太陽電池モジュールの製造方法
【課題】ラミネート成型において太陽電池モジュールから電気出力配線を引き出すための太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】貫通孔8に対応する位置における太陽電池セル2と第1の封止材5との間に絶縁材10を配置するステップと、太陽電池セル2と絶縁材10と第1の封止材5と裏面支持材6とをラミネート成型により接着するステップとを含み、ラミネート成型により接着するステップは、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bで電気出力配線7を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、電気出力配線7を第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Aで貫通孔8の全面と電気出力配線7と第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bを覆うステップとを含むことを特徴とする。
【解決手段】貫通孔8に対応する位置における太陽電池セル2と第1の封止材5との間に絶縁材10を配置するステップと、太陽電池セル2と絶縁材10と第1の封止材5と裏面支持材6とをラミネート成型により接着するステップとを含み、ラミネート成型により接着するステップは、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bで電気出力配線7を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、電気出力配線7を第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Aで貫通孔8の全面と電気出力配線7と第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bを覆うステップとを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽光を利用して電力を発生させる太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の太陽電池モジュールには、受光面側の最表面をガラスで覆うものと、透光性フィルムで覆うものとがある。
【0003】
受光面側をガラスで覆う太陽電池モジュールにおいては、非受光面側に耐湿フィルムが配置されている。この耐湿フィルムは、封止材と、アルミニウム箔又はポリエステルフィルムとを耐候性フィルムによって挟んだ構造になっている。
【0004】
一方、受光面側を透光性フィルムで覆う太陽電池モジュールにおいては、一般的に透光性フィルムと太陽電池セルとを封止材で接着する方法が採用されている。ここで、非受光面側に剛性が必要となる屋根用の太陽電池モジュールなどにおいては、非受光面側に裏面支持材を配置している(例えば、特許文献1)。
裏面支持材としては、鋼板、アルミ板、ステンレス鋼板などの金属板、又はカーボンファイバー、ガラス繊維強化プラスチック(FRP)、セラミック、ガラスなどが用いられている。
【0005】
図12は、特許文献1に記載された従来の太陽電池モジュールの平面図である。図13は、ラミネート成型前の図12のA−A線断面図である。
【0006】
従来の太陽電池モジュール31は、太陽電池セル32を備えている。太陽電池セル32の表面(受光面)32aには、表面封止材33と、表面保護材34とが当該順で積層されている。また、太陽電池セル32の裏面(非受光面)32bには、裏面封止材35と、裏面支持材36とが当該順で積層されている。
このような太陽電池モジュール31において電気出力を取出す構成として、裏面支持材36には、出力端子取出用の貫通孔38が設けられている。そして、この貫通孔38を通って太陽電池セル32の電気出力配線37が太陽電池モジュール31の外部まで延在している。なお、貫通孔38は、電気出力配線37を通した後に貫通孔用封止材39により封止されている。
【0007】
一方、特許文献2には、従来の太陽電池モジュールの別の例が開示されている。特許文献2において、太陽電池セルの表面には、表面充填材と、ガラス(表面保護材)とが当該順で積層されている。また、太陽電池セルの裏面には、裏面充填材と、裏面支持材(バックカバー)とが当該順で積層されている。また、裏面支持材の開口部の位置には、裏面支持材の内側にマット部材が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2004−327698号公報
【特許文献2】特開2001−102616号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上述の特許文献1の構成では、各部材を重ね合わせたものをラミネータによって加熱しながら加圧して一体化する際に、以下のような問題が生じる。
【0010】
ラミネート成型を行う際、図14に示すように、熱応力によって太陽電池セル32に反りが生じ、裏面封止材35が貫通孔38に流れ込む。そうすると、太陽電池セル32の端部32cが裏面支持材36に接近し、太陽電池セル32と裏面支持材36との間の間隔が小さくなってしまう。したがって、裏面支持材36に金属板を用いた場合には、ラミネート成型後に太陽電池セル32と裏面支持材36との間で絶縁不良が発生してしまうという問題があった。
【0011】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ラミネート成型において太陽電池セルに反りが生じた場合でも、太陽電池セルと裏面支持材との間で絶縁不良が生じず、信頼性及び絶縁性が強化された太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、太陽電池セルの一面側には、少なくとも第1の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第1の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第1の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップとを含み、前記ラミネート成型により接着するステップは、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで電気出力配線を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、電気出力配線を前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで貫通孔の全面と電気出力配線と前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを覆うステップとを含むことを特徴とする。
【0013】
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記絶縁材が、フッ素樹脂と第2の封止材とから構成されており、前記第1の封止材と前記第2の封止材との間に前記フッ素樹脂を配置するステップと、前記第2の封止材を前記太陽電池セルに接着するステップとを更に含むことを特徴とする。
【0014】
また、前記ラミネート成型により接着するステップ後に、前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープと前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを剥がすステップと、端子台を備えた端子ボックスを前記裏面支持材の表面に接着するステップと、前記電気出力配線を前記端子台に電気的に接続するステップと、前記端子ボックスに絶縁性封止材を注入するステップと、前記端子ボックスに蓋をつけるステップとを含むことを特徴とする。
【0015】
また、前記絶縁性封止材は、2液硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルの一面側には、少なくとも第1の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第1の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第1の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップとを含み、前記ラミネート成型により接着するステップは、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで電気出力配線を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、電気出力配線を第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで貫通孔の全面と電気出力配線と第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを覆うステップとを含むので、電気出力配線を屈曲させて第1のフッ素樹脂粘着テープと第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで挟んで固定しているので、電気出力配線がラミネート中に移動することを抑制できる。そして、電気出力配線が移動し難いので、電気出力配線に接続されている太陽電池セルの移動も抑制できる。
上記の方法により、ラミネート成型時に太陽電池セルの端部が下方に押下げられても、太陽電池セルと裏面支持材との間に絶縁材が介在することになり、絶縁性が確保される。特に、裏面支持材に金属板を用いた場合において、貫通孔周辺の裏面封止材が薄くなったとしても太陽電池セルと裏面封止材との絶縁不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明の別の実施形態に係る絶縁材の断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。
【図5】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した断面図である。
【図6】太陽電池セルへの電気出力配線の取付け構造を示す概略平面図である。
【図7】複数の太陽電池セルを直列に配置した太陽電池モジュールの接続構造を示す概略平面図である。
【図8】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。
【図9】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法における断面図であって、ラミネート成型前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図10】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法における断面図であって、ラミネート成型後の太陽電池モジュールの断面図である。
【図11】ラミネート成型後の図1のA−A線断面図である。
【図12】従来の太陽電池モジュールの平面図である。
【図13】ラミネート成型前の図12のA−A線断面図である。
【図14】ラミネート成型後の図12のA−A線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。図2は、ラミネート成型前の図1のA−A線断面図である。
【0019】
図1に示すように、本実施形態に係る太陽モジュール1は、太陽電池セル2を備えている。図2に示すように、この太陽電池セル2の表面(すなわち、受光面)2aには、太陽電池セル2側から順に、表面封止材3と、表面保護材4とが積層されている。また、太陽電池セル2の裏面(すなわち、非受光面)2bには、太陽電池セル2側から順に、裏面封止材(第1の封止材)5と、裏面支持材6とが積層されている。そして、電気出力配線7が、太陽電池セル2から太陽電池モジュール1の外部まで延在している。
このような構成から、太陽電池モジュール1は、太陽電池セル2の電気出力が外部に出力されるように構成されている。
【0020】
図2に示すように、裏面支持材6には、電気出力配線7を通すための貫通孔8が設けられている。貫通孔8には、貫通孔8を封止するための貫通孔用封止材9が配置されている。この貫通孔用封止材9の厚みは、裏面支持材6の厚みより大きくなっている。
【0021】
本発明に関係する太陽電池モジュールは、貫通孔8に対応する位置における太陽電池セル2と裏面封止材5との間には、絶縁材10が配置されている。絶縁材10には、電気出力配線7を通すための第1のスリット(切れ目)10aが設けられている。また、裏面封止材5にも、電気出力配線7を通すための第2のスリット(切れ目)5aが設けられている。更に、貫通孔用封止材9には、電気出力配線7を通すための配線用貫通孔9aが設けられている。
本実施形態において、電気出力配線7は、絶縁材10の第1のスリット10aと裏面封止材5の第2のスリット5aと貫通孔用封止材9の配線用貫通孔9aとを介して、太陽電池モジュール1の外部まで延在している。また、電気出力配線7は、半田などの導体により太陽電池セル2に接続されている。
【0022】
次に、太陽電池モジュール1で使用される表面保護材4と、太陽電池セル2と、封止材(表面封止材3、裏面封止材5、貫通孔用封止材9)と、裏面支持材6と、電気出力配線7とについて詳しく説明する。
【0023】
本実施形態の表面保護材4としては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ぺルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂フィルムを用いることができる。なお、表面保護材4と表面封止材3との間の接着面には、コロナ放電処理、プラズマ重合処理などの表面酸化処理を施しておくことが望ましい。
【0024】
本実施形態の封止材(表面封止材3、裏面封止材5、貫通孔用封止材9)としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シラン変性ポリエチレン(シラン変性PE)、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどの透明樹脂を使用することができる。これら封止材3,5,9は、架橋剤を添加することにより架橋させることができる。また、これら封止材3,5,9には、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが望ましい。
【0025】
ここで、裏面封止材5及び貫通孔用封止材9は、必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよい。太陽電池セル2の表面(受光面)2aに配置される表面保護材4及び表面封止材3は、あらかじめラミネート接着された積層フィルムあるいはシートを用いることが望ましい。
【0026】
また、本実施形態の貫通孔用封止材9の厚さt1は、「裏面支持材6の厚さt2と同じ厚さ」から「裏面支持材6の厚さt2の1.5倍」までの範囲が好ましい(図4参照)。貫通孔用封止材9の厚さt1が裏面支持材6の厚さt2より薄いと、ラミネート成型時に裏面封止材5が貫通孔8に流れ込み、太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられる。これにより、太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近し、太陽電池セル2と裏面支持材6との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
また、貫通孔用封止材9の厚さt1が裏面支持材6の厚さt2の1.5倍より厚いと、ラミネート成型時に貫通孔用封止材9が裏面封止材5を介して表面封止材3を押上げてしまう。これにより、貫通孔8に対応する位置の表面封止材3が薄くなり、太陽電池セル2と表面保護材4との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
【0027】
さらに、貫通孔用封止材9の直径は、貫通孔8の貫通孔径と同じ長さから貫通孔8の貫通孔径−1mmまでの範囲が好ましい。貫通孔用封止材9の直径が、貫通孔8の貫通孔径より大きいと、溶融した貫通孔用封止材9がラミネート成型時に裏面支持材6にはみ出して外観不良となり易いためである。
また、貫通孔用封止材9の直径が、「貫通孔径−1mm」より小さいと、貫通孔8に裏面封止材5が流れ込み、太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられる。これにより、太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近し、太陽電池セル2と裏面支持材6との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
【0028】
本実施形態の太陽電池セル2としては、特に限定はなく、単結晶材料の半導体pn接合や、非単結晶材料のpin接合、あるいはショットキー接合などの半導体接合などが用いられる。半導体材料としては、シリコン系化合物が用いられる。好ましくは、太陽電池セル2は、可撓性を有する材料から構成されており、特に好ましくは、ステンレス基板やポリイミドフィルム基板上に形成されたアモルファスシリコン(a−Si)半導体や化合物半導体である。
【0029】
本実施形態の絶縁材10は、絶縁破壊電圧、耐熱性および耐候性の観点からフッ素樹脂が好ましい。絶縁材10としては、ポリエステル、ポリイミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート等を単膜で用いることができる。
【0030】
また、別の実施形態として、図3に示すように、絶縁材10は、絶縁膜用封止材(第2の封止材)12とフッ素樹脂13とを積層した積層フィルム又はシートを用いることができる。この形態において、絶縁膜用封止材12は、フッ素樹脂13上に配置されている。したがって、フッ素樹脂13は、裏面封止材40と絶縁膜用封止材12との間に配置される。また、この実施形態において、絶縁膜用封止材12は、あらかじめフッ素樹脂13にラミネート接着されている。
【0031】
絶縁材10の厚さt3は、5μm〜1000μm程度あればよく、より好ましくは、厚さt3は25μm〜600μm程度がよい。絶縁材10の厚さt3が5μm小さいと、絶縁破壊電圧が低すぎるため絶縁効果が乏しくなるためである。また、絶縁材10の厚さt3が1000μmより大きいと、ラミネート成型時に裏面封止材5との間の脱気が難しくなるためである。
【0032】
また、絶縁材10の幅(絶縁材10が円形の場合は直径)w1は、貫通孔の貫通孔径w2の2倍以上あればよい。絶縁材10の幅w1が貫通孔径w2の2倍より小さいと、ラミネート成型時に裏面封止材5が溶融した際に、絶縁材10の端部が下方に押下げられてしまう。これにより、太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近し、絶縁破壊電圧が確保できなくなるためである。
【0033】
絶縁材10に用いられるフッ素樹脂としては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ぺルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂フィルムを用いることができる。
また、絶縁材10のポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステルフィルムを用いることができる。
【0034】
また、絶縁膜用封止材12は、太陽電池セル2と接着させるために、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シラン変性ポリエチレン(シラン変性PE)、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどの透明樹脂を使用することができる。
この絶縁膜用封止材12は、架橋剤を添加することにより架橋させることができる。また、絶縁膜用封止材12には、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが望ましい。絶縁膜用封止材12は、必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよい。さらに、太陽電池セル2と絶縁材10を接着させるための接着剤としては、特に限定はなく、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などを用いることができる。
【0035】
本実施形態の裏面支持材6としては、溶融亜鉛メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板、アルミ板、ステンレス板などの金属板、プラスチック板、FRP板などを使用することができる。
【0036】
また、本実施形態の電気出力配線7としては、銅、アルミ、ステンレス、ニッケルなどの金属であり、好ましくは、箔状で、金属面が露出せず半田被覆されているものがよい。
【0037】
次に、太陽電池モジュール1を製造するときの各部材の積層配置について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。図5は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した断面図である。
【0038】
図4及び5に示すように、太陽電池モジュール1を製造する場合、太陽電池セル2の受光側に表面封止材3と表面保護材4とを配置する。また、太陽電池セル2の非受光側には、絶縁材10と裏面封止材5と裏面支持材6とを配置する。
電気出力配線7は、導体を介して太陽電池セル2に接続されている。電気出力配線7は、絶縁材10の第1のスリット10aと裏面封止材5の第2のスリット5aと裏面支持材6の貫通孔8とを通って太陽電池モジュール1の外部まで延在している。
【0039】
図5に示すように、太陽電池モジュール1をラミネート成型する際には、溶融した貫通孔用封止材9が裏面支持材6の貫通孔8からはみ出すのを防止するために、仮固定用粘着テープ14を貫通孔8を覆うように貼付ける。この状態で、ラミネート成型が行われる。
【0040】
(実施例)
次に、本発明の太陽電池モジュール1の具体的な製造方法について説明する。
図6は、太陽電池セルへの電気出力配線の取付け構造を示す概略平面図である。図7は、複数の太陽電池セルを直列に配置した太陽電池モジュールの接続構造を示す概略平面図である。図8は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。図9は、ラミネート成型前の太陽電池モジュールの断面図である。
【0041】
本実施形態の太陽電池モジュール1は、フィルム基板上に作製したa−Si太陽電池セル2を使用する。また、裏面支持材6としては、ガルバリウム鋼板が用いられている。
【0042】
フィルム基板a−Si太陽電池セル2は、0.05mm厚のポリイミドフィルムの基板を使用している。その基板の一方の面には、複数の太陽電池素子が直列に接続されている。また、図6に示すように、基板の他方の面である非受光面側には、正極取出し電極21と負極取出し電極22とが形成されている。
【0043】
まず、表面保護材4としては、0、025mm厚のエチレン−テトラフルオロエチレン(ETFE)を用い、このETFEをロール状フィルムから巻きだし、所定のサイズに裁断する。
次に、表面封止材3として、0.04mm厚のシラン変性ポリエチレンをロール状フィルムから巻きだし、所定のサイズに裁断する。そして、図8に示すように、表面封止材3を表面保護材4上に配置する。表面保護材4と表面封止材3とは、あらかじめラミネート接着して、ETFE/シラン変性ポリエチレン(シラン変性PE)ラミネートフィルムとする。これにより、製造工程を簡素化することができる。
【0044】
電気出力配線7は、半田で被覆された銅箔からなり、銅箔の厚さは、0.1mmであり、銅箔の幅は、2mmとなっている。フィルム基板a−Si太陽電池セル2を製造する際、図6に示すように、あらかじめ、電気出力配線7の一部分7aを端子取出し用の正極取出し電極21上に、幅8mmの導電性粘着テープ23を用いて固定する。
また、図6に示すように、電気出力配線7の他方の部分7bは、貫通孔に対応する位置で、フィルム基板a−Si太陽電池セル2に対し垂直に折り曲げておく。図示はされていないが、負極取出し電極22に対しても同様に、電気出力配線7の固定および折り曲げ加工が行われる。
【0045】
図8に示すように、上述したようなフィルム基板a−Si太陽電池セル2は、受光面を下に向けて表面封止材3上に配置される。
【0046】
ここで、複数の太陽電池セル2A,2Bを直列に配置した太陽電池モジュールを製造する場合について説明する。
図7に示すように、最も正極側になる太陽電池セル2Aの正極取出し電極21A上と、最も負極側になる太陽電池セル2Bの負極取出し電極22B上に前述と同様の方法を用いて電気出力配線7を取付ける。
太陽電池セル2A,2Bを並列に配置した後、隣り合う太陽電池セル2A,2B間の負極取出し電極22Aと正極取出し電極21Bとを架け渡すように電気出力配線(半田で被覆された銅箔)7を配置する。この電気出力配線7の全面は、導電性粘着テープ23を用いて覆われており、電気出力配線7は、負極取出し電極22Aと正極取出し電極21Bとに固定されている。
【0047】
図8に示すように、絶縁材10は、フィルム基板a−Si太陽電池セル2上において貫通孔8に対応する位置に配置される。この絶縁材10は、表面保護材4として用いている0.025mm厚のETFEと、表面封止材3として用いている0.4mm厚のシラン変性PEフィルムとを直径28mmに切り出して用いる。
絶縁材10は、表面保護材4および表面封止材3で用いたETFE/シラン変性PEラミネートフィルムをあらかじめラミネート接着することにより形成されている。これにより、製造工程を簡素化することができる。また、このようにラミネート接着することは、信頼性の観点からも望ましい。
【0048】
図8に示すように、絶縁材10には、電気出力配線7の端子取出部分に対応する位置に長さ20mmの第1のスリット10aが十字状に形成されている。絶縁材10の第1のスリット10aは、あらかじめ平板上で刃物を当てて作製する。太陽電池セル2の電気出力配線7は、第1のスリット10aを通って太陽電池セル2の非受光面側に配置される。
【0049】
裏面封止材5としては、0.4mm厚のシラン変性PEフィルムをロール状フィルムから巻き出して使用する。裏面封止材5には、端子取出部分に対応する位置に長さ80mmの第2のスリット5aが形成されている。裏面封止材5の第2のスリット5aは、あらかじめ平板上で刃物を当てて作製する。太陽電池セル2の電気出力配線7は、絶縁材10の第1のスリット10a及び裏面封止材5の第2のスリット5aを通って太陽電池セル2の非受光面側に配置される。
【0050】
裏面支持材6には、0.8mm厚のフッ素樹脂塗装ガルバリウム鋼板(サンフロン20GLクール、日鉄住金鋼板製)を用いている。図8及び9に示すように、この鋼板は、あらかじめ所定のサイズに裁断されており、端子取出部に対応する位置に直径10mmの貫通孔8が設けられている。また、この鋼板の表面には、裏面封止材6との接着性を向上させるため、あらかじめアクリル樹脂系電着塗装アルミ用プライマー(トスプライムニューF、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製)が塗布されている。このプライマーは、平板上でロールコータを用いて厚さ1μm程度になるように塗布され、室温にて30分以上乾燥させている。
【0051】
貫通孔用封止材9としては、0.4mm厚のシラン変性PEフィルムが用いられている。このフィルムは、直径9.5mmに切り出して用いられる。図8に示すように、貫通孔用封止材9には、中央に電気出力配線7を通すための直径5mmの配線用貫通孔9aが設けられている。貫通孔用封止材9の配線用貫通孔9aは、あらかじめ平板上で刃物を当てて貫通孔用封止材9をくり貫いて作製する。
貫通孔用封止材9は、裏面支持材6の貫通孔8に2枚重ねて配置される。この際、太陽電池セル2の電気出力配線7が、貫通孔用封止材9の配線用貫通孔9aを貫通するように配置される。
【0052】
また、図9に示したように、厚さ0.08mm、幅13mmの第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bと、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Aを、裏面支持材6の貫通孔8から出ている電気出力配線7の位置まで貼付ける。つまり、図9に示すように、第1および第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14B,14Aのそれぞれは、電気出力配線7を境にして貫通孔8の半分を覆うように配置する。これにより、貫通孔8における貫通孔用封止材9の露出面の全面が第1および第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14B,14Aにより覆われる。また、貫通孔8から出ている電気出力配線7は、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bが貼付けてある方向に折り曲げられる。そして、電気出力配線7は、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Aにより第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14B上に貼付けられる。
【0053】
最後に、図9のように積層して配置された部材に対して、真空加熱圧着法を用いてラミネート成型を行う。このラミネート成型は、温度140℃から150℃で、5分から25分間、真空加熱圧着するやり方で行われる。
【0054】
図10は、ラミネート成型後の太陽電池モジュール1の断面図を示している。
ラミネート成型前では、図9に示すように、絶縁材10により表面封止材3と裏面封止材5との間に空間がある。この状態でラミネート成型を行うと、図10に示すように、表面封止材3及び裏面封止材5が溶融し、表面封止材3及び裏面封止材5は、絶縁材10と密着することになる。これにより、表面封止材3と裏面封止材5との間の空間は密閉される。
【0055】
ラミネート成型の後に、第2および第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14A,14Bを剥がす。この際、裏面支持材6の表面には、配線ケーブル付き端子ボックス(図示せず)が一液湿気硬化型シリコーン樹脂(KE−45T、信越化学工業製)を用いて接着される。ここで、端子ボックスは、変性ポリフェニレンエーテル(ノリルPX9406、SABICイノベーティブプラスチックスジャパン製)からなる。
【0056】
また、電気出力配線7は、端子ボックスの端子台に半田付けされる。電気出力配線7が取付けられた部分の絶縁性封止材としては、2液硬化型シリコーン樹脂(KE−200/CX−200、信越化学工業製)を用いる。この絶縁性封止材は、電気出力配線7の配線部分に注入され、端子ボックスには蓋が付けられる。
以上のような流れにより太陽電池モジュール1が製造される。
【0057】
図11は、ラミネート成型後の図1のA−A線断面図である。
ラミネート成型前では、図1に示すように、絶縁材10により表面封止材3と裏面封止材5との間に空間が形成されている。この状態でラミネート成型を行うと、図11に示すように、表面封止材3及び裏面封止材5が溶融し、表面封止材3及び裏面封止材5は、絶縁材10と密着することになる。これにより、表面封止材3と裏面封止材5との間の空間は密閉される。また、本実施形態によれば、図11に示すように、ラミネート成型後に太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられても、太陽電池セル2と裏面支持材6との間に絶縁材10が介在することになり、絶縁性が確保される。
【0058】
本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、太陽電池セル2の裏面2bには、裏面封止材5と裏面支持材6とが当該順で積層され、裏面支持材6には、貫通孔8が設けられ、太陽電池セル2の電気出力配線7を貫通孔8に通すことにより太陽電池セル2の電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュール1において、貫通孔8に対応する位置における太陽電池セル2と裏面封止材5との間には、絶縁材10が配置されているので、ラミネート成型時に太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられても、太陽電池セル2と裏面支持材6との間に絶縁材10が介在することになり、絶縁性が確保される。特に、裏面支持材6に金属板を用いた場合において、貫通孔8周辺の裏面封止材5が薄くなったとしても太陽電池セル2と裏面封止材6との絶縁不良を防止することができる。
【0059】
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、絶縁材10の幅w1は、貫通孔8の貫通孔径の2倍以上になっているので、ラミネート成型において裏面封止材5が溶融しても、太陽電池セル2と裏面支持材6との間に絶縁材10が確実に介在することになり、絶縁性が確保される。
【0060】
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、絶縁材10の厚さt3は、5μm〜1000μmの範囲の厚さであるので、絶縁効果を確保しつつ、ラミネート成型時における裏面封止材5と絶縁材10との間の脱気も行うことができる。
【0061】
本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、絶縁材10に表面保護材4および表面封止材3のラミネート接着積層フィルムを用いているので、信頼性の低下させることなく、太陽電池モジュール1を製造できる。また、貫通孔8の位置における太陽電池セル2と裏面封止材5との間に絶縁材10を配置してラミネート成型を行っているので、裏面封止材5が貫通孔8に流れ込んで太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近するおそれがなくなる。したがって、太陽電池モジュール1の電気的特性を更に向上させることができる。
【0062】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0063】
1 太陽電池モジュール
2 太陽電池セル
3 表面封止材
4 表面保護材
5 裏面封止材
6 裏面支持材
7 電気出力配線
8 貫通孔
9 貫通孔用封止材
10 絶縁材
12 絶縁膜用封止材
13 フッ素樹脂
14 仮固定用粘着テープ
14A 第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ
14B 第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽光を利用して電力を発生させる太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の太陽電池モジュールには、受光面側の最表面をガラスで覆うものと、透光性フィルムで覆うものとがある。
【0003】
受光面側をガラスで覆う太陽電池モジュールにおいては、非受光面側に耐湿フィルムが配置されている。この耐湿フィルムは、封止材と、アルミニウム箔又はポリエステルフィルムとを耐候性フィルムによって挟んだ構造になっている。
【0004】
一方、受光面側を透光性フィルムで覆う太陽電池モジュールにおいては、一般的に透光性フィルムと太陽電池セルとを封止材で接着する方法が採用されている。ここで、非受光面側に剛性が必要となる屋根用の太陽電池モジュールなどにおいては、非受光面側に裏面支持材を配置している(例えば、特許文献1)。
裏面支持材としては、鋼板、アルミ板、ステンレス鋼板などの金属板、又はカーボンファイバー、ガラス繊維強化プラスチック(FRP)、セラミック、ガラスなどが用いられている。
【0005】
図12は、特許文献1に記載された従来の太陽電池モジュールの平面図である。図13は、ラミネート成型前の図12のA−A線断面図である。
【0006】
従来の太陽電池モジュール31は、太陽電池セル32を備えている。太陽電池セル32の表面(受光面)32aには、表面封止材33と、表面保護材34とが当該順で積層されている。また、太陽電池セル32の裏面(非受光面)32bには、裏面封止材35と、裏面支持材36とが当該順で積層されている。
このような太陽電池モジュール31において電気出力を取出す構成として、裏面支持材36には、出力端子取出用の貫通孔38が設けられている。そして、この貫通孔38を通って太陽電池セル32の電気出力配線37が太陽電池モジュール31の外部まで延在している。なお、貫通孔38は、電気出力配線37を通した後に貫通孔用封止材39により封止されている。
【0007】
一方、特許文献2には、従来の太陽電池モジュールの別の例が開示されている。特許文献2において、太陽電池セルの表面には、表面充填材と、ガラス(表面保護材)とが当該順で積層されている。また、太陽電池セルの裏面には、裏面充填材と、裏面支持材(バックカバー)とが当該順で積層されている。また、裏面支持材の開口部の位置には、裏面支持材の内側にマット部材が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2004−327698号公報
【特許文献2】特開2001−102616号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上述の特許文献1の構成では、各部材を重ね合わせたものをラミネータによって加熱しながら加圧して一体化する際に、以下のような問題が生じる。
【0010】
ラミネート成型を行う際、図14に示すように、熱応力によって太陽電池セル32に反りが生じ、裏面封止材35が貫通孔38に流れ込む。そうすると、太陽電池セル32の端部32cが裏面支持材36に接近し、太陽電池セル32と裏面支持材36との間の間隔が小さくなってしまう。したがって、裏面支持材36に金属板を用いた場合には、ラミネート成型後に太陽電池セル32と裏面支持材36との間で絶縁不良が発生してしまうという問題があった。
【0011】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ラミネート成型において太陽電池セルに反りが生じた場合でも、太陽電池セルと裏面支持材との間で絶縁不良が生じず、信頼性及び絶縁性が強化された太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、太陽電池セルの一面側には、少なくとも第1の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第1の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第1の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップとを含み、前記ラミネート成型により接着するステップは、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで電気出力配線を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、電気出力配線を前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで貫通孔の全面と電気出力配線と前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを覆うステップとを含むことを特徴とする。
【0013】
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記絶縁材が、フッ素樹脂と第2の封止材とから構成されており、前記第1の封止材と前記第2の封止材との間に前記フッ素樹脂を配置するステップと、前記第2の封止材を前記太陽電池セルに接着するステップとを更に含むことを特徴とする。
【0014】
また、前記ラミネート成型により接着するステップ後に、前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープと前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを剥がすステップと、端子台を備えた端子ボックスを前記裏面支持材の表面に接着するステップと、前記電気出力配線を前記端子台に電気的に接続するステップと、前記端子ボックスに絶縁性封止材を注入するステップと、前記端子ボックスに蓋をつけるステップとを含むことを特徴とする。
【0015】
また、前記絶縁性封止材は、2液硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルの一面側には、少なくとも第1の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第1の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第1の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップとを含み、前記ラミネート成型により接着するステップは、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで電気出力配線を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、電気出力配線を第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで貫通孔の全面と電気出力配線と第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを覆うステップとを含むので、電気出力配線を屈曲させて第1のフッ素樹脂粘着テープと第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで挟んで固定しているので、電気出力配線がラミネート中に移動することを抑制できる。そして、電気出力配線が移動し難いので、電気出力配線に接続されている太陽電池セルの移動も抑制できる。
上記の方法により、ラミネート成型時に太陽電池セルの端部が下方に押下げられても、太陽電池セルと裏面支持材との間に絶縁材が介在することになり、絶縁性が確保される。特に、裏面支持材に金属板を用いた場合において、貫通孔周辺の裏面封止材が薄くなったとしても太陽電池セルと裏面封止材との絶縁不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明の別の実施形態に係る絶縁材の断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。
【図5】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した断面図である。
【図6】太陽電池セルへの電気出力配線の取付け構造を示す概略平面図である。
【図7】複数の太陽電池セルを直列に配置した太陽電池モジュールの接続構造を示す概略平面図である。
【図8】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。
【図9】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法における断面図であって、ラミネート成型前の太陽電池モジュールの断面図である。
【図10】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法における断面図であって、ラミネート成型後の太陽電池モジュールの断面図である。
【図11】ラミネート成型後の図1のA−A線断面図である。
【図12】従来の太陽電池モジュールの平面図である。
【図13】ラミネート成型前の図12のA−A線断面図である。
【図14】ラミネート成型後の図12のA−A線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。図2は、ラミネート成型前の図1のA−A線断面図である。
【0019】
図1に示すように、本実施形態に係る太陽モジュール1は、太陽電池セル2を備えている。図2に示すように、この太陽電池セル2の表面(すなわち、受光面)2aには、太陽電池セル2側から順に、表面封止材3と、表面保護材4とが積層されている。また、太陽電池セル2の裏面(すなわち、非受光面)2bには、太陽電池セル2側から順に、裏面封止材(第1の封止材)5と、裏面支持材6とが積層されている。そして、電気出力配線7が、太陽電池セル2から太陽電池モジュール1の外部まで延在している。
このような構成から、太陽電池モジュール1は、太陽電池セル2の電気出力が外部に出力されるように構成されている。
【0020】
図2に示すように、裏面支持材6には、電気出力配線7を通すための貫通孔8が設けられている。貫通孔8には、貫通孔8を封止するための貫通孔用封止材9が配置されている。この貫通孔用封止材9の厚みは、裏面支持材6の厚みより大きくなっている。
【0021】
本発明に関係する太陽電池モジュールは、貫通孔8に対応する位置における太陽電池セル2と裏面封止材5との間には、絶縁材10が配置されている。絶縁材10には、電気出力配線7を通すための第1のスリット(切れ目)10aが設けられている。また、裏面封止材5にも、電気出力配線7を通すための第2のスリット(切れ目)5aが設けられている。更に、貫通孔用封止材9には、電気出力配線7を通すための配線用貫通孔9aが設けられている。
本実施形態において、電気出力配線7は、絶縁材10の第1のスリット10aと裏面封止材5の第2のスリット5aと貫通孔用封止材9の配線用貫通孔9aとを介して、太陽電池モジュール1の外部まで延在している。また、電気出力配線7は、半田などの導体により太陽電池セル2に接続されている。
【0022】
次に、太陽電池モジュール1で使用される表面保護材4と、太陽電池セル2と、封止材(表面封止材3、裏面封止材5、貫通孔用封止材9)と、裏面支持材6と、電気出力配線7とについて詳しく説明する。
【0023】
本実施形態の表面保護材4としては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ぺルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂フィルムを用いることができる。なお、表面保護材4と表面封止材3との間の接着面には、コロナ放電処理、プラズマ重合処理などの表面酸化処理を施しておくことが望ましい。
【0024】
本実施形態の封止材(表面封止材3、裏面封止材5、貫通孔用封止材9)としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シラン変性ポリエチレン(シラン変性PE)、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどの透明樹脂を使用することができる。これら封止材3,5,9は、架橋剤を添加することにより架橋させることができる。また、これら封止材3,5,9には、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが望ましい。
【0025】
ここで、裏面封止材5及び貫通孔用封止材9は、必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよい。太陽電池セル2の表面(受光面)2aに配置される表面保護材4及び表面封止材3は、あらかじめラミネート接着された積層フィルムあるいはシートを用いることが望ましい。
【0026】
また、本実施形態の貫通孔用封止材9の厚さt1は、「裏面支持材6の厚さt2と同じ厚さ」から「裏面支持材6の厚さt2の1.5倍」までの範囲が好ましい(図4参照)。貫通孔用封止材9の厚さt1が裏面支持材6の厚さt2より薄いと、ラミネート成型時に裏面封止材5が貫通孔8に流れ込み、太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられる。これにより、太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近し、太陽電池セル2と裏面支持材6との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
また、貫通孔用封止材9の厚さt1が裏面支持材6の厚さt2の1.5倍より厚いと、ラミネート成型時に貫通孔用封止材9が裏面封止材5を介して表面封止材3を押上げてしまう。これにより、貫通孔8に対応する位置の表面封止材3が薄くなり、太陽電池セル2と表面保護材4との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
【0027】
さらに、貫通孔用封止材9の直径は、貫通孔8の貫通孔径と同じ長さから貫通孔8の貫通孔径−1mmまでの範囲が好ましい。貫通孔用封止材9の直径が、貫通孔8の貫通孔径より大きいと、溶融した貫通孔用封止材9がラミネート成型時に裏面支持材6にはみ出して外観不良となり易いためである。
また、貫通孔用封止材9の直径が、「貫通孔径−1mm」より小さいと、貫通孔8に裏面封止材5が流れ込み、太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられる。これにより、太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近し、太陽電池セル2と裏面支持材6との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
【0028】
本実施形態の太陽電池セル2としては、特に限定はなく、単結晶材料の半導体pn接合や、非単結晶材料のpin接合、あるいはショットキー接合などの半導体接合などが用いられる。半導体材料としては、シリコン系化合物が用いられる。好ましくは、太陽電池セル2は、可撓性を有する材料から構成されており、特に好ましくは、ステンレス基板やポリイミドフィルム基板上に形成されたアモルファスシリコン(a−Si)半導体や化合物半導体である。
【0029】
本実施形態の絶縁材10は、絶縁破壊電圧、耐熱性および耐候性の観点からフッ素樹脂が好ましい。絶縁材10としては、ポリエステル、ポリイミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート等を単膜で用いることができる。
【0030】
また、別の実施形態として、図3に示すように、絶縁材10は、絶縁膜用封止材(第2の封止材)12とフッ素樹脂13とを積層した積層フィルム又はシートを用いることができる。この形態において、絶縁膜用封止材12は、フッ素樹脂13上に配置されている。したがって、フッ素樹脂13は、裏面封止材40と絶縁膜用封止材12との間に配置される。また、この実施形態において、絶縁膜用封止材12は、あらかじめフッ素樹脂13にラミネート接着されている。
【0031】
絶縁材10の厚さt3は、5μm〜1000μm程度あればよく、より好ましくは、厚さt3は25μm〜600μm程度がよい。絶縁材10の厚さt3が5μm小さいと、絶縁破壊電圧が低すぎるため絶縁効果が乏しくなるためである。また、絶縁材10の厚さt3が1000μmより大きいと、ラミネート成型時に裏面封止材5との間の脱気が難しくなるためである。
【0032】
また、絶縁材10の幅(絶縁材10が円形の場合は直径)w1は、貫通孔の貫通孔径w2の2倍以上あればよい。絶縁材10の幅w1が貫通孔径w2の2倍より小さいと、ラミネート成型時に裏面封止材5が溶融した際に、絶縁材10の端部が下方に押下げられてしまう。これにより、太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近し、絶縁破壊電圧が確保できなくなるためである。
【0033】
絶縁材10に用いられるフッ素樹脂としては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ぺルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂フィルムを用いることができる。
また、絶縁材10のポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステルフィルムを用いることができる。
【0034】
また、絶縁膜用封止材12は、太陽電池セル2と接着させるために、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シラン変性ポリエチレン(シラン変性PE)、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどの透明樹脂を使用することができる。
この絶縁膜用封止材12は、架橋剤を添加することにより架橋させることができる。また、絶縁膜用封止材12には、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが望ましい。絶縁膜用封止材12は、必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよい。さらに、太陽電池セル2と絶縁材10を接着させるための接着剤としては、特に限定はなく、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などを用いることができる。
【0035】
本実施形態の裏面支持材6としては、溶融亜鉛メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板、アルミ板、ステンレス板などの金属板、プラスチック板、FRP板などを使用することができる。
【0036】
また、本実施形態の電気出力配線7としては、銅、アルミ、ステンレス、ニッケルなどの金属であり、好ましくは、箔状で、金属面が露出せず半田被覆されているものがよい。
【0037】
次に、太陽電池モジュール1を製造するときの各部材の積層配置について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。図5は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した断面図である。
【0038】
図4及び5に示すように、太陽電池モジュール1を製造する場合、太陽電池セル2の受光側に表面封止材3と表面保護材4とを配置する。また、太陽電池セル2の非受光側には、絶縁材10と裏面封止材5と裏面支持材6とを配置する。
電気出力配線7は、導体を介して太陽電池セル2に接続されている。電気出力配線7は、絶縁材10の第1のスリット10aと裏面封止材5の第2のスリット5aと裏面支持材6の貫通孔8とを通って太陽電池モジュール1の外部まで延在している。
【0039】
図5に示すように、太陽電池モジュール1をラミネート成型する際には、溶融した貫通孔用封止材9が裏面支持材6の貫通孔8からはみ出すのを防止するために、仮固定用粘着テープ14を貫通孔8を覆うように貼付ける。この状態で、ラミネート成型が行われる。
【0040】
(実施例)
次に、本発明の太陽電池モジュール1の具体的な製造方法について説明する。
図6は、太陽電池セルへの電気出力配線の取付け構造を示す概略平面図である。図7は、複数の太陽電池セルを直列に配置した太陽電池モジュールの接続構造を示す概略平面図である。図8は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。図9は、ラミネート成型前の太陽電池モジュールの断面図である。
【0041】
本実施形態の太陽電池モジュール1は、フィルム基板上に作製したa−Si太陽電池セル2を使用する。また、裏面支持材6としては、ガルバリウム鋼板が用いられている。
【0042】
フィルム基板a−Si太陽電池セル2は、0.05mm厚のポリイミドフィルムの基板を使用している。その基板の一方の面には、複数の太陽電池素子が直列に接続されている。また、図6に示すように、基板の他方の面である非受光面側には、正極取出し電極21と負極取出し電極22とが形成されている。
【0043】
まず、表面保護材4としては、0、025mm厚のエチレン−テトラフルオロエチレン(ETFE)を用い、このETFEをロール状フィルムから巻きだし、所定のサイズに裁断する。
次に、表面封止材3として、0.04mm厚のシラン変性ポリエチレンをロール状フィルムから巻きだし、所定のサイズに裁断する。そして、図8に示すように、表面封止材3を表面保護材4上に配置する。表面保護材4と表面封止材3とは、あらかじめラミネート接着して、ETFE/シラン変性ポリエチレン(シラン変性PE)ラミネートフィルムとする。これにより、製造工程を簡素化することができる。
【0044】
電気出力配線7は、半田で被覆された銅箔からなり、銅箔の厚さは、0.1mmであり、銅箔の幅は、2mmとなっている。フィルム基板a−Si太陽電池セル2を製造する際、図6に示すように、あらかじめ、電気出力配線7の一部分7aを端子取出し用の正極取出し電極21上に、幅8mmの導電性粘着テープ23を用いて固定する。
また、図6に示すように、電気出力配線7の他方の部分7bは、貫通孔に対応する位置で、フィルム基板a−Si太陽電池セル2に対し垂直に折り曲げておく。図示はされていないが、負極取出し電極22に対しても同様に、電気出力配線7の固定および折り曲げ加工が行われる。
【0045】
図8に示すように、上述したようなフィルム基板a−Si太陽電池セル2は、受光面を下に向けて表面封止材3上に配置される。
【0046】
ここで、複数の太陽電池セル2A,2Bを直列に配置した太陽電池モジュールを製造する場合について説明する。
図7に示すように、最も正極側になる太陽電池セル2Aの正極取出し電極21A上と、最も負極側になる太陽電池セル2Bの負極取出し電極22B上に前述と同様の方法を用いて電気出力配線7を取付ける。
太陽電池セル2A,2Bを並列に配置した後、隣り合う太陽電池セル2A,2B間の負極取出し電極22Aと正極取出し電極21Bとを架け渡すように電気出力配線(半田で被覆された銅箔)7を配置する。この電気出力配線7の全面は、導電性粘着テープ23を用いて覆われており、電気出力配線7は、負極取出し電極22Aと正極取出し電極21Bとに固定されている。
【0047】
図8に示すように、絶縁材10は、フィルム基板a−Si太陽電池セル2上において貫通孔8に対応する位置に配置される。この絶縁材10は、表面保護材4として用いている0.025mm厚のETFEと、表面封止材3として用いている0.4mm厚のシラン変性PEフィルムとを直径28mmに切り出して用いる。
絶縁材10は、表面保護材4および表面封止材3で用いたETFE/シラン変性PEラミネートフィルムをあらかじめラミネート接着することにより形成されている。これにより、製造工程を簡素化することができる。また、このようにラミネート接着することは、信頼性の観点からも望ましい。
【0048】
図8に示すように、絶縁材10には、電気出力配線7の端子取出部分に対応する位置に長さ20mmの第1のスリット10aが十字状に形成されている。絶縁材10の第1のスリット10aは、あらかじめ平板上で刃物を当てて作製する。太陽電池セル2の電気出力配線7は、第1のスリット10aを通って太陽電池セル2の非受光面側に配置される。
【0049】
裏面封止材5としては、0.4mm厚のシラン変性PEフィルムをロール状フィルムから巻き出して使用する。裏面封止材5には、端子取出部分に対応する位置に長さ80mmの第2のスリット5aが形成されている。裏面封止材5の第2のスリット5aは、あらかじめ平板上で刃物を当てて作製する。太陽電池セル2の電気出力配線7は、絶縁材10の第1のスリット10a及び裏面封止材5の第2のスリット5aを通って太陽電池セル2の非受光面側に配置される。
【0050】
裏面支持材6には、0.8mm厚のフッ素樹脂塗装ガルバリウム鋼板(サンフロン20GLクール、日鉄住金鋼板製)を用いている。図8及び9に示すように、この鋼板は、あらかじめ所定のサイズに裁断されており、端子取出部に対応する位置に直径10mmの貫通孔8が設けられている。また、この鋼板の表面には、裏面封止材6との接着性を向上させるため、あらかじめアクリル樹脂系電着塗装アルミ用プライマー(トスプライムニューF、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製)が塗布されている。このプライマーは、平板上でロールコータを用いて厚さ1μm程度になるように塗布され、室温にて30分以上乾燥させている。
【0051】
貫通孔用封止材9としては、0.4mm厚のシラン変性PEフィルムが用いられている。このフィルムは、直径9.5mmに切り出して用いられる。図8に示すように、貫通孔用封止材9には、中央に電気出力配線7を通すための直径5mmの配線用貫通孔9aが設けられている。貫通孔用封止材9の配線用貫通孔9aは、あらかじめ平板上で刃物を当てて貫通孔用封止材9をくり貫いて作製する。
貫通孔用封止材9は、裏面支持材6の貫通孔8に2枚重ねて配置される。この際、太陽電池セル2の電気出力配線7が、貫通孔用封止材9の配線用貫通孔9aを貫通するように配置される。
【0052】
また、図9に示したように、厚さ0.08mm、幅13mmの第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bと、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Aを、裏面支持材6の貫通孔8から出ている電気出力配線7の位置まで貼付ける。つまり、図9に示すように、第1および第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14B,14Aのそれぞれは、電気出力配線7を境にして貫通孔8の半分を覆うように配置する。これにより、貫通孔8における貫通孔用封止材9の露出面の全面が第1および第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14B,14Aにより覆われる。また、貫通孔8から出ている電気出力配線7は、第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Bが貼付けてある方向に折り曲げられる。そして、電気出力配線7は、第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14Aにより第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14B上に貼付けられる。
【0053】
最後に、図9のように積層して配置された部材に対して、真空加熱圧着法を用いてラミネート成型を行う。このラミネート成型は、温度140℃から150℃で、5分から25分間、真空加熱圧着するやり方で行われる。
【0054】
図10は、ラミネート成型後の太陽電池モジュール1の断面図を示している。
ラミネート成型前では、図9に示すように、絶縁材10により表面封止材3と裏面封止材5との間に空間がある。この状態でラミネート成型を行うと、図10に示すように、表面封止材3及び裏面封止材5が溶融し、表面封止材3及び裏面封止材5は、絶縁材10と密着することになる。これにより、表面封止材3と裏面封止材5との間の空間は密閉される。
【0055】
ラミネート成型の後に、第2および第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ14A,14Bを剥がす。この際、裏面支持材6の表面には、配線ケーブル付き端子ボックス(図示せず)が一液湿気硬化型シリコーン樹脂(KE−45T、信越化学工業製)を用いて接着される。ここで、端子ボックスは、変性ポリフェニレンエーテル(ノリルPX9406、SABICイノベーティブプラスチックスジャパン製)からなる。
【0056】
また、電気出力配線7は、端子ボックスの端子台に半田付けされる。電気出力配線7が取付けられた部分の絶縁性封止材としては、2液硬化型シリコーン樹脂(KE−200/CX−200、信越化学工業製)を用いる。この絶縁性封止材は、電気出力配線7の配線部分に注入され、端子ボックスには蓋が付けられる。
以上のような流れにより太陽電池モジュール1が製造される。
【0057】
図11は、ラミネート成型後の図1のA−A線断面図である。
ラミネート成型前では、図1に示すように、絶縁材10により表面封止材3と裏面封止材5との間に空間が形成されている。この状態でラミネート成型を行うと、図11に示すように、表面封止材3及び裏面封止材5が溶融し、表面封止材3及び裏面封止材5は、絶縁材10と密着することになる。これにより、表面封止材3と裏面封止材5との間の空間は密閉される。また、本実施形態によれば、図11に示すように、ラミネート成型後に太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられても、太陽電池セル2と裏面支持材6との間に絶縁材10が介在することになり、絶縁性が確保される。
【0058】
本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、太陽電池セル2の裏面2bには、裏面封止材5と裏面支持材6とが当該順で積層され、裏面支持材6には、貫通孔8が設けられ、太陽電池セル2の電気出力配線7を貫通孔8に通すことにより太陽電池セル2の電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュール1において、貫通孔8に対応する位置における太陽電池セル2と裏面封止材5との間には、絶縁材10が配置されているので、ラミネート成型時に太陽電池セル2の端部2cが下方に押下げられても、太陽電池セル2と裏面支持材6との間に絶縁材10が介在することになり、絶縁性が確保される。特に、裏面支持材6に金属板を用いた場合において、貫通孔8周辺の裏面封止材5が薄くなったとしても太陽電池セル2と裏面封止材6との絶縁不良を防止することができる。
【0059】
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、絶縁材10の幅w1は、貫通孔8の貫通孔径の2倍以上になっているので、ラミネート成型において裏面封止材5が溶融しても、太陽電池セル2と裏面支持材6との間に絶縁材10が確実に介在することになり、絶縁性が確保される。
【0060】
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、絶縁材10の厚さt3は、5μm〜1000μmの範囲の厚さであるので、絶縁効果を確保しつつ、ラミネート成型時における裏面封止材5と絶縁材10との間の脱気も行うことができる。
【0061】
本実施形態に係る太陽電池モジュール1によれば、絶縁材10に表面保護材4および表面封止材3のラミネート接着積層フィルムを用いているので、信頼性の低下させることなく、太陽電池モジュール1を製造できる。また、貫通孔8の位置における太陽電池セル2と裏面封止材5との間に絶縁材10を配置してラミネート成型を行っているので、裏面封止材5が貫通孔8に流れ込んで太陽電池セル2の端部2cが裏面支持材6に接近するおそれがなくなる。したがって、太陽電池モジュール1の電気的特性を更に向上させることができる。
【0062】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0063】
1 太陽電池モジュール
2 太陽電池セル
3 表面封止材
4 表面保護材
5 裏面封止材
6 裏面支持材
7 電気出力配線
8 貫通孔
9 貫通孔用封止材
10 絶縁材
12 絶縁膜用封止材
13 フッ素樹脂
14 仮固定用粘着テープ
14A 第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ
14B 第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池セルの一面側には、少なくとも第1の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、
前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第1の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、
前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第1の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップとを含み、
前記ラミネート成型により接着するステップは、
第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで電気出力配線を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、
電気出力配線を前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、
第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで貫通孔の全面と電気出力配線と前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを覆うステップと、
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項2】
前記絶縁材が、フッ素樹脂と第2の封止材とから構成されており、
前記第1の封止材と前記第2の封止材との間に前記フッ素樹脂を配置するステップと、
前記第2の封止材を前記太陽電池セルに接着するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項3】
前記ラミネート成型により接着するステップ後に、
前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープと前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを剥がすステップと、
端子台を備えた端子ボックスを前記裏面支持材の表面に接着するステップと、
前記電気出力配線を前記端子台に電気的に接続するステップと、
前記端子ボックスに絶縁性封止材を注入するステップと、
前記端子ボックスに蓋をつけるステップと、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項4】
前記絶縁性封止材は、2液硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項1】
太陽電池セルの一面側には、少なくとも第1の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、
前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第1の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、
前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第1の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップとを含み、
前記ラミネート成型により接着するステップは、
第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで電気出力配線を境にして貫通孔の半分を覆うステップと、
電気出力配線を前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープが貼り付けてある方向に折り曲げるステップと、
第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープで貫通孔の全面と電気出力配線と前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを覆うステップと、
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項2】
前記絶縁材が、フッ素樹脂と第2の封止材とから構成されており、
前記第1の封止材と前記第2の封止材との間に前記フッ素樹脂を配置するステップと、
前記第2の封止材を前記太陽電池セルに接着するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項3】
前記ラミネート成型により接着するステップ後に、
前記第2のフッ素樹脂仮固定用粘着テープと前記第1のフッ素樹脂仮固定用粘着テープを剥がすステップと、
端子台を備えた端子ボックスを前記裏面支持材の表面に接着するステップと、
前記電気出力配線を前記端子台に電気的に接続するステップと、
前記端子ボックスに絶縁性封止材を注入するステップと、
前記端子ボックスに蓋をつけるステップと、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項4】
前記絶縁性封止材は、2液硬化型シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2013−93625(P2013−93625A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2013−28795(P2013−28795)
【出願日】平成25年2月18日(2013.2.18)
【分割の表示】特願2011−553726(P2011−553726)の分割
【原出願日】平成22年12月21日(2010.12.21)
【出願人】(000005234)富士電機株式会社 (3,146)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成25年2月18日(2013.2.18)
【分割の表示】特願2011−553726(P2011−553726)の分割
【原出願日】平成22年12月21日(2010.12.21)
【出願人】(000005234)富士電機株式会社 (3,146)
【Fターム(参考)】
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