JP2005050927A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法ならびに太陽電池モジュールの設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの製造工程でラミネート時に受光面側封止材２、裏面側封止材４が透光性基板１の周辺端部よりはみ出し、後工程でこのはみ出した部分を切り取る工程が不要となり、その生産性を低下させていた。
【解決手段】太陽電池モジュールに用いる受光面側封止材２と裏面側封止材４において、エチレン−酢酸ビニル共重合体から成りかつ、受光面側封止材２のメルトフローレートが前記裏面側封止材４のメルトフローレートより大きいものを用いることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールおよびその製造方法に関するものであり、さらには本発明の太陽電池モジュールを載置体に搭載した太陽電池モジュールの設置構造に関するものである。とくに美観とともに品質や生産性を向上させた太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法ならびに太陽電池モジュールの設置構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することで、物理的衝撃に弱く、また、野外に太陽電池を取り付けた場合に、雨などからこれを保護する必要がある。
【０００３】
また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。
【０００４】
このような必要性に応じるために、複数の太陽電池素子を接続して、これらを透光性基板と裏面保護材との間に封止材で封入して、太陽電池モジュールとして作製することが、通常、行われている。
【０００５】
従来の太陽電池モジュールは、透光性基板上に受光面側封止材としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、エチレン−酢酸ビニル共重合体をＥＶＡと略記する）から成るシートをのせ、この上にリード線で接続された複数の光起電力素子を並べ、さらにこの上に裏面側封止材として同様のＥＶＡシートをのせ、そして、さらにこの上にアルミ箔をフッ素系フィルムで挟持した裏面保護材を載せ、しかる後、ラミネート装置において減圧下で全体を加熱加圧して一体化する工程を経て製造していた。
【０００６】
しかしながら、この従来の太陽電池モジュールによれば、ラミネート装置での加熱加圧の際に封止材が溶融し、ガラス板の端部からはみ出したり、また、裏面側封止材が位置ずれを起こしてガラス板の端部からはみ出し、これにより、このはみ出した封止材や裏面保護材を切り取る工程が必要となり、稼働率や生産性を下げる要因となっていた。
【０００７】
上述の問題を解決する手段として特許文献１に示されているように、メルトフローレートが１４ｇ／１０分以下の低流動性ＥＶＡ樹脂を使用する方法が提案されている。
【０００８】
この特許文献１に示す実施例によれば、ガラス板上に、表裏からメルトフローレートが１４ｇ／１０分以下のＥＶＡシートで挟み込んだ太陽電池を置き、その上に裏面保護材を置いて、全体を加熱圧着するという技術であり、ＥＶＡ樹脂の流動性が低いために、全体を一体に加熱圧着した際にガラス板の周縁端部からＥＶＡ樹脂が流れ出さないというものである。
【０００９】
しかしながら、特許文献１においては、低流動性のＥＶＡ樹脂を用いることにより、ＥＶＡ樹脂のバリ取りが不要であることのみが記載されているだけで、具体的なＥＶＡシートや裏面保護材の裁断寸法の適用例、太陽電池セルの割れ、気泡残り等の外観、太陽電池セル／裏面フィルム／アルミ枠間の電気的絶縁性に関する評価結果が示されておらず、実際の使用上支障があった。
【００１０】
さらに低流動かつ硬いＥＶＡ樹脂を用いると、加熱加圧時に太陽電池セルが割れる可能性があり、また、充分に脱気・加圧を行なわなければ、気泡が残る可能性があった。一方、脱気時間・加圧時間を充分に取るとラミネート時間が延びて生産効率が低下するという問題もあった。
【００１１】
さらに特許文献２においても、加熱加圧時にＥＶＡ樹脂が溶融してガラス板の周縁端部から流動する課題に対し、そのＥＶＡ樹脂の流動が抑制され、ラミネーション後のバリ除去作業が軽減できる技術が提案されている。
【００１２】
この提案によれば、太陽電池モジュールに使用される受光面側封止材および裏面側封止材の双方に用いられるＥＶＡシートにおいて、酢酸ビニル含有量は２０〜２６重量％であり、メルトフローレートが０．８〜４ｇ／１０分である。
【００１３】
さらに同文献においては、受光面側封止材および裏面側封止材がその表面に凹凸構造を有し、この凹凸部の高さが、その封止材の膜の全厚みの１０〜５０％を占めるという技術であり、そして、上述の低流動かつ硬固なＥＶＡ樹脂を用いることで、加圧によるセル割れが懸念されるが、このような技術でもってセル表面の突起部がＥＶＡシート表面の凹部に収納され、これにより、真空加圧時におけるセルの割れが解消されることが記載されている。
【００１４】
また、同文献によれば、前記裏面側封止材と裏面保護材はあらかじめ接着一体化させることが記載されている。
【００１５】
すなわち、裏面側封止材の膜をあらかじめ裏面保護材と貼り合わせた裏面封止材を用いるので、ＥＶＡ樹脂の流れが裏面保護材に拘束され、ガラス板の周縁端部から流動するＥＶＡ樹脂の量を抑制でき、その結果、ラミネーション後のバリ取り作業が削減できるというものである。
【００１６】
【特許文献１】
特開平６−１７７４１２号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開２００２−１３４７６８号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に開示されているように受光面側封止材および裏面側封止材に用いるＥＶＡシートのメルトフローレートを０．８〜４ｇ／１０分にした場合、ラミネート時のＥＶＡ樹脂の流動性が低下し、太陽電池素子間や配線の間隙にこれが流れ込まず、気泡やボイドと呼ばれる真空の未充填領域が残ってしまうという問題があった。
【００１９】
このような気泡やボイドは、外観上劣化の要因であり、たとえば屋根などの太陽電池モジュールの載置体の色調、太陽電池素子の色調と照らし合わせて、美観を損ねることがあった。さらには裏面側封止材を着色化させた場合には、透明な受光面側封止材を通して、その色調が認識されることから、封止材における気泡やボイドは不具合の要件になりやすい。
【００２０】
この対策としてラミネート時の圧力を大きくして、強制的に間隙にＥＶＡ樹脂が流れ込むようにすることが考えられる。
【００２１】
しかしながら、ラミネート時の圧力を大きくすることで気泡は無くなるが、その反面、ボイドはＥＶＡ樹脂の低流動性に起因することで、これがなくなることは無い。このような点は受光面側封止材および裏面側封止材の各膜の表面に凹凸構造を設けても変わるものではない。
【００２２】
さらに裏面側封止材の膜をあらかじめ裏面保護材と貼り合わせた裏面封止材を用いた場合、ラミネートの減圧時にＥＶＡ樹脂に縮みが発生するが、裏面保護材には縮みが発生しなくなり、これによってこれらの貼り合わせ面に間隙が発生し、ラミネートの加圧時にこの間隙部の裏面保護材が折れ曲がり、ラミネート上がりのものには皺が発生するという問題があった。
【００２３】
本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めた結果、受光面側封止材と裏面側封止材とをＥＶＡ樹脂により構成するに当り、受光面側封止材のメルトフローレートを裏面側封止材のメルトフローレートに比べて大きくしたことで、ラミネート時に太陽電池素子間の間隙への封止材が流れ込み、この部分に気泡やボイドが残らなくなり、そして、太陽電池素子の割れやカケが発生しなくなり、接着性が高くなり、あるいはガラス板端部からのはみ出しを防止するという点でも有利になることを見出した。
【００２４】
本発明は上記知見により完成されたものであり、その目的は太陽電池モジュール内部にボイドの発生や裏面保護材に皺の発生もない太陽電池モジュールならびにその製造方法を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的はラミネート時に受光面側封止材および裏面側封止材が透光性基板の端部からはみ出すことのない太陽電池モジュールならびにその製造方法を提供することにある。
【００２６】
また、本発明のさらに他の目的は美観を高めたり、装飾性を高めた太陽電池モジュールならびにその製造方法を提供することにある。
【００２７】
本発明の目的は屋根などの太陽電池モジュールの載置体との色調にも適合し、美観を高めた太陽電池モジュールの設置構造を提供することにある。
【００２８】
【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、サイズがＬ１×Ｗ１である矩形状の透光性基板の上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ２×Ｗ２である矩形状の受光面側封止材、光起電力素子、前記受光面側封止材のメルトフローレートに比べて小さなメルトフローレートにした着色化もしくは白色化したエチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ３×Ｗ３である矩形状の裏面側封止材および裏面保護材を順次積層し、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２かつＷ１＞Ｗ３＞Ｗ２の条件を満たし、さらに前記透光性基板の周縁端部より内側に裏面側封止材の周縁端部が配置され、この裏面側封止材の周縁端部より内側に受光面側封止材の周縁端部が配置されたことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の太陽電池モジュールは、前記受光面側封止材のメルトフローレートが４．０〜８．５ｇ／１０分であり、前記裏面側封止材のメルトフローレートが０．８〜３．８ｇ／１０分であることを特徴とする。
【００３０】
さらにまた、本発明の太陽電池モジュールは、エチレン−酢酸ビニル共重合体により構成した前記受光面側封止材が、重合架橋後に透明であることを特徴とする。
【００３１】
本発明の太陽電池モジュールの設置構造は、かかる本発明の太陽電池モジュールを、この太陽電池モジュールを固定する載置体に搭載したことを特徴とする。
【００３２】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、順次下記工程（１）〜（４）を具備するとともに、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２かつＷ１＞Ｗ３＞Ｗ２の条件を満たし、さらに前記透光性基板の周縁端部より内側に裏面側封止材の周縁端部が配置され、この裏面側封止材の周縁端部より内側に受光面側封止材の周縁端部が配置されるように積層重合して、減圧下にて加熱加圧し、受光面側封止材の上に、光起電力素子、着色化もしくは白色化した裏面側封止材および裏面保護材とを順次積層するように成したことを特徴とする。
【００３３】
（１） サイズがＬ１×Ｗ１である矩形状の透光性基板の上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ２×Ｗ２である矩形状の受光面側封止材を配する。
【００３４】
（２） 上記受光面側封止材の上に光起電力素子を配する。
【００３５】
（３） 上記光起電力素子の上に、前記受光面側封止材のメルトフローレートに比べて小さなメルトフローレートにしたエチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ３×Ｗ３である矩形状の裏面側封止材を配する。
【００３６】
（４） 上記裏面側封止材の上に裏面保護材を配する。
【００３７】
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、前記受光面側封止材のメルトフローレートが４．０〜８．５ｇ／１０分であり、前記裏面側封止材のメルトフローレートが０．８〜３．８ｇ／１０分であることを特徴とする。
【００３８】
さらにまた、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、エチレン−酢酸ビニル共重合体により構成した前記受光面側封止材は、前記加熱加圧により重合架橋して透明になることを特徴とする。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００４０】
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの構造を示す概略断面図であり、図２は本発明に係る太陽電池モジュールの構造を示す概略平面図である。
【００４１】
図１において、１は透光性基板、２は受光面側封止材、３は前記光起電力素子である太陽電池素子、４は裏面側封止材、５は裏面保護材、６は接続用配線を示す。
【００４２】
透光性基板１としては、ガラス材やポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。
【００４３】
ガラス板には、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、たとえば厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが用いる。
【００４４】
他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、厚みが５ｍｍ程度のものが多く使用される。
【００４５】
受光面側封止材２および裏面側封止材４は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ樹脂）から成り、たとえば厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状形態のものが用いられる。
【００４６】
これら封止材は減圧下で加熱加圧を行うラミネート工程において、融着して他の部材と一体化する。
【００４７】
また、受光面側封止材２および裏面側封止材４については、その酢酸ビニルの含有率は１０重量％以上４０重量％未満、最適には２０〜３０重量％にするのが望ましい。
【００４８】
酢酸ビニルの含有率が１０重量％未満になると、融点が高くなり、シート状に加工することが困難になる場合がある。また、４０重量％以上になると成形後のＥＶＡシートが高流動となるため好ましくない。
【００４９】
太陽電池素子３については、厚み０．３〜０．４ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などからなる。そして、この基板の内部にＰＮ接合を形成し、さらに受光面と裏面には電極を設け、また、受光面には反射防止膜を設ける。
【００５０】
かかる基板の大きさについては、多結晶シリコン太陽電池において、およそ寸法１００〜１５０ｍｍ角程度であり、そして、このような太陽電池素子３を複数個銅箔等の接続用配線６により直列または並列に接続して用いる。
【００５１】
接続用配線６については、太陽電池素子同士を電気的に接続するもので、通常、厚さ０．１ｍｍ程度、幅２ｍｍ程度の銅箔を用いて、その銅箔の全面をハンダコートし、そして、所定の長さに切断し、太陽電池素子３の電極上にハンダ付けして用いる。
【００５２】
裏面保護材５は水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。
【００５３】
とくにＰＥＴ樹脂を使用した裏面保護材５については、使用前にアニール処理を行っているため、ラミネート時の熱収縮がほとんど無く、メルトフローレートの小さい裏面側封止材４との間においても、ラミネート時に皺などが発生することが無くなるという点で好適である。
【００５４】
たとえばＰＥＴ樹脂材を用いた場合には、三層構造にするとよく、一番内側（裏面側封止材と接する面側）については、白色化するためにＰＥＴ樹脂材に酸化チタンなどの顔料を入れ、その厚みを５０μｍにする。その外側に厚み１２μｍのＰＥＴシートにシリカを蒸着したものを貼る。シリカの蒸着は内側の白色ＰＥＴ樹脂材との間の片面のみで水分を通さないためである。その外側に雨などでＰＥＴ樹脂が加水分解しないように耐加水分解性の厚み５０μｍのＰＥＴシートを貼り合わせたものを用いる。
【００５５】
そして、本発明によれば、受光面側封止材２のメルトフローレートを裏面側封止材４のメルトフローレートより大きくする（裏面側封止材４のメルトフローレートを受光面側封止材２のメルトフローレートに比べて小さくする）というメルトフローレートの大小関係、ならびに矩形状の透光性基板１、矩形状の受光面側封止材２、矩形状の裏面側封止材４の三者間における寸法関係を組み合わせることで、ラミネート時に太陽電池素子間の間隙への封止材が流れ込み、この部分に気泡が残らなくなり、ラミネート時での加圧により太陽電池素子３の割れやカケが発生しなくなり、接着性が高くなり、また、ガラス板端部からのはみ出しが発生しなくなった点が特徴である。
【００５６】
上記のような寸法関係は、以下のとおりである。
【００５７】
矩形状の透光性基板１のサイズ：Ｌ１×Ｗ１、矩形状の受光面側封止材２のサイズ：Ｌ２×Ｗ２、矩形状の裏面側封止材４のサイズ：Ｌ３×Ｗ３、と規定した場合、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２かつＷ１＞Ｗ３＞Ｗ２の条件を満たし、さらに透光性基板１の周縁端部より内側に裏面側封止材２の周縁端部が配置され、この裏面側封止材２の周縁端部より内側に受光面側封止材４の周縁端部が配置されるように構成している。
【００５８】
なお、受光面側封止材２および裏面側封止材４に用いるエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ樹脂）については、そのメルトフローレートがＪＩＳ―Ｋ７２１０に規定されている。
【００５９】
また、受光面側封止材２および裏面側封止材４の双方のメルトフローレートについては、望ましくは下記のような範囲にするとよい。
【００６０】
受光面側封止材２のメルトフローレートを４．０〜８．５ｇ／１０分に、好適には５．０〜７．５ｇ／１０分に、最適には６．０〜７．０ｇ／１０分にすると、ラミネート時に太陽電池素子間の間隙への封止材が流れ込み、この部分に気泡やボイドが残らなくなるという点でよく、また、ラミネート時での加圧により太陽電池素子３の割れやカケが発生しなくなり、接着性が高くなるという点で有利になる。
【００６１】
他方の裏面側封止材４のメルトフローレートを０．８〜３．８ｇ／１０分に、好適には１．５〜３．５ｇ／１０分に、最適には２．０〜３．０ｇ／１０分にすると、ガラス板端部からのはみ出しを防止する点で有利になる。
【００６２】
なお、ＥＶＡ樹脂のメルトフローレートについては、ＥＶＡ樹脂のベースポリマーであるエチレンビニルアセテートや酢酸ビニルの配合比率を変更することにより、所要の値が得られる。
【００６３】
かくして本発明の太陽電池モジュールによれば、受光面側封止材２および裏面側封止材４の双方ともＥＶＡ樹脂により構成するに当り、受光面側封止材２のメルトフローレートは裏面側封止材４のメルトフローレートに比べて大きくなるようにしたことで、ラミネート時に太陽電池素子間の間隙への封止材が流れ込み、この部分に気泡やボイドが残らなくなり、ラミネート時での加圧により太陽電池素子３の割れやカケが発生しなくなり、接着性が高くなり、また、ガラス板端部からのはみ出しが発生しなくなった。
【００６４】
しかも、このようなメルトフローレートの大小関係に加えて、さらに矩形状の透光性基板１、矩形状の受光面側封止材２、矩形状の裏面側封止材４の三者間における寸法関係を組み合わせることで、かかる本発明の目的が優位に達成された。
【００６５】
好適には、受光面側封止材２のメルトフローレートを裏面側封止材４のメルトフローレートに比べて大きくするに当り、その効果は受光面側封止材２および裏面側封止材４の寸法、厚み等により依存されるが、とくに受光面側封止材２のメルトフローレートを４．０〜８．５ｇ／１０分に、裏面側封止材４のメルトフローレートを０．８〜３．８ｇ／１０分にしたことで、かかる本発明の目的がもっとも優位に達成できたことを、本発明者が繰り返し行った実験により確認した。
【００６６】
さらに受光面側封止材２は太陽電池素子３に入射する光をより多くするため、その重合架橋後に透明になるものが用いられる。
【００６７】
また、本発明に係る裏面側封止材４については、ＥＶＡ樹脂に、従来周知の顔料を混入させて着色することにより、太陽電池モジュールを固定する載置体、たとえば建物の壁や屋根等との色調面での調和を図ることができる。たとえば、酸化チタン等により白色にすることで、太陽電池素子３と太陽電池素子３の間隙に入射した光などを、この白色のＥＶＡ樹脂で反射させることができ、この反射した光を、再度、ガラスなどの透光性基板１の面で反射させ、太陽電池素子３に入射させ、太陽電池素子３の発電効率を向上させることができる。
【００６８】
このような光反射の効果は、裏面保護材５の内面を白色にすることでも得られるが、裏面側封止材４を白色にした方が透光性基板１の面に近いため大きな効果が得られる。
【００６９】
なお、このような発電効率の向上という点については、裏面側封止材４を白色化するのが望ましいが、白色以外に、光反射性が得られるような色調であれば、たとえば黄色、緑色、薄青色などに着色させてもよい。
【００７０】
以下、本発明の太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの設置構造において、その美観を向上させることについて、述べる。
【００７１】
図２はかかる本発明の太陽電池モジュールの正面図である。
【００７２】
同図に示すごとく、太陽電池素子３を所定の枚数を直列および並列に接続して成り、マトリックス状に配列し、任意の出力電圧，出力電流を得るようにしている。
【００７３】
また、かかる太陽電池モジュールによれば、通常、矩形状を成すが、その本体の周囲四方を挟み込む枠体７を設け、そして、枠体７でもって太陽電池モジュールの本体を支持し、全体の強度を向上させる。
【００７４】
このような枠体７は、たとえばアルミニウム金属やＳＵＳ等により構成する。
【００７５】
さらに８は接続用配線がハンダ付けされた電極である。また、９は受光面側封止材２と裏面側封止材４の双方が融着した部分であり、各太陽電池素子３の隙間ならびに枠体７と太陽電池素子３の隙間が充填されている。本例においては、充填部と称する。
【００７６】
このような充填部９によれば、透明な受光面側封止材２と、着色化もしくは白色化した裏面側封止材４との組み合わせである。
【００７７】
ところで、シリコン結晶系の太陽電池素子３の受光面側には、光反射を極力少なくするために反射防止膜（図示せず）を成膜するが、このような反射防止膜は、青色、紺色、黒色を呈していることが多い。
【００７８】
これらを使用して太陽電池モジュールを作製した場合、裏面側封止材４に透明なものを使用し、さらに裏面保護材５に白色のものを使用したりすると、青色等の太陽電池素子３の間に白色がみえることになり、これを建物の屋上などに設置したときには、この太陽電池素子３の間のこの白色が目立ち、建物全体の外観が低下するというように見なされる場合があった。
【００７９】
これに対し、たとえば裏面側封止材４を太陽電池素子３の受光面とほぼ同様の色調もしくは近似した色調にすることにより、太陽電池モジュールが目立つことが無くなり、太陽電池モジュールと建物の調和を図ることができる。
【００８０】
さらに建物の外壁や屋根部分の色調が茶色や緑色、灰色、赤紫などの場合には、これらの色調に対応して、上述の太陽電池素子３の反射防止膜の屈折率や膜厚を調整することにより、太陽電池素子３の受光面の色を茶色や緑色、灰色、赤紫にさせることができ、これらの色調に合わせて裏面側封止材４を好みどおりに着色し、太陽電池モジュールを設置する建物との調和を図り、その装飾性を高めることができる。
【００８１】
参考までに、反射防止膜については、たとえば、太陽電池素子を制作するに当たり、その工程中に設ける。
【００８２】
すなわち、太陽電池素子の受光面に設ける反射防止膜は、一例としてＰ型の太陽電池用シリコン基板に燐などのＮ型不純物を熱拡散させ、ＰＮ接合を形成した後であって、電極を形成する前に成膜する。
【００８３】
反射防止膜には、一例として窒化シリコンが用いられる。この窒化シリコン膜は、モノシランガスやアンモニアガスなどを原料ガスとして、プラズマＣＶＤ装置を用いて成膜する。また、このような層は、たとえば単層膜である。
【００８４】
かかる窒化シリコン膜を多結晶シリコン基板上に成膜したときの色調は、その屈折率と膜厚により決定される。すなわち、窒化シリコンを成膜するときの、プラズマＣＶＤにおけるガス条件（一般にモノシランガスの比率を上げると成膜した窒化シリコン膜の屈折率は上がる）や成膜時間などが要因になって、その屈折率と膜厚を決めることができ、これにより所要どおりの種々の色調を作り出すことができる。
【００８５】
本発明によれば、このように装飾性を高めるためには、裏面側封止材４を着色化した場合において、受光面側封止材２のメルトフローレートを裏面側封止材４のメルトフローレートに比べて大きくすることにより、その太陽電池モジュール内部に気泡やボイドが残ることがなくなり、外観をさらに向上させ、完璧なものとすることができる。
【００８６】
次に本発明の太陽電池モジュールの製造方法を述べる。
【００８７】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、下記のごとく、順次各工程（１）〜（４）を経るが、これによって得られた積層体を減圧下にて加熱加圧する。
【００８８】
しかも、本発明の製造方法によれば、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２かつＷ１＞Ｗ３＞Ｗ２の条件を満たし、さらに透光性基板１の周縁端部より内側に裏面側封止材４の周縁端部が配置され、この裏面側封止材４の周縁端部より内側に受光面側封止材２の周縁端部が配置されるように積層重合して、減圧下にて加熱加圧する。
【００８９】
（１） サイズがＬ１×Ｗ１である矩形状の透光性基板１の上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ樹脂）から成るサイズがＬ２×Ｗ２である矩形状の受光面側封止材２を配する。
【００９０】
（２） 受光面側封止材２の上に光起電力素子（太陽電池素子３）を配する。
【００９１】
（３） 太陽電池素子３の上に、受光面側封止材２のメルトフローレートに比べて小さなメルトフローレートにしたＥＶＡ樹脂から成るサイズがＬ３×Ｗ３である矩形状の裏面側封止材４を配する。
【００９２】
（４） 裏面側封止材４の上に裏面保護材５を配する。
【００９３】
以上のような工程を経て、透光性基板１、受光面側封止材２、太陽電池素子３、裏面側封止材４および裏面保護材５による積層体を接着一体化するが、このようなラミネート前に各部材を積層する時には透光性基板１からＥＶＡ樹脂がはみ出ないようにする。
【００９４】
そのため、裏面側封止材４が受光側封止材２を覆うような配置にするが、さらに透光性基板１の周縁端部より内側に裏面側封止材４の周縁端部が配置されるようにし、そして、裏面側封止材４の周縁端部より内側に受光面側封止材２の周縁端部が配置されるように積層する。
【００９５】
このような積層が終われば、この積層体をラミネーターと呼ばれる減圧状態で加熱しながら加圧する装置にセットした後、太陽電池モジュールの内部の空気を除去するために５０〜１５０Ｐａ程度に減圧し、１００〜２００℃の温度で１５分〜１時間加熱しながら加圧する。これによって、受光面側封止材２と裏面側封止材４が軟化し融着するため、各部材が接着し一体化し、太陽電池モジュールのパネル部を作製することができた。
【００９６】
以上のごとく、本発明によれば、受光側封止材２のメルトフローレートが大きいことで、ラミネート時に太陽電池素子間の間隔を十分充填するができ、他方、メルトフローレートの小さい裏面側封止材４を用いたことで、透光性基板１の周辺端部よりその外側にはみ出ることはなく、その後の工程ではみ出した受光面側封止材２、裏面側封止材４を切り取る工程が不要となった。
【００９７】
次にこの一体化した太陽電池パネルの４辺にモジュール枠（図示せず）を取り付ける。
【００９８】
このモジュール枠は太陽電池モジュールに必要な強度やコストを考慮して、通常、アルミニウムを押し出し成形して作られ、その表面にアルマイト処理やクリヤ塗装が施されることが多い。
【００９９】
さらに、この太陽電池パネルの裏面側に太陽電池素子からの出力配線を外部回路に接続するための端子ボックス（図示せず）を接着剤で取り付け、これによって太陽電池モジュールが完成する。
【０１００】
【実施例】
（例１）
透光性基板１として、寸法１２８０×９８０ｍｍ、厚み３．２ｍｍの矩形状の白板強化ガラスを使用し、その上に受光面側封止材２をのせる。
【０１０１】
この受光面側封止材２は矩形状であり、その寸法は１２７４×９７４ｍｍ、厚み約０．９ｍｍであって、透光性基板１の端部からの寸法がほぼ同じになるように中央にのせる。
【０１０２】
その上に、約１５０ｍｍ角の多結晶シリコン太陽電池素子４８枚を、表面にハンダコートした銅箔で直列に接続して所定の位置にのせる。
【０１０３】
その上に白色化もしくは着色化した矩形状の裏面側封止材４を乗せる。この裏面側封止材４の寸法は１２７７×９７７ｍｍ、厚み０．７ｍｍであり、透光性基板１の端部からの寸法がほぼ同じになるように中央にのせる。
【０１０４】
さらにその上に矩形状の裏面保護材５をのせる。裏面保護材５は、寸法１２８０×９８０ｍｍでシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートを用いた。
【０１０５】
このように重畳したものをラミネーターにセットし、約１００Ｐａ程度に減圧した後、１４０℃で１０分間加熱しながら加圧して、その後、１５０℃、４５分間加熱して架橋太陽電池モジュールを作製し、ラミネート後の太陽電池モジュールの出来具合を調べた。
【０１０６】
そして、受光面側封止材２のメルトフローレートと裏面側封止材４のメルトフローレートを下記にように幾通りにも変えた太陽電池モジュールＡ〜Ｆを作製し、それぞれを評価したところ、いずれの太陽電池モジュールも、透光性基板１から受光面側封止材２や裏面側封止材４のはみ出しが無く、気泡が残らなくなり、また、ラミネート時での加圧により太陽電池素子３の割れやカケの発生が無く、また、接着性の低下もなく、非常に良好な仕上がり状態であった。
【０１０７】
（太陽電池モジュールＡ）
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：４．２ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：０．９ｇ／１０分。
【０１０８】
（太陽電池モジュールＢ）
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：８．３ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：３．７ｇ／１０分。
【０１０９】
（太陽電池モジュールＣ）
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：５．６ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：２．７ｇ／１０分。
【０１１０】
（太陽電池モジュールＤ）
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：６．３ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：１．３ｇ／１０分。
【０１１１】
（太陽電池モジュールＥ）
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：７．８ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：０．９ｇ／１０分。
【０１１２】
（太陽電池モジュールＦ）
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：４．２ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：３．５ｇ／１０分。
【０１１３】
（例２）
（例１）の太陽電池モジュールのうち、太陽電池モジュールＡ（受光面側封止材２のメルトフローレート：４．２ｇ／１０分）、太陽電池モジュールＣ（受光面側封止材２のメルトフローレート：５．６ｇ／１０分、裏面側封止材４のメルトフローレート：２．７ｇ／１０分）、太陽電池モジュールＤ（受光面側封止材２のメルトフローレート：６．３ｇ／１０分、裏面側封止材４のメルトフローレート：１．３ｇ／１０分）、太陽電池モジュールＦ（受光面側封止材２のメルトフローレート：４．２ｇ／１０分、裏面側封止材４のメルトフローレート：３．５ｇ／１０分）を作製するに当り、それぞれ受光面側封止材２および裏面側封止材４の寸法を幾通りにも変えた太陽電池モジュールＧ〜Ｉを作製し、評価したところ、いずれの太陽電池モジュールも、透光性基板１から受光面側封止材２や裏面側封止材４のはみ出しが無く、気泡が残らなくなり、また、ラミネート時での加圧により太陽電池素子３の割れやカケの発生が無く、また、接着性の低下もなく、非常に良好な仕上がり状態であった。
【０１１４】
（太陽電池モジュールＧ）
・ 受光面側封止材２の寸法：１２７４×９７４ｍｍ
・ 受光面側封止材２の厚み約１．０ｍｍ
・ 裏面側封止材４の寸法：１２７７×９７７ｍｍ
・ 裏面側封止材４の厚み約０．９ｍｍ。
【０１１５】
（太陽電池モジュールＨ）
・ 受光面側封止材２の寸法：１２７６×９７６ｍｍ
・ 受光面側封止材２の厚み約０．９ｍｍ
・ 裏面側封止材４の寸法：１２７９×９７９ｍｍ
・ 裏面側封止材４の厚み約０．７ｍｍ。
【０１１６】
（太陽電池モジュールＩ）
・ 受光面側封止材２の寸法：１２７６×９７６ｍｍ
・ 受光面側封止材２の厚み約１．０ｍｍ
・ 裏面側封止材４の寸法：１２７９×９７９ｍｍ
・ 裏面側封止材４の厚み約０．９ｍｍ。
【０１１７】
（例３）
（例１）の太陽電池モジュールＩを作製するに当り、受光面側封止材２のメルトフローレートと裏面側封止材４のメルトフローレートを、それぞれ変え、それ以外は同じ構成にして太陽電池モジュールＪを作製した。
【０１１８】
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：３．８ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：２．１ｇ／１０分。
【０１１９】
この太陽電池モジュールＪによれば、受光面側部分に気泡が数個確認された。
【０１２０】
（例４）
（例１）の太陽電池モジュールＧを作製するに当り、受光面側封止材２のメルトフローレートと裏面側封止材４のメルトフローレートを、それぞれ変え、それ以外は同じ構成にして太陽電池モジュールＫを作製した。
【０１２１】
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：８．６ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：２．０ｇ／１０分。
【０１２２】
この太陽電池モジュールＫによれば、ガラス端部からのはみ出しが確認された。
【０１２３】
（例５）
（例１）の太陽電池モジュールＦを作製するに当り、受光面側封止材２のメルトフローレートと裏面側封止材４のメルトフローレートを、それぞれ変え、それ以外は同じ構成にして太陽電池モジュールＬを作製した。
【０１２４】
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：５．０ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：０．７ｇ／１０分。
【０１２５】
この太陽電池モジュールＬによれば、ラミネート時での加圧により太陽電池素子の割れやカケが多発し、また、裏面保護材５と裏面側封止材４との間の接着性の低下が観られた。
【０１２６】
（例６）
（例１）の太陽電池モジュールＥを作製するに当り、受光面側封止材２のメルトフローレートと裏面側封止材４のメルトフローレートを、それぞれ変え、それ以外は同じ構成にして太陽電池モジュールＭを作製した。
【０１２７】
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：５．０ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：３．９ｇ／１０分。
【０１２８】
この太陽電池モジュールＭによれば、ガラス端部からのはみ出しが発生した。
【０１２９】
（例７）
（例１）の太陽電池モジュールＨを作製するに当り、受光面側封止材２のメルトフローレートと裏面側封止材４のメルトフローレートを、それぞれ下記のようにして、さらに受光面側封止材２を重合架橋後透明になるものを用いたが、他方の裏面側封止材４については、重合架橋後白色になるものを用いて、太陽電池モジュールＮを作製した。
【０１３０】
・ 受光面側封止材２のメルトフローレート：５．６ｇ／１０分
・ 裏面側封止材４のメルトフローレート：２．７ｇ／１０分。
【０１３１】
この太陽電池モジュールＮによれば、透光性基板１から受光面側封止材２や裏面側封止材４のはみ出しが無く、気泡が残らなくなり、また、ラミネート時での加圧により太陽電池素子３の割れやカケの発生が無く、さらにまた、接着性の低下もなく、非常に良好な仕上がり状態であった。
【０１３２】
本発明者はさらに実験を繰り返し行ったところ、下記のようになることがあることを確認した。
【０１３３】
受光面側封止材２のメルトフローレートが４．０ｇ／１０分未満になると、ラミネート時に太陽電池素子間の間隙への封止材が流れ込み不十分となり、この部分に気泡が残ることがあるので、好ましくない。
【０１３４】
また、受光面側封止材２のメルトフローレートが８．５ｇ／１０分を超えるとガラス板端部からのはみ出しが発生する場合があり、好ましくない。
【０１３５】
さらに裏面側封止材４のメルトフローレートが０．８ｇ／１０分未満になるとその硬さの影響でラミネート時での加圧により太陽電池素子３の割れやカケが発生し、接着性が低下することがあるので、好ましくない。
【０１３６】
また、裏面側封止材４のメルトフローレートが３．８ｇ／１０分を超えると、裏面面側封止材４は受光面側封止材２よりその寸法を大きくするため、ガラス板端部からのはみ出しが発生するので好ましくない。
【０１３７】
（例８）
（例１）の太陽電池モジュールＡ〜Ｆ、ならびに（例２）の太陽電池モジュールＧ〜Ｉについて、前記載置体である建物の外壁や屋根の上に固定し、そして、裏面側封止材４を着色し、太陽電池モジュールを設置する建物との調和を図り、その装飾性を高めることができた。
【０１３８】
たとえば、シリコン結晶系の太陽電池素子３の受光面側に成膜した反射防止膜について、それを青色、紺色、黒色の幾とおりにも着色して、さらに裏面側封止材４を従来周知の顔料などを混入させて、充填部９に対し同様に青色、紺色、黒色に着色し、しかも、充填部９の内部に気泡やボイドが残ることがないようにしたことで、外観や装飾性を向上させることができた。
【０１３９】
（例９）
（例８）の各太陽電池モジュールについて、前記載置体である建物の外壁や屋根に固定するに当り、その建物の外壁や屋根部分の色調が茶色や緑色、灰色、赤紫などの場合に、これらの色調に対応して、上述の太陽電池素子３の反射防止膜の屈折率や膜厚を調整することにより、太陽電池素子３の受光面の色を茶色や緑色、灰色、赤紫、あるいはそれらに近似した色調にして、さらにこれらの色調に合わせて裏面側封止材４も従来周知の顔料などを混入させて所望どおりに着色し、その結果、太陽電池モジュールを設置する建物の外壁や屋根との調和を図り、その装飾性を高めることができた。
【０１４０】
たとえば、裏面側封止材４を茶色や緑色、灰色、赤紫、あるいはそれらに近似した色調にしてもよい。
【０１４１】
（例１０）
（例８）と（例９）については、色調を同様にすることで、美観や装飾性が得られるというものであるが、これに代えて、載置体、太陽電池素子３の面（反射防止膜）、裏面側封止材４（充填部９）の三者間を好みで、さまざまな色調に設定してもよい。そして、このようにして色調に調和を保ちながら、色合いをマッチさせ、美観や装飾性を高めてもよい。
【０１４２】
たとえば、太陽電池素子の反射防止膜を赤紫色にして、さらに太陽電池モジュールに使用する裏面側封止材の色を赤色にして全体の色調を赤色にして、その上、太陽電池モジュールを住宅の黒色の屋根などに設置することで、シックな感じを出してもよい。
【０１４３】
あるいは、緑色の住宅の屋根に全体が茶色の太陽電池モジュールを設置し、落ち着いた感じを出してもよい。
【０１４４】
さらにまた、白色系もしくは明るい裏面側封止材４（充填部９）を用いた場合には、そこでの光反射が増大し、太陽電池モジュールの発電効率が上がるが、さらには意匠という観点で、さらに有効に成すことができる。
【０１４５】
たとえば、灰色の太陽電池素子を使用し、白色の裏面側封止材４（充填部９）を用いた場合、灰色の太陽電池素子の間から裏面側封止材４の白色が見えるが、載置体を構成するコンクリート材の色合いが灰色に近いことで、太陽電池モジュールが浮き出たり、突出した様相にならず、調和させることができる。
【０１４６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更や改良等は、なんら差し支えない。
【０１４７】
たとえば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでもよい。
【０１４８】
また、矩形状の太陽電池モジュールでもって説明したが、これ以外に寄せ棟屋根などに適した台形、３角形や６角形などの太陽電池モジュールでもよい。
【０１４９】
さらにまた、載置体、太陽電池素子３の面（反射防止膜）、裏面側封止材４（充填部９）の三者における色調については、上述した実施例は一例にすぎず、これら以外にも、さらにさまざまな色調にしてもよく、利用者の好みにて種々選択することができる。
【０１５０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法によれば、受光面側封止材と裏面側封止材とをＥＶＡ樹脂により構成するに当り、受光面側封止材のメルトフローレートを裏面側封止材のメルトフローレートに比べて大きくしたことで、ラミネート時に太陽電池素子間の間隙への封止材が流れ込み、この部分に気泡が残らなくなり、そして、太陽電池素子の割れやカケが発生しなくなり、接着性が高くなり、さらに受光面側封止材と裏面側封止材の色調を同じものにすることによりそのつなぎ目が目立つこともなく、高品質な太陽電池モジュールが提供できた。
【０１５１】
また、本発明によれば、透光性基板の端部からのはみ出しがなく、これにより、そのはみ出した受光面側封止材や裏面側封止材を切り取る工程が不要となり、太陽電池モジュールの製造コストを下げることができた。
【０１５２】
その上、受光面側封止材や裏面側封止材も、それに要する大きさを必要最小限にでき、これにより、従来のものに比べて小さくでき、その分、製造のコストダウンがはかれる。さらにボイドの発生もなくなるため、これによる不良も無くすことができ、太陽電池モジュールの歩留り向上が図れた。
【０１５３】
さらに本発明の太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの設置構造によれば、裏面側封止材を白色やその他の各種に着色することより、太陽電池モジュール自体の色調に対し、美観や装飾性を所要どおりに設定することができ、その結果、この太陽電池モジュールを設置する建物や屋根と調和を図ることができた。また、光を反射させ太陽電池素子３の発電効率を向上させることもできた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの構造を示す正面図である。
【符号の説明】
１；透光性基板
２；受光面側封止材
３；太陽電池素子
４；裏面側封止材
５；裏面保護材
６；接続用配線材

Claims (7)

1. サイズがＬ１×Ｗ１である矩形状の透光性基板の上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ２×Ｗ２である矩形状の受光面側封止材、光起電力素子、前記受光面側封止材のメルトフローレートに比べて小さなメルトフローレートにした着色化もしくは白色化したエチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ３×Ｗ３である矩形状の裏面側封止材および裏面保護材を順次積層し、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２かつＷ１＞Ｗ３＞Ｗ２の条件を満たし、さらに前記透光性基板の周縁端部より内側に裏面側封止材の周縁端部が配置され、この裏面側封止材の周縁端部より内側に受光面側封止材の周縁端部が配置されたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記受光面側封止材のメルトフローレートが４．０〜８．５ｇ／１０分であり、前記裏面側封止材のメルトフローレートが０．８〜３．８ｇ／１０分であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. エチレン−酢酸ビニル共重合体により構成した前記受光面側封止材が、重合架橋後に透明であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
4. 請求項１ないし請求項３の太陽電池モジュールを、この太陽電池モジュールを固定する載置体に搭載したことを特徴とする太陽電池モジュールの設置構造。
5. 順次下記工程（１）〜（４）を具備するとともに、Ｌ１＞Ｌ３＞Ｌ２かつＷ１＞Ｗ３＞Ｗ２の条件を満たし、さらに前記透光性基板の周縁端部より内側に裏面側封止材の周縁端部が配置され、この裏面側封止材の周縁端部より内側に受光面側封止材の周縁端部が配置されるように積層して、減圧下にて加熱加圧し、受光面側封止材の上に、光起電力素子、着色化もしくは白色化した裏面側封止材および裏面保護材とを順次積層、一体化するように成したことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
   （１） サイズがＬ１×Ｗ１である矩形状の透光性基板の上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ２×Ｗ２である矩形状の受光面側封止材を配する。
   （２） 上記受光面側封止材の上に光起電力素子を配する。
   （３） 上記光起電力素子の上に、前記受光面側封止材のメルトフローレートに比べて小さなメルトフローレートにしたエチレン−酢酸ビニル共重合体から成るサイズがＬ３×Ｗ３である矩形状の裏面側封止材を配する。
   （４） 上記裏面側封止材の上に裏面保護材を配する。
6. 前記受光面側封止材のメルトフローレートが４．０〜８．５ｇ／１０分であり、前記裏面側封止材のメルトフローレートが０．８〜３．８ｇ／１０分であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. エチレン−酢酸ビニル共重合体により構成した前記受光面側封止材は、前記加熱加圧により重合架橋して透明になることを特徴とする請求項５または６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

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