JP2009170826A - 太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池パネル本体と枠との間に水分を保持し難く、太陽電池パネル本体に枠を取り付ける工程を自動化することを可能とする太陽電池パネルを提供する。
【解決手段】太陽電池パネルは、太陽電池パネル本体３と枠２と接合部４とを具備する。太陽電池パネル本体３は、光電変換セル３２を第１表面３ａ上に搭載した基板３１を備える。枠２は、略Ｌ字型断面形状を有する。接合部４は、基板３１における第１表面３ａにに対し反対面にある第２表面３ｂと枠２とを接着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池に関する。

太陽電池として、ガラス等の基板上に光電変換セルを直接形成した薄膜系太陽電池や、結晶基板に光電変換セルを形成した結晶系太陽電池が知られている。薄膜系太陽電池では、例えば、光電変換セルが形成された面を充填剤や封止剤で埋めて太陽電池パネル本体となる。一方、結晶系太陽電池では、例えば、基板上に結晶系光電変換セルを貼り付けて充填剤や封止剤で埋めて太陽電池パネル本体となる。このような太陽電池パネル本体は、アルミニウム枠のような金属製の枠に固定されてパネル化される。

図１は、従来の太陽電池パネルの構成の一例を示す部分断面図である。太陽電池パネルは、太陽電池パネル本体１０３と枠１０２とガスケット１０４とを具備する。太陽電池パネル本体１０３は、上記薄膜系太陽電池のモジュール、又は、結晶系太陽電池のモジュールを有している。枠１０２は、アルミニウム枠のような金属製の枠である。枠１０２は、ガスケット１０４を介して太陽電池パネル本体１０３を保持するモジュール保持部１０２−１、枠１０２の形状を保持する形状保持部１０２−３、モジュール保持部１０２−１と形状保持部１０２−３とを接合する接合部１０２−２を備える。

従来、板状の太陽電池パネル本体１０３を枠１０２で保持するため、略コの字型断面形状を有する保持部１０２−１に太陽電池パネル本体１０３を嵌合している。そのとき、太陽電池パネル本体１０３のガラス基板と枠１０２のアルミニウムとの間の熱的・機械的な応力を緩和するために緩衝材としてガスケット１０４を用いている。更に、アルミニウムの強度不足で枠１０２が広がることを抑制するため底面にヒレ形状の形状保持部１０２−３を設けている。

太陽電池パネルの枠に関連する技術として特開２００４−８７８８４号公報に太陽電池パネルの支持枠構造が開示されている。この太陽電池パネルの支持枠構造は、基板となるガラスパネルに発電部である半導体膜を蒸着して形成した太陽電池パネルの周辺部に補強部材である外枠を嵌め込むとともに、前記太陽電池パネルの少なくとも表面には、強化ガラス又は強化プラスチック等の透明な棒状部材で形成した防撓材を接着して構成している。これにより外枠の軽量化を行っている。ここでは、略コの字型断面形状を有する枠を用いている。

また、関連する特開２０００−３４９３２２号公報にソーラーハウジングが開示されている。このソーラーハウジングは、複数の太陽電池セルを封止材によって封止することにより得られ、上記セルが封入された透明基板を有する太陽光発電モジュールの周端部をそれぞれフレーム内に挿入し、これら周端部をそれぞれ封止剤により固定すると共に、上記セルの端子と、外部機器の端子との接続部を端子ボックス内において封止剤により封止してなる。このソーラーハウジングにおいて、上記セルが、内部で水を副生することによって深部硬化する室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物にて封止されている。ここでは、略コの字型断面形状を有する枠を用いている。

また、関連する特開２００５−１９５０７号公報に太陽電池モジュールの製造方法が開示されている。この太陽電池モジュールの製造方法は、表面ガラス、太陽電池およびバックシートを積層一体化した太陽電池パネルの外周にフレーム部材を固定化する。この太陽電池モジュールの製造方法は表面ガラス、太陽電池およびバックシートの各々を接着剤により仮止め固定し、この仮止めされた太陽電池パネルの各辺縁部に高温硬化型防水剤を塗布し、断面略コ字型フレーム部材の溝内に太陽電池パネルの各辺縁部をそれぞれ嵌入し、太陽電池パネルとその外周のフレーム部材を加熱して接着剤と防水剤を同時に硬化させる。ここでは、略コの字型断面形状を有する枠を用いている。

関連する特開平９−３３１０７９号公報にフレームレス太陽電池モジュールが開示されている。このフレームレス太陽電池モジュールは、片面に薄膜太陽電池層が形成されるとともに薄膜太陽電池層上の全面に絶縁体層を設けた第一の透光性基板の絶縁体層側面と、第一の透光性基板と少なくとも同一寸法の第二の透光性基板とが、合成樹脂層によって接着されている。

特開２００４−８７８８４号公報 特開２０００−３４９３２２号公報 特開２００５−１９５０７号公報 特開平０９−３３１０７９号公報

図１に示されるような従来の太陽電池パネルでは、略コの字型断面形状のモジュール保持部１０２−１に水分が保持され易い。そのような水分は、しばしば太陽電池パネルの不良の原因となり好ましくない。また、太陽電池パネル本体１０３が大面積の場合、その基板にはうねりがある。そのため、そのうねりが障害となり、略コの字型断面形状の枠１０２を太陽電池パネル本体１０３に取り付ける工程を完全に自動化することが困難である。また、太陽電池パネル本体１０３のガラス基板と枠１０２のアルミニウム枠との間に熱的・機械的応力が発生する。そのため、その熱的・機械的応力を緩和するガスケット１０４等のような緩衝材は必須であり、その材料・工数が増加している。加えて、ガスケット１０４はガラス基板とアルミニウム枠とを結合しないため、枠１０２の広がりを抑えるためヒレ形状の形状保持部１０２−３が必要となっている。更に、上記緩衝材をシーラント等にする場合、ガラス基板とアルミニウム枠との間の全面に均一に塗布するのは困難であり、大量のはみ出しと余剰分の除去が必要となってしまう。

従って、本発明の目的は、水分を保持し難く、高い信頼性を有する太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、太陽電池パネル本体に枠を取り付ける工程を自動化することが可能な太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、工数を抑え、製造が容易で、低コストな太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法を提供することにある。

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。

以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の太陽電池パネルは、太陽電池パネル本体（３）と、枠（２）と、接合部（４）とを具備する。太陽電池パネル本体（３）は、光電変換セル（３２）を第１表面（３ａ）上に搭載した基板（３１）を備える。枠（２）は、略Ｌ字型断面形状を有する。接合部（４）は、基板（３１）における第１表面（３ａ）に対し反対面にある第２表面（３ｂ）と枠（２）とを接着する。
本発明では、枠（２）が、略コの字型断面形状ではなく略Ｌ字型断面形状を有している。そのため、太陽電池パネル本体３と枠２との間に略コの字型断面形状の「コの字」の部分のような水分が保持される部分がない。すなわち、太陽電池パネル本体３の外側の周縁部に水分が保持されない。したがって、太陽電池パネル本体３への水分の影響を著しく抑えることができる。それにより、太陽電池パネル１の耐候性や長期信頼性を高めることができる。また、略コの字型断面形状の枠に用いられるガスケット等を用いる必要がなく、コストを低減できる。また、太陽電池パネル本体（３）の基板（３１）の第２表面（３ｂ）と枠（２）とを接着させ、その部分で枠（２）が太陽電池パネル本体（３）を保持している。すなわち、光電変換セル（３２）を有する基板（３１）の第１表面（３ａ）は、太陽電池パネル本体（３）の保持に関与していない。したがって、光電変換セル（３２）上の充填層や保護層（バックシート）が保持に関係しないので、保持（接着）の信頼性を向上することができる。更に、太陽電池パネル本体（３）の基板（３１）と枠（２）とが接着された簡単な構造を有しているので、略コの字型断面形状の枠の場合のように枠に太陽電池パネルを嵌め込む必要がない。したがって、太陽電池パネル本体のうねりや歪みや応力変形の影響を接合部（４）で吸収でき、極めて簡単に製造することが可能な構造を有している。

特許文献１の太陽電池パネルでは、太陽電池パネルを補強部材で補強しているが、太陽電池パネル本体は略コの字型断面形状を有する枠に嵌め込まれている。従って、略コの字型断面形状の「コの字」部分に水分が溜まる可能性があること、ガスケット等を用いる必要性が考えられること、バックシートが保持に関わる可能性があること、太陽電池パネル本体のうねりや歪みの影響を受ける可能性があること、等の虞がある。すなわち、特許文献１は略Ｌ字型断面形状を有していないことから、本発明に特有の効果を奏することは困難ではないかと考えられる。

特許文献２の太陽電池パネルでは、枠と太陽電池パネル本体との結合には室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を用いているが、太陽電池パネル本体は略コの字型断面形状を有する枠に嵌め込まれている。従って、「コの字」部分に水分が溜まる可能性があること、太陽電池パネル本体のうねりや歪みの影響を受ける可能性があること、等の虞がある。すなわち、特許文献１は略Ｌ字型断面形状を有していないことから、本発明に特有の効果を奏することは困難ではないかと考えられる。

特許文献３の太陽電池パネルでは、太陽電池パネル本外と枠との間に降温効果型防水剤を入れいているが、太陽電池パネル本体は略コの字型断面形状を有する枠に嵌め込まれている。従って、「コの字」部分に水分が溜まる可能性があること、バックシートが保持に関わる可能性があること、太陽電池パネル本体のうねりや歪みの影響を受ける可能性があること、等の虞がある。すなわち、特許文献３は略Ｌ字型断面形状を有していないことから、本発明に特有の効果を奏することは困難ではないかと考えられる。

特許文献４の太陽電池パネルでは、合成樹脂層を太陽電池パネル本体の周りを囲むように設けて枠の換わりとして用いている。すなわち、枠を用いていない構造であり、本発明の略Ｌ字型断面形状を有する枠を用いた太陽電池パネルとは明らかに異なる。

上記の太陽電池パネルにおいて、枠（２）は、枠部材（２１）と、張り出し部材（２３、２３ａ）とを備えることが好ましい。ここで、枠部材（２１）は、太陽電池パネル本体（３）の外縁を枠状に囲む。張り出し部材（２３、２３ａ）は、枠部材（２１）の内側に向かって、枠部材（２１）に略垂直に結合する。接合部（４）は、第２表面（３ｂ）と張り出し部材（２３、２３ａ）とを接着することが好ましい。
本発明では、太陽電池パネル本体（３）の基板（３１）の第２表面（３ｂ）と、それと対向する枠（２）の張り出し部材（２３、２３ａ）の表面とを接合部（４）で接着させている。それにより、太陽電池パネル本体のうねりや歪みや応力変形の影響を接合部（４）の厚みの変形で吸収することが出来る。その結果、極めて簡単に製造することが可能な構造を有している。

上記の太陽電池パネルにおいて、張り出し部材（２３、２３ａ）と太陽電池パネル本体（３）との接着領域は、第１表面（３ａ）への射影が光電変換セル（３２）を有する領域の外側にあることが好ましい。
本発明では、張り出し部材（２３、２３ａ）の光電変換セル（３２）方向へ張り出す長さが制限されている。それにより、光電変換セル（３２）の発電に影響することなく、略Ｌ字型断面形状を有する枠構造に特有の上記効果を得ることができる。

上記の太陽電池パネルにおいて、張り出し部材（２３ａ）は、枠部材（２１）の結合部から離れるに従い肉厚が薄くなることが好ましい。
本発明では、張り出し部材（２３、２３ａ）の先端を薄くすることで、その先端と第２表面（３ｂ）との距離を保ちながら、その先端での接合部（４）の厚みを厚くすることが出来る。それにより、太陽電池パネル本体のうねりや歪みや応力変形の影響をより柔軟に、接合部（４）の厚みの変形で吸収することが出来る。

上記の太陽電池パネルにおいて、枠部材（２１）は、張り出し部材（２３、２３ａ）の結合部と反対側に、枠部材（２１）の内側に向かって、枠部材（２１）に略垂直に結合し、張り出し部材（２３、２３ａ）よりも短い突起部材（２２）を含むことが好ましい。
本発明では、太陽電池パネル本体（３）の基板（３１）と枠（２）とを接着させ、その部分で枠（２）が太陽電池パネル本体（３）を保持している。すなわち、基板（３１）と枠（２）とが直接接着されるので、枠（２）の広がりを抑える機能を基板（３１）に担わせることができる。それにより、突起部材（２２）を小さくすることができる。その結果、枠（２）を形成後に、太陽電池パネル本体（３）を枠（２）内に挿入することが可能となり、極めて簡単に製造することが可能な構造を有している。

上記の太陽電池パネルにおいて、接合部（４）は、接着部（４１）と、埋め込み部（４２）とを備えることが好ましい。ここで、接着部（４１）は、第２表面（３ｂ）と枠（２）とを接着する。埋め込み部（４２）は、太陽電池パネル本体（３）の端と、接着部（４１）と、枠（２）とで囲まれる凹部（４５）を埋めるように設けられている。
本発明では、埋め込み部（４２）が太陽電池パネル本体（３）の端と接着部（４１）と枠（２）とで囲まれる凹部（４５）を埋めるので、より水分が溜まらない構造とすることができる。それにより、長期信頼性をより向上させることができる。

上記の太陽電池パネルにおいて、接合部（４）は、埋め込み部（４２）上に、太陽電池パネル本体（３）の端部を覆うように設けられたシール部（４３）を更に備えることが好ましい。
本発明では、充填層が相対的に劣化し易い太陽電池パネル本体（３）の端部を覆うようにシール部（４３）が設けられているので、太陽電池パネル本体（３）の端部の劣化による水分の浸入を抑制することが出来る。

上記の太陽電池パネルにおいて、接着部（４１）は、ポリウレタン、シリコーン及びシリル基含有特殊ポリマーのいづれかを含むことが好ましい。
本発明では、ポリウレタン、シリコーン及びシリル基含有特殊ポリマー等の材料を接着部（４１）に用いることで、より強固に接合を形成することができる。

本発明の太陽電池パネルの製造方法は、（ａ）光電変換セル（３２）を第１表面（３ａ）上に搭載した基板（３１）を備える太陽電池パネル本体（３）を製造する工程と、（ｂ）略Ｌ字型断面形状を有する枠（２）に、接着剤（４５）を塗布する工程と、（ｃ）基板（３１）における第１表面（３ａ）に対し反対面にある第２表面（３ｂ）と枠（２）とを接着した接着部（４１）を形成する工程とを具備する。
本発明では、枠（２）が、略コの字型断面形状ではなく略Ｌ字型断面形状を有している。そのため、太陽電池パネル本体（３）の基板（３１）の第２表面（３ｂ）と枠（２）とを押し付け接着させて製造するので、略コの字型断面形状の枠の場合のように枠に太陽電池パネルを嵌め込む必要がない。したがって、太陽電池パネル本体のうねりや歪みや応力変形の影響を接合部（４）で吸収でき、極めて簡単に製造することができる。

上記の太陽電池パネルの製造方法において、枠（２）は、太陽電池パネル本体（３）の外縁を枠状に囲む枠部材（２１）と、枠部材（２１）の内側に向かって枠部材（２１）に略垂直に結合する張り出し部材（２３、２３ａ）とを備える。（ｂ）工程は、（ｂ１）張り出し部材（２３、２３ａ）に、接着剤（４５）を塗布する工程を備える。（ｃ）工程は、（ｃ１）第２表面（３ｂ）と張り出し部材（２３、２３ａ）とを接着する工程を備える。
本発明では、太陽電池パネル本体（３）の基板（３１）の第２表面（３ｂ）と、それと対向する枠（２）の張り出し部材（２３、２３ａ）の表面とを接合部（４）で接着させる。それにより、太陽電池パネル本体のうねりや歪みや応力変形の影響を接合部（４）の厚みの変形で吸収することが出来る。また、基板（３１）と枠（２）とが直接接着されるので、枠（２）の広がりを抑える機能を基板（３１）に担わせることができる。その結果、極めて簡単に製造することが可能な構造を有している。

上記の太陽電池パネルの製造方法において、（ｄ）太陽電池パネル本体（３）の端と、接着部（４１）と、枠（２）とで囲まれる凹部（４５）を埋めるようにシール剤（４６）を塗布する工程を更に備える。
本発明では、充填層が相対的に劣化し易い太陽電池パネル本体（３）の端部を覆うようにシール部（４３）が設けるので、太陽電池パネル本体（３）の端部の劣化による水分の浸入を抑制することが出来る。

上記の太陽電池パネルにおいて、接着部（４１）は、ポリウレタン、シリコーン及びシリル基含有特殊ポリマーのいづれかを含む。
本発明では、ポリウレタン、シリコーン及びシリル基含有特殊ポリマー等の材料を接着部（４１）に用いることで、より強固に接合を形成することができる。

本発明により、太陽電池パネル本体と枠との間に水分を保持し難くすることができる。それにより、太陽電池パネルの信頼性を向上することができる。また、太陽電池パネル本体に枠を取り付ける工程を自動化することが可能となる。更に、太陽電池パネルの製造工数を抑えることができ、製造が容易となり、太陽電池パネルを低コストで製造可能となる。

以下、本発明の太陽電池パネル及び太陽電池パネルの製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る太陽電池パネルの構成を示す上面図及び断面図である。ただし、断面図は、上面図のＡＡ’断面を示す。太陽電池パネル１は、枠２と太陽電池パネル本体３と接合部４とを具備する。ただし、ＡＡ’断面と略垂直な方向の断面も、太陽電池パネル本体３の長さ以外は図２の断面図と同様である。

太陽電池パネル本体３は、基板と、その基板の第１表面上に搭載又は形成された複数の太陽電池とを備える。複数の太陽電池は、例えば互いに直列に接続されている。太陽電池は、透明電極層、光電変換層、及び裏面電極層がこの順に積層された構造を有している。その太陽電池としては、単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池や、微結晶シリコンをはじめとする結晶質シリコン太陽電池や、シリコンゲルマニウム太陽電池や、アモルファスシリコン太陽電池と結晶質シリコン太陽電池やシリコンゲルマニウム太陽電池とを各１〜複数層に積層させた多接合型（タンデム型）太陽電池のような他の種類の薄膜太陽電池に例示される。更に、太陽電池パネル本体３は、基板の第１表面に結晶系太陽電池を貼り付けるタイプであっても良い。

枠２は、略Ｌ字型断面形状を有し、太陽電池パネル本体３を囲むように設けられている。枠２は、例えばアルミニウムのような金属で形成することができる。この枠２は、図１のような従来技術の略コの字型断面形状ではなく略Ｌ字型断面形状を有しているので、コの字型部分のような水分が保持される部分がない。すなわち、太陽電池パネル本体３の外側の周縁部に水分が保持されないので、太陽電池パネル本体３への水分の影響を著しく抑えることができる。それにより、太陽電池パネル１の耐候性や長期信頼性を高めることができる。

接合部４は、太陽電池パネル本体３と枠２とを結合している。すなわち、枠２における略Ｌ字型断面形状の「Ｌ字」の横棒部分と、基板の第１表面に対し反対面にある第２表面とが、接合部４により結合されている。接合方法は、接着剤を用いて行うことが好ましい。

次に、太陽電池パネル１の接合部４及びその近傍の構成について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの接合部及びその近傍の構成を示す断面図である。すなわち、図２の断面図の一部を拡大したものである。

太陽電池パネル本体３は、基板３１と、複数の太陽電池３２と、充填層３３と、保護層３４とを備えている。基板３１は、透光性であり、ガラス基板に例示される。大きさは、例えば、１．１ｍ×１．４ｍ×４ｍｍ^ｔの大型基板を用いることができる。複数の太陽電池３２は、その基板３１の第１表面３ａ（光入射側と反対の側の表面）上に搭載又は形成されている。複数の太陽電池３２の詳細は、図２において説明したとおりである。ただし、基板３１における周辺領域３６には、太陽電池３２が配置されていない。周辺領域３６は、主に充填層３３と基板３１との間の接着力を向上させるために設けられている。周辺領域３６上において充填層３３の一部は保護層４に覆われていない。その基板３１の第２表面３ｂは、枠２と接合部４で結合されている。

充填層３３は、その基板３１の第１表面３ａの側において、不要な空間を作らず表面を保護するために、その基板３１及び複数の太陽電池３２を覆うように設けられている。充填層３３は、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）のような樹脂膜を用いることができる。保護層３４は、その基板３１の第１表面３ａ側において、防水のために複数の太陽電池３２上の充填層３３を覆うように設けられている。保護層（バックシート）３４は、ＰＡＰ（ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）／ＡＬ箔／ＰＥＴ）のような金属箔を防水用に内部に有する樹脂膜を用いることができる。

枠２は、枠部材２１と、張り出し部材２３と、突起部材２２とを備える。
枠部材２１は、略Ｌ字型断面形状の「Ｌ字」における縦棒の部分であり、太陽電池パネル本体３の外縁を囲むように設けられている。基板３１の第１表面３ａと、枠部材２の長手方向に延伸する面とは略直角の関係にある。ＩＥＣ規格の機械的荷重試験の要求事項である２４００Ｐａ対応であり、発電用として実用的な１ｍ^２程度のモジュールの場合、枠部材２１の高さｔ４及び厚みｔ１は、枠としての強度を考慮して、例えばアルミニウム製の枠２の場合、約３５ｍｍ以上５０ｍｍ以下及び約２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。ここで、ＩＥＣの規格は、ＩＥＣ ６１６４６：１９９６，”Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ （ＰＶ） ｍｏｄｕｌｅｓ−Ｄｅｓｉｇｎ ｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｙｐｅ ａｐｐｒｏｖａｌ”である。なお、このＩＥＣ規格は、ＪＩＳ Ｃ ８９９１：２００４（ＩＥＣ ６１６４６：１９９６）「地上設置の薄膜太陽電池（ＰＶ）モジュール−設計適格性確認及び形式認証のための要求事項」としてＪＩＳ化されている。

張り出し部材２３は、略Ｌ字型断面形状の「Ｌ字」における横棒の部分であり、枠部材２１の内側に向かって張り出し、枠部材２１に略垂直に結合している。その厚みはｔ１０であり、枠部材２１から長さｔ２だけ張り出している。厚みｔ１０は、できるだけ薄いほうが好ましい。厚くなると、張り出し部材２３の先端部分と基板３１の第２表面３ｂとが交わる領域の付近にごみや埃がたまり易くなる。その場合、その領域下に影ができて発電に悪影響を及ぼすからである。ただし、薄過ぎると強度が低下することから下限が決定される。例えばアルミニウム製の枠２の場合、厚みｔ１０は約２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。

長さｔ２は、太陽電池パネル本体３の太陽電池３２との関係で決まる。このとき、太陽電池３２の電池膜のうち発電に寄与する有効発電部を影にしないように電池膜を除去した周辺領域３６を遮蔽し、周辺領域３６越しに充填層３３や保護層３４が露光されないことが好ましい。
基板３１と張り出し部材２３との接合距離ｄ１に関しては、太陽電池パネル本体３が十分に接合（接着）により保持可能なように下限が設定される。また、基板３１における張り出し部材２３の影となる領域が小さくなる（張り出し部材２３との影が太陽電池３２を有する領域に達しない）ように、かつ、接合が強すぎず基板３１と張り出し部材２３との熱膨張差による応力が小さくなるように設定される。距離ｄ１は、アルミニウム製の枠２の場合、例えば約５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
また、枠部材２１の端から太陽電池パネル本体３の端までの距離ｄ２に関しては、枠２と基板３１との熱膨張差を吸収でき、後述の距離ｄ４を確保できるように下限が設定される。また、枠部材２１の端から太陽電池パネル本体３の端までに形成される埋め込み部４２の材料費を抑えると共に作業性を考慮して上限が設定される。距離ｄ２は、アルミニウム製の枠２の場合、例えば約１ｍｍ以上である。
また、太陽電池３２の端と張り出し部材２３の端との距離ｄ３に関しては、光が基板３１に入射したとき、張り出し部材２３の影ができるだけ太陽電池３２にかからない位置関係になるように下限が設定される。また、基板３１上の太陽電池３２の無い領域が小さくなるよう上限が設定される。このとき、太陽電池３２の電池膜のうち発電に寄与する有効発電部を影にしないように電池膜を除去した周辺領域３６を遮蔽し、周辺領域３６越しに充填層３３や保護層３４が露光されないことが好ましい。

突起部材２２は、枠部材２１における張り出し部材２３の結合部と反対側の端部に、枠部材２１の内側に向かって張り出し、枠部材２１に略垂直に結合している。枠部材２１から長さｔ３だけ張り出している。ただし、張り出し部材２３よりも短く、長さｔ２＞長さｔ３である。
図１のような従来技術では、この突起部材２２に対応する形状保持部１０２−３は、枠１０２の広がりを抑える強度向上材としての機能を有している。しかし、本実施の形態では、太陽電池パネル本体３と枠２とが直接接着剤により結合されるため、太陽電池パネル本体３が枠２の広がりを抑える機能を兼ねることができる。そのため、突起部材２２の形状を形状保持部１０２−３のように大きく張り出した形状にすることが不要となる。それにより、コストダウンをすることができる。ただし、枠２の安定性のために、長さｔ３はある程度の大きさが必要である。アルミニウム製の枠２の場合、例えば約３ｍｍ以上である。

この場合、太陽電池パネル本体３の端と突起部材２２の端との距離ｄ４は、アルミニウム製の枠２の場合、例えば約０ｍｍ以上となる。この距離は、完成された枠２の内側に太陽電池パネル本体３を自動配置装置で自動的に配置することが可能な距離となっている。すなわち、完成された枠２に太陽電池パネル本体を載せるだけで太陽電池パネルを製造できるので、この工程を自動化することができる。従来技術の場合、枠の各辺に太陽電池パネル本体３の各辺を嵌め込み、枠を太陽電池パネル本体上で完成させている。その嵌め込みは基板のうねりや歪等のため自動化できず、この工程を手動で行っていた。本発明では、この工程を自動化することができるので、製造効率やスループットを向上することができ、コストダウンを図ることが可能となる。

接合部４は、接着部４１と、埋め込み部４２と、シール部４３とを備える。
接着部４１は、基板３１の第１表面３ａに対し反対面にある第２表面３ｂと、第２表面３ｂに向かい合わせに配置される張り出し部材２３の表面２３ｂとを接着する。その接着部４１の厚みｄ５は、接着強度を考慮して下限が設定され、材料費等を考慮して上限が設定される。
更に、厚みｄ５は、太陽電池パネル本体３の基板３１の熱伸びと枠２の熱伸びとの差の１／２より厚いことが好ましい。ただし、この熱伸びの差は、組立（接着）時の温度（例示：２５℃）と屋外使用時の最高温度（例示：８５℃）との間で、長方形の太陽電池パネル本体３（モジュール）の場合には長い方の辺で計算されたものとする。このような熱伸びは辺の真中を不動点として両側に対称に発生するので、片側で発生する歪みが全体の１／２であり、接着部４１の接着剤は４５度の歪みまで耐えるとすると、上記範囲となる。アルミニウム製の枠２の場合、例えば約１ｍｍ以上である。ここで、埋め込み部４２を設けなくても、太陽電池パネル本体３の端と接着部４１と枠２とで囲まれる凹部４５に水が溜まった場合、その凹部４５は外気にむき出しになっているので、略コの字型断面形状と比較して、容易にその水が蒸発できる。

埋め込み部４２は、太陽電池パネル本体３の端と接着部４１と枠２とで囲まれる凹部４５を埋めるように設けられている。これにより、凹部４５に水分が入り込んで溜まることはないので、太陽電池パネル本体３の水分による劣化を著しく抑制することができる。また、埋め込み部４２の上部は、より外気にむき出しになっているので、その部分に湿分（水分）が付着しても、より容易にその湿分（水分）が蒸発できる。

シール部４３は、埋め込み部４２上に、太陽電池パネル本体３の端部を覆うように設けられている。その端部は保護層３４で覆われていない充填層３３の部分である。その端部には太陽電池３２が無いため、光が太陽電池３２に吸収されずに直接その付近の充填層３３に当たる。そのため、その部分の充填層３３は相対的に劣化し易く、劣化に伴い外部から湿分（水分）が浸入し易くなる。シール部４３は、その部分やその近傍の部分をそのような湿分（水分）から保護する。また、シール部４３の上部は、より外気にむき出しになっているので、その部分に湿分（水分）が付着しても、より容易にその湿分（水分）が蒸発できる。

ここで、接着部４１の接着剤は、耐候性のある弾性接着剤を用いる。そのような接着剤としては、ポリウレタン、シリコーン、シリル基含有特殊ポリマーが例示される。具体的には、例えば、セメダイン株式会社製、商品名「スーパーＸ」である。なお、接着部４１に用いる接着剤を多めに塗布したり、重ね塗りしたりすることで、その接着剤を埋め込み部４２及びシール部４３としても用いることも可能である。その場合、それぞれ別々の種類の材料を塗布する場合と比較して、工程を簡略化することができる。

埋め込み部４２やシール部４３は、材料として、従来技術で使用されているものを用いることができる。例えば、埋め込み部４２及びシール部４３の材料として、ポリウレタン、シリコーン、シリル基含有特殊ポリマーが例示される。

本実施の形態では、枠２と太陽電池パネル本体３とが強力に接合された場合、両者の熱膨張差により接着部４１の部分の外れや、太陽電池パネル本体３のみ温度上昇したとき太陽電池パネル本体３の両端が枠２に拘束されることによる変形することが考えられる。しかし、接着部４１として弾性接着剤を用いているので、その弾性接着剤が熱伸び差を吸収することができる。それにより、接着部４１の部分の外れや太陽電池パネル本体３の変形を大幅に抑制することができる。その結果、安定した接合を維持することができる。

従来技術の略コの字型断面形状の枠の場合、保護層と枠とが接着する構成が用いられることがある。その場合、保護層がＰＥＴ／ＡＬ／ＰＥＴなど多層構造であるため内部接着力が弱く、結果として太陽電池パネル本体と枠との接着が弱くなる状況が発生することがある。本実施の形態では、太陽電池パネル本体３の基板３１と枠２とを接着剤で接着している。すなわち、太陽電池パネル本体３の基板３１の第２表面３ｂに枠２を接着するため、従来の場合と比較して接着の信頼性を高くすることができる。

また、本実施の形態では、太陽電池パネル本体３と枠２とを接着しているので、従来技術の略コの字型断面形状の枠で使用していた基板と枠との間のガスケットを省略することができる。それにより、コストダウンを図ることができる。

次に、本実施の形態に係る太陽電池パネルの製造方法について説明する。図４は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの製造方法の一例を示す断面図である。図４は、図２のＡＡ’断面を示している。
図４（ａ）に示されるように、図２や図３で説明される枠２を組み立てて形成（準備）する。すなわち、太陽電池パネル本体３に枠２の各部材を取り付けながら枠を完成するのではなく、予め枠として完成された枠２を用いる。したがって、枠２の組み立てを含む本工程を、所定の製造装置で容易に自動的に行うことができる。

続いて、図４（ｂ）に示されるように、張り出し部材２３上に、接着剤４５として上述のポリウレタンを塗布する。張り出し部材２３は、張り出し部材２３の塗布面が平坦であり、枠部材２１や突起部材２２がその塗布を妨げる形状（例えば塗布面を覆ったり囲んだりする形状）を有していない。すなわち、略コの字型断面形状の枠ような塗布を妨げる形状を有していないので、接着剤４５の塗布を行う本工程を、所定の製造装置で容易に自動的に行うことができる。また、自動的に連続的に接着剤４５を塗布するので、ムラなく均一に接着剤４５を塗布することができる。

次に、図４（ｃ）に示されるように、別に製造された太陽電池パネル本体３を基板３１の第２表面３ｂを下にして枠２へ押し付ける。既述のように、枠２の突起部材２２が枠２の内側に大きくは突出してないので、完成された枠２の内側へ太陽電池パネル本体３を所定の製造装置で容易に自動的に挿入することができる。その後、必要に応じて乾燥処理や熱処理を行う。それにより、接着部４１が形成され、太陽電池パネル本体３が枠２に接着される。平坦な張り出し部材２３上に連続的に均一に塗布された接着剤４５に単に押し付けて接着するので、太陽電池パネル３の基板３１と枠２の張り出し部材２３との間の全面において接着を容易に行うことができる。したがって、接着の信頼性を極めて高くすることができる。

その後、図４（ｄ）に示されるように、太陽電池パネル本体３の端部と枠２との隙間にシール剤４６を塗布して埋め込む。このとき、太陽電池パネル本体３の周辺領域３６上において露出した充填層３３を覆うようにもシール剤４６を塗布する。この場合も、枠部材２１や突起部材２２がその塗布を妨げる形状を有していないので、シール剤４６の塗布を行う本工程を、所定の製造装置で容易に自動的に行うことができる。その後、必要に応じて乾燥処理や熱処理を行う。それにより、埋め込み部４２とシール部４３が形成され、太陽電池パネル本体３の端の隙間がなくなり充填層３３が保護される。なお、シール部４３用のシール剤は、埋め込み部４２とは別のシール剤を用いても良い。
以上により、太陽電池パネルが製造される。

従来技術では、略コの字型断面形状の枠の各辺の部材を一つずつ手作業で太陽電池パネル本体３に取り付けている。これは、太陽電池パネル本体の基板のうねりや充填層３の膜厚の不均一等の影響で、略コの字型断面形状の「コの字」の部分に太陽電池パネル本体を自動的に嵌め込むことが極めて困難であるからである。加えて、「コの字」の部分にシール剤や接着剤を塗布して太陽電池パネル本体を嵌め込む場合、そのシール剤や接着剤を「コの字」の部分と太陽電池パネル本体との間に均一に残すためには熟練した技術が必要であるからである。したがって、略コの字型断面形状を有する従来技術の枠では、枠と太陽電池パネル本体とを結合する工程の自動化が行われていなかった。

しかし、本実施の形態では、略コの字型断面形状の断面でなく略Ｌ字型断面形状を有する枠２を用いているので、接着剤４５を塗布された枠２に太陽電池パネル本体３を単に押し付けることにより、枠２と太陽電池パネル本体３とを接着し、結合することができる。すなわち、太陽電池パネル本体３は、略コの字型断面形状の部材に嵌め込む必要がなく、略Ｌ字型断面形状を有する枠２に置いて押し付けるだけという簡単な工程で結合できるので、図４に示される工程の自動化が可能となる。それにより、生産性を向上させることができる。このとき、太陽電池パネル本体は、接着剤４５のある面だけで固定されているので、太陽電池パネル本体の基板のうねりや充填層３の膜厚の不均一等の影響は接着剤４５の厚みに吸収することができる。

図５は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの接合部及びその近傍の他の構成を示す断面図である。すなわち、図２の断面図の一部を拡大したものである。基本的には図３と同様であるが、張り出し部材２３ａが枠部材２１との結合部から離れるに従い厚みが薄くなるようにしている点で異なる。すなわち、（張り出し部材２３ａにおける枠部材２１との結合部の厚みｔ１１）＞（張り出し部材２３ａの先端の厚みｔ１２）、となる。この場合、接着部４１の厚みに相当する距離ｄ６は、図３の場合の距離ｄ５と比較して大きくすることができる。ただし、（厚みｔ１２＋距離ｄ６）は、（厚みｔ１０＋距離ｄ５）と概ね同じとすることが好ましい。この部分が厚くなると、張り出し部材２３ａの先端部分において基板３１上にごみや埃がたまり易くなり、影ができて発電に悪影響を及ぼすからである。

これにより、接着部４１の厚み（距離ｄ６に相当）が相対的に厚くなるので、接着部４１として用いている弾性接着剤の弾性力の効果をより大きくすることができる。すなわち、枠２と太陽電池パネル本体３とが強力に接合された場合に生じる、熱膨張差等で発生する応力による接着部４１の部分の外れや、太陽電池パネル本体３の両端が枠２に拘束されることで発生する応力による変形をより大幅に抑制することができる。

本実施の形態において、太陽電池パネル本体３は枠２に接合部４の接着剤で強固に接着されている。ただし、もし万が一接着剤がはずれたとしても、太陽電池パネル本体３は枠２から抜けることはない。それを示しているのが図６である。図６は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの設置状態を示す断面図である。図６（ａ）に示されるように、太陽電池パネル１は架台５上に設置される。そのとき、接合部４の接着剤がはずれた場合、図６（ｂ）に示されるように、太陽電池パネル本体３の一端は枠２の張り出し部材２３に引っ掛かり、他端は架台５で移動を制限されるので、太陽電池パネル本体３が外部へ飛ぶことはない。

上記実施の形態では、保護層３４がＰＡＰシートのような絶縁シートの例を示しているが、保護層３４がガラス板であっても良い。その場合、太陽電池パネル本体３を逆向きにして、保護層３４と枠２とを接着しても良い。

本発明において、新しい枠構造及び接着構造を用いることで、太陽電池パネル本体と枠との間に水分を保持し難い太陽電池パネルを得ることができる。それにより、太陽電池パネルの信頼性を向上することができる。また、新しい枠構造及び接着構造を用いることで、太陽電池パネル本体に枠を取り付ける工程を自動化することを可能とする太陽電池パネルの製造方法を得ることができる。更に、その太陽電池パネルの製造方法では、製造工数を抑えることができ、製造が容易となり、太陽電池パネルを低コストで製造可能となる。

本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。

図１は、従来の太陽電池パネルの構成の一例を示す部分断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る太陽電池パネルの構成を示す上面図及び断面図である。 図３は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの接合部及びその近傍の構成を示す断面図である。 図４は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの製造方法の一例を示す断面図である。 図５は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの接合部及びその近傍の他の構成を示す断面図である。 図６は、本実施の形態に係る太陽電池パネルの設置状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 太陽電池パネル
２ 枠
３ 太陽電池パネル本体
４ 接合部
５ 架台
２１ 枠部材
２２ 突起部材
２３ 張り出し部材
３１ 基板
３２ 太陽電池
３３ 充填層
３４ 保護層
３６ 周辺領域
４１ 接着部
４２ 埋め込み部
４３ シール部
４５ 接着剤
４６ シール剤

Claims (12)

1. 光電変換セルを第１表面上に搭載した基板を備える太陽電池パネル本体と、
   略Ｌ字型断面形状を有する枠と、
   前記基板における前記第１表面に対し反対面にある第２表面と前記枠とを接着する接合部と
   を具備する
   太陽電池パネル。
2. 請求項１に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記枠は、
   前記太陽電池パネル本体の外縁を枠状に囲む枠部材と、
   前記枠部材の内側に向かって、前記枠部材に略垂直に結合する張り出し部材と
   を備え、
   前記接合部は、前記第２表面と前記張り出し部材とを接着する
   太陽電池パネル。
3. 請求項２に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記張り出し部材と前記太陽電池パネル本体との接着領域は、前記第１表面への射影が前記光電変換セルを有する領域の外側にある
   太陽電池パネル。
4. 請求項２又は３に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記張り出し部材は、前記枠部材の結合部から離れるに従い肉厚が薄くなる
   太陽電池パネル。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記枠部材は、前記張り出し部材の結合部と反対側に、前記枠部材の内側に向かって、前記枠部材に略垂直に結合し、前記張り出し部材よりも短い突起部材を含む
   太陽電池パネル。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記接合部は、
   前記第２表面と前記枠とを接着する接着部と
   前記太陽電池パネル本体の端と、前記接着部と、前記枠とで囲まれる凹部を埋めるように設けられた埋め込み部を備える
   太陽電池パネル。
7. 請求項６に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記接合部は、
   前記埋め込み部上に、前記太陽電池パネル本体の端部を覆うように設けられたシール部を更に備える
   太陽電池パネル。
8. 請求項６又は７に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記接着部は、ポリウレタン、シリコーン及びシリル基含有特殊ポリマーのいづれかを含む
   太陽電池パネル。
9. （ａ）光電変換セルを第１表面上に搭載した基板を備える太陽電池パネル本体を製造する工程と、
   （ｂ）略Ｌ字型断面形状を有する枠に、接着剤を塗布する工程と、
   （ｃ）前記基板における前記第１表面に対し反対面にある第２表面と前記枠とを接着した接着部を形成する工程と
   を具備する
   太陽電池パネルの製造方法。
10. 請求項９に記載の太陽電池パネルの製造方法において、
    前記枠は、
    前記太陽電池パネル本体の外縁を枠状に囲む枠部材と、
    前記枠部材の内側に向かって、前記枠部材に略垂直に結合する張り出し部材と
    を備え、
    前記（ｂ）工程は、
    （ｂ１）前記張り出し部材に、前記接着剤を塗布する工程を備え、
    前記（ｃ）工程は、
    （ｃ１）前記第２表面と前記張り出し部材とを接着する工程を備える
    太陽電池パネルの製造方法。
11. 請求項９又は１０に記載の太陽電池パネルの製造方法において、
    （ｄ）前記太陽電池パネル本体の端と、前記接着部と、前記枠とで囲まれる凹部を埋めるようにシール剤を塗布する工程を更に備える
    太陽電池パネルの製造方法。
12. 請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の太陽電池パネルの製造方法において、
    前記接着部は、ポリウレタン、シリコーン及びシリル基含有特殊ポリマーのいずれかを含む
    太陽電池パネルの製造方法。

Images