JP2006222111A - 太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法および設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＴＦＥ等の透光性樹脂材料を最受光面側の表面保護材に用いた太陽電池モジュール１００であって、太陽電池モジュール１００の表面に養生シート８を取り付け、施工が完了するまでの期間屋外放置をした後に養生シート８を取り除いた場合であっても、太陽電池モジュール１００の表面に汚れが溜まらない太陽電池モジュール等を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１００の表面を保護するための養生シート８として粘着材のついていない厚さ１０ミクロン（μｍ）のポリメチルペンテン樹脂のシートを用いた。太陽電池モジュール１００の成形加工は養生シート８を取り付けた後に行なう。養生シート８は施工工事の後に太陽電池モジュール１００の表面から除去される。施工後に、養生シート８を取り付けたままで太陽電池モジュール１００の電気的特性の確認を行うことができる。ポリメチルペンテン樹脂の代わりにポリ塩化ビニリデン樹脂を用いてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透光性樹脂材料を最受光面側の表面保護材に用いた太陽電池モジュール、その製造方法および設置方法に関する。

近年、環境保護重視の観点からいわゆるクリーンエネルギーの研究開発が進められている。その中でも太陽電池は、太陽エネルギーを直接電気エネルギーへ変換するものであるため従来の他の発電と比較して無公害であり、環境に優しい新しいエネルギーとして注目を集め、順調に導入が進んでいる。

太陽電池モジュールの構造としては、発電素子をエチレン−酢酸ビニル共重合体（Ethylene Vinyl Acetate : ＥＶＡ）等の封止材で封止し、受光面側にガラスを用いた太陽電池モジュールが多く商品化されている。しかし、重量が重いこと、曲面への設置が困難なこと等の欠点があった。このため、軽量化および施工性等の観点からガラスの代わりにフッ素系のフィルムを受光両側の保護材として用いた軽量で可撓性（フレキシブル）タイプの太陽電池モジュールの研究開発が進められている。このフレキシブルタイプの太陽電池モジュールの例としては、ガルバリウム（登録商標）鋼板等の金属屋根材に用いられる材料を裏面補強材として用いた金属屋根一体型太陽電池モジュールが挙げられる。ガルバリウム（登録商標）鋼板はアルミニウムと亜鉛とを合金めっきした鋼板材であり、犠牲防食作用と自己修復作用とを併せ持つ耐久性の高い鋼板材である。この太陽電池モジュールの場合には、太陽電池としての配線作業を除けば、通常の金属屋根と全く同じ施工方法で太陽電池付き屋根を施工することができる。太陽電池モジュール自体が屋根材を補強材としているために、太陽電池モジュールを搭載していない通常の金属屋根部分との調和にも優れた屋根を提供することができる。

しかし、上述のように受光面側の保護材としてガラスの代わりにフッ素系フィルム等の透光性樹脂材料を用いた太陽電池モジュールの場合には、太陽電池モジュール端部の曲げ加工等の製造工程、輸送および施工作業等の際に、太陽電池モジュール表面に損傷を受ける可能性が高くなるという問題があった。このため、上記の工程において太陽電池モジュール表面を保護する方法が提案されている。

例えば特許文献１には、形成加工工程を有する太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池モジュールの受光面側に粘着性フィルムを貼り付けた後、係合部の加工を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法について記載されている。さらに、粘着性フィルムを貼り付けたままの状態で太陽電池モジュールの電気的出力の検査を行い、現場での設置終了後、粘着性フィルムを取り外す前に開放電圧の測定を行うことが記載されている。

特開平１１−４０１０号公報

特許文献１に記載されているタイプの太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュールの受光面側に表面保護材として光透過性と耐候性との観点から、通常、エチレン・テトラフルオロエチレン（ethylene tetrafluoroethylene : ＥＴＦＥ、エチレン／四フッ化エチレン共重合体）等のフッ素系のフィルムが用いられている。このフッ素系のフィルム（樹脂）は、コロナ放電による表面処理（コロナ処理）等の接着性を改善する表面改質処理を行わない場合、表面への接着性はそれほど良くない。このため、わざわざ粘着性を付与したフィルム（養生シート）を用意する必要があり、この養生シートを太陽電池モジュールの受光面側に貼り付けておいて、太陽電池モジュール端部に係合部を形成する工程、輸送および施工等の工程で太陽電池モジュール表面に傷がつくことを防止している。施工においては、養生シートを貼り付けたままの状態で配線確認を行った後に、最終的に養生シートを除去している。

しかし、実際の太陽電池モジュールの施工、特に施工面積が大きい大型物件の施工では、個人住宅のように数日で施工作業が完了しない場合もある。このような場合、屋根施工後における雨水処理のための雨仕舞およびその他の付帯工事に要する期間を入れると、１ヶ月以上の長期間に亘って粘着性の養生シートが太陽電池モジュール表面に取り付けられたままになることも考えられる。

そこで、上述のような粘着性の養生シートが長期間に亘り太陽電池モジュール表面に取り付けられるという点に関し、当業者で、最受光面側にＥＴＦＥを用いた太陽電池モジュールの表面に粘着材付きの養生シート（粘着性養生シート）を張り付け、この太陽電池モジュールを屋外に曝露する実験を行った。その結果、１週間程度の期間の曝露の場合、太陽電池モジュールの性能上大きな問題はなかった。しかし、２週間程度の期間に亘り屋外曝露した場合、その後に粘着性養生シートを剥がすと、太陽電池モジュール表面に粘着性養生シートの粘着材が残ってしまい、この状態のままで屋外曝露を続けると、粘着材に埃が付いて太陽電池モジュール表面が汚れ、太陽電池モジュールの性能が低下するという問題があることが分かった。

そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、ＥＴＦＥ等の透光性樹脂材料を最受光面側の表面保護材に用いた太陽電池モジュールであって、当該太陽電池モジュールの表面に養生シートを取り付け、施工が完了するまでの期間屋外放置をした後に養生シートを取り除いた場合であっても、太陽電池モジュール表面に汚れが溜まらない太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、上述した太陽電池モジュールの設置方法を提供することにある。

この発明の太陽電池モジュールは、透光性樹脂材料を最受光面側の表面保護材に用いた太陽電池モジュールであって、該太陽電池モジュールの受光面側の少なくとも一部且つ発電領域の全面を覆う部分に取り付けられた粘着材が施されていない養生シートを備えたことを特徴とする。

ここで、この発明の太陽電池モジュールにおいて、前記養生シートの取り付け部分は成形加工を施す領域外であるものとすることができる。

ここで、この発明の太陽電池モジュールにおいて、前記養生シートは透明又は半透明であるものとすることができる。

ここで、この発明の太陽電池モジュールにおいて、前記養生シートの材料はポリメチルペンテン樹脂又はポリ塩化ビニリデン樹脂シートであるものとすることができる。

この発明の太陽電池モジュールの製造方法は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記養生シートの取り付けは、該太陽電池モジュールのラミネート工程と同時に行なうことを特徴とする。

ここで、この発明の太陽電池モジュールの製造方法において、前記養生シートの取り付け後に該太陽電池モジュールの成形加工を行なうことができる。

ここで、この発明の太陽電池モジュールの製造方法において、前記養生シートを取り付けた状態で該太陽電池モジュールの電気的検査を行うことができる。

この発明の太陽電池モジュールの設置方法は、本発明の太陽電池モジュールの設置方法であって、複数の該太陽電池モジュールで太陽電池ストリングを構成した後、又は複数の該太陽電池ストリングで太陽電池アレイを構成した後、前記養生シートを除去することを特徴とする。

ここで、この発明の太陽電池モジュールの設置方法において、前記養生シートを取り付けた状態で該太陽電池モジュールの電気的検査を行うことができる。

本発明の太陽電池モジュール等によれば、太陽電池モジュールの表面を保護するための養生シートとして、粘着材のついていない厚さ１０ミクロン（μｍ）のポリメチルペンテン樹脂のシートを用いた。このため、モジュール製造工程および輸送工程（例えば折り曲げ加工工程）において、太陽電池モジュールの表面を搬送のためグリップしても、太陽電池モジュールの表面は養生シートで保護されているため、太陽電池モジュールの表面を傷つけることはない。さらに、施工工事においても養生シートにより太陽電池モジュールの表面を傷から守ることができる。養生シートは施工工事の後に太陽電池モジュールの表面から除去されるが、そもそもフィルム（養生シート）には粘着材を用いていないため、太陽電池モジュールの表面に粘着材が付着することはなく、付着粘着材による太陽電池モジュールの表面汚れによる入射光の減少を防止することができる。さらに、粘着材のついていない透明あるいは半透明のフィルムを養生シートとして用いているため、施工後に、養生シートを取り付けたままで太陽電池モジュールの電気的特性の確認を行うことができる。以上より、ＥＴＦＥ等の透光性樹脂材料を最受光面側の表面保護材に用いた太陽電池モジュールであって、太陽電池モジュールの表面に養生シートを取り付け、施工が完了するまでの期間屋外放置をした後に養生シートを取り除いた場合であっても、太陽電池モジュールの表面に汚れが溜まらない太陽電池モジュールおよび設置方法を提供することができるという効果がある。

以下、各実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１における太陽電池モジュール１００の製造方法を示す。図１では上部が非受光面側であり下部が受光面側である。以下、太陽電池モジュール１００の製造方法におけるラミネート工程から折り曲げ加工工程までと、性能試験および施工後の性能試験とにつき、順に説明する。

１．ラミネート工程
図１において、符号１は太陽電池セルであり、本実施例１では厚さ５０μｍのポリイミド（polyimide）フィルムを基板とするアモルファスシリコン太陽電池を用いた。符号２および６は各々太陽電池セル１の非受光面側および受光面側を封止する封止材であり、本実施例１では厚さ４００μｍのＥＶＡ（好適には株式会社ブリヂストン製）を用いた。符号３は非受光面側の封止材２の上に形成された裏面補強材であり、本実施例１では厚さ０．８ｍｍで表面にポリエステル塗装を施したガルバリウム（登録商標）鋼板を用いた。符号７は受光面側の封止材６の下に形成された太陽電池モジュール１００の表面保護材であり、本実施例１では厚さ２５μｍのＥＴＦＥ（好適には旭硝子株式会社製）を用いた。符号８は表面保護材７の下に配置された太陽電池モジュール１００の表面を保護するための養生シートであり、本実施例１では、光透過性および耐候性に優れた成形材料である、厚さ１０ミクロン（μｍ）のポリメチルペンテン（polymethylpentene）樹脂のシートを用いた。養生シート８は透明であってもよく、半透明であってもよい。

図１に示されるように、上述の材料（養生シート８から裏面補強材３）は、加圧フレーム１０の上に配置された、養生シート８の表面を保護するための離型（剥離）シート９の上に配置された。さらに、裏面補強材３の上にも離型シート４が配置され、離型シート４の上には真空室形成用のシリコンゴムシート５が配置された。図１に示される状態で、加圧フレーム１０に取り付けてある排気ポート１１を真空ポンプ（不図示）に連結することにより上述の材料全体（離型シート９から離型シート４）を真空状態に保つ。さらに、真空状態のままで上述の材料全体を重ねた加圧フレーム１０とシリコンゴムシート５とを含めた全体ごと電気炉（不図示）に導入し、１５０℃で３０分間加熱加圧処理を行った。

上述の加熱加圧処理終了後に、加圧フレーム１０ごと全体を電気炉から取り出し、次に真空排気したままで加圧フレーム１０の温度が４０℃以下になるまで冷却し、続いて真空をブレークした後にシリコンゴムシート５と離型シート４および９を取り外し、結果としてフラットな状態の太陽電池モジュール１００を得た。以上のように、養生シート８の取り付けは太陽電池モジュール１００のラミネート工程と同時に行なうことができる。

２．端子取り付け工程
ラミネート工程の後、ガルバリウム（登録商標）鋼板３の周囲にはみ出した封止材２および６をトリミングして形状を整えた。この後、太陽電池素子（太陽電池セル）１から引き出した電力引き出し線（不図示）をガルバリウム（登録商標）鋼板３の背面に取り付けた端子箱１６または１７（後述）に接続した。

３．折り曲げ加工（成形加工）工程
図２（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施例１における太陽電池モジュール１００を示す。図２（Ａ）は受光面側から見た平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。図２（Ａ）および（Ｂ）で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図２（Ａ）では養生シート８の下に太陽電池セル１が覆われているため両者の配置関係は判別しにくいが、図２（Ｂ）に明確に示されるように、本実施例１では太陽電池セル１が配置された発電領域Ｓの全面であって且つ受光面の少なくとも一部を覆う部分Ｒに養生シート８を配置している。図２（Ａ）および（Ｂ）において、符号３０は折り曲げ加工を行う境界線を表し、この境界線３０より端部側（成形加工を施す折り曲げ加工領域Ｔ）を図３（後述）に示されるように折り曲げ加工する。折り曲げ加工領域Ｔにも養生シート８を配置した場合、折り曲げ加工時に養生シート８が滑り、十分な加工上の精度が出ないことがあるため、折り曲げ加工領域Ｔには養生シート８を配置していない。すなわち、養生シート８の取り付け部分は成形加工を施す折り曲げ加工領域Ｔ外である。

図３（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施例１における周辺を折り曲げ加工した太陽電池モジュール１００を示す。図３（Ａ）は受光面側から見た斜視図であり、図３（Ｂ）は非受光面側から見た斜視図である。図３（Ａ）および（Ｂ）で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図３（Ａ）および（Ｂ）において、符号１２は太陽電池モジュール１００の第１の接続コネクタ、１３は太陽電池モジュール１００の第２の接続コネクタ、１４は第１の接続コネクタ１２と端子箱１６とを接続する２芯ケーブル、１５は第２の接続コネクタ１３と端子箱１７とを接続する２芯ケーブル、２５は端子箱１６と１７とを接続する２芯ケーブルである。端子箱１６の内部では２芯ケーブル１４および２５のプラス側芯線と太陽電池セル１のプラス極とが、また２芯ケーブル１４のマイナス側芯線と２芯ケーブル２５のマイナス側芯線とが接続されている。端子箱１７の内部では２芯ケーブル１５および２５のマイナス側芯線と太陽電池セル１のマイナス極とが、また２芯ケーブル１５のプラス側芯線と２芯ケーブル２５のプラス側芯線とが接続されている。複数の太陽電池モジュール１００の第１および第２の接続コネクタ１２、１３を順次接続することにより太陽電池モジュール１００が並列に接続された太陽電池ストリングを構成する。図３（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、本実施例１では太陽電池モジュール１００の長手方向の側面（折り曲げ加工領域Ｔ）をロール成形機で折り曲げ加工した。このロール成形加工時において、太陽電池モジュール１００の表面を搬送のためグリップしても、図３（Ａ）に示されるように太陽電池モジュール１００の表面は養生シート８で保護されているため、太陽電池モジュール１００の表面を傷つけることはない。

４．性能試験
太陽電池モジュール１００の性能試験（電気的検査）は養生シート８を取り付けたままの状態で行った。太陽電池モジュール１００の出力測定値の補正については、予め統計的な処理が可能な数の太陽電池モジュール１００について、養生シート８を取り除く前後での出力特性の計り比べを行ったデータから換算係数を算出した。次に、出力測定値を当該換算係数で補正した。

５．施工後の性能試験
太陽電池モジュール１００の施工後の性能試験（電気的検査）については、養生シート８をとりつけた状態で、複数の太陽電池モジュール１００で構成された太陽電池ストリングの接続が完了する毎に太陽電池ストリング全体の短絡電圧を測定し、この測定値と太陽電池ストリングの近傍に配置した養生シート８がついたままの基準太陽電池（リファレンスセル）の短絡電圧とを比較することにより行った。

全ての太陽電池モジュール１００の取り付けおよび接続確認が完了した後、すなわち太陽電池ストリングを構成した後、または太陽電池ストリングで太陽電池アレイを構成した後、養生シート８を除去し、施工を終了した。

以上より、本発明の実施例１によれば、太陽電池モジュール１００の表面を保護するための養生シート８として、粘着材のついていない厚さ１０ミクロン（μｍ）のポリメチルペンテン樹脂のシートを用いた。太陽電池モジュール１００の成形加工は養生シート８を取り付けた後に行なう。このため、モジュール製造工程および輸送工程（例えば折り曲げ加工工程）において、太陽電池モジュール１００の表面を搬送のためグリップしても、太陽電池モジュール１００の表面は養生シート８で保護されているため、太陽電池モジュール１００の表面を傷つけることはない。さらに、施工工事においても養生シート８により太陽電池モジュール１００の表面を傷から守ることができる。養生シート８は施工工事の後に太陽電池モジュール１００の表面から除去されるが、そもそもフィルム（養生シート８）には粘着材を用いていないため、太陽電池モジュール１００の表面に粘着材が付着することはなく、付着粘着材による太陽電池モジュール１００の表面汚れによる入射光の減少を防止することができる。さらに、粘着材のついていない透明あるいは半透明のフィルムを養生シート８として用いているため、施工後に、養生シート８を取り付けたままで太陽電池モジュール１００の電気的特性の確認を行うことができる。以上より、ＥＴＦＥ等の透光性樹脂材料を最受光面側の表面保護材に用いた太陽電池モジュール１００であって、太陽電池モジュール１００の表面に養生シート８を取り付け、施工が完了するまでの期間屋外放置をした後に養生シート８を取り除いた場合であっても、太陽電池モジュール１００の表面に汚れが溜まらない太陽電池モジュールおよび設置方法を提供することができる。

実施例１では、養生シート８として粘着材のついていない厚さ１０ミクロン（μｍ）のポリメチルペンテン樹脂のシートを用いた。本実施例２では、養生シート８の材料としてポリメチルペンテン樹脂の代わりにポリ塩化ビニリデン（poly vinylindene chloride）樹脂を用いた。ポリ塩化ビニリデン樹脂は透明性および防湿性を有する熱可塑性フィルムである。なお、ラミネート温度は１４０℃とした。他の工程は実施例１と同様であるため説明は省略する。

以上より、本発明の実施例２によれば、養生シート８の材料としてポリメチルペンテン樹脂の代わりにポリ塩化ビニリデン樹脂を用いても、実施例１と同様に、フィルム（養生シート８）には粘着材を用いていないため、太陽電池モジュール１００の表面に粘着材が付着することはなく、付着粘着材による太陽電池モジュール１００の表面汚れによる入射光の減少を防止することができる等の効果を得ることができる。

本発明の活用例として、アモルファスシリコン等を材料とする薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールの表面に取り付けられる養生シートへの適用が挙げられる。

本発明の実施例１における太陽電池モジュール１００の製造方法を示す図である。 本発明の実施例１における太陽電池モジュール１００の平面図である。 図２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１における周辺を折り曲げ加工した太陽電池モジュール１００の受光面側から見た斜視図である。 本発明の実施例１における周辺を折り曲げ加工した太陽電池モジュール１００の非受光面側から見た斜視図である。

符号の説明

１ 太陽電池セル、 ２、６ 封止材、 ３ 裏面補強材、 ４、９ 離型シート、 ５シリコンゴムシート、 ７ 表面保護材、 ８ 養生シート、 １０ 加圧フレーム、 １１ 排気ポート、 １２ 第１の接続コネクタ、 １３ 第２の接続コネクタ、 １４、１５、２５ ２芯ケーブル、 １６、１７ 端子箱、 ３０ 境界線、 １００ 太陽電池モジュール。

Claims (9)

1. 透光性樹脂材料を最受光面側の表面保護材に用いた太陽電池モジュールであって、該太陽電池モジュールの受光面側の少なくとも一部且つ発電領域の全面を覆う部分に取り付けられた粘着材が施されていない養生シートを備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 請求項１記載の太陽電池モジュールにおいて、前記養生シートの取り付け部分は成形加工を施す領域外であることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項１又は２記載の太陽電池モジュールにおいて、前記養生シートは透明又は半透明であることを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジュールにおいて、前記養生シートの材料はポリメチルペンテン樹脂又はポリ塩化ビニリデン樹脂シートであることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、前記養生シートの取り付けは、該太陽電池モジュールのラミネート工程と同時に行なうことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
6. 請求項５記載の太陽電池モジュールの製造方法において、前記養生シートの取り付け後に該太陽電池モジュールの成形加工を行なうことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
7. 請求項５又は６記載の太陽電池モジュールの製造方法において、前記養生シートを取り付けた状態で該太陽電池モジュールの電気的検査を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
8. 請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュールの設置方法であって、複数の該太陽電池モジュールで太陽電池ストリングを構成した後、又は複数の該太陽電池ストリングで太陽電池アレイを構成した後、前記養生シートを除去することを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。
9. 請求項８記載の太陽電池モジュールの設置方法において、前記養生シートを取り付けた状態で該太陽電池モジュールの電気的検査を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。
   
   

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