JP2016106388A - 太陽電池モジュールの製造方法およびそれを利用した太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】フレームの取り付けを容易にする技術を提供する。【解決手段】表面保護部材１０と裏面保護部材１８との間に第１封止部材１２、太陽電池接続体８、第２封止部材１６を積層することによって、第２積層体４２が製造される。製造した第２積層体４２の外縁に第１フレーム４０ａ等が取り付けられる。第１フレーム４０ａ等が取り付けられた第２積層体４２が加熱される。第１フレーム４０ａ等が取り付けられた第２積層体４２に対する加熱によって、第２積層体４２と第１フレーム４０ａ等とが封止部材にて接着される。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造技術、特にフレームが取り付けられた太陽電池モジュールの製造方法およびそれを利用した太陽電池モジュールに関する。

太陽電池パネル内において、太陽電池接続体は、ガラス、バックシートの間に封止樹脂により封止されている。太陽電池パネルの周囲には、フレームが取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２５３８３６号公報

表面保護部材、太陽電池接続体、封止部材、裏面保護部材を積層して加熱することによって、これらが一体化される。さらに、一体化された後に、シリコン樹脂によって、フレームが取り付けられるので、取り付け工数の追加が必要になる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、フレームの取り付けを容易にする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽電池モジュールの製造方法は、第１保護部材と第２保護部材との間に太陽電池接続体、封止部材を積層することによって、積層体を製造するステップと、製造した積層体の外縁にフレームを取り付けるステップと、フレームが取り付けられた積層体を加熱するステップとを備える。加熱するステップによって、積層体とフレームとが封止部材にて接着される。

本発明の別の態様は、太陽電池モジュールである。この太陽電池モジュールは、第１保護部材と第２保護部材との間に太陽電池接続体、封止部材が積層された積層体と、積層体の外縁に取り付けられたフレームとを備える。フレームは、封止部材にて積層体に接着されている。

本発明によれば、フレームの取り付けを容易にできる。

図１（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施例１の比較対象になる太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。 図２（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。 図２（ａ）における第１積層体を示した断面図である。 図３における太陽電池接続体の出力配線部分を裏面側から見た平面図である。 図５（ａ）−（ｃ）は、図３における第１積層体を示した別の断面図である。 本発明の実施例１における太陽電池モジュールを示した断面図である。 本発明の実施例２におけるフレームを示した平面図である。

（実施例１）
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例１は、表面保護部材と裏面保護部材との間に、太陽電池接続体が封止部材を介して封止され、それらの外縁にフレームが取り付けられた太陽電池モジュールを製造するための技術に関する。従来は、表面保護部材と裏面保護部材との間に、太陽電池接続体と封止部材とを積層し、ラミネート工程・キュア工程が実行され、一体化した後、接着剤でフレームが外縁に取り付けられ、養生がなされる。それに対し、本実施例１においては、フレームの取り付けを容易にするために、フレームが配置された状態でキュア工程を行い、表面保護部材と裏面保護部材からはみ出した封止部材によってフレームが取り付けられる。以下では、実施例１の比較対象となる従来の製造工程を説明した後、実施例１での製造工程を説明する。

図１（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施例１の比較対象になる太陽電池モジュール２５０の製造工程を示す。図１（ａ）は、ラミネート工程前の第１積層体２１９を形成する工程を示す。本工程では、表面保護部材２００、第１封止部材２０２、太陽電池接続体２０４、第２封止部材２０６、裏面保護部材２０８を順に重ね、配置し、第１積層体２１９を形成する。このように、太陽電池接続体２０４は、表面保護部材２００と裏面保護部材２０８との間に、第１封止部材２０２と第２封止部材２０６を介して挟み込み、配置される。なお、第２封止部材２０６には、図示しないスリットが設けられている。同様に、裏面保護部材２０８においても、スリット２１０が設けられている。この第２封止部材２０６のスリット、及び裏面保護部材２０８のスリット２１０により、太陽電池接続体２０４に接続された出力配線２１２は、外部に引き出され、太陽電池接続体２０４において発電した電力が出力される。なお、出力配線２１２とは、第１出力配線２１２ａ、第２出力配線２１２ｂ、第３出力配線２１２ｃ、第４出力配線２１２ｄを総称するものである。

図１（ｂ）は、形成した第１積層体２１９に対して、ラミネート工程・キュア工程がなされた第２積層体２２０を形成する工程を示す。この工程では、減圧下で全体を加圧して第１積層体から空気を抜き、加熱して一体化して第２積層体２２０が形成される。一方で、フレーム２２２と総称される第１フレーム２２２ａ、第２フレーム２２２ｂ、第３フレーム２２２ｃ、第４フレーム２２２ｄが用意される。

図１（ｃ）は、第２積層体２２０に取付用接着剤２２４を介してフレーム２２２を装着する工程を示す。この工程では、フレーム２２２に取付用接着剤２２４がそれぞれ塗布され、第２積層体２２０の外縁が嵌め込まれる。取付用接着剤２２４としては、例えば、シリコン樹脂材が使用される。このシリコン樹脂材が硬化し、十分な接着力を発揮するまで養生がなされる。このようにして、太陽電池モジュール２５０を形成する。太陽電池モジュール２５０の生産性を向上すべく、フレーム２２２の取り付けを容易にし、養生時間の省略が望まれる。

図２（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施例１に係る太陽電池モジュール１００の製造工程を示す。図２（ａ）は、ラミネート工程前の第１積層体４１を形成する工程を示す。本工程では、表面保護部材１０、第１封止部材１２、太陽電池接続体８、第２封止部材１６、裏面保護部材１８を順に重ね、配置し、第１積層体４１を形成する。このように、太陽電池接続体８は、表面保護部材１０と裏面保護部材１８との間に、第１封止部材１２と第２封止部材１６を介して挟み込み、配置される。なお、裏面保護部材１８には、スリット２６が設けられるとともに、第２封止部材１６には図示しないスリットが設けられる。そして、太陽電池接続体８に接続された出力配線２８は、第２封止部材１６のスリット及び裏面保護部材１８に設けられたスリット２６から外部に引き出される。なお、出力配線２８とは、第１出力配線２８ａ、第２出力配線２８ｂ、第３出力配線２８ｃ、第４出力配線２８ｄとを総称するものである。

図２（ｂ）は、形成した第１積層体４１に対してラミネート工程を行い、第２積層体４２とした後、フレームを配置する工程を示す。本工程では、初めにラミネート工程により、第１封止部材１２と第２封止部材１６を溶融し、封止部材２４とすることにより、表面保護部材１０と裏面保護部材１８との間に太陽電池接続体８を封止して、一体化された第２積層体４２を形成する。そして、ラミネート工程後、フレーム４０と総称される第１フレーム４０ａ、第２フレーム４０ｂ、第３フレーム４０ｃ、第４フレーム４０ｄを用意し、第２積層体４２の外縁に配置する。ここで、複数のフレーム４０は、第２積層体４２の外縁を形成している複数の辺のそれぞれに対応するように形成される。

図２（ｃ）は、キュア工程を行い、太陽電池モジュール１００を形成する工程を示す。キュア工程においては、フレーム４０が取り付けられた第２積層体４２を加熱する。キュア工程によって、第１封止部材１２、第２封止部材１６が溶融し、封止部材となり、封止部材内に太陽電池接続体８が固定されるとともに、フレーム４０がはみ出た封止部材にて接着される。このようにして、太陽電池モジュール１００が形成される。この方法によると、養生時間を省略することができる。

図３は、図２（ａ）におけるラミネート工程・キュア工程前の第１積層体４１の断面図である。表面保護部材１０は、受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。表面保護部材１０として、透光性および遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等が使用される。なお、受光面側は、図の下側に相当する。第１封止部材１２は、表面保護部材１０と後述の太陽電池接続体８との間に配置されて、これらを接着する。第１封止部材１２として、例えば、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）や、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリイミド等の樹脂フィルムが使用される。樹脂フィルムは、シート形状を有する。

太陽電池接続体８は、複数の太陽電池ストリングを後述の第２出力配線２８ｂ及び第３出力配線２８ｃ、複数の接続配線２９とで接続し、構成される。各太陽電池ストリングは、第１太陽電池セル１４ａから第７太陽電池セル１４ｇと示される複数の太陽電池セル１４が、第１接続配線３４ａから第８接続配線３４ｈと示される複数の接続配線３４によって互いに接続され、構成される。各太陽電池セル１４は、太陽光が入射する受光面と、受光面の反対側に設けられた裏面とを有する。裏面は、図３における上側の面に相当する。

第２封止部材１６は、太陽電池接続体８と裏面保護部材１８との間に配置され、これらを接着する。第２封止部材１６には、受光面側から裏面側へ貫通した図示しないスリットが設けられている。第２封止部材１６は、第１封止部材１２と同様のものを用いることができる。しかし、第１封止部材１２と異なり、透光性を有している必要はなく、第２封止部材１６としては、白色、黒色等に着色されたものを用いることができる。

裏面保護部材１８は、第２封止部材１６の裏面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の背面を保護する。裏面保護部材１８としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムで挟んだ構造を有する積層フィルムなどが使用される。

本発明では、フレーム４０を封止部材にて接着し、太陽電池モジュール１００が形成するため、第１封止部材１２および第２封止部材１６のサイズは、表面保護部材１０および裏面保護部材１８のサイズよりも大きいことが好ましい。つまり、第１封止部材１２および第２封止部材１６は、第１積層体４１とした場合にあっては、表面保護部材１０および裏面保護部材１８の間からはみ出すこととなる。また、上述の第２封止部材１６に設けられたスリット同様、裏面保護部材１８にはスリット２６が設けられる。この第２封止部材１６のスリットと裏面保護部材１８のスリット２６とを貫通するようにして、出力配線２８が挿入される。出力配線２８の一端は、第１接続配線３４ａに接続されており、出力配線２８の他端は、裏面保護部材１８から外部に出されている。出力配線２８によって、太陽電池接続体８の出力が取り出される。

図４は、太陽電池接続体８の出力配線２８部分を裏面側から見た平面図である。なお、図３は、図４のＡ−Ａ断面図に相当する。図３において、太陽電池セル１４および接続配線３４は、直線状に配置されているので、第１太陽電池セル１４ａ、第２太陽電池セル１４ｂ、・・・、第１接続配線３４ａ、第２接続配線３４ｂ、・・・のように示されている。一方、図４において、太陽電池セル１４および接続配線３４は、平面状に配置されているので、第１１太陽電池セル１４ａａ、第１２太陽電池セル１４ａｂ、第２１太陽電池セル１４ｂａ、第２２太陽電池セル１４ｂｂ、・・・、第１１接続配線３４ａａ、第１２接続配線３４ａｂ、第２１接続配線３４ｂａ、第２２接続配線３４ｂｂ、・・・のように示されている。なお、以下の説明において、第＊１接続配線３４＊ａ（＊は任意の整数）は、第１接続配線３４ａと示される場合がある。

第１１太陽電池セル１４ａａ、第１２太陽電池セル１４ａｂ、・・・が直列に接続されることによって、図４における左端のストリングが形成される。当該ストリングにおいて、図示しない第１３太陽電池セル１４ａｃ等がストリングの配列方向である縦方向にさらに接続されていてもよい。また、当該ストリングに含まれた第１１太陽電池セル１４ａａ等は、第１１接続配線３４ａａ、第２１接続配線３４ｂａ、第１２接続配線３４ａｂ、第２２接続配線３４ｂｂによって直列に接続されている。他のストリングも左端のストリングと同様に形成されることによって、図４では６列のストリングは、ストリングが延びる方向に対して交差する方向に配置される。

左端のストリングにおける第１接続配線３４ａは、第１出力配線２８ａの一方端が接続され、この第１出力配線２８ａの他方端が、スリット２６から引き出される。同様に、右端のストリングにおける第１接続配線３４ａは、第４出力配線２８ｄの一方端が接続され、スリット２６から引き出される。また、左から２番目と３番目のストリングにおける第１接続配線３４ａは、第２出力配線２８ｂによって接続されるとともに、第２出力配線２８ｂの一方端は、スリット２６から引き出される。同様に、右から２番目と３番目のストリングにおける第１接続配線３４ａは、第３出力配線２８ｃによって接続されとともに、第３出力配線２８ｃの一方端は、スリット２６から引き出される。

なお、図４において図示しないストリングの他方端においては、左から１番目と２番目、３番目と４番目、そして５番目と６番目の第８接続配線３４ｈ間が、それぞれ接続配線２９で接続される。

図５（ａ）−（ｃ）は、第１積層体４１を示した別の断面図である。これらは、図３に示された第１封止部材１２、第２封止部材１６のさまざまな形状に相当する。図５（ａ）では、第１封止部材１２が、表面保護部材１０の側面に沿って、表面保護部材１０の受光面側に及ぶように、第１封止部材１２は曲がっている。また、第２封止部材１６は、裏面保護部材１８の側面に沿って、裏面保護部材１８の裏面側に及ぶように、第１封止部材１２は曲がっている。

図５（ｂ）では、第１封止部材１２が、表面保護部材１０の側面に沿って、曲がっている。また、第２封止部材１６は、裏面保護部材１８の側面に沿って、曲がっている。図５（ｃ）は、図３と同様であり、第１封止部材１２は、表面保護部材１０の中央部から外縁方向に向かってはみ出しているが、表面保護部材１０の側面に沿って、曲がっていない。第２封止部材１６も、裏面保護部材１８の中央部から外縁方向に向かってはみ出しているが、裏面保護部材１８の側面に沿って、曲がっていない。

図６は、図２（ｃ）における太陽電池モジュール１００を示した断面図である。図３と比較して、太陽電池接続体８は、表面保護部材１０と裏面保護部材１８との間に挟まれた状態で封止部材２４内に封止される。封止部材２４は、ラミネート工程・キュア工程によって、第１封止部材１２と第２封止部材１６とが一体化されたものである。また、フレーム４０は、表面保護部材１０や裏面保護部材１８の外縁に取り付けられている。フレーム４０の断面は、表面保護部材１０や裏面保護部材１８の側面側から表面保護部材１０側へ回り込むとともに、表面保護部材１０や裏面保護部材１８の側面側から裏面保護部材１８側へ回り込む形状を有する。つまり、図示のごとく、フレーム４０の断面は、「コ」あるいは「凹」の字の形状を有する。なお、フレーム４０の凹んでいる部分の受光面側から裏面側への内壁の間隔は、キュア工程前の第２積層体４２の厚さよりも長くされる。フレーム４０は、封止部材２４にて表面保護部材１０や裏面保護部材１８に接着されている。そのため、フレーム４０を接着させるための封止部材２４以外の接着剤が不要になる。

本発明の実施例によれば、フレームが封止部材にて接着されるので、フレームを接着するためだけの接着剤を不要にできる。また、フレームを接着するためだけの工程を省略できる。また、フレームを接着するためだけの接着剤が不要にされるので、当該接着剤を養生するための工程を不要にできる。また、接着剤が養生するための工程が不要にされるので、フレームの取り付けを容易にできる。また、表面保護部材および裏面保護部材上にフレームが回り込む形状となるので、フレーム内に封止部材を留めることができ、積層体との強固な接着を可能としつつ、封止部材がフレームからはみ出し、外観不良となることをより良く防止できる。

（実施例２）
本発明の実施例２は、実施例１と同様に、表面保護部材と裏面保護部材との間に、太陽電池接続体と封止部材とが積層され、それらの外縁にフレームが取り付けられた太陽電池モジュールを製造するための技術に関する。また、複数のフレームが取り付けられている。実施例２では、フレームには嵌合部が設けられており、隣接したフレームは嵌合される。このような嵌合によって、キュア工程等でのフレームの位置ずれを防止することができる。以下では、これまでとの差異を中心に説明する。

図７は、本発明の実施例２におけるフレーム４０を示した平面図である。この平面図は、実施例１の図２（ｃ）に対応している。図７は、図２（ｃ）のうち、隣接したフレーム４０として、第１フレーム４０ａ、第２フレーム４０ｂとが示されている。第１フレーム４０ａには第１嵌合部４４ａが設けられており、第２フレーム４０ｂには第２嵌合部４４ｂが設けられている。第１嵌合部４４ａ、第２嵌合部４４ｂは嵌合部４４と総称される。第１嵌合部４４ａは、凹形の形状を有し、第２嵌合部４４ｂは、凸形の形状を有し、両者は、嵌合可能である。なお、第２フレーム４０ｂと第３フレーム４０ｃとの間、第３フレーム４０ｃと第４フレーム４０ｄとの間、第４フレーム４０ｄと第１フレーム４０ａとの間にも、同様に嵌合部４４が設けられる。

本発明の実施例によれば、隣接したフレームを嵌合するので、キュア工程等でのフレームの位置ずれを防止することができる。また、隣接したフレームが嵌合され、構造体となることにより、積層体を撓み難くすることができる。

以上、本発明について実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例１から２において、表面保護部材１０からだけ受光している。しかしながらこれに限らず例えば、表面保護部材１０に加えて裏面保護部材１８からも受光してもよい。その際、太陽電池セル１４は、受光面と裏面との両面にて発電する。本変形例によれば、発電効率を向上できる。

本発明の実施例１から２において、表面保護部材１０と太陽電池接続体８との間に第１封止部材１２が積層されている。しかしながらこれに限らず例えば、第１封止部材１２がされず、表面保護部材１０と太陽電池接続体８とが隣接して積層されてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。

本発明の実施例１から２において、各部材を積層して第１積層体を形成後、ラミネート工程により第２積層体を形成後、フレームを取り付け、キュア工程を行うとしている。しかしながら、これに限られず、各部材を積層して第１積層体を形成後、フレームを取り付け、ラミネート工程、キュア工程を順次行う工程としてもよい。

本発明の実施例１において、フレーム４０の断面は、「コ」あるいは「凹」の字の形状を有するものとした。しかしながら、これに限られず、例えば、「Ｌ」の字の形状を有するものとし、側面と受光面または裏面の一方を覆う形状としてもよい。つまり、フレーム４０は、表面保護部材や裏面保護部材の端面を覆うものであればよい。本変形例によれば、設計の自由度を向上できる。

本発明の実施例２において、嵌合部４４は、凸形と凹形とを有している。しかしながれこれに限らず例えば、嵌合部４４が他の形を有してもよい。つまり、嵌合部４４は、嵌合可能な形状であればよい。本変形例によれば、設計の自由度を向上できる。

８ 太陽電池接続体、 １０ 表面保護部材、 １２ 第１封止部材、 １４ 太陽電池セル、 １６ 第２封止部材、 １８ 裏面保護部材、 ２４ 封止部材、 ２６ スリット、 ２８ 出力配線、 ３４ 接続配線、 ４０ フレーム、 ４１ 第１積層体、 ４２ 第２積層体、 １００ 太陽電池モジュール。

Claims (5)

1. 第１保護部材と第２保護部材との間に太陽電池接続体、封止部材を積層することによって、積層体を製造するステップと、
   製造した積層体の外縁にフレームを取り付けるステップと、
   フレームが取り付けられた積層体を加熱するステップとを備え、
   前記加熱するステップによって、積層体とフレームとが封止部材にて接着されることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記製造するステップにおいて積層される封止部材は、積層体における第１保護部材と第２保護部材の間からはみ出す大きさのシート形状を有する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. 前記取り付けるステップにおいて取り付けられるフレームの断面は、積層体の側面側から第１保護部材側へ回り込むとともに、積層体の側面側から第２保護部材側へ回り込む形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記取り付けるステップにおいて取り付けられるフレームは、積層体の外縁を形成している複数の辺のそれぞれに対応するように、複数の部分から形成されており、隣接した部分は、嵌合可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. 第１保護部材と第２保護部材との間に太陽電池接続体、封止部材が積層された積層体と、
   前記積層体の外縁に取り付けられたフレームとを備え、
   前記フレームは、封止部材にて前記積層体に接着されていることを特徴とする太陽電池モジュール。

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