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JP7499073B2 - Conductive connecting material and solar cell - Google Patents

Conductive connecting material and solar cell Download PDF

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JP7499073B2 JP2020096878A JP2020096878A JP7499073B2 JP 7499073 B2 JP7499073 B2 JP 7499073B2 JP 2020096878 A JP2020096878 A JP 2020096878A JP 2020096878 A JP2020096878 A JP 2020096878A JP 7499073 B2 JP7499073 B2 JP 7499073B2
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Description

本発明は、導電接続材料及び太陽電池セルに関する。 The present invention relates to a conductive connecting material and a solar cell.

印刷回路基板への電子部品の実装等に、銀ペースト等の導電性粒子と、熱硬化性樹脂からなるバインダとを含む導電性ペーストが用いられる。また、導電性ペーストは、所望の導電パターンを形成するためにも用いることができる。例として、銀ペーストを用いて電極パターンを形成した太陽電池セルが存在する。しかしながら、導電性ペーストは、比較的電気抵抗が大きく、高価であるというデメリットを有する。 Conductive pastes containing conductive particles such as silver paste and a binder made of a thermosetting resin are used for mounting electronic components on printed circuit boards. Conductive pastes can also be used to form desired conductive patterns. For example, there are solar cells in which electrode patterns are formed using silver paste. However, conductive pastes have the disadvantages of being relatively high in electrical resistance and expensive.

電子部品の実装には、半田粒子とフラックスとを含む半田ペーストも利用されている。半田ペーストは、比較的安価であり、電気抵抗が小さい。半田ペーストは、絶縁基板等の濡れ性が小さい材料の表面には積層できないため、導電パターンの形成には利用できない。特許文献1には、半田ペーストに、半田粒子の融点よりも低い硬化温度を有する熱硬化性樹脂を含有させることによって、比較的濡れ性が低い材料に対する半田ペーストの接着性を向上する技術が記載されている。しかしながら、特許文献1に記載の半田ペーストは、電極等に対する密着性を向上することはできるが、ソルダレジストのように半田をはじく材料には積層することができない。 Solder paste containing solder particles and flux is also used to mount electronic components. Solder paste is relatively inexpensive and has low electrical resistance. Solder paste cannot be used to form conductive patterns because it cannot be layered on the surface of materials with low wettability, such as insulating substrates. Patent Document 1 describes a technique for improving the adhesiveness of solder paste to materials with relatively low wettability by adding a thermosetting resin having a curing temperature lower than the melting point of the solder particles to the solder paste. However, although the solder paste described in Patent Document 1 can improve adhesion to electrodes, it cannot be layered on materials that repel solder, such as solder resist.

特開2019-141878号公報JP 2019-141878 A

ヘテロ接合バックコンタクト型太陽電池セルでは、極性が異なる電極が入り組んで配設され得るため、短絡を防止するために電極間にソルダレジストのような絶縁材料が配設され得る。この場合、絶縁材上にも導電パターンを形成する必要がある。そこで、本発明は、絶縁材料の表面に低抵抗の導電パターンを形成できる安価な導電接続材料及び安価な太陽電池セルを提供することを課題とする。 In a heterojunction back-contact solar cell, electrodes of different polarities may be arranged in an intricate manner, and therefore an insulating material such as solder resist may be arranged between the electrodes to prevent short circuits. In this case, it is necessary to form a conductive pattern on the insulating material as well. Therefore, the objective of the present invention is to provide an inexpensive conductive connection material that can form a low-resistance conductive pattern on the surface of an insulating material, and an inexpensive solar cell.

本発明の一態様に係る導電接続材料は、半田粒子と、使用温度域で溶融しない金属で覆われた導電性粒子と、前記半田粒子の融点よりも低い硬化温度を有する熱硬化性樹脂と、を含む。 The conductive connecting material according to one embodiment of the present invention includes solder particles, conductive particles covered with a metal that does not melt in the operating temperature range, and a thermosetting resin having a curing temperature lower than the melting point of the solder particles.

前記導電接続材料において、前記半田粒子100質量部に対する前記導電性粒子の含有量は、5質量部以上1500質量部以下であってもよい。 In the conductive connection material, the content of the conductive particles per 100 parts by mass of the solder particles may be 5 parts by mass or more and 1500 parts by mass or less.

前記導電接続材料において、前記半田粒子100質量部に対する前記熱硬化性樹脂の含有量は、0.8質量部以上300質量部以下であってもよい。 In the conductive connecting material, the content of the thermosetting resin per 100 parts by mass of the solder particles may be 0.8 parts by mass or more and 300 parts by mass or less.

前記導電接続材料において、前記導電性粒子100質量部に対する前記熱硬化性樹脂の含有量は、5質量部以上50質量部以下であってもよい。 In the conductive connection material, the content of the thermosetting resin per 100 parts by mass of the conductive particles may be 5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less.

本発明の一態様に係る太陽電池セルは、半導体基板と、前記半導体基板の裏面に交互に積層される帯状の複数の第1半導体層及び複数の第2半導体層と、前記第1半導体層にそれぞれ積層される複数の第1フィンガー電極及び前記第2半導体層にそれぞれ積層される複数の第2フィンガー電極と、前記第1半導体層、前記第2半導体層、前記第1フィンガー電極及び前記第2フィンガー電極の裏面側を覆い、前記第1フィンガー電極を部分的に露出するよう形成された複数の第1接続開口及び前記第2フィンガー電極を部分的に露出するよう形成された複数の第2接続開口を有する絶縁層と前記絶縁層の裏面に積層され、前記第1接続開口から露出する複数の前記第1フィンガー電極を接続する第1バスバー及び前記絶縁層の裏面に積層され、前記第2接続開口から露出する複数の前記第2フィンガー電極を接続する第2バスバーと、を備え、前記第1バスバー及び前記第2バスバーは、半田と、少なくとも表面に前記半田の融点よりも高い融点を有する金属を有する導電性粒子と、前記導電性粒子を分散して保持する熱硬化性樹脂と、を含む。 A solar cell according to one aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a plurality of strip-shaped first semiconductor layers and a plurality of strip-shaped second semiconductor layers alternately stacked on the back surface of the semiconductor substrate, a plurality of first finger electrodes stacked on the first semiconductor layers, and a plurality of second finger electrodes stacked on the second semiconductor layers, and an insulating layer covering the back surfaces of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the first finger electrodes, and the second finger electrodes and having a plurality of first connection openings formed to partially expose the first finger electrodes and a plurality of second connection openings formed to partially expose the second finger electrodes, a first bus bar stacked on the back surface of the insulating layer and connecting the plurality of first finger electrodes exposed from the first connection openings, and a second bus bar stacked on the back surface of the insulating layer and connecting the plurality of second finger electrodes exposed from the second connection openings, and the first bus bar and the second bus bar include solder, conductive particles having a metal having a melting point higher than the melting point of the solder at least on the surface, and a thermosetting resin that disperses and holds the conductive particles.

本発明によれば、絶縁材料の表面に導電パターンを形成できる安価な導電接続材料及びを安価な太陽電池セルを提供できる。 The present invention provides an inexpensive conductive connection material that can form a conductive pattern on the surface of an insulating material, and an inexpensive solar cell.

本発明の一実施形態に係る太陽電池セルの構成を示す模式平面図である。1 is a schematic plan view showing a configuration of a solar cell according to one embodiment of the present invention. 図1の太陽電池セルの模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the solar cell of FIG. 1 .

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に何ら限定されず、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。 Specific embodiments of the present invention are described in detail below. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be modified as appropriate within the scope of the object of the present invention.

本発明の一実施形態に係る導電接続材料は、半田粒子と、少なくとも表面に半田粒子の融点よりも高い融点を有する金属を有する導電性粒子と、半田粒子の融点よりも低い硬化温度を有する熱硬化性樹脂と、を含む。「融点」とは、JIS-Z3198-1(2014)に規定される固相線温度を意味する。また、「硬化温度」とは、JIS-K7121(1987)に規定される示差走査熱量測定において示差熱量がピークとなる温度を意味する。 The conductive connecting material according to one embodiment of the present invention includes solder particles, conductive particles having a metal on at least the surface thereof that has a melting point higher than that of the solder particles, and a thermosetting resin having a curing temperature lower than that of the solder particles. The "melting point" refers to the solidus temperature as defined in JIS-Z3198-1 (2014). The "curing temperature" refers to the temperature at which the differential heat quantity peaks in differential scanning calorimetry as defined in JIS-K7121 (1987).

この導電接続材料は、基材の表面に所望のパターンに塗布され、加熱されることによってパターン形状を保持したまま導電体を形成する。具体的には、導電接続材料を加熱すると、先ず熱硬化性樹脂が硬化して半田粒子及び導電性粒子を分散状態に保持する。さらに加熱すると、半田粒子がリフローして導電性粒子を濡らすことにより、導電性粒子を接続するよう連続した層を形成する。このため、この導電接続材料は、半田に対する濡れ性を有しない基材の表面に塗布された場合であっても、リフローした半田がはじかれて分断することがないので、連続する導電体を形成できる。 This conductive connecting material is applied to the surface of a substrate in a desired pattern and heated to form a conductor while maintaining the pattern shape. Specifically, when the conductive connecting material is heated, the thermosetting resin first hardens, maintaining the solder particles and conductive particles in a dispersed state. When further heated, the solder particles reflow and wet the conductive particles, forming a continuous layer that connects the conductive particles. Therefore, even when this conductive connecting material is applied to the surface of a substrate that is not wettable by solder, the reflowed solder is not repelled and broken, and a continuous conductor can be formed.

半田粒子の組成としては、特に限定されないが、中温系又は中低温系のものが好適に用いられる。半田粒子の融点の下限としては、150℃が好ましく、160℃がより好ましい。一方、半田粒子の融点の上限としては、217℃が好ましく、200℃がより好ましい。半田粒子の融点を前記下限以上とすることによって、後述する熱硬化性樹脂の選択が容易となる。また、半田粒子の融点を前記上限以下とすることによって、導電接続材料の利用範囲が制限されにくくなる。 The composition of the solder particles is not particularly limited, but medium-temperature or medium-low-temperature solder particles are preferably used. The lower limit of the melting point of the solder particles is preferably 150°C, more preferably 160°C. Meanwhile, the upper limit of the melting point of the solder particles is preferably 217°C, more preferably 200°C. By setting the melting point of the solder particles to the lower limit or higher, it becomes easier to select the thermosetting resin described below. In addition, by setting the melting point of the solder particles to the upper limit or lower, the range of use of the conductive connection material is less likely to be restricted.

半田粒子の平均粒径(顕微鏡観察における円相当径)の下限としては、1μmが好ましく、3μmがより好ましい。一方、半田粒子の平均粒径の上限としては、50μmが好ましく、30μmがより好ましい。半田粒子の平均粒径を前記下限以上とすることによって、半田粒子のコストを低減できる。また、半田粒子の平均粒径を前記上限以下とすることによって、導電接続材料を印刷等によって選択的に塗布することが可能になる。 The lower limit of the average particle size of the solder particles (circle equivalent diameter when observed under a microscope) is preferably 1 μm, and more preferably 3 μm. On the other hand, the upper limit of the average particle size of the solder particles is preferably 50 μm, and more preferably 30 μm. By setting the average particle size of the solder particles to the lower limit or more, the cost of the solder particles can be reduced. In addition, by setting the average particle size of the solder particles to the upper limit or less, it becomes possible to selectively apply the conductive connection material by printing or the like.

導電接続材料における半田粒子の含有率の下限としては、5質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましい。一方、半田粒子の含有率の上限としては、95質量%が好ましく、80質量%がより好ましい。半田粒子の含有率を前記下限以上とすることにより、形成される導電体の電気抵抗を低くできると共に製造コストを抑制できる。また、半田粒子の含有率を前記上限以下とすることにより、十分な導電性粒子及び熱硬化性樹脂を含有させられる。 The lower limit of the solder particle content in the conductive connection material is preferably 5% by mass, more preferably 30% by mass, and even more preferably 50% by mass. On the other hand, the upper limit of the solder particle content is preferably 95% by mass, and more preferably 80% by mass. By making the solder particle content equal to or greater than the lower limit, the electrical resistance of the conductor formed can be reduced and manufacturing costs can be suppressed. Furthermore, by making the solder particle content equal to or less than the upper limit, sufficient conductive particles and thermosetting resin can be contained.

少なくとも導電性粒子の表面は、半田に対する濡れ性を有し、半田粒子のリフロー時に溶融しない金属で形成される。つまり、導電性粒子は表面が金属で被覆されていてもよく、全体が同一の金属によって形成されていてもよい。導電性粒子の表面の金属の融点と半田粒子の融点との差の下限としては、半田粒子のリフロー温度に余裕を持たせるために、50℃が好ましく、100℃がより好ましい。導電性粒子の表面の金属の材質としては、例えば銀、金、銅、ニッケル、アルミニウム等を挙げることができ、中でも導電性に優れる銀が特に好適に用いられる。 At least the surface of the conductive particles is formed of a metal that has wettability to solder and does not melt when the solder particles are reflowed. In other words, the conductive particles may be coated with a metal, or may be entirely formed of the same metal. The lower limit of the difference between the melting point of the metal on the surface of the conductive particles and the melting point of the solder particles is preferably 50°C, more preferably 100°C, in order to allow some leeway in the reflow temperature of the solder particles. Examples of the metal material on the surface of the conductive particles include silver, gold, copper, nickel, and aluminum, and among these, silver, which has excellent conductivity, is particularly preferred.

導電性粒子の平均粒径の下限としては、1μmが好ましく、3μmがより好ましい。一方、導電性粒子の平均粒径の上限としては、30μmが好ましく、20μmがより好ましい。導電性粒子の平均粒径を前記下限以上とすることによって、導電性粒子のコストを低減できる。また、導電性粒子の平均粒径を前記上限以下とすることによって、導電性粒子の表面積を大きくして半田の分断を効果的に防止できる。 The lower limit of the average particle size of the conductive particles is preferably 1 μm, and more preferably 3 μm. On the other hand, the upper limit of the average particle size of the conductive particles is preferably 30 μm, and more preferably 20 μm. By setting the average particle size of the conductive particles to the lower limit or more, the cost of the conductive particles can be reduced. In addition, by setting the average particle size of the conductive particles to the upper limit or less, the surface area of the conductive particles can be increased, and the solder can be effectively prevented from breaking.

半田粒子100質量部に対する導電性粒子の含有量の下限としては、5質量部が好ましく、7質量部がより好ましい。一方、半田粒子100質量部に対する導電性粒子の含有量の上限としては、1500質量部が好ましく、100質量部がより好ましく、50質量部がさらに好ましい。導電性粒子の含有量を前記下限以上とすることによって、半田の分断を効果的に防止することができる。また、導電性粒子の含有量を前記上限以下とすることによって、比較的高価な導電性粒子の使用量を低減してコストを抑制できる。 The lower limit of the conductive particle content per 100 parts by mass of solder particles is preferably 5 parts by mass, and more preferably 7 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the conductive particle content per 100 parts by mass of solder particles is preferably 1500 parts by mass, more preferably 100 parts by mass, and even more preferably 50 parts by mass. By setting the conductive particle content to the lower limit or more, it is possible to effectively prevent the solder from breaking. In addition, by setting the conductive particle content to the upper limit or less, it is possible to reduce the amount of relatively expensive conductive particles used and thus keep costs down.

熱硬化性樹脂は、半田粒子がリフローする前に硬化して導電性粒子を移動しないように保持できるよう、半田粒子の融点よりも低い硬化温度を有する。半田粒子が溶融する前に確実に導電性粒子を保持できるよう、熱硬化性樹脂の硬化温度と半田粒子の融点との差の下限としては、25℃が好ましく、30℃がより好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。 The thermosetting resin has a curing temperature lower than the melting point of the solder particles so that it can cure before the solder particles reflow and hold the conductive particles so that they do not move. The lower limit of the difference between the curing temperature of the thermosetting resin and the melting point of the solder particles is preferably 25°C, and more preferably 30°C, so that the conductive particles can be reliably held before the solder particles melt. As the thermosetting resin, epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, etc. can be used.

半田粒子100質量部に対する熱硬化性樹脂の含有量の下限としては、0.8質量部が好ましく、1.0質量部がより好ましい。一方、半田粒子100質量部に対する熱硬化性樹脂の含有量の上限としては、300質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。熱硬化性樹脂の含有量を前記下限以上とすることによって、導電性粒子を適切に保持することができる。また、熱硬化性樹脂の含有量を前記上限以下とすることによって、形成される導電体の電気抵抗の増大を抑制できる。 The lower limit of the thermosetting resin content per 100 parts by mass of solder particles is preferably 0.8 parts by mass, and more preferably 1.0 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the thermosetting resin content per 100 parts by mass of solder particles is preferably 300 parts by mass, and more preferably 30 parts by mass. By making the content of the thermosetting resin equal to or greater than the lower limit, the conductive particles can be properly maintained. In addition, by making the content of the thermosetting resin equal to or less than the upper limit, an increase in the electrical resistance of the conductor formed can be suppressed.

導電性粒子100質量部に対する熱硬化性樹脂の含有量の下限としては、5質量部が好ましく、10質量部がより好ましい。一方、導電性粒子100質量部に対する熱硬化性樹脂の含有量の上限としては、50質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。熱硬化性樹脂の含有量を前記下限以上とすることによって、導電性粒子を適切に保持することができる。また、熱硬化性樹脂の含有量を前記上限以下とすることによって、溶融した半田が導電性粒子を確実に濡らすことができる。 The lower limit of the content of the thermosetting resin per 100 parts by mass of the conductive particles is preferably 5 parts by mass, and more preferably 10 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the content of the thermosetting resin per 100 parts by mass of the conductive particles is preferably 50 parts by mass, and more preferably 30 parts by mass. By making the content of the thermosetting resin equal to or greater than the lower limit, the conductive particles can be held in place. Also, by making the content of the thermosetting resin equal to or less than the upper limit, the molten solder can reliably wet the conductive particles.

また、導電性接続材料はフラックスを含んでいてもよい。フラックスは接合金属表面の酸化膜や異物を除去し、接着効果を高めることができる。はんだ付け性を低下させるものでなければ、特に種類は限定されない。導電接続材料は、溶剤等をさらに含んでもいてもよい。 The conductive connecting material may also contain flux. Flux can remove oxide films and foreign matter from the surfaces of the joining metals, enhancing the adhesive effect. There are no particular limitations on the type of flux as long as it does not reduce solderability. The conductive connecting material may further contain a solvent, etc.

以上のような組成を有する導電接続材料は、半田粒子と、導電性粒子と、半田粒子の融点よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂と、を含むため、半田粒子が溶融する前に熱硬化性樹脂が硬化して導電性粒子を保持し、その後に溶融した半田が導電性粒子を核にして連続する層を形成するので、半田に対する濡れ性を有しない基材の表面に連続する導電体を形成できる。また、前記導電接続材料は、比較的高価な導電性粒子の使用量が少ないため、比較的安価である。さらに、前記導電接続材料は、電気抵抗が小さい半田によって電気的接続を行うことができるため、抵抗が小さい導電パターンを形成することができる。 The conductive connection material having the above composition contains solder particles, conductive particles, and a thermosetting resin that hardens at a temperature lower than the melting point of the solder particles. Therefore, the thermosetting resin hardens and holds the conductive particles before the solder particles melt, and the molten solder then forms a continuous layer with the conductive particles as nuclei, so that a continuous conductor can be formed on the surface of a substrate that does not have wettability with solder. In addition, the conductive connection material is relatively inexpensive because it uses a small amount of relatively expensive conductive particles. Furthermore, the conductive connection material can form a conductive pattern with low resistance because electrical connection can be made by solder, which has low electrical resistance.

続いて、添付の図面を参照して、本発明の太陽電池セルの実施形態について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、簡略化のために、部材の図示、符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。図1は、上述の導電接続材料を用いた本発明の一実施形態に係る太陽電池セル1の構成を示す模式平面図である。図2は、太陽電池セル1の模式断面図である。 Next, an embodiment of a solar cell of the present invention will be described with reference to the attached drawings. Note that the same or equivalent parts in each drawing will be given the same reference numerals. For simplification, illustrations and reference numerals of members may be omitted, in which case other drawings should be referred to. Figure 1 is a schematic plan view showing the configuration of a solar cell 1 according to one embodiment of the present invention using the conductive connecting material described above. Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the solar cell 1.

太陽電池セル1は、いわゆるヘテロ接合バックコンタクト型の太陽電池セルである。太陽電池セル1は、半導体基板11と、半導体基板11の裏面側(光の入射面と反対側)に、それぞれ第1方向に延びる帯状に形成され、第1方向と交差する第2方向に交互に設けられる複数の第1半導体層21及び複数の第2半導体層22と、第1半導体層21及び第2半導体層22の裏面側の第2方向中央部にそれぞれ第1方向に延びる帯状に積層される複数の第1フィンガー電極31及び複数の第2フィンガー電極32と、第1半導体層21、第2半導体層22、第1フィンガー電極31及び第2フィンガー電極32の裏面側を覆い、第1フィンガー電極31を部分的に露出するよう形成された複数の第1接続開口411及び第2フィンガー電極32を部分的に露出するよう形成された複数の第2接続開口412を有する絶縁層41と、絶縁層41の裏面に積層され、第1接続開口411から露出する複数の第1フィンガー電極31を接続する第1バスバー51及び絶縁層41の裏面に積層され、第2接続開口412から露出する複数の第2フィンガー電極32を接続する第2バスバー52と、を備える。 The solar cell 1 is a so-called heterojunction back contact type solar cell. The solar cell 1 comprises a semiconductor substrate 11, a plurality of first semiconductor layers 21 and a plurality of second semiconductor layers 22 formed in strips extending in a first direction on the back side (opposite the light incident surface) of the semiconductor substrate 11 and arranged alternately in a second direction intersecting the first direction, a plurality of first finger electrodes 31 and a plurality of second finger electrodes 32 stacked in strips extending in the first direction at the center in the second direction on the back side of the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22, and a plurality of first and second finger electrodes 31 and 32 stacked in strips extending in the first direction at the center in the second direction on the back side of the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22. The device includes an insulating layer 41 that covers the back side of the finger electrode 32 and has a plurality of first connection openings 411 formed to partially expose the first finger electrode 31 and a plurality of second connection openings 412 formed to partially expose the second finger electrode 32, a first bus bar 51 that is laminated on the back side of the insulating layer 41 and connects the plurality of first finger electrodes 31 exposed from the first connection openings 411, and a second bus bar 52 that is laminated on the back side of the insulating layer 41 and connects the plurality of second finger electrodes 32 exposed from the second connection openings 412.

半導体基板11は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等の結晶シリコン材料で形成される。半導体基板11は、例えば結晶シリコン材料にn型ドーパントがドープされたn型の半導体基板である。n型ドーパントとしては、例えばリン(P)が挙げられる。半導体基板11は、受光面側からの入射光を吸収して光キャリア(電子及び正孔)を生成する光電変換基板として機能する。半導体基板11の材料として結晶シリコンが用いられることにより、暗電流が比較的に小さく、入射光の強度が低い場合であっても比較的高出力(照度によらず安定した出力)が得られる。 The semiconductor substrate 11 is formed of a crystalline silicon material such as single crystal silicon or polycrystalline silicon. The semiconductor substrate 11 is, for example, an n-type semiconductor substrate in which a crystalline silicon material is doped with an n-type dopant. An example of an n-type dopant is phosphorus (P). The semiconductor substrate 11 functions as a photoelectric conversion substrate that absorbs incident light from the light receiving surface side and generates photocarriers (electrons and holes). By using crystalline silicon as the material for the semiconductor substrate 11, the dark current is relatively small, and a relatively high output (stable output regardless of illuminance) can be obtained even when the intensity of the incident light is low.

第1半導体層21及び第2半導体層22は、互いに異なる導電型を有する。例として、第1半導体層21はp型半導体から形成され、第2半導体層22はn型半導体から形成される。第1半導体層21及び第2半導体層22は、例えば所望の導電型を付与するドーパントを含有するアモルファスシリコン材料で形成することができる。p型ドーパントとしては、例えばホウ素(B)が挙げられ、n型ドーパントとしては、例えば上述したリン(P)が挙げられる。 The first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 have different conductivity types. For example, the first semiconductor layer 21 is formed of a p-type semiconductor, and the second semiconductor layer 22 is formed of an n-type semiconductor. The first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 can be formed of, for example, an amorphous silicon material containing a dopant that imparts the desired conductivity type. An example of a p-type dopant is boron (B), and an example of an n-type dopant is phosphorus (P) as described above.

第1半導体層21及び第2半導体層22は、それぞれ第1方向に延びる帯状に形成される。太陽電池セル1では、複数の第1半導体層21及び複数の第2半導体層22が第1方向と交差する第2方向に交互に設けられる。第1半導体層21及び第2半導体層22は、半導体基板11の略全面を覆うように配設されることが好ましい。第1半導体層21及び第2半導体層22は、半導体基板11内に発生したキャリアを誘引して電荷を収集する。 The first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are each formed in a strip shape extending in a first direction. In the solar cell 1, a plurality of first semiconductor layers 21 and a plurality of second semiconductor layers 22 are alternately provided in a second direction intersecting the first direction. The first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are preferably arranged so as to cover substantially the entire surface of the semiconductor substrate 11. The first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 attract carriers generated in the semiconductor substrate 11 and collect charges.

第1フィンガー電極31は、それぞれ第1半導体層21の裏面に第1方向に延びるよう積層され、第2フィンガー電極32は、それぞれ第2半導体層22の裏面に第1方向に延びるよう積層される。第1フィンガー電極31及び第2フィンガー電極32は、第1半導体層21及び第2半導体層22から電荷を取り出す。第1フィンガー電極31及び第2フィンガー電極32は、例えば銅等の金属から形成される。 The first finger electrodes 31 are laminated on the back surface of the first semiconductor layer 21 so as to extend in a first direction, and the second finger electrodes 32 are laminated on the back surface of the second semiconductor layer 22 so as to extend in the first direction. The first finger electrodes 31 and the second finger electrodes 32 extract electric charges from the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22. The first finger electrodes 31 and the second finger electrodes 32 are formed from a metal such as copper.

絶縁層41は、例えばエポキシ樹脂等を主成分とする絶縁性を有する材料から形成される。第1接続開口411は、第2方向に並んだ1又は複数の列状に形成される。第2接続開口412は、第1接続開口411の列とずらして第2方向に並んだ1又は複数の列状に形成される。 The insulating layer 41 is formed from an insulating material whose main component is, for example, epoxy resin. The first connection openings 411 are formed in one or more rows aligned in the second direction. The second connection openings 412 are formed in one or more rows aligned in the second direction, offset from the rows of the first connection openings 411.

第1バスバー51及び第2バスバー52は、第1フィンガー電極31及び第2フィンガー電極32をそれぞれ接続し、太陽電池セル1から外部に電力を取り出すための電路となる。 The first bus bar 51 and the second bus bar 52 connect the first finger electrode 31 and the second finger electrode 32, respectively, and serve as an electrical path for extracting power from the solar cell 1 to the outside.

第1バスバー51及び第2バスバー52は、半田と、少なくとも表面に半田の融点よりも高い融点を有する金属を有する導電性粒子と、導電性粒子を分散して保持する熱硬化性樹脂と、を含む。このような第1バスバー51及び第2バスバー52は、上述の導電接続材料によって形成することができる。 The first bus bar 51 and the second bus bar 52 contain solder, conductive particles having a metal on at least the surface thereof that has a melting point higher than that of the solder, and a thermosetting resin that disperses and holds the conductive particles. Such first bus bar 51 and second bus bar 52 can be formed from the conductive connection material described above.

以上のような構成を有する太陽電池セル1は、第1バスバー51及び第2バスバー52を比較的安価な導電接続材料を用いて、塗布及び加熱だけの簡単な処理で形成することができるため、比較的安価でありながら集電抵抗が小さい。 The solar cell 1 having the above-described configuration can be formed by a simple process of applying and heating the first bus bar 51 and the second bus bar 52 using a relatively inexpensive conductive connecting material, and is therefore relatively inexpensive yet has low current collection resistance.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。例えば、本発明に係る導電接続材料は上述した以外の添加剤を含んでもよい。また、本発明に係る太陽電池セルは、例えば半導体層とフィンガー電極との間に介設される透明電極等のさらなる構成要素を備えていてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications and variations are possible. For example, the conductive connecting material according to the present invention may contain additives other than those described above. Furthermore, the solar cell according to the present invention may include further components, such as a transparent electrode interposed between the semiconductor layer and the finger electrode.

以下に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。 The present invention will be described in more detail below based on examples. Note that the present invention is not limited to these examples.

市販の半田ペーストに、他の材料を添加することによって、次の表1に示すように、組成が異なる試作番号1~15の導電接続材料を試作した。含有量については、半田粒子100質量部当たりの質量含有量で示す。ベースとした半田ペーストは、半田粒子100質量部に対して13質量部のフラックスを含む。半田粒子の粒子径は25~55μmであった。なお、表中の「-」は、含有していないため記載事項が存在しないことを示す。 By adding other materials to commercially available solder paste, we produced prototype conductive connection materials with prototype numbers 1 to 15, each with a different composition, as shown in Table 1 below. The content is shown as the mass content per 100 mass parts of solder particles. The base solder paste contains 13 mass parts of flux per 100 mass parts of solder particles. The particle diameter of the solder particles was 25 to 55 μm. Note that "-" in the table indicates that no entry exists because the substance is not contained.

Figure 0007499073000001
Figure 0007499073000001

基板上に銀ペーストにより、幅550μm、厚さ25μ、間隔210μmのストライプ状に電極を形成し、その上にさらに絶縁ペーストにより、電極の中央部を幅300μmに亘って露出するよう、幅300μm、厚さ35μm、間隔460μmのストライプ状の絶縁層を積層した試験片を作成した。この試験片の表面に電極に垂直な方向に導電接続材料の試作品をディスペンサーによって幅550μm、高さ30~100μm、長さ156mmの線状に塗布し、ホットプレート上で加熱した。これを冷却した後、導電接続材料によって形成された導電体の抵抗率を測定した。なお、表中の抵抗率の「∞」は、連続する導電体が形成できなかったため、導通が得られなかったことを意味する。 A test specimen was created by forming electrodes on a substrate in stripes of 550 μm wide, 25 μm thick, and 210 μm apart using silver paste, and then laminating a stripe-shaped insulating layer of 300 μm wide, 35 μm thick, and 460 μm apart using insulating paste so that the center of the electrode was exposed over a width of 300 μm. A prototype of the conductive connection material was applied to the surface of this test specimen in a line shape of 550 μm wide, 30 to 100 μm high, and 156 mm long using a dispenser in a direction perpendicular to the electrode, and then heated on a hot plate. After cooling, the resistivity of the conductor formed by the conductive connection material was measured. Note that the "∞" resistivity in the table means that a continuous conductor could not be formed, and therefore no conductivity was obtained.

以上のように、半田粒子に対して、使用温度域で溶融しない金属で覆われた導電性粒子と、半田粒子の融点よりも低い硬化温度を有する熱硬化性樹脂と、を十分に含む、試作番号2~4及び6~8の導電接続材料は、連続する導電体を形成することができたが、これら以外の導電接続材料は、連続する導電体を形成することができなかった。連続する導電体を形成するための導電性粒子の必要量としては、製造条件等にもよるが、半田粒子100質量部に対して5質量部程度と考えられる。 As described above, the conductive connection materials of prototype numbers 2 to 4 and 6 to 8, which contain sufficient conductive particles covered with a metal that does not melt in the operating temperature range compared to the solder particles, and a thermosetting resin with a curing temperature lower than the melting point of the solder particles, were able to form a continuous conductor, but the other conductive connection materials were unable to form a continuous conductor. The amount of conductive particles required to form a continuous conductor is thought to be about 5 parts by mass per 100 parts by mass of solder particles, although this depends on the manufacturing conditions, etc.

導電接続材料によって形成される導電体の抵抗率は、導電性粒子の含有率が多い程大きくなっている。また、導電接続材料において、導電性粒子の単価が特に高い。このため、電気抵抗及びコストの観点から、導電接続材料における導電性粒子の含有率は必要以上に大きくしないことが望ましい。 The resistivity of a conductor formed from a conductive connecting material increases as the conductive particle content increases. Furthermore, the unit price of conductive particles in a conductive connecting material is particularly high. For this reason, from the standpoint of electrical resistance and cost, it is desirable not to make the conductive particle content in the conductive connecting material higher than necessary.

1 太陽電池セル
11 半導体基板
21 第1半導体層
22 第2半導体層
31 第1フィンガー電極
32 第2フィンガー電極
41 絶縁層
411 第1接続開口
412 第2接続開口
51 第1バスバー
52 第2バスバー
REFERENCE SIGNS LIST 1 Solar cell 11 Semiconductor substrate 21 First semiconductor layer 22 Second semiconductor layer 31 First finger electrode 32 Second finger electrode 41 Insulating layer 411 First connection opening 412 Second connection opening 51 First bus bar 52 Second bus bar

Claims (4)

半田粒子と、
少なくとも表面に前記半田粒子の融点よりも高い融点を有する金属を有する導電性粒子と、
前記半田粒子の融点よりも低い硬化温度を有する熱硬化性樹脂と、
を含む、導電接続材料から形成される第1バスバー及び第2バスバーと、
半導体基板と、
前記半導体基板の裏面に交互に積層される帯状の複数の第1半導体層及び複数の第2半導体層と、
前記第1半導体層にそれぞれ積層される複数の第1フィンガー電極及び前記第2半導体層にそれぞれ積層される複数の第2フィンガー電極と、
前記第1半導体層、前記第2半導体層、前記第1フィンガー電極及び前記第2フィンガー電極の裏面側を覆い、前記第1フィンガー電極を部分的に露出するよう形成された複数の第1接続開口及び前記第2フィンガー電極を部分的に露出するよう形成された複数の第2接続開口を有する絶縁層と、
を備え、
前記第1バスバーは、前記絶縁層の裏面に積層され、前記第1接続開口から露出する複数の前記第1フィンガー電極を接続し、
前記第2バスバーは、前記絶縁層の裏面に積層され、前記第2接続開口から露出する複数の前記第2フィンガー電極を接続する、太陽電池
Solder particles and
Conductive particles having a metal on at least a surface thereof, the metal having a melting point higher than the melting point of the solder particles;
a thermosetting resin having a curing temperature lower than the melting point of the solder particles;
a first bus bar and a second bus bar formed from a conductive connecting material,
A semiconductor substrate;
a plurality of strip-shaped first semiconductor layers and a plurality of strip-shaped second semiconductor layers alternately stacked on a rear surface of the semiconductor substrate;
a plurality of first finger electrodes respectively stacked on the first semiconductor layer and a plurality of second finger electrodes respectively stacked on the second semiconductor layer;
an insulating layer covering rear surfaces of the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, the first finger electrodes, and the second finger electrodes, the insulating layer having a plurality of first connection openings formed to partially expose the first finger electrodes and a plurality of second connection openings formed to partially expose the second finger electrodes;
Equipped with
the first bus bar is laminated on a rear surface of the insulating layer and connects the first finger electrodes exposed from the first connection openings;
the second bus bar is laminated on a rear surface of the insulating layer and connects the second finger electrodes exposed from the second connection openings .
前記半田粒子100質量部に対する前記導電性粒子の含有量は、5質量部以上1500質量部以下である、請求項1に記載の太陽電池 2 . The solar cell according to claim 1 , wherein a content of the conductive particles relative to 100 parts by mass of the solder particles is 5 parts by mass or more and 1500 parts by mass or less. 前記半田粒子100質量部に対する前記熱硬化性樹脂の含有量は、0.8質量部以上300質量部以下である、請求項1又は2に記載の太陽電池 3. The solar cell according to claim 1, wherein a content of the thermosetting resin relative to 100 parts by mass of the solder particles is 0.8 parts by mass or more and 300 parts by mass or less. 前記導電性粒子100質量部に対する前記熱硬化性樹脂の含有量は、5質量部以上50質量部以下である、請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池 4. The solar cell according to claim 1, wherein a content of the thermosetting resin relative to 100 parts by mass of the conductive particles is 5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less.
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