JP2013048177A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハニカムコアを接合するにあたり、未接着部などの接着不良部分の発生を防止し、もって歪みが発生しにくくすることができる太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 太陽電池モジュールＭ１において、太陽電池セル層２は、セル封止材層５によって複数の太陽電池セル４を封止して形成されている。また、ハニカム構造体層３は、ハニカムコア材６を、上下側から上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８で挟み込んで形成されている。上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８を構成する封止材は、ヤング率が１５ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂によって形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールでは、太陽電池セルや太陽電池セルを封止する封止材層を保護するなどのために、表面に前面板が設けられていることが多く、従来の前面板としては、ガラスなどが用いられていることが多い。しかし、近年では太陽電池モジュールの軽量化を望む声が多く、前面板の軽量化が望まれている。そこで、前面板として、重量が嵩むガラスに代えて、軽量のプラスチックを用いるものもある。

ところが、前面板がプラスチックである場合、プラスチックが軽量であることから、太陽電池モジュール全体としての剛性が低下してしまう問題がある。そこで、太陽電池セルが設けられた太陽電池セル層における前面板が設けられている側の反対側に、ハニカムコア材を配設した太陽電池モジュールがある（たとえば、特許文献１参照）。

ハニカムコア材に含まれるハニカム構造体は、軽量かつ高剛性である材料として、広く用いられている。特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、ハニカムコアの上下にそれぞれシリコーン接着剤層を形成し、ハニカムコアを表面側支持基板および裏面側支持基板にそれぞれ接着している。

特開２００９−３２９５４号公報

しかし、上記特許文献１に開示された太陽電池モジュールにおいては、熱硬化性を有するシリコーン接着剤によってハニカムコアを支持基板に接着している。このため、高温高圧下で真空プレスを行う際、シリコーン接着剤が熱負荷によって軟質化する。したがって、プレス工程でシリコーン接着剤が流動し、未接着部などの接着不良部分が発生し、製造された太陽電池モジュールに歪みが発生しやすくなってしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、ハニカムコアを接合するにあたり、未接着部などの接着不良部分の発生を防止し、もって歪みが発生しにくくすることができる太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る太陽電池モジュールは、プラスチック製の前面板と、複数の太陽電池セルを備える太陽電池セル層と、ハニカム形状を有するハニカムコア材を備えるハニカム構造体層と、がこの順で積層された太陽電池モジュールであって、太陽電池セル層は、封止材によって複数の太陽電池セルを封止して形成され、ハニカム構造体層は、ハニカムコア材を、その上下側からそれぞれ封止材層で挟み込んで形成されており、封止材層を構成する封止材は、ヤング率が１５ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂によって形成されていることを特徴とする。

本発明に係る太陽電池モジュールにおいては、封止材層を構成する封止材は、ヤング率が１５ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂によって形成されている。太陽電池モジュールにおいて、封止材のヤング率が１５ＭＰａ以下の場合には、せん断応力は小さい状態であるが、封止材のヤング率が１５ＭＰａを超えると、急激にせん断応力が大きくなる。したがって、太陽電池層とハニカムコア材の間のせん断応力を小さくすることができるので、ハニカムコアを接合するにあたり、未接着部などの接着不良部分の発生を防止し、もって歪みが発生しにくくすることができる。

ここで、太陽電池セル層における封止材と、ハニカム構造体層における封止材として、共通する封止材が用いられているようにすることができる。

このように、太陽電池セル層における封止材と、ハニカム構造体層における封止材として、共通する封止材が用いられていることにより、太陽電池モジュールの各部品を一気に熱真空プレスによって接合することができる。したがって、熱真空プレス成型の工程を簡略化することができる。

また、ハニカム構造体層におけるハニカムコア材の上側に配置された封止材層である上側ハニカム封止材層の層厚ｘと、ハニカムコア材の下側に配置された封止材層である下側ハニカム封止材層の層厚ｙとが、下記（１）式の関係を満たすようにすることもできる。
ｙ／ｘ≦１ ・・・（１）

このように、上側ハニカム封止材層の層厚ｘと下側ハニカム封止材層の層厚ｙとが（１）式の関係を満たすことにより、ハニカムコア材の下面側における界面の応力を上面側における界面の応力と同等以下に抑えることができる。したがって、太陽電池モジュールの歪みをさらに抑制することができる。

さらに、ハニカム構造体層における封止材層は、太陽電池セル層とハニカム構造体層との積層方向に見て、複数の太陽電池セルが配置されている領域に対応する領域の層厚が、複数の太陽電池セルの間の領域に対応する領域の層厚よりも、薄膜とされているようにすることもできる。

太陽電池セル層とハニカム構造体層との積層方向に見て、封止材層における複数の太陽電池セルが配置されている領域に対応する領域には、複数の太陽電池セルの間の領域に対応する領域よりも大きな応力が発生する。このため、封止材層における複数の太陽電池セルが配置されている領域に対応する領域の層厚が、複数の太陽電池セルの間の領域に対応する領域の層厚よりも、薄膜とされていることにより、複数の太陽電池セルが配置されている領域に対応する領域における応力分散を大きくすることができ、接合状態を良好に維持することができる。

他方、上記課題を解決した本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、プラスチック製の前面板と、複数の太陽電池セルを備える太陽電池セル層と、ハニカムコア材を備えるハニカム構造体層と、がこの順で積層された太陽電池モジュールの製造方法であって、複数の並設された太陽電池セルを、その上側および下側から、それぞれ上側セル封止材母材および下側セル封止材母材によって挟み込んで配置し、上側セル封止材母材および下側セル封止材母材の一方側に前面板を配置し、他方側にハニカム構造体層を形成するハニカム構造体層材料を配置し、ハニカム構造体層材料は、ハニカムコア材の上側および下側から、それぞれ上側ハニカム封止材母材および下側ハニカム封止材母材によって挟み込んで配置されており、積層された前面板、太陽電池セル、ハニカムコア材、および各封止材母材を一気に熱真空プレスすることを特徴とする。

本発明に係る太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、ハニカムコアを接合するにあたり、未接着部などの接着不良部分の発生を防止し、もって歪みが発生しにくくすることができる。

第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。 太陽電池モジュールに用いる各材料のレイアップ段階の分解図である。 太陽電池モジュールを熱真空プレスする前の状態の断面図である。 エポキシ接着剤の時間経過に伴う接着力の変化を示すグラフである。 エポキシ接着剤によってハニカムコア材を接着した状態を示す模式的断面図であり、（ａ）は、接着初期の状態、（ｂ）は熱負荷後の状態を示している。 第２の実施形態に係る太陽電池モジュールに用いる各材料の分解図である。 実施例１の太陽電池モジュールにおける各部材の物性を示す表である。 封止材のヤング率と、前面板と封止材との間におけるせん断応力との関係を示すグラフである。 ハニカム封止材層の厚みを変化させた場合のハニカム封止材層に発生したせん断応力の計算結果を示す図である。 実施例２の太陽電池モジュールにおける各部材の物性を示す表である。 ハニカム構造体における表面材とハニカムコア材との間の界面におけるミーゼス応力分布を示す図であり、（ａ）は、平型ハニカム封止材層の例、（ｂ）は、凸型ハニカム封止材層の例である。 図１１（ａ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ′断面のミーゼス応力分布を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの縦断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１は、前面板１、太陽電池セル層２、およびハニカム構造体層３が上側からこの順で積層されて構成されている。前面板１は、プラスチック製であり、太陽光などの光を受光する受光面を形成している。

太陽電池セル層２は、複数の太陽電池セル４および太陽電池セル４を封止するセル封止材層５を備えて形成されている。複数の太陽電池セル４は、前面板１における受光面と平行な面上に一定間隔をおいて配置されている。これらの複数の太陽電池セル４は、図示しないインターコネクタによって接続されている。セル封止材層５は、樹脂製であり、たとえばエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ethylene-vinyl acetate、以下「ＥＶＡ」という）によって構成されている。

ハニカム構造体層３は、ハニカムコア材６を備えている。ハニカムコア材６は、たとえばアルミニウム製であり、ハニカム形状を有する構造をなしている。また、ハニカム構造体層３は、上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８を備えている。上側ハニカム封止材層７は、ハニカムコア材６の上面に形成されており、下側ハニカム封止材層８は、ハニカムコア材６の下面に形成されている。

こうして、ハニカム構造体３は、ハニカムコア材６を、その上下側からそれぞれ封止材層７，８によって挟み込んで形成されている。また、上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８は、いずれもＥＶＡによって構成されている。上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８を構成するＥＶＡは、ヤング率が低く、６ＭＰａ程度である。

さらに、ハニカム構造体層３は、表面材９および裏面材１０を備えている。表面材９は、上側ハニカム封止材層７を介してハニカムコア材６に接合されている。表面材９は、受光面によって受光した光を反射させる反射板として機能するものであり、たとえばアルミニウムによって形成されている。一方、裏面材１０は、下側ハニカム封止材層８を介してハニカムコア材６と接合されることにより、ハニカムコア材６を支持している。

また、ハニカム構造体層３における上側ハニカム封止材層７の層厚（以下「上側層厚」という）ｘと、下側ハニカム封止材層８の層厚（以下「下側層厚」という）ｙとは、下記（１）式の関係を満たしている。
ｙ／ｘ≦１ ・・・（１）

次に、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１の作用について説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１においては、太陽電池セル層２の裏面側にハニカム構造体層３が配設されている。このため、太陽電池モジュールＭ１の全体として軽量化を図りながら、高剛性のものとすることができる。したがって、太陽電池モジュールＭ１を車載した際には、走行安定性が向上するとともに、車両全体の剛性を向上させることができる。さらには、太陽電池モジュールＭ１の高耐ねじれ性や積雪時の耐バックリング性を確保することができる。さらに、使用する材料構成を簡素化することができるので、その分高い信頼性を確保することができる。

他方、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１においては、ハニカム構造体層３において、ハニカムコア材６を表面材９および裏面材１０に接合する際に、ＥＶＡからなる上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８を介在させている。ＥＶＡは、非常にヤング率が低い材料であることから、上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８のヤング率が非常に低くなる。このように、ハニカムコア材６を表面材９および裏面材１０に接合する際に、ヤング率が低く、１５ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂を用いることにより、ラミネートを行う際の熱収縮時に発生する応力の緩和を期待することができる。ヤング率が１５ＭＰａ以下の場合と１５ＭＰａを超える場合との相違については、後の実施例で説明する。

さらに、太陽電池セル層２におけるセル封止材層５がＥＶＡで形成されていることから、太陽電池セル層２においても応力の緩和を期待することができる。したがって、ハニカムコアを接合するにあたり、太陽電池セル層２およびハニカム構造体層３や太陽電池モジュールＭ１におけるその他の接合部などの各層間において、未接着部などの接着不良部分の発生を防止することができ、各層間に発生する剥離を低減することができる。

ところで、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１では、中立軸がハニカム構造体層３における層の受光面側に存在することとなる。このため、環境温度変化などによって熱収縮が発生した場合に、下側ハニカム封止材層８に大きなストレスが発生する。ここで、各封止材層５，７，８は柔らかい樹脂によって構成されているため、熱収縮が大きい。したがって、大きなストレスが発生する下側ハニカム封止材層８には相乗効果によってより大きなストレスが発生してしまう。

この点、ハニカム構造体層３における上側層厚ｘと、下側層厚ｙとは、上記（１）式を満たす関係とされている。後の実施例で示すように、上記（１）の関係が満たされることにより、ハニカムコア材６と裏面材１０との間における界面の応力を、ハニカムコア材６と表面材９との間における界面の応力と同等以下に抑えることができる。したがって、太陽電池モジュールＭ１の歪みをさらに抑制することができる。

次に、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１の製造方法について説明する。図２は、太陽電池モジュールに用いる各材料のレイアップ段階の分解図、図３は、太陽電池モジュールを熱真空プレスする前の状態の断面図である。図２に示すように、太陽電池モジュールＭ１に用いる各材料は、レイアップ段階では、それぞれ独立した部材である。また、これらの各部材は、図３に示す熱真空プレス機Ｒの中で行われる。

具体的には、まず、太陽電池モジュールＭ１の最下層となる裏面材１０を熱真空プレス機Ｒにおける熱板Ｈの上に配置し、その上層に下側ハニカム封止材母材８Ａを積層する。続いて、その上層にハニカムコア材６を積層し、その上層に上側ハニカム封止材母材７Ａを積層すれる。さらに、その上層に表面材９を積層する。下側ハニカム封止材母材８Ａおよび上側ハニカム封止材母材７Ａは、真空プレスによって溶融してそれぞれ下側ハニカム封止材層８および上側ハニカム封止材層７となり、ハニカムコア材６をそれぞれ裏面材１０および表面材９に接合させる。これらがハニカム構造体層３における各部材であり、ハニカム構造体層材料となる。

ハニカム構造体層３の上層には、太陽電池セル層２の各部材を積層する。まず、表面材９の上層に下側セル封止材母材５Ａを積層し、その上層に複数の太陽電池セル４を積層する。さらにその上層に上側セル封止材母材５Ｂを積層する。これらが、太陽電池セル層２の各部材である。さらに、太陽電池セル層２の各部材の上層に前面板１を積層する。こうして、複数の並設された前記太陽電池セルを、その上側および下側から、それぞれ上側セル封止材母材５Ｂおよび下側セル封止材母材５Ａによって挟み込んで配置する。

これらの各部材は、図３に示す熱真空プレス機Ｒの内部で積層される。各部材の積層が済んだら、図３に示すように、熱真空プレス機Ｒによって、ダイヤフラムＤと熱板Ｈによって各部材を挟み込む。その後、ダイヤフラムＤと熱板Ｈとの間の空気を吸引するとともに、熱板Ｈによって高温状態を形成して、高温高圧下で各部材を一気に熱真空プレスして、太陽電池モジュールＭ１を製造する。

従来、ハニカム構造体のハニカムコア材は、エポキシ接着剤によって表面材および裏面材に接合されていることが多かった。この場合、熱真空プレス機で熱真空プレスを行うと、エポキシ接着剤に熱負荷が加わり、熱老化が発生する。この熱老化によって、接着力の低下が生じる。図４は、エポキシ接着剤の熱老化を示すグラフである。図４に示すように、熱真空プレスを行った初期の段階では、エポキシ接着剤の接着力は高い状態であるが、熱負荷が加わった後は、接着力が低下する。

また、熱真空プレスを行う際には、エポキシ接着剤がガラス転移温度以上の温度環境下にさらされる。このため、エポキシ接着剤には急激な軟質化が生じる。エポキシ接着剤の急激な軟質化に伴い、熱真空プレスのプレス工程でエポキシ接着剤が流動化する。熱真空プレスの初期の段階では、図５（ａ）に示すようにハニカムコア材６を裏面材１０に接着するエポキシ接着剤Ｓに綺麗なフィレットが発生しているが、エポキシ接着剤の流動化によって、図５（ｂ）に示すように、エポキシ接着剤Ｓのフィレットが崩れ、未接着による接着不良部分が生じることがある。さらには、太陽電池モジュールＭ１の全体に歪みを生じさせる原因ともなる。

この点、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１では、ハニカムコア材６を表面材９および裏面材１０に接合するハニカム封止材層７，８としてヤング率が１５ＭＰａ以下の熱可塑性樹脂であるＥＶＡを用いている。このため、熱老化に伴う接着力の低下や接着剤の軟質化に伴う接着不良を防止することができる。その結果、長期信頼性を確保することができる。

また、ハニカム構造体のハニカムコア材をエポキシ接着剤によって表面材および裏面材に接合する場合、エポキシ接着剤の接着条件を考慮する必要がある。このため、先にハニカム構造体を製造し、ハニカム構造体を製造した後に、太陽電池セル層２を熱真空プレスによって接合することとなり、工程が多数化していた。

この点、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ１では、ハニカムコア材６を表面材９および裏面材１０に接合するハニカム封止材層７，８として、太陽電池セル層２におけるセル封止材層５と共通するＥＶＡを用いている。このため、太陽電池セル層２とハニカム構造体層３、さらには前面板１を一気に熱真空プレスによって接合することができる。したがって、熱真空プレス成型の工程を簡略化することができる。したがって、太陽電池モジュールＭ１の品質向上ならびに低コスト化を実現することができる。

また、ハニカム封止材層７，８とセル封止材層５として共通のＥＶＡが用いられていることから、温度、時間、プレス圧力といった成型条件を一元化することができる。さらに、熱真空プレスの１工程で済むことから、ハニカム構造体層３におけるハニカム封止材層７，８は適切な形状のフィレットを形成し、接合力の品質を確保しやすくすることができる。しかも、ハニカム構造体層３に対する熱負荷およびプレスが１工程となることから、残留応力や塑性変形などを発生しにくくすることができる。また、表面の傷つきなども最小限に抑えることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態に係る太陽電池モジュールに用いる各材料の分解図である。図６に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ２は、上記第１の実施形態と比較して、ハニカム封止材層の層厚が変化する点で相違している。以下、その相違点を中心に説明する。

本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ２において、前面板１の下層に、セル封止層を形成するセル封止材母材５Ａ，５Ｂが配置され、その間に複数の太陽電池セル４が略等間隔で並設されている。これらのセル封止材母材５Ａ，５Ｂおよび太陽電池セル層２が熱真空プレスによって太陽電池セル層２となる。前面板１および太陽電池セル層２の構成は、上記第１の実施形態と同様である。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ２におけるハニカム構造体２０は、上記第１の実施形態と同様のハニカムコア材６を備えている。ハニカムコア材６の受光面側の面には、上側ハニカム封止材層２１を介して表面材９が接合されており、裏面側の面には、下側ハニカム封止材層２２を介して裏面材１０が接合されている。

上側ハニカム封止材層２１は、太陽電池モジュールＭ２の積層方向に見て、太陽電池セル４が配置されている領域に対応する領域であるセル対応領域２１Ａの層厚が、太陽電池セル４の間の領域に対応する領域であるセル非対応領域２１Ｂの層厚よりも、薄膜とされている。下側ハニカム封止材層２２についても、太陽電池セル４が配置されている領域に対応するセル対応領域２２Ａの層厚が、太陽電池セル４の間の領域に対応するセル非対応領域２２Ｂの層厚よりも、薄膜とされている。

また、本実施形態においても、ハニカム構造体２０における上側層厚ｘと下側層厚ｙとの関係は、上記（１）式を満たす関係となっている。ここで、上側層厚ｘおよび下側層厚ｙは、いずれも薄膜部分の厚さを意味している。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。

以上の構成を有する本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ２は、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏し、ハニカムコア材６を接合するにあたり、接合材料である封止材層が熱負荷によって軟質化することを防ぎ、もって歪みが発生しにくくなるようにすることができる。

また、後の実施例で示すように、ハニカム構造体層３に対する熱収縮起因ストレスは、太陽電池セル４間に大きく発生する。太陽電池セル４間に熱収縮起因ストレスが大きく発生する原因は、太陽電池セル４間に熱収縮力の小さな太陽電池セル４が存在しないことから、セル封止材層５の熱収縮力を直接的に受けることが大きな原因となっている。

この点、本実施形態に係る太陽電池モジュールＭ２では、太陽電池セル４の間の領域に対応するセル非対応領域２１Ｂ，２２Ｂの層厚が、太陽電池セル４が配置されている領域に対応する領域であるセル対応領域２１Ａ，２２Ａの層厚よりも厚くされている。このため、セル非対応領域２１Ｂ，２２Ｂに大きな応力が発生しても、応力分散によって接合状態を良好に維持することができる。

また、本実施形態において、ハニカム封止材層２１，２２の層厚は、上記（１）式を満たしている。このため、良好な接合状態を確保するとともに、封止材熱収縮起因の応力を低減させることができる。その結果、より高い信頼性を確保することができる。また、セル非対応領域２１Ｂ，２２Ｂを厚膜とし、セル対応領域２１Ａ，２２Ａを薄膜とすることにより、ハニカム封止材層２１，２２の全体を膜厚とする場合と比較して、封止材使用量を抑制しながら接合力を確保することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
〔実施例１〕
この実施例では、有限要素法（Finite ElementMethod,以下「ＦＥＭ」という）解析による二次元解析を行った。この実施例で用いた太陽電池モジュールの解析モデルとしては、図１に示す前面板１、太陽電池セル層２、およびハニカム構造体層３を積層したものに対応するモデルを用いた。この解析モデルにおいて、前面板１の厚さは２ｍｍ、太陽電池セル層２における太陽電池セル４の厚さは０．１８ｍｍ、太陽電池セル層２におけるセル封止材層５の厚さは２．４ｍｍとした。

また、ハニカム構造体層３における表面材９の厚さは０．５ｍｍ、ハニカムコア材６の厚さは２５μｍ、裏面材１０の厚さは０．２ｍｍ、ハニカム封止材層７，８の厚さは、いずれも０．２ｍｍとした。また、前面板１、封止材層５，７，８、太陽電池セル４、およびハニカムコア材６、表面材９、裏面材１０に用いられるアルミのヤング率および膨張係数といった物性は、図７に示すとおりである。

この解析モデルにおいて、使用する封止材のヤング率をパラメータとし、熱収縮における各層のせん断応力について、二次元解析による解析を行った。また、ハニカム構造体層３におけるハニカム封止材層７，８厚みについて、パラメータスタディを行った。なお、せん断応力が大きいほど、層間における剥離が生じやすいことを意味する。また、入力とした与えた温度変化ΔＴは１６０℃とした。このとき、温度サイクル試験では、１２０℃〜−３０℃となることを想定した。

以下、前面板１とセル封止材層５との間の界面におけるせん断応力と、セル封止材層５における封止材のヤング率との関係を図８に示す。図８に示すように、封止材のヤング率が１５ＭＰａ以下の場合には、前面板と封止材との間のせん断応力は小さい状態である。その一方で、封止材のヤング率が１５ＭＰａを超えると、急激に前面板と封止材との間のせん断応力が大きくなる結果となった。

これらの観点から、封止材のヤング率が１５ＭＰａ以下となる場合に、急激なせん断応力の増大を防止することができる。他方、実験的には、１５００ｋＰａ以上の応力が発生すると、剥離が発生することが判っている。この事実は、封止材が１５ＭＰａの場合における前面板と封止材との間のせん断応力とほぼ一致する結果となっている。したがって、急激なせん断応力の増大を防止することにより、封止材と封止材が接合される部材、ここではセル封止材層５と前面板１との剥離発生を抑制することができる。

また、上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８の厚みを変化させた場合の上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８に発生したせん断応力の計算結果を図９に示す。図９に示すように、下側層厚ｙ／上側層厚ｘ＞１の場合、上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８のせん断応力は高く、しきい値ＴＨを超えるようになっていた。また、下側ハニカム封止材層８のせん断応力は、上側ハニカム封止材層７のせん断応力よりも高くなっていた。

一方、下側層厚ｙ／上側層厚ｘ≦１の場合、上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８のせん断応力が低くなっていた。さらには、下側ハニカム封止材層８のせん断応力は、上側ハニカム封止材層７のせん断応力よりも低く抑えられ、しきい値ＴＨよりも小さくなっていた。

この結果から、下側層厚ｙ／上側層厚ｘ≦１の場合に、ハニカムコア材６と裏面材１０との間における界面の応力を、ハニカムコア材６と表面材９との間における界面の応力と同等以下に抑えることができる。したがって、太陽電池モジュールＭ１に生じる歪みなどを防止することができる。

〔実施例２〕
この実施例では、ＦＥＭ解析による三次元解析を行った。この実施例で用いた太陽電池モジュールの解析モデルとしては、図１に示す前面板１、太陽電池セル層２、およびハニカム構造体層３を積層したものに対して、太陽電池セル層２とハニカム構造体層３との間に中間封止層を形成したものに対応するモデルを用いた。中間封止層は、太陽電池セル層２側から順に、上側封止層、黒色層、および下側封止層を備えて形成されている。

ここで、ハニカム封止材層７，８については、図１に示す形態のものと、図６に示すものとの両方の形態に相当するものについてＦＥＭ解析を行った。本実施例の説明においては、図１に示す形態のハニカム封止材層７，８を「平型ハニカム封止材層」といい、図６に示すハニカム封止材層２１，２２を「凸型ハニカム封止材層」という。

この解析モデルにおいて、前面板１の厚さは１．０ｍｍ、太陽電池セル層２における太陽電池セル４の厚さは０．１８ｍｍ、太陽電池セル層２におけるセル封止材層５の厚さは１．２ｍｍとした。また、中間封止層における上側封止層の厚さは０．６ｍｍ、黒色層の厚さは０．２ｍｍ、下側封止層の厚さは０．６ｍｍとした。黒色層はＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）で形成した。

さらに、ハニカム構造体層３における表面材９の厚さは０．５ｍｍ、裏面材１０の厚さは０．５ｍｍ、平型ハニカム封止材層７，８の厚さは、いずれも０．２ｍｍとした。また、凸型ハニカム封止材層２１，２２では、太陽電池セル４に対応する薄層部分の厚さを０．２ｍｍとした。

また、上側凸型ハニカム封止材層２１における太陽電池セル４の間に対応する厚層部分に厚さを０．４ｍｍ、下側凸型ハニカム封止材層２２における太陽電池セル４の間に対応する厚層部分に厚さを０．３ｍｍとした。さらに、前面板１、封止材層５，７，８、太陽電池セル４、およびハニカムコア材６、表面材９、裏面材１０に用いられるアルミのヤング率、ポアソン比、および膨張係数といった物性は、図１０に示すとおりである。

この三次元解析モデルを用いて、ハニカム構造体層３における封止層である上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８における発生応力を詳細評価した。入力として与えた温度変化ΔＴは１２０℃とした。こうして得られた上側ハニカム封止材層７および下側ハニカム封止材層８における発生応力を図１１および図１２に示す。

図１１は、ハニカム構造体層３における表面材９とハニカムコア材６との間の界面におけるミーゼス応力分布を示す図であり、（ａ）は、平型ハニカム封止材層の例、（ｂ）は、凸型ハニカム封止材層の例である。また、図１１（ａ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ′断面のミーゼス応力分布を図１２に示す。

図１１および図１２に示すように、平型ハニカム封止材層の場合は、太陽電池セル４の間に対応する位置に応力集中部分が生じる結果となった。一方、凸型ハニカム封止材層の場合には、応力が分散し、応力が大きく集中する部分が少ない結果となった。この結果より、凸型ハニカム封止材層とすることにより、応力の集中を防止することができ、太陽電池モジュール全体として歪みを防止することができることが判った。

１…前面板、２…太陽電池セル層、３…ハニカム構造体層、４…太陽電池セル、５…セル封止材層、５Ａ…下側セル封止材母材、５Ｂ…上側セル封止材母材、６…ハニカムコア材、７…上側（平型）ハニカム封止材層、７Ａ…上側ハニカム封止材母材、８…下側（平型ハニカム封止材層、８Ａ…下側ハニカム封止材母材、９…表面材、１０…裏面材、２０…ハニカム構造体、２１…上側（凸型）ハニカム封止材層、２１Ａ…セル対応領域、２１Ｂ…セル非対応領域、２２…下側（凸型）ハニカム封止材層、２２Ａ…セル対応領域、２２Ｂ…セル非対応領域、Ｄ…ダイヤフラム、Ｈ…熱板、Ｍ１…太陽電池モジュール、Ｍ２…太陽電池モジュール、Ｒ…熱真空プレス機、Ｓ…エポキシ接着剤、ｘ…上側層厚、ｙ…下側層厚。

Claims (5)

1. プラスチック製の前面板と、複数の太陽電池セルを備える太陽電池セル層と、ハニカム形状を有するハニカムコア材を備えるハニカム構造体層と、がこの順で積層された太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池セル層は、封止材によって複数の前記太陽電池セルを封止して形成され、
   前記ハニカム構造体層は、前記ハニカムコア材を、その上下側からそれぞれ封止材層で挟み込んで形成されており、
   前記封止材層を構成する封止材は、ヤング率が１５ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂によって形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記太陽電池セル層における封止材と、前記ハニカム構造体層における封止材として、共通する封止材が用いられている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記ハニカム構造体層における前記ハニカムコア材の上側に配置された封止材層である上側ハニカム封止材層の層厚ｘと、前記ハニカムコア材の下側に配置された封止材層である下側ハニカム封止材層の層厚ｙとが、下記（１）式の関係を満たす請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
   ｙ／ｘ≦１ ・・・（１）
4. 前記ハニカム構造体層における封止材層は、前記太陽電池セル層と前記ハニカム構造体層との積層方向に見て、前記複数の太陽電池セルが配置されている領域に対応する領域の層厚が、前記複数の太陽電池セルの間の領域に対応する領域の層厚よりも、薄膜とされている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. プラスチック製の前面板と、複数の太陽電池セルを備える太陽電池セル層と、ハニカムコア材を備えるハニカム構造体層と、がこの順で積層された太陽電池モジュールの製造方法であって、
   複数の並設された前記太陽電池セルを、その上側および下側から、それぞれ上側セル封止材母材および下側セル封止材母材によって挟み込んで配置し、
   上側セル封止材母材および下側セル封止材母材の一方側に前記前面板を配置し、他方側に前記ハニカム構造体層を形成するハニカム構造体層材料を配置し、
   前記ハニカム構造体層材料は、ハニカムコア材の上側および下側から、それぞれ上側ハニカム封止材母材および下側ハニカム封止材母材によって挟み込んで配置されており、
   積層された前記前面板、前記太陽電池セル、前記ハニカムコア材、および各封止材母材を一気に熱真空プレスすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。