フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法
【課題】架橋工程を必要とすることなく太陽電池を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを高い効率で製造できる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程、並びに、上記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有する、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【解決手段】フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程、並びに、上記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有する、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋工程を必要とすることなく太陽電池を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを高い効率で製造できる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として、ガラスを基材とするリジットな太陽電池と、ポリイミドやポリエステル系の耐熱高分子材料やステンレス薄膜を基材とするフレキシブルな太陽電池とが知られている。近年、薄型化や軽量化による運搬、施工の容易さや、衝撃に強い点から、フレキシブルな太陽電池が注目されるようになってきている。
【０００３】
このようなフレキシブルな太陽電池は、フレキシブル基材上に、光が照射されると電流を生じる機能を有するシリコン半導体や化合物半導体等からなる太陽電池素子を薄膜状に積層したフレキシブル太陽電池の上下面を、太陽電池封止シートを積層して封止したフレキシブル太陽電池モジュールを有する。
【０００４】
上記太陽電池封止シートは、外部からの衝撃を防止したり、太陽電池素子の腐食を防止したりするためのものである。上記太陽電池封止シートは、透明シート上に接着層が形成されたものであり、上記太陽電池素子を封止するための上記接着層としては、従来よりエチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂が使用されていた（例えば、特許文献１を参照のこと）。
しかしながら、上記ＥＶＡ系樹脂を使用する場合、架橋工程のために、製造時間が長くなったり、酸を発生したりするといった問題があった。このため、上記太陽電池封止シートの上記接着層として、シラン変性オレフィン樹脂等の非ＥＶＡ系樹脂の使用が検討されている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【０００５】
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法としては、フレキシブル太陽電池と太陽電池封止シートとを予め所望の形状に切断した上で積層し、これらを静止状態にて真空ラミネートによって積層一体化する方法が従来より行われている。このような真空ラミネート法では、接着工程に時間がかかり、太陽電池モジュールの製造効率が低いといった問題があった。
【０００６】
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法として、量産化に優れる点で、ロールツーロール法が検討されている（例えば、特許文献３を参照のこと）。
ロールツーロール法は、フィルム状の太陽電池封止シートを巻回させたロールを使用し、該ロールから巻き出した太陽電池封止シートを、一対のロールを用いて狭窄することにより、太陽電池に熱圧着して封止を行い、連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法である。
このようなロールツーロール法によれば、極めて高い効率で連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造することが期待できる。
【０００７】
しかしながら、従来の接着層を有する太陽電池封止シートを巻回させたロールを用いたロールツーロール法では、フレキシブル太陽電池を封止して、フレキシブル太陽電池モジュールを製造する場合、架橋工程が必要となったり、また、上記フレキシブル太陽電池と上記太陽電池封止シートとをロールで熱圧着した際に、しわやカールが発生して極端に歩留まりが低下するといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２９７４３９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４６４１号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記現状に鑑みて、架橋工程を必要とすることなく太陽電池を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを高い効率で製造できる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法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】
本発明は、フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程、並びに、上記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有することを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法である。
以下に、本発明を詳述する。
【００１１】
本発明は、太陽電池の少なくとも受光面上に、樹脂組成物を共押出して一体化された接着層及びフッ素系樹脂層を形成し、これらを冷却ロールにて圧着して太陽電池を封止することにより、しわやカールの発生がなく、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを、連続して製造することができたものである。
すなわち、本発明者らは、フレキシブル太陽電池モジュールを構成する樹脂組成物を溶融して各層を形成し、冷却して圧着させることにより、しわやカールの発生を防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上記一体化された接着層及びフッ素系樹脂層は、上述のような、太陽電池を封止するためのいわゆる太陽電池封止シートであり、フレキシブル太陽電池モジュールの構成要素に相当し得る。
【００１２】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程を有する。
【００１３】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法で使用する太陽電池は、フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置されたものである。
上記フレキシブル基材としては、可撓性があり、フレキシブル太陽電池に使用することができるものであれば、特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン等の耐熱性樹脂からなる基材を挙げることができる。
上記フレキシブル基材の厚みは、１０〜８０μｍであることが好ましい。
【００１４】
上記太陽電池素子としては、例えば、単結晶シリコン、単結晶ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコン等の結晶系半導体、アモルファスシリコン等のアモルファス系半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｃｄｓ、ＣｄＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２等の化合物半導体、フタロシアニン、ポリアセチレン等の有機半導体等から形成されたものを挙げることができる。
上記太陽電池素子は、単層又は複層であってもよい。
上記太陽電池素子の厚みは、０．５〜１０μｍであることが好ましい。
【００１５】
上記太陽電池を製造する方法としては、公知の方法であれば、特に限定されず、例えば、上記フレキシブル基材上に太陽電池素子を配置する公知の方法により形成するとよい。
上記太陽電池は、所望の形状に予め切断されたシート状のものであってもよいし、ロールツーロール法に適用できるような、ロール状に巻回されたものであってもよい。
【００１６】
上記工程においては、上記太陽電池の受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する。
上記太陽電池の受光面は、光を受けることができる面であり、上記太陽電池の上記太陽電池素子が配置された側の面であることが好ましい。
本発明では、上記太陽電池の太陽電池素子側面上に、接着層とフッ素系樹脂層とがこの順に積層されることが好ましい。
【００１７】
上記接着層を形成するための接着層用組成物は、接着性樹脂を含有する。
上記接着性樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体、シラン変性ポリエチレン等を挙げることができる。なかでも、瞬間接着できる点で、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂が好ましい。
【００１８】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、オレフィン系樹脂が無水マレイン酸でグラフト変性された樹脂である。
上記オレフィン系樹脂は、単一のモノマーからなるホモポリマーであっても、２以上の種類のモノマーからなる共重合体であってもいい。
上記ホモポリマーとしては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
上記共重合体としては、具体的には、エチレン−αオレフィン共重合体、ポリプロピレン−αオレフィン共重合体等があげられる。
上記オレフィン系樹脂としては、中でも、熱融着の観点からα−オレフィンとエチレンの共重合体である、α−オレフィン−エチレン共重合体が好ましい。
【００１９】
上記α−オレフィンは、樹脂の非晶性向上による低融点化、柔軟化のため、炭素数が３〜１０であることが好ましく、炭素数が４〜８であることがより好ましい。
上記α−オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン等が挙げられ、なかでも、上記α−オレフィンとしては、ブテン、オクテンが好ましい。
すなわち、上記α−オレフィン−エチレン共重合体としては、ブテン−エチレン共重合体、オクテン−エチレン共重合体が好ましい。
【００２０】
上記α−オレフィン−エチレン共重合体は、α−オレフィン含有量が１〜２５重量％であることが好ましい。
上記α−オレフィン含有量が１重量％未満であると、上記接着層の柔軟性が低下するとともに、上記接着層の融点が高くなるため、太陽電池の封止に高温加熱が必要となり、しわやカールが発生しやすくなる。上記α−オレフィン含有量が２５重量％を超えると、上記接着層の結晶性又は流動性が不均一となって歪みが生じたり、上記接着層自体の融点が低くなりすぎるため、太陽電池を高温に保持した場合形状を保持することが難しくなり、その結果、上記接着層の太陽電池に対する接着性が低下したり、変形したりする。
上記α−オレフィン含有量は、下限が５重量％であることがより好ましく、上限が２０重量％であることがより好ましい。
【００２１】
上記α−オレフィン−エチレン共重合体におけるα−オレフィンの含有量については、１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトル積分値により求めることが出来る。具体的には、例えば１−ブテンを用いた場合、重クロロホルム中で１０．９ｐｐｍ付近や２６．１ｐｐｍ付近、３９．１ｐｐｍ付近に得られる１−ブテン構造由来のスペクトル積分値と、２６．９ｐｐｍ付近、２９．７ｐｐｍ付近、３０．２ｐｐｍ付近、３３．４ｐｐｍ付近に得られるエチレン構造由来のスペクトル積分値を用いて算出する。スペクトルの帰属については高分子分析ハンドブック（朝倉書店）等の既知データーを利用するとよい。
【００２２】
上記オレフィン系樹脂を無水マレイン酸でグラフト変性する方法としては、公知の方法が用いられ、例えば、上記オレフィン系樹脂と無水マレイン酸とラジカル重合開始剤とを含有した組成物を、押出機に供給して溶融混練して上記オレフィン系樹脂に無水マレイン酸をグラフト重合させる溶融変性法や、上記オレフィン系樹脂を溶媒に溶解させて溶解液を作製し、この溶解液に無水マレイン酸及びラジカル重合開始剤を添加して上記オレフィン系樹脂に無水マレイン酸をグラフト重合させる溶液変性法等が挙げられる。なかでも、機上混合できる点で、上記溶融変性法が生産上好ましい。
【００２３】
上記グラフト変性する方法において使用するラジカル重合開始剤としては、従来からラジカル重合に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシオクトエート、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
【００２４】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、無水マレイン酸の総含有量が０．１〜３重量％であることが好ましい。
上記無水マレイン酸の総含有量が０．１重量％未満であると、接着層の太陽電池に対する接着性が低下するおそれがある。上記無水マレイン酸の総含有量が３重量％を超えると、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂が架橋して、ゲルが発生したり、上記接着層の押出成形性が低下したりするおそれがある。
上記無水マレイン酸の総含有量は、下限が０．１５重量％であることがより好ましく、上限が１重量％であることがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸の総含有量は、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂を用いて試験フィルムを作製し、上記試験フィルムの赤外吸収スペクトルを測定して、１７９０ｃｍ−１付近の吸収強度から算出することができる。具体的には、上記変性オレフィン系樹脂中における無水マレイン酸の総含有量は、例えば、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光装置 Ｎｉｃｏｌｅｔ ６７００ ＦＴ−ＩＲ）を用いて高分子分析ハンドブック（朝倉書店）等に記載された既知の測定方法で測定することができる。
【００２５】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃であることが好ましい。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０℃より低いと、接着層の耐熱性が低下するおそれがある。上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が１２５℃より高いと、封止工程における接着層の加熱時間が長くなって、フレキシブル太陽電池モジュールの生産性が低下したり、又は、太陽電池の封止が不充分となったりするおそれがある。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、８３〜１１０℃であることがより好ましい。
なお、上記示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に規定されている測定方法に準拠して測定することができる。
【００２６】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５ｇ／１０分〜２９ｇ／１０分であることが好ましい。上記メルトフローレイトが０．５ｇ／１０分未満であると、接着層の製造時に歪が残り、フレキシブル太陽電池モジュール製造後に該モジュールがカールするおそれがある。２９ｇ／１０分を超えると、上記接着層形成時にドローダウンしやすくなり均一な厚みの接着層を製造することが難しく、やはり上記フレキシブル太陽電池モジュール製造後にモジュールがカールしたり、接着層にピンホール等を生じやすくなり、フレキシブル太陽電池モジュール全体の絶縁性を損なうおそれがある。
上記メルトフローレイトは、２ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分であることがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂のメルトフローレイトは、ポリエチレン系樹脂のメルトフローレイトの測定方法であるＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠して荷重２．１６ｋｇ荷重にて測定された値をいう。
【００２７】
上記接着層用組成物は、更に、Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるシラン化合物を含有することが好ましい。上記シラン化合物を含有することにより、上記接着層用組成物により形成される接着層と太陽電池表面との接着性を向上させることができる。
上記シラン化合物中におけるＲ１は、下記式（１）で示される３−グリシドキシプロピル基、又は、下記式（２）で示される２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基であり、Ｒ２は、炭素数が１〜３であるアルキル基である。
【００２８】
【化１】
【００２９】
【化２】
【００３０】
上記Ｒ２としては、炭素数が１〜３であるアルキル基であれば、特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、メチル基が好ましい。
【００３１】
上記Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるシラン化合物としては、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン等が挙げられ、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
【００３２】
上記接着層用組成物中の上記シラン化合物の含有量は、上記接着性樹脂１００重量部に対して０．４〜１５重量部であることが好ましい。
上記シラン化合物の含有量が上述の範囲外であると、接着層の太陽電池に対する接着性が低下するおそれがある。
上記シラン化合物の含有量は、上記接着性樹脂１００重量部に対して、下限は０．４重量部であることがより好ましく、上限は１．５重量部であることがより好ましい。
【００３３】
上記接着層用組成物は、その物性を損なわない範囲内において、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の添加剤を更に含有していてもよい。
【００３４】
上記フッ素系樹脂組成物は、透明性、耐熱性及び難燃性に優れるものであれば、特に限定されないが、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフロオロエチレン−パーフロオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）、ポリビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）及びテトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる群より選択される少なくとも一種のフッ素系樹脂を含有することが好ましい。
なかでも、上記フッ素系樹脂としては、耐熱性及び透明性により優れる点で、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）がより好ましい。
【００３５】
上記フッ素系樹脂組成物は、その物性を損なわない範囲内において、ＵＶ吸収剤、ＨＡＬＳ等の添加剤を更に含有していてもよい。
【００３６】
上記太陽電池の光受面上に、上記接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出する方法としては、特に限定されず、公知の方法であればよく、例えば、上述した成分を混合した上記接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物をそれぞれ押出機に供給して、溶融、混練し、押出機からシート状に押出するとよい。
上記共押出工程における、押出設定温度は、上記フッ素系樹脂又は上記接着性樹脂の融点より３０℃以上、かつ、分解温度より３０℃未満であることが好ましい。
【００３７】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、上記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有する。
上記冷却ロールにより圧着してラミネートする方法としては、上記太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層が積層した積層体を、一対の冷却ロール間に配置し、該冷却ロールにより狭窄して圧着することによりラミネートする方法が挙げられる。
【００３８】
上記冷却ロールの温度は、１５〜６０℃であることが好ましい。１５℃未満であると、急冷却によるひずみにより、得られるフレキシブル太陽電池モジュールにしわやカールが発生するそれがある。６０℃を超えると、製膜ロールへの付着により成型不良を起こすことがあるので好ましくない。上記冷却ロールの温度は、２０〜５０℃であることがより好ましい。
【００３９】
上記冷却ロールの回転速度は、０．０５〜２５ｍ／分であることが好ましい。０．０５ｍ／分未満であると、得られるフレキシブル太陽電池モジュールにしわが発生しやすくなるおそれがある。２５ｍ／分を超えると、接着不良が起こるおそれがある。
上記冷却ロールの回転速度は、０．３〜５ｍ／分であることがより好ましい。
【００４０】
このように、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、樹脂組成物を溶融し共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を太陽電池表面上に形成し、冷却ロールでこれらを圧着させるものである。本発明では、上記ロールによる圧着を加熱ではなく、冷却により行うことで、しわやカールを発生することなく、太陽電池と接着層とを充分に接着させることができ、ひずみの極度に少ないモジュール製造を可能とする。
更に、上述の樹脂組成物を用いると、架橋工程が必要なく、短時間での圧着が可能であるため、ロールツーロール法等の連続した方法を適用して、効率良くフレキシブル太陽電池モジュールを製造することができる。
【００４１】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法について、図１を用いて、具体的に説明する。
図１に示すように、所定の組成からなる接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を、第一押出機Ｃと第二押出機Ｃにそれぞれ供給して所定の温度で溶融混練する。そして、第一押出機Ｃと第二押出機Ｃとを共に接続させている合流ダイに、上記接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を供給して合流させ、太陽電池Ａの受光面（太陽電池素子）上に、接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物の順に積層されるよう、接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を合流ダイに接続したＴダイからシート状に押出し、太陽電池Ａ上に、接着層及びフッ素系樹脂層を形成する。
次いで、得られた積層体を所定の温度に保たれた一対の冷却ロールＤ、Ｅ間に配置し、該冷却ロールにて狭窄して圧着させることにより、太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を接着一体化する。これにより、フレキシブル太陽電池モジュールを得ることができる。
【００４２】
図２に、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において使用する太陽電池Ａの一例の縦断面模式図を示す。図に示すように、太陽電池Ａは、フレキシブル基材１上に太陽電池素子２が配置されたものである。
【００４３】
また、本発明のフレキシブル太陽電池モジュール製造方法で得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例の縦断面模式図を図３に示す。
図３に示すように、上記フレキシブル太陽電池モジュールＢは、太陽電池Ａの太陽電池素子２側面が、接着層３及びフッ素系樹脂層４によって封止されて接着一体化されたものである。
上記接着層は、厚みが８０〜７００μｍであることが好ましい。
８０μｍ未満であると、フレキシブル太陽電池モジュールの絶縁性を保持できないおそれがある。７００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの難燃性に悪影響を及ぼしたり、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が増大したり、経済的にも不利になるおそれがある。
上記接着層の厚みは、１５０〜４００μｍであることがより好ましい。
【００４４】
上記フッ素系樹脂層は、厚みが１０〜１００μｍであることが好ましい。
１０μｍ未満であると、絶縁性が確保できなかったり、難燃性が損なわれるおそれがある。１００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が増大し、経済的に不利になるおそれがある。
上記フッ素系樹脂層の厚みは、１５〜８０μｍであることがより好ましい。
【００４５】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、更に、上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上記接着層を積層する工程を有していてもよい。
上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上記接着層を積層することにより、上記太陽電池がより良好に封止され、長期間に亘って安定的に発電し得るフレキシブル太陽電池モジュールとすることができる。
【００４６】
上記接着層を積層する方法としては、上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上述と同様に、接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層し、冷却ロールによりこれらを圧着する方法や、接着層及びフッ素系樹脂層からなる太陽電池封止シートを予め調製し、上記フレキシブル基材面と上記接着層とが接するように該シートを配置して、ロールにより圧着する方法等が挙げられる。
また、上記太陽電池のフレキシブル基材側面上を封止する場合は、光透過性は必要ではないため、上記フッ素系樹脂層の代わりに、不透明なステンレス層等を用いてもよい。
上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上記接着層を積層する工程は、上述した太陽電池の受光面上に、上記接着層及びフッ素系樹脂層を圧着する工程の前に行ってもよいし、同時に行ってもよく、又は、後に行ってもよい。
【００４７】
このように、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、特定の成分からなる接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を用いて、接着層及びフッ素系樹脂層を共押出により形成し、これらを冷却ロールにより圧着して太陽電池を封止することを特徴とするものである。
このため、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを連続して製造することができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、上述の構成からなるものであるため、太陽電池モジュールの製造において、架橋工程を必要とすることなく、太陽電池素子を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法における製造要領の一例を示した模式図である。
【図２】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において使用する太陽電池の一例の縦断面模式図である。
【図３】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法により得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例の縦断面模式図である。
【図４】比較例のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法における製造要領の一例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下に実施例を掲げ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のみに限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１〜実施例１９、比較例１〜７）
まず、可撓性を有するポリイミドフィルムからなる基板上に、薄膜状のアモルファスシリコンからなる太陽電池素子が形成されてなり、かつ、ロール状に巻回されてなる太陽電池フィルムを用意した。
次に、表１に示した、所定量のブテン含有量及びエチレン含有量を有するブテン−エチレン共重合体を無水マレイン酸にてグラフト変性してなる変性ブテン系樹脂１００重量部と、シラン化合物とを混合した接着層用組成物を、第一押出機に供給して、２５０℃にて溶融混練した。また一方で、表１〜３に示した所定のフッ素系樹脂を第二押出機に供給して、表１〜３に示した押出設定温度で溶融混練した。
そして、上記第一押出機と第二押出機とを共に接続させている合流ダイに、上記で調製した接着層用組成物とフッ素系樹脂とを供給して合流させ、太陽電池フィルムの太陽電池素子面上に、合流ダイに接続させているＴダイから、シート状に上記接着層用組成物とフッ素系樹脂とを押出して、接着層とフッ素系樹脂層とを順に積層させた。これらの積層物を３０℃に保たれた一対のロールにて狭窄し、圧着させた。これにより、太陽電池素子フィルム上に、接着層用組成物からなる厚みが０．３ｍｍの接着層と、厚みが０．０３ｍｍのフッ素系樹脂層とが積層一体化されてなるフレキシブル太陽電池モジュールを得た。
なお、使用した無水マレイン酸変性ブテン系樹脂の無水マレイン酸の総含有量、メルトフローレイト、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）を表１〜３に示した。
また、上記シラン化合物として、３−グリドキシプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製 商品名「Ｚ−６０４０」）、及び、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製 商品名「ＫＢＭ−５１０３」）を使用した。
【００５２】
（比較例８）
実施例７と同様の太陽電池フィルムと、ロール状に巻回された太陽電池保護シートとを用意した。
上記太陽電池保護シートは、表３に記載のブテン−エチレン共重合体を無水マレイン酸にてグラフト変性してなる変性ブテン系樹脂１００重量部とシラン化合物とを含有する封止材組成物からなる太陽電池用封止材（厚み０．３ｍｍ）と、フッ素系樹脂層（厚み０．０３ｍｍ）とからなる。
【００５３】
次に、図４に示したように、太陽電池Ａ及び太陽電池保護シートＦを巻き出し、太陽電池Ａの太陽電池素子上に太陽電池保護シートＦをその太陽電池用封止材が太陽電池素子に対向した状態となるように積層させて積層シートＨとした後、この積層シートＨを９５℃に加熱された一対のロールＧ、Ｇ間に供給して、積層シートＨをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池保護シートＦの太陽電池用封止材を太陽電池Ａの基材上に接着一体化させることにより、太陽電池素子を封止してフレキシブル太陽電池モジュールＩを連続的に製造した。
【００５４】
得られたフレキシブル太陽電池モジュールについて、しわの発生状況、カールの発生状況、剥離強度、及び、高温高湿耐久性を下記の要領で測定し、その結果を表１〜３に示した。
なお、比較例１〜３においては、太陽電池としての要件を満たさないため、高温高湿耐久性評価を行わなかった。
また、比較例４、５においては、剥離強度が十分得られず、太陽電池としての要件を満たさないため、高温高湿耐久性評価は行わなかった。
【００５５】
＜しわの発生＞
上記で得られたフレキシブル太陽電池モジュールのしわの発生状況を目視で判断し、以下の評点で点数付けした。４点以上が合格である。
５点：しわ発生が全く見られない。
４点：０．５ｍｍ以内のしわが１個／ｍ発見される。
３点：０．５ｍｍ以内のしわが２〜４個／ｍ発見される。
２点：０．５ｍｍ以内のしわが５個／ｍ以上発見される。
１点：０．５ｍｍ以上の大きなしわが発見される。
【００５６】
＜カールの発生＞
５００ｍｍ×５００ｍｍサイズの上記フレキシブル太陽電池モジュールを、平坦な平面上におき、端部の水平面からの浮き上がり高さを測定した。
◎：２０ｍｍ未満
○：２０ｍｍ以上２５ｍｍ未満
△：２５ｍｍ以上３５ｍｍ未満
×：３５ｍｍ以上
【００５７】
＜剥離強度＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールにおいて、太陽電池のフレキシブル基材から、接着層及びフッ素系樹脂層を剥離した際の剥離強度をＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠して測定した。
【００５８】
＜高温高湿耐久性（接着）＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールを、ＪＩＣ Ｃ８９９１に記載された８５℃、相対湿度８５％の環境下にて放置し、太陽電池封止シートの太陽電池からの剥離を、上記放置を開始してから５００時間毎に観察し、剥離が確認された時間を測定した。
太陽電池モジュールの認証条件を定めたＪＩＣ Ｃ８９９１では発電効率で１０００時間以上の耐久性を求めており、１０００時間未満で剥離が確認された物は接着性が不足していると判断した。
【００５９】
＜高温高湿耐久性（発電特性）＞
得られた太陽電池モジュールを、ＪＩＣ Ｃ８９９０に記載された８５℃、相対湿度８５％の環境下にて放置し、最大出力Ｐｍａｘの変化量をニッシントーア株式会社製１１１６Ｎを用いて測定した。なお、１０００時間未満で剥離が確認されたものについては実施しなかった。また、表１〜３に記載の評価結果は、下記を意味する。
＞３０００Ｈ：３０００時間経過後に出力９５％維持
２０００Ｈ：２０００時間経過まで出力９５％維持
１０００Ｈ：１０００時間経過まで出力９５％維持（ＪＩＳ−Ｃ８９９１規格）
×：１０００時間経過後に出力９５％維持できず。
−：１０００時間経過前に剥離したため測定不可。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法によれば、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを連続して好適に製造することができる。
【符号の説明】
【００６４】
Ａ 太陽電池
Ｂ フレキシブル太陽電池モジュール
Ｃ 押出機
Ｄ ゴムロール
Ｅ チルロール
Ｆ 太陽電池保護シート
Ｇ ロール
Ｈ 積層シート
Ｉ フレキシブル太陽電池モジュール
１ フレキシブル基材
２ 太陽電池素子
３ 接着層
４ フッ素系樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋工程を必要とすることなく太陽電池を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを高い効率で製造できる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として、ガラスを基材とするリジットな太陽電池と、ポリイミドやポリエステル系の耐熱高分子材料やステンレス薄膜を基材とするフレキシブルな太陽電池とが知られている。近年、薄型化や軽量化による運搬、施工の容易さや、衝撃に強い点から、フレキシブルな太陽電池が注目されるようになってきている。
【０００３】
このようなフレキシブルな太陽電池は、フレキシブル基材上に、光が照射されると電流を生じる機能を有するシリコン半導体や化合物半導体等からなる太陽電池素子を薄膜状に積層したフレキシブル太陽電池の上下面を、太陽電池封止シートを積層して封止したフレキシブル太陽電池モジュールを有する。
【０００４】
上記太陽電池封止シートは、外部からの衝撃を防止したり、太陽電池素子の腐食を防止したりするためのものである。上記太陽電池封止シートは、透明シート上に接着層が形成されたものであり、上記太陽電池素子を封止するための上記接着層としては、従来よりエチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂が使用されていた（例えば、特許文献１を参照のこと）。
しかしながら、上記ＥＶＡ系樹脂を使用する場合、架橋工程のために、製造時間が長くなったり、酸を発生したりするといった問題があった。このため、上記太陽電池封止シートの上記接着層として、シラン変性オレフィン樹脂等の非ＥＶＡ系樹脂の使用が検討されている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【０００５】
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法としては、フレキシブル太陽電池と太陽電池封止シートとを予め所望の形状に切断した上で積層し、これらを静止状態にて真空ラミネートによって積層一体化する方法が従来より行われている。このような真空ラミネート法では、接着工程に時間がかかり、太陽電池モジュールの製造効率が低いといった問題があった。
【０００６】
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法として、量産化に優れる点で、ロールツーロール法が検討されている（例えば、特許文献３を参照のこと）。
ロールツーロール法は、フィルム状の太陽電池封止シートを巻回させたロールを使用し、該ロールから巻き出した太陽電池封止シートを、一対のロールを用いて狭窄することにより、太陽電池に熱圧着して封止を行い、連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法である。
このようなロールツーロール法によれば、極めて高い効率で連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造することが期待できる。
【０００７】
しかしながら、従来の接着層を有する太陽電池封止シートを巻回させたロールを用いたロールツーロール法では、フレキシブル太陽電池を封止して、フレキシブル太陽電池モジュールを製造する場合、架橋工程が必要となったり、また、上記フレキシブル太陽電池と上記太陽電池封止シートとをロールで熱圧着した際に、しわやカールが発生して極端に歩留まりが低下するといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２９７４３９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４６４１号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記現状に鑑みて、架橋工程を必要とすることなく太陽電池を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを高い効率で製造できる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法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】
本発明は、フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程、並びに、上記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有することを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法である。
以下に、本発明を詳述する。
【００１１】
本発明は、太陽電池の少なくとも受光面上に、樹脂組成物を共押出して一体化された接着層及びフッ素系樹脂層を形成し、これらを冷却ロールにて圧着して太陽電池を封止することにより、しわやカールの発生がなく、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを、連続して製造することができたものである。
すなわち、本発明者らは、フレキシブル太陽電池モジュールを構成する樹脂組成物を溶融して各層を形成し、冷却して圧着させることにより、しわやカールの発生を防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上記一体化された接着層及びフッ素系樹脂層は、上述のような、太陽電池を封止するためのいわゆる太陽電池封止シートであり、フレキシブル太陽電池モジュールの構成要素に相当し得る。
【００１２】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程を有する。
【００１３】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法で使用する太陽電池は、フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置されたものである。
上記フレキシブル基材としては、可撓性があり、フレキシブル太陽電池に使用することができるものであれば、特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン等の耐熱性樹脂からなる基材を挙げることができる。
上記フレキシブル基材の厚みは、１０〜８０μｍであることが好ましい。
【００１４】
上記太陽電池素子としては、例えば、単結晶シリコン、単結晶ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコン等の結晶系半導体、アモルファスシリコン等のアモルファス系半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｃｄｓ、ＣｄＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２等の化合物半導体、フタロシアニン、ポリアセチレン等の有機半導体等から形成されたものを挙げることができる。
上記太陽電池素子は、単層又は複層であってもよい。
上記太陽電池素子の厚みは、０．５〜１０μｍであることが好ましい。
【００１５】
上記太陽電池を製造する方法としては、公知の方法であれば、特に限定されず、例えば、上記フレキシブル基材上に太陽電池素子を配置する公知の方法により形成するとよい。
上記太陽電池は、所望の形状に予め切断されたシート状のものであってもよいし、ロールツーロール法に適用できるような、ロール状に巻回されたものであってもよい。
【００１６】
上記工程においては、上記太陽電池の受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する。
上記太陽電池の受光面は、光を受けることができる面であり、上記太陽電池の上記太陽電池素子が配置された側の面であることが好ましい。
本発明では、上記太陽電池の太陽電池素子側面上に、接着層とフッ素系樹脂層とがこの順に積層されることが好ましい。
【００１７】
上記接着層を形成するための接着層用組成物は、接着性樹脂を含有する。
上記接着性樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート−無水マレイン酸共重合体、シラン変性ポリエチレン等を挙げることができる。なかでも、瞬間接着できる点で、無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂が好ましい。
【００１８】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、オレフィン系樹脂が無水マレイン酸でグラフト変性された樹脂である。
上記オレフィン系樹脂は、単一のモノマーからなるホモポリマーであっても、２以上の種類のモノマーからなる共重合体であってもいい。
上記ホモポリマーとしては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
上記共重合体としては、具体的には、エチレン−αオレフィン共重合体、ポリプロピレン−αオレフィン共重合体等があげられる。
上記オレフィン系樹脂としては、中でも、熱融着の観点からα−オレフィンとエチレンの共重合体である、α−オレフィン−エチレン共重合体が好ましい。
【００１９】
上記α−オレフィンは、樹脂の非晶性向上による低融点化、柔軟化のため、炭素数が３〜１０であることが好ましく、炭素数が４〜８であることがより好ましい。
上記α−オレフィンとしては、具体的には、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン等が挙げられ、なかでも、上記α−オレフィンとしては、ブテン、オクテンが好ましい。
すなわち、上記α−オレフィン−エチレン共重合体としては、ブテン−エチレン共重合体、オクテン−エチレン共重合体が好ましい。
【００２０】
上記α−オレフィン−エチレン共重合体は、α−オレフィン含有量が１〜２５重量％であることが好ましい。
上記α−オレフィン含有量が１重量％未満であると、上記接着層の柔軟性が低下するとともに、上記接着層の融点が高くなるため、太陽電池の封止に高温加熱が必要となり、しわやカールが発生しやすくなる。上記α−オレフィン含有量が２５重量％を超えると、上記接着層の結晶性又は流動性が不均一となって歪みが生じたり、上記接着層自体の融点が低くなりすぎるため、太陽電池を高温に保持した場合形状を保持することが難しくなり、その結果、上記接着層の太陽電池に対する接着性が低下したり、変形したりする。
上記α−オレフィン含有量は、下限が５重量％であることがより好ましく、上限が２０重量％であることがより好ましい。
【００２１】
上記α−オレフィン−エチレン共重合体におけるα−オレフィンの含有量については、１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトル積分値により求めることが出来る。具体的には、例えば１−ブテンを用いた場合、重クロロホルム中で１０．９ｐｐｍ付近や２６．１ｐｐｍ付近、３９．１ｐｐｍ付近に得られる１−ブテン構造由来のスペクトル積分値と、２６．９ｐｐｍ付近、２９．７ｐｐｍ付近、３０．２ｐｐｍ付近、３３．４ｐｐｍ付近に得られるエチレン構造由来のスペクトル積分値を用いて算出する。スペクトルの帰属については高分子分析ハンドブック（朝倉書店）等の既知データーを利用するとよい。
【００２２】
上記オレフィン系樹脂を無水マレイン酸でグラフト変性する方法としては、公知の方法が用いられ、例えば、上記オレフィン系樹脂と無水マレイン酸とラジカル重合開始剤とを含有した組成物を、押出機に供給して溶融混練して上記オレフィン系樹脂に無水マレイン酸をグラフト重合させる溶融変性法や、上記オレフィン系樹脂を溶媒に溶解させて溶解液を作製し、この溶解液に無水マレイン酸及びラジカル重合開始剤を添加して上記オレフィン系樹脂に無水マレイン酸をグラフト重合させる溶液変性法等が挙げられる。なかでも、機上混合できる点で、上記溶融変性法が生産上好ましい。
【００２３】
上記グラフト変性する方法において使用するラジカル重合開始剤としては、従来からラジカル重合に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシオクトエート、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
【００２４】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、無水マレイン酸の総含有量が０．１〜３重量％であることが好ましい。
上記無水マレイン酸の総含有量が０．１重量％未満であると、接着層の太陽電池に対する接着性が低下するおそれがある。上記無水マレイン酸の総含有量が３重量％を超えると、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂が架橋して、ゲルが発生したり、上記接着層の押出成形性が低下したりするおそれがある。
上記無水マレイン酸の総含有量は、下限が０．１５重量％であることがより好ましく、上限が１重量％であることがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸の総含有量は、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂を用いて試験フィルムを作製し、上記試験フィルムの赤外吸収スペクトルを測定して、１７９０ｃｍ−１付近の吸収強度から算出することができる。具体的には、上記変性オレフィン系樹脂中における無水マレイン酸の総含有量は、例えば、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光装置 Ｎｉｃｏｌｅｔ ６７００ ＦＴ−ＩＲ）を用いて高分子分析ハンドブック（朝倉書店）等に記載された既知の測定方法で測定することができる。
【００２５】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃であることが好ましい。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０℃より低いと、接着層の耐熱性が低下するおそれがある。上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が１２５℃より高いと、封止工程における接着層の加熱時間が長くなって、フレキシブル太陽電池モジュールの生産性が低下したり、又は、太陽電池の封止が不充分となったりするおそれがある。
上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、８３〜１１０℃であることがより好ましい。
なお、上記示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に規定されている測定方法に準拠して測定することができる。
【００２６】
上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂は、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５ｇ／１０分〜２９ｇ／１０分であることが好ましい。上記メルトフローレイトが０．５ｇ／１０分未満であると、接着層の製造時に歪が残り、フレキシブル太陽電池モジュール製造後に該モジュールがカールするおそれがある。２９ｇ／１０分を超えると、上記接着層形成時にドローダウンしやすくなり均一な厚みの接着層を製造することが難しく、やはり上記フレキシブル太陽電池モジュール製造後にモジュールがカールしたり、接着層にピンホール等を生じやすくなり、フレキシブル太陽電池モジュール全体の絶縁性を損なうおそれがある。
上記メルトフローレイトは、２ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分であることがより好ましい。
なお、上記無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂のメルトフローレイトは、ポリエチレン系樹脂のメルトフローレイトの測定方法であるＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準拠して荷重２．１６ｋｇ荷重にて測定された値をいう。
【００２７】
上記接着層用組成物は、更に、Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるシラン化合物を含有することが好ましい。上記シラン化合物を含有することにより、上記接着層用組成物により形成される接着層と太陽電池表面との接着性を向上させることができる。
上記シラン化合物中におけるＲ１は、下記式（１）で示される３−グリシドキシプロピル基、又は、下記式（２）で示される２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基であり、Ｒ２は、炭素数が１〜３であるアルキル基である。
【００２８】
【化１】
【００２９】
【化２】
【００３０】
上記Ｒ２としては、炭素数が１〜３であるアルキル基であれば、特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、メチル基が好ましい。
【００３１】
上記Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるシラン化合物としては、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン等が挙げられ、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
【００３２】
上記接着層用組成物中の上記シラン化合物の含有量は、上記接着性樹脂１００重量部に対して０．４〜１５重量部であることが好ましい。
上記シラン化合物の含有量が上述の範囲外であると、接着層の太陽電池に対する接着性が低下するおそれがある。
上記シラン化合物の含有量は、上記接着性樹脂１００重量部に対して、下限は０．４重量部であることがより好ましく、上限は１．５重量部であることがより好ましい。
【００３３】
上記接着層用組成物は、その物性を損なわない範囲内において、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の添加剤を更に含有していてもよい。
【００３４】
上記フッ素系樹脂組成物は、透明性、耐熱性及び難燃性に優れるものであれば、特に限定されないが、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフロオロエチレン−パーフロオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）、ポリビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）及びテトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる群より選択される少なくとも一種のフッ素系樹脂を含有することが好ましい。
なかでも、上記フッ素系樹脂としては、耐熱性及び透明性により優れる点で、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）がより好ましい。
【００３５】
上記フッ素系樹脂組成物は、その物性を損なわない範囲内において、ＵＶ吸収剤、ＨＡＬＳ等の添加剤を更に含有していてもよい。
【００３６】
上記太陽電池の光受面上に、上記接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出する方法としては、特に限定されず、公知の方法であればよく、例えば、上述した成分を混合した上記接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物をそれぞれ押出機に供給して、溶融、混練し、押出機からシート状に押出するとよい。
上記共押出工程における、押出設定温度は、上記フッ素系樹脂又は上記接着性樹脂の融点より３０℃以上、かつ、分解温度より３０℃未満であることが好ましい。
【００３７】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、上記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有する。
上記冷却ロールにより圧着してラミネートする方法としては、上記太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層が積層した積層体を、一対の冷却ロール間に配置し、該冷却ロールにより狭窄して圧着することによりラミネートする方法が挙げられる。
【００３８】
上記冷却ロールの温度は、１５〜６０℃であることが好ましい。１５℃未満であると、急冷却によるひずみにより、得られるフレキシブル太陽電池モジュールにしわやカールが発生するそれがある。６０℃を超えると、製膜ロールへの付着により成型不良を起こすことがあるので好ましくない。上記冷却ロールの温度は、２０〜５０℃であることがより好ましい。
【００３９】
上記冷却ロールの回転速度は、０．０５〜２５ｍ／分であることが好ましい。０．０５ｍ／分未満であると、得られるフレキシブル太陽電池モジュールにしわが発生しやすくなるおそれがある。２５ｍ／分を超えると、接着不良が起こるおそれがある。
上記冷却ロールの回転速度は、０．３〜５ｍ／分であることがより好ましい。
【００４０】
このように、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、樹脂組成物を溶融し共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を太陽電池表面上に形成し、冷却ロールでこれらを圧着させるものである。本発明では、上記ロールによる圧着を加熱ではなく、冷却により行うことで、しわやカールを発生することなく、太陽電池と接着層とを充分に接着させることができ、ひずみの極度に少ないモジュール製造を可能とする。
更に、上述の樹脂組成物を用いると、架橋工程が必要なく、短時間での圧着が可能であるため、ロールツーロール法等の連続した方法を適用して、効率良くフレキシブル太陽電池モジュールを製造することができる。
【００４１】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法について、図１を用いて、具体的に説明する。
図１に示すように、所定の組成からなる接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を、第一押出機Ｃと第二押出機Ｃにそれぞれ供給して所定の温度で溶融混練する。そして、第一押出機Ｃと第二押出機Ｃとを共に接続させている合流ダイに、上記接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を供給して合流させ、太陽電池Ａの受光面（太陽電池素子）上に、接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物の順に積層されるよう、接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を合流ダイに接続したＴダイからシート状に押出し、太陽電池Ａ上に、接着層及びフッ素系樹脂層を形成する。
次いで、得られた積層体を所定の温度に保たれた一対の冷却ロールＤ、Ｅ間に配置し、該冷却ロールにて狭窄して圧着させることにより、太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を接着一体化する。これにより、フレキシブル太陽電池モジュールを得ることができる。
【００４２】
図２に、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において使用する太陽電池Ａの一例の縦断面模式図を示す。図に示すように、太陽電池Ａは、フレキシブル基材１上に太陽電池素子２が配置されたものである。
【００４３】
また、本発明のフレキシブル太陽電池モジュール製造方法で得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例の縦断面模式図を図３に示す。
図３に示すように、上記フレキシブル太陽電池モジュールＢは、太陽電池Ａの太陽電池素子２側面が、接着層３及びフッ素系樹脂層４によって封止されて接着一体化されたものである。
上記接着層は、厚みが８０〜７００μｍであることが好ましい。
８０μｍ未満であると、フレキシブル太陽電池モジュールの絶縁性を保持できないおそれがある。７００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの難燃性に悪影響を及ぼしたり、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が増大したり、経済的にも不利になるおそれがある。
上記接着層の厚みは、１５０〜４００μｍであることがより好ましい。
【００４４】
上記フッ素系樹脂層は、厚みが１０〜１００μｍであることが好ましい。
１０μｍ未満であると、絶縁性が確保できなかったり、難燃性が損なわれるおそれがある。１００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が増大し、経済的に不利になるおそれがある。
上記フッ素系樹脂層の厚みは、１５〜８０μｍであることがより好ましい。
【００４５】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、更に、上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上記接着層を積層する工程を有していてもよい。
上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上記接着層を積層することにより、上記太陽電池がより良好に封止され、長期間に亘って安定的に発電し得るフレキシブル太陽電池モジュールとすることができる。
【００４６】
上記接着層を積層する方法としては、上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上述と同様に、接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層し、冷却ロールによりこれらを圧着する方法や、接着層及びフッ素系樹脂層からなる太陽電池封止シートを予め調製し、上記フレキシブル基材面と上記接着層とが接するように該シートを配置して、ロールにより圧着する方法等が挙げられる。
また、上記太陽電池のフレキシブル基材側面上を封止する場合は、光透過性は必要ではないため、上記フッ素系樹脂層の代わりに、不透明なステンレス層等を用いてもよい。
上記太陽電池のフレキシブル基材側面上に、上記接着層を積層する工程は、上述した太陽電池の受光面上に、上記接着層及びフッ素系樹脂層を圧着する工程の前に行ってもよいし、同時に行ってもよく、又は、後に行ってもよい。
【００４７】
このように、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、特定の成分からなる接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を用いて、接着層及びフッ素系樹脂層を共押出により形成し、これらを冷却ロールにより圧着して太陽電池を封止することを特徴とするものである。
このため、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを連続して製造することができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、上述の構成からなるものであるため、太陽電池モジュールの製造において、架橋工程を必要とすることなく、太陽電池素子を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法における製造要領の一例を示した模式図である。
【図２】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において使用する太陽電池の一例の縦断面模式図である。
【図３】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法により得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例の縦断面模式図である。
【図４】比較例のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法における製造要領の一例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下に実施例を掲げ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のみに限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１〜実施例１９、比較例１〜７）
まず、可撓性を有するポリイミドフィルムからなる基板上に、薄膜状のアモルファスシリコンからなる太陽電池素子が形成されてなり、かつ、ロール状に巻回されてなる太陽電池フィルムを用意した。
次に、表１に示した、所定量のブテン含有量及びエチレン含有量を有するブテン−エチレン共重合体を無水マレイン酸にてグラフト変性してなる変性ブテン系樹脂１００重量部と、シラン化合物とを混合した接着層用組成物を、第一押出機に供給して、２５０℃にて溶融混練した。また一方で、表１〜３に示した所定のフッ素系樹脂を第二押出機に供給して、表１〜３に示した押出設定温度で溶融混練した。
そして、上記第一押出機と第二押出機とを共に接続させている合流ダイに、上記で調製した接着層用組成物とフッ素系樹脂とを供給して合流させ、太陽電池フィルムの太陽電池素子面上に、合流ダイに接続させているＴダイから、シート状に上記接着層用組成物とフッ素系樹脂とを押出して、接着層とフッ素系樹脂層とを順に積層させた。これらの積層物を３０℃に保たれた一対のロールにて狭窄し、圧着させた。これにより、太陽電池素子フィルム上に、接着層用組成物からなる厚みが０．３ｍｍの接着層と、厚みが０．０３ｍｍのフッ素系樹脂層とが積層一体化されてなるフレキシブル太陽電池モジュールを得た。
なお、使用した無水マレイン酸変性ブテン系樹脂の無水マレイン酸の総含有量、メルトフローレイト、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）を表１〜３に示した。
また、上記シラン化合物として、３−グリドキシプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製 商品名「Ｚ−６０４０」）、及び、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製 商品名「ＫＢＭ−５１０３」）を使用した。
【００５２】
（比較例８）
実施例７と同様の太陽電池フィルムと、ロール状に巻回された太陽電池保護シートとを用意した。
上記太陽電池保護シートは、表３に記載のブテン−エチレン共重合体を無水マレイン酸にてグラフト変性してなる変性ブテン系樹脂１００重量部とシラン化合物とを含有する封止材組成物からなる太陽電池用封止材（厚み０．３ｍｍ）と、フッ素系樹脂層（厚み０．０３ｍｍ）とからなる。
【００５３】
次に、図４に示したように、太陽電池Ａ及び太陽電池保護シートＦを巻き出し、太陽電池Ａの太陽電池素子上に太陽電池保護シートＦをその太陽電池用封止材が太陽電池素子に対向した状態となるように積層させて積層シートＨとした後、この積層シートＨを９５℃に加熱された一対のロールＧ、Ｇ間に供給して、積層シートＨをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池保護シートＦの太陽電池用封止材を太陽電池Ａの基材上に接着一体化させることにより、太陽電池素子を封止してフレキシブル太陽電池モジュールＩを連続的に製造した。
【００５４】
得られたフレキシブル太陽電池モジュールについて、しわの発生状況、カールの発生状況、剥離強度、及び、高温高湿耐久性を下記の要領で測定し、その結果を表１〜３に示した。
なお、比較例１〜３においては、太陽電池としての要件を満たさないため、高温高湿耐久性評価を行わなかった。
また、比較例４、５においては、剥離強度が十分得られず、太陽電池としての要件を満たさないため、高温高湿耐久性評価は行わなかった。
【００５５】
＜しわの発生＞
上記で得られたフレキシブル太陽電池モジュールのしわの発生状況を目視で判断し、以下の評点で点数付けした。４点以上が合格である。
５点：しわ発生が全く見られない。
４点：０．５ｍｍ以内のしわが１個／ｍ発見される。
３点：０．５ｍｍ以内のしわが２〜４個／ｍ発見される。
２点：０．５ｍｍ以内のしわが５個／ｍ以上発見される。
１点：０．５ｍｍ以上の大きなしわが発見される。
【００５６】
＜カールの発生＞
５００ｍｍ×５００ｍｍサイズの上記フレキシブル太陽電池モジュールを、平坦な平面上におき、端部の水平面からの浮き上がり高さを測定した。
◎：２０ｍｍ未満
○：２０ｍｍ以上２５ｍｍ未満
△：２５ｍｍ以上３５ｍｍ未満
×：３５ｍｍ以上
【００５７】
＜剥離強度＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールにおいて、太陽電池のフレキシブル基材から、接着層及びフッ素系樹脂層を剥離した際の剥離強度をＪＩＳ Ｋ６８５４に準拠して測定した。
【００５８】
＜高温高湿耐久性（接着）＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールを、ＪＩＣ Ｃ８９９１に記載された８５℃、相対湿度８５％の環境下にて放置し、太陽電池封止シートの太陽電池からの剥離を、上記放置を開始してから５００時間毎に観察し、剥離が確認された時間を測定した。
太陽電池モジュールの認証条件を定めたＪＩＣ Ｃ８９９１では発電効率で１０００時間以上の耐久性を求めており、１０００時間未満で剥離が確認された物は接着性が不足していると判断した。
【００５９】
＜高温高湿耐久性（発電特性）＞
得られた太陽電池モジュールを、ＪＩＣ Ｃ８９９０に記載された８５℃、相対湿度８５％の環境下にて放置し、最大出力Ｐｍａｘの変化量をニッシントーア株式会社製１１１６Ｎを用いて測定した。なお、１０００時間未満で剥離が確認されたものについては実施しなかった。また、表１〜３に記載の評価結果は、下記を意味する。
＞３０００Ｈ：３０００時間経過後に出力９５％維持
２０００Ｈ：２０００時間経過まで出力９５％維持
１０００Ｈ：１０００時間経過まで出力９５％維持（ＪＩＳ−Ｃ８９９１規格）
×：１０００時間経過後に出力９５％維持できず。
−：１０００時間経過前に剥離したため測定不可。
【００６０】
【表１】
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法によれば、しわやカールが発生せず、太陽電池と接着層との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを連続して好適に製造することができる。
【符号の説明】
【００６４】
Ａ 太陽電池
Ｂ フレキシブル太陽電池モジュール
Ｃ 押出機
Ｄ ゴムロール
Ｅ チルロール
Ｆ 太陽電池保護シート
Ｇ ロール
Ｈ 積層シート
Ｉ フレキシブル太陽電池モジュール
１ フレキシブル基材
２ 太陽電池素子
３ 接着層
４ フッ素系樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程、並びに、
前記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有する
ことを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
接着性樹脂は、α−オレフィン含有量が１〜２５重量％であるα−オレフィン−エチレン共重合体が無水マレイン酸でグラフト変性され、かつ、無水マレイン酸の総含有量が０．１〜３重量％である無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂である請求項１記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
α−オレフィンは、ブテン又はオクテンである請求項２記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
フッ素系樹脂組成物は、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、エチレンクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、テトラフロオロエチレン−パーフロオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド樹脂、及び、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる群より選択される少なくとも一種のフッ素系樹脂を含有する請求項１、２又は３記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
接着層用組成物は、更に、Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるシラン化合物を、接着性樹脂１００重量部に対して０．４〜１５重量部含有する請求項１、２、３又は４記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
但し、Ｒ１は、３−グリシドキシプロピル基又は２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基を示し、Ｒ２は、炭素数が１〜３であるアルキル基を示す。
【請求項１】
フレキシブル基材上に太陽電池素子が配置された太陽電池の少なくとも受光面上に、接着性樹脂を含有する接着層用組成物及びフッ素系樹脂組成物を共押出して、接着層及びフッ素系樹脂層を積層する工程、並びに、
前記工程で積層された太陽電池、接着層及びフッ素系樹脂層を冷却ロールにより圧着してラミネートする工程を有する
ことを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
接着性樹脂は、α−オレフィン含有量が１〜２５重量％であるα−オレフィン−エチレン共重合体が無水マレイン酸でグラフト変性され、かつ、無水マレイン酸の総含有量が０．１〜３重量％である無水マレイン酸変性オレフィン系樹脂である請求項１記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
α−オレフィンは、ブテン又はオクテンである請求項２記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
フッ素系樹脂組成物は、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、エチレンクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、テトラフロオロエチレン−パーフロオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド樹脂、及び、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる群より選択される少なくとも一種のフッ素系樹脂を含有する請求項１、２又は３記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
接着層用組成物は、更に、Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるシラン化合物を、接着性樹脂１００重量部に対して０．４〜１５重量部含有する請求項１、２、３又は４記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
但し、Ｒ１は、３−グリシドキシプロピル基又は２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基を示し、Ｒ２は、炭素数が１〜３であるアルキル基を示す。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７９８８４（Ｐ２０１２−７９８８４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３１０１（Ｐ２０１０−２２３１０１）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度独立行政法人新エネルギー・産業技術開発機構、太陽エネルギー技術研究開発／太陽光発電システム次世代高性能技術の開発／ロールツーロールプロセスを可能とする封止材一体型保護シートの研究開発の委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度独立行政法人新エネルギー・産業技術開発機構、太陽エネルギー技術研究開発／太陽光発電システム次世代高性能技術の開発／ロールツーロールプロセスを可能とする封止材一体型保護シートの研究開発の委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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