JP2007317777A - 太陽電池モジュール、真空ラミネート装置および真空ラミネート方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の煩雑化を抑制しつつ、文字や記号などを表面に形成するとともに、変換効率の劣化を抑制する。
【解決手段】金属メッシュ２が表面に固定された真空ラミネート装置の底板１上に、保護フィルム１５、接着シート１４、シート状の光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１を順次配置し、さらにその上に封止用シート４を配置してから、封止用シート４と底板１との間を排気し、接着シート１２、１４の硬化処理を行うことにより、保護フィルム１５、接着シート１４、光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１を一体化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は太陽電池モジュール、真空ラミネート装置および真空ラミネート方法に関し、特に、太陽電池モジュールの表面にロゴやマークなどを形成する方法に適用して好適なものである。

大気汚染や二酸化炭素の増大による地球温暖化の対策として、石油などの化石燃料に代わるエネルギー源として太陽電池が注目されている。ここで、太陽電池を屋根などに設置して使用する場合、量産性やコストなどの点から、アモルファスシリコン太陽電池が有望視されている。
そして、アモルファスシリコン太陽電池を屋根などに設置して使用する場合、耐水性や耐候性を持たせるために、アモルファスシリコン太陽電池の表面を透明な保護フィルムで覆うことが行われている。

また、例えば、特許文献１には、アモルファスシリコン太陽電池の表面を透明な保護フィルムで覆った時の全反射に起因して変換効率が劣化するのを防止するために、保護フィルムの表面に微細な凹凸を形成する方法が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、凹凸部が形成された基材に保護フィルムを押し付けながら排気を行うことにより、保護フィルムに凹凸を転写しつつ、アモルファスシリコン太陽電池上に保護フィルムをラミネートする方法が開示されている。

また、例えば、特許文献３には、太陽電池モジュールの受光面側に任意の文字や記号などを表示形成するために、任意の文字や記号などを表示形成する領域の被覆材の表面形状と、それに隣接ずる領域の被覆材の表面形状とを異ならせる方法が開示されている。
特許第３２８８８７６号公報 特開２００５−１６６７６７号公報 特許第３０９８６９５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、光起電力素子の光入射側表面に有機高分子樹脂層と表面保護フィルムを配し、さらにその外側に、凹凸形状が表面に設けられたシート状部材を凹凸側が表面保護フィルム側に向くように配した後、加熱圧着法にて光起電力素子の被覆を行うと同時に光入射側表面の表面保護フィルムの表面に凹凸が形成される。このため、特許文献１に開示された方法では、光起電力素子の裏面側は真空ラミネート装置の底板上に均一に接するように配置され、光起電力素子の裏面側の脱気を促すような通気層の確保が難しいという問題があった。特に、アモルファスシリコン太陽電池のような大面積化に適している太陽電池モジュールでは、脱気不良により、太陽電池モジュールを構成する積層部材の間に気泡が残存しやすいという問題があった。

また、特許文献２に開示された方法では、真空ラミネート装置の底板の表面に凹凸が直接形成されているため、真空ラミネート装置の底板の加工に手間がかかり、真空ラミネート装置のコストアップを招くという問題があった。
さらに、特許文献３に開示された方法では、文字や記号などを表示形成する領域にその文字や記号などを型取った部材を配置する必要があり、製造工程が煩雑化するとともに、文字や記号などを表示形成する領域の被覆材には凹凸形状を有するシート状部材が接触しないことから、そこには凹凸が形成されないようになり、文字や記号などを表示形成する領域が大きくなると、太陽電池の変換効率の劣化が無視できなくなるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、文字や記号などを表面に形成するとともに、変換効率の劣化を抑制することが可能な太陽電池モジュール、真空ラミネート装置および真空ラミネート方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の太陽電池モジュールによれば、シート状の光起電力素子と、前記光起電力素子の光入射面側を覆うように配置された保護フィルムと、前記保護フィルムの表面に形成された光を乱反射させる凹凸部と、前記保護フィルムの凹凸の度合いを異ならせることで前記保護フィルムの表面に文字、記号または図形が表示された表示領域とを備えることを特徴とする。

また、請求項２記載の真空ラミネート装置によれば、保護フィルムを介してシート状の光起電力素子が配置される底板と、前記光起電力素子が配置された底板上を覆う封止用シートと、前記底板の周囲に配置され、前記封止用シートと前記底板との間を排気する通気口が設けられた枠体と、前記保護フィルム下に配置されるようにして前記底板上に固定された金属メッシュとを備え、前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して前記金属メッシュの凹凸の度合いが異なることを特徴とする。

また、請求項３記載の真空ラミネート装置によれば、前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して粘着テープを前記金属メッシュに貼り付けることで、前記金属メッシュの凹凸の度合いを異ならせることを特徴とする。
また、請求項４記載の真空ラミネート装置によれば、前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して前記金属メッシュを型押しすることで、前記金属メッシュの凹凸の度合いを異ならせることを特徴とする。

また、請求項５記載の真空ラミネート装置によれば、保護フィルムを介してシート状の光起電力素子が配置される底板と、前記光起電力素子が配置された底板上を覆う封止用シートと、前記底板の周囲に配置され、前記封止用シートと前記底板との間を排気する通気口が設けられた枠体と、前記保護フィルム下に配置されるようにして前記底板上に固定された金属メッシュとを備え、前記金属メッシュ上に固定され、前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応するように構成された金属プレートとを備えることを特徴とする。

また、請求項６記載の真空ラミネート方法によれば、金属メッシュが表面に固定された真空ラミネート装置の底板上に、保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を順次配置する工程と、前記底板上に順次配置された保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を覆う封止用シートを前記底板上に配置する工程と、前記封止用シートと前記底板との間を排気しながら熱処理を行うことにより、前記保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を一体化するとともに、前記金属メッシュの凹凸を前記保護フィルムの表面に転写する工程とを備え、前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して前記金属メッシュの凹凸の度合いが異なることを特徴とする。

また、請求項７記載の真空ラミネート方法によれば、太陽電池モジュールを構成する保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応するように構成された金属プレートを、真空ラミネート装置の底板上に固定された金属メッシュ上に装着する工程と、前記金属メッシュが表面に固定された真空ラミネート装置の底板上に、前記金属プレートを介して前記保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を順次配置する工程と、前記底板上に順次配置された保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を覆う封止用シートを前記底板上に配置する工程と、前記封止用シートと前記底板との間を排気しながら熱処理を行うことにより、前記保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を一体化するとともに、前記金属プレートと接する部分を除いて前記金属メッシュの凹凸を前記保護フィルムの表面に転写する工程とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、真空ラミネート装置の底板上に金属メッシュを固定して配置することで、光起電力素子の光入射側表面を真空ラミネート装置の底板側に向けた場合においても、光起電力素子の光入射側表面を保護する保護フィルムの表面に凹凸を形成することが可能となるとともに、真空ラミネート装置の底板上に脱気を促すような通気層を確保することを可能となる。

このため、真空ラミネート装置の底板の表面に凹凸を直接形成することなく、真空ラミネート装置の底板上に脱気を促すような通気層を確保することができ、太陽電池モジュールを構成する積層部材の間に気泡が残存するのを防止しつつ、太陽電池モジュールの大面積化を図ることが可能となるとともに、真空ラミネート装置のコストアップを抑制することができる。
また、光起電力素子の光入射側表面を保護フィルムで覆いつつ、保護フィルムの表面に凹凸を形成することが可能となることから、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、光起電力素子の変換効率を向上させることが可能となるとともに、太陽電池モジュールの耐水性や耐候性を確保することができる。

さらに、保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して金属メッシュの凹凸の度合いを異ならせることで、それらの文字、記号または図形を型取った部材を配置することなく、文字、記号または図形を保護フィルムの表面に表示することが可能となるとともに、保護フィルムに表示された文字、記号または図形の表面に凹凸を形成することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、文字、記号または図形を保護フィルム表面に形成することが可能となるとともに、太陽電池の変換効率の劣化を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る真空ラミネート装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの真空ラミネート方法を示す断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る真空ラミネート装置の概略構成を示す斜視図である。
図１および図２において、真空ラミネート装置には底板１が設けられ、底板１の周囲には、通気口１ｃが形成された枠体１ａが設けられている。そして、枠体１ａには、通気口１ｃに接続された排気口１ｂが形成されている。なお、底板１および枠体１ａの材質としては、耐熱性や剛性などの点からステンレスや鉄やアルミニウムなどの金属を使用することが好ましく、特に、成形性、溶接性および耐蝕性の点からステンレスを用いるのがよい。また、底板１および枠体１ａの厚みは、必要最小限の剛性を確保した上で低熱容量化や軽量化などの点を考慮すると、例えば、０．８〜２．０ｍｍの範囲内に設定するのがよい。

ここで、枠体１ａは、金属板を矩形状に折り曲げることにより形成することができ、底板１との間で枠体１ａの内周側に隙間が空くようにして、枠体１ａの外周側を電気抵抗溶接などの方法にて底板１に接合することにより、通気口１ｃが形成された枠体１ａを底板１に固定することができる。さらに、接合部をシリコンシーラントなどで封止することにより、枠体１ａの周囲に排気室を構成することができる。

そして、底板１上には、枠体１ａの内周部と底板１との間に端部が挟み込まれるようにして、金属製メッシュ２が配置されている。ここで、金属製メッシュ２は、位置ずれが発生しないように底板１に固定することができ、金属製メッシュ２を底板１に固定する方法としては、電気抵抗溶接の他、粘着テープやネジ止めなどの方法を用いるようにしてもよい。

なお、金属製メッシュ２は、その表面の凹凸のピッチが０．３〜０．８ｍｍ、高低差が０．２〜０．６ｍｍの範囲となるように構成することが好ましい。また、金属製メッシュ２の材質としては、成形性、溶接性および耐蝕性の点からステンレスを用いるのがよく、特に、底板１と同じ材質を用いることが好ましい。
また、金属製メッシュ２には、凹凸の度合いが周囲と異なるように設定された凹凸度合変更領域２ａが設けられている。なお、凹凸の度合いは、例えば、凹凸のピッチまたは高低差によって規定することができる。ここで、凹凸度合変更領域２ａでは、凹凸度合変更領域２ａがその周囲と目視で区別できるようにした上で、その表面の凹凸のピッチが０．３〜０．８ｍｍ、高低差が０．２〜０．６ｍｍの範囲となるように構成することが好ましい。

また、凹凸度合変更領域２ａを金属製メッシュ２に形成する方法としては、粘着テープを金属製メッシュ２に貼り付ける方法や、金属製メッシュ２を型押しして金属製メッシュ２の凹凸を押し潰す方法などを挙げることができる。そして、粘着テープの厚みや金属製メッシュ２の凹凸の押し潰し量を調整することで、凹凸度合変更領域２ａの凹凸の度合いを調整することができる。

そして、太陽電池モジュールの真空ラミネート法にて製造する場合、図１（ａ）に示すように、金属メッシュ２が表面に固定された真空ラミネート装置の底板１上に、保護フィルム１５、接着シート１４、シート状の光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１を順次配置する。ここで、光起電力素子１３の光入射側表面が保護フィルム１５にて完全に覆われるようにするとともに、接着シート１２、１４が金属メッシュ２上にはみ出さないようにするために、光起電力素子１３の外形のサイズは接着シート１２、１４の外形のサイズよりも小さくするとともに、保護フィルム１５の外形のサイズは接着シート１２、１４の外形のサイズよりも大きくすることが好ましい。また、保護フィルム１５としては、透明性、耐候性、接着性、耐熱性および耐衝撃性などの点から、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム、接着シート１２、１４としては、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）フィルムを用いることが好ましい。また、保護フィルム１５の厚みは、機械的強度およびコストなどの点から、２０〜２００μｍの範囲内に設定することが好ましい。

また、光起電力素子１３は、背面電極層２１が裏面に形成されたフィルム基板２２上に、裏面電極層２３、反射防止層２４、光電変換層２５および透明電極層２６を順次積層して構成することができる。なお、背面電極層２１および裏面電極層２３としては、例えば、Ａｇ／Ａｌ積層構造、フィルム基板２２としては、例えば、ポリイミドやポリエチレンなどの樹脂フィルム、反射防止層２４としては、例えば、ＺｎＯ、光電変換層２５としては、例えば、アモルファスシリコンからなるｐｉｎ構造、透明電極層２６としては、例えば、ＩＴＯを用いることができる。また、光電変換層２５の厚みは、例えば、１μｍ程度、フィルム基板２２の厚みは、例えば、５０μｍ程度とすることができる。

そして、底板１上に順次配置された保護フィルム１５、接着シート１４、光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１が完全に覆われるようにして封止用シート４を底板１上に配置する。なお、封止用シート４の材質としては、耐熱性、柔軟性および気密性などの点からシリコン樹脂を用いることが好ましい。また、封止用シート４を底板１上に配置する場合、封止用シート４と鋼板１１との間にエンボスシート３を介在させるようにしてもよい。また、封止用シート４を底板１上に配置する場合、枠体１ａの内側に封止用シート４が収まるように配置することが好ましい。

そして、封止用シート４が底板１上に配置された真空ラミネート装置を恒温槽に設置し、排気口１ｂを介して通気口１ｃを排気する。そして、通気口１ｃが排気されると、底板１と枠体１ａの内周側との間の隙間を介して、封止用シート４と底板１との間が排気され、封止用シート４が底板１側に押し付けられることで、図１（ｂ）に示すように、保護フィルム１５、接着シート１４、光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１が密着する。ここで、底板１上に金属メッシュ２を固定して配置することで、封止用シート４が底板１側に押し付けられた場合においても、真空ラミネート装置の底板１上に脱気を促すような通気層を確保することができ、保護フィルム１５、接着シート１４、光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１の間に存在する気泡を排出することができる。

そして、封止用シート４と底板１との間を排気しながら、接着シート１２、１４が硬化する温度（例えば、１５０℃）まで昇温させ、接着シート１２、１４の硬化処理（例えば、３０分間）を行うことにより、保護フィルム１５、接着シート１４、光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１を一体化し、太陽電池モジュールを製造することができる。

ここで、真空ラミネート装置の底板１上に金属メッシュ２を固定して配置した状態で、封止用シート４と底板１との間を排気しながら熱処理を行うことにより、保護フィルム１５、接着シート１４、シート状の光起電力素子１３、接着シート１２および鋼板１１を一体化するとともに、凹凸度合変更領域２ａに対応する部分の凹凸の度合いが異なるようにして、金属メッシュ２の凹凸を保護フィルム１５の表面に転写することができる。

このため、光起電力素子の光入射側表面を真空ラミネート装置の底板１側に向けた場合においても、真空ラミネート装置の底板１の表面に凹凸を直接形成することなく、真空ラミネート装置の底板１上に脱気を促すような通気層を確保した上で、保護フィルム１５の表面に凹凸を形成することが可能となる。
このため、太陽電池モジュールを大面積化した場合においても、真空ラミネート装置のコストアップを抑制しつつ、太陽電池モジュールを構成する積層部材の間に気泡が残存するのを防止することが可能となるとともに、保護フィルム１５の表面に凹凸を形成することが可能となることから、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、光起電力素子の変換効率を向上させることが可能となるとともに、太陽電池モジュールの耐水性や耐候性を確保することができる。

また、保護フィルム１５の表面に表示される文字、記号または図形に対応して凹凸度合変更領域２ａを金属メッシュ２に形成することで、それらの文字、記号または図形を型取った部材を配置することなく、文字、記号または図形を保護フィルム１５の表面に表示することが可能となるとともに、保護フィルム１５に表示された文字、記号または図形の表面に凹凸を形成することができる。このため、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、文字、記号または図形を保護フィルム１５の表面に形成することが可能となるとともに、太陽電池の変換効率の劣化を抑制することが可能となる。

図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る真空ラミネート装置にて製造された太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した太陽電池モジュールの概略構成を示す断面図である。
図３において、鋼板１１上には、接着シート１２を介して光起電力素子１３が接着され、光起電力素子１３上には、接着シート１４を介して保護フィルム１５が接着されている。そして、保護フィルム１５の表面には、光起電力素子１３に入射する太陽光を乱反射させる凹凸部１６が形成されるとともに、凹凸部１６と凹凸の度合いが異なるように構成された文字、記号または図形などの表示領域１６ａが形成されている。

これにより、表面に凹凸が形成された保護フィルム１５にて光起電力素子１３の光入射側表面を覆うことが可能となり、光起電力素子１３の光入射側で全反射が起こることを防止して、太陽電池の変換効率を向上させることが可能となるとともに、太陽電池モジュールの耐水性や耐候性を確保することができる。また、光起電力素子１３を鋼板１１上に一体化することにより、フィルム上の光起電力素子１３を屋根などに強固に設置することが可能となり、風雨などによって光起電力素子１３が破損したり脱落したりすることを防止することができる。
また、凹凸度合変更領域２ａが形成された金属メッシュ２の凹凸を保護フィルム１５の表面に転写することで、保護フィルム１５の表面に文字、記号または図形を表示することが可能となり、製造工程の煩雑化を抑制しつつ、様々の情報を太陽電池モジュールに表示することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの真空ラミネート方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る真空ラミネート装置の概略構成を示す斜視図である。 図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る真空ラミネート装置にて製造された太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した太陽電池モジュールの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 底板
１ａ 枠体
１ｂ 排気口
１ｃ 通気口
２ 金属製メッシュ
２ａ 凹凸度合変更領域
３ エンボスシート
４ 封止用シート
１１ 鋼板
１２、１４ 接着シート
１３ 光起電力素子
１５ 保護フィルム
１６ 凹凸部
１６ａ 表示領域
２１ 背面電極層
２２ フィルム基板
２３ 裏面電極層
２４ 反射防止層
２５ 光電変換層
２６ 透明電極層

Claims (7)

1. シート状の光起電力素子と、
   前記光起電力素子の光入射面側を覆うように配置された保護フィルムと、
   前記保護フィルムの表面に形成された光を乱反射させる凹凸部と、
   前記保護フィルムの凹凸の度合いを異ならせることで前記保護フィルムの表面に文字、記号または図形が表示された表示領域とを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 保護フィルムを介してシート状の光起電力素子が配置される底板と、
   前記光起電力素子が配置された底板上を覆う封止用シートと、
   前記底板の周囲に配置され、前記封止用シートと前記底板との間を排気する通気口が設けられた枠体と、
   前記保護フィルム下に配置されるようにして前記底板上に固定された金属メッシュとを備え、
   前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して前記金属メッシュの凹凸の度合いが異なることを特徴とする真空ラミネート装置。
3. 前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して粘着テープを前記金属メッシュに貼り付けることで、前記金属メッシュの凹凸の度合いを異ならせることを特徴とする請求項２記載の真空ラミネート装置。
4. 前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して前記金属メッシュを型押しすることで、前記金属メッシュの凹凸の度合いを異ならせることを特徴とする請求項２記載の真空ラミネート装置。
5. 保護フィルムを介してシート状の光起電力素子が配置される底板と、
   前記光起電力素子が配置された底板上を覆う封止用シートと、
   前記底板の周囲に配置され、前記封止用シートと前記底板との間を排気する通気口が設けられた枠体と、
   前記保護フィルム下に配置されるようにして前記底板上に固定された金属メッシュとを備え、
   前記金属メッシュ上に固定され、前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応するように構成された金属プレートとを備えることを特徴とする真空ラミネート装置。
6. 金属メッシュが表面に固定された真空ラミネート装置の底板上に、保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を順次配置する工程と、
   前記底板上に順次配置された保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を覆う封止用シートを前記底板上に配置する工程と、
   前記封止用シートと前記底板との間を排気しながら熱処理を行うことにより、前記保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を一体化するとともに、前記金属メッシュの凹凸を前記保護フィルムの表面に転写する工程とを備え、
   前記保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応して前記金属メッシュの凹凸の度合いが異なることを特徴とする真空ラミネート方法。
7. 太陽電池モジュールを構成する保護フィルムの表面に表示される文字、記号または図形に対応するように構成された金属プレートを、真空ラミネート装置の底板上に固定された金属メッシュ上に装着する工程と、
   前記金属メッシュが表面に固定された真空ラミネート装置の底板上に、前記金属プレートを介して前記保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を順次配置する工程と、
   前記底板上に順次配置された保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を覆う封止用シートを前記底板上に配置する工程と、
   前記封止用シートと前記底板との間を排気しながら熱処理を行うことにより、前記保護フィルム、接着シート、光起電力素子、接着シートおよび鋼板を一体化するとともに、前記金属プレートと接する部分を除いて前記金属メッシュの凹凸を前記保護フィルムの表面に転写する工程とを備えることを特徴とする真空ラミネート方法。

Images