JP2014183201A - 太陽電池用集電シート及びそれを用いた太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールにおける内部配線用の太陽電池用集電シートであって、電極及び配線部間の短絡を防ぎ、且つ、衝撃を緩和することのできる太陽電池用集電シートであって、長期耐久性に優れた太陽電池用集電シートを低コストで提供する。
【解決手段】この太陽電池用集電シート２は、太陽電池モジュールにおける内部配線用としてバックコンタクト型の太陽電池素子１の裏面側に配置され、樹脂基材２１の表面に、アルミニウムによって形成された配線部２２１と、非配線部２２２と、からなる回路２２が形成されていて、回路２２上にポリエチレン系樹脂からなる封止材層２３が積層されている。
【選択図】図６

Description

この発明は、バックコンタクト型の太陽電池素子から電気を取り出すための太陽電池用集電シート及びそれを用いた太陽電池モジュールに関する。

近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。一般に、太陽電池を構成する太陽電池モジュールは、受光面側から、透明前面基板、表面側封止材シート、太陽電池素子、裏面側封止材シート、及び裏面保護シートが順に積層された構成であり、太陽光が上記太陽電池素子に入射することにより発電する機能を有している。

ところで、太陽電池素子は、太陽光を受光する受光面と、その裏側に位置する非受光面とを含むが、受光面における太陽光線の受光効率を高めるために、受光面には電極を配置せず、非受光面に異なる極性を有する複数の電極を配置したバックコンタクト型の太陽電池素子が知られている。

バックコンタクト形の太陽電池素子には種々の方式がある。受光面と非受光面とを貫通する複数のスルーホールを有する半導体基板を備え、非受光面に極性が異なる複数の電極が設けられたメタルラップスルー（ＭＷＴ）方式、或いはエミッタラップスルー（ＥＷＴ）方式の太陽電池素子がある他、太陽電池素子の裏面に、くし型形状のｐ型、ｎ型の拡散層を形成し、そのｐ、ｎ領域から電気を取り出す構造の「ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ ｂａｃｋ−ｃｏｎｔａｃｔ（ＩＢＣ）方式」等、スルーホールを有しない構造の太陽電池素子もある。

バックコンタクト型の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールにおいては、太陽電池素子から電気を取り出すための回路を樹脂シートの表面に形成した太陽電池用集電シートが用いられる。そして、太陽電池用集電シートの回路を形成するための導電性基材としては、従来、極めて導電性に優れ、他の様々な分野の回路基板において、導電性基材としての使用実績が豊富な銅箔が広く用いられてきた。

ここで、バックコンタクト型の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールにおいては、太陽電池素子の非受光面側おける太陽電池素子の電極と集電シートの回路間の不要な短絡を防ぐために、回路上に絶縁性接着剤等によって絶縁層を形成することが必須となっている。又、近年、薄膜化が進んでいる太陽電池素子を外部衝撃から守るために、衝撃を充分に緩和することのできる封止材の配置も必須となっている。そのような封止材としては、従来より、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）樹脂が広く用いられてきた。

電極、回路間の不要な短絡を防ぎながら安全に効率よく電気を取り出すことができ、且つ、太陽電池素子を外部衝撃から保護しうる太陽電池用集電シートして、銅箔からなる回路上に、絶縁性接着剤からなる絶縁層を形成し、更にその上に、ＥＶＡ等の樹脂フィルムからなる封止材を積層した太陽電池用集電シート、及びそれを用いた太陽電池モジュールが提案されている（特許文献１）。又、上記の封止材としてポリエチレン系の樹脂フィルムを採用して絶縁層としての機能も兼ね備えさせた、より簡易な構成の集電シート、及びそれを用いた太陽電池モジュールも提案されている（特許文献２）。

特開２０１２−７４６８５号公報 特開２０１２−９４８４６号公報

上記例示の通り、従来の太陽電池用集電シートにおいて回路（配線部）を形成する導電性基材として用いられてきた銅箔は極めて酸化し易い。回路表面が酸化するとハンダ密着性が劣化し、太陽電池モジュールの故障原因となる。又、銅箔は重量が大きいため、太陽電池モジュールの重量が増え、ユーザー側の設置において重量の制約が発生するという欠点もあった。更に、銅は価格が高いため製造コストが嵩むという問題もあり、これらの問題を解決するために、太陽電池用集電シートにおいて、銅に代えて用いることができる導電性基材が求められていた。

例えば、特開２０１０−１５５７５５３号公報にも一案として記載されている通り、例えば、銅に代わる導電性基材として、金属としての安定性、導電性、軽量性、加工性、経済性等に優れるアルミニウムを使用することも考えられる。しかし、実際には、封止材として従来広く用いられているＥＶＡと、アルミニウムからなる回路を備える集電シートを積層して太陽電池モジュールを構成した場合には、アルミニウムの水蒸気バリア性が銅よりも劣ることから、加水分解性を有するＥＶＡの劣化が促進され、太陽電池モジュール内部で、封止材層とその他の層との間の密着性、特に長期耐久性が低下してしまうという問題点があった。そのため、アルミニウムを導電性基材として採用した太陽電池用集電シートは、未だ実用化された例はなく、それを用いた太陽電池モジュールも依然存在していない。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであり、バックコンタクト型の太陽電池素子から集電するための太陽電池用集電シートであって、電極や回路間の短絡の防止や、外部衝撃の緩和が可能であり、且つ、軽量で設置容易でありながら、長期耐久性に優れる太陽電池用集電シート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課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、太陽電池用集電シートの回路をアルミニウムによって形成した場合には、更に、封止材層として、ポリエチレン系樹脂を用いた封止材を回路上に積層した太陽電池用集電シートとし、それを用いて太陽電池モジュールを構成することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に本発明は以下のものを提供する。

（１） 太陽電池モジュールにおける内部配線用としてバックコンタクト型の太陽電池素子の裏面側に配置され、樹脂基材の表面にアルミニウムの配線部が形成されている回路と、前記回路上に積層され、ポリエチレン系樹脂からなる封止材層と、を備え、前記封止材層には、該封止材層を介して、前記太陽電池素子の非受光面側の電極と、これに対応する前記配線部とを導通するために前記配線部が露出する導通凹部が形成されていることを特徴とする太陽電池用集電シート。

（２） 前記封止材層のＪＩＳ Ｃ６４８１で測定した体積抵抗値が１０^７Ω以上である（１）に記載の太陽電池用集電シート。

（３） 前記封止材層が、密度０．８７０ｇ／ｃｍ^３以上０．９８０ｇ／ｃｍ^３以下のポリエチレン系樹脂である（１）又は（２）に記載の太陽電池用集電シート。

（４） 前記ポリエチレン系樹脂が、シラン変性ポリエチレン樹脂を含有するポリエチレン系樹脂である（３）に記載の太陽電池用集電シート。

（５） 前記回路はその表面に絶縁層を備え、前記導通凹部は、前記封止材層及び前記絶縁層を貫通して形成されている（１）から（４）のいずれかに記載の太陽電池用集電シート。

（６） 前記樹脂基材の裏面側に裏面保護シートが一体化されている（１）から（５）のいずれかに記載の裏面保護シート一体化太陽電池用集電シート。

（７） （１）から（６）のいずれかに記載の太陽電池用集電シートが、バックコンタクト型の太陽電池素子の非受光面側に積層されてなる接合部材を備える太陽電池モジュール。

（８） 樹脂基材の表面にアルミニウムの配線部が形成されている回路と、前記回路上に積層され、ポリエチレン系樹脂からなる封止材層と、前記封止材層上に積層されたバックコンタクト型の太陽電池素子と、を備える太陽電池モジュール。

本発明によれば、バックコンタクト型の太陽電池素子に接合される太陽電池用集電シートであって、安全性、集電効率、衝撃緩和能力に優れ、且つ、長期耐久性をも兼ね備えた太陽電池用集電シート及びそれを用いた太陽電池モジュールを従来よりも低コストで提供することができる。

スルーホールを有するバックコンタクト型の太陽電池素子を模式的に表した斜視図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 太陽電池素子と本発明の太陽電池用集電シートの接合部材を模式的に表した斜視図である。 図３の接合部材３の、太陽電池素子１と太陽電池用集電シート２の接合前の状態におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 図３の接合部材３の、太陽電池素子１と太陽電池用集電シート２の接合後の状態におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの層構成の一例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜バックコンタクト型の太陽電池素子＞
まず、図１、図２を参照しながら本発明の太陽電池用集電シート、及びそれを用いた太陽電池モジュールにおいて、好ましく用いられる太陽電池素子の一例として、スルーホールを有するバックコンタクト型の太陽電池素子１について説明する。図１は、太陽電池素子１を模式的に表した斜視図である。図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

太陽電池素子１は、上下に積層されるＮ極の受光面側素子１１とＰ極の非受光面側素子１２とからなり、受光面側素子１１と非受光面側素子を貫通する複数のスルーホール１３と、受光面側素子１１からスルーホール１３を経て非受光面側に形成される負電極である第１電極４１と、非受光面側素子上に形成される正電極である第２電極４２とからなる電極４を備える。

尚、本明細書においては、受光面側素子がＮ極であり、非受光面側素子がＰ極である太陽電池素子１、即ち、第１電極４１が負電極であり第２電極４２が正電極である太陽電池素子１を実施例として例示する。但し、太陽電池素子の構成はこれに限られるものではない。例えば、図１と異なり受光面側がＰ極である太陽電池素子の場合には、第１電極４１と第２電極４２の正負の極性が逆転する。本発明の太陽電池用集電シートは、そのような構成の太陽電池素子にも用いることができる。そして、そのような実施形態である場合も、本実施例と全く同様の効果を奏しうるものである。

スルーホール１３を有するバックコンタクト型の太陽電池素子の具体例としては、メタルラップスルー（ＭＷＴ）方式、エミッタラップスルー（ＥＷＴ）方式の太陽電池素子が挙げられる。ＭＷＴ方式の太陽電池素子とは、太陽電池素子１の、スルーホール１３内に銀ペースト１４等の金属を充填し、金属を通して受光面で集めた電力を非受光面側の第１電極４１（負電極）より取り出す構造の太陽電池素子をいう。ＥＷＴ方式の太陽電池素子とは、太陽電池素子１のスルーホール１３の内壁に拡散層を設け、拡散層を通して受光面で集めた電力を非受光面側の第１電極（負電極）より取り出す構造の太陽電池素子をいう。

尚、本発明の太陽電池用集電シートを用いることができる太陽電池素子は、必ずしも上記のようなスルーホール１３を有する太陽電池素子には限られない。本発明の太陽電池用集電シートは、非受光面に異なる極性を有する複数の電極を配置したバックコンタクト型の太陽電池素子であれば、スルーホール１３を有さないＩＢＣ方式等の太陽電池素子にも好ましく用いることができる。

＜太陽電池用集電シート＞
図３から図５を参照しながら、本発明の太陽電池用集電シートの一実施形態である太陽電池用集電シート２について説明する。図３は、スルーホール１３を有するバックコンタクト型の太陽電池素子１と本発明の太陽電池用集電シート２の接合部材３を模式的に表した斜視図である。図４は、図３の接合部材３の、太陽電池素子１と太陽電池用集電シート２の接合前の状態におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。図５は図３の接合部材３の、太陽電池素子１と太陽電池用集電シート２の接合後の状態におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

本実施形態の太陽電池用集電シート２は、樹脂基材２１と、回路２２と、封止材層２３と、封止材層２３の一部に形成された導通凹部２４と、を備える。樹脂基材２１の表面にはアルミニウムによって形成された配線部２２１と、配線が形成されていない部分である非配線部２２２からなる回路２２が形成されている。そして、回路２２を覆って封止材層２３が形成されている。又、封止材層２３の上部表面から、回路２２の上部表面まで貫通する導通凹部２４が形成されている。

［樹脂基材］
樹脂基材２１は、シート状に成型された樹脂である。ここで、シート状とはフィルム状を含む概念であり、本発明において両者に差はない。樹脂基材２１を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系等が例示される。

樹脂基材２１の厚さは、太陽電池用集電シート２に要求される強度や薄さ等に応じて適宜設定すればよい。樹脂基材２１の厚さは、特に限定されないが、一例として２０μｍ以上２５０μｍ以下の厚さが挙げられる。

［回路］
回路２２は、所望の配線形状となるように太陽電池用集電シート２の表面に形成された電気配線である。本発明の太陽電池用集電シート２は、この回路２２の配線部２２１が、アルミニウムによって形成されたものである点に特徴がある。

アルミニウムは表面に強固な酸化膜が存在し金属として安定している。又、ポリエチレン系樹脂はアルミニウムを侵食する酸性ガスを発生させないため、ポリエチレン系樹脂からなる封止材との組合せで太陽電池モジュールを構成した際には、アルミニウムの安定性は更に高まる。

又、アルミニウムは、導電性についても、銅の導電率との対比において６３％と、導電性基材として実施上好ましい範囲にある。例えば、約１．６倍の量を使用することで銅と同等の導電性を確保できるが、アルミニウムは銅と比較して極めて安価であるため、そのように使用量を増量したとしても、尚、総製造コストを低減することができる。又、アルミニウムの比重は、銅の８．９３に対して、２．７と、約１／３であるため、銅からアルミニウムへの導電性基材の材料変更によって、太陽電池モジュールの軽量化を図ることもできる。

回路２２の厚さは、太陽電池用集電シート２に要求される耐電流の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。回路２２の厚さは、特に限定されないが、一例として１０〜５０μｍが挙げられる。

尚、アルミニウムによって形成された配線部２２１を備える回路２２を樹脂基材２１の表面に形成するためには、銅箔からなる配線部を備える従来の回路の形成方法として一般的に用いられてきたエッチングによる方法の他、太陽電池用集電シート２においては、後に詳細を説明する通り、グラビア印刷やフレキソ印刷等の各種のパターン印刷による回路形成方法を特に好ましく用いることができる。

尚、本発明の太陽電池用集電シートは、回路２２上に絶縁層（図示せず）が形成されているものであってもよい。回路２２上の絶縁層上に封止材層２３が形成されている構成とすることによって、非受光面側素子と配線部との間の短絡を、更に確実に防ぐことができる。

回路２２上に、このような絶縁層を形成するための絶縁剤として、従来から広く用いられている絶縁性の極めて高いエポキシ−フェノール系インキ等の熱硬化性絶縁インキに替えて、コート剤として紫外線硬化型絶縁剤を好適に用いることができる。紫外線硬化型絶縁コート剤を用いることにより、絶縁層形成時のインキのキュア温度を低温に抑えることができる。これにより、ガラス転移温度が１００℃以下である経済性に優れたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を樹脂基材２１として使用することができる。又、工程として、紫外線硬化の方が熱硬化よりも経済性に優れる。よって、絶縁層を形成するための絶縁剤として、紫外線硬化型絶縁コート剤を用いることにより、太陽電池用集電シート又は太陽電池モジュールの生産性を高めることができる。

絶縁層の厚さは５μｍ以上２５μｍ以下が好ましい。５μｍ未満であると、封止材層を積層したとしても絶縁性が不十分となるので好ましくなく、２５μｍを超えてもそれ以上の効果が得られず、むしろ導通凹部２４のパターン形成が困難となり、又、不経済であるので好ましくない。

［封止材層］
図５に示すように、封止材層２３は、回路２２上に導通凹部２４が占める場所を除いて形成される。封止材層２３は、太陽電池モジュール内において、太陽電池素子の位置を固定し、又、外部からの衝撃を緩和するために配置される。本発明の太陽電池用集電シート２は、この封止材層２３を、ポリエチレン系樹脂によって形成したものである点に特徴がある。

ここで、ポリエチレン系樹脂は、従来、封止材の材料として広く用いられてきたＥＶＡと異なり加水分解しない。上述の通り、配線部２２１を水蒸気バリア性に劣るアルミニウムで形成したとしても、密着性や耐久性の極端な劣化を引き起こすことはない。加えて、ポリエチレン系樹脂は、上述の通り、アルミニウムを侵食する酸性ガスを発生させない点においても、アルミニウムとの相性が極めて良好である。よって、配線部２２１を形成する導電性基材をアルミニウムとし、更に、封止材層２３を形成する樹脂基材をポリエチレン系樹脂に限定する本発明特有の組み合わせによって、より優れた長期耐久性を備え、より軽量化された太陽電池モジュールを、従来よりも低コストで生産することができる。

封止材層２３を形成するポリエチレン系樹脂としては、密度０．８７０ｇ／ｃｍ^３以上０．９８０ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは、密度０．８８０ｇ／ｃｍ^３以上０．９１０ｇ／ｃｍ^３以下のポリエチレン系樹脂を用いることができる。又、密度が０．９００ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンを更に好ましく用いることができる。なかでも、メタロセン系直鎖低密度ポリエチレンは、シングルサイト触媒であるメタロセン触媒を用いて合成されるものであるが、側鎖の分岐が少なく、コモノマーの分布が均一であるため、分子量分布が狭く、上記のような超低密度にすることが可能であり封止材シートに対して柔軟性を付与できる。これにより、封止材シートとガラス、金属等との密着性が高まるため、封止材シートとして極めて好ましく用いることができる。

又、封止材層２３を形成するポリエチレン系樹脂は、更に、シラン変性ポリエチレン系樹脂を含有するものであってもよい。シラン変性ポリエチレン系樹脂は、主鎖となる直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等に、エチレン性不飽和シラン化合物を側鎖としてグラフト重合してなるものである。このようなグラフト共重合体は、接着力に寄与するシラノール基の自由度が高くなるため、太陽電池モジュールにおける他の部材への封止材シートの接着性を向上することができる。

シラン変性ポリエチレン系樹脂は、例えば、特開２００３−４６１０５号公報に記載されている方法で製造でき、当該樹脂を太陽電池モジュール用封止材組成物の成分として使用することにより、強度、耐久性等に優れ、且つ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐風圧性、耐降雹性、その他の諸特性に優れ、更に、太陽電池モジュールを製造する加熱圧着等の製造条件に影響を受けることなく極めて優れた熱融着性を有し、安定的に、低コストで、種々の用途に適する太陽電池モジュールを製造しうる。

封止材層２３を形成するポリエチレン系樹脂は、その封止材組成物の成分として架橋剤を用いたものであってもよい。架橋剤を組成物に添加する場合、架橋剤としては公知のものが使用でき、特に限定されない。例えば、公知のラジカル重合開始剤を用いることができる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ヒドロパーオキシ）ヘキサン等のヒドロパーオキサイド類；ジ‐ｔ‐ブチルパーオキサイド、ｔ‐ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ｔ‐パーオキシ）ヘキシン‐３等のジアルキルパーオキサイド類；ビス‐３，５，５‐トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｏ‐メチルベンゾイルパーオキサイド、２，４‐ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；ｔ‐ブチルパーオキシアセテート、ｔ‐ブチルパーオキシ‐２‐エチルヘキサノエート、ｔ‐ブチルパーオキシピバレート、ｔ‐ブチルパーオキシオクトエート、ｔ‐ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ‐ブチルパーオキシベンゾエート、ジ‐ｔ‐ブチルパーオキシフタレート、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５‐ジメチル‐２，５‐ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキシン‐３、ｔ‐ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルカーボネート等のパーオキシエステル類；メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類等の有機過酸化物、又は、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス（２，４‐ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジクミルパーオキサイド、といったシラノール縮合触媒等を挙げることができる。架橋剤の使用量は、組成物中に０．０１５質量％以上１．５質量％以下含まれることが好ましく、より好ましくは０．０２質量％以上１．０質量％以下の範囲である。

封止材層２３を形成するポリエチレン系樹脂は、更にその他の成分を含有したものであってもよい。例えば、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）等の架橋助剤、シランカップリング剤等の接着性向上剤、耐候性を付与するための耐候性マスターバッチ、各種フィラー、光安定化剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等が例示される。

ここで、例えば、回路上に封止材は積層されておらず、熱硬化型の絶縁インキ等からなる絶縁層のみが回路上に形成されている太陽電池用集電シートにおいては、電極及び配線部間の不要な短絡を防ぐために、当該絶縁層には、ＪＩＳ Ｃ６４８１で測定した体積抵抗値が１０^７Ω以上、好ましくは１０^１１Ω以上であることが求められている。本実施例に係る太陽電池用集電シート２は、封止材層２３に上記絶縁層の役割をも果たさせるものであるが、実施例として後述する通り、ポリエチレン系樹脂からなる封止材層２３の体積抵抗値は、上記体積抵抗値の条件を満たすため、本実施例に係る太陽電池用集電シート２によれば、上記の短絡を防いで、バックコンタクト型の太陽電池素子１から安全に電気を取り出すことができる。

封止材層２３の厚さは、１００μｍ以上６００μｍ以下が好ましく、１００μｍ未満であると充分に衝撃を緩和することができず、又、絶縁性も不十分となるので好ましくない。又、６００μｍを超えてもそれ以上の効果が得られず、むしろ導通凹部２４のパターン形成が困難となり、又、不経済であるので好ましくない。

図４及び図５に示すように、導通凹部２４は、太陽電池素子１と太陽電池用集電シート２の接合時において、太陽電池素子１の第１電極（負電極）４１の直下に形成される第１導通凹部２４１と、太陽電池素子１の第２電極（正電極）４２の直下に形成される第２導通凹部２４２とからなる。第１導通凹部２４１は太陽電池素子の上面側から見た平面視における形状及び面積がスルーホール１３と略同一であり、封止材層２３の上面部から配線部２２１の上面まで貫通する孔である。一方、第２導通凹部２４２は同じく封止材層２３の上面部から配線部２２１の上面まで貫通する孔であるが、その形状及び面積は、第２電極４２と接合されればよく、第２電極４２の形状位置に応じて適宜設計される。

太陽電池素子１と太陽電池用集電シート２の接合時において、第１導通凹部２４１は第１電極４１を間に挟んで対応するスルーホール１３と上下に重なる位置に形成され、又、第２導通凹部２４２は第２電極４２を間に挟んで対応するスルーホール１３と上下に重なる位置に形成される。第１導通凹部２４１と第２導通凹部２４２の空間部分には、導電性材料２５が充填されている。この導電性材料２５は、例えば、アルミニウム用のハンダ等が例示できる。上記アルミニウム用ハンダとしては、例えば「ＡＭ−０５５（日本アルミット株式会社製）」等の専用品があり、これを市場より入手して用いることができる。

このように、ポリエチレン系樹脂からなる封止材層２３は、衝撃緩和特性、絶縁性を備え、耐加水分解性を有し、更に、アルミニウムを侵食する酸性ガスの発生がない。よって、太陽電池用集電シート２を用いることにより、安全に電気を取り出すことができ、且つ、優れた長期耐久性を備えた太陽電池モジュールとすることができる。

＜太陽電池用集電シートの製造方法＞
太陽電池用集電シート２の製造においては、まず樹脂基材２１の表面に、アルミニウムからなる導電層が積層された積層シートが使用される。この積層シートに対して、エッチング工程及び剥離工程を施すことにより、太陽電池用集電シート２上に回路２２が形成される。更に回路２２が形成された積層シートに対して、封止材積層工程を施すことにより、回路２２上に封止材層２３が形成される。以下、エッチング工程、剥離工程、及び封止材積層工程について説明する。

［エッチング工程］
まず、エッチング工程について説明する。この工程は、所望の回路２２の形状にパターニングされたエッチングマスク（図示せず）を上記の積層シートの表面に作製した後でエッチング処理を行うことにより、エッチングマスクに覆われていない箇所における導電層を除去する工程である。

既に説明したように、この工程で使用される積層シートは、樹脂基材２１の表面にアルミニウムの導電層が形成されたものである。樹脂基材２１の表面にアルミニウムの導電層を形成させる方法については、アルミニウム箔を接着剤によって樹脂基材２１の表面に接着する方法、樹脂基材２１の表面にアルミニウム箔を蒸着させる方法等が例示されるが、コストの面からは、アルミニウム箔を接着剤によって樹脂基材２１の表面に接着する方法が有利である。中でも、ウレタン系、ポリカーボネート系、エポキシ系等の接着剤を使用したドライラミネート法によって銅箔を樹脂基材２１の表面に接着する方法が好ましい。

この工程では、まず、上記の積層シートの表面（すなわち上記の導電層の表面）に所望の配線部２２１の形状にパターニングされたエッチングマスク（図示せず）が作製される。エッチングマスクは、エッチング工程において、将来、配線部２２１となる導電層が浸漬液による腐食を免れるために設けられる。このようなエッチングマスクを形成する方法は特に限定されず、例えば、フォトレジスト又はドライフィルムをフォトマスクを通して感光させた後で現像することにより積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよいし、フレキソ印刷等の印刷処理により積層シートの表面にエッチングマスクを形成してもよい。フレキソ印刷等の印刷処理によって連続的にエッチングマスクを形成することにより、従来、枚様での作業を前提としていたエッチングマスクの形成をロール・トゥ・ロールで行うことができる。

ロール・トゥ・ロールでエッチング処理を行う上記製造方法によれば、枚様状態でのエッチング処理を前提とする従来方法と比較して、ロールの両端部分で無駄になる導電性基材が多くなるため、従来のように比較的高価な銅を導電性基材として用いる場合には、コスト高に直結してしまう。しかしながら、比較的安価なアルミニウムを導電性基材として選択した本発明の太陽電池用集電シート２においては、ロール・トゥ・ロールによる製造方法を採用することによる上記の材料コストの増加の影響以上に、ロール・トゥ・ロールで連続的に製造することによる生産性向上の効果が上回るため、ロール・トゥ・ロールでエッチング処理を行う上記製造方法によって、従来の製造方法よりも太陽電池用集電シート２の生産性を大きく向上させることができる。

エッチング工程におけるエッチング処理は、エッチングマスクに覆われていない箇所における導電層を浸漬液により除去する処理である。この処理を経ることにより、導電層のうち、配線部２２１となる箇所以外の部分が除去されるので、樹脂基材２１の表面には、所望とする配線部２２１の形状に導電層が残ることになる。尚、配線部を形成する導電性基材として、従来のように銅箔を用いた場合には、腐食液として塩化鉄・塩化銅等を用いる必要があり、処理速度が上がらないという問題があった。しかし、配線部２２１を形成する導電性基材をアルミニウムとした本発明の太陽電池用集電シート２の製造においては、塩酸や過酸化水素水を使用することが可能であるため、従来よりもエッチング処理の速度を大きく高めて生産性を向上させることができる。更に、アルミニウムは表面に酸化被膜が形成されることにより、錆びにくい性質も兼ね備える。

［剥離工程］
次に、剥離工程でアルカリ性の剥離液を使用して、エッチングマスクを除去する。この工程を経ることにより、エッチングマスクが配線部２２１の表面から除去される。剥離工程で使用されるアルカリ性の剥離液としては、例えば、所定濃度の苛性ソーダの水溶液が挙げられる。

［封止材積層工程］
封止材層２３の形成方法は特に限定されないが、例えば、封止材をシート状に形成後、導通凹部２４を形成する位置に予めパンチング等で貫通孔を形成してから、積層することで回路２２上に貫通する導通凹部２４を形成できる。

尚、上記製造方法によれば、シート状の封止材を回路上に積層した段階では、図４に示す通り、厳密には非配線部２２２には封止材層２３は形成されない場合もある。しかし、後述する太陽電池モジュールの製造工程における真空熱ラミネート加工の過程において、加工に係る熱により、軟化した封止材が非配線部２２２にも流れ込み、図５に示す通り、非配線部２２２にも封止材層２３が形成されることとなる。

［封止材積層工程］
封止材層２３の形成方法は特に限定されないが、例えば、通常の熱可塑性樹脂において用いられる成形法、即ち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により封止材をシート状に成型後、導通凹部２４を形成する位置に予めパンチング等で貫通孔を形成してから、積層することで回路２２上に貫通する導通凹部２４を形成することができる。尚、シート状の封止材を回路上に積層した段階では、図４に示す通り、厳密には非配線部２２２には封止材層２３は形成されない場合もある。しかし、後述する太陽電池モジュールの製造工程における真空熱ラミネート加工の過程において、軟化した封止材が非配線部２２２にも流れ込み、図５に示す通り、非配線部２２２にも封止材層２３が形成されることとなる。

＜太陽電池モジュール＞
図６を参照しながら、本発明の太陽電池用集電シートを用いた太陽電池モジュール１００について説明する。図６は、バックコンタクト型の太陽電池素子１と本発明の太陽電池用集電シート２を備える太陽電池モジュール１００の層構成を模式的に示した断面図である。

本発明の太陽電池モジュール１００は、入射光の受光面側から、透明前面基板５、前面封止材層６、太陽電池素子１、背面封止材層となる封止材層２３を備える太陽電池用集電シート２、及び裏面保護シート７が順に積層されている。又、必要に応じて、適宜この他の部材を積層してもよい。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
本発明の一実施形態である太陽電池用集電シート２と太陽電池素子１を接合した接合部材３とを備える太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。

図５に示すように、太陽電池用集電シート２、太陽電池素子１及び他の部材の一体化の工程の前に、まず太陽電池用集電シート２の導通凹部２４に導電性材料２５を充填する。これにより、導通凹部２４は、配線部２２１が底面で露出するように形成されているため、導電性材料２５と配線部２２１とが導通する。より具体的には図５において、配線部２２１と第１電極４１（負電極）に接続される第１導通凹部２４１と、配線部２２１と第２電極４２（正電極）に接続される第２導通凹部２４２とが、それぞれ封止材層２３によって別個に導通される。

一方の太陽電池素子１は、示すバックコンタクト型の太陽電池素子１が用いられる。ＭＷＴ方式の太陽電池素子の場合は、スルーホール１３には、図５に示すように銀ペースト１４が充填されている。

次に太陽電池用集電シート２、太陽電池素子１、及び、図示しない裏面保護シート等の他の部材を積層して一体化する。この一体化の方法としては真空熱ラミネート加工により一体化する方法が挙げられる。上記方法を用いた際のラミネート温度は、１３０℃〜１９０℃の範囲内とすることが好ましい。又、ラミネート時間は、５分〜６０分の範囲内が好ましく、特に８分〜４０分の範囲内が好ましい。

この一体化の過程において、太陽電池用集電シート２の封止材層２３は、加熱により、軟化して非配線部２２２にも流れ込み、図５に示す通り、非配線部２２２にも封止材層２３が形成されることとなる。これにより、封止材層２３が電極、配線部２２１間の不要な短絡を防ぐ絶縁層としても機能することができるようになる。

又、この一体化の過程において、太陽電池用集電シート２の樹脂基材２１は、太陽電池モジュールとして他の部材と強固に一体化されているため、太陽電池用集電シート２の基材樹脂のＴｇ以上で加熱しても熱による収縮、変形の問題が生じない。

尚、本発明の太陽電池用集電シート２は、アルミニウムによって形成された配線部２２１を備える回路２２上にポリエチレン系樹脂からなる封止材層２３が積層されているものをいうが、本発明の太陽電池モジュールについては、予め回路２２上に封止材層２３が積層されているものに限られない。樹脂基材の表面に形成され、アルミニウムによって形成された配線部と非配線部とからなる回路と、その回路上に積層されたポリエチレン系樹脂からなる封止材層と、その封止材層上に積層されたバックコンタクト型の太陽電池素子と、を備える太陽電池モジュールであれば、例えば、上記の集電シートと上記の封止材層を別途に製造し、それらを他の構成部材とあわせて、太陽電池モジュールの製造時に一体化した太陽電池モジュールであっても本発明の範囲である。

上記の一体化によって、図４に示すように、第１電極４１から取り出された電気はスルーホール１３内の銀ペースト１４を経て、更に第１導通凹部２４１内の導電性材料２５を介して対応する配線部２２１に伝導される。又、第２電極４２から取り出された電気は第２導通凹部２４２内の導電性材料２５を介して対応する配線部２２１に伝導可能となる。

尚、太陽電池用集電シート２は、上記の通り、太陽電池素子１の他、他の部材と一体化する工程を経て、太陽電池モジュールとなるが、その工程に先だって、樹脂基材２１の裏面側に予め別のＥＴＦＥ、耐加水ＰＥＴ等の裏面保護シート（図示せず）を一体化することにより、太陽電池モジュールの製造に用いる裏面保護シート一体化集電シートとすることも可能である。上記の裏面保護シート一体化集電シートを作成するには、樹脂基材２１の裏面側に裏面保護シートをドライラミネーション法等によって積層する。

以下、実施例により本発明を更に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。

［試験例１］
本発明の太陽電池用集電シートにおいて封止材層として用いられるポリエチレン系樹脂について試料を用意し、下記の通り、絶縁性についての試験を行った。

絶縁性についての試験は、ＪＩＳ Ｃ６４８１により、下記試料の体積抵抗値を測定することにより行った。測定機器としては、超絶縁計（日置電機株式会社製：型番ＳＭ−８２１５）を用いた。試料については、特開２００３−４６１０５に記載のポリエチレン系の樹脂（以下、「樹脂１」とも言う）と、ＶＡ含量２８％のＥＶＡ樹脂（以下、「樹脂２」とも言う）を用い、試料の厚さはいずれも４００μｍとした。結果を表１に示す。

表１より、ポリエチレン系樹脂を用いた封止材層２３は、従来広く用いられているＥＶＡ樹脂を用いた場合と、ほぼ同等の絶縁性を備えるものであり、太陽電池用集電シートにおける上記短絡を防ぐことができるものであることが分かる。

［試験例２］
以下の通り、本発明の集電シートについて、アルミニウムからなる導電性基材の酸化を抑制する機能を検証するための試験を行った。

上記の樹脂１を５０ｍｍ×５０ｍｍにカットした封止材サンプル（厚さ４００μｍ）を２枚用意し、２枚の封止材サンプルの間に、３０ｍｍ×３０ｍｍにカットしたアルミニウム箔（厚さ４０μｍ）を挟んだ状態で加熱圧着し、実施例の試料を作成した。又、樹脂１を樹脂２に替えたこと以外は上記と同じ方法で、比較例の試料を作成した。それぞれの試料を、外気を遮断した状態で、１６０℃、１６時間の条件で加熱し、加熱後のアルミニウム箔の表面の状態をそれぞれ目視により観察した。

実施例の試料については、導電性基材表面の端部近傍のごく一部（全表面積の５％未満程度）に、表面劣化が観察された。一方比較例の試料については、ＥＶＡ樹脂からの酸性ガスの発生による酸化の結果であると推測される表面劣化が導電性基材表面のほぼ全面にわたって観察された。

以上より、本発明の太陽電池用集電シート及びそれを用いた太陽電池モジュールは、電極や回路間の短絡の防止が充分に可能であり、且つ、長期耐久性に優れるものであることが分かる。

１ 太陽電池素子
１３ スルーホール
２ 太陽電池用集電シート
２１ 樹脂基材
２２ 回路
２３ 封止材層
２４ 導通凹部
２５ 導電性材料
３ 太陽電池素子と太陽電池用集電シートとの接合部材
４ 電極
４１ 第１電極
４２ 第２電極
５ 透明前面基板
６ 前面封止材層
７ 裏面保護シート
１００ 太陽電池モジュール

Claims (8)

1. 太陽電池モジュールにおける内部配線用としてバックコンタクト型の太陽電池素子の裏面側に配置され、
   樹脂基材の表面にアルミニウムの配線部が形成されている回路と、
   前記回路上に積層され、ポリエチレン系樹脂からなる封止材層と、を備え、
   前記封止材層には、該封止材層を介して、前記太陽電池素子の非受光面側の電極と、これに対応する前記配線部とを導通するために前記配線部が露出する導通凹部が形成されていることを特徴とする太陽電池用集電シート。
2. 前記封止材層のＪＩＳ Ｃ６４８１で測定した体積抵抗値が１０^７Ω以上である請求項１に記載の太陽電池用集電シート。
3. 前記封止材層が、密度０．８７０ｇ／ｃｍ^３以上０．９８０ｇ／ｃｍ^３以下のポリエチレン系樹脂である請求項１又は２に記載の太陽電池用集電シート。
4. 前記ポリエチレン系樹脂が、シラン変性ポリエチレン樹脂を含有するポリエチレン樹脂樹脂である請求項３に記載の太陽電池用集電シート。
5. 前記回路はその表面に絶縁層を備え、
   前記導通凹部は、前記封止材層及び前記絶縁層を貫通して形成されている請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池用集電シート。
6. 前記樹脂基材の裏面側に裏面保護シートが一体化されている請求項１から５のいずれかに記載の裏面保護シート一体化太陽電池用集電シート。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池用集電シートが、バックコンタクト型の太陽電池素子の非受光面側に積層されてなる接合部材を備える太陽電池モジュール。
8. 樹脂基材の表面にアルミニウムの配線部が形成されている回路と、
   前記回路上に積層され、ポリエチレン系樹脂からなる封止材層と、
   前記封止材層上に積層されたバックコンタクト型の太陽電池素子と、を備える太陽電池モジュール。

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