太陽電池モジュール用基材とその製造方法、太陽電池モジュール
【課題】加熱時に太陽電池セルが割れたりすることがない。
【解決手段】ＰＥＴフィルム２６の一方の面に、網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂２７を被着する。絶縁樹脂２７からなる絶縁層２は、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂のいずれかである。絶縁層２のＰＥＴフィルム２６とは反対側の面に銅からなる導電層２８を設ける。その後、ＰＥＴフィルム２６を剥離して、絶縁層２のＰＥＴフィルム２６を剥離した面にバリア層４を設けることで太陽電池モジュール用基材を得る。
【解決手段】ＰＥＴフィルム２６の一方の面に、網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂２７を被着する。絶縁樹脂２７からなる絶縁層２は、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂のいずれかである。絶縁層２のＰＥＴフィルム２６とは反対側の面に銅からなる導電層２８を設ける。その後、ＰＥＴフィルム２６を剥離して、絶縁層２のＰＥＴフィルム２６を剥離した面にバリア層４を設けることで太陽電池モジュール用基材を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面にプラス電極（Ｐ型半導体電極）、マイナス電極（Ｎ型半導体電極）の両電極を備える太陽電池セルを固定するための太陽電池モジュール用基材とその製造方法、そして太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーを利用する発電システムである太陽光発電の普及が急速に進められている。太陽光発電をするための太陽電池モジュールは、図７に示すように、受光側に配置された透光性基板１２０と、裏面側に配置された太陽電池モジュール用基材（バックシート）１１０と、透光性基板１２０および太陽電池モジュール用基材１１０の間に封止された多数の太陽電池セル１３０とを有している。また、太陽電池セル１３０は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム等の封止用フィルム１４０ａ，１４０ｂに挟まれて封止されている。
従来、太陽電池モジュールにおいては、多数の太陽電池セル１３０，１３０，…が、幅１〜３ｍｍの配線材１５０で電気的に直列に接続されていた。太陽電池セル１３０は、太陽の受光面１３０ａである表面側にマイナス電極（Ｎ型半導体電極）１３１、裏面側にプラス電極（Ｐ型半導体電極）１３２が設けられているため、配線材１５０で接続すると、太陽電池セル１３０の受光面１３０ａの上に配線材１５０が重なり、光電変換の面積効率が低下する傾向にあった。
【０００３】
上述した電極１３１，１３２の配置では、配線材１５０が太陽電池セル１３０の表側から裏側に回り込む構造になるため、各部材の熱膨張率の差が原因で配線材１５０が断線することがあった。
そこで、特許文献１，２ではプラス電極とマイナス電極の両電極がセルの裏面に設置されたバックコンタクト方式の太陽電池セルが提案されている。この方式の太陽電池セルではセル裏面で直列に接続することが可能であり、セル表面の受光面積が犠牲にならず光電変換の面積効率の低下を防止できる。また、配線材を表側から裏側に回り込む構造にしなくてもよいため、各部材の熱膨張の差による配線材の断線も防止できる。
このバックコンタクト方式の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する際には、多数の太陽電池セルを、配線材を用いて電気的に直列に接続した後、ＥＶＡフィルムにより挟んで封止し、透光性基板と太陽電池モジュール用基材とで挟持していた。
【０００４】
従来、特許文献２等では、太陽電池モジュールの太陽電池セル裏面の絶縁層としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）が用いられている。ＰＥＴやＰＥＮは柔らかくて湾曲し易く耐熱性と耐候性を有している。このようなＰＥＴやＰＥＮ等を、上述したバックコンタクト方式の太陽電池モジュールの絶縁層として用いた場合、太陽電池セルの裏面である絶縁層に隣接して太陽電池セルを直列に接続する回路層が設けられるため、上述したＰＥＴやＰＥＮ等の絶縁層では耐熱性と絶縁性が必ずしも十分ではなく、より一層の耐熱性と絶縁信頼性を有する絶縁層が求められている。
【０００５】
これに対し、太陽電池モジュールの絶縁層としてＰＥＴやＰＥＮに代えてプリプレグを用いた太陽電池モジュール用基材が提案されている。プリプレグは網目状に配設されたガラスクロス等のガラス繊維にエポキシ樹脂等を含浸させて構成したものである。
プリプレグはＰＥＴやＰＥＮと比較して耐熱性と絶縁性がより高く耐候性も良好なため、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおける太陽電池セルを支持する絶縁層としてより好ましい。しかも、プリプレグはガラスクロスを内蔵しているために剛性が高く、加熱加圧によっても湾曲し難いために太陽電池セルを実装した状態で取り扱いが容易であり、製造段階における後工程が良好に行われる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１１１２２号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、プリプレグは太陽電池セルと比較して線膨張係数が百倍から数百倍程度大きいため、太陽電池モジュールの製作時や使用時等で加熱されると、プリプレグが熱膨張で伸びた際に太陽電池セルとの線膨張の差により太陽電池セルが応力を受けて割れたり亀裂が入ったりするおそれがあるという不具合があった。
また、プリプレグはガラスクロスを含むために取り扱い時に端面等からガラスクロスの粉体等が分離して落下し、ゴミとなったり異物として製品や備品等に付着したりするおそれがあった。しかも、プリプレグは比較的剛性が高いために材料段階でロールにして運搬することが困難であり、運搬や保管が不便でコストがかかるという不具合もある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、絶縁層の耐熱性と絶縁性が高く加熱時に太陽電池セルが割れたりすることがない太陽電池モジュール用基材及びその製造方法、そして太陽電池モジュール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】
【０００９】
本発明による太陽電池モジュール用基材は、網目状の繊維を含まない可撓性の
ある絶縁樹脂からなる絶縁層と、絶縁層の一方の面に設けられていて太陽電池セルに電気的に接続される回路層と、絶縁層の他方の面に設けられていて水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層とを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、絶縁層は網目状の繊維がないため剛性が小さく可撓性が大きいから、絶縁層とこれに積層した太陽電池セルとの線膨張係数が大きく相違していても、加熱時等に、線膨張係数の比較的大きい絶縁層の熱膨張によって線膨張係数の比較的小さい太陽電池セルが応力で割れたりすることを防止できる。しかも、この絶縁層は絶縁性と耐候性がプリプレグに近似する程度に高くて環境信頼性に優れ、従来の太陽電池モジュールにおけるＰＥＴやＰＥＮ等の絶縁層よりも絶縁性と耐候性が優れている。しかも、プリプレグのようにガラス繊維の粉等が落下、飛散しない特性を有していて異物の付着を防止できる。
【００１０】
また、絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂のいずれかであることが好ましい。
絶縁樹脂がこれらの樹脂のいずれかであれば、上述したプリプレグに近似した耐熱性と絶縁性を有するために環境信頼性が高く、例えばバックコンタクト方式の太陽電池モジュールに好適である。しかも、可撓性が高いから、加熱時に撓んだり曲がったりすることで、線膨張係数の差によって太陽電池セルに割れや亀裂が入るのを防止できる。
また、太陽電池モジュール用基材に積層する前段階の絶縁層は、製造段階で支持体を剥離することで、ロール状にして独立して保管や運搬することができてスペースを取らずに取り扱いが容易である。
【００１１】
また、絶縁層にはフィラーが含有されていてもよい。
絶縁層にフィラーを分散して含有させれば可撓性を有しながら適度な硬さを確保することができて、強度と耐久性を向上できてより長寿命が得られる。
【００１２】
本発明による太陽電池モジュール用基材の製造方法は、支持体の一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層を被着し、絶縁層の支持体とは反対側の面に電気導通性を有する導電層を設け、その後、支持体を剥離して、絶縁層の支持体を剥離した面に水蒸気バリア性、酸素バリア性と絶縁性を備えたバリア層を設けるようにしたことを特徴とする。
或いは、本発明による太陽電池モジュール用基材の製造方法は、支持体の一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層を被着し、絶縁層の支持体とは反対側の面に水蒸気バリア性、酸素バリア性と絶縁性を備えたバリア層を設け、その後、支持体を剥離して、電気導通性を有する導電層を設けるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、太陽電池モジュール用基材を製造する際、支持体を設けてその一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性の大きい絶縁樹脂を被着して絶縁層を積層して形成し、支持体を剥離した後、絶縁層の支持体とは反対側の面に導電層またはバリア層を設け、次いで支持体を剥離させることで導電層またはバリア層を別の支持体とし、更にバリア層または導電層を積層する。これによって、絶縁層が腰がない程度に柔らかく可撓性が大きくても、支持体をベースにして絶縁樹脂の両側に導電層とバリア層を順次積層することで、効率的に太陽電池モジュールの太陽電池モジュール用基材となる積層体を製造できる。
【００１３】
なお、支持体はＰＥＴフィルムであってもよい。
また、導電層に、太陽電池セルを直列に接続するための回路パターンを形成するようにすることが好ましく、これによって太陽電池モジュール用基材を製造できる。
【００１４】
本発明による太陽電池モジュール用基材は、上述した太陽電池モジュール用基材の製造方法によって製造することができる。
また、本発明による太陽電池モジュールは、上述した太陽電池モジュール用基材と、受光面である透光性基板との間に太陽電池セルを直列に配設して封止層で封止してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による太陽電池モジュール用基材及び太陽電池モジュールは、加熱時や太陽電池の使用時等に、絶縁層とこれに積層した太陽電池セルとの線膨張係数が大きく相違していても、熱膨張時に、線膨張係数の比較的大きい絶縁層は柔らかくて可撓性が大きいから比較的線膨張係数の小さい太陽電池セルが応力で割れたりすることを防止できる。しかも、この絶縁層は、絶縁性と耐熱性と耐候性がプリプレグに近似する特性を有していて、従来の太陽電池モジュールにおけるＰＥＴやＰＥＮ等よりも優れており、プリプレグのようにガラス繊維の粉等が飛散しないため、ゴミや異物を生じないから、環境信頼性が高い。
また、本発明による太陽電池モジュール用基材の製造方法は、仮の支持体を設けて絶縁層を設置すると共に絶縁層の両側に導電層とバリア層を順次形成できるから、絶縁層が腰がない程度に柔らかく可撓性が大きくても、仮の支持体をベースにして絶縁層の両面に導電層とバリア層を順次積層すると共に、支持体を剥離した後、先に被着した導電層またはバリア層の一方を支持体として絶縁層を支持することができるから、十分な絶縁性と耐候性を有すると共に可撓性の大きい絶縁層を用いて効率的に太陽電池モジュールの太陽電池モジュール用基材となる積層体を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による絶縁層を含む太陽電池モジュール用基材を示す断面模式図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュール用基材を含む太陽電池モジュールの断面模式図である。
【図３】バリア層の変形例を示すものであり、（ａ）はセラミック蒸着フィルムの要部断面模式図、（ｂ）はガスバリア性積層フィルムの断面模式図である。
【図４】本実施形態による絶縁層を備えた太陽電池モジュール用基材の積層体の製造工程を示す断面模式図である。
【図５】図４に示す積層体に基づく太陽電池モジュール用基材の製造工程を示す断面模式図である。
【図６】実施形態による太陽電池モジュール用基材を用いた太陽電池モジュールの製造方法を示す断面模式図である。
【図７】従来の太陽電池モジュールの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態による絶縁層を用いた太陽電池モジュール用基材とその製造方法について説明する。
図１に示す本実施形態による太陽電池モジュール用基材１は、絶縁層２と、絶縁層２の一方の面即ち図示しない太陽電池セル側に設けられた回路層３と、絶縁層２の他方の面に設けられたバリア層４とを有する。そして、回路層３の太陽電池セルに接続する電極部３ａにはスタッドバンプ５が設けられ、回路層３の電極部３ａ以外の部分である非電極部３ｂはオーバーコート層６で被覆されている。
太陽電池モジュール用基材１は後述する太陽電池セル１２を挟んで受光面となる透光性基板１１と接合されて一体化され、図２に示す太陽電池モジュール１０を形成する。
【００１８】
本実施形態による太陽電池モジュール用基材１を使用した太陽電池モジュール１０を図２に示す。図２に示す太陽電池モジュール１０は、光の入射面側である受光面側に配置された透光性基板１１と、その裏面側に配置された太陽電池モジュール用基材１と、これら透光性基板１１および太陽電池モジュール用基材１の間に配置された多数の太陽電池セル１２，１２、…と、太陽電池セル１２，１２、…を封止する封止層１３とを具備する。
太陽電池モジュール用基材１はオーバーコート層６側で太陽電池セル１２、１２、…及び封止層１３を挟んで透光性基板１１と接合されている。
【００１９】
次に図１の太陽電池モジュール用基材１を構成する各部材について説明する。
絶縁層２の太陽電池セル１２側に設けた回路層３は、バックコンタクト方式により太陽電池セル１２の裏面（太陽電池モジュール用基材１側の面）に電気的に接続される層である。回路層３は太陽電池モジュール用基材１に積層される多数の太陽電池セル１２を電気的に直列に接続するパターンを有している。
回路層３を構成する材料として、電気抵抗が低い材料、例えば銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などの金属が使用される。また、導電性高分子を使用することもできる。
回路層３の表面は、スタッドバンプ５およびオーバーコート層６との密着性を向上させるために、ギ酸、硫酸、硝酸などの腐食性薬液によって粗面化処理が施されていることが好ましい。
【００２０】
スタッドバンプ５は、回路層３と太陽電池セル１２との電気的接続を補助する部材であり、太陽電池セル１２の電極１２ａに対応して配設されている。本実施形態におけるスタッドバンプ５は例えば切頭円錐形になっており、先端がオーバーコート層６の表面から突出している。
スタッドバンプ５の材料として電気抵抗が低い材料が使用される。中でも回路層３との電気抵抗が低くなることから、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することが好ましい。特に、スタッドバンプ５は粘度が高く容易に切頭円錐形等の所望の形状に形成するために、銀、銅、錫、半田（銅と鉛が主成分である）よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストにより形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、導電性ペーストは低温硬化タイプであることが好ましい。導電性ペーストが低温硬化タイプであれば、１２０〜１６０℃という低温で太陽電池セル１２の電極１２ａと回路層３とをスタッドバンプ５によって電気的に接続できる。１２０〜１６０℃は、封止層１３を構成する封止用フィルムとして使用可能なＥＶＡフィルムの軟化、溶融、架橋が生じる温度であるから、封止用フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いる場合には、容易に加工できるため、太陽電池セル１２の電極１２ａと導電性ペーストから形成されるスタッドバンプ５とをより容易に電気的に接続させることができる。
低温硬化タイプの導電性ペーストとしては、ポリマーと導電性フィラーを含有し、ポリマーの硬化による導電性フィラーの物理的接触によって導電性を発現するもの、有機物に銀もしくは銅を配位、還元させたナノ粒子を含有し、低温焼結（１２０〜１６０℃）させることにより導電性を発現するものが挙げられる。電気抵抗がより低くなる点では、後者の材料が好ましい。
【００２２】
オーバーコート層６は絶縁性材料からなっている。オーバーコート層６を構成する絶縁性材料としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これら樹脂は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、上記の樹脂に、シリカ（ＳｉＯ２）、マイカ、アルミナ、硫酸バリウムからなる群から選ばれる１種以上の無機粉末を含有してもよい。
オーバーコート層６は封止層１３と同一材質でもよい。
【００２３】
次に、本発明の実施形態による絶縁層２について説明する。
絶縁層２は、プリプレグの例えばガラスクロス、ガラス不織布、紙などの繊維を含まない樹脂からなる絶縁樹脂で構成されている。絶縁層２の絶縁樹脂は、例えばエポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂等である。
この絶縁層２を構成する絶縁フィルムはプリプレグと比較してガラスクロス等の網目状の繊維を含まないために柔軟性と可撓性が非常に大きく腰がないので、ＰＥＴフィルム２６から剥離した状態で、ロールに巻いて運搬や保管等をし易い特性、いわゆるロールツーロールし易い特性を有している。そのため、スペースを取らずに取り扱いが容易になる。また、絶縁層２の絶縁フィルムはガラスクロス等の繊維を含まないためにその表面からガラスクロス等の繊維の粉体が落ちることがない。
【００２４】
しかも、絶縁層２の絶縁樹脂は耐熱性と絶縁性がプリプレグに近似する程度に高く電気信頼性が高い。しかも、絶縁層２はプリプレグに近い水蒸気バリア性や酸素バリア性を含む耐候性を備えており、太陽電池モジュール１０の絶縁層２として好ましい特性を有している。また、絶縁樹脂の線膨張係数は太陽電池セル１２の線膨張係数よりも大きい特性を有していて、大きな可撓性と屈曲耐性を備えている。絶縁層２の耐熱性と絶縁性は従来の太陽電池モジュールに絶縁層として用いられているＰＥＴやＰＥＮと比較して非常に優れている。
一方で、この絶縁樹脂は硬さが小さく強度がもろくて引張り強度が小さいため、破れやすい。そのため、製造プロセスにおいては例えばＰＥＴ等の支持部材を必要とする。
絶縁層２は上述の特性を有するため、太陽電池モジュール１０の製造工程で太陽電池セル１２と積層されて加熱下に置かれても、絶縁層２と太陽電池セル１２との熱膨張差によって樹脂の線膨張係数は太陽電池セル１２よりかなり大きい。そのため、絶縁層２の熱膨張によって太陽電池セル１２に対して絶縁層２が伸張して湾曲可能であるため、太陽電池セル１２が熱膨張差による応力で割れたり亀裂が入る等のおそれはない。
【００２５】
なお、絶縁層２の絶縁樹脂にはフィラーが分散して含有されていてもよい。フィラーとしてシリカ、アルミナ、エアロゾル等が用いられる。フィラーを絶縁層２に分散して含有させることで、柔らかく可撓性の大きい絶縁層２にロール可能な程度に適度な硬さを付与することができる。これによって絶縁層２が過度に柔らかく腰のない状態にならないから、絶縁層２の耐久性と寿命が長くなる。
【００２６】
次に、バリア層４について説明する。
バリア層４は空気透過を調整する層であり、水蒸気バリア性、酸素バリア性等の耐候性
や絶縁性を有する例えばフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム（商品名「テドラー」；登録商標）が用いられている。
或いは、バリア層４として、フッ化ビニル樹脂と同様な特性を有する、他の樹脂フィルムを用いても良い。即ち、図３（ａ）に示すように、ポリエステル系フィルム（またはポリアミド系フィルム）１４の片面にガスバリア層としてガスバリア性の高い酸化アルミナ１５（またはシリカ）を設けた構成を有するセラミック蒸着フィルム１６を用いてもよい。特に酸化アルミナは透明度が高い特性を有していて好ましい。酸化アルミナフィルムとシリカフィルムを含むセラミック蒸着フィルム１６は、ＧＬフィルム（凸版印刷株式会社の商品名）として知られている。
【００２７】
また、バリア層４として、ガスバリア性積層フィルム１８を用いてもよい。ガスバリア性積層フィルム１８は特許第４０１３６０４号公報に詳しく開示されており、ここでは簡単に説明する。なお、ガスバリア性積層フィルム１８は、凸版印刷株式会社製の商品名「ＧＸフィルム」として知られている。
ガスバリア性積層フィルム１８は、図３（ｂ）にポリアミド系フィルム１９の片面に、アンカーコート層２０を介して厚さが１〜４００ｎｍの範囲の例えば酸化ケイ素等の無機酸化物蒸着層からなる第一ガスバリア層（Ａ層）２１、例えばポリビニルアルコール等の水溶性高分子を含む溶液を塗布、乾燥することにより形成された厚さが０．０５〜５０μｍの範囲のガスバリア性被覆層２２、厚さが１〜４００ｎｍの範囲の例えば酸化ケイ素等の無機酸化物蒸着層からなる第二ガスバリア層（Ｂ層）２３を順次積層してなる積層フィルムである。更にヒートシール層２４を積層しているが、省略してもよい。
そして、ガスバリア性被覆層２２と、第一及び第二ガスバリア層（Ａ、Ｂ）２１，２３との厚さの比率が、１／０．００５〜１／１の範囲を満たしている。ガスバリア性積層フィルム１８は透明であるが、透明でなくてもよい。
なお、バリア層４の外側である絶縁層２とは反対側の面にＰＥＴフィルムを被着して積層してもよい。ＰＥＴフィルムを積層することで耐スクラッチ性が向上する。
【００２８】
次に、太陽電池モジュール１０の太陽電池モジュール用基材１以外の構成について説明する。
図２において、透光性基板１１としては、例えばガラス基板、透明樹脂基板などが挙げられる。透明樹脂基板を構成する透明樹脂としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
本実施形態に使用される太陽電池セル１２は、例えば裏面にプラス電極およびマイナス電極を備えるバックコンタクト方式のものである。太陽電池セル１２として、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、化合物型、色素増感型などが挙げられる。これらの中でも、発電効率に優れる点では単結晶シリコン型が好ましい。
封止層１３は封止用フィルムにより形成される。封止用フィルムとして、例えばＥＶＡフィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂フィルムなどが使用される。通常、封止用フィルムは、太陽電池セル１２を挟み込むように２枚以上で使用される。
【００２９】
次に、本実施形態による絶縁層２を含む太陽電池モジュール用基材１の製造方法について、図４及び図５に基づいて説明する。
図４（ａ）において、支持体としてシート状のＰＥＴフィルム２６を設置する。ＰＥＴフィルム２６は柔らかいが膜厚が例えば４．５μｍ程度以上あるとハンドリングし易い。次に、ＰＥＴフィルム２６の一方の面に絶縁層２を構成する絶縁樹脂２７として例えばエポキシ樹脂を塗工する（図４（ｂ）参照）。絶縁樹脂２７は上述のように薄層で柔らかいため反りに対応できる。また、絶縁層２の製造プロセスのために支持体は必要である。
そして、絶縁樹脂２７のＰＥＴフィルム２６とは反対側の面に回路層３を形成するためのパターニング用の導電層２８として例えば銅Ｃｕを被着して設置する（図４（ｃ）参照）。次に、ＰＥＴフィルム２６を剥離し（図４（ｄ）参照）、反転して絶縁樹脂２７の表面にバリア層４としてフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム２９（商品名「テドラー」；登録商標）を積層する（図４（ｅ）、（ｆ）参照）。
【００３０】
このようにして、導電層２８と絶縁樹脂２７とフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム２９とが積層されてなる積層体３１が得られる。絶縁樹脂２７は、耐熱性と絶縁信頼性が高い上に可撓性が大きく屈曲耐性があるという特性を有しており、太陽電池モジュール用基材１の絶縁層２として好ましい。
なお、支持体であるＰＥＴフィルム２６の剥離に際して、容易に剥離できない場合には、ＰＥＴフィルム２６に剥離剤を塗布した上で絶縁樹脂２７を塗工するとよい。また、バリア層４として、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム２９に代えてセラミック蒸着フィルム１６（ＧＬフィルム）またはガスバリア性積層フィルム１８（ＧＸフィルム）を用いて絶縁樹脂２７に被着してもよい。
【００３１】
次に、図５により、この積層体３１に基づく太陽電池モジュール用基材１の製造方法を説明する。
図５（ａ）に示す積層体３１を加熱加圧処理することで、エポキシ樹脂等からなる絶縁樹脂２７は絶縁層２になる。
ここで、導電層２８としては、銅以外にアルミニウム、鉄−ニッケル合金などの金属箔を使用することができる。また、導電性高分子を含有する層であってもよい。
【００３２】
次いで、図５（ｂ）に示すように導電層２９の上にレジストパターン３３を設け、エッチング処理する。そして、図５（ｃ）に示すような回路層３を形成する。この回路層３の形成では、フォトリソグラフィを適用する。
フォトリソグラフィでは、まず、導電層２９の表面の全面にレジスト層を設ける。その際、レジスト層としてドライフィルムレジストを用いてもよいしウェットレジストを導電層２９に塗工して形成したものでもよい。
次いで、レジスト層の上にフォトマスクを配置し、露光し、現像してレジストパターン３３を設ける。次に、レジストパターン３３で被覆されていない導電層２９をエッチング処理して除去する。エッチングとしては、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれであってもよいが、通常はウェットエッチングが適用される。
その後、レジストパターン３３を剥離する。このように、導電層２９をパターン加工して回路層３を得る。得られた回路層３の表面には粗面化処理を施してもよい。回路層３の表面に粗面化処理を施すと、スタッドバンプ５の密着性を向上させることができる。粗面化処理は、例えば腐食性薬液を回路層３の表面に接触させる方法を適用することができる。
【００３３】
次いで、図５（ｄ）に示すように、絶縁性のオーバーコート材を回路層３の非電極部３ｂに塗工してオーバーコート層６を形成する。
オーバーコート材としては、例えば熱可塑性樹脂を含有する塗工液、熱硬化性成分を含有する塗工液、光硬化性成分を含有する塗工液などを使用できる。熱可塑性樹脂を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後、乾燥処理を行う。熱硬化性成分を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後に熱硬化処理を行う。光硬化性成分を含有する塗工液を用いる場合には光硬化処理を行う。
【００３４】
次いで、回路層３の電極部３ａにスタッドバンプ５を形成する。スタッドバンプ５の形成方法としては、例えばめっき、スクリーン印刷、ディスペンス、転写などの方法を適用することができる。その際、容易に所望の形状にできることから、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストを用いることが好ましい。さらに、太陽電池セル１２の電極１２ａとスタッドバンプ５とをより容易に電気的に接続させることができる点では、低温硬化タイプの導電性ペーストがより好ましい。
以上の製造方法により、図１に示す太陽電池モジュール用基材１を製造できる。
上記製造方法によれば、絶縁層２と回路層３との密着性を高くできる。
【００３５】
なお、上述の説明において、絶縁層２を構成する絶縁樹脂２７を製造する際、太陽電池モジュール用基材１の製造工程の一環として連続して積層体３１を製造するようにしたが、絶縁樹脂２７を別工程で製造してもよい。この場合、図４（ｂ）に示すように、ＰＥＴフィルム２６上に絶縁樹脂２７を塗工して形成した後、ＰＥＴフィルム２６を剥離し、絶縁樹脂２７をロール状に巻回して保管し、太陽電池モジュール用基材１の製造時にロールから繰り出してバリア層４または導電層２８に積層するようにしてもよい。
【００３６】
つぎに、本実施形態による太陽電池モジュール用基材１を用いた太陽電池モジュール１０の製造方法について、図６により説明する。
図６において、太陽電池モジュール用基材１のオーバーコート層６上に、封止用フィルム１３Ａ、太陽電池セル１２、封止用フィルム１３Ｂ、透光性基板１１を順次積層する。その際、太陽電池セル１２の電極１２ａに太陽電池モジュール用基材１のスタッドバンプ５が対向するように配置する。
次いで、太陽電池モジュール用基材１、封止用フィルム１３Ａ、太陽電池セル１２、封止用フィルム１３Ｂ、透光性基板１１の積層体を加熱加圧する。この加熱加圧により、スタッドバンプ５を封止用フィルム１３Ａに貫通させて太陽電池セル１２の電極１２ａに接触させ、さらにスタッドバンプ５の先端を押し潰して充分な接続面積を確保する。
このようにして、太陽電池モジュール用基材１、封止用フィルム１３Ａ、太陽電池セル１２、封止用フィルム１３Ｂ、透光性基板１１を密着させると同時に、太陽電池セル１２を回路層３により電気的に直列に接続することができ、図２に示す太陽電池モジュール１０が得られる。
【００３７】
上述した本実施形態による太陽電池モジュール用基材１によれば、次の作用効果を奏する。
本実施形態による太陽電池モジュール用基材１において、絶縁層２として網目状のガラスクロス等の繊維のない絶縁樹脂２７を設けたから、絶縁層２としてプリプレグに近似する高い耐熱性と絶縁性を有しており、ＰＥＴやＰＥＮを用いた場合より高い耐熱性と絶縁信頼性を得られる。
しかも、絶縁層２（絶縁樹脂２７）はプリプレグより遙かに柔らかくて可撓性が大きいため、積層された太陽電池セル１２と線膨張係数の差が大きくても、太陽電池モジュール１０の製造時や使用時等において加熱加圧時に熱膨張する絶縁層２が撓んで応力を吸収することで太陽電池セル１２の割れや亀裂を防止できる。
また、絶縁層２を構成する絶縁樹脂２７はプリプレグと比較して柔らかくて腰がないために材料段階ではロール状態にして保管、運搬等することができ、剛性の高いプリプレグよりも取り扱いが便利である。しかも、プリプレグのようにガラス繊維の粉等が落下、飛散しないので取り扱いが便利である。
【００３８】
また、本実施形態による太陽電池モジュール用基材１を用いた太陽電池モジュール１０によれば、絶縁層２の一方の面に設けられた回路層３にスタッドバンプ５を介して太陽電池セル１２を積層することよって、多数の太陽電池セル１２を電気的に直列に接続できる。しかも、太陽電池セル１２の太陽電池モジュール用基材１への積層と太陽電池セル１２同士の接続とを同時に行うことができるため、太陽電池モジュール１２を容易に製造でき、その生産性を高くできる。
本実施形態による太陽電池モジュール１０は、スタッドバンプ５が封止用フィルム１３Ａを貫通するため、太陽電池セル１２の電極１２ａに電気的により容易に接続させることができる。スタッドバンプ５を用いることで確実にかつ充分な面積で接続させることができるため、電気的接続の信頼性を向上させる。
また、太陽電池モジュール用基材１は、オーバーコート層６を有しているため、互いに隣接する回路層３の短絡を防止できる上、封止用フィルム１３Ａ，１３ＢとしてＥＶＡフィルムを用いた場合には、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層３の腐食を防止できる。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の構成や材料等の変更が可能であり、これらも本発明に含まれる。
例えば、上述の実施形態による太陽電池用太陽電池モジュール用基材の製造方法では、支持体であるＰＥＴフィルム２６の一方の面に被着した絶縁樹脂２７の他方の面に銅等の導電層２８を積層し、次にＰＥＴフィルム２６を剥離した面にバリア層４を積層するようにしたが、これに代えて、絶縁樹脂２７に対してＰＥＴフィルム２６とは反対側の面にまずバリア層４を積層させ、次にＰＥＴフィルム２６を剥離させた絶縁樹脂２７の面に導電層２８を積層するようにしてもよい。
また、上述の実施形態等では、太陽電池モジュール用基材１にスタッドバンプ５およびオーバーコート層６を有しているが、これらは任意である。しかし、より簡便に太陽電池モジュール１０を製造できる点では、スタッドバンプ５を有することが好ましい。また、互いに隣接する回路層３の短絡を防止できる上、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層３の腐食を防止できる点で、オーバーコート層６を有することが好ましい。
スタッドバンプ５の形状は、切頭円錐形に限らず、円錐形、円筒形、三角錐形、半球状などであってもよい。本発明はバックコンタクト方式の太陽電池モジュールでなくてもよく、適宜方式の太陽電池モジュールに適用できる。例えば上述の従来技術の方式のものにも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 太陽電池モジュール用基材
２ 絶縁層
３ 回路層
３ａ 電極部
３ｂ 非電極部
４ バリア層
５ スタッドバンプ
６ オーバーコート層
１１ 透光性基板
１２ 太陽電池セル
１２ａ 電極
１３ 封止層
２６ ＰＥＴフィルム
２７ 絶縁樹脂
２８ 導電層
２９ バリア層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面にプラス電極（Ｐ型半導体電極）、マイナス電極（Ｎ型半導体電極）の両電極を備える太陽電池セルを固定するための太陽電池モジュール用基材とその製造方法、そして太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然エネルギーを利用する発電システムである太陽光発電の普及が急速に進められている。太陽光発電をするための太陽電池モジュールは、図７に示すように、受光側に配置された透光性基板１２０と、裏面側に配置された太陽電池モジュール用基材（バックシート）１１０と、透光性基板１２０および太陽電池モジュール用基材１１０の間に封止された多数の太陽電池セル１３０とを有している。また、太陽電池セル１３０は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム等の封止用フィルム１４０ａ，１４０ｂに挟まれて封止されている。
従来、太陽電池モジュールにおいては、多数の太陽電池セル１３０，１３０，…が、幅１〜３ｍｍの配線材１５０で電気的に直列に接続されていた。太陽電池セル１３０は、太陽の受光面１３０ａである表面側にマイナス電極（Ｎ型半導体電極）１３１、裏面側にプラス電極（Ｐ型半導体電極）１３２が設けられているため、配線材１５０で接続すると、太陽電池セル１３０の受光面１３０ａの上に配線材１５０が重なり、光電変換の面積効率が低下する傾向にあった。
【０００３】
上述した電極１３１，１３２の配置では、配線材１５０が太陽電池セル１３０の表側から裏側に回り込む構造になるため、各部材の熱膨張率の差が原因で配線材１５０が断線することがあった。
そこで、特許文献１，２ではプラス電極とマイナス電極の両電極がセルの裏面に設置されたバックコンタクト方式の太陽電池セルが提案されている。この方式の太陽電池セルではセル裏面で直列に接続することが可能であり、セル表面の受光面積が犠牲にならず光電変換の面積効率の低下を防止できる。また、配線材を表側から裏側に回り込む構造にしなくてもよいため、各部材の熱膨張の差による配線材の断線も防止できる。
このバックコンタクト方式の太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを製造する際には、多数の太陽電池セルを、配線材を用いて電気的に直列に接続した後、ＥＶＡフィルムにより挟んで封止し、透光性基板と太陽電池モジュール用基材とで挟持していた。
【０００４】
従来、特許文献２等では、太陽電池モジュールの太陽電池セル裏面の絶縁層としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）が用いられている。ＰＥＴやＰＥＮは柔らかくて湾曲し易く耐熱性と耐候性を有している。このようなＰＥＴやＰＥＮ等を、上述したバックコンタクト方式の太陽電池モジュールの絶縁層として用いた場合、太陽電池セルの裏面である絶縁層に隣接して太陽電池セルを直列に接続する回路層が設けられるため、上述したＰＥＴやＰＥＮ等の絶縁層では耐熱性と絶縁性が必ずしも十分ではなく、より一層の耐熱性と絶縁信頼性を有する絶縁層が求められている。
【０００５】
これに対し、太陽電池モジュールの絶縁層としてＰＥＴやＰＥＮに代えてプリプレグを用いた太陽電池モジュール用基材が提案されている。プリプレグは網目状に配設されたガラスクロス等のガラス繊維にエポキシ樹脂等を含浸させて構成したものである。
プリプレグはＰＥＴやＰＥＮと比較して耐熱性と絶縁性がより高く耐候性も良好なため、バックコンタクト方式の太陽電池モジュールにおける太陽電池セルを支持する絶縁層としてより好ましい。しかも、プリプレグはガラスクロスを内蔵しているために剛性が高く、加熱加圧によっても湾曲し難いために太陽電池セルを実装した状態で取り扱いが容易であり、製造段階における後工程が良好に行われる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１１１２２号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、プリプレグは太陽電池セルと比較して線膨張係数が百倍から数百倍程度大きいため、太陽電池モジュールの製作時や使用時等で加熱されると、プリプレグが熱膨張で伸びた際に太陽電池セルとの線膨張の差により太陽電池セルが応力を受けて割れたり亀裂が入ったりするおそれがあるという不具合があった。
また、プリプレグはガラスクロスを含むために取り扱い時に端面等からガラスクロスの粉体等が分離して落下し、ゴミとなったり異物として製品や備品等に付着したりするおそれがあった。しかも、プリプレグは比較的剛性が高いために材料段階でロールにして運搬することが困難であり、運搬や保管が不便でコストがかかるという不具合もある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、絶縁層の耐熱性と絶縁性が高く加熱時に太陽電池セルが割れたりすることがない太陽電池モジュール用基材及びその製造方法、そして太陽電池モジュール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】
【０００９】
本発明による太陽電池モジュール用基材は、網目状の繊維を含まない可撓性の
ある絶縁樹脂からなる絶縁層と、絶縁層の一方の面に設けられていて太陽電池セルに電気的に接続される回路層と、絶縁層の他方の面に設けられていて水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層とを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、絶縁層は網目状の繊維がないため剛性が小さく可撓性が大きいから、絶縁層とこれに積層した太陽電池セルとの線膨張係数が大きく相違していても、加熱時等に、線膨張係数の比較的大きい絶縁層の熱膨張によって線膨張係数の比較的小さい太陽電池セルが応力で割れたりすることを防止できる。しかも、この絶縁層は絶縁性と耐候性がプリプレグに近似する程度に高くて環境信頼性に優れ、従来の太陽電池モジュールにおけるＰＥＴやＰＥＮ等の絶縁層よりも絶縁性と耐候性が優れている。しかも、プリプレグのようにガラス繊維の粉等が落下、飛散しない特性を有していて異物の付着を防止できる。
【００１０】
また、絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂のいずれかであることが好ましい。
絶縁樹脂がこれらの樹脂のいずれかであれば、上述したプリプレグに近似した耐熱性と絶縁性を有するために環境信頼性が高く、例えばバックコンタクト方式の太陽電池モジュールに好適である。しかも、可撓性が高いから、加熱時に撓んだり曲がったりすることで、線膨張係数の差によって太陽電池セルに割れや亀裂が入るのを防止できる。
また、太陽電池モジュール用基材に積層する前段階の絶縁層は、製造段階で支持体を剥離することで、ロール状にして独立して保管や運搬することができてスペースを取らずに取り扱いが容易である。
【００１１】
また、絶縁層にはフィラーが含有されていてもよい。
絶縁層にフィラーを分散して含有させれば可撓性を有しながら適度な硬さを確保することができて、強度と耐久性を向上できてより長寿命が得られる。
【００１２】
本発明による太陽電池モジュール用基材の製造方法は、支持体の一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層を被着し、絶縁層の支持体とは反対側の面に電気導通性を有する導電層を設け、その後、支持体を剥離して、絶縁層の支持体を剥離した面に水蒸気バリア性、酸素バリア性と絶縁性を備えたバリア層を設けるようにしたことを特徴とする。
或いは、本発明による太陽電池モジュール用基材の製造方法は、支持体の一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層を被着し、絶縁層の支持体とは反対側の面に水蒸気バリア性、酸素バリア性と絶縁性を備えたバリア層を設け、その後、支持体を剥離して、電気導通性を有する導電層を設けるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、太陽電池モジュール用基材を製造する際、支持体を設けてその一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性の大きい絶縁樹脂を被着して絶縁層を積層して形成し、支持体を剥離した後、絶縁層の支持体とは反対側の面に導電層またはバリア層を設け、次いで支持体を剥離させることで導電層またはバリア層を別の支持体とし、更にバリア層または導電層を積層する。これによって、絶縁層が腰がない程度に柔らかく可撓性が大きくても、支持体をベースにして絶縁樹脂の両側に導電層とバリア層を順次積層することで、効率的に太陽電池モジュールの太陽電池モジュール用基材となる積層体を製造できる。
【００１３】
なお、支持体はＰＥＴフィルムであってもよい。
また、導電層に、太陽電池セルを直列に接続するための回路パターンを形成するようにすることが好ましく、これによって太陽電池モジュール用基材を製造できる。
【００１４】
本発明による太陽電池モジュール用基材は、上述した太陽電池モジュール用基材の製造方法によって製造することができる。
また、本発明による太陽電池モジュールは、上述した太陽電池モジュール用基材と、受光面である透光性基板との間に太陽電池セルを直列に配設して封止層で封止してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による太陽電池モジュール用基材及び太陽電池モジュールは、加熱時や太陽電池の使用時等に、絶縁層とこれに積層した太陽電池セルとの線膨張係数が大きく相違していても、熱膨張時に、線膨張係数の比較的大きい絶縁層は柔らかくて可撓性が大きいから比較的線膨張係数の小さい太陽電池セルが応力で割れたりすることを防止できる。しかも、この絶縁層は、絶縁性と耐熱性と耐候性がプリプレグに近似する特性を有していて、従来の太陽電池モジュールにおけるＰＥＴやＰＥＮ等よりも優れており、プリプレグのようにガラス繊維の粉等が飛散しないため、ゴミや異物を生じないから、環境信頼性が高い。
また、本発明による太陽電池モジュール用基材の製造方法は、仮の支持体を設けて絶縁層を設置すると共に絶縁層の両側に導電層とバリア層を順次形成できるから、絶縁層が腰がない程度に柔らかく可撓性が大きくても、仮の支持体をベースにして絶縁層の両面に導電層とバリア層を順次積層すると共に、支持体を剥離した後、先に被着した導電層またはバリア層の一方を支持体として絶縁層を支持することができるから、十分な絶縁性と耐候性を有すると共に可撓性の大きい絶縁層を用いて効率的に太陽電池モジュールの太陽電池モジュール用基材となる積層体を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による絶縁層を含む太陽電池モジュール用基材を示す断面模式図である。
【図２】図１に示す太陽電池モジュール用基材を含む太陽電池モジュールの断面模式図である。
【図３】バリア層の変形例を示すものであり、（ａ）はセラミック蒸着フィルムの要部断面模式図、（ｂ）はガスバリア性積層フィルムの断面模式図である。
【図４】本実施形態による絶縁層を備えた太陽電池モジュール用基材の積層体の製造工程を示す断面模式図である。
【図５】図４に示す積層体に基づく太陽電池モジュール用基材の製造工程を示す断面模式図である。
【図６】実施形態による太陽電池モジュール用基材を用いた太陽電池モジュールの製造方法を示す断面模式図である。
【図７】従来の太陽電池モジュールの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態による絶縁層を用いた太陽電池モジュール用基材とその製造方法について説明する。
図１に示す本実施形態による太陽電池モジュール用基材１は、絶縁層２と、絶縁層２の一方の面即ち図示しない太陽電池セル側に設けられた回路層３と、絶縁層２の他方の面に設けられたバリア層４とを有する。そして、回路層３の太陽電池セルに接続する電極部３ａにはスタッドバンプ５が設けられ、回路層３の電極部３ａ以外の部分である非電極部３ｂはオーバーコート層６で被覆されている。
太陽電池モジュール用基材１は後述する太陽電池セル１２を挟んで受光面となる透光性基板１１と接合されて一体化され、図２に示す太陽電池モジュール１０を形成する。
【００１８】
本実施形態による太陽電池モジュール用基材１を使用した太陽電池モジュール１０を図２に示す。図２に示す太陽電池モジュール１０は、光の入射面側である受光面側に配置された透光性基板１１と、その裏面側に配置された太陽電池モジュール用基材１と、これら透光性基板１１および太陽電池モジュール用基材１の間に配置された多数の太陽電池セル１２，１２、…と、太陽電池セル１２，１２、…を封止する封止層１３とを具備する。
太陽電池モジュール用基材１はオーバーコート層６側で太陽電池セル１２、１２、…及び封止層１３を挟んで透光性基板１１と接合されている。
【００１９】
次に図１の太陽電池モジュール用基材１を構成する各部材について説明する。
絶縁層２の太陽電池セル１２側に設けた回路層３は、バックコンタクト方式により太陽電池セル１２の裏面（太陽電池モジュール用基材１側の面）に電気的に接続される層である。回路層３は太陽電池モジュール用基材１に積層される多数の太陽電池セル１２を電気的に直列に接続するパターンを有している。
回路層３を構成する材料として、電気抵抗が低い材料、例えば銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などの金属が使用される。また、導電性高分子を使用することもできる。
回路層３の表面は、スタッドバンプ５およびオーバーコート層６との密着性を向上させるために、ギ酸、硫酸、硝酸などの腐食性薬液によって粗面化処理が施されていることが好ましい。
【００２０】
スタッドバンプ５は、回路層３と太陽電池セル１２との電気的接続を補助する部材であり、太陽電池セル１２の電極１２ａに対応して配設されている。本実施形態におけるスタッドバンプ５は例えば切頭円錐形になっており、先端がオーバーコート層６の表面から突出している。
スタッドバンプ５の材料として電気抵抗が低い材料が使用される。中でも回路層３との電気抵抗が低くなることから、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、金よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有することが好ましい。特に、スタッドバンプ５は粘度が高く容易に切頭円錐形等の所望の形状に形成するために、銀、銅、錫、半田（銅と鉛が主成分である）よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストにより形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、導電性ペーストは低温硬化タイプであることが好ましい。導電性ペーストが低温硬化タイプであれば、１２０〜１６０℃という低温で太陽電池セル１２の電極１２ａと回路層３とをスタッドバンプ５によって電気的に接続できる。１２０〜１６０℃は、封止層１３を構成する封止用フィルムとして使用可能なＥＶＡフィルムの軟化、溶融、架橋が生じる温度であるから、封止用フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いる場合には、容易に加工できるため、太陽電池セル１２の電極１２ａと導電性ペーストから形成されるスタッドバンプ５とをより容易に電気的に接続させることができる。
低温硬化タイプの導電性ペーストとしては、ポリマーと導電性フィラーを含有し、ポリマーの硬化による導電性フィラーの物理的接触によって導電性を発現するもの、有機物に銀もしくは銅を配位、還元させたナノ粒子を含有し、低温焼結（１２０〜１６０℃）させることにより導電性を発現するものが挙げられる。電気抵抗がより低くなる点では、後者の材料が好ましい。
【００２２】
オーバーコート層６は絶縁性材料からなっている。オーバーコート層６を構成する絶縁性材料としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これら樹脂は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、上記の樹脂に、シリカ（ＳｉＯ２）、マイカ、アルミナ、硫酸バリウムからなる群から選ばれる１種以上の無機粉末を含有してもよい。
オーバーコート層６は封止層１３と同一材質でもよい。
【００２３】
次に、本発明の実施形態による絶縁層２について説明する。
絶縁層２は、プリプレグの例えばガラスクロス、ガラス不織布、紙などの繊維を含まない樹脂からなる絶縁樹脂で構成されている。絶縁層２の絶縁樹脂は、例えばエポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂等である。
この絶縁層２を構成する絶縁フィルムはプリプレグと比較してガラスクロス等の網目状の繊維を含まないために柔軟性と可撓性が非常に大きく腰がないので、ＰＥＴフィルム２６から剥離した状態で、ロールに巻いて運搬や保管等をし易い特性、いわゆるロールツーロールし易い特性を有している。そのため、スペースを取らずに取り扱いが容易になる。また、絶縁層２の絶縁フィルムはガラスクロス等の繊維を含まないためにその表面からガラスクロス等の繊維の粉体が落ちることがない。
【００２４】
しかも、絶縁層２の絶縁樹脂は耐熱性と絶縁性がプリプレグに近似する程度に高く電気信頼性が高い。しかも、絶縁層２はプリプレグに近い水蒸気バリア性や酸素バリア性を含む耐候性を備えており、太陽電池モジュール１０の絶縁層２として好ましい特性を有している。また、絶縁樹脂の線膨張係数は太陽電池セル１２の線膨張係数よりも大きい特性を有していて、大きな可撓性と屈曲耐性を備えている。絶縁層２の耐熱性と絶縁性は従来の太陽電池モジュールに絶縁層として用いられているＰＥＴやＰＥＮと比較して非常に優れている。
一方で、この絶縁樹脂は硬さが小さく強度がもろくて引張り強度が小さいため、破れやすい。そのため、製造プロセスにおいては例えばＰＥＴ等の支持部材を必要とする。
絶縁層２は上述の特性を有するため、太陽電池モジュール１０の製造工程で太陽電池セル１２と積層されて加熱下に置かれても、絶縁層２と太陽電池セル１２との熱膨張差によって樹脂の線膨張係数は太陽電池セル１２よりかなり大きい。そのため、絶縁層２の熱膨張によって太陽電池セル１２に対して絶縁層２が伸張して湾曲可能であるため、太陽電池セル１２が熱膨張差による応力で割れたり亀裂が入る等のおそれはない。
【００２５】
なお、絶縁層２の絶縁樹脂にはフィラーが分散して含有されていてもよい。フィラーとしてシリカ、アルミナ、エアロゾル等が用いられる。フィラーを絶縁層２に分散して含有させることで、柔らかく可撓性の大きい絶縁層２にロール可能な程度に適度な硬さを付与することができる。これによって絶縁層２が過度に柔らかく腰のない状態にならないから、絶縁層２の耐久性と寿命が長くなる。
【００２６】
次に、バリア層４について説明する。
バリア層４は空気透過を調整する層であり、水蒸気バリア性、酸素バリア性等の耐候性
や絶縁性を有する例えばフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム（商品名「テドラー」；登録商標）が用いられている。
或いは、バリア層４として、フッ化ビニル樹脂と同様な特性を有する、他の樹脂フィルムを用いても良い。即ち、図３（ａ）に示すように、ポリエステル系フィルム（またはポリアミド系フィルム）１４の片面にガスバリア層としてガスバリア性の高い酸化アルミナ１５（またはシリカ）を設けた構成を有するセラミック蒸着フィルム１６を用いてもよい。特に酸化アルミナは透明度が高い特性を有していて好ましい。酸化アルミナフィルムとシリカフィルムを含むセラミック蒸着フィルム１６は、ＧＬフィルム（凸版印刷株式会社の商品名）として知られている。
【００２７】
また、バリア層４として、ガスバリア性積層フィルム１８を用いてもよい。ガスバリア性積層フィルム１８は特許第４０１３６０４号公報に詳しく開示されており、ここでは簡単に説明する。なお、ガスバリア性積層フィルム１８は、凸版印刷株式会社製の商品名「ＧＸフィルム」として知られている。
ガスバリア性積層フィルム１８は、図３（ｂ）にポリアミド系フィルム１９の片面に、アンカーコート層２０を介して厚さが１〜４００ｎｍの範囲の例えば酸化ケイ素等の無機酸化物蒸着層からなる第一ガスバリア層（Ａ層）２１、例えばポリビニルアルコール等の水溶性高分子を含む溶液を塗布、乾燥することにより形成された厚さが０．０５〜５０μｍの範囲のガスバリア性被覆層２２、厚さが１〜４００ｎｍの範囲の例えば酸化ケイ素等の無機酸化物蒸着層からなる第二ガスバリア層（Ｂ層）２３を順次積層してなる積層フィルムである。更にヒートシール層２４を積層しているが、省略してもよい。
そして、ガスバリア性被覆層２２と、第一及び第二ガスバリア層（Ａ、Ｂ）２１，２３との厚さの比率が、１／０．００５〜１／１の範囲を満たしている。ガスバリア性積層フィルム１８は透明であるが、透明でなくてもよい。
なお、バリア層４の外側である絶縁層２とは反対側の面にＰＥＴフィルムを被着して積層してもよい。ＰＥＴフィルムを積層することで耐スクラッチ性が向上する。
【００２８】
次に、太陽電池モジュール１０の太陽電池モジュール用基材１以外の構成について説明する。
図２において、透光性基板１１としては、例えばガラス基板、透明樹脂基板などが挙げられる。透明樹脂基板を構成する透明樹脂としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
本実施形態に使用される太陽電池セル１２は、例えば裏面にプラス電極およびマイナス電極を備えるバックコンタクト方式のものである。太陽電池セル１２として、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、化合物型、色素増感型などが挙げられる。これらの中でも、発電効率に優れる点では単結晶シリコン型が好ましい。
封止層１３は封止用フィルムにより形成される。封止用フィルムとして、例えばＥＶＡフィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂フィルムなどが使用される。通常、封止用フィルムは、太陽電池セル１２を挟み込むように２枚以上で使用される。
【００２９】
次に、本実施形態による絶縁層２を含む太陽電池モジュール用基材１の製造方法について、図４及び図５に基づいて説明する。
図４（ａ）において、支持体としてシート状のＰＥＴフィルム２６を設置する。ＰＥＴフィルム２６は柔らかいが膜厚が例えば４．５μｍ程度以上あるとハンドリングし易い。次に、ＰＥＴフィルム２６の一方の面に絶縁層２を構成する絶縁樹脂２７として例えばエポキシ樹脂を塗工する（図４（ｂ）参照）。絶縁樹脂２７は上述のように薄層で柔らかいため反りに対応できる。また、絶縁層２の製造プロセスのために支持体は必要である。
そして、絶縁樹脂２７のＰＥＴフィルム２６とは反対側の面に回路層３を形成するためのパターニング用の導電層２８として例えば銅Ｃｕを被着して設置する（図４（ｃ）参照）。次に、ＰＥＴフィルム２６を剥離し（図４（ｄ）参照）、反転して絶縁樹脂２７の表面にバリア層４としてフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム２９（商品名「テドラー」；登録商標）を積層する（図４（ｅ）、（ｆ）参照）。
【００３０】
このようにして、導電層２８と絶縁樹脂２７とフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム２９とが積層されてなる積層体３１が得られる。絶縁樹脂２７は、耐熱性と絶縁信頼性が高い上に可撓性が大きく屈曲耐性があるという特性を有しており、太陽電池モジュール用基材１の絶縁層２として好ましい。
なお、支持体であるＰＥＴフィルム２６の剥離に際して、容易に剥離できない場合には、ＰＥＴフィルム２６に剥離剤を塗布した上で絶縁樹脂２７を塗工するとよい。また、バリア層４として、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム２９に代えてセラミック蒸着フィルム１６（ＧＬフィルム）またはガスバリア性積層フィルム１８（ＧＸフィルム）を用いて絶縁樹脂２７に被着してもよい。
【００３１】
次に、図５により、この積層体３１に基づく太陽電池モジュール用基材１の製造方法を説明する。
図５（ａ）に示す積層体３１を加熱加圧処理することで、エポキシ樹脂等からなる絶縁樹脂２７は絶縁層２になる。
ここで、導電層２８としては、銅以外にアルミニウム、鉄−ニッケル合金などの金属箔を使用することができる。また、導電性高分子を含有する層であってもよい。
【００３２】
次いで、図５（ｂ）に示すように導電層２９の上にレジストパターン３３を設け、エッチング処理する。そして、図５（ｃ）に示すような回路層３を形成する。この回路層３の形成では、フォトリソグラフィを適用する。
フォトリソグラフィでは、まず、導電層２９の表面の全面にレジスト層を設ける。その際、レジスト層としてドライフィルムレジストを用いてもよいしウェットレジストを導電層２９に塗工して形成したものでもよい。
次いで、レジスト層の上にフォトマスクを配置し、露光し、現像してレジストパターン３３を設ける。次に、レジストパターン３３で被覆されていない導電層２９をエッチング処理して除去する。エッチングとしては、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれであってもよいが、通常はウェットエッチングが適用される。
その後、レジストパターン３３を剥離する。このように、導電層２９をパターン加工して回路層３を得る。得られた回路層３の表面には粗面化処理を施してもよい。回路層３の表面に粗面化処理を施すと、スタッドバンプ５の密着性を向上させることができる。粗面化処理は、例えば腐食性薬液を回路層３の表面に接触させる方法を適用することができる。
【００３３】
次いで、図５（ｄ）に示すように、絶縁性のオーバーコート材を回路層３の非電極部３ｂに塗工してオーバーコート層６を形成する。
オーバーコート材としては、例えば熱可塑性樹脂を含有する塗工液、熱硬化性成分を含有する塗工液、光硬化性成分を含有する塗工液などを使用できる。熱可塑性樹脂を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後、乾燥処理を行う。熱硬化性成分を含有する塗工液を使用した場合には、塗工後に熱硬化処理を行う。光硬化性成分を含有する塗工液を用いる場合には光硬化処理を行う。
【００３４】
次いで、回路層３の電極部３ａにスタッドバンプ５を形成する。スタッドバンプ５の形成方法としては、例えばめっき、スクリーン印刷、ディスペンス、転写などの方法を適用することができる。その際、容易に所望の形状にできることから、銀、銅、錫、半田よりなる群から選ばれる１種以上の金属を含有する導電性ペーストを用いることが好ましい。さらに、太陽電池セル１２の電極１２ａとスタッドバンプ５とをより容易に電気的に接続させることができる点では、低温硬化タイプの導電性ペーストがより好ましい。
以上の製造方法により、図１に示す太陽電池モジュール用基材１を製造できる。
上記製造方法によれば、絶縁層２と回路層３との密着性を高くできる。
【００３５】
なお、上述の説明において、絶縁層２を構成する絶縁樹脂２７を製造する際、太陽電池モジュール用基材１の製造工程の一環として連続して積層体３１を製造するようにしたが、絶縁樹脂２７を別工程で製造してもよい。この場合、図４（ｂ）に示すように、ＰＥＴフィルム２６上に絶縁樹脂２７を塗工して形成した後、ＰＥＴフィルム２６を剥離し、絶縁樹脂２７をロール状に巻回して保管し、太陽電池モジュール用基材１の製造時にロールから繰り出してバリア層４または導電層２８に積層するようにしてもよい。
【００３６】
つぎに、本実施形態による太陽電池モジュール用基材１を用いた太陽電池モジュール１０の製造方法について、図６により説明する。
図６において、太陽電池モジュール用基材１のオーバーコート層６上に、封止用フィルム１３Ａ、太陽電池セル１２、封止用フィルム１３Ｂ、透光性基板１１を順次積層する。その際、太陽電池セル１２の電極１２ａに太陽電池モジュール用基材１のスタッドバンプ５が対向するように配置する。
次いで、太陽電池モジュール用基材１、封止用フィルム１３Ａ、太陽電池セル１２、封止用フィルム１３Ｂ、透光性基板１１の積層体を加熱加圧する。この加熱加圧により、スタッドバンプ５を封止用フィルム１３Ａに貫通させて太陽電池セル１２の電極１２ａに接触させ、さらにスタッドバンプ５の先端を押し潰して充分な接続面積を確保する。
このようにして、太陽電池モジュール用基材１、封止用フィルム１３Ａ、太陽電池セル１２、封止用フィルム１３Ｂ、透光性基板１１を密着させると同時に、太陽電池セル１２を回路層３により電気的に直列に接続することができ、図２に示す太陽電池モジュール１０が得られる。
【００３７】
上述した本実施形態による太陽電池モジュール用基材１によれば、次の作用効果を奏する。
本実施形態による太陽電池モジュール用基材１において、絶縁層２として網目状のガラスクロス等の繊維のない絶縁樹脂２７を設けたから、絶縁層２としてプリプレグに近似する高い耐熱性と絶縁性を有しており、ＰＥＴやＰＥＮを用いた場合より高い耐熱性と絶縁信頼性を得られる。
しかも、絶縁層２（絶縁樹脂２７）はプリプレグより遙かに柔らかくて可撓性が大きいため、積層された太陽電池セル１２と線膨張係数の差が大きくても、太陽電池モジュール１０の製造時や使用時等において加熱加圧時に熱膨張する絶縁層２が撓んで応力を吸収することで太陽電池セル１２の割れや亀裂を防止できる。
また、絶縁層２を構成する絶縁樹脂２７はプリプレグと比較して柔らかくて腰がないために材料段階ではロール状態にして保管、運搬等することができ、剛性の高いプリプレグよりも取り扱いが便利である。しかも、プリプレグのようにガラス繊維の粉等が落下、飛散しないので取り扱いが便利である。
【００３８】
また、本実施形態による太陽電池モジュール用基材１を用いた太陽電池モジュール１０によれば、絶縁層２の一方の面に設けられた回路層３にスタッドバンプ５を介して太陽電池セル１２を積層することよって、多数の太陽電池セル１２を電気的に直列に接続できる。しかも、太陽電池セル１２の太陽電池モジュール用基材１への積層と太陽電池セル１２同士の接続とを同時に行うことができるため、太陽電池モジュール１２を容易に製造でき、その生産性を高くできる。
本実施形態による太陽電池モジュール１０は、スタッドバンプ５が封止用フィルム１３Ａを貫通するため、太陽電池セル１２の電極１２ａに電気的により容易に接続させることができる。スタッドバンプ５を用いることで確実にかつ充分な面積で接続させることができるため、電気的接続の信頼性を向上させる。
また、太陽電池モジュール用基材１は、オーバーコート層６を有しているため、互いに隣接する回路層３の短絡を防止できる上、封止用フィルム１３Ａ，１３ＢとしてＥＶＡフィルムを用いた場合には、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層３の腐食を防止できる。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の構成や材料等の変更が可能であり、これらも本発明に含まれる。
例えば、上述の実施形態による太陽電池用太陽電池モジュール用基材の製造方法では、支持体であるＰＥＴフィルム２６の一方の面に被着した絶縁樹脂２７の他方の面に銅等の導電層２８を積層し、次にＰＥＴフィルム２６を剥離した面にバリア層４を積層するようにしたが、これに代えて、絶縁樹脂２７に対してＰＥＴフィルム２６とは反対側の面にまずバリア層４を積層させ、次にＰＥＴフィルム２６を剥離させた絶縁樹脂２７の面に導電層２８を積層するようにしてもよい。
また、上述の実施形態等では、太陽電池モジュール用基材１にスタッドバンプ５およびオーバーコート層６を有しているが、これらは任意である。しかし、より簡便に太陽電池モジュール１０を製造できる点では、スタッドバンプ５を有することが好ましい。また、互いに隣接する回路層３の短絡を防止できる上、ＥＶＡフィルムから放出される酢酸ガスによる回路層３の腐食を防止できる点で、オーバーコート層６を有することが好ましい。
スタッドバンプ５の形状は、切頭円錐形に限らず、円錐形、円筒形、三角錐形、半球状などであってもよい。本発明はバックコンタクト方式の太陽電池モジュールでなくてもよく、適宜方式の太陽電池モジュールに適用できる。例えば上述の従来技術の方式のものにも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 太陽電池モジュール用基材
２ 絶縁層
３ 回路層
３ａ 電極部
３ｂ 非電極部
４ バリア層
５ スタッドバンプ
６ オーバーコート層
１１ 透光性基板
１２ 太陽電池セル
１２ａ 電極
１３ 封止層
２６ ＰＥＴフィルム
２７ 絶縁樹脂
２８ 導電層
２９ バリア層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層と、
該絶縁層の一方の面に設けられていて太陽電池セルに電気的に接続される回路層と、
前記絶縁層の他方の面に設けられていて水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層と、
を設けたことを特徴とする太陽電池モジュール用基材。
【請求項２】
前記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂のいずれかである請求項１に記載された太陽電池モジュール用基材。
【請求項３】
前記絶縁層にはフィラーが含有されている請求項１または２に記載された太陽電池モジュール用基材。
【請求項４】
支持体の一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層を被着し、
該絶縁層の支持体とは反対側の面に導電層、または水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層を設け、
その後、前記支持体を剥離して、前記絶縁層の支持体を剥離した面にバリア層または導電層を設けるようにしたことを特徴とする太陽電池モジュール用基材の製造方法。
【請求項５】
前記支持体はＰＥＴフィルムである請求項４に記載された太陽電池モジュール用基材の製造方法。
【請求項６】
更に、前記導電層に、太陽電池セルを直列に接続するための回路パターンを形成するようにした請求項４または５に記載された太陽電池モジュール用基材の製造方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかに記載された太陽電池モジュール用基材の製造方法によって製造してなる太陽電池モジュール用基材。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれかに記載された太陽電池モジュール用基材と、受光面である透光性基板との間に太陽電池セルを直列に配設して封止層で封止してなることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１】
網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層と、
該絶縁層の一方の面に設けられていて太陽電池セルに電気的に接続される回路層と、
前記絶縁層の他方の面に設けられていて水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層と、
を設けたことを特徴とする太陽電池モジュール用基材。
【請求項２】
前記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂のいずれかである請求項１に記載された太陽電池モジュール用基材。
【請求項３】
前記絶縁層にはフィラーが含有されている請求項１または２に記載された太陽電池モジュール用基材。
【請求項４】
支持体の一方の面に網目状の繊維を含まない可撓性のある絶縁樹脂からなる絶縁層を被着し、
該絶縁層の支持体とは反対側の面に導電層、または水蒸気バリア性、酸素バリア性及び絶縁性を有するバリア層を設け、
その後、前記支持体を剥離して、前記絶縁層の支持体を剥離した面にバリア層または導電層を設けるようにしたことを特徴とする太陽電池モジュール用基材の製造方法。
【請求項５】
前記支持体はＰＥＴフィルムである請求項４に記載された太陽電池モジュール用基材の製造方法。
【請求項６】
更に、前記導電層に、太陽電池セルを直列に接続するための回路パターンを形成するようにした請求項４または５に記載された太陽電池モジュール用基材の製造方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかに記載された太陽電池モジュール用基材の製造方法によって製造してなる太陽電池モジュール用基材。
【請求項８】
請求項１乃至３のいずれかに記載された太陽電池モジュール用基材と、受光面である透光性基板との間に太陽電池セルを直列に配設して封止層で封止してなることを特徴とする太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５９７２５（Ｐ２０１１−１５９７２５Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９７４（Ｐ２０１０−１８９７４）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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