JP2007158302A - 接続構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだの代替となる接続部材を用い、かつ、十分に優れた接続信頼性を有する太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続方法を提供する。
【解決手段】本発明は、上記課題を解決するために、太陽電池セルの表面電極と配線部材とを、導電性接着フィルムを介して電気的に接続する方法であって、導電性接着フィルムは絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、表面電極の前記導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さをＲｚ（μｍ）、最大高さをＲｙ（μｍ）として、導電性粒子は、その平均粒子径ｒ（μｍ）が十点平均粗さＲｚ以上であり、かつ、導電性接着フィルムの厚さｔ（μｍ）は最大高さＲｙ以上である接続方法を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続方法、導電性接着フィルム及び太陽電池モジュールに関するものである。

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。

一方、環境保護の観点等から、太陽電池において、はんだを使用しない配線の接続方法が提案されている。例えば、特許文献３〜６には、導電性ペースト等の導電性接着剤により配線間を接続する手法が開示されている。
特開２００４−２０４２５６号公報 特開２００５−０５０７８０号公報 特開２０００−２８６４３６号公報 特開２００１−３５７８９７号公報 特許第３４４８９２４号公報 特開２００５−１０１５１９号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されたはんだを用いた接続方法では、太陽電池の特性劣化が生じやすくなる。これは、融点が２３０〜２６０℃程度であるはんだを溶融する際に、太陽電池における半導体構造等の部材が加熱されること、及び／又は、はんだの体積収縮による影響が半導体構造等に及ぶことに起因する。また、はんだによる配線の接続では、電極及び配線間の距離を制御することが困難であるため、パッケージングの際の寸法精度を十分に得ることが難しい。寸法精度が低くなると、パッケージングに起因する製品の歩留低下にも繋がる。

さらに、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、配線間の接続は、高温高湿条件下において、接続信頼性が時間の経過に伴い大幅に低下することが本発明者らの検討により明らかになった。

また、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。しかしながら、特許文献６に記載の接続方法では、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。

そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、はんだの代替となる接続部材を用い、かつ、十分に優れた接続信頼性を有する太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続方法、導電性接着フィルム及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、太陽電池セルの表面電極と配線部材とを、導電性接着フィルムを介して電気的に接続する方法であって、導電性接着フィルムは絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、表面電極の導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さをＲｚ（μｍ）、最大高さをＲｙ（μｍ）として、導電性粒子は、その平均粒子径ｒ（μｍ）が十点平均粗さＲｚ以上であり、かつ、導電性接着フィルムの厚さｔ（μｍ）は最大高さＲｙ以上である接続方法を提供する。
を提供する。

また、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に用いられる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、表面電極の導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さをＲｚ（μｍ）、最大高さをＲｙ（μｍ）として、導電性粒子は、その平均粒子径ｒ（μｍ）が十点平均粗さＲｚ以上であり、かつ、導電性接着フィルムの厚さｔ（μｍ）は最大高さＲｙ以上である導電性接着フィルムを提供する。

上述の本発明の接続方法は、導電性接着フィルムに含まれる導電性粒子の平均粒子径ｒが、太陽電池セルの表面電極の導電性接着フィルムと接する面における十点平均粗さＲｚ以上であることを特徴の一つとしている。これにより、導電性接着フィルムに含まれる導電性粒子は、十分確実に、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ことができる。

また、本発明の接続方法は、導電性接着フィルムの厚さｔが、太陽電池セルの表面電極の導電性接着フィルムと接する面における最大高さＲｙ以上であることを別の特徴の一つとしている。これにより、導電性接着フィルムが太陽電池セルの表面電極と第配線部材とを十分強力に接着することができる。

そして、これらの電気的接続性及び接着性の効果が複合的に作用して、本発明の接続方法は、その接続信頼性を十分に高めることが可能となる。

また、本発明の接続方法は、はんだを用いて太陽電池の表面電極と配線部材とを接続する必要がないため、部材の加熱及び導電性接着フィルムの体積収縮に基づく影響を十分に低減することができる。

ここで、十点平均粗さＲｚ及び最大高さＲｙは、ＪＩＳ−Ｂ０６０４−１９９４に準拠して導出される値であり、超深度形状測定顕微鏡による観察と、画像計測・解析ソフトによる算出とにより導出される。また、導電性粒子の平均粒子径ｒは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により導電性粒子を観察し、２０個を無作為に抽出して、それらの粒子の粒子径を測定した後、それらの粒子径の相加平均として算出した値である。また、導電性接着フィルムの厚さｔは、マイクロメータにより測定される値である。

また、導電性接着フィルムの弾性率は、下記のようにして測定される値である。まず、剥離性の基材フィルム上に絶縁性接着剤を塗布してその塗膜を形成する。次いで、その塗膜をオーブンにより１７０℃で２０分間加熱する。その後、基材フィルムを剥離して塗膜の加熱生成物からなるフィルムを得る。そのフィルムを幅５ｍｍ、長さ３５ｍｍの短冊状に切り出して試験片を得る。その試験片について、動的粘弾性測定装置を用いて２５℃における貯蔵弾性率を測定し、その値を導電性接着フィルムの弾性率とする。

本発明において、太陽電池セルの配線部材がフィルム状の導電部材であると好ましい。これにより、接続時の太陽電池セルの表面電極と配線部材との間の距離が制御しやすくなるため、パッケージングの際の寸法精度が更に向上する。

本発明において、フィルム状の導電部材が、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＭｇからなる群より選ばれる１種以上の金属を主成分として含むことが好ましい。これらの金属を含むことにより配線部材の導電性が一層向上するため、接続信頼性の更なる向上に繋がる。

本発明において、太陽電池セルの表面電極が、単結晶シリコンウエハ、多結晶シリコンウエハ、非結晶シリコンウエハ及び化合物半導体ウエハからなる群より選ばれる１種以上のウエハの表面上に設けられた電極であってもよい。表面電極としてこのような部材を用いることで、本発明の上記作用効果が一層有効に発揮される。

また、従来の太陽電池セルは電極の表面が他の電子デバイス部材と比較して粗い傾向にあるため、本発明によると、接続信頼性を更に有意に向上させることができ、その結果、長期に亘ってフィルファクタ（Fill factor；以下、「Ｆ．Ｆ．」と表記する。）の高い数値を維持することができる。

本発明によれば、はんだの代替となる接続部材を用い、かつ、十分に優れた接続信頼性を有する太陽電池セルの表面電極と配線部材との接続方法を提供することができる。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、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、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

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、本実施形態の導電性接着フィルム１０は、導電性粒子１と接着剤成分２とを少なくとも含有してなるものである。

また、図２は、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を接続する接続方法により得られた接続構造の一部を示す模式断面図である。この接続構造２００は、太陽電池セルの表面電極３と、導電性接着フィルム１０と、配線部材４とが、この順に積層されてなるものである。

本実施形態の導電性接着フィルム１０は、太陽電池セルの表面電極３と太陽電池セルを直列及び／又は並列に繋ぐための配線部材（配線ワイヤー）４とを接続するためのものである。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。

ここで表面電極３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る。その具体例としては、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、アルミニウムペースト、並びに、焼成や蒸着によって形成されるＩＴＯなどが挙げられる。これらの中では、耐熱性、導電性及び安定性に優れている点、及び低コストの観点から、銀を含有したガラスペースト電極が好適に用いられる。

太陽電池セルの場合、Ｓｉの単結晶、多結晶及び非結晶うち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銀ペースト及びアルミニウムペーストを塗布し、それらを必要に応じて乾燥及び焼成することによって、Ａｇ電極とＡｌ電極とが表面電極３としてそれぞれ設けられることが主である。

導電性接着フィルム１０は、接着剤成分２と、その中に分散した導電性粒子１とを少なくとも備えている。接着剤成分２は接着性を示すものであれば特に限定されない。ただし、接続信頼性を一層高める観点から、接着剤成分２が熱硬化性樹脂を含有する組成物であることが好ましい。

熱硬化性樹脂としては、公知のものであってもよく、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が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、接続信頼性を更に向上させる観点から、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる１種以上の熱硬化性樹脂が好ましい。

本実施形態に係る接着剤成分２は、熱硬化性樹脂以外に任意成分として、公知の硬化剤及び硬化促進剤を含有する組成物であってもよい。また、この接着剤成分２は、表面電極３や配線部材４との接着性及び濡れ性を改善するために、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等の改質材料を含有してもよく、導電性粒子１の均一分散性を向上させるために、リン酸カルシウムや、炭酸カルシウム等の分散剤を含有してもよい。さらにこの接着剤成分２は、弾性率やタック性を制御するために、アクリルゴム、シリコンゴム、ウレタン等のゴム成分を含有してもよく、表面電極３、配線部材４、導電性粒子１に含まれる銀や銅のマイグレーションを抑制するために、キレート材料等を含有してもよい。

導電性接着フィルム１０の弾性率は、接着後の表面電極３の反りや接着時の圧縮応力を緩和する観点から、０．５ＧＰａ〜４．０ＧＰａが好ましく、０．９ＧＰａ〜３．５ＧＰａがより好ましい。導電性接着フィルム１０の弾性率が０．５ＧＰａ以上であれば、その膜強度が劣ることによる接着強度の低下を一層防止することができ、４．０ＧＰａ以下であれば、応力緩和性に優れ、表面電極３の反りや破損の発生を更に抑制できる。

なお、導電性接着フィルム１０の弾性率は下記のようにして測定される。まず、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の表面上に、導電性接着フィルム１０の前駆体となる接着剤成分をマニュピレータ（ＹＯＳＨＩＭＩＳＵ社製）により塗布して塗膜を形成する。次いで、オーブンを用いて１７０℃で２０分間、塗膜を乾燥する。その後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離して、膜厚２５μｍ又は３５μｍの導電性接着フィルム１０を得る。得られた導電性接着フィルム１０を幅５ｍｍ、長さ３５ｍｍの短冊状に切り出し、動的粘弾性測定装置（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、商品名「ＳＯＬＩＤＳ ＡＮＡＬＹＺＥＲ」、チャック間距離：２ｃｍ）により、２５℃での貯蔵弾性率を測定し、導電性接着フィルム１０の弾性率とする。

導電性粒子１は、導電性を有し、接続構造２００の製造環境及び使用環境において固体状のものであれば、その材料は特に限定されない。導電性粒子１としては、例えば、金粒子、銀粒子、銅粒子及びニッケル粒子などの金属粒子、あるいは、金めっき粒子、銅めっき粒子及びニッケルめっき粒子などの、導電性又は絶縁性の核粒子の表面を金属層などの導電層で被覆してなる導電性粒子が挙げられる。

これらの中では、接続時の導電性粒子の圧縮応力を緩和し、接続信頼性を向上させる観点から、核粒子の表面が導電層に被覆されてなる粒子が好ましく、核粒子がプラスチック粒子であり、導電層が金属めっきであるものがより好ましい。すなわち、プラスチック粒子の表面を金属層が被覆してなる導電性粒子は、接続後の振動や膨張などの変動に対して粒子自体の追随性が高いため好適である。

導電性接着フィルム１０中に分散された導電性粒子１の配合量は、接着剤成分２が硬化した後の接続信頼性の観点から、導電性接着フィルム１０の全体積に対して、０．５〜２０体積％であると好ましく、２．０〜１２体積％であるとより好ましい。導電性粒子１の配合量が０．５体積％を下回ると、表面電極３との物理的な接点が減少する傾向にあり、しかも、信頼性試験雰囲気下（８５℃８５％ＲＨ）における接続構造２００の接続抵抗が低下する傾向にある。また、導電性粒子１の配合量が２０体積％を超えると、接着剤成分２の相対量が低減するため、信頼性試験雰囲気（８５℃８５％ＲＨ）において、接続構造２００の接着強度が低下する傾向にある。

次に、表面電極３と導電性接着フィルム１０との関係について詳細に説明する。導電性粒子１の平均粒子径をｒ（μｍ）とすると、その平均粒子径ｒは、表面電極３の表面Ｓｅの十点平均粗さＲｚ（μｍ）以上である。また、導電性接着フィルム１０の膜厚をｔ（μｍ、図１参照。）とすると、その膜厚ｔは、表面電極３の表面Ｓｅの最大高さＲｙ（μｍ）以上である。

表面電極３の表面Ｓｅは、その用途によって、一般的に高低差３〜３０μｍの凹凸を有している場合がある。特に太陽電池セルに設けられる場合の表面電極３は、上記凹凸の高低差が８〜１８μｍと粗くなる傾向にある。本発明者らは、鋭意検討の結果、この凹凸に起因して従来の太陽電池では接続信頼性が十分ではないことを見出した。

本発明者らは更に検討した結果、表面電極３と配線部材４とを接続する層として、接着剤成分２中に導電性粒子１を分散させた導電性接着フィルム１０を採用すると、接続信頼性の向上が可能となることを明らかにした。そして、表面電極３の表面Ｓｅの表面粗さと導電性粒子１の平均粒子径及び導電性接着フィルム１０の膜厚との関係が、接続信頼性に影響を与えることを突き止めた。具体的には、導電性粒子１の平均粒子径ｒと表面電極３の表面Ｓｅの十点平均粗さＲｚとの相関性、並びに、導電性接着フィルム１０の膜厚ｔと表面電極３の表面Ｓｅの最大高さＲｙとの相関性が、接続信頼性に影響を与えることを見出した。接続信頼性を向上させるためには、表面電極３の表面Ｓｅにおける高低差の大きな部分の平均粗さが導電性粒子１の平均粒子径ｒを決める要因となり、表面電極３の表面Ｓｅにおける高低差の最も大きな部分の粗さが導電性接着フィルム１０の膜厚ｔを決める要因になると考えられる。

すなわち、導電性粒子１の平均粒子径ｒが表面電極３の表面Ｓｅの十点平均粗さＲｚよりも小さくなると、導電性粒子１が表面Ｓｅにおける凹部に埋もれてしまい、表面電極３及び後に詳述する配線部材４間の電気的接続に寄与し難くなる。その結果、接続構造２００における接続信頼性が十分ではなくなる。また、導電性接着フィルム１０の膜厚ｔが表面電極３の表面Ｓｅの最大高さＲｙよりも薄くなると、導電性接着フィルム１０が、表面電極３及び配線部材４間に隙間なく充填されることが困難となり、表面電極３及び配線部材４間の接着性が十分でなくなる。その結果、接続構造２００における接続信頼性が十分ではなくなる。

導電性粒子１の平均粒子径ｒは、表面電極３の表面Ｓｅの十点平均粗さＲｚよりも、１μｍ以上大きいことが好ましく、３μｍ以上大きいことがより好ましく、５μｍ以上大きいことが更に好ましい。これにより、表面電極３及び配線部材４間の接続不良をより十分に抑制することができる。また、上記平均粒子径ｒと上記十点平均粗さＲｚとの差の上限は、Ｒｚμｍであることが好ましく、２／３Ｒｚμｍであることがより好ましい。これらの差がＲｚμｍ以下、特に２／３Ｒｚμｍ以下であると、導電性粒子１が物理的に凹部に安定配置するため、接続抵抗を低下させるという利点が得られる。

導電性粒子１の平均粒子径ｒは、接着剤成分２への均一分散性の向上の観点から、３〜３０μｍであることが好ましく、８〜２５μｍであることがより好ましい。

導電性接着フィルム１０の膜厚ｔは、表面電極３の表面Ｓｅの最大高さＲｙよりも、１μｍ以上大きいことが好ましく、３μｍ以上大きいことがより好ましく、５μｍ以上大きいことが特に好ましい。これにより、導電性接着フィルム１０の充填が更に十分となり、接続不良をより十分に抑制することができる。また、上記膜厚ｔと上記最大高さＲｙとの差の上限は、２０μｍであることが好ましく、１０μｍであることがより好ましい。これらの差が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下であると、加熱圧着時における接着剤成分２中の樹脂の流動性及び樹脂の硬化性が更に向上し、接続強度が増大するという利点が得られる。

配線部材４はフィルム状、すなわち、その断面が長方形であると好ましい。これにより、表面電極３との距離を容易に制御可能となるので、パッケージングの際の寸法精度が向上する。

配線部材４は、金属を主成分として含むものであれば特に限定されない。配線部材４の材料である金属としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ステンレス綱、４２アロイ及びはんだめっき銅が挙げられる。導電性を更に向上させる観点から、配線部材４は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＭｇからなる群より選ばれる１種以上の金属を含むことがより好ましい。また、可とう性を更に向上させて上記寸法精度を高める観点から、配線部材４は、絶縁フィルム（図示せず）の表面上に設けられた金属めっき層又は金属電着層であると好ましい。ただし、その用途によっては金属箔であってもよい。

上記絶縁フィルムの材料は絶縁性を示すものであれば特に限定されないが、可とう性をより向上させて上記寸法精度を高める観点から、樹脂を主成分とするものであることが好ましい。この樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。

次に、好適な実施形態に係る接続方法、すなわち接続構造２００の製造方法について説明する。この接続方法は以下の第１工程、第２工程、第３工程及び第４工程を有するものである。

第１工程では、シリコンウエハ等の基材上に表面電極３を形成してなる第１積層体を準備する。

第２工程では、絶縁フィルム上に形成された配線部材４の表面上に、導電性接着フィルム１０を形成して第２積層体を得る。導電性接着フィルム１０は、導電性粒子１を分散させたペースト状の接着剤成分（以下、導電性粒子とペースト状の接着剤成分との配合物を「ペースト状導電性接着剤」ともいう。）を、配線部材２の表面上に塗布した後に溶剤等を揮発してフィルム状にする工程を経て得られてもよい。あるいは、導電性接着フィルム１０は、ペースト状導電性接着剤から予め溶剤等を揮発させてフィルム状に成形した後に、配線部材４の表面上に載置される工程を経て得られてもよい。

これらのうち、導電性接着フィルム１０の膜厚寸法精度、及び／又は、後述する第４工程において、導電性接着フィルム１０を圧着する際の圧力配分の観点から、後者であることが好ましい。この場合、導電性接着フィルム１０を配線部材４の表面上に載置した後、それらを積層方向に加圧して仮圧着することが好ましい。

ペースト状の接着剤成分は、上述の熱硬化性樹脂及びその他の任意成分を含む組成物から得られるものであり、常温（２５℃）で液状である場合にはそのままで使用することができる。上記組成物が室温で固体である場合には、加熱してペースト化する他、溶剤を使用してペースト化してもよい。使用できる溶剤としては、上述の組成物と反応せず、かつ十分な溶解性を示すものであれば、特に制限は受けない。

また、ペースト状導電性接着剤を予めフィルム状に成形する場合、そのペースト状導電性接着剤を、フッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、離型紙等の剥離性基材上に塗布し、又は不織布等の基材に上記接着剤を含浸させて剥離性基材上に載置し、溶剤等を除去することによって得ることができる。このようにペースト状導電性接着剤を予めフィルム状に成形すると、取扱性に優れ一層便利である。また、この場合、導電性接着フィルム１０を配線部材４の表面上に載置する直前又は載置した後、剥製基材を剥離除去する。

ペースト状導電性接着剤は、アプリケータ、ロールコータ、コンマコータ、ナイフコータ、ドクタープレードフローコータ、密閉コータ、ダイコータ、リップコータ等を用いて塗布される。この際、導電性接着フィルム１０の膜厚ｔは、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。また、導電性接着フィルム１０の膜厚ｔは、ペースト状導電性接着剤に含まれる熱硬化性樹脂等の不揮発分の量を調整することによっても制御することができる。

第３工程では、第１積層体における表面電極３の表面Ｓｅと第２積層体における導電性接着フィルム１０の表面とを接触させるようにして、第１積層体と第２積層体とを更に積層した第３積層体を得る。この際、第１積層体と第２積層体とを位置合わせして積層した後、その位置を固定するために、積層方向に加圧して仮圧着してもよい。

第４工程では、第３積層体を積層方向に加熱及び加圧して、少なくとも表面電極３、導電性接着フィルム１０及び配線部材４がこの順に積層されてなる接続構造２００を得る。この第４工程により、表面電極３及び配線部材４が導電性接着フィルム１０により接着されると共に、それらの間の電気的接続が導電性接着フィルム１０を介して確保される。

加熱温度及び加圧圧力の条件は、上記電気的接続が確保でき、表面電極３及び配線部材４が導電性接着フィルム１０により接着される範囲であれば、特に制限されない。なお、この加圧及び加熱の諸条件は、使用する用途、接着剤成分中の各成分、接続構造２００の材料によって適宜選択される。例えば、加熱温度は、熱硬化性樹脂が硬化する温度であればよい。また、加圧圧力は、表面電極３及び導電性接着フィルム１０間が十分に密着され、かつ表面電極３や配線部材４等が損傷しない範囲であればよい。さらに、加熱・加圧時間は、表面電極３や配線部材４等に過剰に熱が伝搬して、それらの材料が損傷したり変質したりしないような時間であればよい。具体的には、導電性接着フィルム１０の到達温度が、１ＭＰａ〜３ＭＰａの加圧条件下で、１５秒〜２０秒の間に１５０℃〜１８０℃に到達する条件が、電気的接続及び接着力の向上の観点から好ましい。

こうして得られる接続構造２００は、導電性接着フィルム１０中に分散した導電性粒子１が表面電極３及び配線部材４間の電気的接続を十分なものとする。更に、導電性接着フィルム１０が表面電極３と配線部材４とを十分な接着強度で接着する。これらの結果、接続構造２００は、接続信頼性に十分優れたものとなる。また、電気的接続を確保するためにはんだを用いなくてもよいため、接続構造２００の特性劣化が十分に抑制され、パッケージングに起因する製品の歩留低下も防止できる。

本実施形態の導電性接着フィルム１０は、上述のとおり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。本実施形態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。

本実施形態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、本実施形態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。

ここで、図３は、本実施形態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。

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。

かかる構成を有する太陽電池モジュール１００は、上述した本実施形態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。これにより、太陽電池モジュール１００は、その優れた接続信頼性に起因して、高いＦ．Ｆ．を長時間確保することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

本発明の接続方法は、上述の太陽電池を作製する際のみでなく、例えば、タンタルコンデンサ、アルミ電解コンデンサ、セラミックコンデンサ、パワートランジスタ、各種センサ、ＭＥＭＳ関連材料、ディスプレイ材料の引き出し配線部材等を作製する際にも好適に使用することができる。

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
まず、多結晶性シリコンウエハの表面上に、銀ガラスペーストから形成される表面電極（幅２ｍｍ×長さ１５ｃｍ、Ｒｚ：１０μｍ、Ｒｙ：１４μｍ）を設けてなる太陽電池セル（ＭＯＴＥＣＨ社製、商品名「１２５角セル多結晶ＭＯＴ Ｔ１」、厚さ：２５０μｍ×幅１２．５ｃｍ×長さ１２．５ｃｍ）を準備した。

次に、ブチルアクリレート４０質量部、エチルアクリレート３０質量部、アクリロニトリル３０質量部、及びグリシジルメタクリレート３質量部を共重合してなるアクリルゴム（日立化成工業社製、商品名「ＫＳ８２００Ｈ」、分子量：８５万）を準備した。

フェノキシ樹脂（ユニオンカーバイド社製、商品名「ＰＫＨＣ」、重量平均分子量：４５０００）５０ｇ、及び上記アクリルゴム１２５ｇを酢酸エチル４００ｇに溶解し、固形分３０質量％の溶液を得た。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のエポキシ樹脂（旭化成ケミカルズ社製、商品名「ノバキュアＨＸ−３９４１ＨＰ」、エポキシ当量：１８５ｇ／ｅｑ）３２５ｇを上記溶液に添加し、更に溶液を撹拌して、ペースト状の接着剤成分を得た。

次に、上述の接着剤成分に対して平均粒子径が１２μｍの導電性粒子であるニッケル粒子（見掛け密度：３．３６ｇ／ｃｍ^３）を添加して分散させた。こうして接着剤成分及び導電性粒子の合計体積に対して５体積％の導電性粒子を配合するペースト状導電性接着剤を得た。なお、導電性粒子の平均粒子径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、日立製作所社製、商品名「Ｓ−５１０」）での観察を経て、上述の方法により導出された。また、導電性粒子の配合量は、導電性粒子の形状を平均粒子径が直径である球状とみなして算出した粒子体積、及び、導電性粒子の見掛け密度から算出した。

上記ペースト状導電性接着剤を、ロールコータ（テスター産業社製、商品名「ＰＩ−１２１０」）を用いて、配線部材である幅２０ｃｍ×長さ３０ｃｍ×厚さ１７５μｍの電解銅箔の光沢面に塗布して塗膜を得た。ロールコータのギャップは、塗膜から溶媒等を揮発させた後の厚さ、すなわち導電性接着フィルムの厚さが２５μｍとなるよう調整した。この調整は、予めギャップを変更して、溶媒等を除去した後の膜厚が異なる３種のフィルムを作製し、ギャップと膜厚との関係式を導出して、その関係式に基づいて行った。

次に、塗膜をホットプレート上に載置して、７０℃で３分間加熱することにより、溶媒等を揮発させた。その後、スリッター（東洋刃物社製、商品名「高精度ギャングユニット」）により２ｍｍ幅に裁断して、導電性粒子を分散し厚さ２５μｍである導電性接着フィルムを電解銅箔の光沢面上に設けた積層体を得た。この積層体を２０ｃｍ長さに裁断して、幅２ｍｍ×長さ２０ｃｍの矩形にした。

次いで、導電性接着フィルムの電解銅箔側とは反対側の表面と、上記太陽電池セルの表面電極の表面とが接するように、それらを積層して積層体を得た。続いて、その積層体に対して、圧着ツール（日化設備エンジニアリング社製、商品名「ＡＣ−Ｓ３００」）を用いて、加熱温度１７０℃、加圧圧力２ＭＰａ、加熱・加圧時間２０秒間の条件で、積層方向に加熱及び加圧を施した。こうして、太陽電池セルの表面電極に電解銅箔による配線部材が導電性接着フィルムを介して接続した接続構造を得た。

（実施例２）
電解銅箔に代えて、絶縁フィルムである樹脂フィルムの主面上に銅めっきを施した銅めっきフィルム（銅めっき厚さ：４０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、接続構造を得た。

（実施例３）
ニッケル粒子に代えて、プラスチック粒子の表面を金めっきで被覆してなる金めっきプラスチック粒子（平均粒子径：２０μｍ、金めっき厚さ：平均２００Å、見掛け密度：２．８ｇ／ｃｍ^３）を用い、Ｒｚ：１０μｍ、Ｒｙ：１４μｍの表面粗さを有する銀ガラスペーストから形成される表面電極を設けてなる太陽電池セルに代えて、Ｒｚ：１５μｍ、Ｒｙ：１８μｍの表面粗さを有する銀ガラスペーストから形成される表面電極を設けてなる太陽電池セル（ＭＯＴＥＣＨ社製、商品名「１２５角セル多結晶ＭＯＴ Ｔ１」、厚さ：２５０μｍ×幅１２．５ｃｍ×長さ１２．５ｃｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、接続構造を得た。

（比較例１）
まず、実施例１と同様の太陽電池セルを準備した。次に、はんだめっき銅線（幅２ｍｍ×厚さ２５０μｍ）を準備し、上記太陽電池セルの電極とはんだめっき銅線とをはんだ接続した。こうして接続構造を得た。

（比較例２、３）
導電性粒子の平均粒子径を表４に記載のとおりに代えた以外は実施例１と同様にして、接続構造を得た。

（比較例４）
導電性接着フィルムの厚さを表６に記載のとおりに代えた以外は実施例１と同様にして、接続構造を得た。

以上、各実施例及び比較例に係る接着剤成分における各物質の配合を表１、２に、導電性粒子及び配線部材の種類を表３、４に、表面電極の表面粗さ及び導電性接着フィルムの種類を表５、６にそれぞれ示す。なお、導電性接着フィルムの厚さ、表面電極の表面粗さについては、下記のようにして測定した。また、導電性接着フィルムの弾性率（貯蔵弾性率）は上述のようにして測定した。

［導電性接着フィルムの厚さ測定］
導電性接着フィルムの厚さについては、マイクロメータ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ Ｃｏｒｐ．社製、商品名「ＩＤ−Ｃ１１２Ｃ」）により測定した。

［表面電極の表面粗さ測定］
表面電極の十点平均粗さＲｚ及び最大高さＲｙについては、ＪＩＳ−Ｂ０６０４−１９９４に準拠して導出した。電極表面は、超深度形状測定顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、商品名「ＶＫ−８５１０」）により観察し、画像計測・解析ソフト（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、商品名「ＶＫ−Ｈ１Ａ７」によりＲｚ及びＲｙを導出した。

＜各特性の評価＞
上記実施例１〜３及び比較例１〜４の接続構造について、ピール強度、ウエハ（基材）の反り、Ｆ．Ｆ．（１０００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）、太陽電池セルの歩留を下記のようにして測定した。結果を表７、８に示す。

［ピール強度測定］
得られた接続構造におけるタブ電極（電解銅箔又は銅めっきフィルム）の端部を垂直に折り曲げ、ピール強度測定装置（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製、商品名「ＳＴＡ−１１５０」）のチャックに固定した。その後、引っ張り速度２ｃｍ／秒でタブ電極を引き上げて、ピール強度を測定した。なお、表中「ウエハ割れ」とは、ピール強度が高いために、タブ電極を完全にピール（剥離）する前にウエハが割れてしまい、ピール強度が測定できなかったことを意味する。

［ウエハの反り測定］
得られた接続構造を、そのウエハを下側にして平滑面上に載置し、矩形のウエハの一端（一辺）を平滑面に固定した。ウエハは電極側とは反対側の面が凸状になっているため、矩形のウエハの一端を平滑面に固定すると、それと対向する一端が浮き上がった状態になった。その浮き上がった一端の平滑面からの距離を、焦点深度計を用いて５点測定し、相加平均値を算出した。ウエハの一辺長さに対する上記相加平均値の割合（％）を反り量として導出した。なお、測定限界下限値が０．３％であるため、それよりも小さい場合は表中「＜０．３」と示した。

［Ｆ．Ｆ．（１０００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の測定］
得られた接続構造のＩＶ曲線を、ソーラシミュレータ（ワコム電創社製、商品名「ＷＸＳ−１５５Ｓ−１０」、ＡＭ：１．５Ｇ）を用いて測定した。また、接続構造を８５℃、８５％ＲＨの高温高湿雰囲気下で１０００時間静置した後、同様にＩＶ曲線を測定した。それぞれのＩＶ曲線からＦ．Ｆを各々導出し、高温高湿雰囲気下に静置した後のＦ．Ｆを、高温高湿条件下に静置する前のＦ．Ｆ．で割った値であるＦ．Ｆ．（１０００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）を評価指標として用いた。なお、一般にＦ．Ｆ．（１０００ｈ）／Ｆ．Ｆ．（０ｈ）の値が０．９５以下となると接続信頼性が低いと判断される。

［太陽電池セルの歩留測定］
まず、接続構造を１０個作製した。それぞれの接続構造の状態を観察し、１０個のうち、割れや剥離が認められるものを除いた個数を歩留（％）として評価した。

実施形態に係る導電性接着フィルムの一部を示す模式断面図である。 実施形態に係る接続構造の一部を示す模式断面図である。 実施形態に係る太陽電池モジュールの要部を示す模式図である。

符号の説明

１…導電性粒子、２…接着剤成分、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、２００…接続構造。

Claims (9)

1. 太陽電池セルの表面電極と配線部材とを、導電性接着フィルムを介して電気的に接続する方法であって、
   前記導電性接着フィルムは絶縁性接着剤と導電性粒子とを含有し、
   前記表面電極の前記導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さをＲｚ（μｍ）、最大高さをＲｙ（μｍ）として、
   前記導電性粒子は、その平均粒子径ｒ（μｍ）が前記十点平均粗さＲｚ以上であり、かつ、前記導電性接着フィルムの厚さｔ（μｍ）は前記最大高さＲｙ以上である、接続方法。
2. 前記配線部材がフィルム状の導電部材である、請求項１記載の接続方法。
3. 前記配線部材が、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＭｇからなる群より選ばれる１種以上の金属を主成分として含む、請求項１又は２に記載の接続方法。
4. 前記表面電極が、単結晶シリコンウエハ、多結晶シリコンウエハ、非結晶シリコンウエハ及び化合物半導体ウエハからなる群より選ばれる１種以上のウエハの表面上に設けられた電極である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続方法。
5. 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に用いられる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、
   前記表面電極の前記導電性接着フィルムと接する面の十点平均粗さをＲｚ（μｍ）、最大高さをＲｙ（μｍ）として、
   前記導電性粒子は、その平均粒子径ｒ（μｍ）が前記十点平均粗さＲｚ以上であり、かつ、前記導電性接着フィルムの厚さｔ（μｍ）は前記最大高さＲｙ以上である、導電性接着フィルム。
6. 前記配線部材がフィルム状の導電部材である、請求項５記載の導電性接着フィルム。
7. 前記配線部材が、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ及びＭｇからなる群より選ばれる１種以上の金属を主成分として含む、請求項５又は６に記載の導電性接着フィルム。
8. 前記表面電極が、単結晶シリコンウエハ、多結晶シリコンウエハ、非結晶シリコンウエハ及び化合物半導体ウエハからなる群より選ばれる１種以上のウエハの表面上に設けられた電極である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の導電性接着フィルム。
9. 表面電極を有する複数の太陽電池セルが、前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、
   前記表面電極と前記配線部材とが、請求項５〜８のいずれか一項に記載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。

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