JP2014082251A - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールが高温状態となった場合でも、オレフィン樹脂からなる封止材の接着力の低下を抑止することができる太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】オレフィン樹脂からなる封止材に紫外線を照射する工程と、紫外線の照射後の封止材を用いて配線部材で接続された太陽電池セルを封止する工程と、を含む、太陽電池モジュールの製造方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽光エネルギを電気エネルギに直接変換する太陽電池モジュールは、近年、特に、地球環境問題の観点から、次世代のエネルギ源としての期待が急激に高まっている。このような太陽電池モジュールは、一般的には、Ｃｕなどからなる配線部材によって直列に接続された複数の太陽電池セルを透明樹脂からなる封止材中に封止することによって構成されている。

太陽電池モジュールは、太陽電池セルの複数をインターコネクタなどの配線部材によって直列に接続した後に、ガラス基板／封止材／太陽電池セル／封止材／裏面保護シートの順に重ね合わせ、ガラス基板を下にして、真空ラミネータを用いて、ガラス基板と裏面保護シートとの間を加熱しながら加圧することによって作製される。

具体的には、まず、加熱によって封止材を溶融させ、次に、溶融した封止材と太陽電池セル等とを加圧によって密着させ、その後、これらの部材を密着させた状態で封止材を冷却することによって封止材を硬化させる。これにより、太陽電池モジュールの部材間の接着力を担保している。

また、たとえば特許文献１には、太陽電池セルと封止材との間の接着力を向上させることを目的として、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂からなる封止材にビニルトリクロロシランからなる添加剤を添加する太陽電池モジュールの製造方法が開示されている。

さらに、たとえば特許文献２には、接着性を付与するための長時間の熱キュア工程を行なわないようにすることを目的として、電離性放射線処理、コロナ処理、プラズマ処理からなる群から選択される少なくとも１種の表面処理を行なうことによって、表面自由エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以上に調整した封止材が開示されている。

特開２００７−２９４８６９号公報 特開２０１０−２２２５４１号公報

太陽電池モジュールの受光面側の封止材としては、ＥＶＡ樹脂に代えて、ＥＶＡよりも絶縁性の高いオレフィン樹脂が用いられることがある。この場合の太陽電池モジュールの構成は、ガラス基板／封止材（オレフィン樹脂）／太陽電池セル／封止材（ＥＶＡ樹脂）／裏面保護シート、またはガラス基板／封止材（オレフィン樹脂）／太陽電池セル／封止材（オレフィン樹脂）／裏面保護シートが順に積層された構成となる。

しかしながら、この構成の太陽電池モジュールにおいては、Ｃｕなどからなる配線部材との接触箇所における、オレフィン樹脂からなる封止材の接着力が低いという問題があった。

その理由としては、ホットスポット現象などにより太陽電池モジュールが高温状態となったときに、配線部材との接触箇所におけるオレフィン樹脂からなる封止材に気泡が発生して、封止材が剥離するためであると考えられる。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、太陽電池モジュールが高温状態となった場合でも、オレフィン樹脂からなる封止材の接着力の低下を抑止することができる太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明は、オレフィン樹脂からなる封止材に紫外線を照射する工程と、紫外線の照射後の封止材を用いて配線部材で接続された太陽電池セルを封止する工程と、を含む、太陽電池モジュールの製造方法である。

ここで、本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、配線部材は、絶縁性基材と絶縁性基材の表面上に設けられた配線とを含む配線シートであり、太陽電池セルは、基板と、基板の一方の表面上のみに電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルであって、配線シートの配線と、裏面電極型太陽電池セルの電極とを電気的に接続する工程がさらに含まれていることが好ましい。

また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、配線シートの配線に紫外線を照射する工程をさらに含み、配線に紫外線を照射する工程の後に太陽電池セルを封止する工程を行なうことが好ましい。

また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、紫外線はピーク波長が２５４ｎｍの輝線である紫外線であって、紫外線の照射によって封止材に与える総エネルギ量が０．７２Ｊ／ｃｍ²以上であることが好ましい。

さらに、本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、紫外線はピーク波長が２５４ｎｍの輝線である紫外線であって、封止材の紫外線照射面からの深さ２２０μｍにおける、封止材を透過した後の紫外線の総エネルギ量が０．０３６Ｊ／ｃｍ²以上であることが好ましい。

本発明によれば、太陽電池モジュールが高温状態となった場合でも、オレフィン樹脂からなる封止材の接着力の低下を抑止することができ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。

実施の形態で用いられるオレフィン樹脂からなる封止材の模式的な断面図である。 実施の形態において、オレフィン樹脂からなる封止材に紫外線を照射する方法を図解する模式的な断面図である。 実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図である。 実施の形態で用いられる配線シートの模式的な平面図である。 図４のＶ−Ｖに沿った模式的な断面図である。 実施の形態において、配線シート上に裏面電極型太陽電池セルを設置した状態を図解する模式的な平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩに沿った模式的な断面図である。 実施の形態において、裏面電極型太陽電池セルを封止する方法の工程の一部を図解する模式的な断面図である。 実施の形態において、裏面電極型太陽電池セルを封止する方法の工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。 （ａ）は紫外線の照射に使用したオレフィン樹脂からなる封止材の紫外線透過スペクトルであり、（ｂ）は（ａ）に示す紫外線透過スペクトルの拡大図である。 ポリエチレンの紫外線透過スペクトルを示す図である。

以下、図１〜図９を参照して、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一例である実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

＜オレフィン樹脂からなる封止材＞
まず、図１の模式的断面図に示すように、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａを準備する。ここで、封止材３１ａは、矩形の表面を有するシート状に成形されている。また、封止材３１ａを構成するオレフィン樹脂としては、たとえば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂およびポリブテン系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。

ポリエチレン系樹脂は、エチレンの単独重合体またはエチレンと他の１種若しくは２種以上のモノマーとの共重合体である。また、ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの単独重合体またはプロピレンと他の１種若しくは２種以上のモノマーとの共重合体である。さらに、ポリブテン系樹脂は、ブテンの単独重合体またはブテンと他の１種若しくは２種以上のモノマーとの共重合体である。

ポリエチレン系樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、またはエチレン−α−オレフィン共重合体などを用いることができる。ポリエチレンとしては、たとえば、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンまたは線状超低密度ポリエチレンなどを用いることができる。

エチレン−α−オレフィン共重合体としては、エチレンと、炭素数３〜２０のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種とからなる共重合体を用いることが好ましく、エチレンと、炭素数３〜１２のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種とからなる共重合体を用いることがより好ましい。α−オレフィンとしては、たとえば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−へキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンおよび１−エイコサンからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。

ポリプロピレン系樹脂としては、たとえば、プロピレン−α−オレフィン共重合体、またはプロピレンとエチレンとα−オレフィンとの３元共重合体などを用いることができる。

プロピレン−α−オレフィン共重合体は、プロピレンとα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種とからなる共重合体である。プロピレン−α−オレフィン共重合体としては、エチレンおよび炭素数３〜２０のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種と、プロピレンと、からなる共重合体を用いることが好ましく、エチレンおよび炭素数４〜８のα−オレフィンから選ばれる少なくとも１種と、プロピレンと、からなる共重合体を用いることがより好ましい。炭素数３〜２０のα−オレフィンとしては、たとえば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−へキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセンおよび１−エイコサンからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。

ポリブテン系樹脂としては、たとえば、エチレン、プロピレンおよび炭素数５〜８のオレフィン系化合物から選ばれる少なくとも１種と、ブテンと、からなる結晶性の共重合体を用いることができる。

なお、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａは、樹脂成分の５０質量％以上を占める主成分がオレフィン樹脂であればよく、オレフィン樹脂に従来から公知の架橋剤などの添加剤が含まれていてもよい。封止材３１ａは、たとえば、オレフィン樹脂を主成分とする樹脂成分に従来から公知の架橋剤などの添加剤を混合し、所定の形状に成形することにより作製することができる。

＜紫外線の照射＞
次に、図２の模式的断面図に示すように、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａに紫外線４１を照射する。オレフィン樹脂からなる封止材３１ａに対する紫外線４１の照射は、たとえば、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線の紫外線を、６ｍＷ／ｃｍ²のパワー密度で、２分間以上４分間以下の時間、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａに照射することにより行なうことができる。

紫外線４１の照射によって封止材３１ａに与える総エネルギ量は０．７２Ｊ／ｃｍ²以上であることが好ましい。当該総エネルギ量が０．７２Ｊ／ｃｍ²以上である場合には、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａの表面の改質を十分に行なうことができるため、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａの接着力の低下をさらに効果的に抑止することができる。また、紫外線４１の照射によって封止材３１ａに与える総エネルギ量は１．４４Ｊ／ｃｍ²以下であることが好ましい。当該総エネルギ量が１．４４Ｊ／ｃｍ²以下である場合には、紫外線４１の照射時間を短くすることができるため、太陽電池モジュールの製造にかかる時間を短くすることができる。

次に、実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法に用いられる太陽電池セルおよび配線部材を準備する。ここで、本実施の形態においては、太陽電池セルとして裏面電極型太陽電池セルを用い、配線部材として配線シートを用いる場合について説明するが、これに限定されるものではなく、たとえば太陽電池セルとして両面電極型太陽電池セル（基板の受光面と裏面に電極を有する太陽電池セル）を用い、配線部材としてインターコネクタ（銅（Ｃｕ）などからなる棒状の導電性部材）を用いてもよい。

＜裏面電極型太陽電池セル＞
図３に、実施の形態で用いられる裏面電極型太陽電池セルの模式的な断面図を示す。図３に示される裏面電極型太陽電池セル２０は、たとえばｎ型またはｐ型のシリコン基板などの半導体基板２１と、裏面電極型太陽電池セル２０の受光面となる半導体基板２１の凹凸表面に形成された反射防止膜２７と、裏面電極型太陽電池セル２０の裏面となる半導体基板２１の裏面に形成されたパッシベーション膜２６とを有している。

また、半導体基板２１の裏面には、たとえばリンなどのｎ型不純物が拡散して形成されたｎ型不純物拡散領域２２と、たとえばボロンなどのｐ型不純物が拡散して形成されたｐ型不純物拡散領域２３とが所定の間隔を空けて交互に形成されている。また、半導体基板２１の裏面上のパッシベーション膜２６に設けられたコンタクトホールを通して、ｎ型不純物拡散領域２２に接するｎ電極２４と、ｐ型不純物拡散領域２３に接するｐ電極２５とが設けられている。

ここで、ｎ型またはｐ型の導電型を有する半導体基板２１の裏面には、ｎ型不純物拡散領域２２またはｐ型不純物拡散領域２３と半導体基板２１内部との界面において複数のｐｎ接合が形成されることになる。半導体基板２１がｎ型またはｐ型のいずれの導電型を有していても、ｎ型不純物拡散領域２２およびｐ型不純物拡散領域２３は半導体基板２１内部と接合していることから、ｎ電極２４およびｐ電極２５は半導体基板２１の裏面に形成された複数のｐｎ接合にそれぞれ対応する電極となる。

半導体基板２１としては、たとえば、ｎ型またはｐ型の多結晶シリコンまたは単結晶シリコンなどからなるシリコン基板などを用いることができる。なお、半導体基板２１としては、裏面側でｐｎ接合を形成するには、単結晶であることが好ましい。

ｎ電極２４およびｐ電極２５としては、たとえば、銀などの金属からなる電極を用いることができる。

パッシベーション膜２６としては、たとえば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体などを用いることができる。反射防止膜２７としては、たとえば、窒化シリコン膜などを用いることができる。

なお、本発明において、裏面電極型太陽電池セルの概念には、上述した半導体基板２１の一方の表面側（裏面側）のみにｎ電極２４およびｐ電極２５の双方が形成された構成のものだけでなく、ＭＷＴ（Metal Wrap Through）セル（半導体基板に設けられた貫通孔に電極の一部を配置した構成の太陽電池セル）などのいわゆるバックコンタクト型太陽電池セル（太陽電池セルの受光面側と反対側の裏面側から電流を取り出す構造の太陽電池セル）のすべてが含まれる。

＜配線シート＞
図４に、実施の形態で用いられる配線シートの模式的な平面図を示す。図４に示すように、配線シート１０は、絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１の表面上に設置されたｎ配線１２、ｐ配線１３および接続用配線１４を含む配線１６と、を有している。

ここで、ｎ配線１２、ｐ配線１３および接続用配線１４は導電性であり、ｎ配線１２およびｐ配線１３は複数の長方形が長方形の長手方向に直交する方向に配列された形状を含む櫛形状とされている。一方、接続用配線１４は帯状とされている。また、配線シート１０の終端に位置しているｎ配線１２ａおよびｐ配線１３ｂ以外の隣り合うｎ配線１２とｐ配線１３とは接続用配線１４によって電気的に接続されている。

また、配線シート１０においては、櫛形状のｎ配線１２の櫛歯（長方形）に相当する部分と櫛形状のｐ配線１３の櫛歯（長方形）に相当する部分とが１本ずつ交互に噛み合わさるようにｎ配線１２およびｐ配線１３が配置されている。その結果、櫛形状のｎ配線１２の櫛歯に相当する部分と櫛形状のｐ配線１３の櫛歯に相当する部分とはそれぞれ１本ずつ交互に所定の間隔を空けて配置されることになる。なお、ｎ配線１２およびｐ配線１３の櫛歯に相当する部分のうちの少なくとも一方を１本ではなく複数本ずつ交互に配置してもよい。いずれにせよ、ｎ配線１２またはｐ配線１３のいずれか一方の配線が少なくとも部分的に他方の配線の間に位置する箇所を含む構成となる。

図５に、図４のＶ−Ｖに沿った模式的な断面図を示す。ここで、図５に示すように、配線シート１０においては、絶縁性基材１１の一方の表面上にのみｎ配線１２およびｐ配線１３が設置されている。

絶縁性基材１１の材質としては、電気絶縁性の材質であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene terephthalate）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：Polyethylene naphthalate）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ：Polyphenylene sulfide）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ：Polyvinyl fluoride）およびポリイミド（Polyimide）からなる群から選択された少なくとも１種の樹脂を含む材質を用いることができる。

絶縁性基材１１の厚さは特に限定されず、たとえば２５μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。

なお、絶縁性基材１１は、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。

配線１６の材質としては、導電性の材質のものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）および銀（Ａｇ）からなる群から選択された少なくとも１種を含む金属などを用いることができる。

配線１６の厚さも特に限定されず、たとえば１０μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。

配線１６の形状も上述した形状に限定されず、適宜設定することができるものであることは言うまでもない。

配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、ＳｎＰｂはんだ、およびＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる群から選択された少なくとも１種を含む導電性物質を設置してもよい。この場合には、配線シート１０の配線１６と後述する裏面電極型太陽電池セルの電極との電気的接続を良好なものとし、配線１６の耐候性を向上させることができる傾向にある。

配線１６の少なくとも一部の表面には、たとえば防錆処理や黒化処理などの表面処理を施してもよい。

配線１６も、１層のみからなる単層構造であってもよく、２層以上からなる複数層構造であってもよい。

以下に、図４および図５に示される構成の配線シート１０の製造方法の一例について説明する。

まず、たとえばＰＥＴフィルムなどの絶縁性基材１１を用意し、その絶縁性基材１１の一方の表面の全面にたとえば金属箔または金属プレートなどの導電性物質を貼り合わせる。たとえば所定の幅にカットされた絶縁性基材のロールを引き出し、絶縁性基材の一方の表面に接着剤を塗布し、絶縁性基材の幅よりやや小さくカットされた金属箔のロールを重ね合わせて加圧・加熱することで貼り合わせることができる。

次に、絶縁性基材１１の表面に貼り合わされた導電性物質の一部をフォトエッチングなどにより除去して導電性物質をパターンニングすることによって、絶縁性基材１１の表面上にパターンニングされた導電性物質からなるｎ配線１２、ｐ配線１３および接続用配線１４などを含む配線１６を形成する。

以上により、図４および図５に示される構成の配線シート１０を作製することができる。

＜裏面電極型太陽電池セルの設置＞
次に、図６の模式的平面図に示すように、配線シート１０上に、複数の裏面電極型太陽電池セル２０を設置する。図７に、図６のＶＩＩ−ＶＩＩに沿った模式的な断面図を示す。裏面電極型太陽電池セル２０は、裏面電極型太陽電池セル２０の裏面側と、配線シート１０の配線１６の設置側と、が向かい合うようにして、配線シート１０上に設置される。

たとえば、図７に示すように、裏面電極型太陽電池セル２０は、ｎ電極２４およびｐ電極２５が、それぞれ、ｎ配線１２およびｐ配線１３と接触するように、配線シート１０上に設置される。そして、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０との間に設置された絶縁性の樹脂組成物１７を硬化させる。この樹脂組成物１７の硬化時の収縮力により、ｎ電極２４およびｐ電極２５が、それぞれ、ｎ配線１２およびｐ配線１３と電気的に接続された状態で、裏面電極型太陽電池セル２０と配線シート１０とが機械的に接続されることになる。

配線シート１０の隣り合うｎ配線１２とｐ配線１３とは、接続用配線１４によって電気的に接続されているため、配線シート１０上で隣り合うようにして設置された裏面電極型太陽電池セル２０同士は互いに電気的に接続されることになる。これにより、配線シート１０上に設置されたすべての裏面電極型太陽電池セル２０は電気的に直列に接続される。

裏面電極型太陽電池セル２０の受光面に光が入射することによって発生した電流は、裏面電極型太陽電池セル２０のｎ電極２４およびｐ電極２５からｎ配線１２およびｐ配線１３に取り出される。そして、配線シート１０のｎ配線１２およびｐ配線１３に取り出された電流は、配線シート１０の終端にそれぞれ位置しているｎ配線１２ａおよびｐ配線１３ａから太陽電池モジュールの外部に取り出される。

＜配線シートの配線に対する紫外線の照射＞
配線シート１０上に裏面電極型太陽電池セル２０を設置する前および／または後に、配線シート１０の配線１６に紫外線を照射することが好ましい。この場合には、太陽電池モジュールが高温状態となった場合でも、配線１６の紫外線の照射箇所と、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａとの接着力を向上することができる。

紫外線の照射のタイミングは、後述する裏面電極型太陽電池セル２０の封止前であれば、配線シート１０上に裏面電極型太陽電池セル２０を設置する前または後のいずれか一方のタイミングであってもよく、配線シート１０上に裏面電極型太陽電池セル２０を設置する前および後の双方のタイミングであってもよい。これは、封止材３１ａと接触する配線１６の箇所に紫外線が照射されればよいためである。

ここで、配線シート１０の配線１６に対する紫外線の照射は、たとえば、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線の紫外線を６ｍＷ／ｃｍ²のパワー密度で、１分間以上２分間以下の時間、配線１６に照射することにより行なうことができる。

また、配線１６における紫外線の照射箇所としては、ｎ配線１２，１２ａ、ｐ配線１３，１３ａおよび接続用配線１４を含む配線１６の少なくとも一部の箇所であればよい。

＜太陽電池セルの封止＞
次に、紫外線４１の照射後の封止材３１ａを用いて、配線シート１０によって電気的に接続された複数の裏面電極型太陽電池セル２０を封止する。

図８および図９に、紫外線４１の照射後の封止材３１ａを用いて、配線シート１０によって電気的に接続された複数の裏面電極型太陽電池セル２０を封止する方法を図解する模式的な断面図を示す。

まず、図８に示すように、封止材３１ｂと、紫外線４１の照射後の封止材３１ａとの間に、裏面電極型太陽電池セル２０が配置された配線シート１０を設置する。そして、封止材３１ａ上に透明基板３０を設置するとともに、封止材３１ｂは裏面保護シート３２上に設置される。ここで、封止材３１ａの紫外線４１の照射側の表面が、裏面電極型太陽電池セル２０側を向くようにして、裏面電極型太陽電池セル２０が配置された配線シート１０が設置される。また、配線１６に紫外線を照射した場合には、配線１６の紫外線の照射側の表面が、封止材３１ａ側を向くようにして、裏面電極型太陽電池セル２０が配置された配線シート１０が設置される。

透明基板３０としては、太陽光に対して透明な基板であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ガラス基板などを用いることができる。

封止材３１ｂとしては、太陽光に対して透明な樹脂を特に限定なく用いることができ、たとえば、エチレンビニルアセテート樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびゴム系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種の透明樹脂を用いることができる。なお、封止材３１ｂとしては、封止材３１ａと同一種類の樹脂を用いてもよく、異なる種類の樹脂を用いてもよい。

裏面保護シート３２としては、封止材３１ｂの裏面を保護することができるものであれば特に限定なく用いることができ、たとえば従来から用いられているＰＥＴなどの耐候性フィルムを用いることができる。

また、封止材３１ｂ中への水蒸気や酸素の透過を十分に抑制して長期的な信頼性を確保する観点からは、裏面保護シート３２は、たとえばアルミニウムなどの金属フィルムを含んでいてもよい。

また、太陽電池モジュールの端面などの裏面保護シート３２を密着させることが難しい部分にはたとえばブチルゴムテープなどの水分透過防止テープを用いて完全に密着させることもできる。

次に、図９に示すように、透明基板３０と裏面保護シート３２との間に圧力をかけて、封止材３１ａを裏面電極型太陽電池セル２０の受光面に圧着させながら封止材３１ａおよび封止材３１ｂを加熱することによって、封止材３１ａと封止材３１ｂとを一体化して硬化させる。これにより、封止材３１ａと封止材３１ｂとが一体化した封止材中に、配線シート１０によって電気的に接続された複数の裏面電極型太陽電池セル２０が封止されて、実施の形態の太陽電池モジュールが作製される。

なお、紫外線４１の照射後の封止材３１ａを用いて、配線シート１０によって電気的に接続された複数の裏面電極型太陽電池セル２０を封止するための装置としては、たとえば真空ラミネータと呼ばれる真空圧着および加熱処理を行なう装置を用いて行なうことができる。真空ラミネータを用いた場合には、たとえば、真空ラミネータにより封止材３１ａおよび封止材３１ｂを熱変形させ、封止材３１ａおよび封止材３１ｂを熱硬化させることにより、封止材３１ａと封止材３１ｂとを一体化して、裏面電極型太陽電池セル２０を包み込むようにして封止される。

なお、真空圧着とは、大気圧よりも減圧した雰囲気下で圧着させる処理のことである。ここで、裏面電極型太陽電池セル２０の封止に真空圧着を用いた場合には、封止材３１ａと封止材３１ｂとの間に空隙が形成されにくくなるため、封止材３１ａと封止材３１ｂとを一体化して形成された封止材中に気泡が残留しにくくなる傾向にある点で好ましい。

また、上記のようにして作製された実施の形態の太陽電池モジュールの外周の全周に、たとえばアルミニウム合金などからなるフレームを取り付けてもよい。

＜作用効果＞
実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法においては、紫外線４１が照射されたオレフィン樹脂からなる封止材３１ａを用いて裏面電極型太陽電池セル２０が封止されているため、配線シート１０の配線１６との接触箇所における封止材３１ａの接着力を、紫外線４１を照射しない場合と比べて、向上させることができる。これは、紫外線４１の照射によって、封止材３１ａの表面が改質されることに起因すると考えられる。さらに、封止材３１ａに照射された紫外線４１の一部が封止材３１ａの表面を透過して内部に侵入するため、封止材３１ａは紫外線４１の照射表面から深さ方向に改質される。よって、たとえば真空ラミネータ等で封止材３１ａを用いて太陽電池セル２０を封止する際に、配線１６のエッジが封止材３１ａの表面から深さ方向に入り込んだ場合でも、配線１６との接触箇所における封止材３１ａの十分な接着力を得ることができる。

また、ホットスポット現象などにより太陽電池モジュールが高温状態となった場合でも、封止材３１ａが配線１６に密着することができ、配線１６との接触箇所の封止材３１ａに気泡が発生するのを抑制することができる。

したがって、実施の形態の太陽電池モジュールの製造方法においては、太陽電池モジュールが高温状態となった場合でも、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａの接着力の低下を抑止することができる。

特に、封止材３１ａだけでなく、配線１６にも紫外線を照射した場合には、配線１６における封止材３１ａの接着力をさらに向上することができるため、太陽電池モジュールが高温状態となった場合におけるオレフィン樹脂からなる封止材３１ａの接着力の低下をさらに抑止することができる。これは、紫外線の照射によって、配線１６の表面が改質したことによるものと考えられる。

＜実施例１＞
まず、図１に示すように、樹脂成分がオレフィン樹脂のみからなる封止材３１ａを作製した。封止材３１ａは、オレフィン樹脂をシート状に成形することにより作製した。封止材３１ａの表面にはエンボスを形成した。

次に、低圧水銀ランプを用いて、図２に示すように、封止材３１ａの表面に、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線および照射パワー密度６ｍＷ／ｃｍ²の紫外線４１を６０秒間照射した（紫外線４１の照射によって封止材３１ａに与える総エネルギ量は、０．３６Ｊ／ｃｍ²）。ここで、照射パワー密度は、ＵＶ−Ｍ０２のＵＶ−２５センサー（株式会社オーク製作所製）を使用して測定した。他の実施例においても同様である。

次に、配線シートの絶縁性基材として、幅１５ｍｍ、長さ１２０ｍｍおよび厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを用意した。次に、ＰＥＴフィルムの一方の表面の中心部に幅８ｍｍ、長さ１２０ｍｍおよび厚さ３５μｍの銅箔を貼り合わせた。ＰＥＴフィルムの片面に接着剤を塗布し、銅箔を重ね合わせて加圧・加熱することで貼り合わせた。

その後、真空ラミネータ装置を用いて、裏面保護シート３２側の封止材３１ｂを配線シート１０の絶縁性基材に圧着させた状態で、封止材３１ａおよび封止材３１ｂを１６５℃に加熱して硬化させた。これにより、実施例１のテストサンプルを作製した。

上記のようにして作製した実施例１の太陽電池モジュールを１３０℃の大気中に放置して封止材３１ａが剥離するまでの時間（剥離時間）を測定した。その結果、実施例１のテストサンプルの平均剥離時間は、７５時間であった。その結果を表１に示す。紫外線を照射しなかったこと以外は上記と同様にして作製した比較例１のテストサンプルの平均剥離時間は、５６時間であった。

＜実施例２＞
低圧水銀ランプを用いて、封止材３１ａの表面に、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線および照射パワー密度６ｍＷ／ｃｍ²の紫外線４１を６０秒間照射した（紫外線４１の照射によって封止材３１ａに与える総エネルギ量は、０．３６Ｊ／ｃｍ²）こと、さらに、低圧水銀ランプを用いて、銅箔の表面に、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線および照射パワー密度６ｍＷ／ｃｍ²の紫外線４１を６０秒間照射した（紫外線４１の照射によって配線１６に与える総エネルギ量は、０．３６Ｊ／ｃｍ²）こと以外は実施例１と同様にして、実施例２のテストサンプルを作製した。

そして、上記のようにして作製した実施例２のテストサンプルを１３０℃の大気中に放置して封止材３１ａが剥離するまでの時間（剥離時間）を測定した。その結果、実施例２のテストサンプルの平均剥離時間は、２８０時間であった。その結果を表１に示す。

＜実施例３〜６＞
実施例３〜６として、低圧水銀ランプを用いて、封止材３１ａの表面に、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線で照射パワー密度が６ｍＷ／ｃｍ²の紫外線４１を３０秒、６０秒、１２０秒および２４０秒間照射し（紫外線４１の照射によって封止材３１ａに与える総エネルギ量は、０．１８Ｊ／ｃｍ²、０．３６Ｊ／ｃｍ²、０．７２Ｊ／ｃｍ²および１．４４Ｊ／ｃｍ²）、さらに低圧水銀ランプを用いて、銅箔の表面に、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線および照射パワー密度が６ｍＷ／ｃｍ²の紫外線４１を６０秒間照射した（紫外線４１の照射によって銅箔に与える総エネルギ量は、０．３６Ｊ／ｃｍ²）テストサンプルを作製した。また、実施例３〜６では、実施例１〜２と比較して、添加剤の量を減らした封止材３１ａを使用した。紫外線４１の照射条件および添加剤の量以外は実施例１と同じである。

そして、上記のようにして作製した実施例３〜６のテストサンプルを１３０℃の大気中に放置して封止材３１ａが剥離するまでの平均時間（平均剥離時間）を１０００時間測定した。その結果、実施例３〜６のテストサンプルの平均剥離時間は、それぞれ、６００時間、６００時間、１０００時間および１０００時間であった。その結果を表２に示す。紫外線を照射しなかったこと以外は上記と同様にして作製した比較例２のテストサンプルの平均剥離時間は１５０時間であった。

＜比較例３＞
接触型のコロナ放電（１４ｋＶ）を用いて、封止材３１ａの表面、および、配線１６の表面に、約２０秒間照射処理を施して、比較例３のテストサンプルを作製した。

そして、上記のようにして作製した実施例３〜６および比較例３のテストサンプルを１３０℃の大気中に放置して封止材３１ａが剥離するまでの時間（剥離時間）を測定した。その結果、比較例３のテストサンプルの平均剥離時間は、２２時間であった。コロナ放電では、接着性の向上という効果は確認できなかった。これは、コロナ放電では照射表面しか改質されないため、十分な効果が得られなかったためと推測される。

＜比較例４＞
２５４ｎｍより波長が短い紫外線を照射して、比較例４のテストサンプルを作製した。使用した領域の波長は、紫外線が封止材３１ａの表面近傍で吸収され、深さ方向に侵入しないものと推測される。

そして、上記のようにして作製したテストサンプルを１３０℃の大気中に放置して封止材３１ａが剥離するまでの時間（剥離時間）を測定した。その結果、比較例４のテストセルの平均剥離時間は、短くなった。さらに、銅箔のエッジに剥離が発生した。これは、２５４ｎｍより短い波長の紫外線は、封止材３１ａの表面しか改質しないため、封止材３１ａの十分な表面改質効果が得られなかったためと考えられる。

表１および表２に示すように、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａの表面に紫外線４１が照射され、紫外線４１の照射側の表面が裏面電極型太陽電池セル２０側を向くようにして設置された実施例１〜６のテストサンプルは、封止材３１ａの表面に紫外線４１が照射されていない比較例１および２のテストサンプルと比べて、平均剥離時間が長く、封止材３１ａの接着力を向上させることができることが確認された。

また、表２に示す結果から、紫外線４１が封止材３１ａに与えた総エネルギ量が０．７２Ｊ／ｃｍ²以上１．４４Ｊ／ｃｍ²以下である場合には、平均剥離時間が長く、封止材３１ａの接着力をより向上させることができる傾向があることが確認された。

さらに、表１に示す結果から、封止材３１ａとともに銅箔にも紫外線が照射され、紫外線４１の照射側の表面が裏面電極型太陽電池セル２０側を向くようにして設置されるとともに、銅箔の紫外線の照射側の表面が封止材３１ａ側を向くようにして設置された場合には、平均剥離時間が長く、封止材３１ａの接着力をさらに向上させることができる傾向があることが確認された。

実施例１〜６のテストサンプルの封止材３１ａの内部まで改質されているため、環境の影響を受けにくく、紫外線４１の照射後の封止材３１ａを３日放置した後に、当該封止材３１ａを用いて太陽電池セルの封止を行なった場合でも同様の効果が得られた。実施例１〜６のテストサンプルの封止材３１ａの表面改質効果は、一時的なものではなく持続性があることが確認された。よって、生産工程等に使用しやすいという副次的な効果もある。

さらに、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａにピーク波長が２５４ｎｍの輝線の紫外線４１の照射を行なった後、オレフィン樹脂からなる封止材３１ａの紫外線透過スペクトル、体積抵抗率およびゲル分率を測定したところ、紫外線４１の照射前と比較して変化はみられなかった。ゲル分率は約６３％のままであった。紫外線４１の照射によって、太陽電池モジュールに使用するためのオレフィン樹脂の他の特性に影響を与えることは、ほとんどないことが確認された。実施例１〜６および比較例２に使用した封止材３１ａには、ゲル分率が約６３％になる量の添加剤を使用している。実施例１〜６および比較例２に使用した添加剤の量よりも大きく減少させると、剥離の原因となる封止材３１ａから発生するガスの量は少なくなるため、剥離しにくくなる。しかしながら、添加剤の量を減少させるとゲル分率が低下することにより、封止材３１ａの機械的強度が低下することとなる。

図１０（ａ）に、紫外線４１の照射に使用したオレフィン樹脂からなる封止材３１ａの紫外線透過スペクトルを示し、図１０（ｂ）に、図１０（ａ）に示す紫外線透過スペクトルの拡大図を示す。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、封止材３１ａの表面への照射に使用された紫外線４１のピーク波長である２５４ｎｍ付近に透過率のピークがあり、紫外線４１が封止材３１ａの内部に侵入すると考えられる。紫外線４１は、ピーク波長が２５４ｎｍの輝線である紫外線であって、封止材３１ａの紫外線照射面からの深さ２２０μｍにおける、封止材３１ａを透過した後の紫外線４１の総エネルギ量は、透過率５％から換算すると、０．０３６Ｊ／ｃｍ²以上０．０７２Ｊ／ｃｍ²以下である。

図１１に、オレフィン樹脂の一例であるポリエチレンの紫外線透過スペクトルを示す（大勝靖一監修、“高分子の劣化機構と安定化技術”、シーエムシー出版、１９９７年）。ポリエチレンは波長が２４０ｎｍ以上の紫外線を透過する。したがって、照射する紫外線の波長が２４０ｎｍ以上である場合には、添加剤の種類と添加量の調整により、ポリエチレン内部まで改質が可能であると考えられる。また、一般に、ＵＶ−Ｃの紫外線に化学作用があるとされる。ＵＶ−Ｃの波長範囲は、１００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下である。したがって、オレフィン樹脂の内部まで侵入が可能で、かつ、化学作用がある紫外線の波長範囲は２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下である。

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の実施の形態および各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に利用することができる。

１０ 配線シート、１１ 絶縁性基材、１２，１２ａ ｎ配線、１３，１３ａ ｐ配線、１４ 接続用配線、１６ 配線、１７ 樹脂組成物、２０ 裏面電極型太陽電池セル、２１ 半導体基板、２２ ｎ型不純物拡散領域、２３ ｐ型不純物拡散領域、２４ ｎ電極、２５ ｐ電極、２６ パッシベーション膜、２７ 反射防止膜、３０ 透明基板、３１ａ，３１ｂ 封止材、３２ 裏面保護シート、４１ 紫外線。

Claims (5)

1. オレフィン樹脂からなる封止材に紫外線を照射する工程と、
   前記紫外線の照射後の前記封止材を用いて配線部材で接続された太陽電池セルを封止する工程と、を含む、太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記配線部材は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面上に設けられた配線とを含む配線シートであり、
   前記太陽電池セルは、基板と、前記基板の一方の表面上のみに電極が設けられた裏面電極型太陽電池セルであって、
   前記配線シートの前記配線と、前記裏面電極型太陽電池セルの前記電極とを電気的に接続する工程をさらに含む、請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
3. 前記配線シートの前記配線に紫外線を照射する工程をさらに含み、
   前記配線に紫外線を照射する工程の後に、前記太陽電池セルを封止する工程を行なう、請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記紫外線はピーク波長が２５４ｎｍの輝線である紫外線であって、前記紫外線の照射によって前記封止材に与える総エネルギ量が０．７２Ｊ／ｃｍ²以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. 前記紫外線はピーク波長が２５４ｎｍの輝線である紫外線であって、前記封止材の紫外線照射面からの深さ２２０μｍにおける、前記封止材を透過した後の前記紫外線の総エネルギ量が０．０３６Ｊ／ｃｍ²以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

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