JP2014239138A - 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】バックシート側の封止材がセル受光面上に被るため、受光面積が減少するのを防止可能な太陽電池モジュールの製造方法を得ること。【解決手段】結晶系太陽電池セルをタブ線（４）で配線し、透光性基板（１）とバックシート（６）間に、受光面側封止材（２）と裏面側封止材（５）の２枚の封止材にはさみ、ラミネートした構造を有する太陽電池モジュールにおいて、透光性基板（１）に接する受光面側封止材（２）はＵＶカット材を含まない封止シートであり、バックシート（６）に接する裏面側封止材（５）はカット波長が３１０ｎｍ以上である太陽電池モジュールまたは／かつ、裏面側封止材（５）に白色顔料が添加されており、裏面側封止材（５）がラミネート加圧前に予め部分架橋するようにする。【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールに関する。

従来の太陽電池モジュールでも封止材料中の添加物により、透過光、反射光の制御を行い、出力を向上させる技術が開示されている。特に裏面側（バックフィルム側）の封止材に白色顔料を添加し反射率を上げることで高効率化を図るようにしたモジュールが市販されているが、製造工程において、裏面側の着色封止材がセルの受光面に被さり、発電効率を下げる要因となっている。特許文献１ではＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂からなる受光面側封止材に対し、着色ＥＶＡ樹脂からなる裏面側封止材の酢酸ビニル（ＶＡ）比が２〜８％小さい値のものを用いる事により、裏面側の溶融粘度が受光面側より高くなり、裏面側ＥＶＡのセル受光面の被りを防止する技術が開示されている。

特許文献２では、裏面側着色封止材と受光面側封止材の間にシランカップリング剤を設けることで両層の混合を防ぎ、裏面側着色封止材のセル受光面の被りを防止する発明が記載されている。

特許文献３では、裏面側封止材を２層構成にし、セル側に透明層、バックフィルム側に着色層を配することで同様な効果を得ている。

また、特許文献４では受光面側に配する透明封止材の厚さを裏面側に配する着色封止材の厚さより薄くすることで、透明封止材への熱の伝達を容易にし、セルへの密着が先に実現するようにし、着色封止材の回り込みを抑制し、同様な効果を得ている。

特許第４４６７２２２号公報 特開２０１２−１１９４３４号公報 特開２０１１−２１６８０４号公報 国際公開第２０１２／１６９３９９号

しかしながら、上記従来の方法では、ラミネート時には上下封止材を完全溶融させなければならないため、完全に上下層の混合を防止することができず、その結果、裏面側に配する着色封止材がセル受光面に被るのを防止することができないという問題があった。

また、特許文献３では、ＥＶＡのメルトフルオレートや酢酸ビニルの含有量、及び太陽電池の製造工程における加熱加圧条件によっては、上記の現象（混合）を防止することができない場合があるとも、記載されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、積層時の裏面側封止材のセル受光面被りを防止し、高出力の太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、透光性基板と、受光面側封止材と、タブ線により接続された太陽電池セルと、前記受光面側封止材よりも光透過率が低い裏面側封止材と、バックシートとを順次積層し、積層体を形成する工程と、前記積層体を加熱加圧し、前記太陽電池セルを封止する工程とを含み、前記積層体の前記裏面側封止材は、前記封止する工程に先立ち、一部架橋され、前記封止する工程中又は前記封止する工程後に完全架橋するように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、積層時の裏面側封止材のセル受光面被りを完全に防止し、高出力の太陽電池モジュールを得ることができるという効果を有する。

図１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの要部断面図である。 図２−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの封止材を除いた状態を示す要部拡大斜視図である。 図２−２は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの一部破断斜視図である。 図２−３は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールのストリングＳの拡大斜視図である。 図３−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図３−２は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図３−３は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図３−４は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図４は、本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。 図５−１は、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図５−２は、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図５−３は、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図５−４は、本発明の実施の形態２の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図である。 図６は、本実施の形態２の太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。 図７は、本実施の形態２の裏面側封止材を形成するための装置を示す図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。

実施の形態１．
本実施の形態では、バックシート上に裏面側封止材をのせ、加熱及び加圧して一部架橋させた後に、透光性基板と、受光面側封止材と、タブ線により接続され、同一面上に配列された複数の太陽電池セルと、受光面側封止材よりも光透過率が低く、一部架橋された裏面側封止材と、バックシートとを順次積層し、積層体を形成する工程と、積層体を加熱加圧し、太陽電池セルを封止する工程とを含むことを特徴とする。

図１は、この発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの要部断面図である。また、図２−１〜図２−３はこの発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの要部を示す図である。図２−１はこの太陽電池モジュールの封止材を除いた状態を示す要部拡大斜視図、図２−２はこの太陽電池モジュールの一部破断斜視図、図２−３はストリングＳの拡大斜視図である。図３−１〜図３−４は、本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図、図４は、本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。図１において、太陽電池モジュール５０は、受光面側から、ガラス等の透光材からなる透光性基板１と、透光性樹脂からなる受光面側封止材２と、複数の太陽電池セル３と、裏面側封止材５と、耐候性に優れたバックシート６とが、この順で積層されて構成されている。そして裏面側封止材５が受光面側封止材２よりも低い光透過率を有する材料からなり、あらかじめ一部架橋した後に、受光面側封止材２と当接するように各部材が積層されて完全に架橋されることで、裏面側封止材５が受光面側封止材２に混ざったり、太陽電池セル３の受光面を被ったりすることなく形成されたことを特徴とする。裏面側封止材５は、一部架橋した状態で、受光面側封止材２と当接し、その後完全架橋される過程を経る。一部架橋した状態では過酸化物の一部しか分解していないため、完全架橋時に未架橋の受光面側封止材２と架橋反応するため両者の間に強い接着力が発生する。しかしながら一部架橋後の裏面封止材５は受光面側封止材２とほとんど混ざらない。従って裏面側封止材５が太陽電池セル３の受光面よりも上には存在しないようになっている。１０はセル間領域である。

ここで図２−３に示すように、これら複数の太陽電池セル３は、タブ線４で直列接続され、ストリングＳを構成する。そして、このストリングＳが複数個並置されて図２−１に示すように、マトリクス状のセル配列を構成している。太陽電池セル３は受光面側電極３ａ及び裏面電極３ｂを有しており、この受光面側電極３ａ及び裏面電極３ｂにタブ線４がはんだ接合により接続されている。なお、裏面側封止材５は一旦熱処理により一部架橋された状態で受光面側封止材２に当接され、熱処理により一体となり、太陽電池セル３を樹脂封止して樹脂封止層を形成する。このような構成の積層体の外周縁部が全周にわたって外枠７で覆われて、図２−２に一部破断斜視図を示すように、太陽電池モジュール５０が作製される。

透光性基板１には、ガラス材或いはポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材が用いられる。さらにガラス材としては、白板ガラス、強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられ、一般的には厚さ３ｍｍ〜４ｍｍ程度の白板強化ガラスが多く使用されている。一方、ポリカーボネート樹脂については、厚みが５ｍｍ程度のものが多く使用されている。

受光面側封止材２には、透光性、耐熱性、電気絶縁性、柔軟性を有する素材が用いられ、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリオレフィン、シリコーン樹脂などを主成分とする合成樹脂材が好適である。そして、シート状形態、もしくは液状形態のものを、溶融、硬化することにより、樹脂封止層を形成する。なおこの受光面側封止材は、主成分が、ＶＡを２０〜３０％含有するＥＶＡであり、かつ紫外線吸収剤を含まない樹脂であるのが望ましい。本実施の形態の方法を用いる場合、受光面側封止材２としてＶＡを２０〜３０％含有するＥＶＡを用いても、一部架橋を行った裏面側封止材５は、ラミネート時に受光面側に流れ込むことがないため、裏面側封止材５のＶＡを考慮することなく、受光面よりも受光側に裏面側封止材５のはみ出しを抑制することができる。

裏面側封止材５には、受光面側封止材２よりも光透過率が低く、白色無機顔料が分散された耐熱性、電気絶縁性、柔軟性を有する素材が用いられる。具体的には、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、シリコーン樹脂などを主成分とする合成樹脂材に、チタン白、亜鉛華、硫酸バリウム、リトポン、シリカなどからなる無機粉体に適宜表面処理を行った白色無機顔料を分散させたものが例として挙げられる。裏面側封止材２には分解温度が異なる２種類の過酸化物が添加されているのが望ましく、用いるＥＶＡのＶＡ比は２０〜４０％である。２０％に満たないと加工性が悪く、４０％を越えると流動性が高く、受光面側にも回りこみ易くなる。２種類の過酸化物を用いるのは架橋反応を一部分だけに留めやすくするためで、分解温度の異なる２種類以上の過酸化物を用いることで安定した制御が可能となる。この時添加した過酸化物のなかで最も分解温度が高いものと低いものの分解温度差が、１５℃以上であることが好ましく更に最も分解温度の高いものの分解温度が９０℃以上であることが好ましい。これにより、裏面側封止材２を容易に一部架橋させることが可能となる。分解温度差が１５℃に満たないと、温度制御が困難である。一方最も分解温度の高いものの分解温度が９０℃に満たないと、分解され易いため、一括熱処理工程に先立ち分解してしまって封止性が低下する。裏面封止材としてはカット波長（それより短波長の透過率が５％以下である波長）が３１０ｎｍ以上である光吸収剤、または、白色顔料を含有するのが望ましい。

なお、裏面側封止材５の散乱反射特性は、反射率が高く、あらゆる方向に均一に反射するような反射特性をもつものが理想であり、白色無機顔料の含有量が多いほうが有利である。しかし、白色無機顔料の含有量を増すと、封止時の流動性が低下し、太陽電池セル３にダメージを与えてしまう。例えば、エチレンビニルアセテートに白色無機顔料として３０（重量）％を超えるチタン白を混入させると、封止時の圧力で、太陽電池セル３表面に形成されているタブ線付近でセル割れが発生する可能性が非常に高まり、太陽電池モジュールの生産性に欠ける問題がある。よって、白色無機顔料の含有量は３０％以下が望ましい。また、白色無機顔料の含有量の下限は、容易に設定できないが、含有量が少ないと、受光面側封止材２と裏面側封止材５の界面での反射率が低くなる。例えば、エチレンビニルアセテートに混入させる白色無機顔料として５％未満のチタン白を用いた場合、反射に対して裏面側封止材５の内部に吸収される光量が大きくなる。そのため、５％以上含まれていないと効果が低くなる。

太陽電池セル３は、厚み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などからなり、マトリクス状に並ぶ。太陽電池セル３内部にはｐｎ接合が形成され、その受光面と裏面には電極（図示せず）が設けられ、さらに受光面には反射防止膜を設けて構成されている。この受光面に設けられた受光面側電極３ａから隣接セルの裏面に設けられた裏面電極３ｂへと、順次タブ線４が接続され、隣接する太陽電池セル３同士の直列接続を実現している。また、太陽電池セル３に入射した光の内、太陽電池セル３と透過した光を反射させ再利用するために、太陽電池セルの裏面には反射層を形成している場合もある。

タブ線４は、厚み０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の金属線からなり、適宜はんだめっきや防錆層、接着層が形成され、太陽電池セル３に電気的に接合され、複数の太陽電池セル３間を電気的に接続している。前述したように、太陽電池モジュール５０内で、マトリクス状に並ぶ太陽電池セル３を、太陽電池モジュール５０の主に長手方向に順次接続し、太陽電池セル３のストリングＳを構成する。また、発電電圧を増加するために、長手方向だけでなく、短手方向にも接続され、全太陽電池セル３が直列に接続されているものもある。

バックシート６には、透湿性、耐候性、耐加水分解性、絶縁性に優れた素材が用いられ、フッ素系樹脂シートやアルミナ又はシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。また、ここで用いるバックシートは、市販されている白色、あるいは黒色の太陽電池用バックフィルムであっても何ら問題は無い。

次に本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法について図３−１〜図３−４及び図４を参照しつつ説明する。

まず、あらかじめ通例の方法により太陽電池セルを形成する（図４：ステップＳ１０１）。そして、太陽電池セルの受光面側電極３ａと隣接する太陽電池セルの裏面電極３ｂとを結ぶようにタブ線４を固着することによりストリングＳを形成する（図４：ステップＳ１０２）。

こののち、図３−１に示すように、裏面側封止材２をバックシート（１２５μｍ厚の耐光性透明ペットフィルム）の上にのせ、さらに離型シート（図示せず）としてテドラーフィルムを載せる（図４：ステップＳ２０１）。真空ラミネータにて面加圧しながら１２０℃５分加熱し、図３−２に示すように、裏面側封止材２を一部架橋させる（図４：ステップＳ２０２）。裏面側封止材２として、チタンホワイトを添加した０．４ｍｍ厚のＥＶＡシートを用いる。

また、この時の加熱温度、及び時間は予め動的ずり弾性測定によって求めることが可能で、温度を低くした場合は時間を長くすることで加工が可能である。加圧は５０ｋＰａであった。加圧力はその温度条件でのＥＶＡフィルム溶融時の貯蔵弾性率により異なるが、１２０℃かつＶＡ２０〜４０％であれば加圧力は２０〜３００ｋＰａの間となる。

この条件では架橋反応が一部の基でしか起こらないため、１２０℃でのずり貯蔵弾性率は１．４×１０⁴Ｐａから２．５×１０^４Ｐａに増加するに留まる。ＥＶＡは側鎖が反応し架橋するため架橋物は軟質ゲルとなるものの、ゲル化率が低いため、通常のキシレンなどで抽出するゲル化率測定法では測定できず、キシレン１００℃１０時間抽出でのゲル分率が０％であった。３０℃に冷却し、テドラーを剥がしたものはバックシートと一体となっている。こうして得られたバックシート６／裏面側封止材５を一体化形成する。

ここで、部分架橋工程は、測定面が金属製のパラレルプレート型のレオメーターを用い、温度１２０℃、周波数０.１Ｈｚの条件でずり応力を走査して貯蔵弾性率Ｇ'を測定したとき、裏面側封止材の貯蔵弾性率Ｇ'が架橋前の１．５倍から６．０倍であり、且つ部分架橋後のキシレン１００℃１０時間抽出でのゲル分率が０％となるように裏面側封止材を架橋させるようにするのが望ましい。この範囲とすることで、成形性、接着力を損なわずに受光面側封止材と裏面側封止材との混合を防止する。裏面側封止材の貯蔵弾性率Ｇ'が架橋前の１．５倍に満たないと、混合を防止できない場合がある、一方裏面側封止材の貯蔵弾性率Ｇ'が架橋前の６．０倍を越えると、接着力が低下し、確実な封止ができない場合がある。

そして、図３−３に示すように、透光性基板１、受光面側封止材２、タブ線４で相互接続された太陽電池セル３を受光面側が透光性基板１側に向くように、受光面側封止材２上に載置する。この後、太陽電池セル３上に、裏面側封止材５が一部架橋し、バックシートに一体化されたシート状体を、裏面側封止材５、バックシート６となるように順次積層し、積層体５０Ｓを形成する（図４：ステップＳ１０３）。

この後、５分間減圧する（図４：ステップＳ１０４）。

最後に、加圧しつつ加熱して、受光面側封止材２及び裏面側封止材５を完全架橋させて成形し（図４：ステップＳ１０５）、図３−４に示すように、受光素子モジュールを形成する。本実施の形態では、この工程は、ラミネータにより真空状態で１００℃〜２００℃の温度で１５分から１時間程度加熱しながら、０．５ａｔｍ〜１．０ａｔｍ程度で加圧することによって成形する。受光面側封止材２、裏面側封止材５が軟化溶融し架橋融着するため、積層体は一体化される。

このようにして容易に、図１に示した太陽電池モジュール５０が形成される。

最後に一体化された積層体の外周各辺に外枠７(アルミニウムやＳＵＳなどの金属材、合成樹脂材などで作製されている)を嵌め込み、各コーナーを固定することで図２−２に一部破断斜視図を示すように太陽電池モジュール５０が完成する（図４：ステップＳ１０６）。

このようにして、得られた太陽電池モジュールでは太陽電池セル受光面に裏面側封止材５の被りが全く見られず、受光面より上には侵入していない。この理由として直鎖状に伸びる反応と異なり架橋反応は溶融状態であっても分子がばらばらにならないため受光面側封止材と裏面側封止材とが混ざり合わないからと考えられる。但し混ざり合わないと言っても、お互いのアセチル基による架橋が発生しているため、十分な接着力を有している。

実施の形態２．
前記実施の形態１では、裏面側封止材５をバックシート６で一部加熱し一部架橋反応を進めたものであるが、本実施の形態ではその部分架橋工程をＥＶＡのシート化工程中で実施するものである。この場合は溶融粘度の高い樹脂のシート化が可能なカレンダー法が適している。すなわち、本実施の形態では、裏面側封止材２５を、シート状に成型する際に、加熱して一部架橋させ、この後に、透光性基板と、受光面側封止材と、タブ線により接続され、同一面上に配列された複数の太陽電池セルと、前記受光面側封止材よりも光透過率が低く、一部架橋された裏面側封止材と、バックシートとを順次積層し、積層体を形成するようにしたことを特徴とする。

図５−１〜図５−４は、本実施の形態２の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程断面図、図６は、本実施の形態２の太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。図７は、裏面側封止材２５を形成するための装置を示す図である。本実施の形態２の方法で形成される、太陽電池モジュール５０は、図１に示したものと同様であり、受光面側から、ガラス等の透光材からなる透光性基板１と、透光性樹脂からなる受光面側封止材２と、複数の太陽電池セル３と、裏面側封止材２５と、耐候性に優れたバックシート６とが、この順で積層されて構成されている。そして裏面側封止材２５が受光面側封止材２よりも低い光透過率を有する材料からなり、あらかじめ一部架橋した後に、受光面側封止材２と当接するように各部材が積層されて完全に架橋されている。従って、裏面側封止材２５が受光面側封止材２に混ざったり、太陽電池セル３の受光面を被ったりすることなく形成され、裏面側封止材２５が太陽電池セル３の受光面よりも上には存在しないようになっている。

まず、裏面側封止材の構成材料を溶融しシート状に成型してシート状裏面側封止材２５Ｐを形成する（図５−１）。そして、これを加熱により一部架橋することで、一部架橋された裏面側封止材２ＳＳを用意する（図６：ステップＳ３０１）。

本実施の形態では、図７に示すカレンダー成型機を用いる。このカレンダー成型機は、裏面側封止材構成材料を溶融し、シート状に成型する４個の熱金属ロール１０１と、エンボス加工をするための３個のエンボス加工用熱ロール１０３と、シート状に成型された裏面側封止材を部分架橋させるために温風を供給する一部架橋用ヒータ１０４と、冷却用ファン１０５と、部分架橋された裏面側封止材２５Ｓを回収する回収ロール１０６とを有している。この回収ロール１０６で得られた裏面封止材２５Ｓを、所望の長さにカットし、一部架橋された裏面封止材として用いる。

まず、図７に示すカレンダー成型機の熱金属ロール１０１に、ＥＶＡ混合物を供給する。このＥＶＡ混合物は、ＥＶＡペレット、可塑剤、黄変防止材、カットオフ波長（それより短波長の透過率が５％以下であるもの）が３２０ｎｍ以下である紫外線吸収剤、シランカップリング剤、ラジカル補足安定剤を溶融混合した後、過酸化物を添加したものである。またトリアリルシアヌレートを架橋助剤として添加することも可能である。このようにして得られたＥＶＡ混合物からなる裏面封止材構成材料２５ｍは４個の熱金属ロール１０１間を通過していく。これらの熱金属ロール１０１は徐々に回転速度が高くなるように構成されており、徐々に、薄く成型され、シート状裏面側封止材２５Ｐとなる。そしてエンボス加工用熱ロール１０３でエンボス加工がなされた後、一部架橋用ヒータ１０４で一部架橋された裏面側封止材２５Ｓが得られる。この後冷却用ファン１０５で冷却され、一部架橋された裏面側封止材２５Ｓは回収ロール１０６に巻回される。この状態で、一部架橋された裏面側封止材２５Ｓは所望の長さにカットされる。

後の工程は、前記実施の形態１と同様であるので詳細な説明を省略するが、図５−３に示すように透光性基板１、受光面側封止材２、タブ線４で相互接続された太陽電池セル３を受光面側が透光性基板１側に向くように、受光面側封止材２上に載置する。この後、太陽電池セル３上に、一部架橋された裏面側封止材２５Ｓ、バックシート６となるように順次積層し、積層体５０Ｓを形成する（図６：ステップＳ１０３）。

この後、５分間減圧する（図６：ステップＳ１０４）。

最後に、加圧しつつ加熱して、受光面側封止材２及び裏面側封止材２５を完全架橋させて成形し（図６：ステップＳ１０５）、図５−４に示すように、受光素子モジュールを形成する。本実施の形態では、この工程は、ラミネータにより真空状態で１００℃〜２００℃の温度で１５分から１時間程度加熱しながら、０．５ａｔｍ〜１．０ａｔｍ程度で加圧することによって成形する。受光面側封止材２、裏面側封止材２５が軟化溶融し架橋融着するため、積層体は一体化される。

このようにして容易に、図１に示した太陽電池モジュール５０が形成される。

最後に一体化された積層体の外周各辺に外枠７を嵌め込み、各コーナーを固定することで太陽電池モジュール５０が完成する（図６：ステップＳ１０６）。

このようにして、得られた太陽電池モジュールにおいても、太陽電池セル受光面に裏面側封止材２５の被りが全く見られず、受光面より上には侵入していない。この理由として直鎖状に伸びる反応と異なり架橋反応は溶融状態であっても分子がばらばらにならないため受光面側封止材と裏面側封止材とが混ざり合わないからと考えられる。但し混ざり合わないと言っても、お互いのアセチル基による架橋が発生しているため、十分な接着力を有している。

以下、実施例について説明する。
実施例１．
実施例１は、図１〜図４に示した実施の形態１に従った太陽電池モジュールを形成するものである。受光面側封止材２としては、厚さ０．６ｍｍの三井化学製市販太陽電池用ＥＶＡシート、裏面側封止材５を形成する架橋前の裏面側封止材５Ｐとしてはチタンホワイトを添加した０．４ｍｍ厚のＥＶＡシートを用いる。裏面側封止材５には分解温度が異なる２種類の過酸化物が添加されており、一例として１，１−ジ（ｔ−ヘキシルペルオキシ）シクロヘキサンを１．５部、ジ−ｔ−ブチルペルオキサイドを３．５部添加する。用いるＥＶＡのＶＡ比は２０〜４０％であるが、本実施例ではＶＡ２８％を用いた。本実施例で２種類の過酸化物を用いたのは架橋反応を一部分だけに留めやすくするためで、分解温度の異なる２種類以上の過酸化物を用いることで安定した制御が可能となる。この時添加した過酸化物のなかで最も分解温度が高いものと低いものの分解温度差が、１５℃以上であることが好ましく更に最も分解温度の高いものの分解温度が９０℃以上であることが好ましい。

図３−１に示す様に架橋前の裏面側封止材５ＰとしてのＥＶＡシートをバックシート（１２５μｍ厚の耐光性透明ペットフィルム）６の上にのせ（図４：ステップＳ２０１）、さらに離型シートとしてテドラーフィルム（図示せず）を載せ、真空ラミネータにて面加圧しながら１２０℃５分加熱する。この時の加熱温度、及び時間は予め動的ずり弾性測定によって求めることが可能で、温度を低くした場合は時間を長くすることで加工が可能である。加圧は５０ＫＰａであった。加圧力はその温度条件でのＥＶＡフィルム溶融時の貯蔵弾性率により異なるが、１２０℃かつＶＡ２０〜４０％であれば加圧力は２０〜３００ＫＰａの間となる。また、ここで用いるバックシートは１２５μｍ厚の耐光性透明ペットフィルムに限定されるものではなく、市販されている白色、あるいは黒色の太陽電池用バックフィルムであっても何ら問題は無い。

この条件では１，１−ジ（ｔ−ヘキシルペルオキシ）シクロヘキサンが主に分解し、その分の架橋反応が一部のアセチル基でしか起こらないため、１２０℃でのずり貯蔵弾性率は１．４×１０⁴ Ｐａから２．５×１０⁴Ｐａに増加するに留まる。ＥＶＡは側鎖が反応し架橋するため架橋物は軟質ゲルとなるものの、ゲル化率が低いため、通常のキシレンなどで抽出するゲル化率測定法では測定できず、キシレン１００℃１０時間抽出でのゲル分率が０％であった。３０℃に冷却し、テドラーを剥がしたものはバックシートと一体となっている。こうして得られたバックシート／ＥＶＡ一体型シートを得る（図３−２、図４：ステップＳ２０２）。

次に厚さ３．２ｍｍの白板ガラスの上に０．６ｍｍ厚の透明な太陽電池用ＥＶＡフィルム、予めストリングス接続された１５．５ｍｍ角単結晶太陽電池セルの５×１０アレイ、を裏向きに載せ、その上に先に製造した図３−２に示すバックシート／ＥＶＡ一体型シートを、ＥＶＡ側がセルと接する向きで載せ（図３−３、図４：ステップ１０３）、熱板温度１５０℃のラミネータ内にて無加圧状態で５分間減圧した（図４：ステップＳ１０４）。この時用いた受光面側ＥＶＡには紫外線吸収剤が含まれていなかった。レイアップ後、５００ｋＰａの圧力で５分間プレスした。取り出した後さらに１５０℃のオーブンに３０分入れ、架橋反応を終結した（図４：ステップＳ１０５）。その時のＥＶＡのゲル化率（キシレン抽出）は約９０％であった。得られた太陽電池モジュール内のセル受光面に裏面側封止材５すなわち白色ＥＶＡの被りが全く見られず、良好な結果が得られた。この理由として直鎖状に伸びる反応と異なり架橋反応は溶融状態であっても分子がばらばらにならないため表と裏のＥＶＡが混ざり合わないからと考えられる。但し混ざり合わないと言っても、お互いのアセチル基による架橋が発生しているため、十分な接着力を有している。

最後に一体化された積層体の外周各辺に外枠７(アルミニウムやＳＵＳなどの金属材、合成樹脂材などで作製されている)を嵌め込み、各コーナーを固定することで太陽電池モジュール５０が完成する（図５：ステップＳ１０６）。

モジュール出力評価
このようにして得られた太陽電池モジュール５０の出力を１０００ｍＷ／ｃｍ²のソーラシミュレータ光を２５℃で照射した状態で発電量のＩ−Ｖ特性を測定し、出力比Ｐｍ値を比較した結果を表１に示す。本実施例１の太陽電池モジュールは表１に示すように出力比Ｐｍが１．０７であった。このように、積層時の裏面側封止材のセル受光面被りを完全に防止し、高出力の太陽電池モジュールを得ることができる。

実施例２．
実施例２は、図５〜図７に示した実施の形態２に従った太陽電池モジュールを形成するものである。本実施例では、裏面側封止材の一部架橋工程をＥＶＡのシート化工程中で実施するものである。

まず、裏面側封止材構成材料２５ｍとして、ＶＡ２６％のＥＶＡペレット、可塑剤、ヒンダートアミン系黄変防止材、カットオフ波長（それより短波長の透過率が５％以下であるもの）が３２０ｎｍ以下であるベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シランカップリング剤、ラジカル補足安定剤を溶融混合した後過酸化物として１，１−ジ（ｔ−ヘキシルペルオキシ）シクロヘキサンを１．０部、ジ−ｔ−ブチルペルオキサイドを４．０部添加する。またトリアリルシアヌレートを架橋助剤として添加することも可能である。得られたＥＶＡ混合物からなる裏面側封止材構成材料２５ｍを図７に示すカレンダー成型機を用いて成型し、未架橋の裏面側封止材２５Ｐを形成する（図５−１）。そしてエンボスロールを通った後一部架橋用ヒータ１０４で１２５℃の温風を２分間当てて、冷却用ファン１０５で冷却した後、一部架橋された裏面側封止材２５Ｓを回収ロール１０６で巻き取った（図５−２，図６：ステップＳ３０１）。このようにして一部架橋された裏面側封止材２５Ｓとして０．４５ｍｍ厚のＥＶＡシートを得た。得られたＥＶＡシート内の１，１−ジ（ｔ−ヘキシルペルオキシ）シクロヘキサンは既に分解しているため、得られたＥＶＡ分子の一部は架橋しており得られた１２０℃でのずり貯蔵弾性率は３．０ｘ１０⁴Ｐａであった。キシレン１００℃１０時間抽出でのゲル分率が０％であったが、これは架橋率が低いため、キシレンに対し可溶な状態を維持していると考えられる。こうして得られたＥＶＡシートを一部架橋された裏面側封止材２５Ｓとする。紫外線吸収剤の添加量はバックフィルムの黄変を防止するための適量を添加する。

後の工程は、前記実施の形態１と同様であるので詳細な説明を省略するが、図５−３に示すように透光性基板１、受光面側封止材２、タブ線４で相互接続された太陽電池セル３を受光面側が透光性基板１側に向くように、受光面側封止材２上に載置する。この後、太陽電池セル３上に、裏面側封止材２５Ｐが一部架橋し、バックシートに一体化されたシート状体を、一部架橋された裏面側封止材２５Ｓ、バックシート６となるように順次積層し、積層体５０Ｓを形成する（図５−３、図６：ステップＳ１０３）。透光性基板１としては、３．２ｍｍ厚の太陽電池用白板ガラスにＶＡ２６％を用い、受光面側封止材２として０．４５ｍｍ厚の太陽電池用透明ＥＶＡシートを載せた。この受光面側用透明ＥＶＡに用いられている紫外線吸収剤のカットオフ領域は白板ガラスのカットオフより短波長が好ましく、具体的には２８０ｎｍ以下が好ましい。更にその上に実施の形態１で用いたものと全く同じ１５．５ｍｍ角単結晶太陽電池セルの５×１０アレイを、受光面を下向きにセットし、その上に得られた一部架橋された裏面側封止材２５ＳとしてＥＶＡ、厚さ１２５μｍの３層ＰＥＴ白色バックフィルムを載せ、熱板温度１５０℃のラミネータ内にて無加圧状態で５分間減圧した（図６：ステップＳ１０４）。この時用いた受光面側ＥＶＡには紫外線吸収剤が含まれていなかった。レイアップ後、５００ｋＰａの圧力で５分間プレスした。取り出した後さらに１５０℃のオーブンに３０分入れ、架橋反応を終結した（図５−４、図６：ステップＳ１０５）。その時のＥＶＡのゲル化率（キシレン抽出）は約９５％であった。

最後に一体化された積層体の外周各辺に外枠７を嵌め込み、各コーナーを固定することで太陽電池モジュール５０が完成する（図６：ステップＳ１０６）。

このようにして得られた太陽電池モジュール５０は、表１に示すように出力比Ｐｍが１．１５であった。このようにして、積層時の裏面側封止材のセル受光面被りを完全に防止し、高出力の太陽電池モジュールを得ることができる。

実施例３．
実施例３についても実施例２と同様、図５〜図７に示した実施の形態２に従った太陽電池モジュールを形成するものである。本実施例では、裏面側封止材の材料２５ｍにおけるＶＡの含有量が異なる以外は前記実施例２と同様であり、裏面側封止材の部分架橋工程をＥＶＡのシート化工程中で実施するものである。

まず、裏面側封止材構成材料２５ｍとして、ＶＡ２０％のＥＶＡペレット、可塑剤、ヒンダートアミン系黄変防止材、カットオフ波長（それより短波長の透過率が５％以下であるもの）が３２０ｎｍ以下であるベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シランカップリング剤、ラジカル補足安定剤、チタンホワイトを８０℃で溶融混合した後、過酸化物として１，１−ジ（ｔ−ヘキシルペルオキシ）シクロヘキサンを１．０部、ジ−ｔ−ブチルペルオキサイドを４．０部添加する。またトリアリルシアヌレートを架橋助剤として添加することも可能である。得られたＥＶＡ混合物を図７に示すカレンダー成形機を用いてにてフィルム加工し、エンボスロールを通った後１２５℃の温風を２分間当てて、冷却した後回収ロールで巻き取り、０．４５ｍｍ厚のＥＶＡシートを得た。得られたＥＶＡシート内の１，１−ジ（ｔ−ヘキシルペルオキシ）シクロヘキサンは既に分解しているため、得られたＥＶＡ分子の一部は架橋しており得られた１２０℃でのずり貯蔵弾性率は４．６ｘ１０⁴Ｐａであった。こうして得られたＥＶＡシートを一部架橋された裏面側封止材２５Ｓとする。

３．２ｍｍ厚の太陽電池用白板ガラスにＶＡ２６％で０．４５ｍｍ厚の太陽電池用透明ＥＶＡシートを載せた。この受光面側封止材２としての透明ＥＶＡシートにはＵＶ吸収剤が添加されていない。更にその上に実施の形態１で用いたものと全く同じ１５．５ｍｍ角単結晶太陽電池セルの５×１０アレイを、受光面を下向きにセットし、その上に得られたＥＶＡ、厚さ１２５μｍの耐候性白色ＰＥＴバックフィルムを載せ、熱板温度１５０℃のラミネータ内にて無加圧状態で５分間減圧した。５００ｋＰａの圧力で５分間プレスした。取り出した後さらに１５０℃のオーブンに３０分入れ、架橋反応を終結した。その時のＥＶＡのゲル化率（キシレン抽出）は約９７％であった。

このようにして得られた太陽電池モジュール５０は、表１に示すように出力比Ｐｍが１．１２であった。このようにして、積層時の裏面側封止材のセル受光面被りを完全に防止し、高出力の太陽電池モジュールを得ることができる。

比較例１
裏面側封止材５の一部架橋を行わなかった点及び裏面側封止材５にチタンホワイトを添加しなかった以外は、実施の形態１と同様にして太陽電池モジュールを形成した。すなわち、透光性基板１としての厚さ３．２ｍｍの太陽電池用白板ガラスの上に受光面側封止材２としてＶＡ２６％、厚さ０．６ｍｍのブリジストン社製太陽電池用ＥＶＡシートを用い、実施の形態１で用いたものと全く同じ１５．５ｍｍ角単結晶太陽電池セルの５×１０アレイ、裏面側封止材５として厚さ０．４ｍｍのブリジストン社製太陽電池用ＥＶＡシート、バックシート６として０．１１２ｍｍ厚ＭＡパッケージ社製３層ＰＥＴ白色バックシートをその順でレイアップし、熱板温度１５０℃のラミネータ内にて無加圧状態で５分間減圧した。５００ｋＰａの圧力で５分間プレスした。取り出した後さらに１５０℃のオーブンに３０分入れ、架橋反応を終結した。その時のＥＶＡのゲル化率（キシレン抽出）は約９５％であった。

このようにして得られた太陽電池モジュールは、表１に示すように出力比Ｐｍが１．０であった。

比較例２
面側封止材５の一部架橋を行わなかった点以外は、実施の形態１と同様にして太陽電池モジュールを形成した。すなわち、透光性基板１としての厚さ３．２ｍｍの太陽電池用白板ガラスの上に受光面側封止材２としてＶＡ２６％、厚さ０．６ｍｍのブリジストン社製太陽電池用ＥＶＡシートを用い、実施の形態１で用いたものと全く同じ１５．５ｍｍ角単結晶太陽電池セルの５×１０アレイ、裏面側封止材５として厚さ０．４ｍｍのブリジストン社製太陽電池用白色ＥＶＡシート、バックシート６として０．１１２ｍｍ厚ＭＡパッケージ社製３層ＰＥＴ白色バックシートをその順でレイアップし、熱板温度１５０℃のラミネータ内にて無加圧状態で５分間減圧した。５００ＫＰａの圧力で５分間プレスした。取り出した後さらに１５０℃のオーブンに３０分入れ、架橋反応を終結した。その時のＥＶＡのゲル化率（キシレン抽出）は約９５％であった。こうして得られたモジュールを比較モジュール２とする。比較モジュール２のセル表面を観察したところ、セルの受光面周囲約１ｍｍに白色ＥＶＡが被さっていることが観察された、また横タブ上にも白色ＥＶＡの被りが見られた。

このようにして得られた太陽電池モジュールは、表１に示すように出力比Ｐｍが０．９５であった。

なお全ての実施例、比較例で用いたセルの出力は同じものを使っているため、そのままの値で比較することができる。比較値は比較例１で作製したモジュールのＰｍ値を１．０とした。この結果より実施例１〜３に係る製造プロセスを用いて製造した太陽電池モジュールの出力は従来プロセスにより製造された太陽電池モジュールより高いことがわかり、本発明の有効性が実証された。

１ 透光性基板、２ 受光面側封止材、３ 太陽電池セル、４ タブ線、５，２５ 裏面側封止材バックシート、２５Ｐ 架橋前の裏面側封止材、２５Ｓ 一部架橋された裏面側封止材、６ バックシート、１０ セル間領域、２５ｍ 材料、１０１ 熱金属ロール、１０３ エンボス加工用熱ロール、１０４ 一部架橋用ヒータ、１０５ 冷却用ファン、１０６ 回収ロール。

Claims (9)

1. 透光性基板と、
   受光面側封止材と、
   タブ線により接続された太陽電池セルと、
   前記受光面側封止材よりも光透過率が低い裏面側封止材と、
   バックシートとを順次積層し、積層体を形成する工程と、
   前記積層体を加熱加圧し、前記太陽電池セルを封止する工程とを含み、
   前記積層体の前記裏面側封止材は、前記封止する工程に先立ち、一部架橋され、
   前記封止する工程中又は前記封止する工程後に完全架橋することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記積層体を形成する工程は、
   前記バックシート上に前記裏面側封止材を配置し、加熱し、前記裏面側封止材を一部架橋させる部分架橋工程を含む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. 前記積層体を形成する工程は、
   前記裏面側封止材をシート状に成型する工程と、
   シート状の前記裏面側封止材を巻き取りながら、加熱し、一部架橋させる部分架橋工程を含む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。
4. 前記受光面側封止材は、主成分が、ＶＡを２０〜３０％含有するＥＶＡであり、かつ紫外線吸収剤を含まない樹脂であることを特徴とする請求項１〜３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. 前記部分架橋工程は、
   測定面が金属製のパラレルプレート型のレオメーターを用い、温度１２０℃、周波数０.１Ｈｚの条件でずり応力を走査して貯蔵弾性率Ｇ'を測定したとき、その値がほぼ一定となる線形領域における、前記裏面側封止材の貯蔵弾性率Ｇ'が架橋前の１．５倍から６．０倍であり、且つ部分架橋後のキシレン１００℃１０時間抽出でのゲル分率が０％となるように前記裏面側封止材を架橋させる工程であ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。
6. 前記裏面側封止材は、少なくとも２種類の過酸化物を含み、且つその中で分解温度の最も高い過酸化物と、最も低い過酸化物の温度差が１５℃以上であり、且つ最も高い分解温度が９０℃以上であることを特徴とする請求項１〜５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。
7. 前記裏面側封止材は、カット波長が３１０ｎｍ以上である光吸収剤、または、白色顔料を含有することを特徴とする請求項１〜６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。
8. 透光性基板と、受光面側封止材と、タブ線により接続された太陽電池セルと、前記受光面側封止材よりも光透過率が低い裏面側封止材と、バックシートとが順次積層され、樹脂封止された太陽電池モジュールであって、
   前記裏面側封止材は、一部架橋後、完全架橋することで構成されており、前記受光面側封止材との界面で直鎖を形成しないことを特徴とする太陽電池モジュール。
9. 前記受光面側封止材は、主成分が、ＶＡを２０〜３０％含有するＥＶＡであり、かつ紫外線吸収剤を含まない樹脂であることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。

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