JP2010045062A - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュール化工程における太陽電池ストリングの位置ずれを抑制可能とする太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法は、第１封止材４ａの第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３を加熱することによって、第１封止材４ａを受光面側保護材２に仮接着する工程と、端部分Ｐ１，Ｐ２と中央部分Ｐ３とを加熱することによって、太陽電池ストリング１を第１封止材４ａの第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３に仮接着する工程とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池ストリングを備える太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換するため、新しいエネルギー源として期待されている。このような太陽電池１枚当りの出力は数Ｗ程度である。そのため、家屋やビル等の電力源（エネルギー源）として太陽電池を用いる場合には、複数の太陽電池をそれぞれ含む複数の太陽電池ストリングを備える太陽電池モジュールが用いられる。このような太陽電池モジュールは、以下のように製造される。

まず、複数の太陽電池を配列方向に沿って配列し、配線材を用いて複数の太陽電池を互いに電気的に接続する工程を繰返すことによって複数の太陽電池ストリングを形成する。次に、複数の太陽電池ストリングどうしを平行に配置し、配線材を用いて互いに電気的に接続することによって太陽電池ストリング群を形成する。次に、受光面側保護材、第１封止材、太陽電池ストリング群、第２封止材及び裏面側保護材を順次積層することよって積層体を形成し、第１及び第２封止材を加熱することによって、第１及び第２封止材を硬化する。これによって、積層体は、一体的にモジュール化される。

ここで、仮止めテープを用いて、太陽電池ストリング群に含まれる各太陽電池を第１封止材に仮止めする手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような手法によれば、積層体を形成する工程において、各太陽電池の位置ずれが発生することを抑制することができる。
特開２００３−３２４２１１号公報

しかしながら、積層体をモジュール化する工程では、第１封止材が加熱によって一旦軟化されるため、各太陽電池ストリングの位置ずれが発生するという問題があった。

そのため、各太陽電池ストリングどうしが接触しないように、各太陽電池ストリングを互いに離間して配置する必要があった。その結果、太陽電池モジュールの単位面積当りの発電効率を向上させることが困難であった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、モジュール化工程における太陽電池ストリングの位置ずれを抑制可能とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法は、配列方向に沿って配列された複数の太陽電池と複数の太陽電池に電気的に接続される配線材とをそれぞれ含む複数の太陽電池ストリングを形成する工程Ａと、平板状の第１保護材上に、第１封止材を配置する工程Ｂと、第１封止材上に、複数の太陽電池ストリングそれぞれを略平行に配置する工程Ｃと、第１封止材の一領域を加熱することによって、第１封止材を第１保護材に仮接着する工程Ｄと、複数の太陽電池ストリングのうち一の太陽電池ストリングの一部分を加熱することによって、一の太陽電池ストリングを第１封止材に仮接着する工程Ｅと、複数の太陽電池ストリング上に、第２封止材と第２保護材とを順次配置する工程Ｆと、第１封止材と第２封止材とを加熱することによって、第１封止材と第２封止材とを硬化させる工程Ｇとを備えることを要旨とする。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、一の太陽電池ストリングは、第１封止材の一領域を介して受光面側保護材に仮固定される。そのため、後工程において、第１封止材が加熱によって一旦軟化されたとしても、太陽電池ストリングの位置ずれが発生することを抑制することができる。従って、各太陽電池ストリングどうしをより近接させることができるため、太陽電池モジュールの単位面積当りの発電効率を向上させることができる。

本発明の特徴において、第１封止材の他領域を加熱することによって、第１封止材を第１保護材に仮接着する工程Ｈと、複数の太陽電池ストリングのうち一の太陽電池ストリングの他部分を加熱することによって、一の太陽電池ストリングを第１封止材に仮接着する工程Ｉとを備えていてもよい。

本発明の特徴において、工程Ｉにおいて、一の太陽電池ストリングの他部分は、配列方向において、一の太陽電池ストリングの一部分から離間していてもよい。

本発明の特徴において、工程Ｅにおいて、一の太陽電池ストリングの一部分は、配線材のうち平面視において複数の太陽電池と重ならなくてもよい。

本発明の特徴において、工程Ｅにおいて、一の太陽電池ストリングの一部分を非接触で加熱してもよい。

本発明によれば、モジュール化工程における太陽電池ストリングの位置ずれを抑制可能とする太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（太陽電池モジュールの構成）
以下において、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、太陽電池モジュール１００の構成を示す側面図である。図２は、太陽電池モジュール１００の構成を示す平面図である。

太陽電池モジュール１００は、図１及び図２に示すように、４本の太陽電池ストリング１、受光面側保護材２、裏面側保護材３、第１封止材４ａ及び第２封止材４ｂを備える。

４本の太陽電池ストリング１は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間において、第１封止材４ａと第２封止材４ｂとによって封止される。各太陽電池ストリング１は、配列方向Ｈに沿って配列される５個の太陽電池１０と、各太陽電池１０を互いに電気的に接続する複数の第１配線材１１と、各太陽電池ストリング１の両端に電気的に接続される複数の第２配線材１２とを備える。各太陽電池ストリング１は、図２に示すように、配列方向Ｈに略直交する直交方向Ｔにおいて、それぞれ平行に配置される。

ここで、一の太陽電池ストリング１の第２配線材１２と、一の太陽電池ストリング１に隣接する他の太陽電池ストリング１の第２配線材１２とには、渡り配線材１３が電気的に接続され。これによって、一の太陽電池ストリング１と他の太陽電池ストリング１とは、互いに電気的に直列に接続される。

各太陽電池１０は、受光面側保護材２と対向する受光面と、受光面の反対側に設けられ、裏面側保護材３と対向する裏面とを有する。また、各太陽電池１０は、図示しないが、受光によって光生成キャリアを生成する光電変換部と、光生成キャリアを光電変換部から収集する収集電極とを備える。収集電極は、受光面上及び裏面上それぞれに形成される。

ここで、本実施形態では、各太陽電池１０の受光面は一導電型を有しており、裏面は他導電型を有する。一の太陽電池１０の受光面上に形成された収集電極と、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０の裏面上に形成された収集電極とには、第１配線材１１が電気的に接続される。これによって、一の太陽電池１０と他の太陽電池１０とは、互いに電気的に直列に接続される。

第１配線材１１、第２配線材１２及び渡り配線材１３は、薄板状或いは縒り線状に成形された銅等の導電材を用いて形成することができる。なお、このような導電材の表面は、半田などの導電性接着剤によってメッキされていてもよい。

受光面側保護材２は、各太陽電池１０の受光面側に配置され、太陽電池モジュール１００の表面を保護する平板状部材である。受光面側保護材２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。

裏面側保護材３は、各太陽電池１０の裏面側に配置され、太陽電池モジュール１００の背面を保護する部材である。裏面側保護材３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。

第１封止材４ａ及び第２封止材４ｂは、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間において、４本の太陽電池ストリング１を封止する。第１封止材４ａ及び第２封止材４ｂとしては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。なお、第１封止材４ａ及び第２封止材４ｂには、架橋剤が含まれている。第１封止材４ａ及び第２封止材４ｂは、所定の温度以上に加熱されると軟化し、その後、架橋が進行することによって硬化される。

なお、図示しないが、４本の太陽電池ストリング１の両端に接続された第２配線材１２は、裏面側保護材３上に設けられる端子ボックスに格納される。また、太陽電池モジュールの外周にはＡｌフレームなどが取り付けられていてもよい。

（太陽電池モジュールの製造方法）
以下において、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照しながら説明する。

まず、配列方向Ｈに沿って配列された５個の太陽電池１０を、第１配線材１１によって互いに電気的に接続する。続いて、５個の太陽電池１０の両端に位置する太陽電池１０に第２配線材１２を接続する。このように作製される太陽電池ストリング１を４本準備する。

次に、４本の太陽電池ストリングを互いに平行に配置し、渡り配線材１３によって接続する。これによって、４本の太陽電池ストリングは、電気的に直列に接続される。

次に、ラミネート装置を用いて各構成部材をラミネートする。図３は、ラミネート装置の構成を示す図である。図３に示すように、ラミネート装置は、下側ハウジング２００、ヒータプレート２０１、上側ハウジング２０２、ダイアフラム２０３、下側パッキン２０４ａ及び上側パッキン２０４ｂを備える。

ヒータプレート２０１は、下側ハウジング２００の上面に嵌め込まれており、内部に加熱機構を有する。下側ハウジング２００の上面には開口部が形成されている。ダイアフラム２０３は、上側ハウジング２０２の下面を覆うゴム部材である。下側パッキン２０４ａは、下側ハウジング２００の上面の外周を取り囲む。上側パッキン２０４ｂは、上側ハウジング２０２の下面を取り囲む。下側パッキン２０４ａと上側パッキン２０４ｂとを合わせることによって、下側ハウジング２００と上側ハウジング２０２の内部に気密性の高い空間を形成することができる。

まず、平板状の受光面側保護材２を、ヒータプレート２０１上に載置する。次に、受光面側保護材２上に、第１封止材４ａを配置する。次に、第１封止材４ａ上に、渡り配線材１３によって接続された４本の太陽電池ストリング１を配置する。

次に、第１封止材４ａの一領域を受光面側保護材２に仮接着するとともに、太陽電池ストリング１の一部分を第１封止材４ａに仮接着する。

具体的には、図４に示すように、各太陽電池ストリング１の端部分Ｐ１，Ｐ２と中央部分Ｐ３とを加熱することによって、図３に示すように、第１封止材４ａの第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３を加熱する。この場合、第１封止材４ａは、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３において速やかに軟化されるとともに架橋が開始されることが好ましい。具体的には、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３を百数十度で数秒程度加熱する。

これによって、第１封止材４ａは、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３において局所的に硬化する。その結果、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３は、受光面側保護材２に仮接着されるとともに、各太陽電池ストリング１は、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３に仮接着される。すなわち、各太陽電池ストリング１は、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３を介して、受光面側保護材２に仮接着される。

ここで、端部分Ｐ１，Ｐ２と中央部分Ｐ３とは、配列方向Ｈにおいて互いに離間しており、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３は、配列方向Ｈにおいて互いに離間する。また、端部分Ｐ１は、第２配線材１２の一部分であり、第２配線材１２のうち太陽電池１０と重ならない部分である。一方、端部分Ｐ２と中央部分Ｐ３とは、太陽電池１０の一部分である。なお、ヒータＨとしては、半田ごてや温風ヒータなどを用いることができる。ただし、端部分Ｐ２及び中央部分Ｐ３のように太陽電池１０の一部分を加熱する場合、ヒータＨは、太陽電池１０を非接触で加熱できる機構を有することが好ましい。

続いて、４本の太陽電池ストリング１上に、第２封止材４ｂと裏面側保護材３とを順次配置する。以上によって、各構成部材が積層された積層体が形成される。

次に、図５に示すように、積層体を挟み込むように、下側ハウジング２００と上側ハウジング２０２とを合わせる。続いて、下側ハウジング２００内部を真空引きしながら、ヒータプレート２０１を約１５０〜２００℃に加熱する。これによって、第１封止材４ａと第２封止材４ｂが硬化され、ラミネート体が形成される。

次に、ラミネート体をさらに加熱することによって、第１封止材４ａと第２封止材４ｂを十分に架橋させる。

（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法は、第１封止材４ａを受光面側保護材２に仮接着する工程と、太陽電池ストリング１を第１封止材４ａの第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３に仮接着する工程とを備える。

このように、太陽電池ストリング１は、第１封止材４ａの一領域を介して受光面側保護材２に仮接着されている。そのため、後工程において、第１封止材４ａが加熱によって一旦軟化されたとしても、各太陽電池ストリング１の位置ずれが発生することを抑制することができる。従って、各太陽電池ストリング１どうしをより近接させることができるため、太陽電池モジュール１００の単位面積当りの発電効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法において、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３は、配列方向Ｈにおいて離間している。そのため、太陽電池ストリング１を全体的にバランスよく仮固定することができる。従って、太陽電池ストリング１の位置ずれが発生することをより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法において、太陽電池ストリング１のうちヒータＨによって加熱される部分は、第２配線材１２のうち太陽電池１０と重ならない部分である。従って、太陽電池１０は直接的には加圧されないため、太陽電池１０に割れが生じることを抑制できる。

なお、ヒータＨを用いて太陽電池ストリング１を非接触で加熱する場合においても、太陽電池１０に割れが生じることを抑制できる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態とその変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施形態では、各太陽電池ストリング１の端部分Ｐ１，Ｐ２と中央部分Ｐ３とを加熱することによって、第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３を受光面側保護材２に仮接着するとともに、太陽電池ストリング１を第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３に仮接着したが、これに限定されるものではない。例えば、受光面側保護材２上に配置された第１封止材４ａの一領域を加熱することによって、第１封止材４ａを受光面側保護材２に仮接着する工程と、太陽電池ストリング１の一部分を加熱することによって、太陽電池ストリング１を第１封止材４ａに仮接着する工程との２つの工程に分かれていてもよい。

また、上記実施形態では、太陽電池ストリング１は、第１封止材４ａのうち第１乃至第３領域Ａ１〜Ａ３を介して受光面側保護材２に仮接着されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、仮固定するための領域Ａを１つだけ形成してもよいし、４つ以上形成してもよい。さらに、領域Ａの位置は任意に設定することができる。

また、上記実施形態では、各構成部材の積層体をラミネート装置内で形成することとしたが、予め形成された積層体をラミネート装置内に投入してもよい。

また、上記実施形態では特に触れていないが、第１封止材４ａは、別途、受光面側保護材２に固定されていてもよい。

また、上記実施形態では特に触れていないが、太陽電池モジュール１００が備える太陽電池ストリング１の本数、及び太陽電池ストリング１が備える太陽電池１０の個数は適宜変更することができる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の平面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法を説明するための図である（その１）。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法を説明するための図である（その２）。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法を説明するための図である（その３）。

符号の説明

１…太陽電池ストリング、２…受光面側保護材、３…裏面側保護材、４ａ…第１封止材、４ｂ…第２封止材、１０…太陽電池、１１…第１配線材、１２…第２配線材、１３…渡り配線材、１００…太陽電池モジュール、２００…下側ハウジング、２０１…ヒータプレート、２０２…上側ハウジング、２０３…ダイアフラム、２０４ａ…下側パッキン、２０４ｂ…上側パッキン、Ａ１〜Ａ３…第１〜第３領域、Ｈ…ヒータ、

Claims (5)

1. 配列方向に沿って配列された複数の太陽電池と前記複数の太陽電池に電気的に接続される配線材とをそれぞれ含む複数の太陽電池ストリングを形成する工程Ａと、
   平板状の第１保護材上に、第１封止材を配置する工程Ｂと、
   前記第１封止材上に、前記複数の太陽電池ストリングそれぞれを略平行に配置する工程Ｃと、
   前記第１封止材の一領域を加熱することによって、前記第１封止材を前記第１保護材に仮接着する工程Ｄと、
   前記複数の太陽電池ストリングのうち一の太陽電池ストリングの一部分を加熱することによって、前記一の太陽電池ストリングを前記第１封止材に仮接着する工程Ｅと、
   前記複数の太陽電池ストリング上に、第２封止材と第２保護材とを順次配置する工程Ｆと、
   前記第１封止材と前記第２封止材とを加熱することによって、前記第１封止材と前記第２封止材とを硬化させる工程Ｇとを備える
   ことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記第１封止材の他領域を加熱することによって、前記第１封止材を前記第１保護材に仮接着する工程Ｈと、
   前記複数の太陽電池ストリングのうち一の太陽電池ストリングの他部分を加熱することによって、前記一の太陽電池ストリングを前記第１封止材に仮接着する工程Ｉとを備える
   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の製造方法。
3. 前記工程Ｉにおいて、前記一の太陽電池ストリングの前記他部分は、前記配列方向において、前記一の太陽電池ストリングの前記一部分から離間する
   ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記工程Ｅにおいて、前記一の太陽電池ストリングの前記一部分は、前記配線材のうち平面視において前記複数の太陽電池と重ならない
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. 前記工程Ｅにおいて、前記一の太陽電池ストリングの前記一部分を非接触で加熱する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。

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