JP2006032811A - Solar battery element/solar-battery-module manufacturing method, and the solar battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜太陽電池からなる太陽電池素子・太陽電池モジュールの製造方法、および太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell element / solar cell module comprising a thin film solar cell, and a solar cell module.
現在、クリーンなエネルギーとして太陽エネルギーが注目され、その光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池の研究開発が進められている。中でも、薄膜太陽電池は、フィルム基板形で薄型・軽量であり、また大容量化が可能であることから、今後の主流になると考えられている。この薄膜太陽電池は、例えば、フレキシブルなプラスチックシートの基板上に、アモルファスシリコン(a-Si)の薄膜半導体層からなる光電変換素子、透明電極、接続電極がパターニングされている(例えば、特許文献1参照)。 At present, solar energy is attracting attention as clean energy, and research and development of solar cells that convert the light energy into electric energy is being promoted. Among them, thin film solar cells are considered to become the mainstream in the future because they are thin and light in the form of a film substrate and can have a large capacity. In this thin film solar cell, for example, a photoelectric conversion element, a transparent electrode, and a connection electrode made of an amorphous silicon (a-Si) thin film semiconductor layer are patterned on a flexible plastic sheet substrate (for example, Patent Document 1). reference).
図4は、このような薄膜太陽電池の構成例を表す斜視図である。この薄膜太陽電池(太陽電池素子)は、プラスチック基板41、アモルファスシリコンの光電変換層42、透明電極43、光電変換層42の裏面電極44、プラスチック基板41の背面に形成した接続電極45、プラスチック基板41を貫通して透明電極43と接続電極45との間を導通する集電ホール(スルーホール)46、接続電極45と裏面電極44との間を導通する接続ホール47、プラスチック基板41の光入射側に形成した透明電極43,光電変換層42および裏面電極44をレーザースクライブして複数の単位セルに分離したセル分割溝48、プラスチック基板41の裏側に形成した接続電極45を上記単位セルと半ピッチずらしてレーザースクライブし、この複数単位セルを直列接続した分割溝49から構成されている。
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of such a thin film solar cell. The thin film solar cell (solar cell element) includes a
このような薄膜太陽電池は軽量であり、また、ロールツーロール(roll-to-roll)プロセスが適用できて量産性にも優れていることから、各種用途への適用が進められている。特に電力分野では、屋外環境での使用にも十分耐えるように、薄膜太陽電池に封止保護層および補強板などの外装を施した太陽電池モジュールが既に実用化されている。 Such thin-film solar cells are lightweight, can be applied to a roll-to-roll process, and are excellent in mass productivity, and thus are being applied to various applications. In particular, in the electric power field, solar cell modules in which a thin film solar cell is provided with an exterior such as a sealing protective layer and a reinforcing plate so as to sufficiently withstand use in an outdoor environment have already been put into practical use.
具体的には、薄膜太陽電池の受光面および裏面をシート状の保護層で封止し、金属補強板を裏打ちする。そして、この金属補強板の裏面側に薄膜太陽電池の電力を取り出すための端子箱を設ける。この端子箱が設けられた部分において金属補強板および裏面側保護層を開口し、その開口を通して、薄膜太陽電池の+極、−極電極と端子箱との間をリード線で配線する。そして、端子箱から太陽電池の電力を外部に取り出す(例えば、特許文献2参照)。 Specifically, the light-receiving surface and the back surface of the thin-film solar cell are sealed with a sheet-like protective layer, and the metal reinforcing plate is lined. And the terminal box for taking out the electric power of a thin film solar cell is provided in the back surface side of this metal reinforcement board. In the portion where the terminal box is provided, the metal reinforcing plate and the back surface side protective layer are opened, and the lead electrode and the terminal box of the thin-film solar cell are wired with lead wires through the opening. And the electric power of a solar cell is taken out from a terminal box (for example, refer patent document 2).
図5は、従来の太陽電池モジュールの組立構造を表す概略断面図である。
この太陽電池モジュールの製造工程においては、太陽電池素子の受光面に、その太陽電池素子よりも厚みが相当大きいEVA(エチレン・ビニル・アセテート)などを使用したフィルム状の接着層が予め低温で仮ラミネートされる。そして、この仮ラミネート体をさらに所定の寸法に裁断した太陽電池素子50が使用される。そして、この太陽電池素子50の受光面側の表面全体を覆うように、EVAなどを使用したフィルム状の接着層51、ETFE(エチレン・トリフロロエチレン)などを使用した防湿層52、EVAにガラス繊維を充填して機械的強度を高めた強化層53、ETFEなどを使用した表面保護層54が順次積層される。また、太陽電池素子50の非受光面側の裏面全体を覆うように、EVAなどを使用したフィルム状の接着層55、ETFEやポリイミドなどを使用した絶縁層56、EVAなどを使用したフィルム状の接着層57が順次積層される。さらに最裏面には、鋼板などで作られた補強板58が裏打ちされる。なお、上記太陽電池モジュールの製造工程では、各層を積層した状態で真空ラミネータなどを用い、加圧しながら層間を熱融着して一体化する。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an assembly structure of a conventional solar cell module.
In the manufacturing process of this solar cell module, a film-like adhesive layer using EVA (ethylene vinyl acetate) or the like that is considerably thicker than the solar cell element is preliminarily provided at a low temperature on the light receiving surface of the solar cell element. Laminated. And the
なお、上記太陽電池素子50において、予めEVAなどを使用したフィルム状の接着層を仮ラミネートするのは、太陽電池素子表面の傷付きや劣化を防止するとともに、太陽電池素子自体がカールする(丸まる)のを防止することを目的としている。
In the
すなわち、太陽電池素子には、例えば図4にて示したとおり、そのフィルム基板(プラスチック基板41)の表裏に複数種類の層が積層配置され、特にその受光面側の方が積層部の厚みが厚くなっている。このため、太陽電池素子がロールツーロールプロセスにて製作された後、ロール状に巻き取られている間はフィルム基板の表裏に所定の張力がかかっているため特に問題は生じないが、これをモジュール化する際に所定の寸法に裁断すると、フィルム基板の表裏においてその張力が解放された際の収縮率が異なってカールしてしまい、組み立てられないという問題があった。 That is, in the solar cell element, for example, as shown in FIG. 4, a plurality of types of layers are laminated on the front and back of the film substrate (plastic substrate 41), and the thickness of the laminated portion is particularly on the light receiving surface side. It is thick. For this reason, after the solar cell element is manufactured in a roll-to-roll process, there is no particular problem because a predetermined tension is applied to the front and back of the film substrate while it is wound up in a roll shape. When cutting into a predetermined size when modularizing, there is a problem that the film substrate curls differently when the tension is released on the front and back of the film substrate, and cannot be assembled.
また、太陽電池素子自体の信頼性評価試験を行う際には、太陽電池素子を所定の特性測定装置のロール間に通して巻き出し・巻取り作業を行う必要があるが、このとき、太陽電池素子の表面がロールや特性測定のための治具と接触する。このため、最悪の場合には、太陽電池素子の表面に傷が付き、その特性の低下を引き起こす原因の一つとなっていた。 Further, when performing a reliability evaluation test of the solar cell element itself, it is necessary to perform unwinding / winding work by passing the solar cell element between rolls of a predetermined characteristic measuring device. The surface of the element comes into contact with a roll or a jig for measuring characteristics. For this reason, in the worst case, the surface of the solar cell element is scratched, which is one of the causes for the deterioration of the characteristics.
そこで、太陽電池素子の表面に厚みが大きくて変形に耐えうる接着層を仮ラミネートし、結果的にその太陽電池素子の表面を保護するようにしているのである。
また、太陽電池素子の特性低下防止の観点からは、水分の侵入等による特性の低下を防止するために、太陽電池素子の表面の集電電極上に樹脂層をスクリーン印刷により形成する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
Therefore, an adhesive layer that is thick and can withstand deformation is temporarily laminated on the surface of the solar cell element, and as a result, the surface of the solar cell element is protected.
Further, from the viewpoint of preventing deterioration of the characteristics of the solar cell element, a method of forming a resin layer on the current collecting electrode on the surface of the solar cell element by screen printing is known in order to prevent deterioration of characteristics due to intrusion of moisture. (For example, refer to Patent Document 3).
この太陽電池モジュールの製造工程においては、太陽電池素子の表面に形成された集電電極上に、硬化剤が混合された反応性が高い反応性モノマー又は反応性オリゴマーを塗布し、その反応性モノマー又は反応性オリゴマーを集電電極中の空隙に浸透させ、その後に加熱乾燥させる。これにより、空隙への水分の侵入を防止できるとともに、漏れ電流の増加を阻止でき、その結果、太陽電池素子の特性の低下を防止することができる。 In the manufacturing process of this solar cell module, a reactive monomer or reactive oligomer with a high reactivity mixed with a curing agent is applied on a collecting electrode formed on the surface of the solar cell element, and the reactive monomer or The reactive oligomer is infiltrated into the voids in the collecting electrode, and then dried by heating. Accordingly, it is possible to prevent moisture from entering the gap and to prevent an increase in leakage current. As a result, it is possible to prevent deterioration of the characteristics of the solar cell element.
さらに、信頼性の高い太陽電池モジュールの量産に適した製造方法と、それにより製造される太陽電池モジュールについての他の提案もなされている(例えば、特許文献4参照)。 Furthermore, other proposals for a manufacturing method suitable for mass production of a highly reliable solar cell module and a solar cell module manufactured thereby have been made (see, for example, Patent Document 4).
この太陽電池モジュールの製造においては、ガラス板などのカバー部材や樹脂などのシート状充填材料を予熱した後、このシート状充填材料をカバー部材よりも小さく裁断しながらこのカバー部材に圧着する工程、このシート状充填材料が圧着されたカバー部材に電気的に直列あるいは並列に配線接続された複数の太陽電池セルを搭載する工程、さらにカバー部材とこのカバー部材よりも小さな寸法のシート状充填材料を搭載する工程、このように積層されて構成されたモジュールを真空排気されている部屋に搬送し、真空加熱プレス方式でラミネートする工程、およびこの積層体の上面側端部を別の封止材料で封止処理後、シート状充填材料とともにキュア炉でキュアする工程が設けられている。
しかしながら、上記従来構造の太陽電池モジュールにおいては、以下の問題があった。
まず、特許文献1および特許文献2に記載の太陽電池モジュールでは、EVAなどを使用したフィルム状の接着層を仮ラミネートした太陽電池素子を使用して太陽電池モジュールを製造した場合、屋外暴露やある温湿度条件での信頼性評価試験中に、EVAから発生する酢酸イオンの影響や、太陽電池モジュールの周囲からの水分の浸入により、太陽電池素子の漏れ電流が増加したり、太陽電池素子が剥離したりして、結果として太陽電池モジュールの特性が低下し、寿命が短くなるといった問題があった。
However, the conventional solar cell module has the following problems.
First, in the solar cell modules described in
また、特許文献3に記載の太陽電池モジュールでは、太陽電池素子の表面に形成された集電電極に樹脂層をスクリーン印刷により形成するため、量産性の向上が難しいといった問題があった。
In addition, the solar cell module described in
さらに、特許文献4に記載の太陽電池モジュールでは、比較的剛性が高くて皺のよらないガラス板を使用しているために太陽電池セル(太陽電池素子)に仮ラミネート処理は施されていない。したがって、この太陽電池モジュールの製造方法をプラスチック等のフィルム基板からなる太陽電池素子に適用すると、上述したカール等の問題が生じる。
Furthermore, since the solar cell module described in
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、外観不良がなく、かつ長期信頼性試験において特性低下がみられない太陽電池モジュールを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the solar cell module without an external appearance defect and a characteristic fall not being seen in a long-term reliability test.
本発明では上記問題を解決するために、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールの製造方法において、フィルム基板状に形成された太陽電池素子の受光面側表面に樹脂材料をコーティングし、これを加熱乾燥して樹脂膜を形成する樹脂膜形成工程と、前記樹脂膜が形成された太陽電池素子の前記樹脂膜側に、シート状の接着剤を仮ラミネートする仮ラミネート工程と、前記仮ラミネートされた太陽電池素子を所定の寸法に裁断する裁断工程と、前記裁断された太陽電池素子の受光面側および非受光面側を、それぞれ保護材によって封止してモジュール化する封止工程と、を備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が提供される。 In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in a method for manufacturing a solar cell module that converts light energy into electric energy, a resin material is coated on the light-receiving surface side surface of a solar cell element formed in a film substrate shape. Forming a resin film by heating and drying, a temporary laminating step of temporarily laminating a sheet-like adhesive on the resin film side of the solar cell element on which the resin film is formed, and the temporary laminating A cutting step of cutting the solar cell element into a predetermined size, a sealing step of sealing the light-receiving surface side and the non-light-receiving surface side of the cut solar cell element with a protective material, respectively, and a module, A method for manufacturing a solar cell module is provided.
このような太陽電池モジュールによれば、太陽電池素子の受光面側表面に樹脂膜が形成される処理と、さらにシート状の接着剤を仮ラミネートする処理とが連続的に行われ、その後、太陽電池素子が所定の寸法に裁断される。 According to such a solar cell module, the process of forming the resin film on the light-receiving surface side surface of the solar cell element and the process of temporarily laminating a sheet-like adhesive are continuously performed. The battery element is cut into a predetermined size.
このため、このとき形成された樹脂膜により、その上層部を浸透した水分等が太陽電池素子に及ぶのを防止し、結果的に、積層部の剥がれ等を防止することができる。また、シート状の接着剤が仮ラミネートされて形成された接着層により太陽電池素子の剛性が高められるため、この太陽電池素子を裁断した際にカール等の変形が発生することを防止することができる。 For this reason, the resin film formed at this time can prevent moisture or the like permeating the upper layer portion from reaching the solar cell element, and as a result, peeling of the laminated portion can be prevented. Further, since the rigidity of the solar cell element is increased by the adhesive layer formed by temporarily laminating the sheet-like adhesive, it is possible to prevent the occurrence of deformation such as curling when the solar cell element is cut. it can.
なお、上記樹脂膜形成工程に使用する樹脂材料にフッ素樹脂材料を選択すれば、水分等の浸入防止の効果が特に顕著に発揮される。 In addition, if a fluororesin material is selected as the resin material used in the resin film forming step, the effect of preventing intrusion of moisture and the like is particularly remarkable.
本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池素子の受光面側表面に樹脂膜が形成され、さらにシート状の接着剤が仮ラミネートされることにより、外観不良がなく、かつ特性低下を防止できる太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the method for manufacturing a solar cell module of the present invention, a resin film is formed on the light-receiving surface side surface of the solar cell element, and further, a sheet-like adhesive is temporarily laminated, so that there is no appearance defect and characteristic deterioration. Can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る太陽電池素子の構造および製造方法を模式的に表す説明図であり、図2は、この太陽電池素子を含む太陽電池モジュールの構造を模式的に表す説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the structure and manufacturing method of a solar cell element according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the structure of a solar cell module including this solar cell element. It is.
この太陽電池素子の製造工程においては後述するようなロールツーロールプロセスが適用される。まず、図1(A)に示すように、例えば図4に示した薄膜太陽電池と同様の厚さ50μm程度の太陽電池素子1を用意する。なお、この太陽電池素子1の構成については既に説明したので、ここでの説明は省略する。そして、図1(B)に示すように、太陽電池素子1の受光面側の表面にフッ素樹脂材料をコーティングして厚さ5〜50μmの樹脂膜2を形成する。そしてさらに、図1(C)に示すように、その樹脂膜2の上にEVAを使用した厚さ300μm程度のフィルム状の接着剤を仮ラミネートして接着層3を形成し、太陽電池素子4とする。
In the manufacturing process of this solar cell element, a roll-to-roll process as described later is applied. First, as shown in FIG. 1A, for example, a
すなわち、発明者らは、上述した太陽電池モジュールの特性低下の原因を追究するために、太陽電池素子表面の蒸着膜、塗布膜等として好適なものを種々検討した。その結果、太陽電池素子の表面に樹脂材料、特にフッ素樹脂コーティングとすることにより、漏れ電流の増加や太陽電池素子の剥離等を防止できることが確認された。 That is, the inventors examined various things suitable as a vapor deposition film, a coating film, etc. on the surface of a solar cell element in order to investigate the cause of the characteristic deterioration of the solar cell module mentioned above. As a result, it was confirmed that an increase in leakage current, peeling of the solar cell element, and the like can be prevented by using a resin material, particularly a fluororesin coating, on the surface of the solar cell element.
しかし、フッ素樹脂コーティングの膜厚は5〜50μmと薄いため、フィルム基板からなる太陽電池素子自体のカールを防止することはできない。したがって、シート状の接着剤の仮ラミネートは不可欠であると考えた。このため、フッ素樹脂コーティングした太陽電池素子に、さらに別のラミネート装置を使用してシート状の接着剤であるEVA等を所定の条件で仮ラミネートするという2段階の方法をとった。 However, since the film thickness of the fluororesin coating is as thin as 5 to 50 μm, curling of the solar cell element itself composed of a film substrate cannot be prevented. Therefore, a temporary laminate of sheet-like adhesive was considered indispensable. For this reason, a two-stage method was used in which a sheet-like adhesive EVA or the like was temporarily laminated on a fluorine resin-coated solar cell element using a further laminating apparatus under predetermined conditions.
上記仮ラミネートされた太陽電池素子4は、所定の寸法に裁断された後、図2に示す太陽電池モジュールとして組み立てられる。すなわち、裁断された太陽電池素子10の受光面側に、EVAを使用したフィルム状の接着層11、ETFEを使用した表面保護層12が積層され、太陽電池素子10の非受光面側に、EVAを使用したフィルム状の接着層13が積層される。さらに最裏面に補強板14が裏打ちされる。
The temporarily laminated
次に、太陽電池モジュールの製造工程について具体的に説明する。図3は、この太陽電池モジュールの主要部である太陽電池素子の製造装置および製造工程を表す概略図である。 Next, the manufacturing process of a solar cell module is demonstrated concretely. FIG. 3 is a schematic view showing a manufacturing apparatus and manufacturing process of a solar cell element which is a main part of the solar cell module.
この太陽電池素子の製造装置は、複数の搬送ローラを備えた作業コンベアラインに沿って、太陽電池素子に樹脂をコーティングする樹脂コーティング装置部21と、樹脂コーティングされた太陽電池素子にEVAを仮ラミネートする仮ラミネート装置部22とを連続的に並設して構成されている。
This solar cell element manufacturing apparatus includes a resin
樹脂コーティング装置部21には、その上流工程側から素子巻き出し部23、樹脂塗工部24、および加熱乾燥炉25が設けられ、仮ラミネート装置部22には、その上流工程側からラミネートロール部26、EVA巻き出し部27、剥離シート巻き出し部28、剥離シート巻取り部29、および素子巻取り部30が設けられている。
The resin
すなわち、素子巻き出し部23には、図4にて示した薄膜太陽電池と同様の太陽電池素子1(図1(A)参照)が所定の巻取りローラに巻き取られており、この太陽電池素子1は、作業開始とともにこの巻取りローラから巻き出されて作業コンベアラインに沿って搬送される。
That is, the solar cell element 1 (see FIG. 1A) similar to the thin film solar cell shown in FIG. 4 is wound around the
そして、このとき巻き出された太陽電池素子1は、樹脂塗工部24に導入されて樹脂が塗工される。この樹脂塗工部24には、フッ素樹脂系の塗料31を溜めた液供給パン部32が設置されている。この塗料31には、例えばトウペ製のフッ素樹脂塗料ニューガメット(DC#230)を使用することができる。
And the
また、液供給パン部32は、いわゆるグラビア方式を利用して太陽電池素子1にフッ素樹脂をコーティングするものとして構成されている。すなわち、この液供給パン部32には、その内部にフッ素樹脂からなる塗液が溜められ、導入口付近に周面に沿ってメッシュによる微小溝が形成された小径ロール33が設けられており、導出口付近にブレード34が設けられている。フィルム状の太陽電池素子1が導入されると、この小径ロール33が内部の塗液を掻き揚げて太陽電池素子1の受光面側の表面に塗布し、ブレード34が余分な塗液を掻き落とす。このときの塗工厚さは、小径ロール33のメッシュの粗さや回転数を調整することで、15μmの膜厚に形成される。なお、太陽電池素子1は、液供給パン部32の入口および出口にそれぞれ配置されたガイドロール35,36により、搬送速度約2m/minで搬送される。
Moreover, the liquid
なお、この処理で塗工されるフッ素樹脂の膜厚は、上述のように15μmとしたが、5〜50μmとするのが好ましい。すなわち、この液供給パン部32での塗布膜厚は、小径ロール33のメッシュ(溝の大きさ)と回転数で制御するが、膜厚5μm以下では、太陽電池素子1の集電ホールの一部に塗り残し等の不良が発生しやすい。つまり、この場合には小径ロール33のメッシュが小さくなり、また回転数が早くなるため、塗液の供給が不足して一部に塗り残し状態が発生する。外観上差異はみられないが、後述する信頼性試験で塗り残し部分から水分の浸入等が原因で、特性の低下および剥離現象が発生する可能性がある。逆に、50μm以上では、小径ロール33のメッシュが大きくなり、また回転数が遅くなるため、塗液の供給過多状態が発生し、塗液がたれる等の現象が発生し、膜厚の均一化が困難となるからである。
In addition, although the film thickness of the fluororesin applied by this treatment was 15 μm as described above, it is preferably 5 to 50 μm. That is, the coating film thickness in the
液供給パン部32から導出された太陽電池素子は、続いて、加熱乾燥炉25に導入される。この加熱乾燥炉25は、搬送方向の長さが約4mあり、炉内温度が約150℃に維持されている。太陽電池素子は、この加熱乾燥炉25内を搬送速度約2m/minで連続的に搬送される。このとき、太陽電池素子1上の樹脂材料が加熱硬化され、樹脂膜2が形成される(図1(B)参照)。
Subsequently, the solar cell element derived from the liquid
なお、この加熱乾燥炉25の温度は150〜180℃、搬送速度は0.5〜5m/minとするのが好ましい。すなわち、フッ素樹脂のキュア条件は、おおよそ150℃で10分である。このため、乾燥炉の温度150℃よりも低いと、フッ素樹脂のキュア時間が長く必要で、搬送速度を遅くするか、加熱乾燥炉25自体の寸法を長く改良する必要がある。フッ素樹脂のキュア不足状態では、ロールに張り付く、すなわち、ロールとのブロッキング現象を生じる可能性がある。逆に、180℃以上であれば特に問題はないが、温度が高すぎるとフッ素樹脂の劣化モードに入るため、好ましくない。ここでは搬送速度を0.5〜5m/minの範囲で調整可能としたが、必要とする膜厚に対する炉内温度と搬送速度との関係より、その組合せを決める必要がある。
The temperature of the heating and drying
加熱乾燥炉25を出た太陽電池素子はさらに搬送され、段差ロール37を経由してラミネートロール部26に導かれる。なお、この段差ロール37は、作業コンベアラインに沿って搬送される帯状の太陽電池素子の張力を調整し、樹脂コーティング装置部21から仮ラミネート装置部22への太陽電池素子の導入をスムーズにするものである。
The solar cell element that has exited the heating and drying
ラミネートロール部26には、金属ロール38とゴムロール39とが対向配置されたラミネートロール(対向ローラ)が設けられている。このラミネートロールは、EVAが溶融可能な110℃に加熱されており、両ローラ間のクリアランスが250μmに設定されている。そして、このラミネートロール部26に、樹脂膜2が形成された太陽電池素子と、EVA巻き出し部27から巻き出されたフィルム状の接着剤であるEVAと、剥離シート巻き出し部28から巻き出されたフィルム状の剥離シート28aが、搬送速度約2m/minで導入されてラミネートされる。
The
なお、この剥離シート28aは、厚み約50μmのポリメチルペンテン樹脂フィルム(例えば三井石油化学製:TPXフィルム X22MT4)からなり、加熱溶融されたEVAと金属ロール38との接着を防止するために、金属ロール38とEVAとの間に挿入されるものである。また、このEVAは、厚み約300μmのシート状の接着剤(例えばブリジストン製:EVA SAFE)として構成されている。
The
このようにしてEVAが仮ラミネートされて接着層3が形成された太陽電池素子4(図1(C)参照)は、段差ロール40を経由して素子巻取り部30に巻き取られる。この接着層3を構成するEVAは、ラミネートロール部26を通過して素子巻取り部30に到るまでに自然冷却されて硬化する。このため、素子巻取り部30において上述したブロッキング現象が生じることはない。
The solar cell element 4 (see FIG. 1C) on which the EVA is temporarily laminated in this way and the
また、剥離シート28aは、ラミネートロール部26を通過して段差ロール40を経由した後、太陽電池素子4と分離されて剥離シート巻取り部29に巻き取られる。この剥離シート28aは、剥離シート巻き出し部28と剥離シート巻取り部29との間で所定の張力を維持した状態で巻き出しおよび巻取りが行われるため、皺が入ることもなく、再利用することが可能である。なお、ここでは剥離シート28aを剥離シート巻取り部29に巻き取る構成としたが、太陽電池素子4から分離された剥離シート28aを剥離シート巻き出し部28に戻し、継続的に使用するようなベルト方式の剥離方法をとることもできる。このようにすれば、剥離シート巻取り部29が不要になる。
In addition, the
なお、この処理においては、仮ラミネートの温度を80〜120℃とし、搬送速度を0.5〜5m/minとするのが好ましい。すなわち、ここで仮ラミネートされるシート状の接着剤であるEVAは、融点(76℃)以上の温度に加熱されて、そのEVAが柔軟性および接着性を発揮する状態とし、さらにラミネートロール間で加圧して、より確実に貼り付ける必要がある。しかし、仮ラミネートの温度が80℃以下では、EVAの融点前後かそれ以下となるため、柔軟性が不足し、貼り付けが困難となる。一方、120℃以上の温度とすると、柔軟性が大きくなり溶解する状態になり、流れ過ぎる可能性があるためである。なお、搬送速度は、フッ素樹脂を塗布する工程と同じ速度とすることにより、連続形成が可能となる。 In this treatment, it is preferable that the temperature of the temporary laminate is 80 to 120 ° C. and the conveyance speed is 0.5 to 5 m / min. That is, EVA, which is a sheet-like adhesive that is temporarily laminated here, is heated to a temperature equal to or higher than the melting point (76 ° C.) so that the EVA exhibits flexibility and adhesiveness. It is necessary to apply the pressure more securely. However, when the temperature of the temporary laminate is 80 ° C. or less, the temperature is around or below the melting point of EVA, so that the flexibility is insufficient and the attachment becomes difficult. On the other hand, if the temperature is 120 ° C. or higher, the flexibility becomes so large that it is in a state of being melted and may flow too much. In addition, continuous formation is attained by making conveyance speed the same speed as the process of apply | coating a fluororesin.
以上のようにして素子巻取り部30に巻き取られた太陽電池素子4は、続く図示しない初期特性測定工程に進められる。この初期測定工程においては、仮ラミネートされた太陽電池素子4を巻き出して所定の測定装置に供給する。そして、特性評価試験に合格した部分については、逆バイアス処理、光照射測定が行われ、再度ロール状に巻き取られる。
The
続いて、太陽電池素子4は、裁断工程に進められ、所定の寸法(ここでは200×825mm)に順次裁断され、図2に示した太陽電池素子10として構成される。
すなわち、この裁断された太陽電池素子10の受光面側の表面全体を覆うように、EVAを使用したフィルム状の接着層11、ETFEを使用した表面保護層12(保護材)が順次積層される。また、太陽電池素子10の非受光面側の裏面全体を覆うように、EVAを使用したフィルム状の接着層13(保護材)が積層される。さらに最裏面には、鋼板などで作られた補強板14が裏打ちされる。この補強板14には、例えば厚さ0.8mmの塗装亜鉛メッキ鋼板を使用する。なお、太陽電池素子10からの外部出力リード線は補強板14に設けられた開口孔より取り出されるが、その図示については省略する。そして、各層を積層した状態で真空ラミネータなどを用い、所定の条件(ここでは150℃、20分)で真空加熱圧着硬化して一体化し、太陽電池モジュールを得る。
Subsequently, the
That is, a film-
以上のように構成された太陽電池モジュールについて変換効率の測定試験を行ったところ、変換効率8.5%と良好な結果が得られた。また、この太陽電池モジュールについては信頼性評価試験としての温湿度試験も行った。この温湿度試験では、85℃・85%RHの雰囲気の中に太陽電池モジュールを1000時間設置してその特性の変化と外観を観察したが、特に問題なく、特性を維持することができた。 When the solar cell module configured as described above was subjected to a conversion efficiency measurement test, a good conversion efficiency of 8.5% was obtained. The solar cell module was also subjected to a temperature and humidity test as a reliability evaluation test. In this temperature / humidity test, the solar cell module was installed in an atmosphere of 85 ° C. and 85% RH for 1000 hours, and changes in its characteristics and appearance were observed. However, the characteristics could be maintained without any particular problems.
なお、上記実施の形態の効果を確認するために、以下の比較例1,2についても同様の試験を行った。
[比較例1]
比較例1では、図3の製造装置におけるラミネートロール部26、EVA巻き出し部27、剥離シート巻き出し部28および剥離シート巻取り部29を省略し、樹脂膜がコーティングされた太陽電池素子をそのまま巻き取り、別途用意したラミネート装置で仮ラミネートする処理を行った。すなわち、図3に示した樹脂コーティング装置部21でフッ素樹脂材からなる樹脂膜が形成された太陽電池素子を、段差ロール37を介して図示しない巻取りロールで巻き取った。そして、この巻取りロールに巻き取られた状態の太陽電池素子をデシケータの中に保管した。翌日、別途用意したラミネート装置で仮ラミネートしようとしたところ、樹脂膜がロール状に巻いた太陽電池素子の背面に凝着するブロッキング現象が発生し、一部のフッ素樹脂が剥離転写してしまった。
In addition, in order to confirm the effect of the said embodiment, the same test was done also about the following comparative examples 1 and 2. FIG.
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the
このため、EVAの仮ラミネートまで冷却処理を行ったり、乾燥炉の温度を高くする方法をとったりすることを試みたが、ブロッキング現象の発生を阻止することができなかった。 For this reason, attempts were made to cool the EVA to a temporary laminate or to increase the temperature of the drying furnace, but it was not possible to prevent the occurrence of the blocking phenomenon.
そして、この状態の太陽電池素子を用いて図2に示したものと同様の太陽電池モジュールを作製し、上述した変換効率の測定試験および温湿度試験を行った。その結果、変換効率の測定試験において変換効率5.5%が得られた。つまり、上記樹脂膜の一部剥離等の影響により特性がかなり低下した。また、温湿度試験において、剥離部に水分の浸入によると思われる変色が見られた。
[比較例2]
比較例2では、太陽電池素子に樹脂膜を形成せずにEVAの仮ラミネートのみを行ったものを使用して、その他の構成については図2に示したものと同様の太陽電池モジュールを作製し、変換効率の測定試験および温湿度試験を行った。
And the solar cell module similar to what was shown in FIG. 2 using the solar cell element of this state was produced, and the measurement test and temperature / humidity test of the conversion efficiency mentioned above were done. As a result, a conversion efficiency of 5.5% was obtained in the conversion efficiency measurement test. That is, the characteristics were considerably deteriorated due to the influence of partial peeling of the resin film. Further, in the temperature and humidity test, discoloration that was thought to be due to the ingress of moisture was observed in the peeled portion.
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, a solar cell module similar to that shown in FIG. 2 was prepared for the other components by using only a temporary EVA laminate without forming a resin film on the solar cell element. A conversion efficiency measurement test and a temperature / humidity test were conducted.
その結果、変換効率については8.5%と良好な結果が得られた。しかし、温湿度試験において、太陽電池素子の集電ホール部に微小なクラックが発生し、その結果、変換効率が7.5%に低下した。 As a result, the conversion efficiency was as good as 8.5%. However, in the temperature and humidity test, a minute crack was generated in the current collecting hole portion of the solar cell element, and as a result, the conversion efficiency was reduced to 7.5%.
以上に説明したように、本実施の形態に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池素子の受光面側表面にフッ素樹脂からなる樹脂膜2が形成される処理と、さらにシート状のEVAを仮ラミネートして接着層3を形成する処理とが連続的に行われる。この樹脂膜2により、その上層部を浸透した水分等が太陽電池素子に及ぶのを防止することができる。その結果、積層部の剥がれ等を防止することができ、外観不良が発生することもない。また、シート状の接着剤が仮ラミネートされて形成された接着層により太陽電池素子の剛性が高められるため、この太陽電池素子を裁断した際にカール等の変形が発生することを防止することができる。また、特に樹脂膜をフッ素樹脂からなるものにしたことにより、図5で示したような防湿層52、強化層53、絶縁層56を設けなくても、太陽電池モジュールの特性を確保できることが分かった。
As described above, in the solar cell module according to the present embodiment, the process of forming the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神の範囲内での変化変形が可能であることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and changes and modifications can be made within the spirit of the present invention. Not too long.
例えば、上記実施の形態では、図3に示したように、樹脂コーティング装置部21と仮ラミネート装置部22とを作業コンベアラインに沿って連続的に並設し、太陽電池素子へのフッ素樹脂のコーティング工程とさらにEVAの仮ラミネート工程とを連続的に行った例を示したが、両工程を分けて行うこともできる。すなわち、コーティング工程の樹脂塗工部24で樹脂が塗工され、加熱乾燥炉25で加熱乾燥された太陽電池素子の樹脂膜側に、上記剥離シート28aと同様の材質からなり、この太陽電池素子よりも幅の大きな合い紙を挿入するようにして所定の巻取りロールにて巻き取る。そして、仮ラミネート工程で、この巻取りロールに巻回された太陽電池素子を巻き出すと同時に合い紙を取り除き、ラミネートロール部26に導入して仮ラミネートを行う。このようにしても、太陽電池モジュールとして上記実施の形態にかかる太陽電池モジュールと同様の特性が得られる。しかし、コーティング工程と仮ラミネート工程との間に太陽電池素子を巻き取り、巻き出すためのロール設備を設けなければならない点、その際の合い紙を別途用意しなければならない点でコストが嵩む。このため、上記実施の形態の構成の方が好ましいといえる。
For example, in the said embodiment, as shown in FIG. 3, the resin
なお、発明者らは、太陽電池素子よりも幅の小さな合い紙を挿入した実験を行ったが、巻取りロールに巻き取る際に樹脂膜の一部がこれに付着してブロッキング現象が発生し、巻取り時に異音が生じたり、ロールの回転が不均一になったりするという問題が発生した。また、合い紙に皺が入ることがあった。このため、上記のように、太陽電池素子よりも幅の大きな合い紙を挿入することが必要となる。 In addition, the inventors conducted an experiment in which a slip sheet having a width smaller than that of the solar cell element was inserted, but when the film was wound on a winding roll, a part of the resin film adhered to the sheet and a blocking phenomenon occurred. There were problems that abnormal noise was generated during winding and that the rotation of the roll became uneven. In addition, wrinkles sometimes entered on the slip sheets. For this reason, as described above, it is necessary to insert a slip sheet having a width wider than that of the solar cell element.
また、上記実施の形態では、樹脂膜のコーティング工程においてフッ素樹脂材を用いた例を示したが、例えばアクリルシリコン系の樹脂材料等を使用することもできる。 In the above embodiment, an example in which a fluororesin material is used in the resin film coating process has been described. However, for example, an acrylic silicon resin material or the like can be used.
1,4,10 太陽電池素子
2 樹脂膜
3,11,13 接着層
12 表面保護層
14 補強板
21 樹脂コーティング装置部
22 仮ラミネート装置部
23 素子巻き出し部
24 樹脂塗工部
25 加熱乾燥炉
26 ラミネートロール部
27 EVA巻き出し部
28 剥離シート巻き出し部
28a 剥離シート
29 剥離シート巻取り部
30 素子巻取り部
31 塗料
32 液供給パン部
33 小径ロール
34 ブレード
35,36 ガイドロール
37,40 段差ロール
38 金属ロール
39 ゴムロール
DESCRIPTION OF
Claims (13)
フィルム基板状に形成された太陽電池素子の受光面側表面に樹脂材料をコーティングし、これを加熱乾燥して樹脂膜を形成する樹脂膜形成工程と、
前記樹脂膜が形成された太陽電池素子の前記樹脂膜側に、シート状の接着剤を仮ラミネートする仮ラミネート工程と、
前記仮ラミネートされた太陽電池素子を所定の寸法に裁断する裁断工程と、
前記裁断された太陽電池素子の受光面側および非受光面側を、それぞれ保護材によって封止してモジュール化する封止工程と、
を備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 In a method for manufacturing a solar cell module that converts light energy into electrical energy,
A resin film forming step of coating a resin material on the light-receiving surface side surface of the solar cell element formed in a film substrate shape, and heating and drying this to form a resin film,
A temporary laminating step of temporarily laminating a sheet-like adhesive on the resin film side of the solar cell element on which the resin film is formed;
A cutting step of cutting the temporarily laminated solar cell element into a predetermined size;
A sealing step of sealing the light-receiving surface side and the non-light-receiving surface side of the cut solar cell element with a protective material to form a module;
The manufacturing method of the solar cell module characterized by the above-mentioned.
前記太陽電池素子の受光面側表面に、前記フッ素樹脂系の塗料をグラビア方式によりコーティングするコーティング工程と、
前記コーティング工程でコーティング処理された太陽電池素子を所定の乾燥炉に通し、加熱乾燥して硬化させて前記樹脂膜を形成する加熱乾燥工程と、
からなることを特徴とする請求項3記載の太陽電池モジュールの製造方法。 The resin film forming step includes
A coating step of coating the fluororesin-based paint on the light-receiving surface side surface of the solar cell element by a gravure method,
The solar cell element coated in the coating step is passed through a predetermined drying furnace, and is heated and dried to be cured to form the resin film, and
It consists of these, The manufacturing method of the solar cell module of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
フィルム基板状の本体の受光面側表面にフッ素樹脂材料からなる樹脂膜およびシート状の接着剤を順次積層し、所定の寸法に裁断して構成した太陽電池素子の受光面側および非受光面側を、それぞれ保護材で封止してモジュール化することにより形成されたことを特徴とする太陽電池モジュール。 In solar cell modules that convert light energy into electrical energy,
A light-receiving surface side and a non-light-receiving surface side of a solar cell element formed by sequentially laminating a resin film made of a fluororesin material and a sheet-like adhesive on the light-receiving surface side surface of a film substrate-shaped main body, and cutting to a predetermined size A solar cell module formed by sealing each with a protective material to form a module.
フィルム基板状に形成された太陽電池素子の受光面側表面に樹脂材料をコーティングし、これを加熱乾燥して樹脂膜を形成する樹脂膜形成工程と、
前記樹脂膜形成工程に連続して行われ、前記樹脂膜が形成された太陽電池素子の前記樹脂膜側に、シート状の接着剤を仮ラミネートする仮ラミネート工程と、
を備えたことを特徴とする太陽電池素子の製造方法。
In the method of manufacturing a solar cell element that converts light energy into electrical energy,
A resin film forming step of coating a resin material on the light-receiving surface side surface of the solar cell element formed in a film substrate shape, and heating and drying this to form a resin film,
A temporary laminating step of temporarily laminating a sheet-like adhesive on the resin film side of the solar cell element formed continuously with the resin film forming step;
The manufacturing method of the solar cell element characterized by the above-mentioned.
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---|---|---|---|---|
JP2009059897A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Laminating device for solar battery module |
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JP2012089780A (en) * | 2010-10-22 | 2012-05-10 | Kobayashi:Kk | Fluorine-based resin coating sheet and method of producing the same, protective sheet for solar cell module using it, and solar cell module |
CN109755345A (en) * | 2018-11-28 | 2019-05-14 | 米亚索能光伏科技有限公司 | A kind of solar panel and preparation method thereof |
-
2004
- 2004-07-21 JP JP2004212417A patent/JP2006032811A/en active Pending
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