephthalate,聚對苯二甲酸乙二醇酯)等透明膜、或者夾了 Al箔的層疊膜等。
[0052]密封材料13配置于太陽能電池串10與受光面保護材料11之間、以及太陽能電池串10與背面保護材料12之間。作為密封材料13的材料，使用例如EVA (Ethylene VinylAcetate Copolymer,乙烯乙酸乙烯酯共聚物)、娃酮、聚氨酯等有透光性的樹脂。
[0053]另外，如圖1所示，太陽能電池串10具有排列在規定的排列方向的多個太陽能電池元件1、和布線材料2。在規定的排列方向上隔開規定的距離排列了多個太陽能電池元件I。另外，在圖1中，示出了太陽能電池串10中的2個太陽能電池元件1，但電連接的太陽能電池元件I的數量不限于此，能夠構成為具備更多的太陽能電池元件I。
[0054]圖2是通過布線材料2連接了多個太陽能電池元件I的太陽能電池串10的立體圖。如圖2所示，太陽能電池元件I具有形成在受光面Ia的光電變換部、從光電變換部對光生載流子進行集電的細線電極(柵電極)3、以及從細線電極3對光生載流子進行集電并與布線材料2接合的集電電極(母線電極)4。
[0055]而且，在太陽能電池串10中，形成在受光面Ia上的集電電極4和形成在鄰接的其他太陽能電池元件I的背面Ib的背面電極5如圖1以及圖2所示交替地通過布線材料2串聯地電連接。布線材料2的電極寬度被設定為例如I?2mm。
[0056]如圖2所示，由于需要高效地集電，在例如太陽能電池元件I的面內整個區域，等間隔地形成幾十條細線電極3。為了增大光電變換部區域，將細線電極3的電極寬度設定為幾十μ m這樣窄。
[0057]集電電極4是用于接合布線材料2的電極，形成為與細線電極3交叉。在太陽能電池元件I上形成例如2至4條等多條集電電極4。集電電極4的電極寬度被設定為小于例如1_。細線電極3以及集電電極4分別在底面部中與光電變換部連接并固定到受光面。
[0058]細線電極3以及集電電極4都是燒結導電性膏而形成的。導電性膏是將例如玻璃或者樹脂作為粘合劑而含有、將銀(Ag)等良導電材料的粒子作為填充物而含有的材料。另夕卜，也可以使用利用濺射、蒸鍍等干式工藝的成膜方法、或者利用鍍覆等濕式工藝的成膜方法來形成集電電極4。
[0059]例如，以厚度是100?200 μ m的P型硅為基板，如以下那樣構成太陽能電池元件I的光電變換部。在P型硅基板的受光面Ia側，通過磷擴散形成η型雜質層(雜質擴散區域:未圖示)，進而通過表面處理設置反射防止膜，該反射防止膜包括用于防止入射光的反射而提高變換效率的氮化硅膜。因此，太陽能電池元件I的第I面即受光面Ia成為光電變換部(光電變換部區域)。
[0060]另外，在P型硅基板(以下簡稱為基板)的第2面即背面lb，形成有包含高濃度雜質的P+雜質層。另外，以入射光的反射以及電力的取出為目的，如圖1所示，在第2面設置有背面電極5。另外，在上述中，示出了使用P型硅作為基板的情況，但即使在使用η型硅作為基板的情況下，只要變更雜質層的導電類型等，當然也可以應用本發明。
[0061]圖3是示出太陽能電池串10的構造的俯視圖。為方便圖示，僅取出一個太陽能電池元件I而示出。如圖3所示，在太陽能電池元件I的受光面Ia上，配置有細線電極3以及集電電極4。在集電電極4上，進而以覆蓋集電電極4的方式配置有布線材料2。在圖3中，在與布線材料2重疊的位置，用虛線表示了集電電極4。
[0062]如圖3所示，以與細線電極3交叉的方式設置了集電電極4，在集電電極4之上通過焊料接合而配置了布線材料2。因此，由光電變換部生成的光生載流子被細線電極3集電，由細線電極3集電的光生載流子進而被集電電極4集電，由集電電極4集電的光生載流子被傳遞到被焊料接合的布線材料2。
[0063]圖4-1以及圖4-2是示出太陽能電池串10的接合構造的剖面圖，圖4_1是圖3所示的太陽能電池元件I的A-A處的剖面圖、圖4-2是圖3所示的太陽能電池元件I的B-B處的剖面圖。如圖3所示，在太陽能電池元件I的受光面Ia形成有多條集電電極4以及細線電極3，但在圖4-1以及圖4-2中，示出I條集電電極4的剖面。
[0064]圖4-1是集電電極4和細線電極3交叉的連接部、與相鄰的連接部之間的剖面圖。切剖面是I個連接部與相鄰的另一個連接部之間的位置，所以如從圖4-1明白，雖然示出了集電電極4的剖面，但未示出細線電極3的剖面。如圖4-1所示，在太陽能電池元件I的受光面Ia上，集電電極4被配置成在與受光面Ia平行的紙面垂直方向(第I方向)上延伸。
[0065]布線材料2的下表面整個面與集電電極4通過熔融的焊料被焊料接合，形成了焊料接合部6。焊料接合部6的剖面形狀具有隨著從布線材料2的下表面朝向集電電極4而逐漸變窄的形狀，還擴展濕潤到集電電極4的側面。由于在焊料接合部6的形狀中不具有拐點，所以沒有應力集中的部位，所以能夠實現可靠性高的焊料接合。另外，用熱硬化性樹脂7覆蓋焊料接合部6的側面，所以焊料接合部6被加固，能夠進一步提高焊料接合部6的接合可靠性。
[0066]此處，集電電極4在圖4-1所示的剖面(與第I方向垂直的剖面)中，小于布線材料2的寬度。即，布線材料2的寬度在與布線材料2以及集電電極4延伸的方向垂直的剖面中，大于集電電極4的寬度。在本實施方式中，在例如布線材料2的寬度為I?2mm、優選為
1.2?1.5mm的情況下,集電電極4的寬度被設定為0.1?0.8mm、優選為0.4?0.6mm。
[0067]另外，焊料使用了涂在布線材料2的周圍的焊料，但至少涂在布線材料2的下表面即可。
[0068]在熱硬化性樹脂7的材料中，使用例如含有有機酸或者將有機酸用作硬化劑的熱硬化性環氧樹脂組成物。另外，焊料6既可以是無Pb的Sn-3Ag-0.5Cu (熔點220°C)、Sn-3.5Ag (熔點 221 °C )、Sn-0.7Cu (熔點 230 °C )、Sn-8.8Zn (熔點 199 °C )、或者 Sn-B1、Sn-B1-Ag (熔點138°C )等無Pb的低熔點焊料，也可以使用Pb-Sn (熔點183°C )等含有Pb的焊料。
[0069]另外，圖4-2是集電電極4與細線電極3交叉的連接部處的剖面圖。切剖面在連接部的位置，所以如從圖4-2明白，與集電電極4的剖面一起還示出了細線電極3的剖面。如圖4-2所示，在太陽能電池元件I的受光面Ia上，細線電極3被配置成在與受光面Ia平行并且與紙面垂直方向(第I方向)交叉的方向(第2方向)上延伸，與集電電極4連接。
[0070]進而，在集電電極4和細線電極3交叉的連接部上，以通過熔融的焊料來與集電電極4以及細線電極3接合而形成焊料接合部6的方式，配置了布線材料2。S卩，太陽能電池元件I的集電電極4以及細線電極3和布線材料2是通過焊料被接合的。另外，在圖4-2中，為便于說明，用虛線表示了與集電電極4和細線電極3的邊界相當的位置，但實際上并非有明示的邊界。
[0071]進而，至少布線材料2的側面和細線電極3上表面的一部分被熱硬化性樹脂7覆蓋，使焊料熔融而將熱硬化性樹脂7接合到布線材料2的側面和細線電極3上表面這雙方。這樣，通過用熱硬化性樹脂7將布線材料2和細線電極3的焊料接合部6進行加固，從而布線材料2提高細線電極3以及集電電極4的焊料接合部6的接合可靠性。
[0072]另一方面，在本實施方式中，如圖1的剖面圖所示，在太陽能電池元件I的背面Ib偵牝設置了背面電極5。背面電極5設置于與作為第I面的受光面Ia側的布線材料2對應的位置(與布線材料2在太陽能電池元件I的厚度方向上重疊的位置)。此處，背面電極5在熱硬化性樹脂7之間被島狀地形成，通過與作為第I面的受光面Ia的集電電極4同樣的方法，與布線材料2接合。
[0073]背面電極5既可以如上述那樣島狀地形成，也可以在與布線材料2相同的方向上，在太陽能電池元件I的長度方向上以線狀形成。
[0074]另外，作為背面電極5和布線材料2的其他接合方法，也可以使用含有導電粒子的熱硬化性粘接材料。背面電極5形成于與受光面Ia側相反一側的背面Ib側，所以能夠較大地取電極尺寸，所以即使使用含有導電粒子的熱硬化性粘接劑，也能夠減小連接電阻。另夕卜，也可以與通常的焊料接合相同地，用使用了助焊劑的焊料進行接合。
[0075]另外，在本實施方式中，將包含了連接多個太陽能電池元件I而成的太陽能電池串10、保護材料11、12、以及密封材料13的模塊作為太陽能電池模塊100，但不限于此，設為不包含保護材料11、12和密封材料13的模塊也包含于太陽能電池模塊100。
[0076]另外，本實施方式的太陽能電池元件I形成大致平板狀，但太陽能電池元件I不限于平板狀，例如，也可以是撓性的片狀、或者立方體狀等，只要是布線材料2接合于形成在受光面Ia的集電電極4的太陽能電池元件I就能夠應用。在本實施方式中，示出了用布線材料2連接了多個太陽能電池元件I的太陽能電池串10，但還能夠應用于太陽能電池元件I是一個的情況。
[0077]進而，本實施方式的集電電極4在受光面Ia中平行地形成有多條，但集電電極4也可以是不平行的結構，只要是在受光面Ia中形成了 I條以上的太陽能電池元件I就能夠應用。
[0078](太陽能電池模塊的制造方法)
[0079]接下來，說明本實施方式中的太陽能電池模塊100的制造方法。圖5-1?圖5-4是用于詳細地說明本實施方式I的太陽能電池模塊100的制造方法中的、特別是太陽能電池元件I和布線材料2的接合方法的剖面圖。
[0080]圖5-1示出太陽能電池元件I和布線材料2的接合方法中的最初的狀態。在太陽能電池元件I的受光面Ia上，使用例如絲網印刷法或者加壓印刷法，涂覆銀膏，在干燥之后以約800°C的高溫對膏進行燒結，從而形成集電電極4和細線電極3 (在圖2以及圖3中圖示，但在圖5-1?圖5-4中未圖示)。在太陽能電池元件I的受光面Ia中形成有多條集電電極4以及細線電極3，但在圖5-1?圖5-4中，示出I條集電電極4的剖面。此處，集電電極4被配置成在與受光面Ia平行的紙面垂直方向(第I方向)上延伸。
[0081]接下來，如圖5-2所示，使用例如轉印或者噴墨法，在集電電極4上配置膏狀的熱硬化性樹脂7的硬化前的材料(熱硬化性樹脂組成物7a)。另外，在熱硬化性(環氧)樹脂組成物7a中，使用含有環氧樹脂和有機酸的硬化劑或者將有機酸用作硬化劑的材料。該有機酸含有酚硬化劑或/和酸酐硬化劑或/和羧酸硬化劑。含有有機酸或者將有機酸用作硬化劑的熱硬化性(環氧)樹脂組成物7a的樹脂組成物自身呈現助焊劑活性(焊料氧化膜的還原)，所以無需在焊接部中涂覆助焊劑，即使不使用助焊劑也能夠實現良好的焊料接合。
[0082]接下來，如圖5-3所示，在與第I方向垂直的剖面中，實施寬度比集電電極4寬的布線材料2的搭載位置對準。布線材料2位于集電電極4的正上方。在布線材料2中，例如，使用在作為良導體的銅線的周圍涂(包覆)焊料6而得到的材料。
[0083]圖5-4是示出將布線材料2按壓到集電電極4上并在2個階段的條件下進行加熱之后的狀態的剖面圖。
[0084]首先，作為第I階段的加熱，加熱到熱硬化性樹脂組成物7a軟化的溫度(約100°C)，將布線材料2向集電電極4所處的方向進行加壓而按壓。
[0085]熱硬化性樹脂組成物7a在100°C左右的低溫下粘度變得最小。因此，熱硬化性樹脂組成物7a在低的載荷下容易從集電電極4上被排除而向集電電極4的側方移動，能夠使布線材料2和集電電極4接觸。
[0086]接下來，作為第2階段的加熱，以使至少熱硬化性樹脂組成物7a以及涂在布線材料2的焊料的溫度成為熱硬化性樹脂組成物7a的硬化開始溫度以上并且焊料的熔點以上(150?250°C)的方式進行加熱。在熱硬化性樹脂組成物7a的硬化過程中，在布線材料2的表面上設置的焊料6的表面的氧化膜以及集電電極4的表面的氧化膜通過熱硬化性樹脂組成物7a中包含的有機酸被還原去除，布線材料2和集電電極4通過熔融的焊料接合而形成焊料接合部6。此時，通過有機酸的作為助焊劑的作用和焊料6的潤濕性，焊料還擴展濕潤到集電電極4的側面。焊料接合部6的剖面形狀具有隨著從布線材料2的下表面朝向集電電極4逐漸變窄的形狀。排出到焊料接合部6的側面的熱硬化性樹脂組成物7a進一步被加熱，在焊料接合部6的側面被硬化而成為熱硬化性樹脂7。
[0087]另外，作為本實施例的圖5-4的焊料的加熱方法，如果使用燈，則不會接觸到布線材料2就能夠進行加熱，所以即使布線材料2被涂上焊料，焊料也不會附著到加熱工具，能夠生產性良好地對布線材料2和集電電極4進行焊料接合。
[0088]另外，為了以更短的時間可靠地進行熱硬化性樹脂組成物7a的硬化，也可以在加熱到熱硬化性樹脂組成物7a的硬化開始溫度以上并且焊料的熔點以上(150?250°C)的狀態下，將加熱持續例如2分鐘?I小時而進行烘焙。
[0089]此處，通過適當地選擇焊料6以及熱硬化性樹脂7的材料，從而能夠在焊料接合完成的同時熱硬化性樹脂7的硬化也完成。另外，根據所應用的焊料6的熔點以及熱硬化性樹脂7的材料，適當設定加熱溫度。另外，在本實施方式中，使用了膏狀的熱硬化性環氧樹脂組成物7a，但也可以使用半硬化狀態(B階段)的膜。
[0090]然后，通過布線材料2，將形成在一個太陽能電池元件I的受光面Ia上的集電電極
4、和形成在其他太陽能電池元件I的背面Ib的背面電極5進行電連接。通過反復這樣的連接，形成多個太陽能電池元件I被電連接的太陽能電池串10。
[0091]之后，將太陽能電池串10密封在密封材料13之中，該密封材料13夾在受光面側保護材料11與背面側保護材料12之間。通過實施以上的工序，得到實施方式I中的太陽能電池模塊100。
[0092](作用效果)
[0093]在本實施方式中的太陽能電池模塊100中，在布線材料2和集電電極4的焊料接合部6的剖面形狀中沒有拐點，所以不會發生應力集中，能夠提高焊料接合的可靠性。另夕卜，通過用熱硬化性樹脂7加固焊料接合部6的側面，從而進而具有如下效果:能夠提高焊料接合部6的機械性強度，進一步提高布線材料2和集電電極4的接合性。
[0094]因此，能夠得到如下太陽能電池模塊及其制造方法:即使在將集電電極4的寬度設為窄的情況下，也防止集電電極4的剝離，提高了布線材料2和集電電極4的接合可靠性。
[0095]另外，集電電極4是通過焊料6而與布線材料2接合的，從而能夠減小接合部的電氣電阻。
[0096]另外，集電電極4的寬度比布線材料2窄，所以能夠削減為了形成集電電極4而所需的銀等導電膏的使用量。其結果，能夠降低太陽能電池模塊100的成本。即，能夠同時實現由于削減導電膏而帶來的成本的降低和布線材料2與太陽能電池元件I的可靠性高的電連接。
[0097]進而，焊料6還覆蓋集電電極4的側面，所以能夠進一步減小集電電極4和布線材料2的接合部的電氣電阻。
[0098]另外，布線材料2包含銅，集電電極4包含銀，所以能夠得到電氣電阻低的高效的太陽能電池模塊。
[0099]另外，含有有機酸或者將有機酸用作硬化劑的熱硬化性(環氧)樹脂組成物7a的樹脂組成物自身呈現助焊劑活性(焊料氧化膜的還原)，所以即使不使用助焊劑，在布線材料2的表面上設置的焊料6的表面的氧化膜以及集電電極4的表面的氧化膜也被還原，能夠實現布線材料2和集電電極4的良好的焊料接合。因此，能夠抑制在使用了助焊劑的情況下發生的制造裝置的污染所致的不良、制造裝置的清掃所致的生產性降低。進而，能夠降低助焊劑的殘渣殘留于受光面la、且殘留離子引起特性劣化的擔憂。
[0100]進而，在本實施方式的太陽能電池模塊的制造方法中，在通過焊料6使布線材料2和集電電極4接合了之后，進而在比熱硬化性樹脂7的硬化開始溫度高的溫度下進行烘焙，從而能夠使熱硬化性樹脂組成物7a更可靠地硬化。因此，能夠進一步提高集電電極4和太陽能電池元件I的接合強度，可靠地防止集電電極4的剝離。
[0101]實施方式2.[0102](太陽能電池模塊的結構)
[0103]圖6是示出用于實施本發明的實施方式2的太陽能電池模塊200中的由太陽能電池元件I和布線材料2構成的太陽能電池串20的接合構造的剖面圖。另外，圖6與圖4-1同樣地是集電電極4和細線電極交叉的連接部、與相鄰的連接部之間的剖面圖。在圖6中，也在太陽能電池元件I的受光面Ia上，集電電極4被配置成在與受光面Ia平行的紙面垂直方向(第I方向)上延伸。
[0104]在上述實施方式I中，如圖4-1以及圖4-2所示，示出了熱硬化性樹脂7覆蓋布線材料2和集電電極4的焊料接合部6的側面，提高焊料接合部6的接合可靠性的情況，但在本實施方式2中，如圖6所示，熱硬化性樹脂70經由包覆了布線材料2的焊料6還固定到布線材料2的側面，以連接用焊料6包覆的布線材料2的側面和受光面Ia的方式，覆蓋了集電電極4的側面。
[0105]另外，關于上述以外的結構，與上述實施方式I的結構大致相同，所以對相同或者對應的要素附加相同的符號，不重復其說明。
[0106](太陽能電池模塊的制造方法)
[0107]圖7是用于說明實施方式2的太陽能電池模塊200的制造方法的剖面圖，示出太陽能電池串20的接合構造的剖面。在上述實施方式I中，如圖5-2所示，將膏狀的含有有機酸或者將有機酸用作硬化劑的熱硬化性樹脂7的硬化前的材料(樹脂硬化性樹脂組成物7a)配置成不從集電電極4上露出，但在本實施方式2中，如圖7所示，配置成熱硬化性樹脂組成物70a從集電電極4上突出，覆蓋受光面Ia的一部分。
[0108]由此，在集電電極4上按壓布線材料2并進行加熱的情況下，由于熱硬化性樹脂組成物70a的潤濕性，熱硬化性樹脂組成物70a爬上布線材料2的側面，覆蓋布線材料2的側面。因此，如圖6所示，熱硬化性樹脂70經由焊料不僅固定到布線材料2的底面，而且還固定到布線材料2的側面，從而與受光面Ia連接。[0109]如以上那樣，越增多覆蓋集電電極4的側面的熱硬化性樹脂組成物70a，熱硬化性樹脂70越粘接于布線材料2的側面和太陽能電池元件1，能夠進一步提高布線材料2的接合可靠性。另一方面，為了盡量降低向受光面Ia入射的陽光被遮擋的影響，關于熱硬化性樹脂組成物70a的突出量，優選配置成在從基板上表面側俯視時不從布線材料2露出，或者減少露出量。
[0110](作用效果)
[0111]在本實施方式2中，在上述圖7所示的工序中，增多熱硬化性樹脂組成物70a的配置量，使得突出到受光面Ia上，所以如圖6所示，熱硬化性樹脂70還固定到布線材料2的側面，從而能夠進一步堅固地接合布線材料2和太陽能電池元件I。因此，不僅能夠抑制集電電極4的剝離，而且還能夠進一步抑制布線材料2的剝離，能夠進一步提高接合可靠性。
[0112]實施方式3.[0113](太陽能電池模塊的結構)
[0114]圖8是示出用于實施本發明的實施方式3的太陽能電池模塊300中的由太陽能電池元件I和布線材料2構成的太陽能電池串30的接合構造的剖面圖。另外，圖8與圖4-1同樣地是集電電極40和細線電極交叉的連接部、與相鄰的連接部之間的剖面圖。在圖8中，也是在太陽能電池元件I的受光面Ia上，集電電極40被配置成在與受光面Ia平行的紙面垂直方向(第I方向)上延伸。
[0115]在上述實施方式I中，如圖4-1所示，示出了在受光面Ia上配置了 I條集電電極4的情況，但在本實施方式3中，如圖8所示，集電電極4被分斷，在布線材料2之下設置有2條寬度比布線材料2窄的集電電極40。而且，布線材料2與2條集電電極40被焊料接合，并且以熱硬化性樹脂71填埋2條集電電極40之間的方式，加固集電電極40，固定到布線材料2。另外，關于上述以外的結構，與上述實施方式I的結構大致相同，所以對相同或者對應的要素附加相同的符號，不重復其說明。
[0116](作用效果)
[0117]在本實施方式中，在將布線材料2按壓到配置了熱硬化性樹脂組成物7 Ia(未圖示)的集電電極40上的情況下，通過2條被配置的集電電極40，能夠降低熱硬化性樹脂組成物71a向太陽能電池元件I的受光面Ia流出的量。因此，能夠減小由于熱硬化性樹脂組成物71a流出而使受光面積變窄的影響，能夠得到更高效的特性。
[0118]另外，集電電極40被分斷，從而能夠進一步削減為了形成集電電極40所需的導電膏的使用量，由此降低成本。另外，在本實施方式中，示出了設置了 2條集電電極40的例子，但即使是3條以上，也能夠得到同樣的效果。
[0119]實施方式4.[0120](太陽能電池模塊的結構)
[0121]圖9-1以及圖9-2是用于說明用于實施本發明的實施方式4的太陽能電池模塊400中的由太陽能電池元件I和布線材料2構成的太陽能電池串31的構造的俯視圖。圖10是示出本實施方式的太陽能電池模塊400的太陽能電池元件I和布線材料2的接合構造的剖面圖。另外，圖10是用于說明圖9-1所示的太陽能電池串31的構造的太陽能電池元件I的C-C處的剖面圖。
[0122]在上述實施方式I中，如圖1?圖3所示，示出了集電電極4在受光面Ia上連續地延伸的情況。相對于此，在本實施方式4中，如圖9-1所示,在太陽能電池元件I的受光面Ia上以在與受光面Ia平行的紙面垂直方向(第I方向)上延伸的方式配置有集電電極41這一點是同樣的，但集電電極41的一部分被刪除這一點不同。
[0123]S卩，集電電極41被分割而成為島狀地排列的形狀。此處，在圖9-1中，為了明確地示出集電電極41的特征，省略布線材料2而示出。另外，關于上述以外的結構，與上述實施方式I的結構大致相同，所以對相同或者對應的要素附加相同的符號，不重復其說明。
[0124]在圖9-1中，集電電極41的刪除部分8避開細線電極3和集電電極41交叉的連接部分而配置在相鄰的連接部之間。圖10示出不存在集電電極41的部分、即刪除部分8的位置處的剖面。在此可知，熱硬化性樹脂72填埋不存在集電電極41的刪除部分8的位置，將布線材料2和太陽能電池元件I的表面進行固定。另外，在與和相鄰的細線電極3的連接部之間配置了集電電極41的部分的剖面圖與圖4-1相同，集電電極41與細線電極3交叉的連接部中的剖面圖與圖4-2相同。
[0125]進而，如圖9-1所示，集電電極41被配置成:在受光面Ia的端部中，不具有刪除部分8，電極的長度大于端部以外的區域(例如受光面Ia的中央部)。即，島狀地分割的各個集電電極41在延伸方向(第I方向)上的長度在受光面Ia的端部中比端部以外的區域大。
[0126]圖9-2示出本實施方式4的變形例。在圖9-1中，在太陽能電池元件I的集電電極41中，每相鄰的連接部之間配置了刪除部分8，但在圖9-2中，在太陽能電池元件I的集電電極42中，每2個連續的連接部之間，配置了刪除部分8。另外，圖9-2的D-D處的剖面也是不存在集電電極42的部分、即刪除部分8的位置處的剖面，與圖10所示的剖面相同。進而，集電電極42也被配置成受光面Ia的端部中的電極的長度大于端部以外的區域(例如受光面Ia的中央部)。
[0127]另外，為了形成刪除部分8，也可以在線狀地印刷了集電電極之后，按照文字去除刪除部分8，但也可以從最初起在印刷圖案中加進刪除部分8的印刷信息，一次印刷而形成為分割的島狀。
[0128](作用效果)
[0129]在本實施方式中，集電電極41的一部分被刪除，即集電電極41被分割而島狀地排列，從而能夠降低銀(Ag)的使用量，能夠降低成本。另外，在本實施方式4的變形例中，在2個連續的連接部之間配置有集電電極42，所以在進行太陽能電池元件I的電氣特性試驗的情況下易于使探針接觸。
[0130]另外，集電電極41以及集電電極42在受光面Ia的端部中具有比端部以外的區域大的電極部分，從而能夠抑制布線材料5因為與太陽能電池元件I的熱膨脹差而從端部剝離的現象。這在如下情況下特別有效:存在集電電極的部分中的布線材料2與太陽能電池元件I的表面之間的粘接力大于填埋在刪除部分8中的熱硬化性樹脂72所致的粘接力的情況。
[0131]進而，本申請發明不限于上述實施方式，能夠在實施階段中在不脫離其要旨的范圍內實現各種變形。另外，在上述實施方式中包括各種階段的發明，能通過所公開的多個構成要件中的適當的組合抽出各種發明。例如，即使從實施方式所示的全部構成要件中刪除若干構成要件，在能夠解決發明所要解決的課題欄中敘述的課題，得到發明的效果欄中敘述的效果的情況下，也能將該構成要件被刪除的結構作為發明抽出。進而，也可以適當地組合不同的實施方式的構成要素。
[0132]產業上的可利用性
[0133]本發明有效地適用于多個太陽能電池元件通過布線材料連接的太陽能電池模塊及其制造方法。
【權利要求】
1.一種太陽能電池模塊，具備: 布線材料，將多個太陽能電池元件進行電連接；以及 如下構造:使焊料熔融而將集電電極和所述布線材料進行接合而形成焊料接合部，其中，所述集電電極設置于所述太陽能電池元件的受光面上，在與所述布線材料平行的第I方向上延伸，在與所述第I方向垂直的剖面中，所述集電電極的寬度比所述布線材料的寬度小，所述焊料接合部的與所述第I方向垂直的剖面形狀具有隨著從所述布線材料的下表面朝向所述集電電極而逐漸變窄的形狀，用熱硬化性樹脂覆蓋所述焊料接合部的側面。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 所述熱硬化性樹脂固定到所述布線材料的側面。
3.根據權利要求1或者2所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 所述集電電極被分斷為多個而配置。
4.根據權利要求1、2或者3所述的太陽能電池模塊，其特征在于， 還具備多個細線電極，所述多個細線電極在所述受光面上在與所述第I方向垂直的第2方向上延伸，并且在與所述集電電極交叉的位置處與所述集電電極連接， 所述集電電極在與所述細線電極的多個連接部之間被分割。
5.一種太陽能電池模塊的制造方法，所述太陽能電池模塊是多個太陽能電池元件通過布線材料電連接而成的，所述制造方法包括: 第I工序，在集電電極上`配置熱硬化性樹脂組成物，其中所述集電電極在所述太陽能電池元件的受光面上以在與所述受光面平行的第I方向上延伸的方式形成； 第2工序，一邊以所述熱硬化性樹脂組成物的軟化溫度進行加熱，一邊將所述布線材料從在所述第I工序中配置的所述熱硬化性樹脂組成物之上朝向所述集電電極按壓，使所述集電電極和所述布線材料接觸，并且使所述熱硬化性樹脂組成物向所述集電電極的側方移動，其中所述布線材料被焊料包覆，在與所述第I方向垂直的剖面中，所述布線材料的寬度比所述集電電極的寬度大；以及 第3工序，一邊將在所述第2工序中接觸的所述集電電極以及所述布線材料、和在所述第2工序中移動的所述熱硬化性樹脂組成物加熱到所述熱硬化性樹脂組成物的硬化開始溫度以上并且所述焊料的熔點以上，一邊通過熔融的焊料來接合所述集電電極和所述布線材料而形成焊料接合部，所述焊料接合部的剖面形狀具有隨著從布線材料的下表面朝向集電電極而逐漸變窄的形狀，使排出到所述焊料接合部的側面的熱硬化性樹脂組成物硬化而在所述焊料接合部的側面形成熱硬化性樹脂。
6.根據權利要求5所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于， 在所述弟I工序中， 以向所述受光面上突出的方式，配置所述熱硬化性樹脂組成物， 在所述弟2工序中， 以覆蓋所述布線材料的側面的一部分的方式，使軟化的所述熱硬化性樹脂組成物移動。
7.根據權利要求5或者6所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于， 在所述弟3工序之后， 還具備第4工序，以所述熱硬化性樹脂組成物的硬化開始溫度以上的溫度進行加熱，從而使硬化進展。
8.根據權利要求5、6或者7所述的太陽能電池模塊的制造方法，其特征在于， 在所述第3工序的對焊料進行熔融加熱的方`法中使用燈。
【文檔編號】H01L31/0224GK103875078SQ201280050762
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年10月17日 優先權日:2011年11月9日
【發明者】濱口恒夫, 藪垣良美, 越前谷大介, 藤田淳, 高山智生, 宮本慎介 申請人:三菱電機株式會社