DE69410536T2

DE69410536T2 - Solarmodul mit warm-verschweisstem Teil zur Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit

Info

Publication number: DE69410536T2
Application number: DE69410536T
Authority: DE
Inventors: Shigenori C/O Canon Kabushiki Kaisha Ohta-Ku Tokyo Itoyama; Ichiro C/O Canon Kabushiki Kaisha Tokyo Kataoka; Takahiro C/O Canon Kabushiki Kaish Tokyo Mori; Satoru C/O Canon Kabushiki Kaisha Tokyo Yamada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2014-06-24
Also published as: EP0631328B1; EP0631328A1; DE69410536D1; US5707459A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten zuverlässigen Solarzellenmodul, der eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit besitzt und auf kontinuierliche Weise einen wünschenswerten fotoelektrischen Umwandlungsgrad aufweist, ohne selbst bei wiederholtem Gebrauch über eine lange Zeitdauer unter strengen Umweltbedingungen einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit eine Qualitätsverschlechterung zu erfahren. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen verbesserten Solarzellenmodul, der eine Solarzelle umfaßt, die unter Verwendung eines Füllmateriales und eines Dichtungsfilmes verkapselt ist und eine besonders gute Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist sowie selbst bei wiederholtem Gebrauch über eine lange Zeitdauer unter strengen Umweltbedingungen einer hohen Temperatur und hohen Feuchtigkeit in bezug auf den fotoelektrischen Umwandlungsgrad kaum eine Qualitätsverschlechterung erfährt. Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen verbesserten Solarzellenmoduls.
In neuerer Zeit wird eine Erhitzung der Erde durch den sogenannten Gewächshauseffekt infolge eines Anstieges des atmosphärischen CO&sub2; vorausgesagt. Angesichts dieser Tatsache besteht ein erhöhter Bedarf nach einer Einrichtung zur Energieerzeugung, die in der Lage ist, saubere Energie ohne Erzeugung von CO&sub2; zur Verfügung zu stellen. Diesbezüglich wurde die Erzeugung von Kernenergie als vorteilhaft angesehen, da hierdurch kein CO&sub2; erzeugt wird. In bezug auf die Kernernergieerzeugung bestehen jedoch Probleme, da hierdurch in unvermeidbarer Weise ein radioaktiver Abfall erzeugt wird, der für Lebewesen schädlich ist, und da eine gewisse Wahrscheinlichkeit besteht, daß bei einer Beschädigung des Systems gesundheitsgefährdende radioaktive Materialien aus dem Kernenergieerzeugungssystem entweichen können. Daher besteht ein erhöhter gesellschaftlicher Bedarf nach einer frühen Realisierung eines Energieerzeugungssystems, mit dem saubere Energie ohne Erzeugung von CO&sub2; wie bei der Erzeugung von thermischer Energie gewonnen werden kann und ohne daß radioaktiver Abfall und radioaktive Materialien wie bei der Kernenergieerzeugung verursacht werden.
Es gibt eine Vielzahl von Vorschlägen, von denen erwartet werden kann, daß sie eine derartige gesellschaftliche Forderung erfüllen können. Von diesen Vorschlägen werden Solarzellen (fotovoltaische Elemente) als zukünftige Energieerzeugungsquelle angesehen, da sie elektrische Energie hefern, ohne daß die oben erwähnten Probleme verursacht werden.
Es ist eine Vielzahl von Solarzellen für kommerzielle und private Zwecke vorgeschlagen worden. Diese Solarzellen umfassen Silicium-Einkristall-Solarzellen, Silicium-Nichteinkristall-Solarzellen und Halbleiter-Verbund-Solarzellen. Über diese Solarzellen ist eine Vielzahl von Untersuchungen in bezug auf Reproduktionsfähigkeit, Produktivität, Herstellkosten u.ä. durchgeführt worden.
Von diesen Solarzellen hat sich die öffentliche Aufmerksamkeit auf serielle Silicium-Nichteinkristall-Solarzellen konzentriert, da deren Halbleiterschicht in einfacher Weise in einem großen Bereich und in einer gewünschten Form auf einem relativ billigen Substrat ausgebildet werden kann und diese Solarzellen daher relativ einfach mit niedrigen Herstellkosten produziert werden können, obwohl sie einen fotoelektrischen Umwandlungsgrad besitzen, der nicht so hoch ist wie der von seriellen Silicium-Einkristall-Solarzellen.
Ein Solarzellenmodul mit einer Vielzahl von fotovoltaischen Elementen (oder Solarzellenelementen), die in Reihenschaltung integriert sind, wird normalerweise im Außenbereich verwendet. Daher muß dieser Modul nicht nur eine entsprechende Witterungsbeständigkeit, d.h. Beständigkeit gegenüber Regen (Wasser), Staub, UV-Strahlung, Hitze, Feuchtigkeit u.ä., besitzen, sondern auch eine gute Stoßfestigkeit und eine gute Flexibilität aufweisen. Um diesen Erfordernissen gerecht zu werden, wird oft ein biegbares elektrisch leitendes Element aus einer rostfreien Stahlfolie als Substratbeispiel verwendet. Ein Solarzellenmodul, der mit einem derartigen elektrisch leitenden Substrat versehen ist, ist insofern vorteilhaft, als daß er insbesondere in bezug auf die Stoßfestigkeit zufriedenstellende Eigenschaften besitzt und ein relativ geringes Gewicht pro Flächeneinheit sowie Gewicht pro Ausgangsleistungseinheit hat. Um eine gute Festigkeit für einen Solarzellenmodul zu erreichen, ist dieser manchmal so ausgebildet, daß er eine ebene Form besitzt, bei der dessen fotovoltaische Elemente an einem Rückseitenverstärkungselement fixiert sind.
Um einen Solarzellenmodul für einen Gebrauch im Außenbereich geeignet zu machen, muß er eine zufriedenstellende Witterungsbeständigkeit, d.h. Beständigkeit gegenüber Regen (Wasser), Staub, UV-Strahlung, Wärme, Feuchtigkeit u.a., über ein entsprechendes Schutzelement besitzen. In diesem Fall muß das Schutzelement relativ leicht sein, so daß der Solarzellenmodul in einfacher Weise an verschiedenen Stellen angeordnet werden kann.
Als ein derartiger Solarzellenmodul wurde ein Modul mit einer Konfiguration vorgeschlagen, bei der ein integrierter Körper eine Vielzahl von Solarzellenelementen umfaßt und über ein Füllmaterial zwischen einem Oberflächenschutzfilm und einem Rückseitenschutzfilm angeordnet ist. Beispielsweise ist ein Solarzellenmodul bekannt, bei dem die Oberflächenseite (d.h. die Seite, auf die Licht auftrifft) mit einem Schichtkörper bedeckt ist, der einen Schutzfilm aus Polyethylentetrafluorethylen (PETFE) und ein Füllmaterial umfaßt, die in dieser Reihenfolge von der Oberflächenseite aus schichtweise angeordnet sind. Die Rückseite (d.h. die Seite gegenüber der Oberf lächenseite) ist über ein Füllmaterial mit einem Rückseitenschutzfilm bedeckt, wobei auf dem Rückseitenschutzfilm ein Schichtkörper mit einem Füllmaterial und einem Rückseitenverstärkungselement angeordnet ist, die in dieser Reihenfolge schichtweise von der Rückseitenschutzfilmseite aus angeordnet sind. Der Rückseitenschutzfilm ist isolierend, um sicherzustellen, daß die Substratseite des Solarzellenmoduls isolierend ist.
Figur 9 (A) ist eine schematische perspektivische Draufsicht eines Beispiels eines herkömmlichen Solarzellenmoduls, der eine oben beschriebene Konfiguration besitzt. Figur 9 (B) ist eine schematische Schnittansicht eines Endabschnitts (angedeutet durch die gestrichelte Linie Y-Y' in Figur 9 (B) des in Figur 9 (A) gezeigten Solarzellenmoduls vor dem praktischen Gebrauch. Figur 9 (C) ist eine schematische Schnittansicht eines Endabschnittes (angedeutet durch die gestrichelte Linie Y-Y' in Figur 9 (A) des in Figur 9 (A) gezeigten Solarzellenmoduls nach dem praktischen Gebrauch im Außenbereich über eine lange Zeitdauer, In den Figuren 9 (A) bis 9 (C) ist mit 901 ein Rückseitenverstär kungselement, mit 902 eine Solarzelle, mit 903 und 903' jeweils ein Füllmaterial, mit 904 ein Rückseitenschutzfilm und mit 905 ein Oberflächenschutzfilm bezeichnet.
Bei dem herkömmlichen Solarzellenmodul, der in den Figuren 9 (A) und 9 (B) dargestellten Art und Weise ausgebildet ist, findet üblicherweise ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder Polyvinylbutyral als Füllmaterial (903, 903') Verwendung. Diese Materialien besitzen eine relativ hohe Feuchtigkeitsabsorption. Aufgrund dieser Tatsache dringt, da der Solarzellenmodul wiederholt in Gebrauch ist, Feuchtigkeit allmählich durch die Endabschnitte ein und gelangt bis zur Solarzelle, was dazu führt, daß die Solarzelle über ihre feinen Löcher kurzgeschlossen wird oder daß die gegenüberliegenden Pole durch das Auftreten von Lecks kurzge schlossen werden, wodurch der fotoelektrische Umwandlungsgrad des Solarzellenmoduls eine Verschlechterung erfährt. Zusätzlich zu diesem Problem tritt oft bei diesem herkömmlichen Solarzellenmodul ein anderes Problem auf, daß nämlich, wenn der Solarzellenmodul im Außenbereich über eine lange Zeitdauer Sonnenlichtstrahlung ausgesetzt wird, um elektrische Energie abzugeben, das Füllmaterial allmählich unter den negativen Einflüssen der UV-Strahlung, Hitze u.ä. leidet, so daß sich dessen Adhäsion verschlechtert und auf diese Weise Materialfreistellen gebildet werden, wie in Figur 9 (C) gezeigt. Hierbei entstehen eine Freistelle zwischen dem Oberflächenschutzfilm 905 und dem Füllmaterial 903, eine andere Freistelle zwischen dem Rückseitenschutzfilm 904 und dem Füllmaterial 903, eine weitere Freistelle zwischen dem Rückseitenschutzfilm 904 und dem Füllmaterial 903' und noch eine weitere Freistelle zwischen dem Füllmaterial 903' und dem Rückseitenverstärkungselement 901. Diese Situation ist mehr oder weniger gleich in einem Fall, in dem ein Material als Füllmaterial verwendet wird, dessen Wasserabsorption geringer ist als die des vorstehend erwähnten EVA oder Polyvinylbutyrais.
Zur Lösung dieser Probleme des Standes der Technik schlägt die offengelegte japanische Patentanmeldung 101465/1992 vor, die Feuchtigkeitsbeständigkeit eines Solarzellenmoduls dadurch zu verbessern, daß die Endabschnitte des Moduls unter Verwendung eines Butylkautschuk umfassenden Harzes abgedichtet werden. Der verwendete Butylkautschuk besitzt jedoch keine ausreichende Adhäsion bei wiederholtem Gebrauch im Außenbereich über eine lange Zeitdauer. Somit ist der in dieser japanischen Veröffentlichung beschriebene Solarzellenmodul immer noch unzureichend, was die Zuverlässigkeit bei wiederholtem Einsatz über eine lange Zeitdauer anbetrifft.
Ein Solarzellenmodul einer in den Figuren 9 (A) und 9 (B) gezeigten Konfiguration, der einstückig mit einem Rückseitenverstärkungselement ausgebildet ist, ist insofern vorteilhaft, als daß er in einfacher Weise gebogen werden kann, so daß er auf dem Dach eines Gebäudes angeordnet werden kann. Figur 10 (A) ist eine schematische perspektivische Ansicht eines gebogenen Solarzellenmoduls der in den Figuren 9 (A) und 9 (B) gezeigten Konfiguration, der für die Anordnung auf dem Dach eines Gebäudes geeignet ist. Figur 10 (B) ist eine schematische Schnittansicht des gebogenen Abschnittes des in Figur 10 (A) gezeigten Solarzellenmoduls. In den Figuren 10 (A) und 10 (B) ist mit 1001 ein Rückseitenverstärkungselement, mit 1002 eine Solarzelle, mit 1003 und 1003' jeweils ein Füllmaterial, mit 1004 ein Rückseitenschutzfilm und mit 1005 ein Oberflächenschutzfilm bezeichnet.
Bei dem auf diese Weise gebogenen Solarzellenmodul existie ren insofern Probleme, als daß Risse (wie in Figur 10 (B) gezeigt) und/oder feine Löcher (in der Figur nicht gezeigt) oft an der Oberflächenschutzschicht 1005 beim Verbiegen des Solarzellenmoduls auftreten. Diese Risse und/oder feinen Löcher ermöglichen, daß Feuchtigkeit in das Innere des Solarzellenmoduls eindringen kann, wenn dieser im Außenbereich verwendet wird, was zu einer Qualitätsverschlechterung des fotoelektrischen Umwandlungsgrades führt. Um das Auftreten von derartigen Defekten zu verhindern, hat man in Betracht gezogen, den Solarzellenmodul der vorstehend be schriebenen Konfiguration mit einem erhöhten Radius R zu verbiegen. In der Tat kann ein Auftreten von derartigen Rissen oder feinen Löchern im wesentlichen verhindert werden, wenn der Radius R 20 mm oder mehr beträgt. In diesem Fall besteht jedoch das Problem, daß zur Erzielung einer großen Fläche für den an einer gewünschten Stelle anzuordnenden Solarzellenmodul, beispielsweise auf dem Dach eines Gebäudes, es erforderlich ist, eine Vielzahl von derartigen gebogenen Solarzellenmodulen anzuordnen, wodurch in unvermeidbarer Weise eine ziemlich große Fläche anfällt, mit der keine Energie erzeugt wird.
Die EP-A-0 500 066 betrifft einen Solarzellenmodul mit einer Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht eingekapselt ist, wobei der Modul durch Erhitzen der Endabschnitte und dadurch Verschmelzen und Ausstoßen des Füllmateriales aus den Dichtungsabschnitten sowie thermisches Verkleben der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht unter Druck abgedichtet worden ist. Eine derartige thermische Adhäsion gemäß der EP-A-0 500 066 sorgt jedoch trotz Experimenten bei verschiedenen Temperaturen nicht für eine ausreichende Adhäsionsfestigkeit.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die vorstehend genannten Probleme des herkömmlichen Solarzellenmoduls zu beseitigen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen besonders zuverlässigen Solarzellenmodul zu schaffen, bei dem keine Kurzschlüsse infolge des vorstehend erwähnten Eindringens von Feuchtigkeit auftreten, wie sie bei dem herkömmlichen Solarzellenmodul erzeugt werden, und zwar selbst bei wiederholtem Gebrauch unter strengen Umweltbedingungen, und der in kontinuierlicher Weise einen wünschenswerten fotoelektrischen Umwandlungsgrad über eine lange Zeitdauer aufweist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines besonders zuverlässigen Solarzellenmoduls, der in jedem Fall das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Moduls verhindert, und zwar selbst, wenn der Modul eine gebogene Form besitzt, und der in kontinuierlicher Weise einen wünschenswerten fotoelektrischen Umwandlungsgrad aufweist, ohne daß dieser selbst bei wiederholtem Gebrauch über eine lange Zeitdauer unter strengen Umweltbedingungen eine Qualitätsverschlechterung erfährt.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines besonders zuverlässigen Solarzellenmoduls, der im Außenbereich immer in einem stabilen Zustand gehalten werden kann, ohne unter Regen (Wasser), Staub, UV- Strahlung, Hitze, Feuchtigkeit u.a. zu leiden, und der in kontinuierlicher Weise einen wünschenswerten fotoelektrischen Umwandlungsgrad besitzt, ohne daß dieser selbst bei wiederholtem Gebrauch über eine lange Zeitdauer unter strengen Umweltbedingungen eine Qualitätsverschlechterung erfährt.
Diese Ziele werden durch einen Solarzellenmodul gemäß Patentanspruch 1 erreicht.
Von den Zeichnungen zeigen:
Figur eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles einer Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 (A) eine schematische perspektivische Draufsicht eines gemäß Beispiel 1, das später beschrieben wird, der vorliegenden Erfindung erhaltenen Solarzellenmoduls, bei dem ein vorgegebener Abschnitt des Oberflächenschutzfilms mit dem entsprechenden Abschnitt des Rückseitenschutzfilmes thermisch verschweißt ist;
Figur 2 (B) eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles des in Figur 2 (A) gezeigten Solarzellenmoduls;
Figur 3 eine schematische Ansicht der Art und Weise zur Ausbildung einer Sammelelektrode an einem Solarzellenelement und zum seriellen Integrieren einer Vielzahl von Solarzellenelementen, die jeweils eine derartige Sammelelektrode besitzen, bei der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 (A) eine schematische perspektivische Ansicht eines gemäß Beispiel 9, das später beschrieben wird, der vorliegenden Erfindung erhaltenen Solarzellenmoduls, bei dem ein vorgegebener Abschnitt des Oberflächenschutzfilms mit dem entsprechenden Abschnitt des Rückseitenschutzfilmes thermisch verschweißt ist;
Figur 4 (B) eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles des in Figur 4 (A) gezeigten Solarzellenmoduls;
Figur 5 (A) eine schematische perspektivische Ansicht eines gemäß Beispiel 10, das später beschrieben wird, der vorliegenden Erfindung erhaltenen Solarzellenmoduls, bei dem ein vorgegebener Abschnitt des Oberflächenschutzfilms mit dem entsprechenden Abschnitt des Rückseitenschutzfilmes thermisch verschweißt ist;
Figur 5 (B) eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles des in Figur 5 (A) gezeigten Solarzellenmoduls;
Figur 6 eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles eines zu Vergleichszwecken dienenden Solarzellenmoduls in einer gebogenen Form, der gemäß Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde;
Figur 7 eine schematische Schnittansicht eines zu Vergleichszwecken dienenden Solarzellenmoduls in gerader Form, der gemäß Vergleichsbeispiel 2 erhalten wurde;
Figur 8 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Art und Weise der Herstellung eines Solarzellenelementes durch Durchtrennen eines Schichtkörpers, der mit einer transparenten und einer leitenden Schicht versehen ist, und durch Ätzen des Solarzellenelementes;
Figur 9 (A) eine schematische perspektivische Draufsicht eines herkömmlichen Solarzellenmoduls;
Figur 9 (B) eine schematische Schnittansicht eines Endabschnittes des in Figur 9 (A) gezeigten Solarzellenmoduls vor dem praktischen Gebrauch, wobei dieser Endabschnitt dem durch die gestrichelte Linie Y-Y' in Figur 9 (A) angedeuteten Abschnitt entspricht;
Figur 9 (C) eine schematische Schnittansicht eines Endabschnittes des in Figur 9 (A) gezeigten Solarzellenmoduls nach dem praktischen Gebrauch, wobei dieser Endabschnitt dem durch die gestrichelte
Linie Y-Y' in Figur 9 (A) angedeuteten Abschnitt entspricht;
Figur 10 (A) eine schematische perspektivische Ansicht eines herkömmlichen gebogenen Solarzellenmoduls der in den Figuren 9 (A) und 9 (B) gezeigten Konfiguration, der zur Anordnung auf einem Dach eines Gebäudes geeignet ist;
Figur 10 (B) eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles (einschließlich des gebogenen Abschnittes) des in Figur 10 (A) gezeigten Solarzellenmoduls;
Figur 11 eine schematische Schnittansicht des Aufbaues eines Solarzellenelementes, das in einem Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Figur 12 eine schematische Schnittansicht eines Solarzellenmoduls, der mit einer Feuchtigkeitsverhinderungsschicht aus Siliciumdioxid gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist;
Figur 13 eine schematische Darstellung eines 180º-Abziehtests, der zur Überprüfung durchgeführt wird, ob ein wünschenswerter Heißschmelzabschnitt gebildet wird oder nicht;
Figur 14 (A) eine schematische Ansicht zur Darstellung der Dicke eines Füllmateriales, das zum Heißverschmelzen in einem Solarzellenmodul verwendet wird;
Figur 14 (B) eine schematische Ansicht zur Darstellung der Integration in Reihenschaltung einer Vielzahl von Solarzellenelementen in dem in Figur 14 (A) gezeigten Solarzellenmodul;
Figur 15 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Art und Weise des seriellen Integrierens einer Vielzahl von Solarzellenelementen in einem Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 16 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Distanz zwischen einem Endabschnitt einer Solarzelle und dem entsprechenden Endabschnitt eines Heißschmelzabschnittes in einem Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 17 ein Diagramm der experimentellen Ergebnisse in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke eines Füllmateriales in einem Solarzellenmodul, bei dem ein vorgegebener Abschnitt der Oberflächenschutzschicht mit dem entsprechenden Abschnitt der Rückseitenschutzschicht thermisch verschweißt ist, und dem von diesem Solarzellenmodul zur Verfügung gestellten fotoelektrischen Umwandlungsgrad;
Figur 18 ein weiteres Diagramm der Versuchsergebnisse in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke eines Füllmateriales in einem Solarzellenmodul, bei dem ein vorgegebener Abschnitt der Oberflächenschutzschicht mit dem entsprechenden Abschnitt der Rückseitenschutzschicht thermisch verschweißt ist, und des von diesem Solarzellenmodul zur Verfügung gestellten fotoelektrischen Umwandlungsgrades;
Figur 19 ein weiteres Diagramm der Versuchser gebnisse in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke eines Füllmateriales in einem Solarzellenmodul, bei dem ein vorgegebener Abschnitt der Oberflächenschutzschicht mit dem entsprechenden Abschnitt der kückseitenschutzschicht thermisch verschweißt ist, und des von diesem Solarzellenmodul zur Verfügung gestellten fotoelektrischen Umwandlungsgrades;
Figur 20 ein Diagramm der Versuchsergebnisse in bezug auf die Beziehungen zwischen dem Abstand zwischen einem Endabschnitt eines Solarzellenelementes und eines thermisch verschweißten Abschnittes in einem Solarzellenmodul und der Adhäsion des thermisch verschweißten Abschnittes; und
Figur 21 ein Diagramm der Versuchsergebnisse in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke eines Füllmateriales, das in einem thermisch verschweißten Abschnitt in einem Solarzellenmodul vorhanden ist, und des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades.
Um die vorstehend genannten Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, führten die Erfinder ausgedehnte Unter suchungen über Experimente durch. Hieraus gewannen sie die Erkenntnis, daß bei dem herkömmlichen Solarzellenmodul, der eine unzureichende Zuverlässigkeit bei wiederholtem Gebrauch über eine lange Zeitdauer besitzt, da er weiterhin von den vorstehend aufgezeigten Problemen begleitet wird, die in erster Linie in Verbindung mit dem Eindringen von Feuchtigkeit auftreten, in wünschenswerter Weise eine Verbesserung nicht nur in bezug auf die Zuverlässigkeit, sondem auch in bezug auf die Wasserfestigkeit erzielt werden kann, wenn die Oberflächenschutzschicht direkt mit der Rückseitenschutzschicht thermisch verschweißt wird, um einen Heißschmelzabschnitt mit ausreichender Adhäsion zwischen den beiden Schichten vorzusehen.
Eine erste typische Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die durch ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht eingekapselt ist, wobei die Oberflächenschicht durch Heißverschmelzung mit der Rückseitenschutzschicht verschweißt ist, so daß ein heißverschmolzener Abschnitt mindestens an einem Seitenendabschnitt mit keiner Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung gestellt wird.
Eine zweite typische Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht eingekapselt ist, wobei eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht über der Solarzelle und unter der Oberflächenschutzschicht angeordnet ist und die Oberflgchenschicht mit der Rückseitenschutzschicht durch Heißverschmelzung geschweißt ist, so daß ein heißverschmolzener Abschnitt mindestens an einem Seitenendabschnitt ohne Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung gestellt wird.
Eine dritte typische Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht, die auf einem Rückseitenverstärkungselement angeordnet ist, eingekapselt ist, wobei die Oberflächenschicht durch Heißverschmelzung mit der Rückseitenschutzschicht verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt an mindestens einem Seitenendabschnitt mit keiner Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung zu stellen.
Eine vierte typische Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht, die auf einem Rückseitenverstärkungselement angeordnet ist, eingekapselt ist, wobei eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht über der Solarzelle und unter der Oberflächenschutzschicht angeordnet ist und die Oberflächenschicht mit der Rückseite der Schutzschicht durch Heißverschmelzung verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt mindestens an einem Seitenendabschnitt ohne Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung zu stellen.
Eine fünfte Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht eingekapselt ist, wobei die Oberflächenschicht mit der Rückseitenschutzschicht durch Heißverschmelzung verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt mindestens an einem Seitenendabschnitt mit keiner Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung zu stellen, und wobei der Solarzellenmodul mit gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten versehen ist.
Eine sechste typische Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht eingekapselt ist, wobei eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht über der Solarzelle und unter der Oberflächenschutzschicht angeordnet ist, die Oberflächenschicht mit der Rückseitenschutzschicht durch Heißverschmelzung verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt mindestens an einem Seitenendabschnitt mit keiner Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung zu stellen, und wobei der Solarzellenmodul mit gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten versehen ist.
Eine siebente typische Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutzschicht und einer Rückseitenschutzschicht, die auf einem Rückseitenverstärkungselement angeordnet ist, eingekapselt ist, wobei die Oberflächenschicht mit der Rückseitenschutzschicht durch Heißverschmelzung verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt mindestens an einem Seitenendabschnitt mit keiner Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung zu stellen, und wobei der Solarzellenmodul mit gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten versehen ist.
Eine achte typische Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Solarzelle, die über ein Füllmaterial zwischen einer Oberflächenschutz schicht und einer Rückseitenschutzschicht, die auf einem Rückseitenverstärkungselement angeordnet ist, eingekapselt ist, wobei eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht über der Solarzelle und unter der Oberflächenschutzschicht angeordnet ist, die Oberflächenschicht mit der Rückseitenschutz schicht durch Heißverschmelzung verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt mindestens an einem Seitenendabschnitt mit keiner Solarzelle des Solarzellenmoduls zur Verfügung zu stellen, und wobei der Solarzellenmodul mit gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten versehen ist.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Solarzelle eine Vielzahl von Solarzellelementen umfassen, die in Reihenschaltung integriert sind.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird bevorzugt, daß der heißverschmolzene Abschnitt an zwei oder mehreren Seitenendabschnitten mit keiner Solarzelle des Solarzellenmoduis vorgesehen ist. Bei der am meisten bevorzugtesten Ausführungsform ist der heißverschmolzene Abschnitt an jedem der vier Seitenendabschnitte vorgesehen, so daß die Solarzelle innerhalb des Solarzellenmoduls dicht eingekapselt ist.
In jedem Fall wird der heißverschmolzene Abschnitt ausgebildet, indem die Oberflächenschutzschicht und die Rückseitenschutzschicht zusammen mit dem zwischen den beiden Schichten angeordneten Füllmaterial einer Heißverschmelzungsbehandlung äusgesetzt werden, um auf diese Weise die beiden Schichten miteinander zu verschweißen, während das Füllmaterial ausgeschmolzen wird. Es ist wünschenswert, daß die Heißverschmelzungsbehandlung durch Ultraschallverbinden durchgeführt wird.
Erfindungsgemäß besitzt das Füllmaterial, das für die Heißverschmelzungsbehandlung bei Ausbildung des heißverschmolzenen Abschnittes verwendet wird, eine Dicke, die einem Wert in einem Bereich entspricht, der durch die folgende Beziehung definiert wird: (Dicke in um der Solarzelle) + 75 um bis 1.400 um.
Was den heißverschmolzenen Abschnitt anbetrifft, so ist es wünschenswert, daß dieser an einer Stelle angeordnet ist, die in einem Abstand von dem entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle vorgesehen ist, der in um einem Wert entspricht, der auf der Basis der folgenden Gleichung erhalten wird: (Dicke des Füllmateriales zwischen der Obrflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht, die für die Heißverschmelzbehandlung geeignet ist) x 0,8.
Der heißverschmolzene Abschnitt sollte so ausgebildet sein, daß er eine Adhäsion von nicht weniger als 98,1 N (10 kgf)/ 25 mm (Breite) im 180º-Ablösetest besitzt, wobei die Adhäsion bestimmt wird, indem ein vorgegebener Abschnitt des heißverschmolzenen Abschnittes mit der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht, die miteinander verschweißt worden sind, abgeschnitten wird, um eine Testprobe mit einer Breite von 25 mm zu erhalten, und die Oberflächenschutzschicht und die Rückseitenschutzschicht in entgegengesetzte Richtungen bei 1800 unter Umweltbedingungen von 85ºC und 85 % RH (relative Feuchtigkeit) abgezogen werden.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sollte die Oberflächenschutzschicht einen Film umfassen, der aus einem Fluor enthaltenden Harz besteht, wie beispielsweise Polyethylentetrafluorethylen, Polyethylen trifluorid und Polyvinylfluorid. Die Rückseitenschutzschicht sollte einen Film umfassen, der aus Nylon oder Polyethylenterephthalat besteht. Das Füllmaterial sollte ein Material umfassen, das lichtdurchlässig ist, Thermoplastizität und Witterungsbeständigkeit aufweist. Spezielle Beispiele von derartigen Materialien sind Vinylacetat-Ethylen- Copolymer, Butyralharz, Silikonharz, Epoxidharz und chloriertes Polyimidharz
Die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht sollte einen Film umfassen, der aus einem Lack aus Acrylharz und einem Silikonpolymer, einem Lack aus der Reihe der anorganischen Oxide oder Siliciumdioxid gebildet ist.
Das Rückseitenverstärkungselement sollte ein Element umfassen, das eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit, Steifigkeit, Flexibilität und thermische Leitfähigkeit besitzt. Bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform wird das Rückseitenverstärkungselement durch ein Element gebildet, das als Wärmeleitfähigkeitskoeffizient einen Wert von 30 W/m K s besitzt, wobei m ein Meter, K ein ºC und 5 eine Sekunde sind. Ein derartiges Element kann ein Metallblech und ein mit Zink beschichtetes Stahlblech umfassen.
Es folgt nunmehr eine detaillierte Beschreibung des Solarzellenmoduls in Verbindung mit den Zeichnungen.
Figur 1 ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles für eine Ausführungsform eines Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Figur 1 ist mit 102 ein fotovoltaisches Element (oder ein Solarzellenelement) bezeichnet, das über ein Füllmate rial 105 zwischen einer Rückseitenschutzschicht (oder einem Rückseitenschutzfilm) 104, die über ein Füllmaterial 105' auf einem Rückseitenverstärkungselement 103 angeordnet ist, und einer Oberflächenschutzschicht (oder einem Qberflächenschutzfilm) 106 eingekapselt ist, wobei ein Endabschnitt des Qberflächenschutzfilms 106 mit dem entsprechenden Endabschnitt der Rückseitenschutzschicht 104 so heißverschmolzen ist, wie dies bei 101 in der Figur gezeigt ist. In Figur 1 ist nur ein heißverschmolzener Abschnitt gezeigt. In der Praxis ist jedoch der Solarzellenmodul mit einem derartigen heißverschmolzenen Abschnitt mindestens an gegenüberliegenden Endabschnitten versehen. Bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform ist der Solarzellenmodul mit einem derartigen heißverschmolzenen Abschnitt an jedem der vier Endabschnitte versehen, so daß die darin angeordnete Solarzelle vollständig abgedichtet ist.
Der Solarzellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit einer Feuchtigkeitsverhinderungsschicht versehen sein.
Durch die Anordnung einer derartigen Feuchtigkeitsverhinderungsschicht wird der Solarzellenmodul in bezug auf die Wasserfestigkeit weiter verbessert, so daß die im Solarzellenmodul angeordnete Solarzelle nicht dem Eindringen von Feuchtigkeit ausgesetzt ist, und zwar selbst in dem Fall, in dem die Oberflächenschutzschicht von Defekten, wie Rissen, feinen Löchern o.ä., begleitet wird.
Eine derartige Feuchtigkeits.verhinderungsschicht kann an einer gewünschten Stelle im Solarzellenmodul angeordnet sein. Insbesondere kann die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht so angeordnet sein, daß sie die Solarzelle mit Ausnahme der Rückseitenschutzschichtseite umgibt, wie beispielsweise in Figur 2 (B) oder 4 (B) gezeigt, wobei die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht (207) in Figur 2 (B) oder 407 in Figur 4 (B) so angeordnet ist, daß sie die Solarzelle 202 in Figur 2 (B) oder 402 in Figur 4 (B) mit Ausnahme der Rückseitenschutzschichtseite umgibt. Der in den Figuren 2 (A) und 2 (B) gezeigte Solarzellenmodul und der in den Figuren 4 (A) und 4 (B) gezeigte Solarzellenmodul besitzen die gleiche Konfiguration wie die in Figur 1 gezeigte Solarzelle mit der Ausnahme, daß sie eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht (207 oder 407) und gegenüberliegende gebogene Abschnitte, die keine Solarzelle enthalten, besitzen. Eine detaillierte Beschreibung des in den Figuren 2 (A) und 2 (B) gezeigten Solarzellenmoduls und des in den Figuren 4 (A) und 4 (B) gezeigten Solarzellenmoduls folgt später.
Alternativ kann die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht über dem Füllmaterial angeordnet sein, das sich über der Solarzelle auf der Oberflächenschutzschichtseite befindet, wie beispielsweise in Figur 12 gezeigt. Der in Figur 12 gezeigte Solarzellenmodul stellt eine Teilmodifikation des in Figur 1 gezeigten Solarzellenmoduls dar.
In Figur 12 ist mit 1202 eine Solarzelle bezeichnet, die über ein Füllmaterial 1205 zwischen einer Rückseitenschutzschicht (oder einem Rückseitenschutzfilm) 1204, der über ein Füllmaterial 1205' auf einem Rückseitenverstärkungselement 1203 angeordnet ist, und einer transparenten Schicht (oder einem transparenten Film) 1207 eingekapselt ist, auf der eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht 1208, ein Füllmaterial 1205" und eine Oberflächenschutzschicht 1206 in dieser Reihenfolge von der Solarzellenseite aus angeordnet sind, wobei ein Endabschnitt der Oberflächenschutzschicht 1206 mit dem entsprechenden Endabschnitt der Rückseitenschutzschicht 1204 über Heißverschmelzung verschweißt ist, wie bei 1201 in der Figur gezeigt (der mit dem Bezugszeichen 1201 in der Figur versehene Abschnitt wird hiernach als heißverschmolzener Abschnitt bezeichnet). Bei dem in Figur 12 gezeigten Solarzellenmodul erstreckt sich ein Verbund, der die transparente Schicht 1207 und die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht 1208 umfaßt, nicht in den heißverschmolzenen Abschnitt 1201.
Nachfolgend wird jeder Bestandteil des Solarzellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Solarzelle

Als Solarzelle kann irgendeine herkömmliche Solarzelle verwendet werden, die ein oder mehrere Solarzellenelemente mit einer fotoelektrischen Umwandlungsschicht umfaßt. Figur 11 zeigt ein Beispiel eines derartigen Solarzellenelementes. Das in Figur 11 gezeigte Solarzellenelement umfaßt ein elektrisch leitendes Substrat 1105, eine Rückseitenreflektionsschicht (oder einen sogenannten Rückseitenreflektor) 1104, die auf dem elektrisch leitenden Substrat 1105 angeordnet ist, eine Halbleiterschicht 1103 als fotoelektrische Umwandlungsschicht, die auf der Rückseitenreflektionsschicht 1104 angeordnet ist, eine transparente und leitende Schicht 1102, die auf der Halbleiterschicht 1103 angeordnet ist, und eine Sammelelektrode (oder eine Gitterelektrode) 1101, die auf der transparenten und leitenden Schicht 1102 angeordnet ist. Die Rückseitenreflektionsschicht 1104 kann so ausgebildet sein, daß sie auch als elektrisch leitendes Substrat dient. In diesem Fall kann das elektrisch leitende Substrat 1105 weggelassen werden.
Was das elektrisch leitende Substrat 1105 anbetrifft, so besitzt dieses keine spezielle Beschränkung, solange es eine elektrisch leitende Oberfläche besitzt. Es kann sich hierbei insbesondere um ein elektrisch leitendes Element handeln, das aus einem Metall, wie Al, Cu o.ä., besteht, um ein elektrisch leitendes Element, das aus einer Legierung, wie rostfreiem Stahl o.ä., besteht, oder um ein elektrisch leitendes Element einer anderen Art eines elektrisch leitenden Materiales, wie Kohlenstoff o.ä. Als Alternative kann das Substrat 1105 ein Film oder eine Folie aus einem Kunstharz, wie Polyimid, Polyester, Polyethylennaphthalid oder Epoxidharz, oder eine Lage aus einer Keramik sein. In diesem Fall ist das Substrat auf seiner Oberfläche mit einem metallischen Element, beispielsweise galvanisiertem Eisenblech, oder einem elektrisch leitenden Element beschichtet.
Die Halbleiterschicht 1103 kann aus einem Silicium-Einkristall-Halbleitermaterial, einem Silicium-Nichteinkristall-Halbleitermaterial (insbesondere beispielsweise einem amorphen Silicium-Halbleitermaterial oder einem polykristallinen Silicium-Halbleitermaterial) oder einem Verbundhalbleitermaterial (insbesondere beispielsweise Kupfer- Indium-Selenid) bestehen.
In jedem Fall kann die irgendeines der obigen Halbleitermaterialien umfassende Halbleiterschicht eine Schichtstruktur mit einem pin-Übergang, einem pn-übergang oder einem Übergang vom Shottky-Typ besitzen.
Die irgendeines der obigen Halbleitermaterialien umfassende Halbleiterschicht kann über eine herkömmliche Filmerzeugungstechnik in geeigneter Weise ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Silicium-Nichteinkristall-Halbleitersöhicht über eine herkömmliche Plasma-CVD-Technik unter Verwendung von Silangas ausgebildet werden. Insbesondere in dem Fall, in dem die Halbleiterschicht von einem polykristallinen Silicium-Halbleitermaterial gebildet wird, kann sie über ein herkömmliches Erzeugungsverfahren für einen polykristallinen Siliciumfilm geformt werden, bei dem geschmolzenes Siliciummaterial einem Filmherstellungsprozeß unterzogen wird, oder über ein anderes herkömmliches Verfahren zur Erzeugung eines polykristallinen Siliciumfilmes, bei dem ein amorphes Siliciummaterial einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
In dem Fall, in dem die Halbleiterschicht von einem Verbundhalbleitermaterial, d.h. CulnSe&sub2;/CdS, gebildet wird, kann sie in geeigneter Weise über ein herkömmliches Elektronenstrahlbedampfungsverfahren oder Sputterverfahren oder eine elektrolytische Technik hergestellt werden, bei der durch Elektrolyse eines gewünschten Elektrolyten eine Ausfällung erzeugt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Halbleiterschicht 1103 so angeordnet, daß sie sich zwischen der Rückseitenreflektionsschicht 1104 und der transparenten und leitenden Schicht 1102 befindet.
Die Rückseitenreflektionsschicht 1104 kann eine Metallschicht, eine transparente und leitende Schicht, die beispielsweise aus einem Metalloxid besteht, oder eine Zweischichtstruktur, die die Metallschicht und die transparente und leitende Schicht aufweist, umfassen. Die Metallschicht kann Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag oder Ni aufweisen. Die transpa rente und leitende Schicht kann ZnO, TiO&sub2;, SnO&sub2; oder ITO (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;) enthalten. In jedem Fall sollte die Rückseitenreflektionsschicht eine aufgerauhte Oberfläche besitzen, damit das einfallende Licht wirksam genutzt wird.
Die Rückseitenreflektionsschicht 1104 kann in geeigneter Weise über ein herkömmliches Widerstandserhitzungsbedampfungsverfahren, Elektronenstrahlbedampfungsverfahren oder Sputterverfahren ausgebildet werden.
Die transparente und leitende Schicht 1102 kann aus In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;), ZnO, TiO&sub2; oder Cd&sub2;SNO&sub4; ausgebildet werden. Bei einer Alternative kann die transparente und leitende Schicht 1102 eine kristalline Halbleiterschicht umfassen, die mit einer gewünschten Verunreinigung in einer hohen Konzentration dotiert ist.
Die aus irgendeinem der obigen Materialien bestehende transparente und leitende Schicht kann in geeigneter Weise über ein herkömmliches Widerstandserhitzungsbedampfungsverfahren, Elektronenstrahlbedampfungsverfahren, Sputterverfahren, Sprühverfahren oder CVD ausgebildet werden. Die obige mit einer gewünschten Verunreinigung dotierte kristalline Halbleiterschicht als transparente und leitende Schicht kann in geeigneter Weise über ein herkömmliches Verunreinigungsdiffusionsfilmerzeugungsverfahren hergestellt werden.
Die Sammelelektrode (oder Gitterelektrode) 1101 dient zum wirksamen Sammeln eines elektrischen Stromes, der durch eine fotoelektrische Kraft auf der transparenten und leitenden Schicht erzeugt wird. Die Sammelelektrode kann aus einem metallischen Material geformt werden, das pulverisiertes Ti, Cr, Mo, W, Al, Ag, Ni, Cu, Sn oder eine Legierung von diesen Metallen umfaßt, die in einem Bindemittelharz, wie Phenolharz, Urethanharz, Kautschuk, Polyester, Epoxidharz, Acrylharz, Alkydharz oder Polyvinylacetat, dispergiert sind. Die Sammelelektrode kann in geeigneter Weise ausgebildet werden, indem eine Metallpaste vorgesehen wird, die ein Pulver von einem der obigen metallischen Materialien umfaßt, das in einem der obigen Bindemittelharze dispergiert ist, und indem die Metallpaste einem Siebdruckverfahren unterzogen wird,
Alternativ dazu kann die Sainmelelektrode durch herkömmliches Sputtern, Widerstandserhitzungsbedampfen, CVD oder lichtinduziertes CVD unter Verwendung einer Bemusterungsmaske ausgebildet werden. Die Sammelelektrode kann auch so ausgebildet werden, daß eine Metallschicht über der ge samten Oberfläche abgeschieden und die Metallschicht einer Ätzbehandlung unterzogen wird, um ein gewünschtes Muster als Sammelelektrode auszubilden, oder daß ein Negativmuster entsprechend dem Muster der Sammelelektrode ausgebildet und das Ergebnis einer Plattierungsbehandlung unterzogen wird.
Auf der Sainmelelektrode wird oft eine sogenannte Stromschiene (in der Figur nicht gezeigt) angeordnet, die in der Lage ist, einen von der Sammelelektrode, die aus Zinn oder Nickel besteht oder lotbeschichtetes Kupfer umfaßt, gesammelten elektrischen Strom zu sammeln und zu transportieren. Die Stromschiene wird über ein herkummliches Anschlußverfahren unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebers oder Lötmateriales elektrisch an die Sammelelektrode angeschlossen.

Oberflächenschutzschicht

Die Oberflächenschutzschicht muß aus einem geeigneten Material bestehen, das zufriedenstellende Lichtdurchlässig keitseigenschaften und Witterungsbeständigkeitseigenschaften besitzt und auf dem sich nahezu keine Fremdmaterialien ablagern. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, umfaßt die Oberflächenschutzschicht einen Film aus einem entsprechenden Fluor-enthaltenden Harz, wie beispielsweise Polyethylentetrafluorethylen (ETFE), Polyethylentrifluorid oder Polyvinylfluorid.
Bei Anordnung des obigen Harzfilmes als Oberflächenschutzschicht auf dem Füllmaterial kann die Fläche des Harzfilmes, mit der das Füllmaterial in Kontakt treten soll, einer Vorbehandlung unterzogen werden, beispielsweise einer vorherigen Koronaentladung, wodurch die Adhäsion des Harzfilmes als Oberflächenschutzschicht mit dem Füllmaterial sichergestellt wird.

Füllmaterial

Das Füllmaterial muß ein geeignetes Material umfassen, das eine zufriedenstellende Lichtdurchlässigkeit, Thermoplastizität und Witterungsbeständigkeit besitzt. Spezielle Beispiele von derartigen Materialien, die als Füllmaterial geeignet sind, sind transparente Harze, wie Vinylacetatethylencopolymer (EVA), Butyralharz, Silikonharz, Epoxidharz und fluoriertes Polyimidharz,
Bei dem Füllmaterial kann es sich um eine Zusammensetzung handeln, die irgendeines der oben erwähnten Harze sowie ein geeignetes Vernetzungsmittel enthält und eine vernetzte Struktur besitzt.
Um zu verhindern, daß das Füllmaterial unter lichtinduzierten Ermüdungserscheinungen leidet, sollte es ein UV-Absorptionsmaterial enthalten.

Rückseitenschutzschicht

Die Rückseitenschutzschicht (oder der Rückseitenschutzfilm) dient dazu, die Solarzelle gegenüber externen Materialien einschließlich des Rückseitenverstärkungselementes elektrisch zu isolieren. Normalerweise ist die Solarzelle in gewünschter Weise elektrisch isoliert, da sie vom Füllmaterial, das elektrisch isolierend ist, eingekapselt ist. Das Füllmaterial variiert jedoch normalerweise in seiner Dicke. Hierdurch besteht die Befürchtung, daß die Solarzelle mit einem externen Material oder dem Rückseitenverstärkungselement kurzgeschlossen wird. Die Rückseitenschutzschicht ist angeordnet, um ein Auftreten dieses Problemes zu verhindern.
Die Rückseitenschutzschicht umfaßt einen Film aus Nylon oder Polyethylenterephthalat (PET).
Bei einer Alternative kann es sich bei der Rückseitenschutzschicht um einen Schichtkörper handeln, der einen Film aus einem der auf ein Element als Rückseitenverstärkungselement 103 aufgebrachten Harze umfaßt.

Rückseitenverstärkungselement

Das Rückseitenverstärkungselement muß nicht immer angeordnet werden. Der Solarzellenmodul sollte jedoch mit einem Rückseitenverstärkungselement versehen sein, nicht nur um die physikalische Festigkeit des Solarzellenmoduls zu erhöhen, sondern auch um zu verhindern, daß thermische Energie, die beim Heißverschmelzen der Oberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht entsteht, auf die Solarzelle einwirkt.
Das Rückseitenverstärkungselement muß in bezug auf Witterungsbeständigkeit, Steifigkeit, Flexibilität und thermische Leitfähigkeit gut genug sein. Es ist insbesondere von Bedeutung für das Rückseitenverstärkungselement, daß dieses in bezug auf die thermische Leitfähigkeit gut genug ist. Speziell sollte das Rückseitenverstärkungselement einen Wert von 30 W/m.K.s oder mehr besitzen, wobei m einen Meter, K ein ºC und 5 eine Sekunde bedeuten, als Wärmeleitfähigkeitskoeffizient bei 300ºC, um in wirkungsvoller Weise zu verhindern, daß die beim Heißverschmelzen der Oberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht erzeugte thermische Energie auf die Solarzelle einwirkt.
Das Rückseitenverstärkungselement umfaßt üblicherweise ein Metallblech oder ein zinkbeschichtetes Stahlblech.

Feuchtigkeitsverhinderungsschicht

Die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht sollte eine Feuchtigkeitspermeabilität von 10-150 g/m²/Tag besitzen, wenn ihre Dicke 100 um beträgt. Insbesondere sollte die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht einen Film umfassen, der aus einem Lack geformt ist, welcher eine Kombination aus einem Acrylharz und einem anorganischen Polymer enthält (insbesondere Silikonpolymer, wie Siloxan), einem Lack aus der Reihe der anorganischen Oxide oder einem Siliciumdioxidmaterial (insbesondere einem Siliciumdioxid-Abscheidungsfilm).
Im Falle des in Figur 12 gezeigten Solarzellenmoduls ent hält die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht 1208 bei einer bevorzugten Ausführungsform einen Siliciumdioxidfilm. Dieser Siliciumdioxidfilm ist bei einer Temperatur, bei der die Oberflächenschutzschicht und die Rückseitenschutzschicht heißverschmolzen werden, nicht geschmolzen. Aufgrund dieser Tatsache ist es unmöglich, daß dieser Siliciumdioxidfilm durch Heißverschmelzung mit diesen beiden Schichten verschweißt wird. Der Siliciumdioxidfilm als Feuchtigkeitsverhinderungsschicht muß daher so ausgebildet werden, daß er vor dem Bereich endet, in dem die Oberflächenschutzschicht und die Rückseitenschutzschicht durch Heißverschmelzung miteinander verschweißt sind,
Der Siliciumdioxidfilm als Feuchtigkeitsverhinderungsschicht 1208 wird ausgebildet, indem ein Siliciumdioxidfilm auf einem transpärenten Film als transparenter Schicht 1207, der beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) besteht, durch Vakuumbedampfungstechnik abgeschieden wird. Der auf diese Weise erhaltene Verbund wird auf die Oberfläche des Füllmateriales 1205, das die Solarzelle 1202 umschließt, laminiert,

Schichtverschweißen (um einen heißverschmolzenen Abschnitt zu erhalten)

Die Oberflächenschutzschicht wird mit der Rückseitenschutzschicht durch Heißverschmelzung verschweißt, so daß die Solarzelle durch das Füllmaterial zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht verkapselt wird.
Nachfolgend wird der heißverschmolzene Abschnitt des Solarzellenmoduls in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
Es ist wünschenswert, daß die Oberflächenschutzschicht zuerst durch Heißverschmelzung mit der Rückseitenschutzschicht verschweißt wird, um eine Adhäsion von 10 kgf/25 mm (Breite) oder mehr für den verschweißten Abschnitt (oder den heißverschmolzenen Abschnitt) zur Verfügung zu stellen.
Diese Adhäsion kann über einen herkömmlichen 180º-Abziehtest gemäß Figur 13 ermittelt werden. In Figur 13 ist eine Testprobe gezeigt, die durch Abtrennen eines Teiles des heißverschmolzenen Abschnittes erhalten wurde. Diese Testprobe umfaßt eine Oberflächenschutzschicht 1301 einer Dicke von 100 um und einer Breite von 25 mm, die mit einer Rückseitenschutzschicht 1302 einer Dicke von 100 um und einer Breite von 25 mm über ihren heißverschmolzenen Abschnitt 1303 verschweißt wurde. Im Abziehtest werden die beiden in Figur 13 gezeigten verschweißten Schichten in entgegengesetzte Richtungen, wie durch einen Pfeil in Figur 13 angedeutet, mit einer Abziehgeschwindigkeit von 50 mm/min unter Umweltbedingungen von 25ºC und 85 % relativer Feuchtigkeit abgezogen, um auf diese Weise die Adhäsion des heißverschmolzenen Abschnittes 1302 als kgf/Breite (1 kgf = 9,81 N) zu ermitteln.
Was die Position anbetrifft, in der die Oberflächenschutzschicht durch Heißverschmelzung mit der Rückseitenschutzschicht verschweißt ist, so muß diese eine gewünschte Distanz vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle entfernt sein.
Nachfolgend wird diese Situation beschrieben.
Figur 16 ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles eines Solarzellenmoduls, der eine Solarzelle 1603 umfaßt, die durch ein Füllmaterial 1602 zwischen einer Oberflächenschutzschicht 1601 und einer Rückseitenschutzschicht 1604 verkapselt ist, wobei die Oberflächenschutzschicht 1601 durch Heißverschmelzung mit der Rückseitenschutzschicht 1604 verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt 1605 zur Verfügung zu stellen. In Figur 16 ist mit A die Dicke des Füllmateriales 1602 zwischen einem vorgegebenen Abschnitt der Oberflächenschutzschicht und einem vorgegebenen Abschnitt der Rückseitenschutzschicht, die für die Heißverschmelzung zum Verschweißen der beiden Schichten vorgesehen sind, bezeichnet, während mit B der Abstand zwischen einem Ende der Solarzelle 1603 und dem vorderen Ende des heißverschmolzenen Abschnittes 1605 bezeichnet ist
In dem Fall, in dem der Abstand B übermäßig klein ist, kann der heißverschmolzene Abschnitt nicht in einem gewünschten Zustand hergestellt werden, da der Endabschnitt der Solarzelle negativ beeinflußt wird. Um den heißverschmolzenen Abschnitt in einem gewünschten Zustand herzustellen, muß der Abstand B relativ groß sein, so daß kein negativer Einfluß in bezug auf die Herstellung des heißverschmolzenen Abschnittes ausgeübt wird.
Wie aus Figur 16 hervorgeht, schmilzt das zwischen einem vorgegebenen Abschnitt der Oberflächenschutzschicht und einem vorgegebenen Abschnitt der Rückseitenschutzschicht, die für die Heißverschmelzung zum Verschweißen der beiden Schichten vorgesehen sind, angeordnete Füllmaterial und fließt heraus, da es ein Material mit einem Schmelzpunkt umfaßt, der geringer ist als der des Materiales der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht.
Figur 20 ist ein Diagramm der experimentellen Ergebnisse in bezug auf die Beziehung zwischen dem Abstand B und der Adhäsion des heißverschmolzenen Abschnittes, die von den Erfindern über Versuche erhalten wurden.
Es wurde eine Vielzahl von Solarzellenmodulproben der in Figur 16 gezeigten Konfiguration hergestellt, die jeweils unterschiedliche Abstände B in einem Bereich von 300 um bis 500 um besaßen, Jede der entstandenen Solarzellenmodulproben wurde dem in Figur 13 gezeigten, vorstehend erwähnten Abziehtest unterzogen, Die erhaltenen Ergebnisse sind grafisch in Figur 20 dargestellt.
Jede Solarzellenmodulprobe wurde in der folgenden Weise hergestellt. Ein 50 um dicker Nylonfilm (Marke: DARTEK, hergestellt von der Firma Dupont Company) als Rückseitenschutzschicht 1604, ein 500 um dickes Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) als Füllmaterial 1602, eine Solarzelle 1603 der in Figur 11 gezeigten Konfiguration, ein 500 um dickes Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) als Füllmaterial 1602 und ein 50 um dicker Ethylentetrafluorethylenfilm (Marke: AFLEX (nicht aufgeweitet), hergestellt von der Firma Asahi Glass Co., Ltd.) als Oberflächenschutzschicht 1601 wurden in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet, um einen Schichtkörper zu erhalten. Dieser Schichtkörper wurde in ein Vakuumgefäß eingebracht, in dem er einer Wärmebehandlung bei 150ºC über 30 Minuten unterzogen wurde, während das Innere des Vakuumgefäßes auf einen vorgegebenen Unterdruck evakuiert wurde, wonach auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, Das Ergebnis wurde dann einer Ultraschallschweißung unterzogen, wobei ein Endabschnitt heißverschmolzen wurde, um auf diese Weise die Oberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht zu verschweißen, Es wurde ein heißverschmolzener Abschnitt 1605 ausgebildet, der einen unterschiedlichen Abstand B von 300 bis 500 um zwischen einem Endabschnitt der Solarzelle 1603 und einem vorderen Endabschnitt des heißverschmolzenen Abschnittes 1605 besaß,
Jede der auf diese Weise erhaltenen Solarzellenmodulproben wurde dem vorstehend beschriebenen 180º-Abziehtest mit einer Abziehgeschwindigkeit von 50 mm/Minute unter Umweltbedingungen von 85ºC und 85 % relativer Feuchtigkeit in der vorstehend in Verbindung mit Figur 13 beschriebenen Art und Weise ausgesetzt, um auf diese Weise die Adhäsion des heißverschmolzenen Abschnittes zu messen. Die erhaltenen Meßergebnisse sind grafisch in Figur 20 in Abhängigkeit vom Abstand B dargestellt,
Aufgrund der in Figur 20 gezeigten Ergebnisse wurden die folgenden Erkenntnisse gewonnen, (i) in dem Fall, in dem der Abstand B 400 mm oder mehr beträgt, existiert ein zufriedenstellender heißverschmolzener Abschnitt (d,h, die Oberflächenschutzschicht ist mit der Rückseitenschutzschicht durch Heißverschmelzung in einem wünschenswerten Zustand verschweißt). (ii) Da die Dicke A 1000 um beträgt (d.h. die beiden 500 um dicken Füllelemente machen 1000 um der Dicke A aus), wird ein zufriedenstellender heißverschmolzener Abschnitt vorgesehen, wenn der Abstand B einem Wert entspricht oder über diesem liegt, der durch die Gleichung A x 0,8 erhalten wird, wobei A die Dicke des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales bedeutet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die vorstehend angegebene Dicke A des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales ein wichtiger Faktor, um einen wünschenwerten heißverschmolzenen Abschnitt in einem Solarzellenmodul vorzusehen, so daß der Solarzellenmodul auf beständige und kontinuierliche Weise einen gewünschten fotoelektrischen Umwandlungsgrad zur Verfügung stellt.
Nachfolgend wird diese Situation beschrieben.
Figur 14 (A) ist eine schematische Schnittansicht des Hauptteiles eines Solarzellenmoduls, der eine Solarzelle umfaßt, die eine Vielzahl von Solarzellenelementen aufweist, welche in Reihenschaltung integriert sind, wie in Figur 14 (B) gezeigt, wobei die Solarzelle über ein Füllmaterial 1402 zwischen einer Oberflächenschutzschicht 1401 und einer Rückseitenschutzschicht 1404 verkapselt ist und die Oberflächenschutzschicht 1401 durch Heißverschmelzung mit der Rückseitenschutzschicht 1404 verschweißt ist, um einen heißverschmolzenen Abschnitt 1405 vorzusehen, In Figur 14 (A) ist nur ein heißverschmolzener Abschnitt ge zeigt. Jeder der vier Seitenabschnitte des Solarzellenmoduls ist jedoch mit Hilfe eines derartigen heißverschmolzenen Abschnittes sicher abgedichtet, wie mit dem Bezugszeichen 1405 in Figur 14 (A) angedeutet, In Figur 14 (A) ist mit A die Dicke des Füllmateriales 1402 zwischen einem vorgegebenen Abschnitt der Oberflächenschutzschicht und einem vorgegebenen Abschnitt der Rückseitenschutzschicht, die zur Heißverschmelzung zum Verschweißen der beiden Schichten dienen, bezeichnet. Mit B ist der Abstand zwischen einem Ende der Solarzelle 1403 und einem vorderen Ende des heiß verschmolzenen Abschnittes 1405 bezeichnet. Figur 14 (B) ist eine schematische Draufsicht auf die in Figur 14 (A) gezeigte Solarzelle 1403 unter Betrachtung von der Seite, durch die Licht einfällt. Wie vorstehend beschrieben, umfaßt die Solarzelle 1403 eine Vielzahl von Solarzellenelementen, die in Reihenschaltung über entsprechende elektrische Verdrahtungen 1405 integriert sind, Aus Figur 14 (B) erkennt man, daß jede der elektrischen Verdrahtungen 1405 an einem Endabschnitt des entsprechenden Solarzellenelementes vorgesehen ist.
Was die Dicke A des zwischen der Oberflächenschutzschicht 1401 und der Rückseitenschutzschicht 1404 angeordneten Füllmateriales 1404 anbetrifft, so tritt in dem Fall, in dem die Dicke relativ gering ist, obwohl hierdurch die Verschweißung zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht in einfacher Weise ausgeführt werden kann, der Nachteil auf, daß unvermeidbar ein gewisser Abstand bei der im Füllmaterial eingebetteten Solarzelle zwischen den beiden Schichten verursacht wird, der in einfacher Weise eine Entfernung zwischen den beiden Schichten bewirkt. Aufgrund dieser Tatsache kann die Solarzelle nicht in abgedichteter Weise zwischen den beiden Schichten verkapselt werden. Wenn andererseits die Dicke A relativ groß ist, tritt, obwohl ein heißverschmolzener Abschnitt zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht hergestellt werden kann, so daß die Solarzelle sicher zwischen den beiden Schichten verkapselt ist, unvermeidbar der Nachteil auf, daß relativ viel thermische Energie auf die beiden Schichten aufgebracht werden muß, um diese in einem wünschenswerten Zustand miteinander zu verschweißen. Hierdurch wirkt auf jede der beiden Schichten übermäßig viel thermische Energie ein, so daß sich die Schicht rasch thermisch zersetzen kann, wodurch jede der beiden Schichten eine schlechte Textur erhält und rasch Risse auftreten, durch die Feuchtigkeit in das Füllmaterial eindringen kann, wenn entsprechende Spannungen aufgebracht werden. In bezug auf die Dicke A existiert daher eine gewisse Grenze.
Um einen wünschenswerten Bereich für die Dicke A des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales herauszufinden, beobachteten die Erfinder die Beziehung zwischen der Dicke A des Füllmateriales in einem Solarzellenmodul und dem fotoelektrischen Umwandlungsgrad des Solarzellenmoduls,
Figur 17 ist ein Diagramm der Ergebnisse, die bei der Beobachtung einer Vielzahl von Solarzellenmodulen erhalten wurden, die jeweils eine unterschiedliche Dicke A in einem Bereich von 100 bis 1500 um und eine Solarzelle mit einer Dicke von 125 um besaßen, und zwar in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke A des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales und dem vom Solarzellenmodul zur Verfügung gestellten fotoelektrischen Umwandlungsgrad.
Speziell wurde eine Vielzahl von Solarzellenmodulproben der in den Figuren 14 (A) und 14 (B) gezeigten Konfiguration hergestellt, wobei diese eine unterschiedliche Dicke A in einem Bereich von 100 um bis 1500 um besaßen, Jede der entstandenen Solarzellenmodulproben wurde in bezug auf ihren anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad und ihren fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Sonnenlichtbestrahlung im Außenbereich über drei Monate durch einen im Handel erhältlichen Solarzellensimulator (Marke: SPI-SUN SIMULATOR 240A (AM 1,5), hergestellt von der Firma SPIRE Company) gemessen. Die erhaltenen Meßergebnisse sind grafisch in Figur 17 dargestellt.
Jede Solarzellenmodulprobe wurde in der folgenden Weise hergestellt, Ein 50 um dicker Nylonfilm (Marke: DARTEK, hergestellt von der Firma Du Pont Company) als Rückseitenschutz schicht 1404, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Element (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit einer unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 70 bis 750 um als Füllmaterial 1402, eine Solarzelle 1403 mit einer Dicke von 125 um und einer Vielzahl von Solarzellenelementen, die jeweils eine in Figur 11 gezeigte Konfiguration besaßen und in Reihenschaltung gemäß Figur 14 (B) integriert waren, ein Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit einer unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 50 bis 750 um als Füllmaterial 1402 und ein 50 um dicker Ethylentetrafluorethylenfilm (Marke: AFLEX (nicht ausgeweitet), hergestellt von der Firma Asahi Glass Co., Ltd.) als Oberflächenschutzschicht 1401 wurden in dieser Reihenfolge aufeinanderge schichtet, um einen Schichtkörper zu erhalten. Der Schichtkörper wurde in ein Vakuumgefäß eingebracht, indem er einer wärmebehandlung bei 150ºC über 30 Minuten unterzogen wurde, während das Innere des Vakuumgefäßes auf einen vorgegebenen Unterdruck evakuiert wurde, wonach auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Das Ergebnis wurde dann einer Ultraschallschweißung unterzogen, wobei jede der vier Seitenendabschnitte heißverschmolzen wurde, um die Qberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht zu verschweißen Auf diese Weise wurden vier heißverschmolzene Abschnitte 1405 ausgebildet. Was den Abstand B zwischen jedem der gegenüberliegenden Endabschnitte der Solarzelle 1403 und einem vorderen Endabschnitt des entsprechenden heißverschmolzenen Abschnittes 1405 anbetrifft, so wurde dieser bei jeder Solarzellenmodulprobe konstant auf 1,2 mm gehalten.
Jede der erhaltenen Solarzellenmodulproben wurde in bezug auf ihren anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad und ihren fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Bestrahlung mit Sonnenlicht im Außenbereich über drei Monate mit Hilfe des vorstehend erwähnten Solarzellensimulators gemessen. Die erhaltenen Meßergebnisse in bezug auf die Dicke A sind grafisch in Figur 17 dargestellt.
Auf der Basis der in Figur 17 gezeigten Ergebnisse wurden die folgenden Erkenntnisse gewonnen. Die Solarzellenmodulpr6ben, bei denen die Dicke A in einem Bereich von 200 bis 1400 um lagen, sind nicht nur in bezug auf den anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad, sondern auch in bezug auf den fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach einer Bestrahlung mit Sonnenlicht über drei Monate (dieser zuletzt genannte fotoelektrische Umwandlungsgrad wird hiernach als fotoelektrischer Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung bezeichnet) zufriedenstellend.
In dem Fall, in dem jedoch die Dicke A geringer als 200 um ist, ist der Solarzellenmodul offensichtlich sowohl in bezug auf den anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad als auch in bezug auf den fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung schlechter. Als Grund wird angenommen, daß dadurch, daß die Dicke A relativ gering war, die Solarzelle durch die thermische Energie negativ beeinflußt wurde, die bei der Ausbildung des heißverschmolzenen Abschnittes durh das verbleibende Füllmaterial erzeugt wurde.
In dem Fall, in dem die Dicke A größer ist als 1400 um, be- Sitzt der Solarzellenmodul offensichtlich einen schlechteren fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung. Der Grund hierfür wird in folgendem gesehen. Da die Dicke A relativ groß war, mußte beträchtliche thermische Energie aufgebracht werden, um den heißverschmolzenen Abschnitt in einem wünschenswerten Zustand auszubilden. Aufgrund dieser Tatsache wurde sowohl die Oberflächenschutzschicht als auch die Rückseitenschutzschicht durch übermäßig viel thermische Energie beeinflußt, wodurch sich jede der beiden Schichten etwas zersetzte. Obwohl daher der Solarzellenmodul einen zufriedenstellenden fotoelektrischen Umwandlungsgrad im Anfangsstadium besaß, wurde dieser nach Bestrahlung mit Sonnenlicht über drei Monate schlecht.
Nachfolgend wird die Situation einer Solarzelle beschrieben, die in einem Solarzellenmodul der vorstehend beschriebenen Art angeordnet ist und beim Ausbilden des vorstehend erwähnten heißverschmolzenen Abschnittes thermischer Energie ausgesetzt ist.
Es ist allgemeines Wissen, daß das in einem Solarzellenmodul angeordnete Füllmaterial eine ausreichende Dicke besit zen sollte, um eine im Solarzellenmodul angeordnete Solarzelle zu umschließen.
Figur 15 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Solarzelle, die eine Vielzahl von Solarzel lenelementen umfaßt, die in Reihenschaltung integriert sind. In Figur 15 ist mit 1501 eine Metallfolie für die Reihenschaltung, mit 1502 eine Sammelelektrode, mit 1503 eine Stromschiene (die zum Sammeltransport des von der Sammelelektrode gesammelten elektrischen Stromes dient) und mit 1504 eine Lötverbindung bezeichnet. Bei der in Figur 15 gezeigten Solarzelle ist nicht nur jede elektrische Verdrahtung, sondern auch jede Lötverbindung an einem Endabschnitt eines jeden Solarzellenelementes, die in Reihenschaltung integriert sind, angeordnet, um das Auftreten von Problemen zu verhindern, daß bei der Anordnung der elektrischen Verdrahtungen unter den Solarzellenelementen die Dicke eines jeden Solarzellenelementes unvermeidbar vergrößert wird. Dadurch wird es nämlich erforderlich, die Dicke des Füllmateriales zu vergrößern, und es besteht die Wahrscheinlichkeit, daß beim Laminationsprozeß zum Erhalten eines Solarzellenmoduls ein gewisser Abstand verursacht wird. Wie in den Figuren 14 (A) und 14 (B) gezeigt, sind die entsprechenden elektrischen Verdrahtungen und Lötverbindungen in dem Bereich in der Nähe des heißverschmolzenen Abschnittes angeordnet.
Aus dem Vorhergehenden wird verständlich, daß in dem Fall, in dem die Dicke des Füllmateriales mehr oder weniger die gleiche ist wie die der Solarzelle, die Dicke des Füllmateriales um die Solarzelle ziemlich gering ist. Wenn in dieser Situation eine Heißverschmelzung durchgeführt wird, um einen heißverschmolzenen Abschnitt vorzusehen, tritt unvermeidbar das Problem auf, daß die für die Heißverschmelzung aufgebrachte thermische Energie durch das Füllmaterial übertragen wird und zu den elektrischen Verdrahtungen und Lötverbindungen der Solarzelle gelangt, so daß die Lötmatenalien der Lötverbindungen im ungünstigsten Fall schmelzen. In einem solchen Fall, wo ein derartiges Problem auftritt, wird der elektrische Widerstand der elektrischen Verdrahtungen groß, so daß der vom Solarzellenmodul zur Verfügung gestellte fotoelektrische Umwandlungsgrad reduziert wird, oder im ungünstigsten Fall werden die Solarzellenelemente der Solarzelle voneinander getrennt, so daß der Solarzellenmodul überhaupt keinen fotoelektrischen Umwandlungsgrad besitzt.
Auf der Basis der Ergebnisse der Figur 17 muß die Dicke A mindestens 200 um betragen.
Figur 21 ist ein Diagramm der Ergebnisse von Beobachtungen einer Vielzahl von Solarzellenmodulen, die jeweils eine unterschiedliche Dicke A in einem Bereich von 100 bis 1500 um besaßen und eine Solarzelle einer Dicke von 225 um enthielten, in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke A des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales und dem vom Solarzellenmodul zur Verfügung gestellten fotoelektrischen Umwandlungsgrad.
Es wurde eine Vielzahl von Solarzellenmodulproben der in den Figuren 14 (A) und 14 (B) gezeigten Konfigurationen hergestellt, die jeweils eine unterschiedliche Dicke A besaßen. Jede der entstandenen Solarzellenmoduiproben wurde in bezug auf ihren anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Solarzellensimulators (Marke: SPI-SUN SIMULATOR 240A (AM 1,5), hergestellt von der Firma Spire Company) gemessen. Die erhaltenen Meßergebnisse sind grafisch in Figur 21 gezeigt.
Jede Solarzellenmodulprobe wurde in der nachfolgenden Weise hergestellt. Ein 50 um dicker Nylonf ilm (Marke: Dartek, hergestellt von der Firma Du Pont Company) als Rückseitenschutzschicht 1404, ein Element aus einem Ethylen-Vinylace tat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit einer unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 50 bis 750 um als Füllmaterial 1402, eine Solarzelle 1403 mit einer Dicke von 225, die eine Vielzahl von Solarzellenelementen umfaßte, die jeweils die in Figur 11 gezeigte Konfiguration besaßen und in Reihenschaltung integriert waren, wie in Figur 14 (B) gezeigt, ein Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit einer unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 50 bis 750 um als Füllmaterial 1402 und ein 50 um dicker Etyhlentetrafluorethylenfilm (Marke: AFLEX (nicht ausgeweitet), hergestellt von der Firma Asahi Glass Co., Ltd.) als Oberflächenschutzschicht 1401 wurden in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet, um einen Schichtkörper zu erhalten. Der Schichtkörper wurde in ein Vakuumgefäß eingebracht, wo er einer Wärmebehandlung bei 150ºC über 30 Minuten unterzogen wurde, während das Innere des Vakuumgefäßes auf einen vorgegebenen Unterdruck evakuiert wurde, wonach auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, Das Ergebnis wurde dann einer Ultraschallschweißung unterzogen, wobei jede der vier Seitenendabschnitte heißverschmolzen wurde, um die Oberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht zu verschweißen, wodurch vier heißverschmolzene Abschnitte 1405 ausgebildet wurden. Der Abstand B zwischen jedem der gegenüberliegenden Endabschnitte der Solarzelle 1403 und einem vorderen Endabschnitt des entsprechenden heißverschmolzenen Abschnittes 1405 wurde bei jeder Solarzellenmodulprobe konstant auf 1,2 mm gehalten.
Bei jeder der entstandenen Solarzellenmodulproben wurde deren anfänglicher fotoelektrischer Umwandlungsgrad mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Solarzellensimulators gemessen. Die erhaltenen Meßergebnisse in bezug auf die Dicke A sind grafisch in Figur 21 gezeigt.
Auf der Basis der in Figur 21 gezeigten Ergebnisse geht hervor, daß jede der Solarzellenmodulproben, bei der die Dicke A 300 um oder mehr beträgt, einen zufriedenstellenden anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad besitzt.
Bei Kombination der in Figur 21 gezeigten Ergebnisse mit den in Figur 17 gezeigten Ergebnissen wurde die Erkenntnis gewonnen, daß dann, wenn die Dicke A gleich oder größer ist als eine Dicke (um), die aus der Gliechung: (Dicke (um) der Solarzelle) + 75 um gewonnen wurde, ein wünschenswerter Solarzellenmodul erhalten werden kann, ohne daß die Lötmatenahen der Anschlüsse der elektrischen Verdrahtung in irgendeiner Weise durch die thermische Energie negativ beeinflußt werden, die bei der Ausbildung der heißverschmolzenen Abschnitte erzeugt wird.
Angesichts dieser Tatsache beträgt die obere Grenze für die Dicke A 1400 um.
Figur 18 ist ein Diagramm der Ergebnisse, die durch Beobachtung einer Vielzahl von Solarzellenmodulen erhalten wurden, die jeweils eine unterschiedliche Dicke A in einem Bereich von 100 bis 1500 um besaßen und jeweils eine Solarzelle einer Dicke von 125 um aufwiesen sowie jeweils einen Abstand B von 0,1 mm hatten, in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke A des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales und dem von dem Solarzellenmodul zur Verfügung gestellten fotoelektrischen Umwandlungsgrad.
Speziell wurde eine Vielzahl von Solarzellenmodulproben der in den Figuren 14 (A) und 14 (B) gezeigten Konfiguration hergestellt, die jeweils einen Abstand B von 0,1 mm und eine unterschiedliche Dicke A in einem Bereich von 100 u bis 1500 um besaßen. Bei jeder der entstandenen Solarzellenmodulproben wurde deren anfänglicher fotoelektrischer Umwandlungsgrad und deren fotoelektrischer Umwandlungsgrad nach einer Bestrahlung mit Sonnenlicht im Außenbereich über drei Monate (dieser zuletzt genannte fotoelektrische Umwandlungsgrad wird hiernach als fotoelektrischer Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung bezeichnet) durch den vorstehend erwähnten Solarzellensimulator (Marke: SPI-SUN SIMULA- TOR 240 A (AM 1,5), hergestellt von der Firma Spire Company) gemessen. Die erhaltenen Meßergebnisse sind grafisch in Figur 18 gezeigt.
Jede Solarzellenmodulprobe wurde in der nachfolgenden Weise hergestellt. Ein 50 um dicker Nylonfilm (Marke: Dartek, hergestellt von der Firma Du Pont Company) als Rückseitenschutzschicht 1404, ein Element aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit einer unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 50 bis 750 um als Füllmaterial 1402, eine Solarzelle 1403 mit einer Dicke von 125 um, die eine Vielzahl von Solarzellenelementen umfaßte, die jeweils die in Figur 11 gezeigte Konfiguration besaßen und in Reihenschaltung integriert waren, wie in Figur 14 (B) gezeigt, ein Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A- 9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit einer unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 50 bis 750 um als Füllmaterial 1402 und ein 50 um dicker Ethylentetrafluorethylenfilm (Marke: AFLEX (nicht ausgeweitet) hergestellt von der Firma Asahi Glass Co., Ltd.) als Oberflächenschutzschicht 1401 wurden in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet, um einen Schichtkörper zu erhalten. Der Schichtkörper wurde in ein Vakuumgefäß eingebracht, wo er einer wärmebehandlung bei 150ºC über 30 Minuten unterzogen wurde, während das Innere des Vakuumgefäßes auf einen vorgegebenen Unterdruck evakuiert wurde, wonach auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Das Ergebnis wurde dann einer Ultraschallschweißung unterzogen, wobei jede der vier Seitenendabschnitte heißverschmolzen wurde, um die Oberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht zu verschweißen, wodurch vier heißverschmolzene Abschnitte 1405 ausgebildet wurden. Der Abstand B zwischen jedem der gegenüberliegenden Endabschnitte der Solarzelle 1403 und einem vorderen Endabschnitt des entsprechenden heißverschmolzenen Abschnittes 1405 wurde bei jeder Solarzellenmodulprobe konstant auf 0,1 mm gehalten.
Bei jeder der erhaltenen Solarzellenmodulproben wurde der anfängliche fotoelektrische Umwandlungsgrad und der fotoelektrische Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Solarzellensimulators gemessen. Die erhaltenen Meßergebnisse in bezug auf die Dicke A sind grafisch in Figur 18 gezeigt.
Aus den Ergebnissen der Figur 18 geht hervor, daß jede der Solarzellenmodulproben einen schlechten fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung besitzt. Insbesondere weisen die Solarzellenmodulproben, bei denen die Dicke A größer ist als 600 um, einen ziemlich schlechten fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung auf. Der Grund hierfür wird darin gesehen, daß wegen des extrem kleinen Abstandes B von 0,1 um die heißverschmolzenen Abschnitte in diesen Solarzellenmodulproben nicht in jeder Solarzellenmodulprobe in der gewünschten Weise ausgebildet werden konnten. Bei den verbleibenden Solarzellenmodulproben, bei denen die Dicke A 800 um oder mehr betrug, wiesen alle keinen fotoelektrischen Umwandlungsgrad auf. Als Grund hierfür wird angesehen, daß in den verbleibenden Solarzellenmodul proben die Lötmaterialien ihrer Anschlüsse der elektrischen Verdrahtungen geschmolzen waren, so daß ihre Solarzellenelemente voneinander getrennt wurden.
Figur 19 ist ein Diagramm der Ergebnisse, die bei Beobachtung einer Vielzahl von Solarzellenmodulen erhalten wurden, welche jeweils eine unterschiedliche Dicke A in einem Bereich von 100 bis 1500 um, eine Solarzelle mit einer Dicke von 125 um und einen Abstand B von 0,5 mm besaßen, in bezug auf die Beziehungen zwischen der Dicke A des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales und des von dem Solarzellenmodul zur Verfügung gestellten fotoelektrischen Umwandlungsgrades
Speziell wurde eine Vielzahl von Solarzellenmodulproben der in den Figuren 14 (A) und 14 (B) dargestellten Konfigurationen hergestellt, die jeweils einen Abstand B von 0,5 mm und eine unterschiedliche Dicke A in einem Bereich von 100 um bis 1500 um besaßen. Bei jeder der entstandenen Solarzellenmodulproben wurden deren anfänglicher fotoelektrischer Umwandlungsgrad und deren fotoelektrischer Umwandlungsgrad nach einer Bestrahlung mit Sonnenlicht im Außenbereich über drei Monate (dieser zuletzt genannte fotoelektrische Umwandlungsgrad wird hiernach als fotoelektrischer Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung bezeichnet) mit Hilfe des vorstehend erwähnten Solarzellensimulators (Marke: SPI- SUN SIMULATOR 240 A (AM 1,5), hergestellt von der Firma Spire Company) gemessen. Die erhaltenen Meßergebnisse sind grafisch in Figur 19 dargestellt.
Jede Solarmoduiprobe wurde in der nachfolgenden Weise hergestellt. Ein 50 um dicker Nylonfilm (Marke: DARTEK, hergestellt von der Firma Du Pont Company) als Rückseitenschutz schicht 1404, ein Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit einer unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 50 bis 750 um als Füllmaterial 1402, eine Solarzelle 1403 einer Dicke von 125 um, die eine Vielzahl von Solarzellenelementen aufwies, die jeweils die in Figur 11 gezeigte Konfiguration besaßen und in Reihenschaltung integriert waren, wie in Figur 14 (B) gezeigt, ein Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) mit ei ner unterschiedlichen Dicke in einem Bereich von 50 bis 750 um als Füllmaterial 1402 und ein 50 um dicker Ethylentetrafluorethylenfilm (Marke: EFLEX (nicht ausgeweitet, hergestellt von der Firma Asahi Glass Co., Ltd.) als Oberflächenschutzschicht 1401 wurden in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet, um einen Schichtkörper zu erhalten, Der Schichtkörper wurde in ein Vakuumgefäß eingebracht, wo er einer Wärmebehandlung bei 150ºC über 30 Minuten unterzogen wurde, während das Innere des Vakuumgefäßes auf einen vorgegebenen Unterdruck evakuiert wurde, wonach auf Raumtemperatur abgekühlt wurde, Das Ergebnis wurde dann einer Ultraschallschweißung unterzogen, wobei jeder der vier Seitenendabschnitte heißverschmolzen wurde, um die Oberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht zu verschweißen, wobei vier heißverschmolzene Abschnitte 1405 ausgebildet wurden, Der Abstand B zwischen jedem der gegenüberliegenden Endabschnitte der Solarzelle 1403 und einem Vorderendabschnitt des entsprechenden heißverschmolzenen Abschnittes 1405 wurde in jeder Solarzellenmodulprobe konstant auf 0,5 mm gehalten,
Bei jeder der entstandenen Solarzellenmodulproben wurden ihr anfänglicher fotoelektrischer Umwandlungsgrad und ihr fotoelektrischer Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung mit Hilfe des vorstehend erwähnten Solarzellensimulators gemessen, Die erhaltenen Meßergebnisse in bezug auf die Dicke A sind grafisch in Figur 19 gezeigt,
Aus den Ergebnissen der Figur 19 wird deutlich, daß die Solarzellenmodulproben, bei denen die Dicke A über 600 um liegt, in bezug auf den fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung ziemlich schlecht sind, Als Grund hierfür wird angenommen, daß jeder der gegenüberliegenden heißverschmolzenen Abschnitte in jeder dieser Solarzellenmodulproben einen geringeren Wert inituerte, als er aus der Gleichung (Dicke A (um) des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales x 0,8 erhalten wird, Aufgrund dieser Tatsache konnten die heißverschmolzenen Abschnitte in jeder dieser Solarzellenmodulproben nicht in gewünschter Weise hergestellt werden,
Aus den obigen Erkenntnissen wird deutlich, daß der Abstand B gleich oder größer sein muß als ein Wert (um), der aus der folgenden Gleichung erhalten wird: (Dicke A (um) des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Fiillmateriales) x 0,8. Die Dicke A des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales muß in einem Bereich von einem Wert (um), der aus der folgenden Gleichung erhalten wird: (Dicke (um) der in einem Solarzellenmodul angeordneten Solarzelle) + 75 fim) bis zu 1400 um, liegen, um einen wünschenswerten Solarzellenmodul zu erhalten,
Bei der vorliegenden Erfindung kann zur Ausbildung des vorstehend erwähnten heißverschmolzenen Abschnittes jedes der herkömmlichen Verfahren zum Verbinden von Schichten unter Verwendung von thermischer Energie eingesetzt werden, um einen Solarzellenmodul nach der vorliegenden Erfindung herzustellen,
Diese Verfahren zum Verbinden von Schichten, die bei der vorliegenden Erfindung Anwendung finden können, können so kategorisiert werden, daß Filme zwischen gegenüberliegenden Elektroden angeordnet und über die beiden Elektroden unter Erhitzen verpreßt werden, während thermische Energie aufgebracht wird, um die Filme zu verschweißen, und daß Filme durch Hochfrequenz oder mechanische Vibration erhitzt und geschmolzen werden, um sie miteinander zu verschweißen, Die erste Art und Weise kann das Heißversiegeln und Impulsversiegeln umfassen, Die zuletzt genannte Weise kann zusätzlich zum Ultraschallverschweißen, das bei den vorstehend beschriebenen Versuchen angewendet wurde, das Hochfrequenzversiegeln umfassen.
Das Heißversiegeln kann im Falle des Polyethylenterephthalatfilmes nicht Anwendung finden, da der Film einen hohen Schmelzpunkt besitzt, Es ist jedoch geeignet für Filme aus Nylon, Polyethylentetrafluorethylen, Polyethylentrifluorid und Polyvinylfluorid.
Was das Heißversiegeln anbetrifft, so ist das Impulsversiegeln für einen Polyethylenterephthalatfilm nicht geeignet, da der Film einen hohen Schmelzpunkt aufweist, Es ist jedoch geeignet für Filme aus Nylon, Polyethylentetrafluorethylen, Polyethylentrifluorid und Polyvinylfluorid, Das Hochfrequenzversiegeln ist fur einen Nylonfilm geeignet, da der Film relativ große dielektrische Verluste besitzt. Es ist jedoch nicht geeignet für Filme aus Polyethylentetrafluorethylen, Polyethylentrifluorid, Polyvinylfluorid oder Polyethylenterephthalat, da diese Filme relativ geringe dielektrische Verluste besitzen,
Das Ultraschallverschweißen ist für jeden für das Heißverschmelzen der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Film geeignet,
Insbesondere in dem Fall, in dem die Rückseitenschutzschicht aus Nylon und die Oberflächenschutzschicht aus Polyethylentetrafluorethylen, Polyethylentrifluorid oder Polyvinylfluorid besteht, können die beiden Schichten durch Heißversiegeln, Impulsversiegeln und Ultraschallverschweißen miteinander verschweißt werden,
In dem Fall, in dem die Oberflächenschutzschicht aus Polyethylentetrafluorethylen, Polyethylentrifluorid oder Polyvinylfluorid und die Rückseitenschutzschicht aus Polyethylenterephthalat besteht, können die beiden Schichten durch Ultraschallschweißen miteinander verschweißt werden.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in größeren Einzelheiten erläutert. Diese Beispiele schränken in keiner Weise den Umfang der vorliegenden Erfindung ein.

Beispiel 1

Gemäß diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul der in Figur 1 gezeigten Konfiguration hergestellt.
Zuerst wurde eine Solarzelle mit einer Vielzahl von Solar zellenelementen, die in Reihenschaltung integriert waren, wie in Figur 3 gezeigt, hergestellt.
In Figur 3 ist mit 301 eine Metallfolie, mit 302 eine Stromschiene, mit 303 eine Sammelelektrode, mit 304 eine klebende Ag-Tinte, mit 305 ein isolierendes Band, mit 306 ein Punktschweißabschnitt und mit 307 eine Lötverbindung bezeichnet.
Die Solarzelle wurde in der folgenden Weise hergestellt.
Zuerst wurde eine lange Substratbahn mit einer Dicke von 0,125 mm aus rostfreiem Stahl vorgesehen. Auf der Substratbahn wurde eine zweischichtige Rückseitenreflektionsschicht mit einem 3000 Å dicken A1-Film und einem 700 Å dicken ZnO- Film durch herkömmliches Sputtern ausgebildet, wonach auf der Rückseitenreflektionsschicht eine 4000 Å dicke dreischichtige Halbleiterschicht mit einem pin-Übergang aus einer a-Si-Schicht vom n-Typ, einer a-Si-Schicht vom i-Typ und einer mikrokristallinen Si-Schicht vom p-Typ mit Hilfe des herkömmlichen Plasma-CVD-Verfahrens ausgebildet wurde (10 Å = 1 nm). Dann wurde auf der Halbleiterschicht eine 750 Å dicke transparente und leitende Schicht aus In&sub2;O&sub3; durch herkömmliches Bedampfen durch Widerstandserhitzen ausgebildet, wobei eine In-Quelle in einer O&sub2;-Atmosphäre verdampft wurde.
Das erhaltene Ergebnis wurde in eine Vielzahl von Solarzellenelementen einer Größe von 300 mm (Länge) x 150 mm (Breite) unter Verwendung einer Presse durchtrennt. Jedes der auf diese Weise erhaltenen Solarzellenelemente wurde in der in Figur 8 gezeigten Art und Weise einer Ätzbehandlung unterzogen.
In Figur 8 ist mit 801 ein Abschnitt des abgetrennten Solarzellenelementes bezeichnet, auf den ein Äztmaterial gedruckt werden soll. Mit 802 ist eine Trennfläche des abgetrennten Solarzellenelementes bezeichnet. Mit 803 ist ein Isolationsbereich der transparenten und leitenden Schicht bezeichnet. Jedes der abgetrennten Solarzellenelemente besitzt vier Trennflächen 802 in einem Zustand, daß die transparente und leitende Schicht mit dem Substrat aus rostfreiem Stahl kurzgeschlossen ist.
Um diesen Kurzschlußdefekt zu reparieren, wurden Abschnitte der transparenten und leitenden Schicht, die in der Nachbarschaft der vier Trennflächen angeordnet waren, durch selektives Ätzen entfernt. Hierbei wurde zuerst eine FeCl&sub3;- Ätzlösung, mit der die transparente und leitende Schicht (In&sub2;O&sub3;) selektiv gelöst, jedoch nicht die Halbleiterschicht gelöst werden konnte, auf die Umfangsabschnitte 801 der transparenten und leitenden Schicht durch Siebdrucktechnik aufgebracht, um auf diese Weise die peripheren Abschnitte zu entfernen. Das erhaltene Material wurde mit reinem Wasser gewaschen. Auf diese Weise wurde eine Vielzahl von fehlerfreien Solarzellenelementen erhalten.
Bei jedem der auf diese Weise erhaltenen Solarzellenelemente wurde eine Ag-Paste, die pulverisiertes Ag enthielt, das in einem Polyesterharz dispergiert war (Marke: Ag-Paste Nr. 5007, hergestellt von der Firma Du Pont Company), durch Siebdruck auf die transparente und leitende Schicht aufgebracht, wonach 60 Minuten lang bei 150ºC getrocknet wurde, um auf diese Weise hierauf eine Sammelelektrode auszubilden. Danach wurde eine Stromschiene aus einem Sn-beschichteten Cu-Draht (302 in Figur 3) mit einem Durchmesser von 0,4 mm auf der Sammelelektrode in einer rechtwinkligen Anordnung vorgesehen, wie in Figur 3 gezeigt. Dann wurde eine klebende Ag-Tinte (304 in Figur 3) (Marke: C-220, hergestellt von der Firma Emerson and Cuming, Inc.) auf jede Schnittfläche mit der Sammelelektrode aufgebracht, wonach bei 150ºC über 60 Minuten getrocknet wurde, um auf diese Weise die Sammelelektrode elektrisch an die Stromschiene anzuschließen. Um in diesem Fall einen elektrischen Kontakt der Stromschiene mit dem Substrat aus dem rostfreien Stahl zu verhindern, wurde ein Isolationsband aus Polyimid (305 in Figur 3) an jedem Abschnitt fixiert, in dem die Stromschiene das Substrat aus dem rostfreien Stahl kontaktieren konnte. Daraufhin wurde ein Teil des keine Energie erzeugenden Bereiches des Solarzellenelementes durch Schleifen entfernt, um einen Abschnitt des Substrates aus dem rostfreien Stahl freizulegen. Hiernach wurde eine Metallfolie aus Cu (301 in Figur 3) am freiliegenden Abschnitt mit Hilfe einer Punktschweißmaschine fixiert (siehe den verschweißten Abschnitt 306 in Figur 3).
Die entstandenen Solarzellenelemente wurden in Reihenschaltung integriert, wie in Figur 3 gezeigt, indem die Stromschiene (302) einer Solarzelle mit der Metallfolie (301) des anderen Solarzellenelementes verlötet wurde (siehe die Lötverbindung 307). Eine Ausgangsverdrahtung wurde an der Rückseite des Substrates aus rostfreiem Stahl vorgesehen (in der Figur nicht gezeigt)
Auf diese Weise wurde die Herstellung der Solarzelle beendet.
Unter Verwendung der auf diese Weise hergestellten Solarzelle wurde ein Solarzellenmodul der in Figur 1 gezeigten Konfiguration hergestellt. Hierbei wurden ein 50 um dicker Ethylentetrafluorethylenf ilm (Marke: AFLEX (nicht ausgeweitet), hergestellt von der Firma Asahi Glass Co., Ltd.) als Oberflächenschutzschicht 106, ein 460 um dickes Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) als Füllmaterial 105, die obige Solarzelle 102, ein 460 um dickes Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A- 9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) als Füllmaterial 105, ein 50 um dicker Nylonfilm (Marke: DARTEK, hergestellt von der Firma Du Pont Company) als Rückseitenschutzschicht 104 und ein 460 um dickes Element aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) (A-9918 Formulierung, hergestellt von der Firma Mobay Company) als Füllmaterial 105' in dieser Reihenfolge auf eine 0,27 mm dicke mit Zn beschichtete Cu-Platte (Marke: TAIMA COLOR Gl, hergestellt von der Firma Daidokohan Kabushiki Kaisha) als Rückseitenverstärkungselement 103 laminiert. Der erhaltene Schichtkörper wurde in ein Vakuumgefäß eingebracht, wo er 30 Minuten lang bei 150ºC einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, während das Innere des Vakuumgefäßes auf einen vorgegebenen Unterdruck evakuiert wurde, wonach auf Raumtemperatur abgekühlt wurde.
Hierbei wurde die Dicke des außerhalb der Solarzelle angeordneten Füllmateriales zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht beobachtet. Dabei wurde festgestellt, daß die Dicke 920 um betrug.
Das Ergebnis wurde dann einer Ultraschallschweißung unterzogen, wobei jeder der vier Seitenendabschnitte (der in einem Abstand von 1,5 mm vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle angeordnet war) durch das Ultraschallschweißen heißverschmolzen und das Ultraschallvibrationselement mit den vier Seitenendabschnitten über dessen Spitze in Kontakt gebracht wurde, um eine Ultraschallvibration etwa 10 Sekunden lang aufzubringen, und zwar mit 25.000 Vibrationen pro Sekunde und einer Amplitude von 0,03 mm. Hierdurch wurde die Oberflächenschutzschicht mit der Rückseitenschutzschicht verschweißt, wobei das Füllmaterial ausgeschmolzen wurde, um auf diese Weise vier heißverschmolzene Abschnitte 101 in einem wünschenswerten Zustand auszubilden. Während dieser Heißverschmelzungsbehandlung wurde die Oberflächentemperatur der Oberflächenschutzschicht gemessen. Diese betrug 260ºC.
Auf diese Weise wurden drei Solarzellenmodule erhalten.

Beispiel 2

Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dicke des Füllmateriales zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht auf 200 um verändert und die Ultraschallvibration etwa 0,5 Sekunden lang aufgebracht wurde, und zwar mit 25.000 Vibrationen pro Sekunde und einer Amplitude von 0,03 mm, um auf diese Weise drei Solarzellenmodule zu erhalten.
Während dieser Heißverschmelzungsbehandlung wurde die Oberflächentemperatur der Oberflächenschutzschicht gemessen. Diese betrug 240ºC.

Beispiel 3

Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dicke des Füllmateriales zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht auf 1500 um verändert und die Ultraschallvibration etwa 27 Sekunden lang aufgebracht wurde, und zwar bei 25.000 Vibrationen pro Sekunde und einer Amplitude von 0,03 mm, um auf diese Weise drei Solarzellenmodule zu erhalten.
Während dieser Heißverschmelzungsbehandlung wurde die Oberflächentemperatur der Oberflächenschutzschicht gemessen. Diese betrug 340ºC.

Beispiel 4

Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Ultraschallvibrationsbehanldung für jeden der vier Seitenendabschnitte, der in einem Abstand von 0,5 mm vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle angeordnet war, durchgeführt wurde, um auf diese Weise drei Solarzellenmodule zu erhalten.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul der in der schematischen perspektivischen Ansicht der Figur 2 (A) und der schematischen Schnittansicht der Figur 2 (B) gezeigten Konfiguration, der gegenüberliegende gebogene Abschnitte besitzt, hergestellt.
Der in den Figuren 2 {A) und 2 (B) gezeigte Solarzellenmodul besitzt die gleiche Konfiguration wie der in Figur 1 gezeigte Solarzellenmodul, mit der Ausnahme, daß er eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht besitzt, die so angeordnet ist, daß sie die Solarzelle umgibt mit Ausnahme der Seite der Rückseitenschutzschicht und der keine Solarzelle enthaltenden gegenüberliegenden gebogenen Abschnitte.
In den Figuren 2 (A) und 2 (B) ist mit 201 ein heißverschmolzener Abschnitt, mit 202 eine Solarzelle, mit 203 ein Rückseitenverstärkungselement, mit 204 eine Rückseitenschutzschicht, mit 205 und 205' ein Füllmaterial, mit 206 eine Oberflächenschutzschicht und mit 207 eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht bezeichnet
Der Solarzellenmodul wurde durch Wiederholung der Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Lack der Acryl-Silikon-Reihe auf die Solarzelle aufgebracht wurde, um auf diese Weise eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht darauf auszubilden, wie in Figur 2 (B) gezeigt, und daß gegenüberliegende Endabschnitte des Solarzellenmoduls nach Durchführung der Ultraschallvibrationsbehandlung abgebogen wurden.
Speziell wurde die Ausbildung der Feuchtigkeitsverhinderungsschicht durchgeführt, indem ein Lack aus einem Acryl harz-Silikonpolyiner (Marke: FINEHARD N300G, hergestellt von der Firma Tohnen Kabushiki Kaisha) in einer Menge aufgebracht wurde, um eine Dicke von 40 um nach dem Trocknen auf der Solarzelle zu erreichen, und indem das entstandene Produkt bei 80ºC über 10 Minuten getrocknet wurde, um das Lö sungsmittel zu verdampfen, und dann bei 170º0 über 20 Minuten getrocknet wurde, um die Schicht fertigzustellen. Die Ausbildung der gegenüberliegenden gebogenen Abschnitte wurde durchgeführt, indem jeder der gegenüberliegenden Abschnitte des Solarzellenmoduls nach Durchführung der Ultraschallvibrationsbehandlung durch das Rückseitenverstärkungselement an einer Stelle abgebogen wurde, die in einem Abstand von 5 mm vom entsprechenden Endabschnitt des heißverschmolzenen Abschnittes 201 angeordnet war, so daß sich am abgebogenen Abschnitt ein Radius R von 1 mm ergab.
Auf diese Weise wurden drei Solarzellenmodule erhalten.

Beispiel 6

Die Verfahren von Beispiel 1 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dicke des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales auf 200 um verändert und die Beauf schlagung mit Ultraschallvibration über etwa 0,5 sec bei 25.000 Vibrationen pro Sekunde mit einer Amplitude von 0,03 mm durchgeführt wurde, um auf diese Weise drei Solarzellenmodule zu erhalten.
Während dieser Heißverschmelzungsbehandlung wurde die Oberflächentemperatur der Oberflächenschutzschicht gemessen. Sie betrug 240ºC.

Beispiel 7

Die Verfahren von Beispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dicke des für die Heißverschmelzung vorgesehenen Füllmateriales auf 1500 um verändert und die Beaufschlagung mit Ultraschallvibration über etwa 720 sec bei 25.000 Vibrationen pro Sekunde mit einer Amplitude von 0,03 mm durchgeführt wurde, um auf diese Weise drei Solarzellenmodule zu erhalten.
Während dieser Heißverschmelzungsbehandlung wurde die Oberflächentemperatur der Oberflächenschutzschicht gemessen. Sie betrug 340ºC.

Beispiel 8

Die Verfahren von Beispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Ultraschallvibrationsbehandlung für jeden der vier Seitenendabschnitte, die in einem Abstand von 0,5 mm vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle angeordnet waren, durchgeführt wurde, um auf diese Weise drei Solarzellenmodule zu erhalten.

Beispiel 9

Bei diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul einer Konfiguration hergestellt, die in der schematischen perspektivischen Ansicht der Figur 4 (A) und in der schematischen Schnittansicht der Figur 4 (B) dargestellt ist und gegenüberliegende gebogene Abschnitte besitzt.
Der in den Figuren 4 (A) und 4 (B) gezeigte Solarzellenmodul besitzt die gleiche Konfiguration wie der in Figur 1 gezeigte Solarzellenmodul, mit der Ausnahme, daß er eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht aufweist, die so angeordnet ist, daß sie die Solarzelle mit Ausnahme der Rückseitenschutzschichtseite und der gegenüberliegenden gebogenen Abschnitte, die keine Solarzelle enthalten, umgibt.
In den Figuren 4 (A) und 4 (B) sind mit 401 ein heißverschmolzener Abschnitt, mit 402 eine Solarzelle, mit 403 eine Oberflächenschutzschicht, mit 404 eine Rückseitenschutzschicht, mit 405 ein Rückseitenverstärkungselement, mit 406 und 406' jeweils ein Füllmaterial und mit 407 eine Feuchtigkeitsverhinderungs schicht bezeichnet
Der Solarzellenmodul wurde hergestellt, indem die Verfahren von Beispiel 1 wiederholt wurden, mit der Ausnahme, daß ein Lack der Acryl-Silikon-Reihe auf die Solarzelle aufgebracht wurde, um auf diese Weise hierauf eine Feuchtigkeitsschutz schicht auszubilden, wie in Figur 4 (B) gezeigt, und daß jeder der vier heißverschmolzenen Abschnitte an einer Stelle ausgebildet wurde, die in einem Abstand von 10 mm vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle angeordnet war, und daß gegenüberliegende Endabschnitte des Solarzel lenmoduls nach Durchführung der Ultraschallvibrationsbehandlung abgebogen wurdenc
Die Ausbildung der Feuchtigkeitsverhinderungsschicht wurde insbesondere durchgeführt, indem ein Acrylharz-Silikonpolymer-Lack (Marke: FINEHARD N300G, hergestellt von der Firma Tohnen Kabushiki Kaisha) in einer solchen Menge aufgebracht wurde, daß sich nach dem Trocknen auf der Solarzelle eine Dicke von 40 um ergab, wonach das Ergebnis bei 80ºC über 10 Minuten getrocknet wurde, um das Lösungsmittel zu verdampfen, und dann bei 170ºC über 20 Minuten getrocknet wurde, um die Endbehandlung der Schicht durchzuführen. Die Ultraschallvibrationsbehandlung wurde für eine gewünschte Stelle eines jeden der vier ausgeweiteten solarzellenfreien Seitenabschnitte des Solarzellenmoduls durchgeführt, so daß vier heißverschmolzene Abschnitte gebildet wurden, und zwar jeweils an einer Stelle in einem Abstand von 10 mm vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle. Die Herstellung der gegenüberliegenden gebogenen Abschnitte wurde durchgeführt, indem jeder der gegenüberliegenden Abschnitte des Solarzellenmoduls über das Rückseitenverstärkungselement an einer Stelle abgebogen wurde, die in einem Abstand von 5 mm vom entsprechenden Endabschnitt des heißverschmolzenen Abschnittes 401 an der Solarzellenseite angeordnet war, so daß sich ein Radius R von 1 mm am gebogenen Abschnitt ergab.
Auf diese Weise wurden drei Solarzellenmodule erhalten.

Beispiel 10

Bei diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul hergestellt, der in einer schematischen Draufsicht der Figur 5 (A) und in einer schematischen Schnittansicht der Figur 5 (B) (Schnitt entlang Linie Y-Y' in Figur 5 (A)) gezeigt ist.
Der in den Figuren 5 (A) und 5 (B) gezeigte Solarzellenmodul stellt eine Modifikation des in den Figuren 2 (A) und 2 (B) gezeigten Solarzellenmoduls dar, wobei das Füllmaterial 205' und das Rückseitenverstärkungselement 203, die in Figur 2 (B) gezeigt sind, weggelassen sind. Ferner hat der Solarzellenmodul der Figuren 5 (A) und 5 (B) nicht solche gegenüberliegenden abgebogenen Abschnitte wie der Solarzellenmodul der Figuren 2 (A) und 2 (B).
In den Figuren 5 (A) und 5 (B) sind mit 501 ein heißverschmolzener Abschnitt, mit 502 eine Solarzelle, mit 503 eine Oberflächenschutzschicht, mit 504 eine Rückseitenschutzschicht, mit 505 ein Füllmaterial und mit 506 eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht bezeichnet.
Die Verfahren von Beispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß weder das Füllmaterial 205' noch das Rückseitenverstärkungselement 203, die in Beispiel 5 verwendet wurden, eingesetzt wurden. Die Ultraschallvibrationsbehandlung für die vier Seitenendabschnitte des Solarzellenmoduls wurde auf einer Eisenplatte mit einer thermischen Leitfähigkeit von 50 W/m.k.s. durchgeführt. Gegenüberliegende Endabschnitte des mit der Ultraschallvibrationsbehandlung beauf schlagten Solarzellenmoduls wurden nicht abgebogen.
Auf diese Weise wurden drei Solarzellenmodule erhalten.

Beispiel 11

Bei diesem Beispiel wurde ein Solarzellenmodul hergestellt, der mit einem Rückseitenverstärkungselement versehen war, das eine relativ niedrige thermische Leitfähigkeit besaß.
Die Verfahren von Beispiel 5 wurden ohne Verwendung des Füllmateriales 205' und des Verstärkungselementes 203 wiederholt, um auf diese Weise einen Solarzellenmodul zu erhalten, wobei die Ultraschallvibrationsbehandlung nicht durchgeführt wurde. Der entstandene Solarzellenmodul wurde über die Rückseitenschutzschicht auf einer Eisenplatte mit einer thermischen Leitfähigkeit von 50 W/m.K.s. angeordnet, wonach er in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 der Ultraschallvibrationsbehandlung unterzogen wurde, um auf diese Weise an jedem der vier Seitenendabschnitte einen heißverschmolzenen Abschnitt auszubilden. Das Ergebnis wurde über die Rückseitenschutzschicht auf die Oberfläche eines 0,27 mm dicken Elementes mit einer relativ geringen thermischen Leitfähigkeit von 20 W/m.K.s. geklebt, wobei ein flüssiger Epoxidharzkleber verwendet wurde (Marke: HAMATITE Y3800, hergestellt von der Firma The Yokohama Rubber Co., Ltd.), wonach man den Kleber 40 Minuten lang bei 120ºC aushärten ließ. Jeder der'gegenüberliegenden Abschnitte des erhaltenen Gegenstandes wurde über das Rück seitenverstärkungselement an einer Stelle in einem Abstand von 5 mm vom entsprechenden Endabschnitt des heißverschmolzenen Abschnittes abgebogen, so daß sich am abgebogenen Abschnitt ein Radius R von 1 mm ergab, um auf diese Weise gegenüberliegende abgebogene Abschnitte zu erhalten.
Auf diese Weise wurden drei Solarzellenmodule erhalten.

Beispiel 12

Die Verfahren von Beispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Ultraschallvibrationsbehandlung nur für die gegenüberliegenden Endabschnitte des Solarzellenmoduls durchgeführt wurde und daß kein abgebogener Abschnitt ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurden drei Solarzellenmodule erhalten.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde ein Vergleichsolarzellenmodul hergestellt, der in der schematischen Schnittansicht von Figur 6 dargestellt ist.
In Figur 6 sind mit 601 ein Rückseitenverstärkungselement, mit 602 eine Solarzelle, mit 603 und 603' jeweils ein Füllmaterial, mit 604 eine Rückseitenschutzschicht, mit 605 eine Oberflächenschutzschicht und mit 606 eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht bezeichnet.
Die Verfahren von Beispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß kein heißverschmolzener Abschnitt ausgebildet und die Ausbildung der gegenüberliegenden abgebogenen Abschnitte durchgeführt wurde, indem jeder der gegenüberliegenden Abschnitte des Solarzellenmoduls ohne heißverschmolzenem Abschnitt über das Rückseitenverstärkungselement an einer Stelle in einem Abstand von 5 mm vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle abgebogen wurde, so daß sich ein Radius R von 1 mm am abgebogenen Abschnitt ergab. Auf diese Weise wurden drei Vergleichssolarzellenmodule erhalten.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde ein Vergleichssolarzellenmodul hergestellt, der in der schematischen Schnittansicht von Figur 7 gezeigt ist und keinen abgebogenen Abschnitt aufwies.
In Figur 7 sind mit 701 ein Rückseitenverstärkungselement, mit 702 eine Solarzelle, mit 703 und 703' jeweils ein Füllmaterial, mit 704 eine Rückseitenschutzschicht, mit 705 eine Oberflächenschutzschicht und mit 706 eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht bezeichnet.
Die Verfahren von Beispiel 5 wurden wiederholt, mit der Ausnahme, daß kein heißverschmolzener Abschnitt und kein abgebogener Abschnitt ausgebildet wurde. Auf diese Weise wurden drei Vergleichssolarzellenmodule erhalten.

Verpleichsbeispiel 3

Es wurden drei Vergleichssolarzellenmodule der in den Figuren 9 (A) und 9 (B) (die Beschreibung der in diesen Figuren dargestellten Konfiguration ist bereits erfolgt) gezeigten Konfiguration hergestellt, indem die Verfahren von Beispiel 1 wiederholt wurden, mit der Ausnahme, daß kein heißverschmolzener Abschnitt und weder eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht noch gebogene Abschnitte ausgebildet wurden.

Auswertung

In bezug auf jeden gemäß den Beispielen 1 bis 12 erhaltenen Solarzellenmodul und jeden gemäß den Vergleichsbeispielen 1 5 bis 3 erhaltenen Vergleichssolarzellenmodul wurde eine Auswertung hinsichtlich (1) des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades, (2) des fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Dauerbelastung und (3) der Adhäsion des heißverschmolzenen Abschnittes durchgeführt.
Die Auswertung der obigen Gegenstände (1) bis (3) wurde in der folgenden Weise durchgeführt.

(1) Auswertung des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades:

Jede Solarzellenmodulprobe wurde in bezug auf ihren anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad mit Hilfe eines Solarzellensimulators (Marke: SPI-SUN SIMULATOR 240A (AM 1,5), hergestellt von der Firma Spire Company) gemessen. Diese Messung wurde für jede der drei Proben, die gemäß jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele erhalten wurden, durchgeführt. Auf der Basis der Meßwerte wurde ein Mittelwert in bezug auf den anfänglichen fotoelektrischen Umwand lungsgrad erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse sind zusammen in Tabelle 1 aufgeführt.

(2) Auswertung des fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Dauerbelastung:

Zuerst wurde jede Solarzellenmodulprobe in einem Sonnenscheinwettermesser (Marke: Shimadzu XW-150, hergestellt von der Firma Shimadzu Seisakusho Ltd.) angeordnet, wobei die Probe mit Pseudosonnenlicht einer Wellenlänge von 300 bis 800 nm einer Xenonlampe mit 1,5 KW Ausgangsleistung bei einer Strahlungsintensität von 1425 W/cm² über 3.000 h unter einem Licht-Dunkelheits-Zyklus von 50/50' während ein Zyklus aus einem reinen Wasserfall über 17 Minuten und keinem Wasserfall über 103 Minuten wiederholt wurde, angestrahlt. Hiernach wurde die Probe in bezug auf ihren fotoelektrischen Umwandlungsgrad unter Verwendung des obigen Solarzellensimulators gemessen. Auf diese Weise wurde jede der drei Proben, die gemäß jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel erhalten wurden, in bezug auf ihren fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung gemessen. Auf der Basis der Meßwerte wurde von den drei Proben ein mittlerer fotoelektrischer Umwandlungsgrad ermittelt. Der resultierende Wert wurde mit dem Wert gemäß der obigen Messung (1) verglichen, um einen Wert (in Prozent) relativ zum letztgenannten Wert, der auf 1 gesetzt wurde, zu erhalten.
Die erhaltenen Ergebnisse sind zusammen in Tabelle 1 aufgeführt.

(3) Auswertung der Adhäsion des heißverschmolzenen Abschnittes:

Diese Auswertung wurde nur in bezug auf die Solarzellenmodule gemäß den Beispielen 1 bis 12 durchgeführt, da die Vergleichssolarzellenmodule der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 keinen heißverschmolzenen Abschnitt aufweisen.
Die Auswertung wurde auf die folgende Weise durchgeführt.
Bei jedem der drei Solarzellenmodule, die gemäß jedem Beispiel erhalten wurden und zur Auswertung der obigen Gegenstände (1) und (2) dienten, wurde ein Teil hiervon, der den heißverschmolzenen Abschnitt enthielt, abgetrennt, um eine Testprobe mit einer Breite von 25 mm zu erhalten. Die Testprobe wurde dem vorstehend erwähnten 180º-Abziehtest mit einer Ziehgeschwindigkeit von 50 mm/min und unter Umweltbedingungen von 85ºC und 85 % relativer Feuchtigkeit ausgesetzt. Auf diese Weise wurde jede der drei Proben, die gemäß jedem Beispiel erhalten wurden, in bezug auf die Adhäsion des heißverschmolzenen Abschnittes in Kgf/25 mm (Breite) gemessen. Auf der Basis der Meßwerte wurde eine mittlere Adhäsion unter den drei Proben erhalten.
10 Die erhaltenen Ergebnisse sind zusammen in Tabelle 1 aufgeführt.
In Tabelle 1 ist die thermische Leitfähigkeit für das Rückseitenverstärkungselement in dem Fall, in dem das Rückseitenverstärkungselement verwendet wurde, aufgeführt.
Aus den Ergebnissen der Tabelle 1 können die folgenden Erkenntnisse gewonnen werden.
Jeder der gemäß den Beispielen 1 bis 12 erhaltenen Solarzellenmodule gemäß der vorliegenden Erfindung ist offensichtlich den gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Vergleichssolarzellenmodulen in bezug auf eine Reduktion des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Ausgesetztsein gegenüber Sonnenlicht unter den vorstehend beschriebenen harten Umweltbedingungen über 3000 h überlegen. Insbesondere besitzt jeder der Solarzellenmodule eine sehr geringe Verschlechterung des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Belastung über einen langen Zeitraum unter sehr harten Umweltbedingungen. Demgegenüber weist jeder Vergleichssolarzellenmodul eine wesentliche Verschlechterung des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades auf. Das bedeutet, daß jeder der Solarzellenmodule gemäß der vorliegenden Erfindung kaum unter dem Eindringen von Wasser leidet, da diese Module mit speziellen heißverschmolzenen Abschnitten versehen sind, so daß ihre darin angeordnete Solarzelle sicher abgedichtet ist.
Aus einem Vergleich des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Solarzellenmoduls mit dem gemäß Beispiel 5 erhaltenen Solarzellenmodul, des gemäß Beispiel 2 erhaltenen Solarzellenmoduls mit dem gemäß Beispiel 6 erhaltenen Solarzellenmoduls, des gemäß Beispiel 3 erhaltenen Solarzellenmoduls mit dem gemäß Beispiel 7 erhaltenen Solarzellenmoduls und des gemäß Beispiel 4 erhaltenen Solarzellenmoduls mit dem gemäß Beispiel 8 erhaltenen Solarzellenmoduls wird deutlich, daß die entsprechenden späteren Solarzellenmodule, die jeweils eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht und gegenüberliegend abgebogene Abschnitte besitzen, den entsprechenden Solarzellenmodulen, die jeweils keine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht und keinen abgebogenen Abschnitt besitzen, etwas überlegen sind. Als Grund hierfür wird die Tatsache angesehen, daß jeder der zuletzt genannten Solarzellenmodule mit einer speziellen Feuchtigkeitsverhinderungsschicht und gegenüberliegenden abgebogenen Abschnitten versehen ist.
Von den gemäß den Beispielen 1 bis 12 erhaltenen Solarzellenmodulen besitzt der gemäß Beispiel 12 eine schlechtere Reduktion des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Dauerbelastung. Als Grund hierfür wird die Tatsache angesehen, daß der Solarzellenmodul mit nur zwei heißverschmolzenen Abschnitten versehen ist, die an gegen überliegenden Seitenendabschnitten desselben ausgebildet sind. Aus einem Vergleich des gemäß Beispiel 12 erhaltenen Solarzellenmoduls mit dem Vergleichssolarzellenmodul mit keinem heißverschmolzenen Abschnitt in bezug auf die in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse wird deutlich, daß der zuerst genannte Modul offensichtlich dem zuletzt genannten Modul in bezug auf die Reduktion des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Belastung überlegen ist.
Im Falle des gemäß Beispiel 9 erhaltenen Solarzellenmoduls beträgt der Anteil der Verschlechterung des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Dauerbelastung 90 % was einen relativ hohen Wert darstellt. Als Grund hierfür wird angenommen, daß durch die Anordnung eines jeden gegenüberliegenden abgebogenen Abschnittes zwischen dem entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle und einem der heißverschmolzenen Abschnitte Feuchtigkeit in das Innere über einen Riß eingedrungen ist, der möglicherweise an einem Abschnitt der Oberflächenschutzschicht am abgebogenen Abschnitt vorhanden ist und einen negativen Einfluß auf die Solarzelle ausübt.
Ein Vergleich des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Solarzellenmodul mit dem gemäß Beispiel 3 erhaltenen Solarzellenmoduls und des gemäß Beispiel 5 erhaltenen Solarzellenmodul mit dem gemäß Beispiel 7 erhaltenen Solarzellenmodul in bezug auf die in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse ergibt, daß durch die relativ große Dicke des Filmmateriales zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutz schutzschicht, das für die Heißverschmelzung dient, der anfängliche fotoelektrische Umwandlungsgrad etwas verschlechtert wird. Als Grund hierfür wird angenommen, daß eine relativ große Menge an thermischer Energie erforderlich ist, um heißverschmolzene Abschnitte in dem Fall vor zusehen, in dem das Füllmaterial relativ dick ist. Aufgrund dieser Tatsache leidet die verbleibende Oberflächenschutzschicht teilweise an einem Wärmeabbau, der zu einem Riß führt, über den Feuchtigkeit in das Innere eindringt und somit einen negativen Einfluß auf die Solarzelle ausübt.
Ein Vergleich des gemäß Beispiel 1 erhaltenen Solarzellenmoduls mit dem gemäß Beispiel 4 erhaltenen Solarzellenmodul und des gemäß Beispiel 5 erhaltenen Solarzellenmoduls mit dem gemäß Beispiel 8 erhaltenen Solarzellenmodul in bezug auf die in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse ergibt, daß ein relativ geringer Abstand zwischen dem heißverschmolzenen Abschnitt und dem entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle zu einer gewissen Verschlechterung des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades führt. Als Grund hierfür wird angenommen, daß ein solcher heißverschmolzener Abschnitt, der keine ausreichende Adhäsion (insbesondere 9,81 N (10 Kgf)/25 mm) aufweist, vorhanden ist, da die Heißverschmelzung zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht schwierig durchzuführen ist, wie in diesem Falle gewünscht, so daß Feuchtigkeit durch den unvollständigen heißverschmolzenen Abschnitt etwas in das Innere eindringt und die Solarzelle negativ beeinflußt wird.
Aus den in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen wird deutlich, daß von den gemäß den Beispielen 1 bis 12 erhaltenen Solarzellenmodulen die gemäß den Beispielen 2 und 6 den geringsten anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad be sitzen. Diese beiden Solarzellenmodule besitzen jedoch offensichtlich ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf eine Verschlechterung des anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrades nach Dauerbelastung. Es wird daher davon ausgegangen, daß bei jedem dieser Solarzellenmodule ihr heißver schmolzener Abschnitt in einem wünschenswerten Zustand ausgebildet worden ist. Als Grund dafür, warum diese beiden Solarzellenmodule einen schlechteren anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad besitzen, wird angenommen, daß wegen der geringen Dicke des Füllmateriales zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Rückseitenschutzschicht, das zur Heißverschmelzung dient, die Lötstellen der seriellen Verbindungsabschnitte, die durch die thermische Energie bei Durchführung der Heißverschmelzung beeinflußt werden, einen Anstieg des elektrischen Widerstandes bewirken.
Wenn kein Rückseitenverstärkungselement verwendet wird, wie im Fall des gemäß Beispiel 10 erhaltenen Solarzellenmoduls, ist es möglich, einen wünschenswerten heißverschmolzenen Abschnitt unter Verwendung eines Elementes mit einer relativ hohen thermischen Leitfähigkeit auszubilden, so daß ein wünschenswerter Solarzellenmodul erhalten werden kann, der nicht nur einen ausgezeichneten anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad, sondern auch einen ausgezeichneten fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung besitzt, wie aus der Beschreibung von Beispiel 10 hervorgeht.
Selbst im Falle der Verwendung eines Rückseitenverstärkungselementes mit einer relativ geringen thermischen Leitfähigkeit kann ein wünschenswerter Solarzellenmodul erhalten werden, der nicht nur einen ausgezeichneten anfänglichen fotoelektrischen Umwandlungsgrad, sondern auch einen ausgezeichneten fotoelektrischen Umwandlungsgrad nach Dauerbelastung besitzt, indem ein Schichtkörper vorgesehen wird, der eine Oberflächenschutzschicht/ein Füllmaterial/eine Solarzelle/ein Füllmaterial/eine Rückseitenschutzschicht besitzt, wonach der Schichtkörper einer Heißverschmelzungsbehandlung an einem Element mit einer relativ hohen thermischen Leitfähigkeit unterzogen wird und der entstandene Gegenstand an einem Rückseitenverstärkungselement, das eine relativ niedrige thermische Leitfähigkeit besitzt, unter Verwendung eines Klebers fixiert wird, wie aus der Beschreibung von Beispiel 11 hervorgeht.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß ein verbesserter, äußerst zuverlässiger Solarzellenmodul geschaffen wird, der eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit besitzt und auf stabile und beständige Weise einen wünschenswerten fotoelektrischen Umwandlungsgrad aufweist, der selbst bei wiederholtem Gebrauch über einen langen Zeitraum unter harten Umweltbedingungen keine Verschlechterung erfährt. Tabelle 1

Claims

1. Solarzellenmodul mit einer Solarzelle (1403, 202, 402), die durch ein Füllmaterial (1402, 205, 205', 406, 406') zwischen einer Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403) und einer Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) verkapselt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403) mit der Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) über das Füllmaterial (1402, 205, 205', 406, 406') durch Heißverschmelzung verschweißt ist, so daß ein heißverschmolzener Abschnitt (1405, 201, 401) an mindestens einem Seitenendabschnitt des Solarzellenmoduls vorgesehen wird, und daß das für die Heißverschmelzung vorgesehene Füllmaterial (1402, 205, 205', 406, 406') eine Dicke (A), ausgedrückt in um, besitzt, die einen Bereich umfaßt, der durch die Beziehung: (Dicke der Solarzelle in um) + 75 um bis 1.400 um definiert ist.

2. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er den heißverschmolzenen Abschnitt (1405, 201, 401) an jedem von zwei oder mehr Seitenendabschnitten besitzt

3. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heißverschmolzene Abschnitt (1405, 201, 401) erhältlich ist, indem die Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403), das Füllmaterial (1402, 205, 205', 406, 406') und die Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) einer Heißverschmelzungsbehandlung unterzogen werden, um auf diese Weise die Oberflächenschutzschicht und die Rückseitenschutzschicht miteinander zu verschweißen, während das Füllmaterial ausgeschmolzen wird.

4. Solarzellenmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der heißverschmolzene Abschnitt (1405, 201, 401) erhältlich ist, indem die Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403), das Füllmaterial (1402, 205, 205', 406, 406') und die Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) einer Ultraschallschweißbehandlung unterzogen werden, um auf diese Weise die Oberflächenschutzschicht und die Rückseitenschutzschicht miteinander zu verschweißen, während das Füllmaterial ausgeschmolzen wird.

5. Solarzellenmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der heißverschmolzene Abschnitt (1405, 201, 401) in einem Abstand (B), ausgedrückt in um, vom entsprechenden Endabschnitt der Solarzelle angeordnet ist, der durch die folgende Gleichung definiert wird: (Dicke des für die Heißverschmelzungsbehandlung vorge sehenen Füllmateriales in um) x 0,8.

6. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der heißverschmolzene Abschnitt (1405, 201, 401) eine Adhäsion von 98,1 N/25 mm (Breite) im 180º- Abziehtest besitzt, wobei die Adhäsion bestimmt wird, indem ein Abschnitt des heißverschmolzenen Abschnittes, der die miteinander verschweißte Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403) und Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) umfaßt, abgetrennt wird, um eine Testprobe mit einer Breite von 25 mm zu erhalten, und die Oberflächenschutzschicht und Rückseitenschutzschicht in einer entgegengesetzten Richtung bei 180º unter Bedingungen von 85ºC und 85 % Restfeuchtigkeit abgezogen werden.

7. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403) einen Film aus einem Fluor enthaltenden Harz und die Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) einen Film aus Nylon oder Polyethylenterephthalat umfaßt.

8. Solarzellenmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluor enthaltende Harz für die Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403) ein Harz ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylentetrafluorethylen, Polyethylentrifluorid und Polyvinylfluorid besteht.

9. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial (1402, 205, 205', 406, 406') ein Material umfaßt, das lichtdurchlässig, thermoplastisch und witterungsbeständig ist.

10. Solarzellenmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das das Füllmaterial (1402, 205, 205', 406, 406') bildende Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Vinylacetat-Ethylencopolymer, Butyralharz, Silikonharz, Epoxidharz und fluoriertem Polyimidharz besteht.

11. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Solarzelle (1403, 202, 402) eine Halbleiterschicht (1103) mit fotoelektrischer Umwandlung umfaßt, die aus einem Einkristallsilicium-Halbleitermaterial, einem Nichteinkristallsilicium-Halbleitermaterial oder einem Verbundhalbleitermaterial besteht.

12. Solarzellenmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht (1103) mit fotoelektrischer Umwandlung eine Schichtstruktur mit einem pn-übergang, einem pin-Übergang oder einem übergang vom Schottky-Typ umfaßtc

13. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, der des weiteren eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht (1208) aufweist, die über der Solarzelle (1403, 202, 402) und auf der Seite der Oberflächenschutzschicht (1401, 206, 403) angeordnet ist.

14. Solarzellenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht (1208) einen Film umfaßt, der aus einem Lack gebildet ist, welcher Acrylharz und Silikonpolymer enthält, oder aus einem Lack der anorganischen Oxidreihe.

15. Solarzellenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht (1208) einen aus Siliciumdioxid gebildeten Film umfaßt.

16. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, der des weiteren eine Feuchtigkeitsverhinderungsschicht (1207, 407, 506) umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie die Solarzelle (1403, 202, 402) mit Ausnahme der Seite der Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) derselben umgibt.

17. Solarzellenmodul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitsverhinderungs schicht (207, 407, 506) einen Film umfaßt, der aus einem Lack gebildet ist, der Acrylharz und Silikonpolymer enthält, oder aus einem Lack der anorganischen Oxidreihe.

18. Solarzellenmodul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitsverhinderungsschicht (207, 407, 506) einen aus Siliciumdioxid gebildeten Film umfaßt.

19. Solarzellenmodul nach Anspruch 1, der des weiteren ein Rückseitenverstärkungselement (203, 405) umfaßt, das unter der Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) angeordnet ist.

20. Solarzellenmodul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückseitenverstärkungselement (203, 405) ein Element umfaßt, dessen Witterungsbeständigkeit, Steifigkeit, Flexibilität und thermische Leitfähigkeit gut genug sind.

21. Solarzellenmodul nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das das Rückseitenverstärkungselement (203, 405) bildende Element eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 30 W/m K s bei 3000 besitzt.

22. Solarzellenmodul nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das das Rückseitenverstärkungselement (203, 405) bildende Element ein Metallblech oder ein mit Zink beschichtetes Stahlblech umfaßt.

23. Solarzellenmodul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllmaterial (205', 406') zwischen der Rückseitenschutzschicht (1404, 204, 404) und dem Rückseitenverstärkungselement (203, 405) angeordnet ist.

24. Solarzellenmodul nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial (205', 406') ein Material umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Vinylacetat-Ethylencopolymer, Butyralharz, Silikonharz, Epoxidharz und fluoriertem Polyimidharz besteht.

25. Solarzellenmodul nach Anspruch 19, der gegenüberliegende gebogene Abschnitte besitzt.

26. Solarzellenmodul mit einer Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 25, die eine Vielzahl von Solarzellenelementen aufweist, die in Reihenschaltung integriert sind.