JP2002217441A

JP2002217441A - 太陽電池パネルの製造方法

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Publication number: JP2002217441A
Application number: JP2001012454A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ito; 智啓伊藤; Mikiya Shinohara; 幹弥篠原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】曲面形状に成形しても太陽電池セルやモジュ
ールに応力がかからず、製造歩留まり及び耐久性に優
れ、周囲構造物の形状に合致させ易い太陽電池パネルが
得られる、樹脂系太陽電池パネルの製造方法を提供する
こと。【解決手段】太陽電池パネル前駆体５をクランプ６で
挟み固定する。ＰＶ２の縁部よりも外側で且つシート
１，１’が存在する部分を挟む。ヒータ８でシート１，
１’の加熱を行う。１，１’が成形可能な温度に達した
ら加熱を中止し、同時に圧着用のクランプ９を閉じ、シ
ート１とシート１’を圧着する。圧着用クランプ９によ
る圧着終了と同時に、ホース７を経由して金属筒４から
流体を圧入しながら、型１０を締める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲面を形成可能
で、周囲の構造物の形状に合致させて設置できる、樹脂
を用いた太陽電池パネル（以下、「樹脂系太陽電池パネ
ル」という）の製造方法に係り、更に詳細には、曲面形
状に成形しても太陽電池セルやモジュールに応力がかか
らず製造歩留まりに優れ、耐久性にも優れた太陽電池パ
ネルが得られる樹脂系太陽電池パネルの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽電池セルやモジュールの支持
構造体としては、ガラス・鋼板・樹脂等が用いられる
が、特に樹脂は、任意の形状に成形可能であり、成形時
にフィルムタイプの太陽電池モジュールを樹脂中に埋め
込むことが可能で量産性にも優れ、また他の材質に比べ
て比重が小さく軽量であり、曲面形状を有する構造物上
にも外観を損ねることなく組み込むことができる曲面状
の太陽電池パネルをもたらす。

【０００３】このような曲面状の樹脂系太陽電池パネル
を得る代表的な方法としては、例えば特開平５−９０６
２５号公報や特開平７−２２６５２９号公報において開
示されているような射出成形法や、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ
ＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｌｄｉｎｇ）法及び圧縮成形
法等が挙げられる。これらの方法では、予め金型内に太
陽電池セル及び／又はモジュール（以下、「ＰＶ」と略
す）を配置し、ここに樹脂を充填して所望の太陽電池パ
ネルを得る。これらの方法は生産性に優れるものの、成
形時の曲げや成形後に樹脂が冷却していく際のいわゆる
成形収縮による応力によって、ＰＶに割れ等の破損を生
じさせることがあり、これが製造歩留まりを低下させる
要因となっていた。

【０００４】また、製品となった太陽電池パネルを屋外
において使用する場合、パネルを構成する樹脂材は、外
気温の変化や太陽光等による熱によって熱膨張又は収縮
を生ずる。一般に、樹脂はその線膨張係数がガラスや太
陽電池の主要構成要素である薄膜半導体層に比べて大き
く、上述の製造時と同様に、従来の太陽電池パネルの構
成では、薄膜半導体層などが樹脂材から応力を受けるこ
とになる。この結果、ＰＶに亀裂が生じて発電効率が低
下する等といった耐久性の問題も生ずる可能性があっ
た。

【０００５】更に、従来のＰＶの構成では、薄膜半導体
層の上下面を接着層や融着防止層で保護しているもの
の、この応力を回避する効果は十分とは言えず、理想的
にはＰＶが樹脂材から応力を受けない状態で成形され、
成形後もＰＶが応力を受けない構造であることが好まし
く、かかる観点からは、例えば樹脂で中空構造を作りこ
の構造を保持しながら成形できるブロー成形や、予め分
割して樹脂を成形し、これにＰＶを入れた後に貼り合わ
せるといった方法が挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブロー
成形において、パリソン内にＰＶを配置、固定するのは
困難であり、また、予備成形品の貼り合わせには、多数
の工程が必要であり、製品取得までに時間がかかるばか
りか、型費や材料費も増加してコスト増につながるとい
う課題があった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、曲面形状に成形しても
太陽電池セルやモジュールに応力がかからず、製造歩留
まり及び耐久性に優れ、周囲構造物の形状に合致させ易
い太陽電池パネルが得られる、樹脂系太陽電池パネルの
製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ＰＶが有する配線
部を有効に利用し、流体を用いてＰＶと樹脂材との接触
を抑制ないし回避した状態で成形等を行うことにより、
上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成する
に至った。

【０００９】即ち、本発明の太陽電池パネルの製造方法
は、配線部を有する板状の太陽電池セル及び／又はモジ
ュールを、その少なくとも片面を覆うに十分な面積を有
する少なくとも２枚の樹脂シートの間に配置して太陽電
池パネル前駆体を形成し、この際、上記太陽電池セル及
び／又はモジュールは、上記配線部を上記樹脂シート同
士で挟持することにより、これら樹脂シートの間に具備
され、得られた太陽電池パネル前駆体を、所望形状を付
与する型内にセットし、上記樹脂シートを加熱し、これ
ら樹脂シートの上記太陽電池セル及び／又はモジュール
の縁部よりも外側の部分同士を圧着し、次いで、上記圧
着によって規定された上記太陽電池セル及び／又はモジ
ュールが配置されている上記樹脂シート同士の空間に流
体を圧入しながら、上記太陽電池セル及び／又はモジュ
ールと上記樹脂シートとの接触を抑制した状態で型締め
を行い、しかる後、上記太陽電池セル及び／又はモジュ
ールと上記樹脂シートとの接触を回避した状態で冷却
し、所望形状を有する太陽電池パネルを得ることを特徴
とする。

【００１０】また、本発明の太陽電池パネルの製造方法
の好適形態は、上記配線部が上記樹脂シートの外方に延
在しており、上記圧着により上記樹脂シートと接合され
るこの配線部の部分が、金属製の筒で覆われていること
を特徴とし、この場合、この金属製の筒が上記流体の供
給口として用いられることが望ましい。更に、本発明の
太陽電池パネルの製造方法の他の好適形態は、上記樹脂
シートの代わりに、所定の凹所付き樹脂材や筒状の樹脂
材を用い、この樹脂材や筒中に太陽電池セル又はモジュ
ールを配置し、上記の加熱、圧着及び型締めを行うこと
を特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の製造方法においては、ＰＶの配線部を
利用し、ＰＶを樹脂シート間に位置決めして型内にセッ
トする。加熱後、ＰＶの縁部より外方に位置する樹脂シ
ートの部分同士を圧着して、ＰＶを樹脂シート間に封じ
る。次いで、圧着により形成した空間に所定の流体を圧
入しながら型締めして成形する。この型締めにおいて
は、流体圧入によりＰＶと樹脂シートとの接触が抑制さ
れる。その後、圧入された流体により、ＰＶと樹脂シー
トとが接触しない状態で冷却される。従って、得られる
太陽電池パネルでは、ＰＶには樹脂シートの収縮による
応力や型から受ける応力が生じていない。

【００１２】また、本発明の製造方法において、配線部
に金属製の筒を部分的に装着して樹脂シートの外方に延
在させ、樹脂シート同士の圧着部分がこの金属筒を通る
ようにすれば、圧着による配線部の断線を防止できると
ともに、ＰＶの位置決めをいっそう良好に行うことがで
きる。また、金属筒を圧入する流体の供給口として用い
ることができるばかりか、配線部を形成する導電材と電
気接続させておけば、この金属筒自体を得られる太陽電
池パネルの電気接続用端子として用いることも可能であ
り、便利である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をその
作用とともに詳細に説明する。まず、図１は本発明の太
陽電池パネルの製造方法に用いる樹脂シート、ＰＶ及び
金属製の筒の構成を示す概略図である。また、図１
（ａ）は上面図、図１（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ縦方
向及び横方向の方向から見た断面図である。

【００１４】図１において、樹脂シート１、１’は熱可
塑性樹脂製のシートであり、樹脂シート１と樹脂シート
１’は、同一組成である必要はなく、組成等も特に限定
されないが、ＰＶ２の受光面側に位置するシートとして
は、光透過量を確保するためポリメチルメタクリレート
に代表されるアクリル系樹脂、ポリカーボネート、フッ
素系樹脂及びシリコーン系樹脂等の透明な樹脂が好まし
い。また、機械的強度上許容されるのであれば、成形の
容易さから無延伸のシートを用いることが好ましい。

【００１５】配線３は、同図ではＰＶ２の両端からシー
ト外部にそれぞれ引き出されているが、この引き出し方
向は同一方向でもよいし、直角方向でもよい。また、適
当な長さ分をＰＶ２側に余しておいてもよい。金属製の
筒４の材質は、特に限定されず、銅、アルミニウム及び
鉄等が用いられ、また断面形状も真円である必要はなく
楕円でも構わないが、シートと水平方向に長軸を有する
楕円とすることが好ましい。また同図では、金属筒４は
配線３の一部を覆っているが、配線３全てを覆っていて
もよい。

【００１６】なお、図１では、ＰＶ２は１枚配置されて
いるが、例えば図２のように複数枚配置されていてもよ
い。この場合、配線３は、図２の左方に示すように１本
の金属筒で覆われていてもよいし、別々に２本の金属筒
を用いてもよく、更には、図２の右方に示すように、二
股に分かれたＹ字形の筒を用いてもよい。

【００１７】図３〜７に、本発明の太陽電池パネルの製
造方法の概略を示す。まず、図１及び図２で示した如
く、シート１，１’、ＰＶ２、配線３及び筒４を有する
積層体（太陽電池パネル前駆体）５をクランプ６で挟み
固定する（図３（ａ））。挟む位置はＰＶ２の外周（縁
部）よりも外側で且つ樹脂シート１，１’が存在する部
分とする（図３（ｂ））。なおこの際、金属製の筒４が
潰れないよう、クランプ６には凹部を設けておく。ま
た、この段階で金属筒４に、気体及び／又は液体などの
流体を充填するためのホース７を接続し、これを流体を
送出するポンプ又はタンク等に接続する。

【００１８】次に、ヒータ８で樹脂シート１，１’の加
熱を行う（図４）。このとき、樹脂シート１，１’が融
着するのを防止するため、ホース７に別ラインより大気
圧程度の空気を送り出しながら加熱してもよい。樹脂シ
ート１，１’が成形可能な温度に達したら加熱を中止
し、同時に圧着用のクランプ９を閉じ、樹脂シート１と
樹脂シート１’を圧着する（図５（ａ））。圧着する部
分は、ＰＶ２の縁部より外側で且つクランプ６より内側
の部分であり、この後の工程で圧入する気体又は液体が
樹脂シート１と樹脂シート１’の間から漏れないように
周状に圧着する（図５（ｂ））。但し、金属筒４が潰れ
ないように、圧着用クランプ９には、金属筒４の断面と
同一形状の凹部を設けておく。

【００１９】圧着用クランプ９による圧着終了と同時
に、ホース７を経由して金属筒４から流体を圧入しなが
ら、型１０を締める（図６）。このときに圧入する気体
や液体等の流体については後述する。また、圧入圧力
は、樹脂シートの厚みやパネル形状等によるが０．１〜
１．０ＭＰａの範囲であり、好ましくは０．１５〜０．
７ＭＰａの範囲である。なお、圧入する流体の温度は室
温でもよいが、良好な成形性を確保するためには適切な
温調を実施することが望ましい。

【００２０】上記圧力は、樹脂シートが十分に冷却され
るまで保持することが好ましい。また、圧入した流体を
得られる太陽電池パネル内に封入する必要がある場合
は、冷却後に圧力を大気圧程度まで下げ、金属筒４の端
部を圧縮して封止すればよい。この際、金属筒４の圧縮
は、クランプ６に可動部を設けて行ってもよいし、圧縮
装置を別途設置して行ってもよい。冷却が終了したら型
１０を開き、製品（太陽電池パネル）を取り出して成形
を終了する（図７）。必要ならば、トリミング等の２次
加工を行う。

【００２１】上述の圧入する流体としては、各種気体、
液体又はゾル及びこれらの任意の組合せに係る流動性を
有する媒体を挙げることができる。圧入気体としては、
可燃性を有するものや樹脂材との反応性を有するものは
避けた方がよく、空気や窒素がコスト的にも好ましい
が、ＰＶの腐食等を回避するため十分に乾燥したものを
用いることが望ましい。一方、圧入液体としても、樹脂
材との反応性を有するものは避け、樹脂材とのＳＰ値の
差が１．５以上のものが好ましい。また、沸点は特に限
定されないが、使用環境温度と成形温度を考慮して選択
する必要があり、１３０℃以上のものが好ましく、２０
０℃以上のものが更に好ましい。

【００２２】また、太陽電池パネル内に封入する場合
は、凝固点が−３０℃以下のものが好ましく、ＰＶの腐
食等を回避するため抵抗率が１０^１０Ω・ｍ以上のもの
が好ましい。例えば、シリコーン油、脂肪族油等が挙げ
られる。また上記条件を満たせばゾルやゲルを利用する
ことも可能である。本発明の主たる目的は、ＰＶが樹脂
材から受ける応力の緩和にあるが、上述のように液体を
封入することで耐衝撃性の向上も図ることができる。な
お、封入する流体として液体やゾルを用いると、気体よ
りも熱容量が大きいので成形性を向上することができ、
更には、水に対する溶解性の低いものを用いれば、得ら
れる太陽電池パネルの耐湿性をも向上することが可能に
なる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。

【００２４】（実施例１）まず、２００ｍｍ×２００ｍ
ｍ角のポリイミドフィルム上にａ−Ｓｉ（アモルファス
シリコン）太陽電池を作成したフィルムタイプ太陽電池
モジュールを用意し、この上に厚さが１ｍｍのポリメチ
ルメタクリレートのシートを積層し、曲率半径が４００
ｍｍとなるように曲げた状態で、ソーラーシミュレータ
ーにより光強度ＡＭ１．５相当の光を照射して短絡電流
を測定し、成形前初期値とした。次に、この太陽電池モ
ジュールの配線の被覆を除去し、これを正負両極ともに
内径５ｍｍの銅製パイプに通した。これを３５０×３５
０ｍｍ角で厚さが１ｍｍの２枚のポリメチルメタクリレ
ートのシート間に挟み、更に全体をアルミニウム製の枠
の間に挟んで固定し、市販の真空圧空成形機にセットし
た。

【００２５】次いで、銅製パイプにゴムチューブを接続
し、更に銅製の配管を用いて延長し、これをレギュレー
タを経由して窒素ボンベに接続した。銅製配管にはリボ
ンヒータを巻き付け更に断熱材で覆い、ゴムチューブに
も断熱材を巻き付け、気体温度が５０℃程度となるよう
に温調した。また、圧着用のクランプとしては、アルミ
ニウム製で、温調できるようにヒーターを埋め込んだも
のを用いた。クランプの駆動は油圧で行い、型とは別系
統で制御可能なものとした。型には一般的な樹脂型を用
い、温調用のヒーターを埋め込んだものを成形機にセッ
トし、圧縮空気で駆動する形式のものとした。なお、ク
ランプは８０℃、型は表面温度が５０℃となるように温
調した。

【００２６】レギュレータを調節して圧力を０．１ＭＰ
ａとした窒素を送出しながら、成形機のヒーターでシー
ト表面温度が１８０℃となるまで加熱し、圧着用クラン
プを締めてシート間の圧着を行った。圧着後、窒素圧力
を０．５ＭＰａに上げ、同時に型締めを行った。この状
態で６０秒間保圧した後、型及びクランプを開き、成形
品を取り出し、しかる後、銅製パイプを小型プレス器で
潰して閉じ、配線と電気的に接続し、曲率半径４００ｍ
ｍで２枚のポリメチルメタクリレート間に３ｍｍの空間
を有する樋状の太陽電池パネルを得た。

【００２７】得られた太陽電池パネルに、上記同様に光
強度ＡＭ１．５相当の光を照射して短絡電流を測定して
成形前初期値と比較したところ、電流値に変化はなく、
太陽電池モジュールに亀裂等の破損が生じていないこと
が確認できた。次に、この太陽電池パネルを恒温恒湿槽
に入れ、熱サイクル耐久試験を行った。室温で０．５ｈ
→１００℃で４．０ｈ→室温で０．５ｈ→−４０℃で
１．５ｈ→室温で０．５ｈ→７０℃、９５ＲＨで３．０
ｈ→室温で０．５ｈ→−４０℃で１．５ｈを１サイクル
とし、３サイクル実施した後、上記同様に短絡電流の測
定を行ったが、やはり電流値に変化はなく耐久性に優れ
ることを確認できた。

【００２８】（実施例２）実施例１と同様に、２枚のポ
リメチルメタクリレートのシート間に配線を銅製パイプ
に通した太陽電池モジュールを挟み、これをアルミニウ
ム製の枠の間に挟んで固定し、真空圧空成形機にセット
した。次に、銅製パイプにゴムチューブを接続し、更に
銅製配管で延長し、これを送出圧力及び温度の調整が可
能なケミカルポンプに接続した。また、ケミカルポンプ
で送出する液体としては、ジメチルシリコーンを主成分
とするシリコーン油（信越化学工業製：ＫＦ９６系）を
用いた。銅製の配管及びゴムチューブには断熱材を巻き
付け、シリコーン油温度が８０℃程度となるように温調
した。なお、圧着用のクランプ、型は実施例１と同様と
した。

【００２９】成形機のヒーターでシート表面温度が１８
０℃となるまで加熱し、圧着用のクランプを締めてシー
ト間の圧着を行った。圧着後、圧力を０．５ＭＰａとし
たシリコーン油を送出しながら、同時に型締めを行っ
た。この状態で６０秒間保圧した後、ポンプを停止し、
成形内部のシリコーン油圧力を大気圧まで下げ、銅製パ
イプを小型プレス機で潰して閉じ、配線と電気的に接続
するとともにシリコーン油を封入した後、型及びクラン
プを開いて成形品を取り出し、曲率半径４００ｍｍで２
枚のポリメチルメタクリレート間に３ｍｍの空間を有
し、シリコーン油が封入された樋状の太陽電池パネルを
得た。実施例１と同様に、成形前後、熱サイクル耐久試
験前後の電流値を測定したが変化はなく、太陽電池モジ
ュールに亀裂等の破損が生じていないことが確認でき
た。

【００３０】以上、本発明を若干の好適実施形態及び実
施例により詳細に説明したが、本発明はこれらに限定さ
れるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々
の変形実施が可能である。例えば、上記実施例では、樹
脂シートを用いて成形を行ったが、樹脂シートの代わり
に筒状の樹脂材を用い、この筒中にＰＶを配置して、上
述の如き上記の加熱、圧着及び型締めを行うことも可能
である。なお、かかる中空構造を形成するに当たって
は、必ずしも樹脂材を筒状にする必要はなく、ＰＶを樹
脂材と接触させないのに十分な空間を形成する凹所を有
すればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ＰＶが有する配線部を有効に利用し、ＰＶと樹脂材
との接触を抑制ないし回避した状態で成形等を行うこと
としたため、曲面形状に成形しても太陽電池セルやモジ
ュールに応力がかからず、製造歩留まり及び耐久性に優
れ、周囲構造物の形状に合致させ易い太陽電池パネルが
得られる、樹脂系太陽電池パネルの製造方法が提供され
る。また、太陽電池パネル内に液体を封入すれば耐衝撃
性を向上でき、更には、ガラス繊維や色材、光変色材等
を圧入液体に混入すれば、パネルに意匠性を付与するこ
とも可能である。更にまた、圧入流体に蓄熱材を混入す
れば太陽電池を保温でき、良好な発電効率を長期に亘っ
て維持することも可能である。更に、中空構造を有する
ので、開口部を設ければ、パネル全体を水冷及び空冷す
ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池パネル前駆体の積層状態
を示す上面及び断面図である。

【図２】本発明に係る太陽電池パネル前駆体の別の構成
を示す上面図である。

【図３】本発明の製造方法において、曲面形状を有する
太陽電池パネル製造における諸工程の一例を示す説明図
である。

【図４】本発明の製造方法において、曲面形状を有する
太陽電池パネル製造における諸工程の一例を示す説明図
である。

【図５】本発明の製造方法において、曲面形状を有する
太陽電池パネル製造における諸工程の一例を示す説明図
である。

【図６】本発明の製造方法において、曲面形状を有する
太陽電池パネル製造における諸工程の一例を示す説明図
である。

【図７】本発明の製造方法において、曲面形状を有する
太陽電池パネル製造における諸工程の一例を示す説明図
である。

【符号の説明】

１、１’ 樹脂シート２太陽電池モジュール３配線４金属製の筒５積層体（太陽電池パネル前駆体）６クランプ７ホース８ヒーター９圧着用クランプ１０成形型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線部を有する板状の太陽電池セル及び
／又はモジュールを、その少なくとも片面を覆うに十分
な面積を有する少なくとも２枚の樹脂シートの間に配置
して太陽電池パネル前駆体を形成し、この際、上記太陽
電池セル及び／又はモジュールは、上記配線部を上記樹
脂シート同士で挟持することにより、これら樹脂シート
の間に具備され、得られた太陽電池パネル前駆体を、所望形状を付与する
型内にセットし、上記樹脂シートを加熱し、これら樹脂シートの上記太陽
電池セル及び／又はモジュールの縁部よりも外側の部分
同士を圧着し、次いで、上記圧着によって規定された上記太陽電池セル
及び／又はモジュールが配置されている上記樹脂シート
同士の空間に流体を圧入しながら、上記太陽電池セル及
び／又はモジュールと上記樹脂シートとの接触を抑制し
た状態で型締めを行い、しかる後、上記太陽電池セル及び／又はモジュールと上
記樹脂シートとの接触を回避した状態で冷却し、所望形
状を有する太陽電池パネルを得ることを特徴とする太陽
電池パネルの製造方法。
【請求項２】上記配線部が上記樹脂シートの外方に延
在しており、上記圧着により上記樹脂シートと接合され
るこの配線部の部分が、金属製の筒で覆われていること
を特徴とする請求項１記載の太陽電池パネルの製造方
法。
【請求項３】上記金属製の筒が、上記流体の供給口と
して用いられることを特徴とする請求項２記載の太陽電
池パネルの製造方法。
【請求項４】上記配線部の金属製の筒に覆われた部分
では、導電材が露出しており、この金属製の筒と導電材
とが電気的に結合されていることを特徴とする請求項２
又は３記載の太陽電池パネルの製造方法。
【請求項５】上記樹脂シートの代わりに、上記太陽電
池セル及び／又はモジュールと接触しないために十分な
空間を形成する凹所を有する樹脂材を用い、この凹所付
き樹脂材中に上記太陽電池セル及び／又はモジュールを
配置し、上記の加熱、圧着及び型締めを行うことを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の太陽電
池パネルの製造方法。
【請求項６】上記樹脂シートの代わりに筒状の樹脂材
を用い、この筒中に太陽電池セル又はモジュールを配置
し、上記の加熱、圧着及び型締めを行うことを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の太陽電池パ
ネルの製造方法。