JP2012160705A - 太陽電池モジュールの製造方法、太陽電池モジュールの製造装置及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】配線材によって複数の太陽電池セルを接続したストリングを基板上に配置してなる太陽電池モジュールの製造方法において、ストリングを保護用の樹脂で覆う製造方法の生産性を上げ太陽電池モジュールの製造コストを下げる。
【解決手段】配線材2によって複数の太陽電池セル1を接続したストリングを、スペーサ8をはさんで基板6の上に配置する。次に、ポンプ12で加圧された液体状のウレタン樹脂7を塗布ヘッド10のスリット状の開口部10aより当該ストリング上に吐出する。これにより、ストリングを覆うウレタン樹脂7よりなる保護層が形成される。
【選択図】 図3
【解決手段】配線材2によって複数の太陽電池セル1を接続したストリングを、スペーサ8をはさんで基板6の上に配置する。次に、ポンプ12で加圧された液体状のウレタン樹脂7を塗布ヘッド10のスリット状の開口部10aより当該ストリング上に吐出する。これにより、ストリングを覆うウレタン樹脂7よりなる保護層が形成される。
【選択図】 図3
Description
本発明は、光電変換を行う複数の太陽電池セルを基板上に配置してなる太陽電池モジュールの製造方法とその製造装置、及び太陽電池モジュールに関する。特に、従来の太陽電池モジュールと同等の信頼性を安い生産コストで実現する製造方法及びそのための製造装置に関するものである。
第一の従来技術として、太陽電池モジュールの最も一般的な構造を図1に示す。
図1に示すように、太陽電池モジュールは、配線材2によって複数の太陽電池セル1を接続したストリングを、ガラス基板3上でエチレンビニルアセテート(EVA)樹脂4によって覆い、さらにガラス基板3と反対側の面をポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂5で覆った構造になっている。
図1に示すように、太陽電池モジュールは、配線材2によって複数の太陽電池セル1を接続したストリングを、ガラス基板3上でエチレンビニルアセテート(EVA)樹脂4によって覆い、さらにガラス基板3と反対側の面をポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂5で覆った構造になっている。
この構造の太陽電池モジュールは、一般的に真空ラミネート法を用いた製造方法で製造される(特許文献1を参照)。この真空ラミネート法では、まずガラス基板3上にEVA樹脂4のフィルムを置き、その上に配線材2によって複数の太陽電池セル1を接続したストリングを置く。そして、さらにそのストリングの上にEVA樹脂4のフィルムをもう一枚重ねて置き、最後にPET樹脂5のフィルムを置く。
このようにガラス基板3上に3枚のシート(樹脂)を重ねた状態のものを、真空ラミネート法、すなわち真空中で加熱することで、EVA樹脂を溶融させ気泡を含まない状態で配線材や太陽電池セルと完全に密着させる。そして、その後さらに加熱することでEVA樹脂を完全に硬化させる。
この真空ラミネート法を用いると、耐湿性などに優れた信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。また、この真空ラミネート法は、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供できる製造方法として長い間用いられているが、以下に述べる二つの大きな欠点がある。
この真空ラミネート法を用いると、耐湿性などに優れた信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。また、この真空ラミネート法は、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供できる製造方法として長い間用いられているが、以下に述べる二つの大きな欠点がある。
ひとつは、3枚のシートを真空中で重ね合わせる必要があるため、フィルムの取り扱いのための機構が複雑になり、さらに真空チャンバも必要になるため、製造装置が非常に大型で高価なものとなってしまうことである。
もうひとつは、単位モジュールごとに真空排気と大気開放を繰り返すバッチ処理が必要となるため、連続処理と比べて生産性が悪く、そのためモジュールの生産コストが高くなるという点である。
もうひとつは、単位モジュールごとに真空排気と大気開放を繰り返すバッチ処理が必要となるため、連続処理と比べて生産性が悪く、そのためモジュールの生産コストが高くなるという点である。
これらの欠点を解決するために考案された第二の従来技術としての太陽電池モジュールを図2に示す(特許文献1参照)。この太陽電池モジュールは、配線材2によって接続された複数の太陽電池セル1のストリングを、基板6の上でウレタン樹脂7により覆った構造になっている。
この太陽電池モジュールの製造方法は、特許文献1に記載されるように、基板上に置いたストリングの上から液体状のウレタン樹脂7の液滴を滴下することで、配線材2や太陽電池セル1をウレタン樹脂7で完全に覆う方法である。この方法は滴下法と呼ばれている。
そして、その後ウレタン樹脂7を完全に硬化させることにより、耐湿性などに優れた信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
そして、その後ウレタン樹脂7を完全に硬化させることにより、耐湿性などに優れた信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
なお、ウレタン樹脂7を滴下する際、配線材2や太陽電池セル1の裏側にもウレタン樹脂7がきちんとまわりこむように、基板6と太陽電池セル1の間にはスペーサ8が配置されている。
この図2に示した特許文献1に記載の技術(第二の従来技術)は、第一の従来技術の欠点であったフィルムの取り扱い機構や真空チャンバが不要となるため、製造装置としては安価な装置を実現できる。さらに真空排気と大気開放を繰り返す必要がないため、生産性が上がり生産コストを第一の従来技術よりも低く抑えることが可能となる。
この図2に示した特許文献1に記載の技術(第二の従来技術)は、第一の従来技術の欠点であったフィルムの取り扱い機構や真空チャンバが不要となるため、製造装置としては安価な装置を実現できる。さらに真空排気と大気開放を繰り返す必要がないため、生産性が上がり生産コストを第一の従来技術よりも低く抑えることが可能となる。
しかし、第二の従来技術にも以下に述べる欠点がある。すなわち、滴下法では、インクジェットヘッドやディスペンサヘッドを用いてウレタン樹脂液をストリング上に滴下する。インクジェットヘッドでウレタン樹脂液を滴下する場合、一回の滴下で形成できるウレタン樹脂の膜厚は数マイクロメートルである。したがって、厚さが数100マイクロメートルあるストリングを完全に覆いつくすためには多数回重ねて滴下することが必要である。
また、ディスペンサヘッドでウレタン樹脂液を滴下する場合、一回の滴下で形成できる幅が数ミリメートルと狭い。このため、1辺が数10センチメートルを超えるような大型の太陽電池モジュールの全面にウレタン樹脂液を滴下するには、ディスペンサヘッドを少しずつ移動させて滴下位置を少しずつずらしながら太陽電池モジュールの全面に滴下することが必須になる。
このように第二の従来技術は、第一の従来技術より製造装置が安く生産性コストも低くすることが可能となるが、太陽電池モジュール全面に数100マイクロメール以上のウレタン樹脂液を滴下するためには長い時間を要するため、生産性が低くなってしまうという問題がある。
本発明は、上述したような第一及び第二の従来技術の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、第二の従来技術と同様の滴下法による太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池セルのストリングを保護するための樹脂で覆う製造方法の生産性を向上させることにある。すなわち、基板上に配置された複数の太陽電池セルのストリングを、短時間に塗布することにより保護用の樹脂で覆うことができる太陽電池モジュールの製造方法とその製造装置、及び太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、基板上の配線材と太陽電池セルを液体状の樹脂で覆った後で当該樹脂を硬化させてなる太陽電池モジュールの製造方法であって、配線材と太陽電池セルのストリングを基板上に配置する工程と、この基板上に配置された、配線材と太陽電池セルのストリングに、液体状の樹脂をスリット状の開口から吐出する工程と、を含む。
また、本発明の太陽電池モジュールの他の製造方法は、基板上の配線材と太陽電池セルを液体状の樹脂で覆った後で当該樹脂を硬化させてなる太陽電池モジュールの製造方法であって、液体状の樹脂をスリット状の開口から基板上に吐出する工程と、配線材と太陽電池セルのストリングを基板上に吐出された樹脂上に埋め込んで配置する工程と、液体状の樹脂を塗布ヘッドのスリット状の開口から配線材と太陽電池セル上に吐出する工程と、を含む。なお、ここで液体状の樹脂は、ウレタン樹脂であることが好ましい。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造装置は、液体状の樹脂を貯蔵するタンクと、液体状の樹脂を、基板及び/または前記基板上に配置された配線材と太陽電池セルのストリングに吐出する塗布ヘッドと、タンクと塗布ヘッドとの間に配置され、塗布ヘッドから液体状の樹脂を塗布する際に、液体状の樹脂を加圧するポンプと、を備えている。なお、塗布ヘッドは、スリット上の開口部を有し、この開口部から、基板及び/または前記基板上に配置された配線材と太陽電池セルのストリングに向けて、液体状の樹脂(例えば、ウレタン樹脂)が吐出されるようになっている。
本発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが縦列に接続された太陽電池セルストリングと、太陽電池セルストリングを構成する太陽電池セルが整列配置される基板と、基板上に整列配置された太陽電池セルストリングの基板側の一面を覆うように塗布されて形成された液体状の樹脂が硬化された第1の樹脂層と、第1の樹脂層と太陽電池セルの他の一面を覆うように塗布されて硬化された第2の樹脂層からなる。なお、第1の樹脂層と第2の樹脂層は同じヤング率の樹脂層(通常は、ウレタン樹脂)でもよいが、好ましい形態としては、基板に近い側の第1の樹脂層のヤング率を、基板に遠い側の第2の樹脂層のヤング率より小さくした方がよい。
本発明の製造方法及び製造装置によれば、ストリングを保護する液体状の樹脂を太陽電池モジュール全面にわたり一回または二回の工程で塗布することができるので、生産性が高く太陽電池モジュールの生産コストを下げることができるという利点がある。
[第一の実施形態例の説明]
以下、本発明の第一の実施形態例である太陽電池モジュール製造方法を、図3を用いて説明する。
図3に示すように、太陽電池セル1は、配線材2によってストリング構造に接続されている。この複数の太陽電池セル1が接続されたストリングを、スペーサ8をはさんで基板6の上に配置する。そして、ストリング構造にした太陽電池1を基板6上に配置した状態で、基板6を移動ステージ14の上に配置する。ストリングを覆う保護用の樹脂としては、図2に示した第二の従来技術と同様にウレタン樹脂7が用いられる。なお、基板6としては、ガラスエポキシ、ポリカーボネート、あるいはポリカーボネートにガラスを添加した複合材料などが用いられる。
以下、本発明の第一の実施形態例である太陽電池モジュール製造方法を、図3を用いて説明する。
図3に示すように、太陽電池セル1は、配線材2によってストリング構造に接続されている。この複数の太陽電池セル1が接続されたストリングを、スペーサ8をはさんで基板6の上に配置する。そして、ストリング構造にした太陽電池1を基板6上に配置した状態で、基板6を移動ステージ14の上に配置する。ストリングを覆う保護用の樹脂としては、図2に示した第二の従来技術と同様にウレタン樹脂7が用いられる。なお、基板6としては、ガラスエポキシ、ポリカーボネート、あるいはポリカーボネートにガラスを添加した複合材料などが用いられる。
ウレタン樹脂7は、タンク13の中に液体の状態で貯蔵されており、吐出を始める際にポンプ12によって加圧される。そして、樹脂供給パイプ11を経由してスリット状の開口部10aをもつ塗布ヘッド10に供給され、当該開口部10aより太陽電池セル1のストリング上に吐出される。当該スリット状の開口部10aは、図3の断面図に記載された平面以外の方向が長手方向になる形状をしており、その長手方向の開口寸法は、図3の断面図に示される太陽電池セル1の奥行き方向の最大幅よりも長いことが好ましい。
そして、移動ステージ14をスリット状の開口部10aの長手方向ではない方向、例えば長手方向と直交する方向に動かすことによって、太陽電池セル1のストリングを覆うようにウレタン樹脂7よりなる保護層を形成する。
なお、移動ステージ14ではなく、塗布ヘッド10を少なくとも開口部10aの長手方向でない方向、例えば長手方向と直交する方向に動かしてもよく、また、移動ステージ14と塗布ヘッド10の両者を動かしてもよい。
なお、移動ステージ14ではなく、塗布ヘッド10を少なくとも開口部10aの長手方向でない方向、例えば長手方向と直交する方向に動かしてもよく、また、移動ステージ14と塗布ヘッド10の両者を動かしてもよい。
ウレタン樹脂7の膜厚は、塗布ヘッド10の開口部10aのスリットの間隔、移動ステージ14の移動速度、塗布ヘッド10と基板6間の距離、ポンプ12の加圧力などを調整することにより決定される。これらのパラメータを調整することにより、例えば、一回の吐出で数100マイクロメートルの膜厚を得ることも可能である。
このように、本発明の第一の実施形態例で示す製造方法を用いることにより、塗布ヘッド10からの一回の吐出によるウレタン樹脂7でストリングを覆いつくすことができるので、生産性を上げ生産コストを下げることが可能となる。
このように、本発明の第一の実施形態例で示す製造方法を用いることにより、塗布ヘッド10からの一回の吐出によるウレタン樹脂7でストリングを覆いつくすことができるので、生産性を上げ生産コストを下げることが可能となる。
[第二の実施形態例の説明]
図4〜図6は、本発明の第二の実施形態例である太陽電池モジュールの製造方法の第一工程から第三工程までを順に説明するための図である。
本発明の第二の実施形態例が第一の実施形態例と異なる点は、配線材2と太陽電池セル1のストリングと基板6との隙間に入り込む気泡を極力少なくしたことである。
図4〜図6は、本発明の第二の実施形態例である太陽電池モジュールの製造方法の第一工程から第三工程までを順に説明するための図である。
本発明の第二の実施形態例が第一の実施形態例と異なる点は、配線材2と太陽電池セル1のストリングと基板6との隙間に入り込む気泡を極力少なくしたことである。
すなわち、上述したように、第一の実施形態例では、太陽電池セル1と配線材2からなるストリング上にウレタン樹脂7を吐出するため、配線材2や太陽電池セル1の裏側までウレタン樹脂が回りこむように注入させなければならない。つまり、配線材2や太陽電池セル1の裏側に、ウレタン樹脂7が回りこむ際に、基板6とストリングとの隙間に気泡を巻き込んでしまうという恐れがあった。言うまでもなく、この気泡は、太陽電池モジュールの信頼性を低下させるため、できる限り排除する必要がある。
本発明の第二の実施形態例の製造方法は、配線材2や太陽電池セル1の裏側に入り込む気泡の発生を抑えることを実現した製造方法である。
まず、図4に示すように、基板6の上にウレタン樹脂7aを吐出する。ウレタン樹脂の吐出方法は第一の実施形態例とまったく同じであり、タンク13に液体の状態で貯蔵されたウレタン樹脂7aをポンプ12によって加圧し、樹脂供給パイプ11を経由して塗布ヘッド10のスリット状の開口部10aより基板6上に吐出する。
まず、図4に示すように、基板6の上にウレタン樹脂7aを吐出する。ウレタン樹脂の吐出方法は第一の実施形態例とまったく同じであり、タンク13に液体の状態で貯蔵されたウレタン樹脂7aをポンプ12によって加圧し、樹脂供給パイプ11を経由して塗布ヘッド10のスリット状の開口部10aより基板6上に吐出する。
次に、図5に示すように、配線材2によって複数の太陽電池セル1を接続したストリングとスペーサ8を、吐出されたウレタン樹脂7aの中に沈める。つまり、ウレタン樹脂の粘度は十分に低いので、このときに気泡を巻き込むことはない。
最後に図6に示すように、ストリング全体を覆うように再度ウレタン樹脂7bを吐出する。ウレタン樹脂の吐出方法は図4のときと同じである。
このような製造方法を用いることにより、気泡の巻き込みを抑えることができ、信頼性の高い太陽電池モジュールを低いコストで生産することが可能となる。
最後に図6に示すように、ストリング全体を覆うように再度ウレタン樹脂7bを吐出する。ウレタン樹脂の吐出方法は図4のときと同じである。
このような製造方法を用いることにより、気泡の巻き込みを抑えることができ、信頼性の高い太陽電池モジュールを低いコストで生産することが可能となる。
なお、第二の実施形態例の製造方法では、1回目に塗布ヘッド10から基板6と太陽電池セル2のストリングに向けて吐出するウレタン樹脂7aと、2回目に吐出するウレタン樹脂7bは同じ樹脂材料であってよい。しかし、実際の製造に当たっては、第1回目に吐出するウレタン樹脂7aと2回目に塗布するウレタン樹脂7bを別の樹脂材料に変えることもできる。例えば、最初に塗布ヘッド10から吐出するウレタン樹脂7aとしては、比較的ヤング率の小さい柔らかい樹脂を用い、2回目に吐出するウレタン樹脂7bとしては、ウレタン樹脂7aよりヤング率の高いものを用いるようにする。具体的には、ウレタン樹脂7bのヤング率はウレタン樹脂7aのヤング率の10倍程度にすることが考えられる。なお、下層に配置されるウレタン樹脂7aのヤング率は、2MPa以下、できれば0.2MPa以下が望ましい。この場合、異なるヤング率の樹脂材料の塗布は、タンク13を交換するだけで簡単に実行することができる。
ここで、ウレタン樹脂のヤング率を変える方法としては、ウレタン樹脂の中に軟化剤を添加することで実現できる。また、他にウレタン樹脂7aの代わりに、柔らかい材料であるシリコン樹脂を用い、ウレタン樹脂7bの代わりに堅い材料であるエポキシ樹脂を用いることもできる。
[第三の実施形態例の説明]
図7は、本発明の第三の実施形態例である太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。本発明の第三の実施形態例が第一及び第二の実施形態例と異なるところは、塗布ヘッド10から基板6上に吐出するウレタン樹脂の作り方のみである。
図7に示すように、第三の実施形態例では、例えばポリオールからなる第1の材料が貯蔵されるタンク13aと、例えばイソシアネートからなる第2の材料が貯蔵されるタンク13bが設けられる。
図7は、本発明の第三の実施形態例である太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図である。本発明の第三の実施形態例が第一及び第二の実施形態例と異なるところは、塗布ヘッド10から基板6上に吐出するウレタン樹脂の作り方のみである。
図7に示すように、第三の実施形態例では、例えばポリオールからなる第1の材料が貯蔵されるタンク13aと、例えばイソシアネートからなる第2の材料が貯蔵されるタンク13bが設けられる。
実際に、タンク13aからの第1の材料(例えばポリオール)とタンク13bからの第2材料(例えばイソシアネート)は、それぞれポンプ12a、12bで加圧され、樹脂供給パイプ11a、11bを経由して混合ユニット15に送られる。この混合ユニット15は、第1の材料であるポリオールと第2の材料であるイソシアネートを所定の混合比で混合し、樹脂供給パイプ11cを介して塗布ユニット10に送る。塗布ユニット10からウレタン樹脂7を塗布する方法は、図3または図4〜6に示した第一の実施形態例及び第二の実施形態例の製造方法と同じなので、ここでは説明を省略する。
ここで、混合ユニット15で混合される第1の材料(ポリオール)と第2の材料(イソシアネート)の混合比としては、それぞれの材料の設計値によって様々な組み合わせとすることができる。すなわち、ポリオールとイソシアネートを主たる材料として、加える添加剤の量を変えることで、複数の混合比が考えられる。例えば、ポリオール100に対してイソシアネート85にすると、極めて反応比のよいウレタン樹脂を作製することができることが実験で確かめられている。
[太陽電池モジュールの製造装置]
上述したように、第一の実施形態例及び第二の実施形態例の製造方法を実現するための製造装置は、図3、図4に示すように、液体状のウレタン樹脂7を貯蔵するタンク13と、ウレタン樹脂7を塗布する前に圧力を加えるポンプ12と、スリット状の開口部10aを有する塗布ヘッド10から構成される。そして、タンク13とポンプ12及び塗布ヘッド10は、樹脂供給パイプ11により接続されている。
以上の構成を備えた、太陽電池モジュールの製造装置により、既に説明したような第一及び第二の実施形態例の太陽電池モジュールの製造方法を実施することができる。
上述したように、第一の実施形態例及び第二の実施形態例の製造方法を実現するための製造装置は、図3、図4に示すように、液体状のウレタン樹脂7を貯蔵するタンク13と、ウレタン樹脂7を塗布する前に圧力を加えるポンプ12と、スリット状の開口部10aを有する塗布ヘッド10から構成される。そして、タンク13とポンプ12及び塗布ヘッド10は、樹脂供給パイプ11により接続されている。
以上の構成を備えた、太陽電池モジュールの製造装置により、既に説明したような第一及び第二の実施形態例の太陽電池モジュールの製造方法を実施することができる。
本発明の第三の実施形態例の製造方法を実現するための製造装置では、異なる材料を貯蔵するタンク13a、13bと、これら2種類の材料を混合する混合ユニット15と、タンク13a、14bから混合ユニット15へ材料を送り込むポンプ14a、14bを備えている。それ以外の構成は、図3〜図6に示した第一及び第二の実施形態例の製造方法を実現するための装置構成と同じである。
[太陽電池モジュールの構造]
図8は、前述した第一の実施形態例〜第三の実施形態例の製造方法によって製造した太陽電池モジュールの構造を示した図である。
図8に示すように、これらの方法で製造された太陽電池モジュールは、配線材2で縦列接続された太陽電池セル1のストリングがスペーサ8を介して基板6上に配置されている。そして、太陽電池セル1のストリングとスペーサ8は、保護樹脂であるウレタン樹脂7によって覆われている。
図8は、前述した第一の実施形態例〜第三の実施形態例の製造方法によって製造した太陽電池モジュールの構造を示した図である。
図8に示すように、これらの方法で製造された太陽電池モジュールは、配線材2で縦列接続された太陽電池セル1のストリングがスペーサ8を介して基板6上に配置されている。そして、太陽電池セル1のストリングとスペーサ8は、保護樹脂であるウレタン樹脂7によって覆われている。
このウレタン樹脂7は、第一の実施形態例(図3参照)に示すように、塗布ヘッド10からの1回の吐出により形成することもできる。しかし、第二の実施形態例(図4と図6参照)や第三の実施形態例(図7参照)で説明したように、2回に分けて移動ステージ14または塗布ヘッド10を移動させて太陽電池セル2のストリング上に吐出するようにしてもよい。この場合、塗布ヘッド10から吐出されたウレタン樹脂は2層構造となって硬化される。
図8(A)では、2層構造のウレタン樹脂7は、同じ材料を用いているが、図8(B)では、ヤング率の異なるウレタン樹脂7aと7bを用いた2層構造にしている。すなわち、第1の樹脂層としては、比較的ヤング率の低いウレタン樹脂7aが用いられ、その上に塗布する第2の樹脂層としては、第1の樹脂層に比べてヤング率の高い(例えば10倍程度)のウレタン樹脂7bが用いられる。
[第四の実施形態例の説明]
次に、図9〜図10を参照して、本発明の第四の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法について説明し、さらに図11を参照して、この第四の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法により製造した太陽電池モジュールの構造について説明する。
次に、図9〜図10を参照して、本発明の第四の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法について説明し、さらに図11を参照して、この第四の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法により製造した太陽電池モジュールの構造について説明する。
図9に示すように、本発明の第四の実施形態例に係る太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池セル1のストリングを移動ステージ14上に配置する。このとき、図3、図6、図7に示されるような基板6を使わないので、太陽電池セル1と基板6との間に設けられるスペーサ8は不要である。なお、図9には示されていないが、移動ステージ14とその上に塗布するウレタン樹脂等の樹脂材料との剥離を容易にするために、移動ステージ14上にプラスチックフィルムのような剥がれやすい部材を敷いて、その上に太陽電池セル1のストリングを並べるようにしてもよい。
そして、図9に示すように、塗布ヘッド10のスリット開口部10aより、太陽電池セル1のストリング上にウレタン樹脂7aを塗布する。ウレタン樹脂7aが塗布された太陽電池セル1のストリングは、いったん移動ステージ14から剥離され、これを裏返して図10に示すように、太陽電池セル1側を上にして再び移動ステージ14上に配置される。
そして、図10に示すように、移動ステージ14または塗布ヘッド10を移動して、太陽電池セル1のストリング全体に亘って、塗布ヘッド10のスリット開口部10aからウレタン樹脂7bが塗布される。ここで、2回に亘って塗布されるウレタン樹脂7aと7bとしては、同じ樹脂材料を用いてもよいが、ウレタン樹脂7bのヤング率をウレタン樹脂7aのヤング率より大きくすることで、以下に記載するような作用効果を奏することができる。
すなわち、下層のウレタン樹脂7aのヤング率を小さくすると、基板6と太陽電池セル1の線膨張係数差によって発生する応力やそりを緩和することができる。一方、上層のウレタン樹脂7bのヤング率を大きくすることで、外部からの衝撃に対する信頼性を上げることができる。これにより、信頼性と応力緩和という両面の機能を実現することが可能となる。なお、塗布ヘッド10からの2回目の吐出でヤング率の異なる樹脂材料を塗布する場合には、タンク13を交換するかタンク13の中の材料を交換することが必要になることは言うまでもない。
図11は、図9、図10に示した第四の実施形態例の製造方法で製造した太陽電池モジュールの構造を示したものである。図11に示すように、太陽電池モジュールは、太陽電池セル1と配線材2からなる太陽電池セル1のストリングが第1のウレタン樹脂7a内に埋設され、その太陽電池セル1のストリング上に第2のウレタン樹脂7bが塗布されている。そして、第2のウレタン樹脂7bは基板6に固着されている。なお、基板6は第2のウレタン樹脂7bではなく、第1のウレタン樹脂7a側に固着して用いることもできる。
図12は、本発明の第一の実施形態例の太陽電池モジュールの製造方法により製造した太陽電池モジュールの変形例である。図3に示した方法で製造した太陽電池モジュール(図8(A)参照)と異なる点は、配線材2の部分である。一般に、太陽電池セル1のストリングを形成するために用いられる配線材2には様々な応力が加わるので、直線的に余裕がない状態で配線すると、それに加わる応力によって配線材2が断線する恐れがある。このため、この応力の緩和を図ることが必要であり、図12に示す変形例では、配線材2を曲げた状態で太陽電池セル1のストリングを形成している。
図12では、曲げ部分を2箇所設けているが、この配線材の形状は、配線材2に加わる応力による断線を防ぐための配線構造の一例であり、応力を緩和するための様々な形状の配線材2が考えられる。例えば、図12に示す配線材2の形状に代えて、その形状にある程度の曲率(たるみ)を持たせた形状の配線材2を用いてもよい。なお、図12に示す配線材の構造は、本発明の第二から第四の実施形態例にも同様に適用されることは言うまでもない。
以上、本発明の第一から第四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説明し、これを実施するための製造装置と、この方法で製造した太陽電池モジュールについて説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の応用例、変形例を含むものである。
1・・・太陽電池セル、2・・・配線材、3・・・ガラス基板、4・・・エチレンビニルアセテート(EVA)樹脂、5・・・ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、6・・・基板、7、7a、7b・・・ウレタン樹脂、8・・・スペーサ、10・・・塗布ヘッド、10a・・・スリット状の開口部、11、11a、11b、11c・・・樹脂供給パイプ、12、12a、12b・・・ポンプ、13,13a、13b・・・タンク、14・・・移動ステージ、15・・・混合器
Claims (8)
- 基板上の配線材と太陽電池セルを液体状の樹脂で覆った後で当該樹脂を硬化させてなる太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記配線材と太陽電池セルのストリングを前記基板上に配置する工程と、
前記基板上に配置された前記配線材と太陽電池セルのストリングに、液体状の樹脂をスリット状の開口から吐出する工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記液体状の樹脂は、ウレタン樹脂である、請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記液体状の樹脂は、2種類の液体を混合して生成されるウレタン樹脂である、請求項2に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 太陽電池セルと配線材からなる太陽電池ストリングを液体状の樹脂で覆った後に当該樹脂を硬化させて形成する太陽電池モジュールの製造方法であって、
塗布ヘッドを用いて液体状の樹脂を前記塗布ヘッドのスリット状の開口から基板上に第1の樹脂層を形成する工程と、
配線材と太陽電池セルのストリングを基板上に吐出された前記第1の樹脂層に埋め込んで配置する工程と、
前記配線材と太陽電池セルのストリング上に、前記塗布ヘッドを用いて液体状の樹脂を吐出して第2の樹脂層を形成する工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。 - 液体状の樹脂を貯蔵するタンクと、
前記液体状の樹脂を、基板及び/または前記基板上に配置された配線材と太陽電池セルのストリングに吐出するスリット状の開口部を有する塗布ヘッドと、
前記タンクと前記塗布ヘッドとの間に配置され、前記塗布ヘッドから前記液体状の樹脂を塗布する際に、前記液体状の樹脂を加圧するポンプと、
を備える太陽電池モジュールの製造装置。 - 前記タンクは異なる液体状の樹脂が保存される複数のタンクで構成され、前記複数のタンクに貯蔵される異なる液体状の樹脂を所定の割合で混合して前記塗布ヘッド塗布するための混合ユニットを更に備える請求項5に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 複数の太陽電池セルが縦列に接続された太陽電池セルストリングと、
前記太陽電池セルストリングを構成する太陽電池セルが整列配置される基板と、
前記基板上に整列配置された太陽電池セルストリングの前記基板側の一面を覆うように塗布されて形成された液体状の樹脂が硬化された第1の樹脂層と、
前記第1の樹脂層と前記太陽電池セルの他の一面を覆うように塗布されて硬化された第2の樹脂層からなる太陽電池モジュール。 - 前記基板に近い側の第1の樹脂層のヤング率は、前記基板に遠い側の第2の樹脂層のヤング率に比べて値が小さい、請求項7に記載の太陽電池モジュール。
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