導電性接着フィルム
【課題】 太陽電池セルに悪影響を及ぼすことなく太陽電池セルの表面電極と配線部材とを接続することができ、且つ、十分な接続信頼性を得ることが可能な導電性接着フィルムを提供することを目的とする。
【解決手段】 太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、絶縁性接着剤２と導電性粒子１とを含有し、前記導電性粒子１の平均粒子径をｒ（μｍ）、前記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内であり、前記導電性粒子１の含有量が、前記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルム。
【解決手段】 太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、絶縁性接着剤２と導電性粒子１とを含有し、前記導電性粒子１の平均粒子径をｒ（μｍ）、前記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内であり、前記導電性粒子１の含有量が、前記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性接着フィルム及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルがその表面電極に電気的に接続された配線部材を介して直列及び／又は並列に接続された構造を有している。この太陽電池モジュールを作製する際に、太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続には、従来、はんだが用いられてきた（例えば、特許文献１及び２参照）。はんだは、導通性、固着強度等の接続信頼性に優れ、安価で汎用性があることから広く用いられている。
【０００３】
また、はんだを使用しない配線の接続方法としては、導電性接着剤を使用した接続方法や導電性フィルムを用いた接続方法が知られている（例えば、特許文献３〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０４２５６号公報
【特許文献２】特開２００５−０５０７８０号公報
【特許文献３】特開２０００−２８６４３６号公報
【特許文献４】特開２００１−３５７８９７号公報
【特許文献５】特許第３４４８９２４号公報
【特許文献６】特開２００５−１０１５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、はんだを用いて太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続を行う場合には、はんだの溶融温度が通常２３０〜２６０℃程度であることから、接続に伴う高温やはんだの体積収縮が太陽電池セルの半導体構造に悪影響を及ぼし、太陽電池セルの特性劣化を引き起こす場合がある。
【０００６】
また、はんだ接続においては、はんだの特性上、被着体との接続界面の厚みをコントロールすることが難しく、パッケージにした際の寸法精度を十分に得ることが難しかった。十分な寸法精度が得られないと、パッケージングプロセスの際に、製品の歩留まりの低下につながる。
【０００７】
また、上記特許文献３〜５に記載のように、導電性接着剤を用いて太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続を行う場合でも、必ずしも十分な接続信頼性が得られず、高温高湿条件下で経時的に特性が大幅に劣化してしまうことがある。
【０００８】
更に、上記特許文献６に記載のように、導電性フィルムを用いて太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続を行う場合では、低温で接着可能であることから、はんだを用いた場合に生じる太陽電池セルへの悪影響を抑制することができるが、被着体の表面状態の影響が考慮されておらず、接続信頼性が必ずしも十分ではなかった。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、単結晶、多結晶又は非結晶シリコンウエハや化合物半導体ウエハなどの太陽電池セル同士を配線部材を介して接続する際に用いられ、太陽電池セルに悪影響を及ぼすことなく太陽電池セルの表面電極と配線部材とを接続することができ、且つ、十分な接続信頼性を得ることが可能な導電性接着フィルム、及び、それを用いた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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、上記導電性粒子の平均粒子径をｒ（μｍ）、上記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内であり、上記導電性粒子の含有量が、上記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルムを提供する。
【００１１】
本発明はまた、太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、上記導電性粒子の平均粒子径をｒ（μｍ）、上記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が２．０〜９．０の範囲内であり、上記導電性粒子の平均粒子径ｒが１０〜２０μｍであり、上記導電性粒子の含有量が、上記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルムを提供する。
【００１２】
上記構成を有する本発明の導電性接着フィルムによれば、太陽電池セルに悪影響を及ぼすことなく太陽電池セルの表面電極と配線部材とを接続することができ、且つ、十分な接続信頼性を得ることが可能である。
【００１３】
また、本発明の導電性接着フィルムにおいて、上記絶縁性接着剤は、該絶縁性接着剤全量を基準として９〜３４質量％のゴム成分を含むものであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の導電性接着フィルムの弾性率は、０．５〜４．０ＧＰａであることが好ましい。
【００１５】
更に、本発明の導電性接着フィルムにおいて、上記導電性粒子の形状は、毬栗状又は球状であることが好ましい。
【００１６】
本発明はまた、表面電極を有する複数の太陽電池セルが、上記表面電極に電気的に接続された配線部材を介して接続された構造を有する太陽電池モジュールであって、上記表面電極と上記配線部材とが、上記本発明の導電性接着フィルムにより接続されている、太陽電池モジュールを提供する。
【００１７】
かかる太陽電池モジュールは、上述した本発明の導電性接着フィルムを用いて、太陽電池セルの表面電極と配線部材とが接続されているため、太陽電池セルへの悪影響がなく、且つ、十分な接続信頼性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、太陽電池セルに悪影響を及ぼすことなく太陽電池セルの表面電極と配線部材とを接続することができ、且つ、十分な接続信頼性を得ることが可能な導電性接着フィルム、及び、それを用いた太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の導電性接着フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】（ｔ／ｒ）の値が異なる導電性接着フィルムを用いた場合の被着体同士の接続状態を説明するための説明図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの要部を示す模式図である。
【図４】導電性接着フィルムの膜厚ｔと導電性粒子の平均粒子径ｒとの比率（膜厚ｔ／粒子径ｒ）と、８５℃８５％ＲＨ雰囲気下で５００時間経過後の曲線因子（Ｆ．Ｆ．）変化量｛Ｆ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）｝との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の導電性接着フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。図１に示すように、本発明の導電性接着フィルム１０は、導電性粒子１と絶縁性接着剤２とを少なくとも含有してなるものである。
【００２２】
本発明の導電性接着フィルム１０は、太陽電池セルの電極と太陽電池セルを直列及び／又は並列につなぐ為の配線ワイヤー（配線部材）とを接続する為のものである。太陽電池セルには、その表面及び裏面に電気を取り出す為の電極（表面電極）が形成されている。
【００２３】
ここで表面電極としては、電気的導通を得ることができる公知の材質のものが挙げられ、例えば、一般的な銀を含有したガラスペーストや接着剤樹脂に各種の導電性粒子を分散した銀ペースト、金ペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト、アルミペースト及び焼成や蒸着によって形成されるＩＴＯなどが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、導電性、安定性、及びコストの観点から、銀を含有したガラスペースト電極が好適に用いられる。
【００２４】
太陽電池セルの場合、Ｓｉの単結晶、多結晶、非結晶の少なくとも一つ以上からなる基板上に、スクリーン印刷などによってＡｇ電極とＡｌ電極とが表面電極としてそれぞれ設けられることが主である。
【００２５】
このとき、電極表面は一般的に表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ）３〜３０μｍの凹凸を有していることがある。特に太陽電池セルに形成される電極は、表面粗さＲｚが８〜１８μｍと粗いことが多い。本発明者らは鋭意検討の結果、これらの凹凸に起因して従来の導電性接着剤組成物や導電性フィルムでは接続信頼性が劣化することを見出した。
【００２６】
すなわち、このような凹凸形状を有する電極表面の場合、導電性粒子の粒子径が小さく、配合量が適正でないと、電極表面の凹部に粒子が埋もれてしまい十分な導通性が得られない。また、導電性接着剤組成物や導電性フィルムを用いて形成される塗膜の厚さが、電極表面の凹凸高低差よりも小さい場合、被着体との十分な接着が得られず接続信頼性が低下する。
【００２７】
また、導電性粒子の粒子径に対して形成される塗膜の厚さが大きすぎると、熱圧着時に導電性粒子表面の樹脂が十分に排除されず、導電性が低下する。さらには、導電性粒子の平均粒子径ｒ（μｍ）と形成される塗膜の厚さｔ（μｍ）との比（塗膜厚ｔ／導電性粒子の平均粒子径ｒ）が０．７５未満であると、接着剤成分の充填が十分でなく、同じく接続不良を引き起こす可能性が高い。
【００２８】
ここで本発明者らは、被着体同士間の十分な接続信頼性を得るには、導電性接着フィルムと電極表面の凹凸のあいだで、絶縁性接着剤成分に分散されている導電性粒子の粒子径（平均粒子径）と、形成される塗膜厚（導電性接着フィルムの厚さ）との比が大きく関係することを見出した。
【００２９】
なお、本発明で規定する導電性接着フィルムの厚さは、マイクロメータによって測定することができる。また、導電性粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて導電性粒子を観察し、３，０００倍にした際の粒子の粒子径を２０個計測し、その平均の粒子径を採用することができる。
【００３０】
本発明の導電性接着フィルム１０は、導電性接着フィルム１０中の導電性粒子の平均粒子径ｒ（μｍ）と導電性接着フィルム１０の厚さｔ（μｍ）との比（膜厚ｔ／平均粒子径ｒ）が０．７５〜１７．５であり、且つ、導電性接着フィルム１０中の導電性粒子１の含有量が、導電性接着フィルム１０の全体積を基準として１．７〜１５．６体積％であることが必要である。
【００３１】
導電性粒子１の平均粒子径ｒと導電性接着フィルム１０の厚さｔとの比率（ｔ／ｒ）が０．７５〜１７．５であり、導電性粒子１の配合量が、導電性接着フィルム１０の全体積を基準として１．７〜１５．６体積％であれば、導電性粒子の一粒子が被着体表面の凹部に埋もれた場合でも粒子間での導通性が得られ、被着体同士間の電気的接続を十分に確保することができる。
【００３２】
図２は、導電性接着フィルムを用いて被着体同士を接続する場合を説明するための説明図である。図２（ａ）〜（ｄ）では、上記（ｔ／ｒ）の値が異なる導電性接着フィルムをそれぞれ用いた場合の接続状態を示しており、図２（ａ）では（ｔ／ｒ）の値が１〜１７．５である導電性接着フィルム２０を用いた場合、図２（ｂ）では（ｔ／ｒ）の値が０．７５以上１未満である導電性接着フィルム３０を用いた場合、図２（ｃ）では（ｔ／ｒ）の値が０．７５未満である導電性接着フィルム４０を用いた場合、図２（ｄ）では（ｔ／ｒ）の値が１７．５を超える導電性接着フィルム５０を用いた場合、をそれぞれ示している。また、被着体としては、太陽電池セルの表面電極３と、太陽電池セル同士を接続するための配線部材４とを用いており、表面電極３は、表面に凹凸を有している。そして、図２は、これらの被着体の間に導電性接着フィルムを配置し、熱圧着により接続した場合を示している。
【００３３】
図２（ａ）に示す導電性接着フィルム２０を用いた場合には、表面電極３の凹凸を導電性粒子１で十分に埋め込むことができ、表面電極３と配線部材４との接着及び電気的接続を十分に達成することができる。また、図２（ｂ）に示す導電性接着フィルム３０を用いた場合には、導電性粒子１の変形や表面電極への埋没が生じ、表面電極３の凹凸を導電性粒子１で十分に埋め込んで、表面電極３と配線部材４との接着及び電気的接続を十分に達成することができる。
【００３４】
一方、図２（ｃ）に示す導電性接着フィルム４０を用いた場合には、フィルムの厚さに対して導電性粒子１の平均粒子径が大きすぎるため、例え導電性粒子１の変形や表面電極への埋没等が生じたとしても、絶縁性接着剤２と配線部材４とが接触せず、これらを接着することができない。更に、図２（ｄ）に示す導電性接着フィルム５０を用いた場合には、フィルムの厚さに対して導電性粒子１の平均粒子径が小さすぎるため、導電性粒子１が表面電極３の凹部に埋まり、これらの電気的接続を確保することができない。
【００３５】
このように、導電性接着フィルムにおける（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内であることにより、被着体同士間の良好な接続を確保することができる。また、被着体同士間の接続をより良好なものとする観点から、（ｔ／ｒ）の値は１．０〜１２．０であることが好ましく、２．０〜９．０であることがより好ましい。
【００３６】
本発明の導電性接着フィルム１０は、絶縁性の接着剤成分２と導電性粒子１とを少なくとも含むものである。この絶縁性接着剤成分２としては特に制限はないが、接続信頼性の観点から、熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。
【００３７】
熱硬化性樹脂としては公知のものを使用できるが、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられ、その中でも、より十分な接続信頼性を得る観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３８】
また、樹脂の流動性やフィルムの物性制御の観点から、導電性接着フィルム１０は、絶縁性接着剤成分２としてゴム成分を含むことが好ましい。ゴム成分としては公知のものが使用できるが、例えば、アクリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等が挙げられ、熱硬化性樹脂との混合性、及び、被着体との密着性の観点からアクリルゴムが好ましい。
【００３９】
ゴム成分の配合量は、絶縁性接着剤成分２全量を基準として９〜３４質量％であることが好ましい。ゴム成分の配合量が、絶縁性接着剤成分２全量を基準として９〜３４質量％であれば、導電性接着フィルム１０と被着体との密着性に優れるとともに、環境変化による被着体の物理的変動にも追随性がよく、被着体同士間の接続不良を十分に抑制することができる。
【００４０】
導電性粒子１としては、特に制限はないが、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子、ニッケル粒子、金めっき粒子、銅めっき粒子、ニッケルめっき粒子等が挙げられる。また、導電性粒子１は、接続時に被着体の表面凹凸を十分に埋め込んで被着体同士間の電気的接続を十分に確保する観点から、毬栗状又は球状の粒子形状をしたものであることが好ましい。すなわち、導電性粒子１の形状が毬栗状又は球状のものであれば、被着体表面の複雑な凹凸形状に対しても、その凹凸を十分に埋め込むことができ、接続後の振動や膨張などの変動に対して導電性粒子１の追随性が高くなるため、好ましい。
【００４１】
導電性粒子１の平均粒子径ｒは、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内となる平均粒子径であれば特に制限されないが、２〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２０μｍであることがより好ましい。特に、被着体の表面粗さＲｚが３〜３０μｍ（更には８〜１８μｍ）の範囲内である場合、導電性粒子１の平均粒子径が上記範囲内であることにより、被着体同士間の接着性及び導通性をより良好なものとすることができる。また、導電性粒子１の平均粒子径ｒは、被着体の表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ、最大高さＲｙ）に対して、１／２Ｒｚ以上であることが好ましく、Ｒｚ以上であることがより好ましく、Ｒｙ以上であることが更に好ましい。
【００４２】
また、導電性接着フィルム１０中の導電性粒子１の含有量は、導電性接着フィルム１０の全体積を基準として１．７〜１５．６体積％であることが必要であるが、被着体同士間の接着性及び導通性をより良好なものとする観点から、２〜１２体積％であることが好ましく、３〜８体積％であることがより好ましい。なお、導電性粒子１の含有量が１．７〜１５．６体積％であることにより、導電性接着フィルム１０は異方導電性を示すことができる。
【００４３】
本発明の導電性接着フィルム１０には、上記成分以外に、硬化剤、硬化促進剤及び基材との接着性や濡れ性を改善する為に、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤やアルミネート系カップリング剤等の改質材料、また導電性粒子の分散性を向上させる為に、燐酸カルシウム、炭酸カルシウム等の分散剤、銀や銅マイグレーションなどを抑制する為のキレート材料等を含有させることができる。
【００４４】
本発明の導電性接着フィルム１０は、ペースト状の導電性接着剤組成物と比較して、膜厚寸法精度や圧着時の圧力配分の点で優れている。かかる導電性接着フィルム１０は、例えば、上述した各種材料を溶剤に溶解又は分散させてなる塗布液をポリエチレンテレフタレートフィルム等の剥離フィルム上に塗布し、溶剤を除去することにより作製することができる。導電性接着フィルム１０の膜厚は、上記塗布液中の不揮発分の調整およびアプリケータやリップコータのギャップ調整によって制御することができる。
【００４５】
また、導電性接着フィルム１０の弾性率は、０．５〜４．０ＧＰａであることが好ましい。弾性率が０．５ＧＰａ未満であると、フィルム強度が弱く接着力が低下する傾向があり、４．０ＧＰａを超えると、フィルムが硬くなり、被着体間の応力緩和性が劣る傾向がある。
【００４６】
導電性接着剤フィルム１０の厚さｔは、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内となる厚さであれば特に制限されないが、５〜５０μｍであることが好ましく、１０〜３５μｍであることがより好ましい。特に、被着体の表面粗さＲｚが３〜３０μｍ（更には８〜１８μｍ）の範囲内である場合、導電性接着フィルム１０の厚さが上記範囲内であることにより、被着体同士間の接着性及び導通性をより良好なものとすることができる。また、導電性接着剤フィルム１０の厚さｔは、被着体の表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ、最大高さＲｙ）に対して、Ｒｚ以上であることが好ましく、Ｒｙ以上であることがより好ましい。
【００４７】
本発明の導電性接着フィルム１０は、太陽電池セルに最も好適に用いることができる。太陽電池は、太陽電池セルを複数個、直列及び／又は並列に接続し、耐環境性のために強化ガラスなどで挟み込み、間隙を透明性のある樹脂によって埋められた外部端子を備えた太陽電池モジュールとして用いられる。本発明の導電性接着フィルム１０は、複数の太陽電池セルを直列及び／又は並列に接続するための配線部材と、太陽電池セルの表面電極とを接続する用途に好適に用いられる。
【００４８】
本発明の太陽電池モジュールは、上記のように表面電極を有する複数の太陽電池セルが、表面電極に電気的に接続された配線部材を介して接続された構造を有してなるものであり、表面電極と配線部材とが、本発明の導電性接着フィルムにより接続されてなるものである。
【００４９】
ここで、図３は、本発明の太陽電池モジュールの要部を示す模式図であり、複数の太陽電池セルが相互に配線接続された構造の概略を示している。図３（ａ）は太陽電池モジュールの表面側を示し、図３（ｂ）は裏面側を示し、図３（ｃ）は側面側を示す。
【００５０】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、太陽電池モジュール１００は、半導体ウエハ６の表面側にグリッド電極７及びバス電極（表面電極）３ａが、裏面側に裏面電極８及びバス電極（表面電極）３ｂがそれぞれ形成された太陽電池セルが、配線部材４により複数相互に接続されている。そして、配線部材４は、その一端が表面電極としてのバス電極３ａと、他端が表面電極としてのバス電極３ｂと、それぞれ本発明の導電性接着フィルム１０を介して接続されている。
【００５１】
かかる構成を有する太陽電池モジュール１００は、上述した本発明の導電性接着フィルムにより表面電極と配線部材とが接続されているため、太陽電池セルへの悪影響がなく、且つ、十分な接続信頼性を得ることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
＜各物性の測定方法＞
（１）導電性接着フィルムの膜厚：マイクロメータ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐ社製、ＩＤ−Ｃ１１２）により測定を行った。なお、ｔ／ｒが１未満の場合は、焦点深度計を用いて、導電性粒子の存在しない部分の膜厚を測定した。
【００５４】
（２）被着体の表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ、最大高さＲｙ）：超深度形状測定顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＫ−８５１０）を用いて観察を行い、画像計測・解析ソフト（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＫ−Ｈ１Ａ７）を用いて算出した。なお、十点平均表面粗さＲｚ及び最大高さＲｙの記載は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に従い行った。
【００５５】
（３）導電性接着フィルムの弾性率：表面をシリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に導電性接着剤組成物をアプリケータ（ＹＯＳＨＩＭＩＳＵ社製）を使用して塗布した後、オーブンで１７０℃、２０分の条件で乾燥した。その後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がし、厚さ３５μｍの導電性接着フィルムを得た。得られた導電性接着フィルムを幅５ｍｍ、長さ３５ｍｍの短冊状に切り取り、動的粘弾性測定装置（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、ＳＯＬＩＤＳ ＡＮＡＬＹＺＥＲ、チャック間距離２ｃｍ）で２５℃での弾性率を測定した。
【００５６】
（４）ピール強度測定（ＭＰａ）：タブ線付き太陽電池セルを作製した後、タブ線の端部を垂直に折り曲げ、ピール強度測定装置（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製、ＳＴＡ−１１５０）のチャックに固定し、引っ張り速度２ｃｍ／ｓで引き上げてピール強度を測定した。このとき、タブ線が剥がれる前にウエハに割れが生じた場合には、十分なピール強度を有しているといえる。
【００５７】
（５）ウエハの反り（％）：平滑面上に、タブ線付き太陽電池セルをその凸面側（タブ線貼り付け面の反対側）が平滑面と接するように載せ、その一端部（タブ線の長手方向に対する端部）を平滑面上に固定し、反対側の端部の平滑面上からの浮きを、焦点深度計により５点測定して平均値を算出した。太陽電池セルの一辺の長さに対する上記浮きの平均値の割合をウエハの反り量（％）として求めた。
【００５８】
（６）Ｆ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）：タブ線付き太陽電池セルについて、ワコム電創社製のソーラシミュレータ（ＷＸＳ−１５５Ｓ−１０、ＡＭ１．５Ｇ）を用いてＩＶカーブを測定し、初期のＦ．Ｆ．（曲線因子）と、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下にて５００時間経過した後のＦ．Ｆ．とを求めた。そして、５００時間経過後のＦ．Ｆ．から初期のＦ．Ｆ．を除した値をＦ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）として求めた。ｔ／ｒの値と、Ｆ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の値との関係を図４のグラフに示す。なお、図４において、５００時間経過後のＦ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の値が０．９８以下の場合、接続信頼性が不十分であると判断することができる。
【００５９】
（７）セル歩留まり：太陽電池セル１０枚中、タブ線貼り付け後のセル状態を観察し、割れや剥離のあるものを除いた割合（％）を歩留まりとして求めた。
【００６０】
（参考例１−１〜１−３）
まず、ブチルアクリレート４０質量部と、エチルアクリレート３０質量部と、アクリロニトリル３０質量部と、グリシジルメタクリレート３質量部とを共重合してなるアクリルゴム（製品名：ＫＳ８２００Ｈ、日立化成工業社製、分子量：８５万）を用意した。このアクリルゴム１２５ｇと、フェノキシ樹脂（製品名：ＰＫＨＣ、ユニオンカーバイド社製、重量平均分子量４５，０００）５０ｇとを、酢酸エチル４００ｇに溶解し、３０％溶液を得た。次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（製品名：ノバキュアＨＸ−３９４１ＨＰ、旭化成ケミカルズ社製、エポキシ当量１８５）３２５ｇを上記の溶液に加えて撹拌し、接着剤組成物を得た。なお、この接着剤組成物における各材料の配合量を表１に示した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
この接着剤組成物に対し、平均粒子径が２μｍの導電性粒子（直径１．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を分散させて導電性接着剤組成物を得た。このとき、導電性粒子は、その含有量が導電性接着剤組成物の固形分全体積を基準として５体積％となるように配合した。導電性接着剤組成物を得た。なお、導電性粒子の平均粒子径は、導電性粒子をＳＥＭ（装置名：Ｓ−５１０、日立製作所製社製）により倍率３０００倍で観察して任意の２０個の導電性粒子の粒子径を測定し、その平均値として算出した。また、導電性粒子の配合量は粒子比重から算出した。
【００６３】
得られた導電性接着剤組成物をポリエチレンテレフタレートフィルム上にアプリケータ（ＹＯＳＨＩＭＩＳＵ社製）を用いて塗布し、ホットプレート上で７０℃、３分間乾燥し、膜厚が１５μｍ（参考例１−１）、２５μｍ（参考例１−２）及び３５μｍ（参考例１−３）の導電性接着フィルムをそれぞれ作製した。なお、膜厚の調整は、アプリケータのギャップを変更することで行った。このとき、ギャップと乾燥後の膜厚との関係式から、所望の膜厚が得られるようにギャップの調整を行った。
【００６４】
得られた導電性接着フィルムを、太陽電池セル（１２５ｍｍ×１２５ｍｍ、厚さ３１０μｍ）上に形成されている電極配線（材質：銀ガラスペースト、２ｍｍ×１２．５ｃｍ、Ｒｚ＝１０μｍ、Ｒｙ＝１４μｍ）の幅（２ｍｍ幅）に裁断し、配線部材としての日立電線社製のＴＡＢ線（日立電線（株）製、Ａ−ＴＰＳ）と上記太陽電池セルの表面電極との間に配置した。次いで、圧着ツール（装置名：ＡＣ−Ｓ３００、日化設備エンジニアリング（株）製）を用いて、１７０℃、２ＭＰａ、２０秒の条件で接着を行い、図３に示したように太陽電池セルの表面側の電極配線（表面電極）とＴＡＢ線（配線部材）とを導電性接着フィルムを介して接続した。得られたタブ線付き太陽電池セルについて、外観の確認（セル割れやタブ線の剥がれの有無）と、ピール強度及び太陽電池のＦ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の測定とを行った。ここで、外観は目視にて観察し、セル割れやタブ線の剥がれがない場合をＡ、セルの一部にクラックが生じている場合をＢとして評価した。これらの評価結果を表２及び３に示す。
【００６５】
（参考例２−１〜２−３）
導電性粒子として、平均粒子径が５μｍの導電性粒子（直径４．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６６】
（参考例３−１、実施例３−２〜３−３）
導電性粒子として、平均粒子径が１０μｍの導電性粒子（直径９．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６７】
（参考例４−１〜４−３）
導電性粒子として、平均粒子径が２０μｍの導電性粒子（直径１９．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６８】
（参考例５−１、実施例５−２〜５−３）
導電性粒子として、平均粒子径が１２μｍの導電性粒子（ニッケル粒子、毬栗状、比重３．３６）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６９】
（参考例６−１〜６−３）
導電性粒子として、平均粒子径が８μｍの導電性粒子（直径７．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重８．６）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００７０】
（比較例１）
ＴＡＢ線（日立電線（株）製、Ａ−ＴＰＳ）と太陽電池セルとを、ランプヒーターでＴＡＢ線を加熱して溶融することではんだ接続した。得られたタブ線付き太陽電池セルについて、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００７１】
【表２】
【００７２】
【表３】
【符号の説明】
【００７３】
１…導電性粒子、２…絶縁性接着剤、３…表面電極、３ａ…バス電極（表面電極）、３ｂ…バス電極（表面電極）、４…配線部材、６…半導体ウエハ、７…グリッド電極、８…裏面電極、１０…導電性接着フィルム、１００…太陽電池モジュール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性接着フィルム及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルがその表面電極に電気的に接続された配線部材を介して直列及び／又は並列に接続された構造を有している。この太陽電池モジュールを作製する際に、太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続には、従来、はんだが用いられてきた（例えば、特許文献１及び２参照）。はんだは、導通性、固着強度等の接続信頼性に優れ、安価で汎用性があることから広く用いられている。
【０００３】
また、はんだを使用しない配線の接続方法としては、導電性接着剤を使用した接続方法や導電性フィルムを用いた接続方法が知られている（例えば、特許文献３〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０４２５６号公報
【特許文献２】特開２００５−０５０７８０号公報
【特許文献３】特開２０００−２８６４３６号公報
【特許文献４】特開２００１−３５７８９７号公報
【特許文献５】特許第３４４８９２４号公報
【特許文献６】特開２００５−１０１５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、はんだを用いて太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続を行う場合には、はんだの溶融温度が通常２３０〜２６０℃程度であることから、接続に伴う高温やはんだの体積収縮が太陽電池セルの半導体構造に悪影響を及ぼし、太陽電池セルの特性劣化を引き起こす場合がある。
【０００６】
また、はんだ接続においては、はんだの特性上、被着体との接続界面の厚みをコントロールすることが難しく、パッケージにした際の寸法精度を十分に得ることが難しかった。十分な寸法精度が得られないと、パッケージングプロセスの際に、製品の歩留まりの低下につながる。
【０００７】
また、上記特許文献３〜５に記載のように、導電性接着剤を用いて太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続を行う場合でも、必ずしも十分な接続信頼性が得られず、高温高湿条件下で経時的に特性が大幅に劣化してしまうことがある。
【０００８】
更に、上記特許文献６に記載のように、導電性フィルムを用いて太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続を行う場合では、低温で接着可能であることから、はんだを用いた場合に生じる太陽電池セルへの悪影響を抑制することができるが、被着体の表面状態の影響が考慮されておらず、接続信頼性が必ずしも十分ではなかった。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、単結晶、多結晶又は非結晶シリコンウエハや化合物半導体ウエハなどの太陽電池セル同士を配線部材を介して接続する際に用いられ、太陽電池セルに悪影響を及ぼすことなく太陽電池セルの表面電極と配線部材とを接続することができ、且つ、十分な接続信頼性を得ることが可能な導電性接着フィルム、及び、それを用いた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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、上記導電性粒子の平均粒子径をｒ（μｍ）、上記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内であり、上記導電性粒子の含有量が、上記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルムを提供する。
【００１１】
本発明はまた、太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、上記導電性粒子の平均粒子径をｒ（μｍ）、上記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が２．０〜９．０の範囲内であり、上記導電性粒子の平均粒子径ｒが１０〜２０μｍであり、上記導電性粒子の含有量が、上記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルムを提供する。
【００１２】
上記構成を有する本発明の導電性接着フィルムによれば、太陽電池セルに悪影響を及ぼすことなく太陽電池セルの表面電極と配線部材とを接続することができ、且つ、十分な接続信頼性を得ることが可能である。
【００１３】
また、本発明の導電性接着フィルムにおいて、上記絶縁性接着剤は、該絶縁性接着剤全量を基準として９〜３４質量％のゴム成分を含むものであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の導電性接着フィルムの弾性率は、０．５〜４．０ＧＰａであることが好ましい。
【００１５】
更に、本発明の導電性接着フィルムにおいて、上記導電性粒子の形状は、毬栗状又は球状であることが好ましい。
【００１６】
本発明はまた、表面電極を有する複数の太陽電池セルが、上記表面電極に電気的に接続された配線部材を介して接続された構造を有する太陽電池モジュールであって、上記表面電極と上記配線部材とが、上記本発明の導電性接着フィルムにより接続されている、太陽電池モジュールを提供する。
【００１７】
かかる太陽電池モジュールは、上述した本発明の導電性接着フィルムを用いて、太陽電池セルの表面電極と配線部材とが接続されているため、太陽電池セルへの悪影響がなく、且つ、十分な接続信頼性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、太陽電池セルに悪影響を及ぼすことなく太陽電池セルの表面電極と配線部材とを接続することができ、且つ、十分な接続信頼性を得ることが可能な導電性接着フィルム、及び、それを用いた太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の導電性接着フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】（ｔ／ｒ）の値が異なる導電性接着フィルムを用いた場合の被着体同士の接続状態を説明するための説明図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの要部を示す模式図である。
【図４】導電性接着フィルムの膜厚ｔと導電性粒子の平均粒子径ｒとの比率（膜厚ｔ／粒子径ｒ）と、８５℃８５％ＲＨ雰囲気下で５００時間経過後の曲線因子（Ｆ．Ｆ．）変化量｛Ｆ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）｝との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の導電性接着フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。図１に示すように、本発明の導電性接着フィルム１０は、導電性粒子１と絶縁性接着剤２とを少なくとも含有してなるものである。
【００２２】
本発明の導電性接着フィルム１０は、太陽電池セルの電極と太陽電池セルを直列及び／又は並列につなぐ為の配線ワイヤー（配線部材）とを接続する為のものである。太陽電池セルには、その表面及び裏面に電気を取り出す為の電極（表面電極）が形成されている。
【００２３】
ここで表面電極としては、電気的導通を得ることができる公知の材質のものが挙げられ、例えば、一般的な銀を含有したガラスペーストや接着剤樹脂に各種の導電性粒子を分散した銀ペースト、金ペースト、カーボンペースト、ニッケルペースト、アルミペースト及び焼成や蒸着によって形成されるＩＴＯなどが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、導電性、安定性、及びコストの観点から、銀を含有したガラスペースト電極が好適に用いられる。
【００２４】
太陽電池セルの場合、Ｓｉの単結晶、多結晶、非結晶の少なくとも一つ以上からなる基板上に、スクリーン印刷などによってＡｇ電極とＡｌ電極とが表面電極としてそれぞれ設けられることが主である。
【００２５】
このとき、電極表面は一般的に表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ）３〜３０μｍの凹凸を有していることがある。特に太陽電池セルに形成される電極は、表面粗さＲｚが８〜１８μｍと粗いことが多い。本発明者らは鋭意検討の結果、これらの凹凸に起因して従来の導電性接着剤組成物や導電性フィルムでは接続信頼性が劣化することを見出した。
【００２６】
すなわち、このような凹凸形状を有する電極表面の場合、導電性粒子の粒子径が小さく、配合量が適正でないと、電極表面の凹部に粒子が埋もれてしまい十分な導通性が得られない。また、導電性接着剤組成物や導電性フィルムを用いて形成される塗膜の厚さが、電極表面の凹凸高低差よりも小さい場合、被着体との十分な接着が得られず接続信頼性が低下する。
【００２７】
また、導電性粒子の粒子径に対して形成される塗膜の厚さが大きすぎると、熱圧着時に導電性粒子表面の樹脂が十分に排除されず、導電性が低下する。さらには、導電性粒子の平均粒子径ｒ（μｍ）と形成される塗膜の厚さｔ（μｍ）との比（塗膜厚ｔ／導電性粒子の平均粒子径ｒ）が０．７５未満であると、接着剤成分の充填が十分でなく、同じく接続不良を引き起こす可能性が高い。
【００２８】
ここで本発明者らは、被着体同士間の十分な接続信頼性を得るには、導電性接着フィルムと電極表面の凹凸のあいだで、絶縁性接着剤成分に分散されている導電性粒子の粒子径（平均粒子径）と、形成される塗膜厚（導電性接着フィルムの厚さ）との比が大きく関係することを見出した。
【００２９】
なお、本発明で規定する導電性接着フィルムの厚さは、マイクロメータによって測定することができる。また、導電性粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて導電性粒子を観察し、３，０００倍にした際の粒子の粒子径を２０個計測し、その平均の粒子径を採用することができる。
【００３０】
本発明の導電性接着フィルム１０は、導電性接着フィルム１０中の導電性粒子の平均粒子径ｒ（μｍ）と導電性接着フィルム１０の厚さｔ（μｍ）との比（膜厚ｔ／平均粒子径ｒ）が０．７５〜１７．５であり、且つ、導電性接着フィルム１０中の導電性粒子１の含有量が、導電性接着フィルム１０の全体積を基準として１．７〜１５．６体積％であることが必要である。
【００３１】
導電性粒子１の平均粒子径ｒと導電性接着フィルム１０の厚さｔとの比率（ｔ／ｒ）が０．７５〜１７．５であり、導電性粒子１の配合量が、導電性接着フィルム１０の全体積を基準として１．７〜１５．６体積％であれば、導電性粒子の一粒子が被着体表面の凹部に埋もれた場合でも粒子間での導通性が得られ、被着体同士間の電気的接続を十分に確保することができる。
【００３２】
図２は、導電性接着フィルムを用いて被着体同士を接続する場合を説明するための説明図である。図２（ａ）〜（ｄ）では、上記（ｔ／ｒ）の値が異なる導電性接着フィルムをそれぞれ用いた場合の接続状態を示しており、図２（ａ）では（ｔ／ｒ）の値が１〜１７．５である導電性接着フィルム２０を用いた場合、図２（ｂ）では（ｔ／ｒ）の値が０．７５以上１未満である導電性接着フィルム３０を用いた場合、図２（ｃ）では（ｔ／ｒ）の値が０．７５未満である導電性接着フィルム４０を用いた場合、図２（ｄ）では（ｔ／ｒ）の値が１７．５を超える導電性接着フィルム５０を用いた場合、をそれぞれ示している。また、被着体としては、太陽電池セルの表面電極３と、太陽電池セル同士を接続するための配線部材４とを用いており、表面電極３は、表面に凹凸を有している。そして、図２は、これらの被着体の間に導電性接着フィルムを配置し、熱圧着により接続した場合を示している。
【００３３】
図２（ａ）に示す導電性接着フィルム２０を用いた場合には、表面電極３の凹凸を導電性粒子１で十分に埋め込むことができ、表面電極３と配線部材４との接着及び電気的接続を十分に達成することができる。また、図２（ｂ）に示す導電性接着フィルム３０を用いた場合には、導電性粒子１の変形や表面電極への埋没が生じ、表面電極３の凹凸を導電性粒子１で十分に埋め込んで、表面電極３と配線部材４との接着及び電気的接続を十分に達成することができる。
【００３４】
一方、図２（ｃ）に示す導電性接着フィルム４０を用いた場合には、フィルムの厚さに対して導電性粒子１の平均粒子径が大きすぎるため、例え導電性粒子１の変形や表面電極への埋没等が生じたとしても、絶縁性接着剤２と配線部材４とが接触せず、これらを接着することができない。更に、図２（ｄ）に示す導電性接着フィルム５０を用いた場合には、フィルムの厚さに対して導電性粒子１の平均粒子径が小さすぎるため、導電性粒子１が表面電極３の凹部に埋まり、これらの電気的接続を確保することができない。
【００３５】
このように、導電性接着フィルムにおける（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内であることにより、被着体同士間の良好な接続を確保することができる。また、被着体同士間の接続をより良好なものとする観点から、（ｔ／ｒ）の値は１．０〜１２．０であることが好ましく、２．０〜９．０であることがより好ましい。
【００３６】
本発明の導電性接着フィルム１０は、絶縁性の接着剤成分２と導電性粒子１とを少なくとも含むものである。この絶縁性接着剤成分２としては特に制限はないが、接続信頼性の観点から、熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。
【００３７】
熱硬化性樹脂としては公知のものを使用できるが、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられ、その中でも、より十分な接続信頼性を得る観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３８】
また、樹脂の流動性やフィルムの物性制御の観点から、導電性接着フィルム１０は、絶縁性接着剤成分２としてゴム成分を含むことが好ましい。ゴム成分としては公知のものが使用できるが、例えば、アクリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等が挙げられ、熱硬化性樹脂との混合性、及び、被着体との密着性の観点からアクリルゴムが好ましい。
【００３９】
ゴム成分の配合量は、絶縁性接着剤成分２全量を基準として９〜３４質量％であることが好ましい。ゴム成分の配合量が、絶縁性接着剤成分２全量を基準として９〜３４質量％であれば、導電性接着フィルム１０と被着体との密着性に優れるとともに、環境変化による被着体の物理的変動にも追随性がよく、被着体同士間の接続不良を十分に抑制することができる。
【００４０】
導電性粒子１としては、特に制限はないが、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子、ニッケル粒子、金めっき粒子、銅めっき粒子、ニッケルめっき粒子等が挙げられる。また、導電性粒子１は、接続時に被着体の表面凹凸を十分に埋め込んで被着体同士間の電気的接続を十分に確保する観点から、毬栗状又は球状の粒子形状をしたものであることが好ましい。すなわち、導電性粒子１の形状が毬栗状又は球状のものであれば、被着体表面の複雑な凹凸形状に対しても、その凹凸を十分に埋め込むことができ、接続後の振動や膨張などの変動に対して導電性粒子１の追随性が高くなるため、好ましい。
【００４１】
導電性粒子１の平均粒子径ｒは、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内となる平均粒子径であれば特に制限されないが、２〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２０μｍであることがより好ましい。特に、被着体の表面粗さＲｚが３〜３０μｍ（更には８〜１８μｍ）の範囲内である場合、導電性粒子１の平均粒子径が上記範囲内であることにより、被着体同士間の接着性及び導通性をより良好なものとすることができる。また、導電性粒子１の平均粒子径ｒは、被着体の表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ、最大高さＲｙ）に対して、１／２Ｒｚ以上であることが好ましく、Ｒｚ以上であることがより好ましく、Ｒｙ以上であることが更に好ましい。
【００４２】
また、導電性接着フィルム１０中の導電性粒子１の含有量は、導電性接着フィルム１０の全体積を基準として１．７〜１５．６体積％であることが必要であるが、被着体同士間の接着性及び導通性をより良好なものとする観点から、２〜１２体積％であることが好ましく、３〜８体積％であることがより好ましい。なお、導電性粒子１の含有量が１．７〜１５．６体積％であることにより、導電性接着フィルム１０は異方導電性を示すことができる。
【００４３】
本発明の導電性接着フィルム１０には、上記成分以外に、硬化剤、硬化促進剤及び基材との接着性や濡れ性を改善する為に、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤やアルミネート系カップリング剤等の改質材料、また導電性粒子の分散性を向上させる為に、燐酸カルシウム、炭酸カルシウム等の分散剤、銀や銅マイグレーションなどを抑制する為のキレート材料等を含有させることができる。
【００４４】
本発明の導電性接着フィルム１０は、ペースト状の導電性接着剤組成物と比較して、膜厚寸法精度や圧着時の圧力配分の点で優れている。かかる導電性接着フィルム１０は、例えば、上述した各種材料を溶剤に溶解又は分散させてなる塗布液をポリエチレンテレフタレートフィルム等の剥離フィルム上に塗布し、溶剤を除去することにより作製することができる。導電性接着フィルム１０の膜厚は、上記塗布液中の不揮発分の調整およびアプリケータやリップコータのギャップ調整によって制御することができる。
【００４５】
また、導電性接着フィルム１０の弾性率は、０．５〜４．０ＧＰａであることが好ましい。弾性率が０．５ＧＰａ未満であると、フィルム強度が弱く接着力が低下する傾向があり、４．０ＧＰａを超えると、フィルムが硬くなり、被着体間の応力緩和性が劣る傾向がある。
【００４６】
導電性接着剤フィルム１０の厚さｔは、（ｔ／ｒ）の値が０．７５〜１７．５の範囲内となる厚さであれば特に制限されないが、５〜５０μｍであることが好ましく、１０〜３５μｍであることがより好ましい。特に、被着体の表面粗さＲｚが３〜３０μｍ（更には８〜１８μｍ）の範囲内である場合、導電性接着フィルム１０の厚さが上記範囲内であることにより、被着体同士間の接着性及び導通性をより良好なものとすることができる。また、導電性接着剤フィルム１０の厚さｔは、被着体の表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ、最大高さＲｙ）に対して、Ｒｚ以上であることが好ましく、Ｒｙ以上であることがより好ましい。
【００４７】
本発明の導電性接着フィルム１０は、太陽電池セルに最も好適に用いることができる。太陽電池は、太陽電池セルを複数個、直列及び／又は並列に接続し、耐環境性のために強化ガラスなどで挟み込み、間隙を透明性のある樹脂によって埋められた外部端子を備えた太陽電池モジュールとして用いられる。本発明の導電性接着フィルム１０は、複数の太陽電池セルを直列及び／又は並列に接続するための配線部材と、太陽電池セルの表面電極とを接続する用途に好適に用いられる。
【００４８】
本発明の太陽電池モジュールは、上記のように表面電極を有する複数の太陽電池セルが、表面電極に電気的に接続された配線部材を介して接続された構造を有してなるものであり、表面電極と配線部材とが、本発明の導電性接着フィルムにより接続されてなるものである。
【００４９】
ここで、図３は、本発明の太陽電池モジュールの要部を示す模式図であり、複数の太陽電池セルが相互に配線接続された構造の概略を示している。図３（ａ）は太陽電池モジュールの表面側を示し、図３（ｂ）は裏面側を示し、図３（ｃ）は側面側を示す。
【００５０】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、太陽電池モジュール１００は、半導体ウエハ６の表面側にグリッド電極７及びバス電極（表面電極）３ａが、裏面側に裏面電極８及びバス電極（表面電極）３ｂがそれぞれ形成された太陽電池セルが、配線部材４により複数相互に接続されている。そして、配線部材４は、その一端が表面電極としてのバス電極３ａと、他端が表面電極としてのバス電極３ｂと、それぞれ本発明の導電性接着フィルム１０を介して接続されている。
【００５１】
かかる構成を有する太陽電池モジュール１００は、上述した本発明の導電性接着フィルムにより表面電極と配線部材とが接続されているため、太陽電池セルへの悪影響がなく、且つ、十分な接続信頼性を得ることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
＜各物性の測定方法＞
（１）導電性接着フィルムの膜厚：マイクロメータ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐ社製、ＩＤ−Ｃ１１２）により測定を行った。なお、ｔ／ｒが１未満の場合は、焦点深度計を用いて、導電性粒子の存在しない部分の膜厚を測定した。
【００５４】
（２）被着体の表面粗さ（十点平均表面粗さＲｚ、最大高さＲｙ）：超深度形状測定顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＫ−８５１０）を用いて観察を行い、画像計測・解析ソフト（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＫ−Ｈ１Ａ７）を用いて算出した。なお、十点平均表面粗さＲｚ及び最大高さＲｙの記載は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に従い行った。
【００５５】
（３）導電性接着フィルムの弾性率：表面をシリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に導電性接着剤組成物をアプリケータ（ＹＯＳＨＩＭＩＳＵ社製）を使用して塗布した後、オーブンで１７０℃、２０分の条件で乾燥した。その後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がし、厚さ３５μｍの導電性接着フィルムを得た。得られた導電性接着フィルムを幅５ｍｍ、長さ３５ｍｍの短冊状に切り取り、動的粘弾性測定装置（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、ＳＯＬＩＤＳ ＡＮＡＬＹＺＥＲ、チャック間距離２ｃｍ）で２５℃での弾性率を測定した。
【００５６】
（４）ピール強度測定（ＭＰａ）：タブ線付き太陽電池セルを作製した後、タブ線の端部を垂直に折り曲げ、ピール強度測定装置（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製、ＳＴＡ−１１５０）のチャックに固定し、引っ張り速度２ｃｍ／ｓで引き上げてピール強度を測定した。このとき、タブ線が剥がれる前にウエハに割れが生じた場合には、十分なピール強度を有しているといえる。
【００５７】
（５）ウエハの反り（％）：平滑面上に、タブ線付き太陽電池セルをその凸面側（タブ線貼り付け面の反対側）が平滑面と接するように載せ、その一端部（タブ線の長手方向に対する端部）を平滑面上に固定し、反対側の端部の平滑面上からの浮きを、焦点深度計により５点測定して平均値を算出した。太陽電池セルの一辺の長さに対する上記浮きの平均値の割合をウエハの反り量（％）として求めた。
【００５８】
（６）Ｆ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）：タブ線付き太陽電池セルについて、ワコム電創社製のソーラシミュレータ（ＷＸＳ−１５５Ｓ−１０、ＡＭ１．５Ｇ）を用いてＩＶカーブを測定し、初期のＦ．Ｆ．（曲線因子）と、８５℃、８５％ＲＨの雰囲気下にて５００時間経過した後のＦ．Ｆ．とを求めた。そして、５００時間経過後のＦ．Ｆ．から初期のＦ．Ｆ．を除した値をＦ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）として求めた。ｔ／ｒの値と、Ｆ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の値との関係を図４のグラフに示す。なお、図４において、５００時間経過後のＦ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の値が０．９８以下の場合、接続信頼性が不十分であると判断することができる。
【００５９】
（７）セル歩留まり：太陽電池セル１０枚中、タブ線貼り付け後のセル状態を観察し、割れや剥離のあるものを除いた割合（％）を歩留まりとして求めた。
【００６０】
（参考例１−１〜１−３）
まず、ブチルアクリレート４０質量部と、エチルアクリレート３０質量部と、アクリロニトリル３０質量部と、グリシジルメタクリレート３質量部とを共重合してなるアクリルゴム（製品名：ＫＳ８２００Ｈ、日立化成工業社製、分子量：８５万）を用意した。このアクリルゴム１２５ｇと、フェノキシ樹脂（製品名：ＰＫＨＣ、ユニオンカーバイド社製、重量平均分子量４５，０００）５０ｇとを、酢酸エチル４００ｇに溶解し、３０％溶液を得た。次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ（製品名：ノバキュアＨＸ−３９４１ＨＰ、旭化成ケミカルズ社製、エポキシ当量１８５）３２５ｇを上記の溶液に加えて撹拌し、接着剤組成物を得た。なお、この接着剤組成物における各材料の配合量を表１に示した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
この接着剤組成物に対し、平均粒子径が２μｍの導電性粒子（直径１．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を分散させて導電性接着剤組成物を得た。このとき、導電性粒子は、その含有量が導電性接着剤組成物の固形分全体積を基準として５体積％となるように配合した。導電性接着剤組成物を得た。なお、導電性粒子の平均粒子径は、導電性粒子をＳＥＭ（装置名：Ｓ−５１０、日立製作所製社製）により倍率３０００倍で観察して任意の２０個の導電性粒子の粒子径を測定し、その平均値として算出した。また、導電性粒子の配合量は粒子比重から算出した。
【００６３】
得られた導電性接着剤組成物をポリエチレンテレフタレートフィルム上にアプリケータ（ＹＯＳＨＩＭＩＳＵ社製）を用いて塗布し、ホットプレート上で７０℃、３分間乾燥し、膜厚が１５μｍ（参考例１−１）、２５μｍ（参考例１−２）及び３５μｍ（参考例１−３）の導電性接着フィルムをそれぞれ作製した。なお、膜厚の調整は、アプリケータのギャップを変更することで行った。このとき、ギャップと乾燥後の膜厚との関係式から、所望の膜厚が得られるようにギャップの調整を行った。
【００６４】
得られた導電性接着フィルムを、太陽電池セル（１２５ｍｍ×１２５ｍｍ、厚さ３１０μｍ）上に形成されている電極配線（材質：銀ガラスペースト、２ｍｍ×１２．５ｃｍ、Ｒｚ＝１０μｍ、Ｒｙ＝１４μｍ）の幅（２ｍｍ幅）に裁断し、配線部材としての日立電線社製のＴＡＢ線（日立電線（株）製、Ａ−ＴＰＳ）と上記太陽電池セルの表面電極との間に配置した。次いで、圧着ツール（装置名：ＡＣ−Ｓ３００、日化設備エンジニアリング（株）製）を用いて、１７０℃、２ＭＰａ、２０秒の条件で接着を行い、図３に示したように太陽電池セルの表面側の電極配線（表面電極）とＴＡＢ線（配線部材）とを導電性接着フィルムを介して接続した。得られたタブ線付き太陽電池セルについて、外観の確認（セル割れやタブ線の剥がれの有無）と、ピール強度及び太陽電池のＦ．Ｆ．（５００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の測定とを行った。ここで、外観は目視にて観察し、セル割れやタブ線の剥がれがない場合をＡ、セルの一部にクラックが生じている場合をＢとして評価した。これらの評価結果を表２及び３に示す。
【００６５】
（参考例２−１〜２−３）
導電性粒子として、平均粒子径が５μｍの導電性粒子（直径４．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６６】
（参考例３−１、実施例３−２〜３−３）
導電性粒子として、平均粒子径が１０μｍの導電性粒子（直径９．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６７】
（参考例４−１〜４−３）
導電性粒子として、平均粒子径が２０μｍの導電性粒子（直径１９．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重２．８）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６８】
（参考例５−１、実施例５−２〜５−３）
導電性粒子として、平均粒子径が１２μｍの導電性粒子（ニッケル粒子、毬栗状、比重３．３６）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００６９】
（参考例６−１〜６−３）
導電性粒子として、平均粒子径が８μｍの導電性粒子（直径７．８μｍのポリスチレン系核体の表面にＮｉ及びＡｕ層をそれぞれ０．１μｍの厚さで形成してなる導電性粒子、球状、比重８．６）を用いた以外は参考例１−１〜１−３と同様の材料を使用し、参考例１−１〜１−３と同様の作業を行い、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００７０】
（比較例１）
ＴＡＢ線（日立電線（株）製、Ａ−ＴＰＳ）と太陽電池セルとを、ランプヒーターでＴＡＢ線を加熱して溶融することではんだ接続した。得られたタブ線付き太陽電池セルについて、参考例１−１〜１−３と同様の評価を行った。評価結果を表２及び３に示す。
【００７１】
【表２】
【００７２】
【表３】
【符号の説明】
【００７３】
１…導電性粒子、２…絶縁性接着剤、３…表面電極、３ａ…バス電極（表面電極）、３ｂ…バス電極（表面電極）、４…配線部材、６…半導体ウエハ、７…グリッド電極、８…裏面電極、１０…導電性接着フィルム、１００…太陽電池モジュール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、
絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、
前記導電性粒子の平均粒子径をｒ（μｍ）、前記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が２．０〜９．０の範囲内であり、
前記導電性粒子の平均粒子径ｒが１０〜２０μｍであり、
前記導電性粒子の含有量が、前記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルム。
【請求項２】
前記導電性粒子の平均粒子径ｒが、前記表面電極の十点平均表面粗さＲｚ以上である、請求項１記載の導電性接着フィルム。
【請求項３】
前記絶縁性接着剤が、該絶縁性接着剤全量を基準として９〜３４質量％のゴム成分を含むものである、請求項１又は２記載の導電性接着フィルム。
【請求項４】
弾性率が０．５〜４．０ＧＰａである、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項５】
前記導電性粒子の形状が毬栗状又は球状である、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項６】
前記表面電極がバス電極である、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項７】
前記バス電極上に配置される、請求項６記載の導電性接着フィルム。
【請求項８】
前記表面電極が、銀を含有したガラスペーストにより形成された電極である、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項１】
太陽電池セルの表面電極と、配線部材とを電気的に接続するための導電性接着フィルムであって、
絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、
前記導電性粒子の平均粒子径をｒ（μｍ）、前記導電性接着フィルムの厚さをｔ（μｍ）として、（ｔ／ｒ）の値が２．０〜９．０の範囲内であり、
前記導電性粒子の平均粒子径ｒが１０〜２０μｍであり、
前記導電性粒子の含有量が、前記導電性接着フィルムの全体積を基準として１．７〜１５．６体積％である、導電性接着フィルム。
【請求項２】
前記導電性粒子の平均粒子径ｒが、前記表面電極の十点平均表面粗さＲｚ以上である、請求項１記載の導電性接着フィルム。
【請求項３】
前記絶縁性接着剤が、該絶縁性接着剤全量を基準として９〜３４質量％のゴム成分を含むものである、請求項１又は２記載の導電性接着フィルム。
【請求項４】
弾性率が０．５〜４．０ＧＰａである、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項５】
前記導電性粒子の形状が毬栗状又は球状である、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項６】
前記表面電極がバス電極である、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【請求項７】
前記バス電極上に配置される、請求項６記載の導電性接着フィルム。
【請求項８】
前記表面電極が、銀を含有したガラスペーストにより形成された電極である、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５１４８６（Ｐ２０１２−１５１４８６Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５６０６１（Ｐ２０１２−５６０６１）
【出願日】平成２４年３月１３日（２０１２．３．１３）
【分割の表示】特願２００６−２３２３８１（Ｐ２００６−２３２３８１）の分割
【原出願日】平成１８年８月２９日（２００６．８．２９）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１３日（２０１２．３．１３）
【分割の表示】特願２００６−２３２３８１（Ｐ２００６−２３２３８１）の分割
【原出願日】平成１８年８月２９日（２００６．８．２９）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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