太陽電池モジュール
【課題】保護基板に開口部が設けられていることに起因するシール性の低下を防止することにより、光電変換体の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑えた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】本発明に係る太陽電池モジュール１Ａ（１）は、基板１１の一面１１ａに光電変換体１２が形成されてなる太陽電池１０と、光電変換体上に配された集電電極２０と、集電電極に一端が電気的に接続され且つ光電変換体上に配された取り出し電極２１と、基板の一面に光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材３０と、シール部材上に配された保護基板４０と、を備え、取り出し電極の他端２１ｂが、保護基板に設けられた開口部４１を通じて外側へ延設されており、開口部を少なくとも塞ぐように、シール部材と保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されている。
【解決手段】本発明に係る太陽電池モジュール１Ａ（１）は、基板１１の一面１１ａに光電変換体１２が形成されてなる太陽電池１０と、光電変換体上に配された集電電極２０と、集電電極に一端が電気的に接続され且つ光電変換体上に配された取り出し電極２１と、基板の一面に光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材３０と、シール部材上に配された保護基板４０と、を備え、取り出し電極の他端２１ｂが、保護基板に設けられた開口部４１を通じて外側へ延設されており、開口部を少なくとも塞ぐように、シール部材と保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護基板に開口部が設けられていることに起因するシール性の低下を防止できる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの効率的な利用の観点から、近年、太陽電池はますます広く一般に利用されつつある。例えば、シリコン単結晶を利用した太陽電池は、単位面積当たりのエネルギー変換効率に優れている。しかし、シリコン単結晶を利用した太陽電池は、シリコン単結晶インゴットをスライスしたシリコンウェハを用いるため、インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされ、製造コストが高い。特に屋外などに設置される大面積の太陽電池を、シリコン単結晶を利用して実現しようとすると、相当にコストが掛かるのが現状である。
これに対して、より安価に製造可能なアモルファス（非結晶）シリコン薄膜を利用した太陽電池が、低コストの太陽電池として普及している。
【０００３】
アモルファスシリコン太陽電池は、光を受けると電子とホール（正孔）を発生するｉ型のアモルファスシリコン膜を、ｐ型およびｎ型のシリコン膜で挟んだｐｉｎ接合と呼ばれる層構造の半導体膜が用いられ、この半導体膜の両面にそれぞれ電極を形成したものである。
太陽光によって発生した電子とホールは、ｐ型・ n型半導体の電位差によって所定の方向に移動し、これが連続的に繰り返されることで発電する。
【０００４】
こうしたアモルファスシリコン太陽電池の具体的な構成としては、例えば、受光面側となるガラス基板にＴＣＯ（透明導電性酸化物）などの透明電極を正の電極として成膜し、この上にアモルファスシリコンからなる半導体膜と、負の電極となるＡｇ薄膜などを形成してなる。このような正負の電極と半導体膜からなる光電変換体を備えたアモルファスシリコン太陽電池は、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは抵抗値の間題もあるため、例えば、光電変換体を所定のサイズごとに電気的に区画した区画素子を形成し、互いに隣接する区画素子同士を電気的に接続してなる。具体的には、基板上に広い面積で均一に形成した光電変換体に、レーザー光などでスクライブ線（スクライブライン）と称される溝を形成して多数の短冊状の区画素子とし、この区画素子同士を電気的に直列に接統した構造とする。
【０００５】
ところで、図１６に示すように、従来の一般的な太陽電池モジュール１Ａ（１）０１は、太陽電池１１０の一方の面に、保護基板１３０を接合してなる。保護基板１３０にはガラスやフッ素系樹脂フィルムなどが用いられ、ＥＶＡ (エチレンー酢酸ビニル共重合体）などからなる封止材１３１を介して太陽電池１１０に接合されている。また、保護基板１３０には保護ボックス１４０が設置され、保護ボックス１４０には、出力用配線１４１が接続されている。保護ボックス１４０は、太陽電池１１０にて生じた電子とホールを取り出すための取り出し電極（図１６では図示せず）の端部を覆うように設けられている。出力用配線１４１は。保護ボックス１４０内において取り出し電極に電気的に接続されている（例えば、特許文献１参照) 。
【０００６】
図１７は、図１６中のＸ１０１-Ｘ１０２線における拡大断面図である。図１７に示すように、太陽電池１１０は、透明なガラス基板１１１と、ガラス基板１１１の一方の面に形成される光電変換体１１２からなる。光電変換体１１２は上述したように多数の短冊状の区画素子からなる。光電変換体１１２上には、光電変換体１１２にて生じる電子とホールを集める集電電極１２０が配されており、集電電極１２０は太陽電池１１０の対向する一対の辺に沿ってそれぞれ設けられている。集電電極１２０には、光電変換体１１２にて生じた電子とホールを外部に向けて供給する取り出し電極１２１が接続されている。取り出し電極１２１は光電変換体１１２上に配され、取り出し電極１２１の一端１２１ａは集電電極１２０に電気的に接続されている。なお、光電変換体１１２と取り出し電極１２１の間には絶縁シート１２２が配されている。
【０００７】
保護基板１３０は、封止材１３１を介して太陽電池１１０、集電電極１２０及び取り出し電極１２１を覆うように重ねて配されている。また、保護基板１３０には開口部１３０ａが形成されており、この開口部１３０ａを介して取り出し電極１２１の他端１２１ｂが保護ボックス１４０内に延設されている。取り出し電極１２１は、他端１２１ｂにおいて出力用配線１４１と電気的に接続されている。保護ボックス１４０は、固定部材１４２を介して保護基板１３０に固定されている。また、保護ボックス１４０内にはポッティング材１４３が充填される場合がある。固定部材１４２及びポッティング材１４３には、一般的にシーラント系の樹脂が用いられている。
【０００８】
しかしながら、取り出し電極１２１の他端１２１ｂを取り出すために保護基板１３０に開口部１３０ａが設けられていることに起因する問題があった。
例えば、ガラスやフィルムからなる保護基板を封止材上にラミネートする際に、ガラスと封止材との間に空気が入りやすい。また、密着性やバリア性が低下してしまうなどの問題がある。
その結果、例えば光電変換体に対するシール機能が失われ、外部の大気中の水蒸気などが入り込み、その影響により光電変換体１１２が劣化・腐食し、太陽電池１１０の出力低下や寿命減少などの性能低下を引き起こす虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２３７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、保護基板に開口部が設けられていることに起因するシール性の低下を防止することにより、光電変換体の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑えた太陽電池モジュール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】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の太陽電池モジュールは、基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、前記開口部を少なくとも塞ぐように、前記シール部材と前記保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする太陽電池モジュール。
本発明の請求項２に記載の太陽電池モジュールは、請求項１において、前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項３に記載の太陽電池モジュールは、請求項１又は２において、前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板上に配された保護ボックスと、前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の太陽電池モジュールは、基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、前記開口部を少なくとも覆うように、前記保護基板上に、ポリイソブチレン系またはブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の太陽電池モジュールは、請求項４において、前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載の太陽電池モジュールは、請求項４又は５において、前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板及び前記封止部材上に配された保護ボックスと、前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールでは、前記保護基板に設けられた開口部を少なくとも塞ぐように、前記シール部材と前記保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されているので、開口部に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部が前記封止部材により覆われているので、開口部から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。その結果、本発明では、シール性の低下を防止することができ、光電変換体の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
また、本発明の太陽電池モジュールでは、前記保護基板に設けられた開口部を少なくとも覆うように、前記保護基板上に、ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されているので、開口部に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部が前記封止部材により覆われているので、開口部から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。その結果、本発明では、シール性の低下を防止することができ、光電変換体の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの第一の構成例を模式的に示す斜視図。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールの要部拡大断面図。
【図３】図１及び図２に示した太陽電池モジュールの製造方法を説明する斜視図。
【図４】図３の次工程を説明する斜視図。
【図５】図４の次工程を説明する斜視図。
【図６】図５の次工程を説明する斜視図。
【図７】図６の次工程を説明する斜視図。
【図８】図７の次工程を説明する斜視図。
【図９】図８の次工程を説明する斜視図。
【図１０】図９の次工程を説明する斜視図。
【図１１】本発明に係る太陽電池モジュールの第二の構成例を模式的に示す要部拡大断面図。
【図１２】図１１に示した太陽電池モジュールの製造方法を説明する斜視図。
【図１３】図１２の次工程を説明する斜視図。
【図１４】図１３の次工程を説明する斜視図。
【図１５】図１４の次工程を説明する斜視図。
【図１６】従来の太陽電池モジュールの一構成例を模式的に示す斜視図。
【図１７】図１６に示す太陽電池モジュールの要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の太陽電池モジュール及びその製造方法について、図面を引用しながら詳しく説明する。なお、以下の説明で使用する図面は、本発明の特徴を判り易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００１５】
＜第一実施形態＞
図１及び図２は、本実施形態の太陽電池モジュール１Ａ（１）の構成例を模式的に示す図であり、図１は斜視図、図２は図１中Ｘ１−Ｘ２線における拡大断面図である。
図１に示すように、太陽電池モジュール１Ａ（１）は、基板１１の一面に、少なくとも第一電極層１３、半導体層１４及び第二電極層１５が、この順に重ねられた光電変換体１２が形成されてなる太陽電池と、前記光電変換体１２を構成する前記第二電極層１５上に配された集電電極２０と、前記集電電極２０に一端２１ａが電気的に接続され且つ前記光電変換体１２を構成する前記第二電極層１５上に配された取り出し電極２１と、前記基板１１の一面に、前記光電変換体１２を少なくとも被覆するように配されたシール部材３０と、前記シール部材３０上に配された保護基板４０と、を備える。
【００１６】
太陽電池モジュール１Ａ（１）は、前記取り出し電極２１の他端２１ｂが、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を通じて該保護基板４０の外側へ延設されている。さらに、前記取り出し電極２１の他端２１ｂを覆うように、前記保護基板４０上に配された保護ボックス６０と、前記保護ボックス６０の内部において、前記取り出し電極２１の他端２１ｂの周囲に充填されたポッティング材６３と、を備える。
そして本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）は、前記開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間にポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されていること、を特徴とする。
【００１７】
太陽電池１０は、略矩形板状に成形されており、入射された太陽光のエネルギーから電気を発生するものである。なお、太陽電池１０における光の入射面は、図１における紙面下側の面である。太陽電池１０は、公知のもので良く、例えば、アモルファス型、マイクロクリスタル型等が例示でき、さらに、薄膜型、タンデム型等が例示できるが、これらに限定されない。
図２に示すように、太陽電池１０は、基板１１と、光電変換体１２とを備える。
基板１１は、例えば、ガラスや透明樹脂等、太陽光の透過性に優れ、かつ耐久性を有する絶縁材料で形成されていれば良い。基板１１は、略矩形板状に成形されている。
【００１８】
光電変換体１２は、基板１１の一面１１ａ上に形成されており、太陽光のエネルギーを電気に変換するものである。光電変換体１２に対して、基板１１の他面１１ｂ側から太陽光を入射させることで、太陽電池１０を発電させることができる。
光電変換体１２は、多数の区画素子に分割されている。この区画素子は、隣接する区画素子同士の間で、例えば、電気的に直列に接続されている。これにより、光電変換体１２は、多数の区画素子を全て電気的に直列に繋いだ形態となり、高い電位差の電気を取り出すことができる。
【００１９】
また、図２の上部に示すように、光電変換体１２は、基板１１の一面１１ａに、少なくとも第一電極層１３、半導体層１４及び第二電極層１５がこの順に積層されてなる。
第一電極層１３は、透明な導電材料、例えば、ＩＴＯなどの光透過性の金属酸化物（ＴＣＯ）で形成されていれば良い。
第二電極層１５は、銀（Ａｇ）、銅（ＣＵ）などの導電性の金属膜で形成されていれば良い。
【００２０】
ここで、例えば太陽電池１０が薄膜シリコン太陽電池である場合、半導体層１４は、ｐ型シリコン膜１６とｎ型シリコン膜１７との間にｉ型シリコン膜１８を挟んだｐｉｎ接合構造を成す。そして、この半導体層１４に太陽光が入射すると、電子とホール（正孔）が生じて、ｐ型シリコン膜１６とｎ型シリコン膜１７との電位差によって所定の方向に移動し、これが連続的に繰り返されることで第一電極層１３と第二電極層１５との間に電位差が生じる（光電効果）。なお、これらのシリコン膜は、アモルファス型、マイクロクリスタル型等、いずれでも良い。
また、ここでは半導体層１４として、ｐｉｎ接合構造が一層であるものを例示しているが、これに限定されず、ｐｉｎ接合構造が二層又は三層等、複数層であるタンデム型でも良い。このようなタンデム型の半導体層１４の場合、照射する光の波長により、光電変換を行う層を調節するようにできる。
【００２１】
図２に示すように、太陽電池１０の光電変換体１２上には、集電電極２０及び取り出し電極２１が配されている。
集電電極２０は、太陽電池１０を構成する第二電極層１５上に配されている。集電電極２０は、太陽電池１０の対向する一対の辺に沿う方向（紙面垂直方向）に延在して、それぞれ設けられている。また、集電電極２０は、例えばリボン状の銅箔などの導電物とその周囲に設けられたメッキ層からなり、半田等を用いて第二電極層１５に電気的に接続されている。なお、集電電極２０は、メッキ層で覆われていなくても良い。
【００２２】
取り出し電極２１は、太陽電池１０において発生した電気をシール部材３０の外側に向けて供給する一対の電極であって、例えばリボン状の銀箔などの導電物であり、その周囲をメッキ層が覆っていてもいなくても良い。取り出し電極２１は太陽電池１０を構成する第二電極層１５上に配されている。取り出し電極２１の一端２１ａは半田等を用いて集電電極２０に電気的に接続されている。一方、取り出し電極２１の他端２１ｂは、太陽電池１０から立ち上がるように折り曲げられている。
【００２３】
また、少なくとも取り出し電極２１と太陽電池１０との間には、絶縁シート２２が配されている。なお、本実施形態における絶縁シート２２は、取り出し電極２１の周囲を被覆するように設けられている。絶縁シート２２の材質は、樹脂類であることが好ましく、合成樹脂であることがより好ましい。好ましい合成樹脂としては、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂が例示できる。絶縁シート２２は公知のもので良く、市販品を使用しても良い。
【００２４】
シール部材３０は、太陽電池１０を構成する光電変換体１２を全面的に封止しており、そのシール機能により光電変換体１２に外気や水蒸気が接触することを防いでいる。
シール部材３０を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、塩化ビニル樹脂；ポリエチレン；、ポリプロピレン；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）等のポリエステル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）；エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等を用いることができる。
【００２５】
保護基板４０は、シール部材３０を介して太陽電池１０、集電電極２０及び取り出し電極２１を覆うように重ねて配されている。また、保護基板４０には開口部４１が設けられており、この開口部４１を介して取り出し電極２１の他端２１ｂが外部に引き出されている。
保護基板４０は、例えば、ガラスや樹脂等、耐久性を有する絶縁材料で形成されていれば良い。
【００２６】
そして本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）は、前記開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間にポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されていること、を特徴とする。
本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）では、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されているので、開口部４１に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部４１が前記封止部材５０により覆われているので、開口部４１から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。これにより、本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）は、シール性の低下を防止することができ、光電変換体１２の劣化・腐食を防止し、太陽電池１０の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高いものとなる。
【００２７】
封止部材５０は、いわゆる水蒸気バリア性を有する樹脂からなることが好ましい。封止部材５０をなす樹脂は、流動性を有する状態から硬化する樹脂である、例えばポリイソブチレン系やブチル系の樹脂が用いられるがこれに限定されない。
ポリイソブチレン系の樹脂としては、大気中の水分と反応して硬化するものや、含まれる溶剤等が揮発することで硬化するものなどが存在する。ブチル系の樹脂としては、ブチルゴム等が例示され、熱を加えることで軟化して流動性を有する状態となり、冷却することで再び硬化するものが挙げられる。
【００２８】
前記封止部材５０は、前記保護基板４０の前記開口部４１をさらに埋めるように配されていることが好ましい。これにより、開口部４１から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことをより確実に防止することができる。
【００２９】
保護ボックス６０は、いわゆるジャンクションボックスと称されるものであって、保護基板４０に固定されている。保護ボックス６０は、太陽電池１０において発生した電気を外部に向けて供給する取り出し電極２１（図１では不図示）の端部を保護するためのものである。保護ボックス６０には一対の出力用配線６１が接続されている。出力用配線６１は、太陽電池１０から取り出された電気を外部に出力するための配線である。
【００３０】
保護ボックス６０は、ボックス本体部６０ａと、蓋部６０ｂとを備える。
ボックス本体部６０ａは、取り出し電極２１の他端２１ｂを囲うように配され、固定部材６２を介して保護基板４０に固定されている。ボックス本体部６０ａは、一方の開口端において保護基板４０に固定されている。固定部材６２をなす樹脂には、例えば流動性を有する状態から硬化するものが用いられている。なお、固定部材６２をなす樹脂は、例えばシーラント系の樹脂が用いられ、硬化時におけるボックス本体部６０ａと保護基板４０との間の十分な固定強度を確保でき、且つ硬化後に加熱しても固定強度が変化しない（軟化しない）ものが用いられる。
【００３１】
蓋部６０ｂは、ボックス本体部６０ａの他方の開口端を閉塞できる大きさで成形されている。
【００３２】
ボックス本体部６０ａと蓋部６０ｂとが互いに固定されてなる保護ボックス６０は、取り出し電極２１の他端２１ｂを覆うように配されている。換言すれば、保護ボックス６０には、取り出し電極２１の他端２１ｂが内包されている。また、保護ボックス６０内において、取り出し電極２１の他端２１ｂと、出力用配線６１とが互いに電気的に接続されている。そのため、太陽電池１０で発生した電気を集電電極２０、取り出し電極２１及び出力用配線６１を介して外部に出力することが可能となっている。
【００３３】
保護ボックス６０の内部には、取り出し電極２１の他端２１ｂの周囲に充填されるポッティング材６３が設けられている。ポッティング材６３をなす樹脂は、例えばシーラント系の樹脂であり、流動性を有する状熊から硬化するものが用いられる。ポッティング材６３を充填することで、取り出し電極２１の他端２１ｂを保持することか可能となっている。なお、ポッティング材６３が保護ボックス６０内に設けられない構成であっても良い。
【００３４】
次に、このような太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造方法について説明する。図３〜図１０は、本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造方法を説明する斜視図である。
太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造方法は、基板１１の一面１１ａに、前記光電変換体１２、前記集電電極２０及び前記取り出し電極２１を重ねて配した後に、前記基板１１の一面１１ａに、前記光電変換体１２を少なくとも被覆するように樹脂を塗布することにより前記シール部材３０を設ける工程を少なくとも有すること、を特徴とする。
【００３５】
本発明では、前記基板１１の一面１１ａに、前記光電変換体１２を少なくとも被覆するように樹脂を塗布することで、簡便に前記シール部材３０を設けることができる。これにより本発明では、シール性の低下が防止され、光電変換体１２の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下が抑えられた太陽電池モジュール１Ａ（１）を簡便に製造することができる。
【００３６】
太陽電池１０は公知の方法に従って製造できる。例えば、基板１１の一面１１ａ上に第一電極層１３、半導体層１４及び第二電極層１５をこの順に積層して光電変換体１２を形成する。なお、各層の厚さは従来の太陽電池と同様である。
【００３７】
光電変換体１２は、図３に示すように、通常、スクライブ線１９によって、例えば、外形が短冊状の多数の区画素子１２ａに分割される。この区画素子１２ａは、互いに隣接する区画素子１２ａ同士の間で、例えば、電気的に直列に接続される。これにより、光電変換体１２は、多数の区画素子１２ａを全て電気的に直列に繋いだ形態となり、高い電位差の電気を取り出すことができる。スクライブ線１９は、例えば、基板１１の一面１１ａに均一に光電変換体１２を形成した後、レーザー等によって光電変換体１２に所定の間隔で溝を形成することにより形成すれば良い。また、必要に応じて、第二電極層１５上に保護層を積層しても良い。
【００３８】
次に、光電変換体１２を構成する第二電極層１５上に集電電極２０を配する。
図４に示すように、多数の区画素子１２ａのうち、両端に位置する区画素子１２ａの第二電極層１５上に、例えば半田２０ａを介して一対の集電電極２０を電気的に接続する。接続には一般的な半田ごてが用いられる。集電電極２０はリボン状の銅箔などの導電物とその周囲に設けられたメッキ層からなり、区画素子１２ａの延在方向に平行して配される。なお、集電電極２０は、メッキ層で覆われていなくても良い。
【００３９】
次に、光電変換体１２を構成する第二電極層１５上に取り出し電極２１を配する。
図５に示すように、取り出し電極２１は、集電電極２０と同様に、リボン状の銀箔などの導電物であり、その周囲をメッキ層が覆っていてもいなくても良い。なお、取り出し電極２１を第二電極層１５上に配するときに、第二電極層１５と取り出し電極２１との間に絶縁シート２２を配する。
また、取り出し電極２１の一端２１ａを、集電電極２０に電気的に接続する。この接続には半田を用いても良いし、超音波半田ごて等を用いて集電電極２０及び取り出し電極２１のメッキ層を溶融させることで接続しても良い。一方、取り出し電極２１の他端２１ｂは、光電変換体１２から立ち上がるように折り曲げておく。
【００４０】
次に、太陽電池１０にシール部材３０を全面的に形成する。
図６に示すように、シール部材３０を、太陽電池１０を被覆するように重ねて形成する。
シール部材３０をなす樹脂が流動性を有するときに、基板１１の一面１１ａに、光電変換体１２を少なくとも被覆するように樹脂を塗布し、その後、当該樹脂を硬化させる。シール部材３０をなす樹脂を硬化させる方法は、当該樹脂に応じた方法を適宜使用すれば良い。
なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０の外側に延出させておく。
【００４１】
そして、図７に示すように、前記シール部材３０上の、保護基板４０の開口部４１と対応する部位に、ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０を形成する。
封止部材５０をなす樹脂が流動性を有するときに、シール部材３０上の、保護基板４０の開口部４１と対応する部位に樹脂を塗布し、その後、当該樹脂を硬化させる。封止部材５０をなす樹脂を硬化させる方法は、当該樹脂に応じた方法を適宜使用すれば良い。
このとき、封止部材５０を、前記保護基板４０の前記開口部４１をさらに埋めるように形成することが好ましい。
【００４２】
そして、図８に示すように、シール部材３０及び封止部材５０上に前記保護基板４０を設け、固定する。なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０、及び保護基板４０に設けられた開口部４１を通じて、被覆基板４０の外側に延出させる。
【００４３】
次に、保護基板４０に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａを固定する。
図９に示すように、ボックス本体部６０ａを、固定部材６２（図９では不図示）を用いて、取り出し電極２１の他端２１ｂを囲む位置において保護基板４０に接合する。固定部材６２をなす樹脂が流動性を有するときに、当該樹脂をボックス本体部６０ａ又は保護基板４０の固定部分に配し、ボックス本体部６０ａを保護基板４０に接続させた後に当該樹脂を硬化させることで、ボックス本体部６０ａを保護基板４０に固定する。
なお、保護基板４０を設けた後に、取り出し電極２１の他端２１ｂと出力用配線６１とを電気的に接続させる。
【００４４】
次に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａ内にポッティング材６３を充填する。図１０に示すように、ボックス本体部６０ａ内にポッティング材６３を充填する。ポクティング材６３を硬化させることで、取り出し電極２１の他端２１ｂが保持される。
最後に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａに蓋部６０ｂ（図１０では不図示）を固定することで、太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造が完了する。
【００４５】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の太陽電池モジュールの第二実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分についてはその説明を省略する。
【００４６】
図１１は、本実施形態の太陽電池モジュール１Ｂ（１）の構成例を模式的に示す要部拡大断面図である。
上述した第一実施形態では、保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間に封止部材５０が配されていたが、実施形態の太陽電池モジュール１Ｂ（１）は、保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも覆うように、前記保護基板４０上に、ポリイソブチレン系またはブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されていること、を特徴とする。
【００４７】
本実施形態では、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも覆うように、前記保護基板４０上に、ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されているので、開口部４１に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部４１が前記封止部材５０により覆われているので、開口部４１から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。これにより、本発明の太陽電池モジュール１Ｂ（１）では、シール性の低下を防止することができ、光電変換体１２の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高いものとなる。
【００４８】
次に、このような太陽電池モジュール１Ｂ（１）の製造方法について説明する。図１２〜図１５は、太陽電池モジュール１Ｂ（１）の製造方法を説明する斜視図である。
まず、太陽電池１０にシール部材３０を全面的に形成する。シール部材３０を、太陽電池１０を被覆するように重ねて形成する。なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０の外側に延出させておく。
そして、図１２に示すように、前記シール部材３０に、前記保護基板４０を設け、固定する。なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０、及び保護基板４０に設けられた開口部４１を通じて、被覆基板４０の外側に延出させる。
【００４９】
そして、図１３に示すように、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも覆うように、前記保護基板４０上にポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０を形成する。
封止部材５０をなす樹脂が流動性を有するときに、シール部材３０上の、保護基板４０の開口部４１と対応する部位に樹脂を塗布し、その後、当該樹脂を硬化させる。封止部材５０をなす樹脂を硬化させる方法は、当該樹脂に応じた方法を適宜使用すれば良い。
このとき、封止部材５０を、前記保護基板４０の前記開口部４１をさらに埋めるように形成することが好ましい。
【００５０】
次に、図１４に示すように、保護基板４０に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａを固定する。
そして、図１５に示すように、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａ内にポッティング材６３を充填し、最後に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａに蓋部６０ｂ（図１５では不図示）を固定することで、太陽電池モジュール１Ｂ（１）の製造が完了する。
【００５１】
以上、本発明の太陽電池モジュールについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、太陽電池モジュールに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ、１Ｂ（１） 太陽電池モジュール、１０ 太陽電池、１１ 基板、１１ａ 一面、１２ 光電変換体、１３ 第一電極層、１４ 半導体層、１５ 第二電極層、２０ 集電電極、２１ 取り出し電極、２１ａ 一端、２１ｂ 他端、３０ シール部材、４０ 保護基板、４１ 開口部、５０ 封止部材、６０ 保護ボックス、６２ 固定部材、６３ ポッティング材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護基板に開口部が設けられていることに起因するシール性の低下を防止できる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの効率的な利用の観点から、近年、太陽電池はますます広く一般に利用されつつある。例えば、シリコン単結晶を利用した太陽電池は、単位面積当たりのエネルギー変換効率に優れている。しかし、シリコン単結晶を利用した太陽電池は、シリコン単結晶インゴットをスライスしたシリコンウェハを用いるため、インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされ、製造コストが高い。特に屋外などに設置される大面積の太陽電池を、シリコン単結晶を利用して実現しようとすると、相当にコストが掛かるのが現状である。
これに対して、より安価に製造可能なアモルファス（非結晶）シリコン薄膜を利用した太陽電池が、低コストの太陽電池として普及している。
【０００３】
アモルファスシリコン太陽電池は、光を受けると電子とホール（正孔）を発生するｉ型のアモルファスシリコン膜を、ｐ型およびｎ型のシリコン膜で挟んだｐｉｎ接合と呼ばれる層構造の半導体膜が用いられ、この半導体膜の両面にそれぞれ電極を形成したものである。
太陽光によって発生した電子とホールは、ｐ型・ n型半導体の電位差によって所定の方向に移動し、これが連続的に繰り返されることで発電する。
【０００４】
こうしたアモルファスシリコン太陽電池の具体的な構成としては、例えば、受光面側となるガラス基板にＴＣＯ（透明導電性酸化物）などの透明電極を正の電極として成膜し、この上にアモルファスシリコンからなる半導体膜と、負の電極となるＡｇ薄膜などを形成してなる。このような正負の電極と半導体膜からなる光電変換体を備えたアモルファスシリコン太陽電池は、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは抵抗値の間題もあるため、例えば、光電変換体を所定のサイズごとに電気的に区画した区画素子を形成し、互いに隣接する区画素子同士を電気的に接続してなる。具体的には、基板上に広い面積で均一に形成した光電変換体に、レーザー光などでスクライブ線（スクライブライン）と称される溝を形成して多数の短冊状の区画素子とし、この区画素子同士を電気的に直列に接統した構造とする。
【０００５】
ところで、図１６に示すように、従来の一般的な太陽電池モジュール１Ａ（１）０１は、太陽電池１１０の一方の面に、保護基板１３０を接合してなる。保護基板１３０にはガラスやフッ素系樹脂フィルムなどが用いられ、ＥＶＡ (エチレンー酢酸ビニル共重合体）などからなる封止材１３１を介して太陽電池１１０に接合されている。また、保護基板１３０には保護ボックス１４０が設置され、保護ボックス１４０には、出力用配線１４１が接続されている。保護ボックス１４０は、太陽電池１１０にて生じた電子とホールを取り出すための取り出し電極（図１６では図示せず）の端部を覆うように設けられている。出力用配線１４１は。保護ボックス１４０内において取り出し電極に電気的に接続されている（例えば、特許文献１参照) 。
【０００６】
図１７は、図１６中のＸ１０１-Ｘ１０２線における拡大断面図である。図１７に示すように、太陽電池１１０は、透明なガラス基板１１１と、ガラス基板１１１の一方の面に形成される光電変換体１１２からなる。光電変換体１１２は上述したように多数の短冊状の区画素子からなる。光電変換体１１２上には、光電変換体１１２にて生じる電子とホールを集める集電電極１２０が配されており、集電電極１２０は太陽電池１１０の対向する一対の辺に沿ってそれぞれ設けられている。集電電極１２０には、光電変換体１１２にて生じた電子とホールを外部に向けて供給する取り出し電極１２１が接続されている。取り出し電極１２１は光電変換体１１２上に配され、取り出し電極１２１の一端１２１ａは集電電極１２０に電気的に接続されている。なお、光電変換体１１２と取り出し電極１２１の間には絶縁シート１２２が配されている。
【０００７】
保護基板１３０は、封止材１３１を介して太陽電池１１０、集電電極１２０及び取り出し電極１２１を覆うように重ねて配されている。また、保護基板１３０には開口部１３０ａが形成されており、この開口部１３０ａを介して取り出し電極１２１の他端１２１ｂが保護ボックス１４０内に延設されている。取り出し電極１２１は、他端１２１ｂにおいて出力用配線１４１と電気的に接続されている。保護ボックス１４０は、固定部材１４２を介して保護基板１３０に固定されている。また、保護ボックス１４０内にはポッティング材１４３が充填される場合がある。固定部材１４２及びポッティング材１４３には、一般的にシーラント系の樹脂が用いられている。
【０００８】
しかしながら、取り出し電極１２１の他端１２１ｂを取り出すために保護基板１３０に開口部１３０ａが設けられていることに起因する問題があった。
例えば、ガラスやフィルムからなる保護基板を封止材上にラミネートする際に、ガラスと封止材との間に空気が入りやすい。また、密着性やバリア性が低下してしまうなどの問題がある。
その結果、例えば光電変換体に対するシール機能が失われ、外部の大気中の水蒸気などが入り込み、その影響により光電変換体１１２が劣化・腐食し、太陽電池１１０の出力低下や寿命減少などの性能低下を引き起こす虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２３７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、保護基板に開口部が設けられていることに起因するシール性の低下を防止することにより、光電変換体の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑えた太陽電池モジュール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】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の太陽電池モジュールは、基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、前記開口部を少なくとも塞ぐように、前記シール部材と前記保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする太陽電池モジュール。
本発明の請求項２に記載の太陽電池モジュールは、請求項１において、前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項３に記載の太陽電池モジュールは、請求項１又は２において、前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板上に配された保護ボックスと、前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の太陽電池モジュールは、基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、前記開口部を少なくとも覆うように、前記保護基板上に、ポリイソブチレン系またはブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の太陽電池モジュールは、請求項４において、前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載の太陽電池モジュールは、請求項４又は５において、前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板及び前記封止部材上に配された保護ボックスと、前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールでは、前記保護基板に設けられた開口部を少なくとも塞ぐように、前記シール部材と前記保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されているので、開口部に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部が前記封止部材により覆われているので、開口部から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。その結果、本発明では、シール性の低下を防止することができ、光電変換体の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
また、本発明の太陽電池モジュールでは、前記保護基板に設けられた開口部を少なくとも覆うように、前記保護基板上に、ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されているので、開口部に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部が前記封止部材により覆われているので、開口部から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。その結果、本発明では、シール性の低下を防止することができ、光電変換体の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの第一の構成例を模式的に示す斜視図。
【図２】図１に示す太陽電池モジュールの要部拡大断面図。
【図３】図１及び図２に示した太陽電池モジュールの製造方法を説明する斜視図。
【図４】図３の次工程を説明する斜視図。
【図５】図４の次工程を説明する斜視図。
【図６】図５の次工程を説明する斜視図。
【図７】図６の次工程を説明する斜視図。
【図８】図７の次工程を説明する斜視図。
【図９】図８の次工程を説明する斜視図。
【図１０】図９の次工程を説明する斜視図。
【図１１】本発明に係る太陽電池モジュールの第二の構成例を模式的に示す要部拡大断面図。
【図１２】図１１に示した太陽電池モジュールの製造方法を説明する斜視図。
【図１３】図１２の次工程を説明する斜視図。
【図１４】図１３の次工程を説明する斜視図。
【図１５】図１４の次工程を説明する斜視図。
【図１６】従来の太陽電池モジュールの一構成例を模式的に示す斜視図。
【図１７】図１６に示す太陽電池モジュールの要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の太陽電池モジュール及びその製造方法について、図面を引用しながら詳しく説明する。なお、以下の説明で使用する図面は、本発明の特徴を判り易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００１５】
＜第一実施形態＞
図１及び図２は、本実施形態の太陽電池モジュール１Ａ（１）の構成例を模式的に示す図であり、図１は斜視図、図２は図１中Ｘ１−Ｘ２線における拡大断面図である。
図１に示すように、太陽電池モジュール１Ａ（１）は、基板１１の一面に、少なくとも第一電極層１３、半導体層１４及び第二電極層１５が、この順に重ねられた光電変換体１２が形成されてなる太陽電池と、前記光電変換体１２を構成する前記第二電極層１５上に配された集電電極２０と、前記集電電極２０に一端２１ａが電気的に接続され且つ前記光電変換体１２を構成する前記第二電極層１５上に配された取り出し電極２１と、前記基板１１の一面に、前記光電変換体１２を少なくとも被覆するように配されたシール部材３０と、前記シール部材３０上に配された保護基板４０と、を備える。
【００１６】
太陽電池モジュール１Ａ（１）は、前記取り出し電極２１の他端２１ｂが、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を通じて該保護基板４０の外側へ延設されている。さらに、前記取り出し電極２１の他端２１ｂを覆うように、前記保護基板４０上に配された保護ボックス６０と、前記保護ボックス６０の内部において、前記取り出し電極２１の他端２１ｂの周囲に充填されたポッティング材６３と、を備える。
そして本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）は、前記開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間にポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されていること、を特徴とする。
【００１７】
太陽電池１０は、略矩形板状に成形されており、入射された太陽光のエネルギーから電気を発生するものである。なお、太陽電池１０における光の入射面は、図１における紙面下側の面である。太陽電池１０は、公知のもので良く、例えば、アモルファス型、マイクロクリスタル型等が例示でき、さらに、薄膜型、タンデム型等が例示できるが、これらに限定されない。
図２に示すように、太陽電池１０は、基板１１と、光電変換体１２とを備える。
基板１１は、例えば、ガラスや透明樹脂等、太陽光の透過性に優れ、かつ耐久性を有する絶縁材料で形成されていれば良い。基板１１は、略矩形板状に成形されている。
【００１８】
光電変換体１２は、基板１１の一面１１ａ上に形成されており、太陽光のエネルギーを電気に変換するものである。光電変換体１２に対して、基板１１の他面１１ｂ側から太陽光を入射させることで、太陽電池１０を発電させることができる。
光電変換体１２は、多数の区画素子に分割されている。この区画素子は、隣接する区画素子同士の間で、例えば、電気的に直列に接続されている。これにより、光電変換体１２は、多数の区画素子を全て電気的に直列に繋いだ形態となり、高い電位差の電気を取り出すことができる。
【００１９】
また、図２の上部に示すように、光電変換体１２は、基板１１の一面１１ａに、少なくとも第一電極層１３、半導体層１４及び第二電極層１５がこの順に積層されてなる。
第一電極層１３は、透明な導電材料、例えば、ＩＴＯなどの光透過性の金属酸化物（ＴＣＯ）で形成されていれば良い。
第二電極層１５は、銀（Ａｇ）、銅（ＣＵ）などの導電性の金属膜で形成されていれば良い。
【００２０】
ここで、例えば太陽電池１０が薄膜シリコン太陽電池である場合、半導体層１４は、ｐ型シリコン膜１６とｎ型シリコン膜１７との間にｉ型シリコン膜１８を挟んだｐｉｎ接合構造を成す。そして、この半導体層１４に太陽光が入射すると、電子とホール（正孔）が生じて、ｐ型シリコン膜１６とｎ型シリコン膜１７との電位差によって所定の方向に移動し、これが連続的に繰り返されることで第一電極層１３と第二電極層１５との間に電位差が生じる（光電効果）。なお、これらのシリコン膜は、アモルファス型、マイクロクリスタル型等、いずれでも良い。
また、ここでは半導体層１４として、ｐｉｎ接合構造が一層であるものを例示しているが、これに限定されず、ｐｉｎ接合構造が二層又は三層等、複数層であるタンデム型でも良い。このようなタンデム型の半導体層１４の場合、照射する光の波長により、光電変換を行う層を調節するようにできる。
【００２１】
図２に示すように、太陽電池１０の光電変換体１２上には、集電電極２０及び取り出し電極２１が配されている。
集電電極２０は、太陽電池１０を構成する第二電極層１５上に配されている。集電電極２０は、太陽電池１０の対向する一対の辺に沿う方向（紙面垂直方向）に延在して、それぞれ設けられている。また、集電電極２０は、例えばリボン状の銅箔などの導電物とその周囲に設けられたメッキ層からなり、半田等を用いて第二電極層１５に電気的に接続されている。なお、集電電極２０は、メッキ層で覆われていなくても良い。
【００２２】
取り出し電極２１は、太陽電池１０において発生した電気をシール部材３０の外側に向けて供給する一対の電極であって、例えばリボン状の銀箔などの導電物であり、その周囲をメッキ層が覆っていてもいなくても良い。取り出し電極２１は太陽電池１０を構成する第二電極層１５上に配されている。取り出し電極２１の一端２１ａは半田等を用いて集電電極２０に電気的に接続されている。一方、取り出し電極２１の他端２１ｂは、太陽電池１０から立ち上がるように折り曲げられている。
【００２３】
また、少なくとも取り出し電極２１と太陽電池１０との間には、絶縁シート２２が配されている。なお、本実施形態における絶縁シート２２は、取り出し電極２１の周囲を被覆するように設けられている。絶縁シート２２の材質は、樹脂類であることが好ましく、合成樹脂であることがより好ましい。好ましい合成樹脂としては、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂が例示できる。絶縁シート２２は公知のもので良く、市販品を使用しても良い。
【００２４】
シール部材３０は、太陽電池１０を構成する光電変換体１２を全面的に封止しており、そのシール機能により光電変換体１２に外気や水蒸気が接触することを防いでいる。
シール部材３０を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、塩化ビニル樹脂；ポリエチレン；、ポリプロピレン；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）等のポリエステル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）；エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等を用いることができる。
【００２５】
保護基板４０は、シール部材３０を介して太陽電池１０、集電電極２０及び取り出し電極２１を覆うように重ねて配されている。また、保護基板４０には開口部４１が設けられており、この開口部４１を介して取り出し電極２１の他端２１ｂが外部に引き出されている。
保護基板４０は、例えば、ガラスや樹脂等、耐久性を有する絶縁材料で形成されていれば良い。
【００２６】
そして本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）は、前記開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間にポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されていること、を特徴とする。
本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）では、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されているので、開口部４１に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部４１が前記封止部材５０により覆われているので、開口部４１から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。これにより、本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）は、シール性の低下を防止することができ、光電変換体１２の劣化・腐食を防止し、太陽電池１０の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高いものとなる。
【００２７】
封止部材５０は、いわゆる水蒸気バリア性を有する樹脂からなることが好ましい。封止部材５０をなす樹脂は、流動性を有する状態から硬化する樹脂である、例えばポリイソブチレン系やブチル系の樹脂が用いられるがこれに限定されない。
ポリイソブチレン系の樹脂としては、大気中の水分と反応して硬化するものや、含まれる溶剤等が揮発することで硬化するものなどが存在する。ブチル系の樹脂としては、ブチルゴム等が例示され、熱を加えることで軟化して流動性を有する状態となり、冷却することで再び硬化するものが挙げられる。
【００２８】
前記封止部材５０は、前記保護基板４０の前記開口部４１をさらに埋めるように配されていることが好ましい。これにより、開口部４１から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことをより確実に防止することができる。
【００２９】
保護ボックス６０は、いわゆるジャンクションボックスと称されるものであって、保護基板４０に固定されている。保護ボックス６０は、太陽電池１０において発生した電気を外部に向けて供給する取り出し電極２１（図１では不図示）の端部を保護するためのものである。保護ボックス６０には一対の出力用配線６１が接続されている。出力用配線６１は、太陽電池１０から取り出された電気を外部に出力するための配線である。
【００３０】
保護ボックス６０は、ボックス本体部６０ａと、蓋部６０ｂとを備える。
ボックス本体部６０ａは、取り出し電極２１の他端２１ｂを囲うように配され、固定部材６２を介して保護基板４０に固定されている。ボックス本体部６０ａは、一方の開口端において保護基板４０に固定されている。固定部材６２をなす樹脂には、例えば流動性を有する状態から硬化するものが用いられている。なお、固定部材６２をなす樹脂は、例えばシーラント系の樹脂が用いられ、硬化時におけるボックス本体部６０ａと保護基板４０との間の十分な固定強度を確保でき、且つ硬化後に加熱しても固定強度が変化しない（軟化しない）ものが用いられる。
【００３１】
蓋部６０ｂは、ボックス本体部６０ａの他方の開口端を閉塞できる大きさで成形されている。
【００３２】
ボックス本体部６０ａと蓋部６０ｂとが互いに固定されてなる保護ボックス６０は、取り出し電極２１の他端２１ｂを覆うように配されている。換言すれば、保護ボックス６０には、取り出し電極２１の他端２１ｂが内包されている。また、保護ボックス６０内において、取り出し電極２１の他端２１ｂと、出力用配線６１とが互いに電気的に接続されている。そのため、太陽電池１０で発生した電気を集電電極２０、取り出し電極２１及び出力用配線６１を介して外部に出力することが可能となっている。
【００３３】
保護ボックス６０の内部には、取り出し電極２１の他端２１ｂの周囲に充填されるポッティング材６３が設けられている。ポッティング材６３をなす樹脂は、例えばシーラント系の樹脂であり、流動性を有する状熊から硬化するものが用いられる。ポッティング材６３を充填することで、取り出し電極２１の他端２１ｂを保持することか可能となっている。なお、ポッティング材６３が保護ボックス６０内に設けられない構成であっても良い。
【００３４】
次に、このような太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造方法について説明する。図３〜図１０は、本発明の太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造方法を説明する斜視図である。
太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造方法は、基板１１の一面１１ａに、前記光電変換体１２、前記集電電極２０及び前記取り出し電極２１を重ねて配した後に、前記基板１１の一面１１ａに、前記光電変換体１２を少なくとも被覆するように樹脂を塗布することにより前記シール部材３０を設ける工程を少なくとも有すること、を特徴とする。
【００３５】
本発明では、前記基板１１の一面１１ａに、前記光電変換体１２を少なくとも被覆するように樹脂を塗布することで、簡便に前記シール部材３０を設けることができる。これにより本発明では、シール性の低下が防止され、光電変換体１２の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下が抑えられた太陽電池モジュール１Ａ（１）を簡便に製造することができる。
【００３６】
太陽電池１０は公知の方法に従って製造できる。例えば、基板１１の一面１１ａ上に第一電極層１３、半導体層１４及び第二電極層１５をこの順に積層して光電変換体１２を形成する。なお、各層の厚さは従来の太陽電池と同様である。
【００３７】
光電変換体１２は、図３に示すように、通常、スクライブ線１９によって、例えば、外形が短冊状の多数の区画素子１２ａに分割される。この区画素子１２ａは、互いに隣接する区画素子１２ａ同士の間で、例えば、電気的に直列に接続される。これにより、光電変換体１２は、多数の区画素子１２ａを全て電気的に直列に繋いだ形態となり、高い電位差の電気を取り出すことができる。スクライブ線１９は、例えば、基板１１の一面１１ａに均一に光電変換体１２を形成した後、レーザー等によって光電変換体１２に所定の間隔で溝を形成することにより形成すれば良い。また、必要に応じて、第二電極層１５上に保護層を積層しても良い。
【００３８】
次に、光電変換体１２を構成する第二電極層１５上に集電電極２０を配する。
図４に示すように、多数の区画素子１２ａのうち、両端に位置する区画素子１２ａの第二電極層１５上に、例えば半田２０ａを介して一対の集電電極２０を電気的に接続する。接続には一般的な半田ごてが用いられる。集電電極２０はリボン状の銅箔などの導電物とその周囲に設けられたメッキ層からなり、区画素子１２ａの延在方向に平行して配される。なお、集電電極２０は、メッキ層で覆われていなくても良い。
【００３９】
次に、光電変換体１２を構成する第二電極層１５上に取り出し電極２１を配する。
図５に示すように、取り出し電極２１は、集電電極２０と同様に、リボン状の銀箔などの導電物であり、その周囲をメッキ層が覆っていてもいなくても良い。なお、取り出し電極２１を第二電極層１５上に配するときに、第二電極層１５と取り出し電極２１との間に絶縁シート２２を配する。
また、取り出し電極２１の一端２１ａを、集電電極２０に電気的に接続する。この接続には半田を用いても良いし、超音波半田ごて等を用いて集電電極２０及び取り出し電極２１のメッキ層を溶融させることで接続しても良い。一方、取り出し電極２１の他端２１ｂは、光電変換体１２から立ち上がるように折り曲げておく。
【００４０】
次に、太陽電池１０にシール部材３０を全面的に形成する。
図６に示すように、シール部材３０を、太陽電池１０を被覆するように重ねて形成する。
シール部材３０をなす樹脂が流動性を有するときに、基板１１の一面１１ａに、光電変換体１２を少なくとも被覆するように樹脂を塗布し、その後、当該樹脂を硬化させる。シール部材３０をなす樹脂を硬化させる方法は、当該樹脂に応じた方法を適宜使用すれば良い。
なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０の外側に延出させておく。
【００４１】
そして、図７に示すように、前記シール部材３０上の、保護基板４０の開口部４１と対応する部位に、ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０を形成する。
封止部材５０をなす樹脂が流動性を有するときに、シール部材３０上の、保護基板４０の開口部４１と対応する部位に樹脂を塗布し、その後、当該樹脂を硬化させる。封止部材５０をなす樹脂を硬化させる方法は、当該樹脂に応じた方法を適宜使用すれば良い。
このとき、封止部材５０を、前記保護基板４０の前記開口部４１をさらに埋めるように形成することが好ましい。
【００４２】
そして、図８に示すように、シール部材３０及び封止部材５０上に前記保護基板４０を設け、固定する。なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０、及び保護基板４０に設けられた開口部４１を通じて、被覆基板４０の外側に延出させる。
【００４３】
次に、保護基板４０に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａを固定する。
図９に示すように、ボックス本体部６０ａを、固定部材６２（図９では不図示）を用いて、取り出し電極２１の他端２１ｂを囲む位置において保護基板４０に接合する。固定部材６２をなす樹脂が流動性を有するときに、当該樹脂をボックス本体部６０ａ又は保護基板４０の固定部分に配し、ボックス本体部６０ａを保護基板４０に接続させた後に当該樹脂を硬化させることで、ボックス本体部６０ａを保護基板４０に固定する。
なお、保護基板４０を設けた後に、取り出し電極２１の他端２１ｂと出力用配線６１とを電気的に接続させる。
【００４４】
次に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａ内にポッティング材６３を充填する。図１０に示すように、ボックス本体部６０ａ内にポッティング材６３を充填する。ポクティング材６３を硬化させることで、取り出し電極２１の他端２１ｂが保持される。
最後に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａに蓋部６０ｂ（図１０では不図示）を固定することで、太陽電池モジュール１Ａ（１）の製造が完了する。
【００４５】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の太陽電池モジュールの第二実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第一実施形態と異なる部分について主に説明し、第一実施形態と同様の部分についてはその説明を省略する。
【００４６】
図１１は、本実施形態の太陽電池モジュール１Ｂ（１）の構成例を模式的に示す要部拡大断面図である。
上述した第一実施形態では、保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも塞ぐように、前記シール部材３０と前記保護基板４０との間に封止部材５０が配されていたが、実施形態の太陽電池モジュール１Ｂ（１）は、保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも覆うように、前記保護基板４０上に、ポリイソブチレン系またはブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されていること、を特徴とする。
【００４７】
本実施形態では、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも覆うように、前記保護基板４０上に、ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０が配されているので、開口部４１に起因する密着性、バリア性の低下などの問題がない。すなわち、開口部４１が前記封止部材５０により覆われているので、開口部４１から外部の大気中の水蒸気などが入り込むことを防止することができる。これにより、本発明の太陽電池モジュール１Ｂ（１）では、シール性の低下を防止することができ、光電変換体１２の劣化・腐食を防止し、太陽電池の出力低下や寿命減少などの性能低下を抑え、信頼性の高いものとなる。
【００４８】
次に、このような太陽電池モジュール１Ｂ（１）の製造方法について説明する。図１２〜図１５は、太陽電池モジュール１Ｂ（１）の製造方法を説明する斜視図である。
まず、太陽電池１０にシール部材３０を全面的に形成する。シール部材３０を、太陽電池１０を被覆するように重ねて形成する。なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０の外側に延出させておく。
そして、図１２に示すように、前記シール部材３０に、前記保護基板４０を設け、固定する。なお、このとき、取り出し電極２１の他端２１ｂを、シール部材３０、及び保護基板４０に設けられた開口部４１を通じて、被覆基板４０の外側に延出させる。
【００４９】
そして、図１３に示すように、前記保護基板４０に設けられた開口部４１を少なくとも覆うように、前記保護基板４０上にポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材５０を形成する。
封止部材５０をなす樹脂が流動性を有するときに、シール部材３０上の、保護基板４０の開口部４１と対応する部位に樹脂を塗布し、その後、当該樹脂を硬化させる。封止部材５０をなす樹脂を硬化させる方法は、当該樹脂に応じた方法を適宜使用すれば良い。
このとき、封止部材５０を、前記保護基板４０の前記開口部４１をさらに埋めるように形成することが好ましい。
【００５０】
次に、図１４に示すように、保護基板４０に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａを固定する。
そして、図１５に示すように、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａ内にポッティング材６３を充填し、最後に、保護ボックス６０のボックス本体部６０ａに蓋部６０ｂ（図１５では不図示）を固定することで、太陽電池モジュール１Ｂ（１）の製造が完了する。
【００５１】
以上、本発明の太陽電池モジュールについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、太陽電池モジュールに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ、１Ｂ（１） 太陽電池モジュール、１０ 太陽電池、１１ 基板、１１ａ 一面、１２ 光電変換体、１３ 第一電極層、１４ 半導体層、１５ 第二電極層、２０ 集電電極、２１ 取り出し電極、２１ａ 一端、２１ｂ 他端、３０ シール部材、４０ 保護基板、４１ 開口部、５０ 封止部材、６０ 保護ボックス、６２ 固定部材、６３ ポッティング材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、
前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、
前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、
前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、
前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、
前記開口部を少なくとも塞ぐように、前記シール部材と前記保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板上に配された保護ボックスと、
前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、
前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、
前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、
前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、
前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、
前記開口部を少なくとも覆うように、前記保護基板上に、ポリイソブチレン系またはブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板及び前記封止部材上に配された保護ボックスと、
前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする請求項４又は５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１】
基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、
前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、
前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、
前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、
前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、
前記開口部を少なくとも塞ぐように、前記シール部材と前記保護基板との間に ポリイソブチレン系又はブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板上に配された保護ボックスと、
前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
基板の一面に、少なくとも第一電極層、半導体層及び第二電極層が、この順に重ねられた光電変換体が形成されてなる太陽電池と、
前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された集電電極と、前記集電電極に一端が電気的に接続され且つ前記光電変換体を構成する前記第二電極層上に配された取り出し電極と、
前記基板の一面に、前記光電変換体を少なくとも被覆するように配されたシール部材と、
前記シール部材上に配された保護基板と、を備え、
前記取り出し電極の他端が、前記保護基板に設けられた開口部を通じて該保護基板の外側へ延設されており、
前記開口部を少なくとも覆うように、前記保護基板上に、ポリイソブチレン系またはブチル系の樹脂からなる封止部材が配されていること、を特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記封止部材は、前記保護基板の前記開口部をさらに埋めるように配されていること、を特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記取り出し電極の他端部を覆うように、前記保護基板及び前記封止部材上に配された保護ボックスと、
前記保護ボックスの内部において、前記取り出し電極の他端の周囲に充填されたポッティング材と、をさらに備えていること、を特徴とする請求項４又は５に記載の太陽電池モジュール。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−８９７５１（Ｐ２０１３−８９７５１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８６３５（Ｐ２０１１−２２８６３５）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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