JP2000114569A

JP2000114569A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2000114569A
Application number: JP10285027A
Authority: JP
Inventors: Masataka Kondo; 正隆近藤
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスに直接薄膜太陽電池が形成された基板
一体型薄膜太陽電池モジュールにおいて、大型化した際
にも、ガラス板などの透明パネルを厚くしたり、強化ガ
ラスを使用することなしに強度を確保でき、かつ信頼性
の高い太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】ガラスに直接形成された薄膜太陽電池素
子と、充填材と、裏板とを順次積層してなる太陽電池パ
ネルを含む太陽電池モジュールであって、前記裏板は略
平面の裏板と平面でない裏板材とが真空ラミネート法を
用い接着材より接着され、接触部と、略平面の裏板から
離れた非接触部とを備える太陽電池モジュール構成とす
る。また、平面ではない裏板材の周囲を折り上げて、素
子端部を保護することでフレームも省略することが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜太陽電池モジ
ュールに係り、特に大型の太陽電池モジュールに利用で
きる。

【０００２】

【従来の技術】環境保護や省エネルギー化のために、太
陽光発電が注目され、国家的な制度の拡充に伴い、大量
の太陽電池が住宅やビルなどの建物に設置するようにな
った。近年、シリコンウェハ等の材料の確保などの問題
から、現在実用化されている結晶系の太陽電池に代わっ
て薄膜系の太陽電池が注目されているが、コスト面での
特徴を生かすために、結晶系の太陽電池の様に強化ガラ
スの表面板と裏板の間に充填材を入れ太陽電池素子を封
入する方式ではなく、表面ガラスに透明電極層、半導体
層、裏面電極層を直接形成し、これに薄い充填材を介し
て裏板を接着し、枠材を取り付けて太陽電池モジュール
として構成されていた。

【０００３】この太陽電池モジュールは、通常、太陽電
池の受光面側のガラスにＳｎＯ２を熱ＣＶＤ法で形成
し、アモルファスシリコンなどの半導体をプラズマＣＶ
Ｄ法で形成し、裏面電極をスパッタ法で形成し、それら
をレーザ加工法等の手段で集積して形成された薄膜太陽
電池素子（１１）と、その反受光面側にＥＶＡ（エチレ
ンー酢酸ビニル共重合体）などの透明な充填材料で封入
し、さらにアルミ箔をＰＶＦ（ポリフソ化ビニル）でサ
ンドイッチした防湿性のフィルムで充填材料を覆ったい
わゆる基板一体型薄膜太陽電池モジュールが用いられて
いた。

【０００４】このような太陽電池モジュールを住宅の屋
根等に取り付ける場合、モジュールの取り付け作業を軽
減し、効率よく取り付けるために、また、発電量当たり
のモジュール数を減らして製造ラインの負担を軽減して
コスト低減をするためにモジュールを大型化が求められ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、基板一体型
薄膜太陽電池モジュールでは、モジュールの強度はガラ
ス基板で確保されているため、モジュールを大型化する
際には、必要な強度を確保するためにガラス板を厚くし
なければならなかった。しかしながら、ガラス板を厚く
すると重量が大きくなってモジュールの取り扱いが困難
になり、かつモジュールの支持部材も高強度にしなけれ
ばならないとともに、光の透過量が少なくなって発電効
率が低下するという間題があった。従って、従来の太陽
電池モジュールでは大型化に限度があり、外壁などへは
小形のモジュールを多数取り付けなければならず、取り
付け作業が煩雑であるという間題があった。

【０００６】この問題はガラス板を強化ガラスにするこ
とである程度まで解決可能であるが、強化した透明電極
付きガラスの入手が困難であるという問題から、通常の
ガラスでしか基板一体型薄膜太陽電池モジュールは構成
できないという制限が生じた。

【０００７】この問題を解決するために、裏面に裏板の
アルミ箔の代わりにアルミ押出型材やロール成形鉄板等
の剛性板材を用いることが提案されている。このモジュ
ールでは、板だけでなく、剛性板材によつても強度が確
保されるため、大型化した際にもガラス板を厚くせずに
すむという利点があった。しかしながら、実際にモジュ
ールを製造すると新たな間題が生じた。すなわち、太陽
電池モジュールを製造する場合には、ＥＶＡ、太陽電
池、アルミ押出形材などの構成部材を、１５０度℃程度
の高温で接着する必要がある。この際、剛性板材はガラ
スと著しく熱膨張係数が異なるため変形するという間題
があった。また、剛性板材は平面板である場合は強度を
確保できないことから、波板等の折り曲げ可能をするた
め全体としての厚みが増加して、現在まで信頼性を確保
できていた真空ラミネート法が利用できない問題が生じ
ていた。

【０００８】また、結晶系太陽電池によく用いられるス
ーパーストレート方式の太陽電池モジュールの強度を改
善した例として特開平８−１８１３４７に示すような透
明パネルに充填材を配置し構造強化された波板などに充
填材と局所的に接触する構造が提案されているが、基板
一体型薄膜太陽電池モジュールに真空ラミネート装置を
用いて適応する試みはなされておらず、基板一体型薄膜
太陽電池モジュールにおける信頼性を確保するための真
空ラミネート法での検討はなされていない。なお、実際
には特開平８−１８１３４７においては構造強化を十分
にするためにはリブの大きさを充分大きくする必要が生
じ、概略１０ｍｍ〜２０ｍｍの厚みにする必要が生じ
る。一方、真空ラミネータでの封止は、加圧がゴム等に
て行われるがこの大きさのリブにはゴムが追随しないこ
と、局所的に大きな力が生じてガラス等が割れる可能性
があり現実的には真空ラミネートでは実現不可能とな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、基板
一体型の薄膜太陽電池モジュールを大型化した際に、ガ
ラス板などの透明パネルを厚くせずに強度を確保できる
とともに、真空ラミネート法等の信頼性のある封止方法
を活用でき、さらには太陽電池モジュールの実用時の変
形を防止することができる太陽電池モジュールを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池モジュ
ールは、透明絶縁基板に直接形成された薄膜太陽電池素
子と、充填材と、裏板とを順次積層してなる太陽電池パ
ネルを含む太陽電池モジュールであって、前記裏板は略
平面の裏板と平面でない裏板材とが接着材より接着され
接触部と、略平面の裏板から離れた非接触部とを備えて
形成されていることを特徴とする。

【００１１】この際、この外枠と太陽電池パネルとが連
結されて略平面の裏板を外気から遮断していることが好
ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明においては、太陽電池モジ
ュールは、ガラス板直接形成された薄膜太陽電池素子
と、ＥＶＡなどの透明充填材と、略平面の裏板とを高温
接着し、その後、この略平面の裏板に、剛性を有する平
面でない裏板材を接着剤で接着する。この際、剛性を有
する平面でない裏板材は、略平面の裏板に接触する接触
部と、これから離れた非接触部とを備えているため、加
熱、冷却で裏板が変形しても、その変形力は非接触部で
吸収され、透明充填材や太陽電池に伝わる力が軽減され
るため、透明充填材や太陽電池などの破損や変形が防止
される。また、このため、裏板として、塩ビ鋼板、フッ
素鋼板、アルミ板などの強度を有する部材を用いること
ができ、さらに平板状ではなく接触部、非接触部が形成
されたつまり凹凸によるリブや突起などの補強構造が形
成された裏板を用いているので、太陽電池モジユールの
強度が補強され、モジュールを大型化した場合でも透明
パネルを厚くする必要がなく、重量増加が抑えられて取
り扱いが容易となり、かつ光の透過量低下が防止されて
発電効率が向上する。

【００１３】以下、本発明の図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の第１形態の太陽電池モジュールが示
されている。太陽電池パネル１０は、ガラス基板に直接
形成された薄膜太陽電池素子１１と、ＰＶＦ（ポリフッ
化ビニル）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等
のフィルム状の略平面の裏板１３ａが、ＥＶＡ（エチレ
ンー酢酸ビニル共重合体）、ＰＶＢ（ボリビニルブチラ
ール）等の接着力を有する樹脂からなる充填材１２が接
着され、さらにシリコーン、ブチルゴム、ポリウレタン
等の液状接着材あるいは構造接着用両面テープで、ロー
ル成形したまたはプレス成形することなどによって波板
状あるいは強化リブを形成された裏板１３ｂと、が接着
されている。この構成の太陽電池パネルの外周部は平面
となっているので、従来の太陽電池モジュールの場合と
同様にブチルゴム、シリコーン等からなるシール材を用
いて外周面を覆うアルミ製の外枠１６とを備えて構成す
ることができる。また、モジュールとしての強度はパネ
ルの段階で実現しているので、より簡略には、パネルを
直接に架台に設置することも可能である。

【００１４】このガラス基板に直接形成された薄膜太陽
電池素子１１は、１つの太陽電池パネル１０において数
十段の単位素子が直列および並列に接続されて所定の電
圧、電流を出力できるように構成されている。平面では
ない裏板１３ｂは、接着剤１４に接触する接触部２１と
素子から離れた非接触部２２とがモジュール１０の短辺
方向に沿って交互に設けられるように波板状に形成され
ている。この裏板１３ｂは、フッ素鋼板やアルミ板をロ
ール成形したり、超塑性アルミ合金をプレス加工するこ
とによって形成されている。

【００１５】裏板１３ｂの長辺側の両端部は、略平面の
裏板１３ａと連結されている。また、裏板１３ｂの短辺
側の両端部は、外枠１６に当接されて適宜シール材やこ
のシール材を覆うカバー材が設けられてシールされてい
る。ここで、略平面の裏板１３ａと充填材によって薄膜
太陽電池素子１１は温度、湿度に関しては耐候性を既に
有する構成となっているので、裏板１３ｂでこの面を密
封する必要はなく、強度面、設置の容易性、工程の簡便
性を考慮して裏板１３ｂを設計される。

【００１６】この場合、略平面の裏板１３ａは、裏板１
３ｂにより光が遮断されるため、耐紫外線特性を改善し
ていない安価なフィルムの使用が可能になる。

【００１７】ガラス基板に直接形成された薄膜太陽電池
素子１１と、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）やＰＥＴ（ポ
リエチレンテレフタレート）等のフィルム状の略平面の
裏板１３ａが、ＥＶＡ（エチレンー酢酸ビニル共重合
体）、ＰＶＢ（ボリビニルブチラール）等の接着力を有
する樹脂からなる充填材１２が接着され、さらにシリコ
ーン、ブチルゴム、ポリウレタン等の液状接着材あるい
は構造接着用両面テープで、ロール成形したまたはプレ
ス成形することなどによって波板状あるいは強化リブを
形成された裏板１３ｂと、が接着されている。

【００１８】このような太陽電池モジュール１０は、ま
ずガラス基板に直接形成された薄膜太陽電池素子１１、
略平面の裏板１３ａ、充填材１２を真空ラミネート法で
ラミネートした後、接着材１４を略平面の裏板１３ａに
部分的あるいは全面に塗布した後、平面ではない裏板１
３ｂを配置してクリップ等で固定し、接着剤を硬化する
ことで形成される。

【００１９】この構成により、従来はガラスの剛性のみ
に強度依存していたのが、裏に貼り付けたロール成形さ
れたあるいはプレス成形された剛性のある裏板１３ｂを
設けたので、大幅に強度を向上することができる。この
場合、計算によれば、剛性のある裏板は独立で強度を有
する様に設計することが好ましい。このため、太陽電池
モジュール１０を大型化した場合でも、太陽電池素子の
ガラス基板を厚くして強度を向上させる必要がなく、太
陽電池モジュール１の重量増加を抑えることができて輸
送や取付時にも容易に取り扱うことができ、かつガラス
基板の透過光量の減少も押さえられて発電効率を向上す
ることができる。これにより、例えば１ｍ角程度の大型
の太陽電池モジュール１を４ｍｍ程度のガラス基板で構
成することができる。

【００２０】また、この構成では接触部２１、非接触部
２２が形成されるように裏板１３ｂを波板状に形成した
ので、特に強度が必要なモジュール１の長辺方向の強度
を向上することができる。裏板１２の短辺方向の強度は
あまり高くないが、モジュールを短辺支持にして架台で
剛性を維持することで解決することができる。

【００２１】また、図２には裏板の一部が太陽電池素子
のガラス基板の周囲を囲む構成となっており、ガラス基
板との間には緩衝材あるいはシール材で保護する構成と
なっている。この場合、シール材は耐候性のあるものが
要求される。裏板の凹凸形状を図３に示す。これらは、
図１などで説明した物と異なり、プレス成形で剛性板の
リブを構成したものである。この方式では、自由に凹凸
を設計できるので意匠性に優れる他、リブ形状を適宜設
計することで、長辺方向と短辺方向の両方に剛性を高め
た構成も可能である。ここでは２例示すが、いずれも一
方向のリブが交差する様な形状になっている。

【００２２】

【実施例】（実施例１）裏面板１３ｂの一例として、
０．４ｍｍのフッ素鋼板を波板にして、従来の太陽電池
素子／ＥＶＡ／テドラー構造の裏面に真空ラミネート法
により貼り付けた。太陽電池は強度として０．４ｍｍの
フッ素鋼板を波板のない太陽電池単体の場合では、４０
ｍ相当の風圧しか持たないものが本実施例では６０ｍ相
当の風圧に耐える設計ができた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、基
板一体型薄膜太陽電池モジュールにおいて、真空ラミネ
ート法により簡略封止した接触部および非接触部を有す
る裏板を設けることで、基板一体型薄膜太陽電池モジュ
ールを大型化した際にも、ガラス板などの透明パネルを
厚くせずに強度を確保できる。これにより、基板一体型
薄膜太陽電池モジュールの大型化が実現でき、建物外壁
等に取付ける際の取付個数が減少して作業性を向上でき
る。また、裏面板に高価なフッ素系フィルムを用いる必
要がなくなり、従来のモジュールと比較してコストアッ
プにならず、商品性を高めた太陽電池モジュールを実現
できる。さらに、信頼性を確保できる真空ラミネート法
が採用可能であるので、長期の使用に耐えうる太陽電池
モジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１形態を示す斜視図である。

【図２】第１形態の要部を示す一部を示した断面図であ
る。

【図３】本発明で重要な裏板材の凹凸形状を示したもの
である。

【符号の説明】

１太陽電池モジュール１０太陽電池パネル１１透明絶縁基板に直接形成された薄膜太陽電池素
子１２充填材１３裏板１３ａ略平面の裏板１３ｂ平面でない裏板材１４接着材１５シール材１６外枠２１接触部２２非接触部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明絶縁基板に直接形成された薄膜太陽
電池素子（１１）と、充填材（１２）と、裏板（１３）
とを順次積層してなる太陽電池パネル（１０）を含む太
陽電池モジュール（１）であって、前記裏板（１２）は
略平面の裏板（１３ａ）と平面でない裏板材（１３ｂ）
とが接着材（１４）より接着され接触部（２１）と、略
平面の裏板（１３ａ）から離れた非接触部（２２）とを
備えて形成されていることを特徴とする太陽電池モジュ
ール。
【請求項２】前記太陽電池パネル（１０）の周面には
外枠（１６）がはめられ、この外枠（１６）と前記略平
面の裏板（１３ａ）または平面でない裏板材（１３ｂ）
の端縁とが連結されて透明充填材（１３）を外気から遮
断していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モ
ジュール。
【請求項３】前記平面でない裏板材（１３ｂ）の周囲
が、前記薄膜太陽電池素子（１１）の端部に沿って折り
曲げられ、該折り曲げ部分と前記薄膜太陽電池素子（１
１）にシール材（１５）を充填することにより外気から
遮断していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池
モジュール。
【請求項４】前記略平面の裏板（１３ａ）と平面でな
い裏板材（１３ｂ）とがそれぞれ真空ラミネータ法によ
り接着されることを特徴とする請求項１〜３記載の太陽
電池モジュール。