JP2012059787A - 太陽電池モジュールおよびラミネート方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変換効率の劣化を抑制しつつ、文字や図形や記号などを表示するラベルを太陽電池モジュールに強固に取り付ける。
【解決手段】ラミネート装置の底板１上に配置されたシート状部材２上にプレート３６を設置し、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、封止材１４、シート状の光起電力素子１３、封止材１２および建材１１を一体化するとともに、シート状部材２の凹凸を保護フィルム１５の表面に転写するとともに、保護フィルム１５の表面の表示領域に平坦部１７を形成し、保護フィルム１５の平坦部１７上にラベル１８を貼り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は太陽電池モジュールおよびラミネート方法に関し、特に、太陽電池モジュールにラベルを取り付け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。

特許第３２８８８７６号公報 特開２００５−１６６７６７号公報

しかしながら、従来の太陽電池モジュールでは、アモルファスシリコン太陽電池を保護する保護フィルムの表面に凹凸が形成されているため、バーコードなどのラベルを太陽電池モジュールの表面に貼り付けると、ラベルが剥がれ易いという問題があった。
そこで、本発明の目的は、変換効率の劣化を抑制しつつ、文字や図形や記号などを表示するラベルを強固に取り付けることが可能な太陽電池モジュールおよび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、この光起電力素子を覆う封止材と、この封止材で覆われた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表面の表示領域に対応して前記凹凸部が平坦化された平坦部と、前記平坦部に貼り付けられ文字、記号または図形を表示するラベルと、を備えることを特徴とする。
これにより、ラベルが貼り付けられる部分を平坦化しつつ、光を乱反射させる凹凸部を保護フィルムの表面に形成することができ、保護フィルムの表面にラベルを貼り付けた場合においても、変換効率の劣化を抑制しつつ、ラベルが剥がれ難くすることができる。

また、請求項２記載の太陽電池モジュールによれば、前記平坦部は、その周囲にある前記凹凸部の凸部分よりも凹んでいることを特徴とする。
これにより、平坦部にラベルを貼り付けると、その凹凸部の凸部よりもラベルの表面が大きく突出するようなことがないから、ラベルに外力が加わり難くなり、従って、ラベルがより剥がれ難くなる。

また、請求項３記載の太陽電池モジュールによれば、前記保護フィルムは前記光起電力素子からはみ出すように構成され、前記平坦部は前記光起電力素子上を避けるようにして配置されていることを特徴とする。
これにより、光起電力素子上を避けるようにしてラベルを太陽電池モジュールに取り付けることができ、変換効率の低下を防止することができる。

この場合、請求項４記載の発明のように、前記平坦部を、前記光起電力素子の発電部分とは重ならず当該光起電力素子の縁部分にある非発電部とは重なるように配置することもできる。
これにより、交換効率の低下を防止しつつ、ラベルを貼り付けることによる太陽電池モジュールの大型化を最小限にすることができる。
或いは、請求項５記載の発明のように、前記平坦部を、前記光起電力素子とは全く重ならないように配置することもできる。
これにより、変換効率の低下をより確実に防止することができる。

また、請求項６記載のラミネート方法によれば、凹凸形状が表面に設けられたシート状部材をラミネート装置の底板上に配置する工程と、太陽電池モジュールを構成する保護フィルムの表面に設けられる表示領域に対応するように構成されたプレートを前記シート状部材上に配置する工程と、前記保護フィルム、封止材、光起電力素子、封止材および建材を、前記プレートを介して前記シート状部材上に順次配置する工程と、前記シート状部材上に順次配置された保護フィルム、封止材、光起電力素子、封止材および建材を覆う封止用シートを配置する工程と、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、封止材、光起電力素子、封止材および建材を一体化するとともに、前記プレートと接する部分を除いて前記シート状部材の凹凸を前記保護フィルムの表面に転写する工程と、前記プレートと接する部分に形成された保護フィルムの平坦部に文字、記号または図形を表示するラベルを貼り付ける工程とを備えることを特徴とする。

これにより、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とともに、保護フィルムの表面にラベルを密着させることができ、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にラベルを強固に貼り付けることを可能としつつ、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。
この場合、請求項７記載の発明のように、前記ラベルを接着剤で前記平坦部に貼り付けることも可能であるし、或いは、請求項８記載の発明のように、前記ラベルを両面テープなどの粘着テープで前記平坦部に貼り付けることも可能である。

以上説明したように、本発明によれば、光を乱反射させる凹凸部を保護フィルムの表面に形成した場合においても、文字や図形や記号などを表示するラベルを太陽電池モジュールに強固に取り付けることができ、変換効率の劣化を抑制しつつ、太陽電池モジュールからラベルが剥がれるのを抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールのラミネート方法を示す断面図である。 図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´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。

以下、本発明の実施形態に係る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、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールのラミネート方法を示す断面図である。
図１において、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。

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、凹凸形状が表面に設けられたシート状部材２が配置されている。なお、シート状部材２としては、例えば、金属製メッシュやエンボスシートなどを用いることができる。

そして、太陽電池モジュールをラミネート法にて製造する場合、図１（ａ）に示すように、ラミネート装置の底板１上に配置されたシート状部材２上にプレート３６を設置する。なお、プレート３６としては、例えば、表面が平坦な金属プレートやセラミックプレートなどを用いることができる。そして、保護フィルム１５、封止材１４、シート状の光起電力素子１３、封止材１２および建材１１を、プレート３６を介してシート状部材２上に順次配置する。なお、建材１１としては、例えば、鋼板や樹脂シートを用いることができる。また、プレート３６の形状は、保護フィルム１５の表面の表示領域に対応するように構成することができる。また、プレート３６の配置位置は、光起電力素子１３上を避けるように設定することができる。なお、プレート３６は、少なくとも光起電力素子１３の発電部分とは重ならないように配置すればよく、例えば、光起電力素子１３の縁部分にある非発電部とだけは重なるように配置してもよいし、或いは、光起電力素子１３とは全く重ならないように配置してもよい。

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、封止材１２、１４がシート状部材２上にはみ出さないようにするために、光起電力素子１３の外形のサイズは封止材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の外形のサイズは封止材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、封止材１２、１４としては、ＰＥＴ（ポリエチレン）フィルム或いは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、封止材１２、１４としては、それ自体が接着性を有するフィルタを用いることもできる。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、シート状部材２上に順次配置された保護フィルム１５、封止材１４、光起電力素子１３、封止材１２および建材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。
そして、封止用シート４が底板１上に配置された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との間が排気されて真空状態になり、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、封止材１４、光起電力素子１３、封止材１２および建材１１が密着する。ここで、底板１上にシート状部材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、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、封止材１４、光起電力素子１３、封止材１２および建材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、封止材１２、１４が硬化する温度（例えば、１５０℃）まで昇温させ、封止材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、封止材１４、光起電力素子１３、封止材１２および建材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。
図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´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２において、建材１１上には、封止材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、封止材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、表示領域に対応した平坦部１７が形成されている。
なお、平坦部１７は、その周囲にある凹凸部１６の凸部分よりも凹んでいて、より望ましくは、凹凸部１６の凸部分からの凹みの深さ寸法は、平坦部１７に後に貼り付けられるラベルの厚さ寸法以上とする。

そして、太陽電池モジュールの表面に文字、記号または図形を表示する場合、保護フィルム１５の平坦部１７上にラベル１８を貼り付けることができる。ラベル１８は、その裏面に塗布される接着剤を利用して平坦部１７に貼り付けることが可能である。或いは、ラベル１８は、その裏面に貼り付けられる両面テープなどの粘着テープで平坦部１７に貼り付けることも可能であるし、さらには、ラベル１８は、そのラベル１８よりも一回り大きな面積を有する透明の粘着テープと平坦部１７との間に挟み込まれることにより、平坦部１７に貼り付けることも可能である。

なお、ラベル１８には、商標・品名・分類記号・宛先などを文字で表示したり、太陽電池モジュールを管理するためのバーコードなどを表示したりすることができる。
ここで、ラミネート装置の底板１上にシート状部材２を配置した状態で、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、封止材１４、シート状の光起電力素子１３、封止材１２および建材１１を一体化するとともに、シート状部材２の凹凸部１６を保護フィルム１５の表面に転写することができる。

また、シート状部材２上にプレート３６を設置することにより、光を乱反射させる凹凸部を保護フィルム１５の表面に形成しつつ、保護フィルム１５の表面の表示領域に平坦部１７を形成することができ、保護フィルム１５の表面にラベル１８を貼り付けた場合においても、変換効率の劣化を抑制しつつ、ラベル１８が剥がれ難くすることができる。
特に、本実施形態にあっては、平坦部１７をその周囲にある凹凸部１６の凸部分よりも凹んでいるようにしたから、その平坦部１７にラベル１８を貼り付けても、ラベル１８を剥がそうとする外力が加わり難くなっているので、ラベル１８は、より確実に剥がれ難くなっている。

また、平坦部１７を形成するのに利用したプレート３６を、光起電力素子１３の発電部とは重ならないように配置しているから、後にその平坦部１７にラベル１８を貼り付けても発電効率が低下するようなことはない。
なお、上述した実施形態では、文字、記号または図形を表示するラベルを太陽電池モジュールに取り付ける方法について説明したが、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグやＩＣタグを太陽電池モジュールに取り付ける方法に適用してもよい。

１ 底板
１ａ 枠体
１ｂ 排気口
１ｃ 通気口
２ 金属製メッシュ
４ 封止用シート
１１ 建材
１２、１４ 封止材
１３ 光起電力素子
１５ 保護フィルム
１６ 凹凸部
１７ 平坦部
１８ ラベル
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
３６ プレート

Claims (8)

1. シート状の光起電力素子と、
   この光起電力素子を覆う封止材と、
   この封止材で覆われた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表面の表示領域に対応して前記凹凸部が平坦化された平坦部と、
   前記平坦部に貼り付けられ文字、記号または図形を表示するラベルと、を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記平坦部は、その周囲にある前記凹凸部の凸部分よりも凹んでいることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記保護フィルムは前記光起電力素子からはみ出すように構成され、前記平坦部は前記光起電力素子上を避けるようにして配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池モジュール。
4. 前記平坦部は、前記光起電力素子の発電部分とは重ならず当該光起電力素子の縁部分にある非発電部とは重なるように配置されてい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。
5. 前記平坦部は、前記光起電力素子とは全く重ならないように配置されてい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。
6. 凹凸形状が表面に設けられたシート状部材をラミネート装置の底板上に配置する工程と、
   太陽電池モジュールを構成する保護フィルムの表面に設けられる表示領域に対応するように構成されたプレートを前記シート状部材上に配置する工程と、
   前記保護フィルム、封止材、光起電力素子、封止材および建材を、前記プレートを介して前記シート状部材上に順次配置する工程と、
   前記シート状部材上に順次配置された保護フィルム、封止材、光起電力素子、封止材および建材を覆う封止用シートを配置する工程と、
   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、封止材、光起電力素子、封止材および建材を一体化するとともに、前記プレートと接する部分を除いて前記シート状部材の凹凸を前記保護フィルムの表面に転写する工程と、
   前記プレートと接する部分に形成された保護フィルムの平坦部に文字、記号または図形を表示するラベルを貼り付ける工程とを備えることを特徴とするラミネート方法。
7. 前記ラベルを接着剤で前記平坦部に貼り付けることを特徴とする請求項６記載のラミネート方法。
8. 前記ラベルを粘着テープで前記平坦部に貼り付けることを特徴とする請求項６記載のラミネート方法。

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