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技術 太陽電池モジュールの製造方法

出願人 中島硝子工業株式会社
発明者 勇木健秋山勝政田圭三
出願日 2007年5月9日 (13年9ヶ月経過) 出願番号 2007-124307
公開日 2008年11月20日 (12年3ヶ月経過) 公開番号 2008-282906
状態 特許登録済
技術分野 光起電力装置 光起電力装置
主要キーワード フロート板 樹脂シート片 排出ルート 熱風導入口 所要エネルギー リボン線 直列方式 封止操作
関連する未来課題
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図面 (9)

課題

基板フィルムとの間に太陽電池セル樹脂封止され、当該フィルムの表面が極めて平滑な太陽電池モジュールを、簡便な操作で効率的に製造する方法を提供すること。

解決手段

基板2とフィルム3との間に太陽電池セル4が樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、前記基板2と前記太陽電池セル4との間に前記基板2の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シート20を配置し、前記フィルム3と前記太陽電池セル4との間に前記基板2の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シート30を配置して積層体を作製し、該積層体を複数段積み重ねるとともに、最上段の積層体の前記フィルム3の外側に当て板11を配置し、前記基板2と前記フィルム3との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

概要

背景

近年、環境保護の意識が高まり、太陽光発電はその重要性一段増している。太陽電池セルは、保護材で挟まれ、透明樹脂封止されて太陽電池モジュールとして屋外で使用される。封止のための透明樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体(以下、EVAと略することがある。)樹脂などが使用されており、それを保護材と太陽電池セルの間に挟んで、加熱溶融してから固化させることで封止している。太陽電池セルを効率的に配置して配線するためには、複数の太陽電池セルを一つの太陽電池モジュール内に封止することが好ましい。

複数の太陽電池セルを太陽電池モジュール内に封止する方法としては、主として、二重真空室方式のラミネーターを使用する方法と、一重真空室方式のラミネーターを使用する方法とが知られている。二重真空室方式のラミネーターは、気体不透過性の柔軟なシートで隔てられた二室真空度をそれぞれ独立に調整できるために、封止時に気泡残留セル割れを抑制できるが、ラミネーターの構造が複雑である。一方、一重真空方式のラミネーターは気泡の残留やセル割れが発生しやすいが、ラミネーターの構造が簡単である。これらのラミネーターは、太陽電池モジュールの仕様によって使い分けられている。多くの場合、上記いずれのラミネーターにおいても、ヒーターを内蔵したプレートの上に積層体を載せて、当該積層体の存在する空間を真空にしながら、加熱を施して封止している。

基板フィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる構造の太陽電池モジュールは、前述の各種のラミネーターを用いて大量に生産されている。しかしながら、フィルムは柔軟であるために、得られたモジュールにおいて、その表面を平滑にするのが困難であった。

特許文献1には、薄膜太陽電池受光面側にシート状の封止接着剤表面保護材、非受光面側に封止接着剤と裏面補強材を重ね合わせて一体にラミネートした太陽電池モジュールの製造方法であって、基板の周囲を脱気用枠体囲み、その上に柔軟なダイヤフラムを被せた構成になる真空ラミネート装置を使用し、該装置の基板と枠体とダイヤフラムとで囲まれたラミネート処理空間内に前記のモジュール構成材料を重ね合わせて配置した上で、ラミネート処理空間を真空引きおよび加熱してラミネート処理を行う際に、前記の真空ラミネート装置に対して、薄膜太陽電池の受光面を上に向けたフェースアップ積層でモジュール構成材料をラミネート処理空間内に配置するとともに、その最受光面側に剛性を有する平坦当て板材を押し当ててラミネート処理を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されている。これによって、太陽電池モジュールの受光面を平坦面に仕上げることができるとされている。

しかしながら実際には、特許文献1記載の方法のようにフィルム側を平坦な板で押さえても、得られるモジュールのフィルム表面を平坦にすることは容易ではなかった。封止操作時において、封止されるセルや配線に由来する凹凸や、局所的に発生する圧力差や、加熱によるフィルムの収縮などによってフィルムにシワが発生したり、フィルム表面に凹凸が形成されたりすることが多かった。特に美麗な外観が求められる用途においては、表面の高度な平滑性が要求される場合があり、それを可能にする封止方法が求められている。

一方、特許文献2には、受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、複数の太陽電池セルを所定の間隔をあけて配列して相互に導線で接続し、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置し、太陽電池セル間間隙部には第1封止樹脂シートと第2封止樹脂シートで挟持されるように太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片を配置してから、受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されており、複数の太陽電池セルを配列して樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することができるとされている。

また、特許文献3には、受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、複数の太陽電池セルを5mm以下の間隔をあけて配列して相互に導線で接続し、受光面側透明板と太陽電池セルとの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルとの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置し、太陽電池セルの外側の余白部に、その合計の厚みが太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片を配置してから、受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されており、複数の太陽電池セルを配列して樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することができるとされている。

更に、特許文献4には、受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置して積層体を作製し、前記積層体を気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器に入れ、前記積層体の入った複数の封止処理容器をオーブン内に導入して相互に間隔をあけて平行に配置し、前記封止処理容器内減圧して受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、前記オーブン内において前記積層体と平行の向きに熱風を流すことによって前記積層体を加熱して封止樹脂を溶融させ、引き続き冷却することによって封止樹脂を固化させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されており、多様な形状や寸法の太陽電池モジュールを、簡便な操作でしかも低コストで封止することができるとされている。

上記特許文献2〜4に記載された製造方法によれば、太陽電池セルを樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することができ、また、多様な形状や寸法の太陽電池モジュールを、簡便な操作でしかも低コストで封止することができるとされている。しかしながら、これらの製造方法では、封止操作に比較的長い時間を要していた。

特開2004−311571号公報
国際公開第2004/038811号
国際公開第2005/104242号
国際公開第2005/106969号

概要

基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止され、当該フィルムの表面が極めて平滑な太陽電池モジュールを、簡便な操作で効率的に製造する方法を提供すること。基板2とフィルム3との間に太陽電池セル4が樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、前記基板2と前記太陽電池セル4との間に前記基板2の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シート20を配置し、前記フィルム3と前記太陽電池セル4との間に前記基板2の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シート30を配置して積層体を作製し、該積層体を複数段積み重ねるとともに、最上段の積層体の前記フィルム3の外側に当て板11を配置し、前記基板2と前記フィルム3との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止され、当該フィルムの表面が極めて平滑な太陽電池モジュールを、簡便な操作で効率的に製造する方法を提供することを目的とするものである。また、短時間で生産性良く封止することの可能な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ものである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

基板フィルムとの間に太陽電池セル樹脂封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、前記基板と前記太陽電池セルとの間に前記基板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、前記フィルムと前記太陽電池セルとの間に前記基板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置して積層体を作製し、該積層体を複数段積み重ねるとともに、最上段の積層体の前記フィルムの外側に当て板を配置し、前記基板と前記フィルムとの間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止する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

前記基板の厚みが2〜25mmであり、フィルムの厚みが0.01〜0.3mmである請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項3

前記フィルムとして熱収縮性を有するフィルムを使用する請求項1又は2記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項4

最上段の積層体において、前記フィルムの縁部を固定する請求項1〜3のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項5

最上段の積層体の上に配置される前記当て板として、板状の錘部材を載置する請求項1〜3のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項6

気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器内に前記積層体を複数段積み重ねて導入し、該封止処理容器オーブン内に配置して封止する請求項1〜5のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項7

封止するに際して、オーブン内の温度を、封止樹脂融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程(工程1)、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程(工程2)、工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程(工程3)、封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程(工程4)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度まで昇温する工程(工程5)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持する工程(工程6)及び冷却する工程(工程7)の各工程からなるオーブン内の温度制御を行い、その間、少なくとも工程4において封止処理容器内を0.01MPa以下の圧力に保持する請求項6記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項8

受光面側透明板と裏面板との間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置してから、気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器内に導入し、該封止処理容器をオーブン内に配置して封止するに際して、オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程(工程1)、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程(工程2)、工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程(工程3)、封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程(工程4)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度まで昇温する工程(工程5)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持する工程(工程6)及び冷却する工程(工程7)の各工程からなるオーブン内の温度制御を行い、その間、少なくとも工程4において封止処理容器内を0.01MPa以下の圧力に保持する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9

封止処理容器内に導入される積層体の総厚みが15mm以上である請求項8記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項10

前記封止樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合体ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂である請求項1〜9のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項11

複数の太陽電池セルを間隔をあけて配列して相互に導線で接続して封止する請求項1〜10のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項12

太陽電池セル間間隙部又は太陽電池セルの外側の余白部に、太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片を配置する請求項1〜11のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。

請求項13

前記封止樹脂シート片相互の間に間隔をあけて配置し、そこから内部の空気を排出する請求項12記載の太陽電池モジュールの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関する。特に、基板フィルムとの間に太陽電池セル樹脂封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法に関する。また、短時間で生産性良く封止することの可能な太陽電池モジュールの製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、環境保護の意識が高まり、太陽光発電はその重要性一段増している。太陽電池セルは、保護材で挟まれ、透明樹脂で封止されて太陽電池モジュールとして屋外で使用される。封止のための透明樹脂としては、エチレン酢酸ビニル共重合体(以下、EVAと略することがある。)樹脂などが使用されており、それを保護材と太陽電池セルの間に挟んで、加熱溶融してから固化させることで封止している。太陽電池セルを効率的に配置して配線するためには、複数の太陽電池セルを一つの太陽電池モジュール内に封止することが好ましい。

0003

複数の太陽電池セルを太陽電池モジュール内に封止する方法としては、主として、二重真空室方式のラミネーターを使用する方法と、一重真空室方式のラミネーターを使用する方法とが知られている。二重真空室方式のラミネーターは、気体不透過性の柔軟なシートで隔てられた二室真空度をそれぞれ独立に調整できるために、封止時に気泡残留セル割れを抑制できるが、ラミネーターの構造が複雑である。一方、一重真空方式のラミネーターは気泡の残留やセル割れが発生しやすいが、ラミネーターの構造が簡単である。これらのラミネーターは、太陽電池モジュールの仕様によって使い分けられている。多くの場合、上記いずれのラミネーターにおいても、ヒーターを内蔵したプレートの上に積層体を載せて、当該積層体の存在する空間を真空にしながら、加熱を施して封止している。

0004

基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる構造の太陽電池モジュールは、前述の各種のラミネーターを用いて大量に生産されている。しかしながら、フィルムは柔軟であるために、得られたモジュールにおいて、その表面を平滑にするのが困難であった。

0005

特許文献1には、薄膜太陽電池受光面側にシート状の封止接着剤表面保護材、非受光面側に封止接着剤と裏面補強材を重ね合わせて一体にラミネートした太陽電池モジュールの製造方法であって、基板の周囲を脱気用枠体囲み、その上に柔軟なダイヤフラムを被せた構成になる真空ラミネート装置を使用し、該装置の基板と枠体とダイヤフラムとで囲まれたラミネート処理空間内に前記のモジュール構成材料を重ね合わせて配置した上で、ラミネート処理空間を真空引きおよび加熱してラミネート処理を行う際に、前記の真空ラミネート装置に対して、薄膜太陽電池の受光面を上に向けたフェースアップ積層でモジュール構成材料をラミネート処理空間内に配置するとともに、その最受光面側に剛性を有する平坦当て板材を押し当ててラミネート処理を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されている。これによって、太陽電池モジュールの受光面を平坦面に仕上げることができるとされている。

0006

しかしながら実際には、特許文献1記載の方法のようにフィルム側を平坦な板で押さえても、得られるモジュールのフィルム表面を平坦にすることは容易ではなかった。封止操作時において、封止されるセルや配線に由来する凹凸や、局所的に発生する圧力差や、加熱によるフィルムの収縮などによってフィルムにシワが発生したり、フィルム表面に凹凸が形成されたりすることが多かった。特に美麗な外観が求められる用途においては、表面の高度な平滑性が要求される場合があり、それを可能にする封止方法が求められている。

0007

一方、特許文献2には、受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、複数の太陽電池セルを所定の間隔をあけて配列して相互に導線で接続し、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置し、太陽電池セル間間隙部には第1封止樹脂シートと第2封止樹脂シートで挟持されるように太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片を配置してから、受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されており、複数の太陽電池セルを配列して樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することができるとされている。

0008

また、特許文献3には、受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、複数の太陽電池セルを5mm以下の間隔をあけて配列して相互に導線で接続し、受光面側透明板と太陽電池セルとの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルとの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置し、太陽電池セルの外側の余白部に、その合計の厚みが太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片を配置してから、受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されており、複数の太陽電池セルを配列して樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することができるとされている。

0009

更に、特許文献4には、受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置して積層体を作製し、前記積層体を気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器に入れ、前記積層体の入った複数の封止処理容器をオーブン内に導入して相互に間隔をあけて平行に配置し、前記封止処理容器内減圧して受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、前記オーブン内において前記積層体と平行の向きに熱風を流すことによって前記積層体を加熱して封止樹脂を溶融させ、引き続き冷却することによって封止樹脂を固化させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が記載されており、多様な形状や寸法の太陽電池モジュールを、簡便な操作でしかも低コストで封止することができるとされている。

0010

上記特許文献2〜4に記載された製造方法によれば、太陽電池セルを樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することができ、また、多様な形状や寸法の太陽電池モジュールを、簡便な操作でしかも低コストで封止することができるとされている。しかしながら、これらの製造方法では、封止操作に比較的長い時間を要していた。

0011

特開2004−311571号公報
国際公開第2004/038811号
国際公開第2005/104242号
国際公開第2005/106969号

発明が解決しようとする課題

0012

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止され、当該フィルムの表面が極めて平滑な太陽電池モジュールを、簡便な操作で効率的に製造する方法を提供することを目的とするものである。また、短時間で生産性良く封止することの可能な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ものである。

課題を解決するための手段

0013

上記課題は、基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、前記基板と前記太陽電池セルとの間に前記基板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、前記フィルムと前記太陽電池セルとの間に前記基板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置して積層体を作製し、該積層体を複数段積み重ねるとともに、最上段の積層体の前記フィルムの外側に当て板を配置し、前記基板と前記フィルムとの間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することによって解決される。

0014

このとき、前記基板の厚みが2〜25mmであり、フィルムの厚みが0.01〜0.3mmであることが好ましい。前記フィルムとして熱収縮性を有するフィルムを使用することも好ましい。

0015

また、最上段の積層体において、前記フィルムの縁部を固定することも好適な実施態様である。最上段の積層体の上に配置される前記当て板として、板状の錘部材を載置することも好適な実施態様である。

0016

また、気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器内に前記積層体を複数段積み重ねて導入し、該封止処理容器をオーブン内に配置して封止することが好ましい。このとき、封止するに際して、オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程(工程1)、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程(工程2)、工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程(工程3)、封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程(工程4)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度まで昇温する工程(工程5)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持する工程(工程6)及び冷却する工程(工程7)の各工程からなるオーブン内の温度制御を行い、その間、少なくとも工程4において封止処理容器内を0.01MPa以下の圧力に保持することが特に好適である。

0017

上記課題は、受光面側透明板と裏面板との間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置してから、気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器内に導入し、該封止処理容器をオーブン内に配置して封止するに際して、オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程(工程1)、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程(工程2)、工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程(工程3)、封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程(工程4)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度まで昇温する工程(工程5)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持する工程(工程6)及び冷却する工程(工程7)の各工程からなるオーブン内の温度制御を行い、その間、少なくとも工程4において封止処理容器内を0.01MPa以下の圧力に保持することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することによっても解決される。

0018

上記製造方法において、前記封止樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂であることが好適である。複数の太陽電池セルを間隔をあけて配列して相互に導線で接続して封止することが本発明の好適な実施態様である。太陽電池セル間の間隙部又は太陽電池セルの外側の余白部に、太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片を配置することが好適である。このとき、前記封止樹脂シート片相互の間に間隔をあけて配置し、そこから内部の空気を排出することがより好適である。

発明の効果

0019

本発明の製造方法によれば、基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止され、当該フィルムの表面が極めて平滑な太陽電池モジュールを、簡便な操作で効率的に製造することができる。また、短時間で生産性良く封止することの可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0020

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1は封止操作後の太陽電池モジュール1の一例の断面模式図である。図2及び図5は、封止操作前の積層体60,60’の一例の断面模式図である。図3及び図4は、封止操作前の最上段の積層体60’の一例の断面模式図である。図6封止処理装置の一例の模式図である。

0021

本発明の製造方法によって得られる太陽電池モジュール1の好適な態様は、基板2とフィルム3との間に太陽電池セル4が樹脂5で封止されてなるものである。太陽電池モジュール1中に封止される太陽電池セル4の数は、一つであっても良いが、通常、複数の太陽電池セル4が封止されたものである。通常、隣接する太陽電池セル4の受光面6と裏面7とが、導線8を介して接続される。その場合の断面模式図を図1に示す。この例では、基板2側から光が入射するが、太陽電池セル4を受光面6がフィルム3側となるように配置し、フィルム3側から光が入射する構成としても構わない。

0022

本発明で使用される太陽電池セル4は、単結晶シリコン太陽電池多結晶シリコン太陽電池アモルファスシリコン太陽電池化合物半導体太陽電池、薄膜太陽電池など、各種の太陽電池のセルが使用可能である。ここで、薄膜太陽電池を使用する場合、薄膜が形成された基板全体をセルという。これらの太陽電池セルは一般的には2mm以下、より一般的には1mm以下、さらに一般的には0.5mm以下の厚さの薄板であり、1辺が5cm以上の四角形であることが多い。このとき、四角形の角部が面取りされていることも多い。その基板の材質は、シリコンゲルマニウム等の半導体基板ガラス基板プラスチック基板金属基板などを使用できるが、シリコン基板が、実用的には最も重要である。シリコン基板の場合、コスト面の要請から薄板化が望まれている一方で、硬くて脆い材質であることから、封止時に特に割れ易く、注意して封止することが必要である。

0023

1つの太陽電池モジュール1に封入される太陽電池セル4の個数は、特に限定されず、1枚だけであっても良い。その場合には太陽電池セル4から外部への配線が接続されるだけになる。1つの太陽電池モジュール1に封入される太陽電池セル4の個数が多いほど、太陽電池モジュール1全体の寸法が大きくなる。大型の太陽電池モジュール1は、フィルム3の面積も大きくなるので、封止時のシワや凹凸が発生しやすく、本発明の製造方法を採用する実益が大きい。したがって、10個以上、好適には20個以上の太陽電池セル4が一つの太陽電池モジュール1内に配置されることが好ましい。また、多数の太陽電池セル4が封入される場合には、気泡が発生しやすくなるし、封止操作中に太陽電池セル4が移動した場合に、外観上問題になりやすい。また、1つの太陽電池モジュール1に封入される太陽電池セル4の個数が多いほど、太陽電池セル4の破損に由来する不良品率が上昇するので、注意して封止することが必要である。

0024

隣接する太陽電池セル4間の間隙部9の幅は特に限定されないが、通常0.5mm以上であり、これ以下の場合には隣接する太陽電池セル4同士が接触して封止する際にセルが破損するおそれがある。採光性優先するのであれば間隙部9を広くすることが好ましく、光の利用効率を優先するのであれば間隙部9を狭くすることが好ましい。用途やデザイン面の要請などによって適当に調整される。

0025

複数の太陽電池セル4は、所定の幅を介して配列して相互に導線8で接続される。このとき、隣接する太陽電池セル4同士は、受光面6及び裏面7との間で導線8によって接続され、直列方式で多数の太陽電池セル4が接続される。薄膜太陽電池セルの場合には、受光面6側同士を接続する場合がある。導線8による接続は、ハンダ等の導電性接着剤を用いて行われる。また、発生した電流を効率良く集めるために、受光面6上に導電ペーストなどで集電パターンを形成し、それを導線8と導通させるようにすることも好ましい。さらにまた、隣接しないセル同士や離れた位置にある導線8同士を接続する場合や、基板2やフィルム3に孔を開けて導線8を外部に引き出す場合もある。

0026

導線8は、インターコネクタとも呼ばれるものであるが、その材質は特に限定されず、銅線などが使用される。基板2とフィルム3との間に挟み込んで配置するため、薄いリボン状の導線8を使用することが好ましく、その厚みは通常0.5mm以下であり、好適には0.3mm以下である。また普通0.05mm以上である。導線8に予めハンダ等の導電性接着剤が塗布されていることが、接続作業が容易になって好ましい。導線8が接続された状態では、太陽電池セル4の表面から導線8の一番高い部分までの高さは、場所によってバラツキがあるが、接続操作によっては、導線8の厚みよりも0.5mm程度厚くなるところもある。このような厚みムラがフィルム3の表面の凹凸形成の原因になることがあるから、本発明の製造方法を採用することが好ましい。

0027

基板2は、太陽電池モジュール1全体の強度を担うものであり、剛性を有する板状体である。基板2の厚みは、2〜25mmであることが好ましい。薄すぎる場合には、モジュール全体の強度が低下するおそれがあり、より好適には3mm以上である。一方、厚すぎる場合にはモジュール全体の重量が重くなりすぎるおそれがあり、より好適には15mm以下である。基板2の面積は用途によって調整されるが、0.5m2以上である場合に本発明の製造方法を採用する実益が大きい。基板2の材質は特に限定されず、ガラスプラスチック、金属、セラミックスなどを使用することができる。受光面側に使用する場合には、太陽光に対して透明である必要があり、ガラスや、ポリカーボネート樹脂アクリル樹脂などの透明樹脂を使用することができる。

0028

なかでも、耐久性硬度難燃性などを考慮するとガラスを使用することが好ましい。屋外に配置された際に飛来物衝突するおそれがあるし、広い面積の構造材を構成することもあることから、表面圧縮応力が20MPa以上のガラス板であることが、強度の面から好ましい。また、面積が広い場合には日照などによる温度上昇に伴う熱割れも生じやすいので、この点からも表面圧縮応力が20MPa以上のガラス板を使用することが好適である。ここで、板ガラスの表面圧縮応力は、JIS R3222に準じて測定される値である。表面圧縮応力が20MPa以上のガラス板としては、具体的には、倍強度ガラス強化ガラス、超強化ガラスなどが挙げられる。倍強度ガラスは表面圧縮応力が通常20〜60MPaのものであり、強化ガラスは表面圧縮応力が通常90〜130MPaのものであり、超強化ガラスは表面圧縮応力が通常180〜250MPaのものである。表面圧縮応力を大きくするほど、強度は向上するが、反りが大きくなりやすく製造コストも大きくなりやすい。また倍強度ガラスは、比較的反りの少ないものを製造しやすく、破損したときに細片になって落下することがない点で好ましい。ガラス板は、用途や目的に応じて選択される。

0029

ガラスの材質は特に限定されず、ソーダライムガラスが好適に使用されるが、なかでも、受光面側に使用される場合には、高透過ガラス(いわゆる白板ガラス)が好適に使用される。高透過ガラスは、鉄分の含有量の少ないソーダライムガラスであり、光線透過率の高いものである。また、表面にエンボス模様を形成した型板ガラスも好適に使用される。例えば、屋根の上に太陽電池モジュール1を配置する場合などに、反射光が眩しくて周辺環境に悪影響を与える場合があり、このような場合には適度な凹凸が形成された型板ガラスが好適に使用される。裏面側に使用される場合には、前記高透過ガラスや、鉄分の含有量の比較的多いソーダライムガラス(いわゆる青板ガラス)を使用するほかに、熱線反射ガラス熱線吸収ガラスなどを使用することも用途によっては好ましい。基板2は、複数の積層体を重ねて同時に封止操作することを考慮すると、平坦なものであることが好ましい。

0030

フィルム3の材質は特に限定されないが、通常、樹脂フィルム又は少なくとも1層以上の樹脂層を有する多層フィルムである。使用される樹脂は特に限定されず、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル樹脂や、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系樹脂が好適に使用される。太陽電池モジュールは長時間屋外に配置されることが多いことから、耐候性に優れたフッ素系樹脂が特に好適に使用される。多層フィルムにする場合には、種類の異なる樹脂を積層してもかまわないし、アルミ箔に代表される金属箔などと積層しても構わない。多層フィルムの好適な構成としては、強度や寸法安定性に優れた二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムやアルミ箔からなる中間層の両側を、耐候性に優れたフッ素系樹脂層サンドイッチする方法などが例示される。このとき、適当な接着剤を用いることが好ましい。フィルム3の厚みは通常0.01〜0.3mmである。フィルム3の厚みが0.01mm未満である場合には、フィルムの強度が低下して保護性能が低下するおそれがあり、より好適には0.02mm以上、さらに好適には0.03mm以上である。一方、フィルム3の厚みが0.3mmを超える場合には柔軟性が低下するので、もはや本発明の製造方法を採用する必要性が小さくなり、より好適には0.2mm以下である。フィルムが受光面側に配置される場合には、透明でなければならないが、裏側に配置されるのであれば、透明である必要はなく、着色したものを用いても構わない。

0031

樹脂5の材質は、透明であって接着性や柔軟性を有するものであればよく、特に限定されないが、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂が好適に使用される。このとき、架橋された樹脂であることが、強度や耐久性の面から好ましい。したがって、樹脂5の原料は、架橋可能な熱可塑性樹脂、特に加熱することによって架橋反応が進行する樹脂であることが好ましい。このような樹脂をシートの形態で基板2とフィルム3との間に挟み、加熱溶融してから、必要に応じて架橋反応を進行させ、その後冷却固化させて太陽電池セル4を封止する。加熱によって架橋されるものを使用することによって、耐久性や接着性に優れたものにすることができる。架橋可能な熱可塑性樹脂としては、加熱した時に架橋反応が進行するものであれば特に限定されないが、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂が好適に使用される。例えばEVAであれば架橋剤を配合して加熱することで架橋させることができるし、ポリウレタンであればイソシアネート基水酸基とを反応させることによって架橋させることができる。

0032

ポリウレタンの場合には、比較的低温で架橋反応が進行するので、基板2又はフィルム3の少なくとも一方に耐熱性の低いものを使用する場合などに好適である。また、ポリウレタンは柔軟性にも優れているので、プラスチックのように撓みやすい材料の基板2を使用する場合に、剥離が生じにくく好適である。さらにポリウレタンは、貫通強度にも優れている。

0033

架橋可能な熱可塑性樹脂のうちでも、架橋剤を含有する熱可塑性樹脂を使用することが好適である。このときの熱可塑性樹脂は、架橋剤とともに加熱した時に架橋反応が進行するものであれば特に限定されないが、透明性、柔軟性、耐久性などに優れたエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)が最も好適に使用される。

0034

封止樹脂シートを基板2とフィルム3との間に挟み、加熱溶融してから冷却固化させて、太陽電池セル4を封止する。封止樹脂シートがEVA樹脂に架橋剤を含有するものであることが好ましく、この場合には、加熱溶融してから架橋反応を進行させ、その後冷却することで架橋されたEVAで封止することができる。封止樹脂シート中のEVAは、DSC法で測定した融点が50〜80℃のものであることが、透明性と形態保持性バランスの観点から好ましい。

0035

封止樹脂シートは、その片面又は両面に適当なエンボスを有することが、ブロッキングを防止でき、気泡残りも抑制しやすいので好ましい。好適なエンボス深さは10〜100μmであり、深すぎると逆に気泡が残存するおそれがある。シート厚みは好適には0.2〜2mm、より好適には0.3〜1mmであり、これを一枚又は複数枚重ねて厚み調節して使用することができる。

0036

当て板11は、封止する際に、フィルム3の外側に配置される板のことをいう。フィルム3の外側とは、フィルム3の樹脂5と接しない側のことをいう。当て板11には、封止操作中に容易に撓むことがない程度の剛性が必要である。当て板11の厚みは、特に限定されないが、1mmであることが好ましい。薄すぎる場合には、封止時に撓むおそれがあり、より好適には2mm以上である。後述するように、当て板11を錘部材15として用いる場合には、十分な重量とするために厚いものを用いることが好ましい。当て板11の面積は、フィルム3の実質的に全体を覆うことのできる面積であればよい。当て板11の材質は特に限定されず、ガラス、プラスチック、金属、セラミックスなどを使用することができる。

0037

以下、本発明の製造方法による封止操作方法を説明する。

0038

図2の例について説明する。図2の例は、平坦な基板2を用い、太陽電池セル4の外側の余白部10に、太陽電池セル4の厚みよりも厚い封止樹脂シート片40を配置してなる積層体60を複数積み重ね、最上段の積層体60’上に当て板11を載置するとともに最上段の積層体のフィルムを当て板11に固定する例である。図2は、封止操作前の積層体60,60’の一例の断面模式図であり、複数の太陽電池セル4が直列に接続される方向に対して平行に切断した断面を示したものである。

0039

まず、最上段に配置されない積層体60の作製方法について説明する。最初に、基板2の上に、実質的にその全面を覆うように第1封止樹脂シート20を重ねる。図2の例では、基板2を下においてから重ねる操作を行ったが、逆の順番で重ねても構わない。第1封止樹脂シート20の厚さは0.3mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましい。また、通常5mm以下、好適には3mm以下である。一定以上の厚みとすることで、太陽電池セル4を有効に保護することができる。第1封止樹脂シート20を、複数の封止樹脂シートを積層することによって構成してもよい。第1封止樹脂シート20は、基板2の実質的に全面を覆っていればよく、導線の配置などのために一部が欠落していても構わないし、サイドバイ・サイドに配置された複数枚の封止樹脂シートから構成されていても構わない。また、基板2の端部近傍においては、第1封止樹脂シート20が存在しない部分が少しあっても構わない。

0040

第1封止樹脂シート20の上に、太陽電池セル4を載置する。このとき、前述の要領で相互に接続した複数の太陽電池セル4を載置して、必要に応じて縦横を揃えて配列する。この場合には、予め接続した太陽電池セル4を載置しても良いし、第1封止樹脂シート20上で接続しても良いし、一部接続したものを載置してから残りを接続しても良い。

0041

続いて、太陽電池セル4の外側の余白部10において、第1封止樹脂シート20の上に、相互に間隔をあけて配置された封止樹脂シート片40を配置する。ここで、太陽電池セル4間の間隙部9が広い場合には、間隙部9に封止樹脂シート片を配置することもできる。封止樹脂シート片40の厚みが、太陽電池セル4の厚みよりも0.2mm以上厚いことがより好ましい。具体的には、封止樹脂シート片40の厚みが0.3〜5mmであることが好適である。封止樹脂シート片40の厚みはより好適には0.5mm以上である。当該厚みが薄すぎる場合には、封止操作時にセル割れが発生するおそれがある。一方、封止樹脂シート片40の厚みはより好適には3mm以下であり、より好適には2mm以下である。当該厚みが厚すぎる場合には、太陽電池セル4の周囲に気泡が残りやすくなる。ここで、封止樹脂シート片40の厚みとは、複数枚の封止樹脂シート片を重ねて使用した場合には、重なった部分の合計の厚みということである。

0042

太陽電池セル4の外側の余白部10又は太陽電池セル4間の間隙部9に封止樹脂シート片40を配置することによって、積層体60,60’を複数段積み重ねた場合に、当て板11や上段の積層体の荷重が太陽電池セル4に直接かかることがなく、封止樹脂シート片40がその荷重を受ける。したがって、封止操作中のセル割れを防止することができる。また、封止方法によっては、封止操作時に積層体60の上下から大気圧に由来する荷重を受けるので、このような構成とすることが好ましい。そして、温度が上昇するにしたがって樹脂は軟化して荷重のかかった封止樹脂シート片40の厚みが減少していき、太陽電池セル4又は導線8が、第1封止樹脂シート20及び第2封止樹脂シート30と接触する。そのときには樹脂シート全体が軟化しているので局所的な荷重がかかることがなく、太陽電池セル4又は導線8が軟化した封止樹脂シートに埋まりこむように密着する。これによって、減圧工程でのセル割れを防止することができる。1つの太陽電池モジュール1に封入される太陽電池セル4の個数が多いほど、太陽電池セル4の破損に由来する不良品率が上昇することから、当該封止樹脂シート片40を配置する実益が大きい。

0043

封止樹脂シート片40を、水平方向に相互に間隔をあけて配置し、そこから内部の空気を排出できるようにすることが好ましい。内部の空気を積極的に排出する通路を確保することで、気泡の残存を抑制することができ、外観の良好な太陽電池モジュール1を製造することができる。このとき、封止樹脂シート片同士が直接重ねられた構成である場合には、その少なくとも1枚において樹脂シート片相互の間に水平方向に間隔をあけて、そこから内部の空気を排出できれば良い。封止樹脂シート片40の寸法は特に限定されず、太陽電池セル4の一辺よりも短い長さであっても構わないし、太陽電池モジュール1の一端から他端まで延びたテープ状のものであっても構わない。

0044

こうして、封止樹脂シート片40を載置した後、その上に第2封止樹脂シート30を載置する。第2封止樹脂シート30の好適な構成、形状及び厚さは、第1封止樹脂シート20と同様である。次に、第2封止樹脂シート30の上に、フィルム3を載置して、積層体60が作製される。フィルム3の寸法は、基板2の実質的に全面を覆う寸法であればよく、広めのフィルムを用いて、封止処理後にはみ出し部分を削除することもできる。

0045

次に、最上段の積層体60’の作製方法について説明する。既に説明した積層体60の作製と同様に、基板2上に第1封止樹脂シート20、太陽電池セル4、封止樹脂シート片40及び第2封止樹脂シート30を配置する。次に、第2封止樹脂シート30の上に、当て板11に縁部12が固定されたフィルム3が載置される。当て板11は、基板2と同様に平坦なものを使用する。予め当て板11の片面にフィルム3を重ね、フィルム3の縁部12を折り返して当て板11の裏面側で、耐熱粘着テープ13などを用いて固定する。フィルム3を当て板11に固定してから、第2封止樹脂シート30の上に載置する。こうして、最上段の積層体60’が作製される。

0046

このようにフィルム3の縁部12が固定されて、フィルムの外側に当て板が配置されることで、封止操作中にシワや凹凸が発生するのを防止できる。単にフィルム3と当て板11とを重ねただけであれば、当て板11の重量が不十分である場合には、フィルム3がたるんだり収縮したりするのを防止することができず、シワや凹凸が発生する。フィルム3が樹脂のみからなる場合には、加熱によって収縮する場合がほとんどであるので、その縁部12を固定することが重要である。そして、収縮力に由来する張力がフィルム3にかかった状態で封止することによって、封止後のフィルム3の表面が極めて平滑になる。また、アルミ箔と樹脂を積層した多層フィルムを用いた場合のように収縮率が小さい場合であっても、太陽電池モジュール1の面積が大きな場合にはその収縮量を無視できない。また、封止されるセルや配線の偏在や、減圧時に局所的に発生する圧力差などによって、フィルム3の表面にシワや凹凸が発生するのを効果的に防止するためにも、フィルム3の縁部12を固定することが好ましい。

0047

以上のようにして積層体60と積層体60’が作製され、積層体60の上に最上段の積層体60’及び当て板11が重ねられる。重ねられる積層体60,60’の数は特に限定されないが、生産性の観点からは3セット以上であることが好ましく、5セット以上であることがより好ましい。封止時の熱の伝わり方の均一性の観点からは、通常20セット以下である。

0048

上述したように、最上段の積層体60’においてはフィルム3の縁部12を固定することにより封止操作中にフィルムにシワや凹凸が発生することを防止できる。これに対し、2段目以降の積層体60においてはフィルム3の縁部をわざわざ固定しなくとも、その上に載置された別の積層体60,60’の荷重によりフィルム3が固定されることとなるため、封止操作中のフィルム3にシワや凹凸が発生することが防止される。したがって、簡便な方法により、フィルム3のたるみや収縮によるシワや凹凸の発生を防止しつつ複数の太陽電池モジュールを同時に封止することができる。

0049

次に、図3を用いて、最上段の積層体60’におけるフィルム3の縁部12を他の方法により固定する例について説明する。図3は、最上段に配置される封止前の積層体60’の他の例を示す断面模式図であり、複数の太陽電池セル4が直列に接続される方向に対して平行に切断した断面を示したものである。図3の例では、図2の例のときと同様に、基板2上に第1封止樹脂シート20、太陽電池セル4、封止樹脂シート片40及び第2封止樹脂シート30を配置する。次に、第2封止樹脂シート30の上に、フィルム3が載置され、フィルム3の縁部12を折り返して基板2の裏面側で、耐熱粘着テープ13を用いて固定する。そして、フィルム3の上に当て板11が載置され、最上段の積層体60’が作製される。

0050

図3の例においても、図2の例と同様に、積層体60の上に最上段の積層体60’及び当て板11が重ねられ、封止操作に供される。このようにして最上段の積層体60’のフィルム3の縁部12が固定されることによっても、封止操作中にフィルム3にシワや凹凸が発生することが防止される。

0051

次に、図4の例について説明する。この例は、封止する際に、最上段の積層体60’のフィルム3の縁部12を枠体14に固定する例である。図4は、封止操作前の最上段の積層体60’の断面模式図であり、複数の太陽電池セル4が直列に接続される方向に対して平行に切断した断面を示したものである。

0052

基板2の上に、第1封止樹脂シート20、太陽電池セル4、封止樹脂シート片40及び第2封止樹脂シート30をこの順番に重ねる。ここまでの操作は図2の例のときと同様である。引き続き、第2封止樹脂シート20の上に、枠体14に縁部12が固定されたフィルム3が載置される。図4の例では、基板2よりも少し広い枠体14を準備し、これにフィルム3の縁部12を固定し、それを第2封止樹脂シート30上に載置している。枠体14は、フィルム3の収縮力によって変形しない程度の剛性を有するものであればよく、金属製やプラスチック製の枠を使用することができる。フィルム3の縁部12を固定する方法は特に限定されず、図2の例のように耐熱粘着テープ13で固定してもよいし、ネジクランプなどで機械的に固定してもよい。フィルム3が枠体14に固定されることで、封止操作中にシワや凹凸が発生するのを防止できる。フィルム3の上に当て板11が載置され、最上段の積層体60’が作製される。

0053

図4の例においても、図2の例と同様に、積層体60の上に最上段の積層体60’及び当て板11が重ねられ、封止操作に供される。このようにして最上段の積層体60’のフィルム3の縁部12が固定されることによっても、封止操作中にフィルム3にシワや凹凸が発生することが防止される。

0054

次に、図5の例について説明する。この例は、最上段の積層体60’のフィルム3を固定せずに、この積層体60’上に板状の錘部材15を載置する例である。図5は、封止操作前の積層体60,60’の断面模式図であり、複数の太陽電池セル4が直列に接続される方向に対して平行に切断した断面を示したものである。

0055

図2の積層体60の作製と同様に、基板2上に第1封止樹脂シート20、太陽電池セル4、封止樹脂シート片40、第2封止樹脂シート30及びフィルム3を配置する。このように作製された積層体60を複数セット重ねる。重ねられる積層体60の数は特に限定されないが、生産性の観点からは3セット以上であることが好ましく、5セット以上であることがより好ましい。封止時の熱の伝わり方の均一性の観点からは、通常20セット以下である。そして、最上段の積層体60の上に、板状の錘部材15が載置される。

0056

ここで、錘部材15には、封止操作中に容易に撓むことがない程度の剛性と、減圧時に局所的に発生する圧力差や加熱時の熱収縮によりシワや凹凸が発生するのを防止できる程度の荷重が最上段の積層体60のフィルム3に作用する重量を有することが必要である。最上段の積層体60のフィルム3の表面には、錘部材15により100〜2500Paの圧力が作用することが好ましい。最上段の積層体60のフィルム3の表面に作用する圧力が小さすぎる場合には、封止操作中の該フィルム3のシワや凹凸の発生を防止することができない場合があり、より好適には150Pa以上であり、さらに好適には200Pa以上である。一方、最上段の積層体60のフィルム3の表面に作用する圧力が大きすぎる場合には、封止操作中に太陽電池セル4が破損するおそれがあるし、錘部材15の運搬が困難になる。より好適には1000Pa以下である。錘部材15の面積は、フィルム3の実質的に全体を覆うことのできる面積であればよい。また、錘部材15の厚さは、最上段の積層体60のフィルム3の表面に作用する圧力が上記範囲となるように、使用する材質に応じて適宜選択すればよい。錘部材15の材質は特に限定されず、ガラス、プラスチック、金属、セラミックスなどを使用することができる。

0057

以上のようにして準備された積層体60及びその上に載置された錘部材15が封止操作に供される。この方法によれば、最上段の積層体60のフィルム3の縁部を固定しなくとも、錘部材15の荷重により封止操作時にこのフィルム3がたるんだり収縮したりしてシワや凹凸が発生することを防止することができる。また、2段目以降の積層体60に関しては、図2の例と同様に、上段の積層体60の荷重によって封止操作時のフィルム3のたるみや収縮を防止することができる。よって、図5の例においても、簡便な方法により、フィルム3のシワや凹凸の発生を防止しつつ複数の太陽電池モジュールを同時に封止することができる。

0058

以上、図2〜5を使用して、封止操作前の積層体60,60’の構成について説明した。引き続き、基板2とフィルム3との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止する。このとき、加熱して樹脂を溶融させ、架橋反応を進行させてから冷却して封止することが好ましい。

0059

封止に使用される装置は、空気の排出操作加熱操作の可能なものであれば良く、特に限定されない。積み重ねられた複数の積層体60,60’及び当て板11を内部に収容する封止処理容器61を有し、空気の排出操作と加熱操作の可能なものが好ましく使用される。このとき、当該封止処理容器61はその一部又は全部が気体不透過性の柔軟なシートからなるものであることが好ましい。気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器61の外側が大気圧に保たれている、いわゆる一重真空方式も採用できるし、気体不透過性の柔軟なシートからなる隔壁を隔てた二室の両側の真空度を調整できる、いわゆる二重真空方式も採用できる。一重真空方式は設備簡易な点から好ましい。前記シートの素材は、気体不透過性の柔軟なシートであれば良く、一定以上の柔軟性と強度があって、シートの内部が真空になった時に外気圧が積層体全体に均一にかかるようになるものであれば特に限定されず、ゴムや樹脂製のシートが使用できる。気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器内に前記積層体を複数段積み重ねて導入し、該封止処理容器をオーブン内に配置して封止することが好ましい。オーブン内に複数の封止処理容器を配置して封止することによって、生産性良く封止することができる。

0060

図6は、封止処理装置の一例の模式図である。この封止処理装置は、複数の積層体60,60’及び当て板11を内部に収容する複数の封止処理容器61を有し、空気の排出操作と加熱操作の可能なものである。このとき、封止処理容器61はその一部又は全部が気体不透過性の柔軟なシートからなるものである。当該シートの素材は、気体不透過性の柔軟なシートであれば良く、一定以上の柔軟性と強度があって、シートの内部が真空になった時に外気圧が積層体60全体に均一にかかるようになるものであれば特に限定されず、ゴムや樹脂製のシートが使用できる。このとき、全体が気体不透過性の柔軟なシートからなる袋を使用することが好ましい。この場合には、封止処理容器61は単なる袋であるから、様々な形状や寸法の太陽電池モジュールを製造する際に柔軟に対応することが可能であり、建材など、多様な寸法の製品を製造することが要求される用途に対して好適である。

0061

複数の積層体60,60’ 及び当て板11を封止処理容器61に導入する際には、積層体60,60’の外縁を通気性のある素材からなるブリーダー62で覆って、積層体60内部の溶融樹脂が流出するのを防ぐとともに、積層体60内部からの空気の排出ルートを確保することが好ましい。ブリーダー62に使用される素材としては、織布、編地、不織布などの布帛が使用可能である。

0062

このようにして積層体60,60’ 及び当て板11が入れられた複数の封止処理容器61をオーブン63内に導入する。これによって、封止処理容器61内の積層体60,60’は積み重ねられた状態でオーブン63内に配置されることになる。オーブン内には、複数の封止処理容器61が配置されることが好ましく、当該複数の封止処理容器61が相互に間隔をあけて平行に配置されることが好ましい。このとき、上下方向に、間隔をあけて重ねて配置されることが好ましい。所定の間隔をあけて配置される方法は特に限定されず、所定の間隔を有するをオーブン63内に設ける方法などが例示される。

0063

オーブン63内において積層体60,60’を加熱する。このとき、積層体60,60’と平行の向きに熱風を流すことによって積層体60,60’を加熱する。積層体60,60’と平行の向きに熱風を流すことによって、積層体60,60’に効率良くかつ均一に熱を伝えることが可能である。このとき、封止処理容器61の下面にも熱風が接触するようにすることが好ましく、そのためには、封止処理容器61と棚との間にスペーサーを配置する方法や、棚自体を網棚にする方法などが好適に採用される。熱風を供給する方法は特に限定されず、オーブン63内にヒーターを設けて、ファンを用いて積層体60,60’と平行の向きに熱風を流しても良い。しかしながら、オーブン63の外部にヒーターを設けて、熱風をオーブン63内に導入する方法が、均一に加熱しやすくて好ましい。この場合、オーブン63が、熱風導入口と、その反対側に設けられた熱風導出口とを有し、熱風導入口から熱風導出口へと流れる通路の間に複数の封止処理容器61が配置されることが好ましい。また、オーブン63内を実質的に大気圧に維持しながら積層体を加熱することが、装置コストの面から好ましい。

0064

封止処理に際しては、前記封止処理容器61内を減圧して基板2とフィルム3との間の空気を排出する。図6の封止処理装置では、それぞれの封止処理容器61に排気するためのパイプ64が接続されている。パイプ64は、3本まとめられてパイプ65に接続されている。さらにこのようにまとめられたパイプ65が6本(一部図示を省略)、タンク66に接続されている。タンク66は真空ポンプ67に接続されており、これによって封止処理容器61内部の空気を排出することが可能である。封止処理容器61の数は、複数であれば特に限定されないが、生産効率を考慮すれば、6個以上であることが好ましく、12個以上であることがより好ましい。

0065

6本のパイプ65のそれぞれには、バルブ68を介して圧力計69が接続され、またパイプ65中の流れを遮断することの可能な電磁弁70が設けられている。これによって、パイプ65に接続された封止処理容器61のいずれかに漏れが発生した場合に、圧力計69が圧力の上昇を検知し、制御回路71が電磁弁70に信号を送って電磁弁70を閉じる。これによって、封止操作の途中で一つの封止処理容器61に漏れが発生しても、他の封止処理容器61にその悪影響が及ぶのを防止することができる。本発明で使用する封止処理容器61は、柔軟なシートからなるものであるし、太陽電池モジュールの形態にしたがってさまざまな形状のものを準備する必要があるので、漏れが発生するおそれがある。しかも、太陽電池モジュールはかなり高価である。したがって、このような制御方法を採用することが好ましい。図6の例では、3つの封止処理容器61ごとに一つの制御を行っているが、これは設備コストと効果とのバランスに基づくものである。圧力計69と電磁弁70のセットは、2セット以上あればよいが、好適には3セット以上、より好適には5セット以上である。制御回路71からアラーム信号を出して、オペレーターに知らせることもできる。

0066

6本のパイプ65はタンク66に接続されており、電磁弁70が開いている状態では、全ての封止処理容器61がタンク66と連通している。タンク66の空気は真空ポンプ67によって排出される。また、タンク66にはコントロールバルブ72を介して外気を導入することができる。

0067

後に説明するように、封止処理容器61内の圧力は、厳密に制御する必要がある。図6の封止処理装置においては、タンク66内の圧力を制御することによって全ての封止処理容器61の内部の圧力を同時に制御することができる。タンク66内部の圧力は、バルブ73を介して接続された圧力計74で計測され、この圧力データを受け取った制御回路75がコントロールバルブ72に信号を送って外気を取り入れながら所望の圧力に微調整する。この間真空ポンプ67は運転を継続している。比較的容量の大きなタンク66に対して外気を取り込みながら制御することで封止処理容器61内の圧力の微調整が可能である。

0068

また、封止処理容器61内の減圧操作を開始する前に、電磁弁70及びコントロールバルブ72を閉めた状態で真空ポンプ67の運転を行うことによって、タンク66内を予め減圧しておくこともできる。この場合には、電磁弁70を開くことによって迅速に封止処理容器61内の空気を排出することができる。これによって、真空ポンプ67の排気能力が小さい場合であっても、封止処理容器61内を迅速に減圧するのに役立つ。

0069

タンク66の容量は特に限定されるものではないが、10リットル以上であることが好ましく、20リットル以上であることがより好ましい。また、容量が大きすぎる場合には、コントロールバルブ72による圧力制御が迅速にできなくなるおそれがあるので、500リットル以下であることが好ましい。後に説明する実施例で使用した封止処理装置は、50リットルのタンク66を備えていた。

0070

以上説明したような封止処理装置を用いて基板2とフィルム3との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止する。このときの温度条件は特に限定されるものではなく、樹脂が溶融することの可能な温度まで上昇させれば良く、結晶性の樹脂であればその樹脂の融点以上まで加熱すれば良い。また、封止樹脂が架橋可能な熱可塑性樹脂であれば、架橋可能な温度まで上昇させて、所定の時間架橋可能な温度に保持する。圧力も積層体60内の空気を排出できて気泡残りが低減できるような圧力まで減圧できるのであればその圧力は特に限定されない。

0071

気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器61内に導入し、封止処理容器61をオーブン63内に配置して封止する場合の好適な封止方法は以下のとおりである。すなわち、封止するに際して、オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程(工程1)、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程(工程2)、工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程(工程3)、封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程(工程4)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度まで昇温する工程(工程5)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持する工程(工程6)及び冷却する工程(工程7)の各工程からなるオーブン内の温度制御を行い、その間、少なくとも工程4において封止処理容器内を0.01MPa以下の圧力に保持する封止方法である。

0072

封止される積層体60,60’を、気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器61内に導入し、その封止処理容器61をオーブン63内に配置してから封止する場合には、オーブン63内に熱媒として存在する気体から、前記シートを介し、さらに基板やフィルムを介して封止樹脂まで熱が伝わる必要があるので、封止樹脂への伝熱は容易ではない。特に、本発明のように、多数の積層体60,60’を複数段積み重ねて導入する場合には、伝熱はより困難となる。オーブン63内の温度を、樹脂の融点よりもずっと高い温度に設定すれば、伝熱速度は早いけれども、モジュール中心部の封止樹脂が軟化しないうちにモジュールの周縁の封止樹脂が先行して溶融してしまうので、気泡の残存や、セルずれの問題が発生しやすい。また、積み重ねられた順番によっても、封止樹脂が溶融するタイミングがずれるので、製品間のバラツキも発生しやすくなる。一方、オーブン63内を封止樹脂の融点近傍の温度に保って加熱する場合には、封止樹脂の均一な溶融は可能であるけれども、オーブン63内の気体から封止樹脂までの温度勾配が小さくなるので、伝熱に長時間を要してしまい、生産性の低下が避けられない。

0073

本発明で好適に採用される上記封止方法は、このような課題を解決するものである。予め、オーブン63内を封止樹脂よりもかなり高温に保って加熱処理を行って、封止樹脂を急速に加熱し、その後、オーブン63内の温度を下げて、樹脂の融点近傍の温度でゆっくりと加熱しながら温度ムラを解消し、封止樹脂の全体を均一に溶解させるものである。オーブン63内の温度を上下させることによるエネルギー損失はあるけれども、封止に要する所要時間が大きく短縮されるので、全体としては所要エネルギーの削減にもつながる。この封止方法によって、短時間で生産性良く封止することが可能となった。

0074

以下、オーブン63内の温度の制御に関する各工程について説明する。工程1は、オーブン63内の温度を封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程である。封止樹脂の融点よりもかなり高い温度まで加熱することによって、積層体60,60’の迅速な加熱が可能である。生産性の観点からは、昇温に要する時間は30分以下であることが好ましく、20分以下であることがより好ましく、15分以下であることがさらに好ましい。このとき、途中で昇温速度を変化させてもよい。昇温を停止して積層体60,60’の内部の温度分布を解消させるバランシング操作を施すことが、樹脂を均一に溶融させるためには好ましい。バランシング操作の所要時間は、通常0.5〜5分程度である。なお、封止樹脂が融点を有しない場合には、ここでいう融点をガラス転移点又は軟化点と置き換えて考えればよい。

0075

工程1における封止処理容器61内の圧力は特に限定されず、予め減圧してから加熱を開始しても良いし、加熱してから減圧を開始しても構わない。好適には、封止処理容器61内の圧力を0.05MPa以上に保ってオーブン63内の温度を封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温させる。封止処理容器61内の圧力を0.05MPa以上に保つことによって、積層体60,60’の上下方向からセルに大きな荷重がかかるのを防止することができる。より好適には当該圧力は0.06MPa以上である。封止樹脂シート片を全く使用しない場合、太陽電池セル4の外側の余白部10のみに封止樹脂シート片を配置し、太陽電池セル4間の間隙部9に封止樹脂シート片を配置しない場合、封止樹脂シート片の厚さが薄い場合、基板2の寸法が大きい場合、太陽電池セルが特に割れやすい場合など、セル割れが発生しやすい場合には、封止処理容器61内の圧力を0.05MPa以上に保って昇温させることが好ましい。

0076

工程1における封止処理容器61内の圧力は実質的に大気圧(0.1MPa)と同じであることが、セルに対して上下からかかる荷重が小さくて好ましい。また、操作が簡便になる点からも好ましい。一方、一旦0.09MPa以下まで減圧することで、封止処理容器61の漏れをチェックすることができる。工程1においては、封止樹脂が未だ溶融していないので、封止処理容器61に漏れがあった場合には、この段階で補修することが可能である。本発明の製造方法で使用する封止処理容器61は柔軟なシートからなり、破損や漏れが生じる場合があるので、このように少し減圧してもよい。このように、封止処理容器61内の圧力が高い状態で封止樹脂を加熱することによって、上下からの荷重がかかる前に封止樹脂を予め軟化させることができる。

0077

工程2は、オーブン63内の温度を封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程であり、工程1に引続き行われる工程である。このような温度範囲に保持することで、積層体60,60’中の封止樹脂を融点近傍の温度まで迅速に昇温することができる。好適な保持時間は1〜30分間である。保持時間を長くすることで十分に昇温させることができるので、保持時間が1分以上であることが好適であり、2分以上であることがより好適であり、5分以上であることがさらに好適である。一方、保持時間が長すぎると、封止樹脂が溶融してしまう上に、生産性も低下する。保持時間は、好適には30分以下であり、より好適には20分以下であり、さらに好適には15分以下である。この保持時間の設定は重要であり、保持する温度や、積層体60,60’の寸法や構成などによって最適な時間を設定する必要がある。工程2における封止処理容器61内の圧力は特に限定されない。減圧されていても構わないし、減圧されていなくても構わない。

0078

工程3は、オーブン63内の温度を工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程であり、工程2に引続き行われる工程である。工程3に要する時間は、生産性の観点からは短いことが好ましく、好適には10分以下であり、より好適には5分以下である。工程3における封止処理容器61内の圧力は特に限定されない。減圧されていても構わないし、減圧されていなくても構わない。

0079

工程4は、オーブン63内の温度を封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程であり、工程3に引続き行われる工程である。工程4においては、封止処理容器61内の圧力が0.01MPa以下に保持される。工程4は、工程2において高温のオーブン63内で加熱した際に積層体60,60’内部に生じた温度ムラを解消しながら、減圧下に、封止樹脂を均一に軟化あるいは溶融させる工程である。好適な保持時間は5〜120分間である。工程4の時間を長くすることによって、均一に軟化あるいは溶融させることが容易である。工程4の時間は、より好適には10分以上であり、さらに好適には20分以上である。工程4に要する時間は、生産性の観点からは短いことが好ましく、好適には90分以下であり、より好適には60分以下である。工程4に要する時間が工程2に要する時間よりも長いことが好ましく、2倍以上長いことがより好ましい。すなわち、工程2における高温での短時間の加熱と、工程4における低温での長時間の加熱をこの順番に組み合わせることで、封止操作全体としては短時間でありながら、封止樹脂の均一な軟化あるいは溶融が可能となる。

0080

工程4において、封止処理容器61内の圧力は、好適には0.01MPa以下、より好適には0.005MPa以下まで減圧される。十分に減圧することによって封止後の気泡残りを効果的に抑制することができる。工程4における封止処理容器61内の圧力は0.01MPa以下であることが好ましいが、工程4の初めの少しの期間、あるいは終わりの少しの期間に0.01MPa以上の期間が含まれていても構わない。封止樹脂が溶融する前に0.01MPa以下の圧力になるように減圧することによって積層体60,60’の内部の空気が排出される通路が確保される。急激な減圧操作によるセル割れを防止するためには、0.05MPaから0.01MPaまで、好適には1分以上、より好適には2分以上かけて減圧することが好ましい。一方、生産性の観点からは、0.05MPaから0.01MPaまで、好適には30分以下、より好適には15分以下の時間で減圧することが好ましい。

0081

工程5は、オーブン63内の温度を封止樹脂の融点よりも20〜150℃、好適には20〜120℃高い温度まで昇温する工程であり、工程4に引続き行われる工程である。工程4において封止樹脂が完全に溶融していない場合には、工程5の初期に完全に溶融する。工程5の好適な所要時間は2〜100分間である。工程5において一定以上の時間をかけて昇温することによって、急に荷重がかかることがなく、セル割れを効率的に防止することができる。工程5の所要時間は、より好適には5分以上であり、さらに好適には10分以上である。工程5に要する時間は、生産性の観点からは短いことが好ましく、60分以下であることがより好ましく、40分以下であることがさらに好ましい。このとき、途中で昇温速度を変化させてもよい。昇温を停止して積層体60,60’の内部の温度分布を解消させるバランシング操作を施すことが、樹脂を均一に溶融させるためには好ましい。バランシング操作の所要時間は、通常1〜10分程度である。

0082

工程5の開始時には、封止処理容器61内の圧力は0.01MPa以下であることが好ましく、これにより気泡の残存を抑制することができる。弾性率あるいは粘度が高いうちに減圧度を下げて昇圧したのでは、積層体60,60’の内部へ空気が流入してしまい、封止樹脂中に気泡が残留するおそれがあるからである。そして、工程5の期間中に0.05MPa以上に昇圧されることが好ましい。こうすることによって、徐々に流動性を増していく過程で、積層体60,60’にかかる圧力を徐々に解除することができ、残留気泡の発生を抑制しながら、不必要に溶融樹脂が流動するのを抑制するのに効果的である。昇圧に要する時間は特に限定されないが、通常1分以上かけて昇圧する。より好適には2分以上かけて昇圧する。生産性の観点から、昇圧時間は通常30分以下であり、好適には15分以下である。昇圧後の圧力は、0.05MPa以上、より好適には0.06MPa以上とすることが好ましく、大気圧と同じ圧力(0.1MPa)まで昇圧することもできる。このとき、段階的に昇圧しても構わない。工程5において、圧力を上昇させなかった場合には、不必要に溶融樹脂が流動して、セルの移動が生じるおそれがある。なお、工程4の終わりの少しの期間において0.01MPa以上の圧力に昇圧されていても構わない。また、後に説明する工程6あるいは工程7において、0.01MPa以上の圧力に昇圧しても構わない。

0083

工程6は、オーブン内の温度を封止樹脂の融点よりも20〜150℃、好適には20〜120℃高い温度に保持する工程であり、工程5に引続き行われる工程である。溶融樹脂の流動が容易な温度に保持することによって、封止樹脂がセルの周囲や間隙あるいは配線の周りに均一に行き渡り、冷却後の樹脂に不要な応力が残存しないようにするものである。保持する時間は好適には1〜60分である。保持時間が短いと溶融樹脂の行き渡りが不十分になるし、保持時間が長すぎると生産性が低下する。

0084

封止樹脂として、架橋可能な熱可塑性樹脂を使用する場合には、工程5において、架橋反応が進行する温度範囲まで昇温して、工程6において架橋反応を進行させることが好ましい。この場合、工程5において昇温し、工程6において保持する温度は、封止樹脂の融点よりも40℃以上高いことが好ましく、60℃以上高いことがより好ましい。またこの場合、工程6において保持する時間は、5分以上であることが好ましく、10分以上であることがより好ましい。また、工程5において、圧力が0.05MPaまで上昇したときの温度が、工程5の最終到達温度よりも20℃以上低い温度であることが、セルの移動を抑制する上で好ましい。

0085

工程6で架橋反応を進行させるときの封止処理容器61内の圧力は、前述のように好適には0.05MPa以上、より好適には0.06MPa以上である。架橋反応は高温で進行するため、その時の封止樹脂の溶融粘度は、融点付近に比べてかなり低い。そのため、このときに上下から不要な圧力をかけず、セルの移動や、樹脂のはみ出しを抑制することが重要である。しかしながら、大気圧と同じ圧力まで昇圧した場合には、積層体60,60’の構成によってはヒケを生じることがあるので、そのようなときには大気圧より低い圧力に設定することが好適である。また、大気圧と同じ圧力まで昇圧した場合には、ブリーダー62が積層体60の周囲を押えることが困難になり樹脂がはみ出すこともあるので、そのようなときにも大気圧より低い圧力に設定することが好適である。その場合の圧力は大気圧よりも0.001MPa以上低い圧力(0.099MPa以下)とすることが好ましく、0.01MPa以上低い圧力(0.09MPa以下)とすることが好ましい。なお、本発明でいう大気圧とは、積極的に加圧あるいは減圧操作を施していない状態をいい、例えばオーブン63の中にファンで強制的に熱風を吹き込むために若干大気圧よりも高くなってしまうような場合であっても、それは大気圧と実質的に同一である。

0086

工程6で封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持したあとで、工程7の冷却工程に供する。工程7の冷却工程では、通常室温付近まで冷却するが、冷却速度が速すぎるとガラスが割れるおそれがあるので、好適には10分以上、より好適には20分以上かけて冷却する。図2及び図3の例においては、封止操作後に耐熱粘着テープ13を剥離して当て板11を外し、余分なフィルム3を切り落とす。図4の例においては、枠体14を取り外し、余分なフィルム3を切り落とす。また、図5の例においては、封止操作後に錘部材15を取り外す。

0087

以上の7工程を経て、封止操作が完了する。この封止方法によれば、短時間で生産性良く封止することができる。生産効率の面からは、上記7工程に要する総時間を300分以下にすることが好ましく、200分以下にすることがより好ましい。一方、均一に封止するためには、総時間を30分以上とすることが好ましく、60分以上とすることがより好ましい。

0088

こうして得られた太陽電池モジュールは、モジュールの周縁部まで封止樹脂が充填されており、封止樹脂層の周縁にスペーサーを有さないものである。接着性や耐久性に優れた封止樹脂で周縁部まで封止することができるので、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。封止樹脂層の厚みは全体で0.8〜6mmであることが好ましい。より好適には1mm以上であり、また4mm以下である。

0089

本発明の製造方法によれば、基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止され、当該フィルムの表面が極めて平滑な太陽電池モジュールを製造することができる。しかも、気泡残りが抑制され、端部からの樹脂のはみ出しも抑制され、正しく整列された太陽電池モジュールを得ることも容易である。したがって、得られる太陽電池モジュールは外観が美麗であり、外観、特にフィルムの表面の外観が重視されるような用途において好適に使用される。しかも、簡便な方法で大量の太陽電池モジュールを同時に封止することができるため、効率的である。

0090

また、上述の工程1〜7に従う封止方法は、基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法に限って適用されるものではなく、様々な太陽電池モジュールの製造に対しても適用可能なものである。

0091

したがって、上記課題は、受光面側透明板と裏面板との間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第1封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第2封止樹脂シートを配置してから、気体不透過性の柔軟なシートからなる封止処理容器内に導入し、該封止処理容器をオーブン内に配置して封止するに際して、オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程(工程1)、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程(工程2)、工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程(工程3)、封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程(工程4)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度まで昇温する工程(工程5)、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持する工程(工程6)及び冷却する工程(工程7)の各工程からなるオーブン内の温度制御を行い、その間、少なくとも工程4において封止処理容器内を0.01MPa以下の圧力に保持することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することによっても解決され、短時間で生産性良く封止することができる。

0092

ここで、受光面側透明板は、前述の基板2及びフィルム3のうち、受光面側に配置されるものを包含し、裏面板は、前述の基板2及びフィルム3のうち、裏面側に配置されるものを包含する。したがって、受光面側透明板及び裏面板は、いずれもガラスのような堅いものであっても構わないし、フィルムのような柔軟なものであっても構わない。例えば、両方がガラス板であるような構成の太陽電池モジュールの製造方法も包含されるものである。またここで、積層体を複数段積み重ねて封止しなくてもよく、積層体を一段だけ封止処理容器に導入して封止してもよい。

0093

本発明において、封止処理容器内に導入される積層体の総厚みが15mm以上であることが好ましく、20mm以上であることがより好ましい。ここで、積層体の総厚みとは、封止処理容器に導入される全ての部材の合計厚みのことをいい、積層体を複数段積み重ねて導入する場合にはそれらの合計厚みであり、錘部材などが導入される場合にはそれを含めた合計の厚みのことである。総厚みが大きい場合には、封止樹脂への伝熱が困難になる場合が多いから、本発明の条件で封止する利益が大きい。積層体の総厚みは通常100mm以下である。

0094

ただし、上記相違点以外の構成は、既に説明した、基板とフィルムとの間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法と同じ構成が採用される。

0095

上記製造方法によれば、受光面側透明板と裏面板との間に太陽電池セルが樹脂で封止され、気泡残りが抑制され、端部からの樹脂のはみ出しも抑制され、正しく整列された太陽電池モジュールを、生産効率よく得ることが容易である。

0096

本発明の製造方法によれば、多数の太陽電池セルを破損することなく樹脂で封止することも容易なので、大型の太陽電池モジュールを提供することもできる。したがって、屋根など上に載置される太陽電池モジュールはもちろんのこと、各種建築物外壁、屋根、窓などにも好適に使用される。

0097

実施例1
太陽電池セル4として、125mm×125mm×0.22mmの正方形の多結晶シリコン太陽電池セルを54枚使用した。四隅は数mm程度面取りがされている。導線8としては、日立電線株式会社製のハンダディップ銅リボン線を使用した。当該リボン線の幅は1.5mmで厚さは約0.1mmである。太陽電池セル4の受光面6と裏面7の導線8を接着する部分には予めハンダを印刷してある。導線8の一端を太陽電池セル4の受光面6のハンダ印刷部に重ねてハンダ付けし、他端を隣接する太陽電池セル4の裏面7のハンダ印刷部に重ねてハンダ付けした。隣接するセル間は2本の導線8で接続し、その間隔が2mmになるようにした。すなわち、間隙部9の幅は2mmである。

0098

基板2としては、1200mm×802mm×3.2mmのフロート板強化ガラス(白板ガラス)を使用した。基板2は表裏にエンボスが形成された型板ガラスである。基板2の光入射側の面には、小さなエンボスが形成されていて防眩性が付与されている。基板2の太陽電池セル4と向かい合う面には、それより大きなエンボスが形成されており、封止に際して減圧した際に内部の空気が排出されやすくなっている。当該強化ガラスの表面圧縮応力は100MPaである。本実施例において、封止樹脂シートとしては、三井化学ファブロ株式会社製「ソーラーエバSC36」の厚さ0.6mmのものを切断して使用した。当該封止樹脂シートは、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)に架橋剤、シランカップリング剤、安定剤などを配合したものであり、架橋前の樹脂のDSC法で測定した融点は71℃である。封止樹脂シートの片面には浅いエンボス模様(梨地)が形成されていて、その深さは約45μmである。基板2の上に、1200mm×802mmの寸法の第1封止樹脂シート20を1枚重ねた。

0099

前述の要領で相互に接続した複数の太陽電池セル4を、第1封止樹脂シート20の上に載置して、縦横を揃えて図7に示すように配列した。引き続き、左右の余白部10において、導線8を導線51で接続した。導線51に対しては外部への引き出し線(図示を省略)が接続される。隣接する太陽電池セル4間の間隙部9の幅は、縦横ともに2mmとした。また、太陽電池セル4の外側の余白部10の幅は、長手方向(9枚のセルが並んでいる方向)で29.5mm、幅方向(6枚のセルが並んでいる方向)で21mmとした。

0100

続いて、図7に示すように、余白部10において、第1封止樹脂シート20の上に封止樹脂シート片40を12枚配置した。封止樹脂シート片40の寸法は、5×10×0.6mmである。余白部10の封止樹脂シート片40を間欠的に配置することによって、内部の空気を排出する際の通路が確保できて、気泡残りを防止することができる。封止樹脂シート片40を配置してから、その上に1200mm×802mmの寸法の第2封止樹脂シート30を重ねた。第2封止樹脂シート上にフィルム3を重ねて、積層体60を得た。

0101

一方、積層体60’は以下の方法により作製した。基板2の上に、第1封止樹脂シート20、接続された複数の太陽電池セル4、封止樹脂シート片40、及び第2封止樹脂シート30を重ねて配置するまでは、積層体60の作製と同様に行った。当て板11として、基板2で使用したのと同じフロート板強化ガラスを使用した。フィルム3として、厚さが50μmのポリフッ化ビニリデンフィルムデュポン社製「テドラーTST20BG4」)を、当て板11よりも少し大きい寸法に切り出したものを使用した。当て板11の片面をフィルム3で覆い、その端部12を折り返し、耐熱粘着テープ13を用いて当て板11の裏側で固定した。そしてフィルム3が下になるようにして第2封止樹脂シート30の上に重ね、積層体60’を得た。

0102

上述のように得られた積層体60を5セット重ね、更にその上に積層体60’を載置した。この状態で、図6に示す封止処理装置を用いて積層体60,60’の封止操作を行った。まず、積層体60,60’の外縁の全周をブリーダー62で覆い、封止処理容器61であるゴム製の袋の中に投入し、パイプ64と接続してオーブン63に入れた。

0103

以上のようにセッティングしてから、以下の工程1〜7の封止処理操作を行った。このときの温度と圧力は、表1及び図8に示すとおりに制御した。このときの温度はオーブン63内の温度であり、圧力は圧力計74で測定された圧力である。

0104

工程1:「オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度まで昇温する工程」
室温(30℃)から昇温を開始し、オーブン63内の温度を、5分かけて70℃まで昇温した。次いで、70℃に1分間保持してから、5分かけて70℃から100℃(封止樹脂の融点よりも29℃高い温度)まで昇温した。この間、封止処理容器61内の圧力を大気圧(0.1MPa)に保った。

0105

工程2:「オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも15〜50℃高い温度に保持する工程」
オーブン63内の温度を、12分間100℃に維持した。この間、封止処理容器61内の圧力を、最初の2分間は大気圧(0.1MPa)に保ち、引き続く10分間で大気圧(0.1MPa)から0.02MPaまで減圧した。

0106

工程3:「オーブン内の温度を、工程2で保持した温度から5〜40℃下げて封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度にする工程」
オーブン63内の温度を、2分間で100℃から80℃まで冷却した。この間、封止処理容器61内の圧力を0.02MPaから0.005MPa未満まで減圧した。

0107

工程4:「オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも−5〜15℃高い温度に保持する工程」
オーブン63内の温度を、40分間80℃に維持した。この間、封止処理容器61内の圧力を0.005MPa未満に維持した。

0108

工程5:「オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度まで昇温する工程」
オーブン内の温度を、10分間で80℃から120℃まで昇温した。この間、封止処理容器61内の圧力を0.005MPa未満に維持した。次いで、オーブン63内の温度を、5分間120℃に維持した。この間、封止処理容器61内の圧力を0.005MPa未満から0.07MPaまで昇圧した。引き続き、オーブン内の温度を、10分間で120℃から150℃(封止樹脂の融点よりも79℃高い温度)まで昇温した。この間、封止処理容器61内の圧力を0.07MPaに維持した。

0109

工程6:「オーブン内の温度を、封止樹脂の融点よりも20〜150℃高い温度に保持する工程」
オーブン63内の温度を、37分間150℃に維持した。この間、封止処理容器61内の圧力を0.07MPaに維持した。

0110

工程7:「冷却する工程」
オーブン63内の温度を、60分間で150℃から30℃まで冷却した。この間、封止処理容器61内の圧力を0.07MPaから大気圧(0.1MPa)まで昇圧した。

0111

0112

積層体60,60’をオーブン63に投入する前にはフィルム3には部分的に僅かなたるみが認められていたが、封止処理を終えてオーブン63から取り出したところ、いずれの積層体においてもフィルム3は全体がピンと張られていた。このことから、最上段の積層体60’においてはフィルム3の縁部12を固定することによって、また2段目以降の積層体60においては上段の積層体及び当て板の荷重によって、封止処理中にフィルム3がたるんだり収縮したりするのを効果的に防止することができ、フィルム3が収縮しようとする張力がかかった状態で封止操作が行われたことがわかる。引き続き、積層体60’の耐熱粘着テープ13を剥離して当て板11を外し、余分なフィルム3を切り落とした。得られた太陽電池モジュール1は、セルの割れや欠け、導線の断線は一切なく、気泡残りも観察されず、周辺部での封止樹脂のはみ出しやヒケもほとんど観察されなかった。また、太陽電池セル4は、規則正しく配列されていて、フィルム3の表面は極めて平滑であった。

0113

実施例2
実施例1と同様の方法により、基板2の上に、第1封止樹脂シート20、接続された複数の太陽電池セル4、封止樹脂シート片40、第2封止樹脂シート30、及びフィルム3からなる積層体60を5セット作製し、これらを図5に示す要領で積み重ねた。錘部材15として、1200mm×802mm×12mmのフロート板ソーダライムガラスを用い、これを最上段の積層体60上に載置した。この錘部材15によって、最上段の積層体60のフィルム3に300Paの圧力が作用することになる。

0114

この状態で、図6に示す封止処理装置に導入して、実施例1と同様に封止操作を行った。その結果、積層体60をオーブン63に投入する前にはフィルム3には部分的に僅かなたるみが認められていたが、封止処理を終えてオーブン63から取り出したところ、いずれの積層体においてもフィルム3は全体がピンと張られていた。このことから、上段の錘部材15及び積層体60の荷重によって、封止処理中にフィルム3がたるんだり収縮したりするのを効果的に防止することができ、フィルム3が収縮しようとする張力がかかった状態で封止操作が行われたことがわかる。得られた太陽電池モジュール1は、セルの割れや欠け、導線の断線は一切なく、気泡残りも観察されず、周辺部での封止樹脂のはみ出しやヒケもほとんど観察されなかった。また、太陽電池セル4は、規則正しく配列されていて、フィルム3の表面は極めて平滑であった。

0115

比較例1
実施例1において、フィルム3を当て板11に固定せずに、第2封止樹脂シート30と当て板11の間に挟んだ点以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュール1を製造した。その結果、得られた太陽電池モジュール1は、セルの割れや欠け、導線8の断線は一切なく、気泡残りも観察されず、周辺部での封止樹脂のはみ出しやヒケもほとんど観察されなかった。また、太陽電池セル4は、規則正しく配列されていた。しかしながら、最上段の積層体60’のフィルム3の表面にはセルや配線に由来する凹凸が転写されていて、一部領域に局所的なシワが発生していた。下段の積層体60のフィルム3には、そのような問題は発生しなかった。

図面の簡単な説明

0116

封止操作後の太陽電池モジュールの一例の断面模式図である。
封止操作前の積層体60,60’の一例の断面模式図である。
封止操作前の最上段の積層体60’の一例の断面模式図である。
封止操作前の最上段の積層体60’の一例の断面模式図である。
封止操作前の積層体60,60’の一例の断面模式図である。
封止処理装置の一例の模式図である。
実施例1、2及び比較例1において、第1封止樹脂シート上に太陽電池セルと封止樹脂シート片を載置したところを示す平面模式図である。
実施例1、2及び比較例1における封止処理時の温度と圧力を示した図である。

符号の説明

0117

1太陽電池モジュール
2基板
3フィルム
4太陽電池セル
5樹脂
8導線
9間隙部
10余白部
11当て板
15錘部材
20 第1封止樹脂シート
30 第2封止樹脂シート
40封止樹脂シート片
60、60’積層体
61封止処理容器
63オーブン
66タンク
67 真空ポンプ

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