JP2020057758A - 太陽電池モジュール及び移動体並びに太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュール及び移動体並びに太陽電池モジュールの製造方法 Download PDF

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紘輝 重野
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剛士 植田
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Abstract

【課題】生産性の良好な太陽電池モジュール及び移動体を提供すること。【解決手段】太陽電池モジュール１００は、樹脂により構成された表面保護層１０と、表面保護層１０の下側に配置された第１樹脂層２０と、第１樹脂層２０の下側に配置された第２樹脂層３０と、を備えている。また、太陽電池モジュール１００は、第２樹脂層３０の下側に配置された第３樹脂層４０と、第３樹脂層４０の下側に配置された裏面封止層５０と、裏面封止層５０の下側に配置され、樹脂により構成された裏面保護層６０と、を備えている。さらに、太陽電池モジュール１００は、第３樹脂層４０と裏面封止層５０との間に配置された光電変換部７０を備えている。そして、表面保護層１０の引張弾性率は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の引張弾性率よりもそれぞれ大きい。また、第２樹脂層３０の引張弾性率は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の引張弾性率よりもそれぞれ小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュール及び移動体並びに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は屋根等の上に設定されるため、軽量化が求められており、太陽電池モジュールの表面を保護する基板を、ガラス基板から樹脂基板へ代替することが提案されている。
一方、樹脂基板の熱膨張率はガラス基板の熱膨張率と比較して大きい。そのため、樹脂基板の熱膨張及び収縮による太陽電池セル間のコネクタの切断を抑制できるよう、太陽電池モジュールの封止材として引張弾性率の小さい材料を使用することが提案されている。
例えば、特許文献１には、樹脂基板と、樹脂基板上に配置される第１樹脂層と、第１樹脂層上に配置される第２樹脂層と、第２樹脂層上に配置される光電変換部と、を備える太陽電池モジュールが記載されている。さらに、太陽電池モジュールは、光電変換部と第２樹脂層との上に配置される第３樹脂層を備え、第１樹脂層の引張弾性率は、樹脂基板、第２樹脂層、第３樹脂層のそれぞれの引張弾性率よりも小さいことが記載されている。
国際公開第２０１７／２０８７９３号
特許文献１に記載の太陽電池モジュールによれば、樹脂基板の熱膨張及び収縮に対する対策に加え、ヒョウ等の衝突に対する耐衝撃性も改善することが期待される。
しかしながら、樹脂層の引張弾性率が小さくなると、樹脂層のハンドリングが困難になる場合がある。そのため、引張弾性率が小さい樹脂層を用いた場合であっても、ハンドリングをさらに向上させることが望ましい。また、樹脂層のハンドリングが向上すれば、樹脂層のハンドリングに起因する太陽電池モジュールの外観の低下を抑制することができ、太陽電池モジュールの生産性が向上することが期待される。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、生産性の良好な太陽電池モジュール及び移動体を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る太陽電池モジュールは、樹脂により構成された表面保護層と、表面保護層の下側に配置された第１樹脂層と、第１樹脂層の下側に配置された第２樹脂層と、を備えている。また、太陽電池モジュールは、第２樹脂層の下側に配置された第３樹脂層と、第３樹脂層の下側に配置された裏面封止層と、裏面封止層の下側に配置され、樹脂により構成された裏面保護層と、を備えている。さらに、太陽電池モジュールは、第３樹脂層と裏面封止層との間に配置された光電変換部を備えている。そして、表面保護層の引張弾性率は、第１樹脂層及び第３樹脂層の引張弾性率よりもそれぞれ大きい。また、第２樹脂層の引張弾性率は、第１樹脂層及び第３樹脂層の引張弾性率よりもそれぞれ小さい。
また、本発明の第二の態様に係る移動体は、太陽電池モジュールを備える。
また、本発明の第三の態様に係る太陽電池モジュールの製造方法は、第１樹脂層、第２樹脂層及び第３樹脂層を積層して表面封止層を形成する第１積層工程を有する。太陽電池モジュールの製造方法は、表面保護層、表面封止層、光電変換部、裏面封止層、裏面保護層をこの順番に積層する第２積層工程を有する。太陽電池モジュールの製造方法は、第２積層工程で積層した積層体を加熱して各層を接着する接着工程を有する。
本開示によれば、生産性の良好な太陽電池モジュール及び移動体を提供することができる。
本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す平面図である。 図１に示す太陽電池モジュールのＡ−Ａ線における断面図である。 図１及び図２に示す太陽電池モジュールの第１樹脂層、第２樹脂層及び第３樹脂層を示す斜視図である。 第１樹脂層、第２樹脂層及び第３樹脂層の構成の他の例を示す斜視図である。 第１樹脂層、第２樹脂層及び第３樹脂層の構成の他の例を示す斜視図である。 第１樹脂層、第２樹脂層及び第３樹脂層の構成の他の例を示す斜視図である。 図６のＢ−Ｂ線における断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの他の例を示す断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの他の例を示す断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法の一例を示す断面図である。 実施例１に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。 実施例２に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。 実施例３に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。 比較例１に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。
以下、図面を用いて本実施形態に係る太陽電池モジュール及び移動体並びに太陽電池モジュールの製造方法について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
［太陽電池モジュール］
図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の一例を示す平面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１００は、光電変換部７０を備えている。光電変換部７０は、光起電力効果により、照射された光を電気エネルギーに変換することができる。光電変換部７０は、太陽電池セル７２であってもよく、太陽電池ストリング７８であってもよい。
複数の太陽電池ストリング７８の内、隣接する太陽電池ストリング７８は、コネクタ７６によって互いに電気的に接続されている。また、太陽電池ストリング７８は、太陽電池セル７２と、コネクタ７４と、を備えている。
図１では、一方向に並んで配置される５つの太陽電池セル７２が、コネクタ７４によって直列に接続されることで、１つの太陽電池ストリング７８が形成されている。また、図１では、５つの太陽電池セル７２が接続される方向に対して略垂直方向において、一方向に略平行に並んで配置される４つの太陽電池ストリング７８が、コネクタ７６によって電気的に接続されている。ただし、太陽電池セル７２の数及び太陽電池ストリング７８の数は、このような実施形態に限定されない。
図２は、図１に示す太陽電池モジュール１００のＡ−Ａ線における断面図である。本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、表面保護層１０と、第１樹脂層２０と、第２樹脂層３０と、第３樹脂層４０と、裏面封止層５０と、裏面保護層６０と、光電変換部７０と、を備えている。各層は接していてもよく、各層の間に別の層が挿入されていてもよい。以下、各構成要素について説明する。
＜表面保護層＞
表面保護層１０は、複数の太陽電池セル７２に対して受光面側に設けられていてもよい。表面保護層１０は、太陽電池モジュール１００の受光面側の表面を保護することができる。表面保護層１０は、太陽電池モジュール１００の受光面側の最表面に設けられていてもよいが、表面保護層１０のさらに受光面側の表面に他の層を設けてもよい。受光面は、太陽電池セル７２が主に光を受光する面であり、裏面よりも単位面積当たりの受光量が多い面である。
表面保護層１０は、樹脂により構成されている。そのため、ガラスを用いた場合と比較して、太陽電池モジュール１００が軽量化されている。したがって、太陽電池モジュール１００を取り付ける屋根などの設置部にかかる負荷を軽減することができ、太陽電池モジュール１００が適用される範囲を広くすることができる。
表面保護層１０を構成する樹脂は、透光性であってもよい。表面保護層１０の全光線透過率は、８０％〜１００％であることが好ましく、８５％〜１００％であることがより好ましい。表面保護層１０の全光線透過率をこのような範囲とすることにより、光を効率よく太陽電池セル７２へ到達させることができる。なお、本明細書において、全光線透過率は、例えばＪＩＳ Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第１部：シングルビーム法）などの方法により測定することができる。
表面保護層１０の引張弾性率は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の引張弾性率よりもそれぞれ大きい。そのため、太陽電池モジュール１００を異物の衝突などから適切に保護することができる。また、表面保護層１０の引張弾性率は、裏面封止層５０の引張弾性率よりも大きいことが好ましい。具体的には、表面保護層１０の引張弾性率は、１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下であることが好ましく、２．３ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であることがより好ましい。なお、本明細書において、引張弾性率は、例えば、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１６１−１（プラスチック−引張特性の求め方−第１部：通則）に従って、試験温度２５℃、試験速度１００ｍｍ／分で測定することができる。
表面保護層１０の線膨張率は、第１樹脂層２０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。また、表面保護層１０の線膨張率は、第２樹脂層３０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。また、表面保護層１０の線膨張率は、第３樹脂層４０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。また、表面保護層１０の線膨張率は、裏面封止層５０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。なお、本明細書において、線膨張率は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１９７：２０１２（プラスチックの熱機械分析による線膨脹率試験方法）に従って測定することができる。
表面保護層１０を構成する樹脂には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、ポリカーボネート（ＰＣ）、非晶ポリアリレート、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルフォン並びに変性ポリフェニレンエーテルなどからなる群より選択される少なくとも１つの樹脂が含まれていることが好ましい。これらの中でも、耐衝撃性及び透光性に優れるため、表面保護層１０を構成する樹脂は、ポリカーボネート（ＰＣ）であることがより好ましい。
表面保護層１０の厚さは、０．１ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることがより好ましく、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることがさらに好ましい。このような範囲とすることによって、太陽電池モジュール１００を衝突物などから保護することができるとともに、光を太陽電池セル７２まで効率よく到達させることができる。
＜第１樹脂層＞
第１樹脂層２０は、表面保護層１０の下側に配置されている。具体的には、第１樹脂層２０は、表面保護層１０と第２樹脂層３０との間に配置されている。第１樹脂層２０は、表面保護層１０と直接接触していてもよく、接着層などを含む他の層を介して表面保護層１０と接着していてもよい。
第１樹脂層２０の厚さは、特に限定されないが、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることがより好ましい。このような範囲とすることによって、太陽電池セル７２を適切に保護し、光を太陽電池セル７２に効率よく到達させることができる。
第１樹脂層２０の厚さは第３樹脂層４０の厚さよりも小さいことが好ましい。このような構成とすることにより、温度変化によって表面保護層１０が膨張及び収縮した場合であっても、太陽電池セル間のコネクタの切断を抑制することができる。具体的には、第１樹脂層２０の厚さが０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍであり、第３樹脂層４０の厚さが０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましい。また、第１樹脂層２０の厚さが０．０１ｍｍ〜０．６ｍｍであり、第３樹脂層４０の厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであることがより好ましい。
第１樹脂層２０の引張弾性率は、裏面保護層６０の引張弾性率よりも小さいことが好ましい。具体的には、第１樹脂層２０の引張弾性率は５ＭＰａ以上１ＧＰａ未満であることが好ましく、１０ＭＰａ以上５００ＭＰａ未満であることがより好ましい。第１樹脂層２０の引張弾性率をこのような範囲とすることによって、外部の衝撃などから太陽電池セル７２を効果的に保護することができる。
第１樹脂層２０の全光線透過率は特に限定されないが、６０％〜１００％であることが好ましく、７０％〜１００％であることがより好ましく、８０％〜１００％であることがさらに好ましい。第１樹脂層２０の全光線透過率をこのような範囲とすることにより、光を効率よく太陽電池セル７２へ到達させることができる。
第１樹脂層２０を構成する材料には、例えば、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が含まれることが好ましい。これらの樹脂は、変性樹脂であってもよく、未変性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂には、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、オレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリイミド（ＰＩ）からなる群より選択される少なくとも１つの樹脂が含まれることが好ましい。熱硬化性樹脂には、例えば、エポキシ、ウレタン及びポリイミドからなる群より選択される少なくとも１つの樹脂が含まれることが好ましい。
上記樹脂の中でも、太陽電池セル７２の保護の観点から、第１樹脂層２０を構成する材料は、熱可塑性樹脂であることがより好ましく、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びオレフィン系樹脂の少なくともいずれか一方であることがさらに好ましい。
オレフィン系樹脂には、例えば、ポリオレフィン及びオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）などが含まれる。オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）は、ポリオレフィンと通常のゴムとのブレンドからなる。オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）におけるゴム相は架橋点がないか又はほとんどないものであってもよい。
ポリオレフィンには、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン若しくは１−デセンなどのα−オレフィンの単独重合体、又はこれらの共重合体が含まれる。
オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）に用いられるゴムには、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）及びエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などが含まれる。
＜第２樹脂層＞
第２樹脂層３０は、第１樹脂層２０の下側に配置されている。具体的には、第２樹脂層３０は、第１樹脂層２０と第３樹脂層４０との間に配置されている。第２樹脂層３０は、第１樹脂層２０と直接接触していてもよく、接着層などを含む他の層を介して第１樹脂層２０と接着していてもよい。
本実施形態では、第２樹脂層３０の引張弾性率は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の引張弾性率よりもそれぞれ小さい。このように、第２樹脂層３０の引張弾性率が他の層と比較して相対的に小さいことで、第２樹脂層３０が緩衝材の役割を果たし、表面保護層１０の熱膨張及び収縮に対する対策に加え、ヒョウ等の衝突に対する耐衝撃性を向上させることができる。なお、第２樹脂層３０の引張弾性率は、裏面封止層５０の引張弾性率よりも小さくてもよく、裏面保護層６０の引張弾性率よりも小さくてもよい。
第２樹脂層３０の引張弾性率は、０．１ｋＰａ以上０．５ＭＰａ未満であることが好ましい。第２樹脂層３０の引張弾性率をこのような範囲とすることによって、外部の衝撃などから太陽電池セル７２を効果的に保護し、形状を安定に保つことができる。なお、第２樹脂層３０の引張弾性率は、形状安定性をより良好に保つ観点から、１ｋＰａ以上であることがより好ましく、１０ｋＰａ以上であることがさらに好ましい。また、第２樹脂層３０の引張弾性率は、衝撃吸収性を向上させる観点から、３００ｋＰａ以下であることがより好ましく、１００ｋＰａ以下であることがさらに好ましい。
第２樹脂層３０を構成する材料は、特に限定されないが、各種ゲルを含むことが好ましい。第２樹脂層３０におけるゲルの含有率は５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。ゲルは、特に限定されないが、溶媒を含有したゲルと溶媒を含有しないゲルに分類される。溶媒を含有したゲルには、例えば、分散媒が水のゲルであるヒドロゲル、及び分散媒が有機溶媒のゲルであるオルガノゲルが含まれる。また、溶媒を含有したゲルには、例えば、数平均分子量が１００００以上の高分子ゲル、数平均分子量が１０００以上１００００未満のオリゴマーゲル、及び数平均分子量が１０００未満の低分子ゲルが含まれる。これらのなかでも、第２樹脂層３０を構成する材料は、溶媒を含有した高分子ゲル又は溶媒を含有しないゲルであることが好ましい。また、これらのなかでも、第２樹脂層３０を構成する材料は、シリコーンゲル、アクリルゲル及びウレタンゲルからなる群より選択される少なくとも１つを含有することが好ましい。これらのゲルは引張弾性率が小さく、外部の衝撃などから太陽電池セル７２を保護する効果が高いためである。
第２樹脂層３０の厚さは、特に限定されないが、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。このような範囲とすることによって、光電変換部７０を適切に保護し、光を光電変換部７０に効率よく到達させることができる。
第２樹脂層３０の全光線透過率は特に限定されないが、６０％〜１００％であることが好ましく、７０％〜１００％であることがより好ましい。また、第２樹脂層３０の全光線透過率は８０％〜１００％であることがさらに好ましい。第２樹脂層３０の全光線透過率をこの範囲とすることにより、光を効率よく光電変換部７０へ到達させることができる。
＜第３樹脂層＞
第３樹脂層４０は、第２樹脂層３０の下側に配置されている。具体的には、第３樹脂層４０は、第２樹脂層３０と裏面封止層５０との間に配置されている。第３樹脂層４０は、第２樹脂層３０と直接接触していてもよく、接着層などを含む他の層を介して第２樹脂層３０と接着していてもよい。
第３樹脂層４０は、第１樹脂層２０と同様の構成を採用することができる。具体的には、第３樹脂層４０の厚さ、引張弾性率、全光線透過率及び構成材料は、上述した第１樹脂層２０の構成を採用することができる。第３樹脂層４０におけるこれらの構成は、第１樹脂層２０と同じであってもよく、異なっていてもよい。
＜裏面封止層＞
裏面封止層５０は、第３樹脂層４０の下側に配置されている。具体的には、裏面封止層５０は、第３樹脂層４０と裏面保護層６０との間に配置されている。裏面封止層５０は、第３樹脂層４０と直接接触していてもよく、接着層などを含む他の層を介して第３樹脂層４０と接着していてもよい。
裏面封止層５０は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０と同様の構成を採用することができる。具体的には、裏面封止層５０の厚さ、引張弾性率、全光線透過率及び構成材料は、上述した第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の構成を採用することができる。裏面封止層５０におけるこれらの構成は、第１樹脂層２０と同じであってもよく、異なっていてもよい。また、裏面封止層５０におけるこれらの構成は、第３樹脂層４０と同じであってもよく、異なっていてもよい。
＜裏面保護層＞
裏面保護層６０は、裏面封止層５０の下側に配置されている。裏面保護層６０は、裏面封止層５０と直接接触していてもよく、接着層などを含む他の層を介して裏面封止層５０と接着していてもよい。裏面保護層６０は、太陽電池セル７２に対して受光面とは反対側に設けられていてもよい。裏面保護層６０は、太陽電池モジュール１００の受光面とは反対側（裏面側）に設けられ、太陽電池モジュール１００の裏面側を保護することができる。裏面保護層６０は、太陽電池モジュール１００の裏面側の最表面に設けられていてもよいが、裏面保護層６０のさらに裏面側の外側に他の層を設けてもよい。
裏面保護層６０は、樹脂により構成されている。そのため、金属などを用いた場合と比較して、太陽電池モジュール１００が軽量化されている。したがって、太陽電池モジュール１００を取り付ける屋根などの設置部にかかる負荷を軽減することができ、太陽電池モジュール１００が適用される範囲を広くすることができる。
裏面保護層６０を構成する樹脂には、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及び繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などからなる群より選択される少なくとも１つの樹脂が含まれていることが好ましい。これらの中でも、強度及び軽量性の観点から、裏面保護層６０を構成する樹脂は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であることがより好ましい。
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、例えば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）及びセルロース繊維強化プラスチックなどからなる群より選択される少なくとも１つであること好ましい。これらの中でも、たわみが生じにくく、軽量であるため、裏面保護層６０を構成する樹脂は、炭素繊維強化プラスチックであることがさらに好ましい。
裏面保護層６０は、ハニカム構造体、発泡体及び多孔質体からなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。これらによって、太陽電池モジュール１００の剛性を維持しつつ、太陽電池モジュール１００の軽量化に寄与することができる。
裏面保護層６０の厚さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍ〜５．０ｍｍであることがより好ましい。このような範囲とすることによって、裏面保護層６０のたわみを抑制し、太陽電池モジュール１００をより軽量化することができる。
裏面保護層６０の引張弾性率は特に限定されないが、１ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下であることが好ましく、２０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下であることがより好ましい。裏面保護層６０の引張弾性率がこのような範囲であることにより、太陽電池モジュール１００の剛性を高めることができる。
裏面保護層６０の線膨張率は、表面保護層１０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。裏面保護層６０の線膨張率は、第１樹脂層２０、第３樹脂層４０及び裏面封止層５０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。裏面保護層６０の線膨張率は、第２樹脂層３０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。具体的には、裏面保護層６０の線膨張率は、７０×１０−６Ｋ−１以下であることが好ましく、５０×１０−６Ｋ−１以下であることがより好ましく、２０×１０−６Ｋ−１以下であることがさらに好ましい。
＜光電変換部＞
光電変換部７０は、第３樹脂層４０と裏面封止層５０との間に配置されている。具体的には、光電変換部７０は、第３樹脂層４０と裏面封止層５０とによって封止されている。光電変換部７０を封止することによって、外部の衝撃から光電変換部７０を保護することができる。上述のように、光電変換部７０は、太陽電池セル７２であってもよく、太陽電池ストリング７８であってもよい。
図２に示すように、太陽電池ストリング７８は、太陽電池セル７２と、コネクタ７４と、を備えている。そして、複数の太陽電池セル７２の内、隣接する太陽電池セル７２は、コネクタ７４によって互いに接続されている。具体的には、隣接する太陽電池セル７２の内、一方の太陽電池セル７２の受光面側と、他方の太陽電池セル７２の裏面とが、コネクタ７４によって互いに電気的に接続されている。
太陽電池セル７２は、公知のものを使用することができ、受光面と、受光面とは反対側の裏面とを有していてもよい。太陽電池セル７２の形状は特に限定されず、例えば平面状であってもよく、面方向に対して垂直方向に湾曲していてもよい。
太陽電池セル７２には、例えば、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、及び有機系太陽電池などが含まれる。シリコン系太陽電池には、例えば、単結晶シリコン系太陽電池、多結晶シリコン系太陽電池、微結晶シリコン系太陽電池、及びアモルファスシリコン系太陽電池などが含まれる。化合物系太陽電池には、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣＩＳ系太陽電池、ＣＩＧＳ系太陽電池、及びＣｄＴｅ系太陽電池などが含まれる。また、有機系太陽電池には、色素増感太陽電池、及び有機薄膜太陽電池などが含まれる。また、太陽電池セル７２には、ヘテロ接合型太陽電池及び多接合型太陽電池などが含まれる。
太陽電池セル７２は、図示しない、互いに略平行に延びる複数のフィンガー電極と、フィンガー電極に略垂直方向に延びる複数のバスバー電極と、を含む集電電極を備えていてもよい。本実施形態では、隣接した太陽電池セル７２の内、一方の太陽電池セル７２の受光面側のバスバー電極と、他方の太陽電池セル７２の裏面側のバスバー電極とが、コネクタ７４により電気的に接続されている。
コネクタ７４及びコネクタ７６は、隣接する太陽電池セル７２又は隣接する太陽電池ストリング７８を互いに電気的に接続するものであれば、形状や材料は特に限定されず、例えば、細長い金属箔により形成されていてもよい。コネクタ７４を構成する材料は、例えば、銅などの金属であることが好ましい。コネクタ７４は、銅などの金属を被覆する被覆層を有していてもよい。被覆層は、ハンダ又は銀などで構成されていてもよい。
コネクタ７４とバスバー電極との接続には樹脂を使用することができる。この樹脂は導電性、非導電性いずれでもよい。樹脂が非導電性の場合には、コネクタ７４とバスバー電極とが直接接続されることで電気的に接続される。また、コネクタ７４とバスバー電極との接続には、樹脂ではなくハンダを使用してもよい。
次に、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０の構成について説明する。図３は、図１及び図２に示す太陽電池モジュール１００の第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０を示す斜視図である。本実施形態では、ハンドリングの比較的困難な第２樹脂層３０が、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０に挟まれたサンドウィッチ構造をしている。具体的には、第２樹脂層３０は、第２樹脂層３０よりも大きい引張弾性率を有する第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０によって挟まれている。
そのため、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０が、支持部材として、第２樹脂層３０を支持する。したがって、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０が一体となって、剛性を有する表面封止層９０として機能することができる。したがって、第２樹脂層３０のような引張弾性率の小さい樹脂層を用いた場合であっても、第２樹脂層３０のハンドリングが容易となる。また、第２樹脂層３０のハンドリング向上によって、太陽電池モジュール１００の製造が容易となり、例えば、表面保護層１０と表面封止層９０との間に気泡が混入したような、外観に優れない太陽電池モジュールの発生も低減させることができる。その結果、太陽電池モジュール１００の生産性を向上させることができる。
なお、図３に示す形態では、第１樹脂層２０と第３樹脂層４０との間に第２樹脂層３０が介在しており、第１樹脂層２０と第３樹脂層４０とは直接接していない。そのため、第２樹脂層３０の周縁部は外部に完全に露出している。
図４は、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０の構成の他の例を示す斜視図である。図４に示すように、第２樹脂層３０の周縁部の少なくとも一部において第１樹脂層２０と第３樹脂層４０とが接着していてもよい。具体的には、第２樹脂層３０の厚さ方向に対して垂直方向において、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の少なくともいずれか一方が、第２樹脂層３０と太陽電池モジュール１００の外部との間を遮るように、第２樹脂層３０の外周部を覆っていてもよい。このような構成とすることにより、第２樹脂層３０が外部に露出しにくくなるため、第２樹脂層３０が第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の間からはみ出るおそれを低減することができる。そのため、第２樹脂層３０のハンドリング性が向上し、完成品の再現性も向上する。したがって、太陽電池モジュール１００の生産性をより向上させることができる。
第１樹脂層２０と第３樹脂層４０との接着方法は特に限定されないが、接着剤などを介して接着していてもよく、加熱及び圧着などによって接着してもよい。容易に接着することができるという観点から、加熱及び圧着によって接着することが好ましい。
第２樹脂層３０の厚さ方向から見た第２樹脂層３０の形状が略多角形である場合、上記略多角形の内の少なくとも一辺側において、第２樹脂層３０の外表面が第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の少なくともいずれか一方に覆われていることが好ましい。なお、上記多角形は、厳密な多角形である必要はなく、例えば、多角形の角部が丸みを帯びていてもよい。
例えば、図４に示すように、厚さ方向から見た第２樹脂層３０の形状が略四角形である場合、上記四角形の内の一辺側において、第２樹脂層３０の外表面が第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０に覆われていてもよい。なお、図４では、一辺側のみが覆われているが、上記略多角形の内の二辺が覆われていてもよく、三辺以上が覆われていてもよい。
例えば、図５に示すように、厚さ方向から見た第２樹脂層３０の形状が略四角形である場合、上記四角形の内の対向する二辺において、第２樹脂層３０の外表面が第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０に覆われていてもよい。なお、図５の前面側と背面側とは同様の構成をしており、背面側の第２樹脂層３０は外部に露出している。
図６は、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０の構成の他の例を示す斜視図である。図７は、図６のＢ−Ｂ線における断面図である。図６及び図７に示すように、第２樹脂層３０の周縁部の全てが第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０によって包囲されていることが好ましい。すなわち、第２樹脂層３０の外表面は、第１樹脂層２０と第３樹脂層４０とによって完全に覆われていることが好ましい。具体的には、図６に示すように、厚さ方向から見た第２樹脂層３０の形状が略四角形である場合、上記四角形の内の全辺において、第２樹脂層３０の外表面が第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０に覆われていてもよい。なお、図６の前面側と背面側とは同様の構成をしており、背面側の第２樹脂層３０も外部に露出していない。
図６のような構成とすることにより、第２樹脂層３０が外部に露出しなくなるため、第２樹脂層３０が第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の間からはみ出ることを防止できる。そのため、第２樹脂層３０のハンドリング性がさらに向上し、完成品の再現性も向上するため、太陽電池モジュール１００の生産性をさらに向上させることができる。
なお、厚さ方向に対して垂直方向において、第２樹脂層３０の露出面積の割合は、７５％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、２５％以下がさらに好ましく、１０％以下が特に好ましく、１％以下であることが最も好ましい。第２樹脂層３０の露出面積の割合を小さくすることによって、第２樹脂層３０が第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の間からはみ出すのを抑制することができ、第２樹脂層３０のハンドリングが良好になる。露出面積の割合は、第２樹脂層３０の厚さ方向に対して垂直方向における外表面の全面積に対する露出面積の百分率である。例えば、第２樹脂層３０の露出面積は、図３の形態では約１００％であり、図４の形態では約７５％であり、図５の形態では約５０％であり、図６及び図７の形態では約０％である。
第２樹脂層３０の一部は表面保護層１０と直接接していることが好ましい。第２樹脂層３０の一部は光電変換部７０と直接接していることも好ましい。また、第２樹脂層３０の一部が裏面封止層５０と直接接していることも好ましい。例えば、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の少なくともいずれか一方が貫通孔を有していれば、このような太陽電池モジュール１００を製造することができる。このような構成とすることによって、太陽電池モジュール１００を製造する際に、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０が有する貫通孔などを通じて気泡が抜けやすくなる。また、このような第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０を使用することにより、加熱成型時における第２樹脂層３０の膨張変形にも追従しやすくなることから、うねりの発生が少ない太陽電池モジュール１００を製造することができる。したがって、優れた外観を有する太陽電池モジュール１００を提供することができる。
図８は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の他の例を示す断面図である。図８に示すように、太陽電池モジュール１００は、第２樹脂層３０の少なくとも一方の面に設けられ、表面保護層１０よりも酸素透過度及び水蒸気透過度の少なくともいずれか一方が小さい第１バリア層８０をさらに備えていてもよい。
なお、図８では、第１樹脂層２０と第２樹脂層３０との間に第１バリア層８０が設けられている。しかしながら、第１バリア層８０は、第２樹脂層３０と第３樹脂層４０との間に設けられていてもよい。また、第１バリア層８０は、第１樹脂層２０と第２樹脂層３０との間、及び、第２樹脂層３０と第３樹脂層４０との間にそれぞれ設けられていてもよい。第１バリア層８０は、表面封止層９０に含まれていてもよい。
図９は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の他の例を示す断面図である。図９に示すように、太陽電池モジュール１００は、裏面封止層５０と裏面保護層６０との間に設けられ、裏面保護層６０よりも酸素透過度及び水蒸気透過度の少なくともいずれか一方が小さい第２バリア層８５をさらに備えていてもよい。
太陽電池モジュール１００が、第１バリア層８０及び第２バリア層８５の少なくともいずれか一方を備えることによって、太陽電池モジュール１００の長期信頼性を向上させることができる。なお、後述する構成は、第１バリア層８０と第２バリア層８５とで同じであってもよく、異なっていてもよい。
第１バリア層８０及び第２バリア層８５の酸素透過度は２００ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ以下が好ましく、０．００１〜２００ｃｍ３／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍであることがより好ましい。第１バリア層８０及び第２バリア層８５の酸素透過度をこのような範囲とすることにより、光電変換部７０に進入する酸素を低減することができ、光電変換部７０の劣化を抑制することができる。なお、本明細書において、酸素透過度は、ＪＩＳ Ｋ７１２６−２（プラスチック−フィルム及びシート−ガス透過度試験方法−第２部：等圧法）の規定に従って測定することができる。また、酸素透過度は、測定温度２３℃、測定湿度９０％ＲＨで測定することができる。
第１バリア層８０及び第２バリア層８５の水蒸気透過度は、０ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）超０．１ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）以下であることが好ましい。第１バリア層８０及び第２バリア層８５の水蒸気透過度をこのような範囲とすることにより、光電変換部７０に進入する水分を低減することができ、光電変換部７０の劣化を抑制することができる。なお、本明細書において、水蒸気透過度は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７１２９：２００８（プラスチック−フィルム及びシート−水蒸気透過度の求め方（機器測定法））の付属書Ｂに規定された赤外線センサ法により求めることができる。また、水蒸気透過度は、測定温度４０℃、測定湿度９０％ＲＨで測定することができる。
第１バリア層８０及び第２バリア層８５の厚さは特に限定されないが、０．０１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。このような範囲とすることによって、コストの上昇を抑えつつバリア性を良好に保つことができる。
第１バリア層８０及び第２バリア層８５を構成する材料には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、無延伸ナイロン（ＣＮＹ）、二軸延伸ナイロン（ＯＮＹ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）コート二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）コート二軸延伸ナイロン（ＯＮＹ）、ポリ（メタキシリレンアジパミド）（ナイロンＭＸＤ６）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、塩化ビニリデン−メチルアクリレート共重合体、アルミナコートＰＥＴ、シリカコートＰＥＴ及びナノコンポジット系コートＰＥＴからなる群より選択される少なくとも１つを用いることが好ましい。
本実施形態の太陽電池モジュール１００は、建物や移動体の屋根などの上に取り付けられていてもよい。このとき、屋根の形状に適合するよう、太陽電池モジュール１００は曲面形状であってもよい。また、表面保護層１０は受光面側に向かって突出して湾曲した形状をしていてもよい。太陽電池モジュール１００及び表面保護層１０は、例えば、受光面側に向かって突出した弓形状であってもよい。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、樹脂により構成された表面保護層１０と、表面保護層１０の下側に配置された第１樹脂層２０と、第１樹脂層２０の下側に配置された第２樹脂層３０と、を備えている。また、太陽電池モジュール１００は、第２樹脂層３０の下側に配置された第３樹脂層４０と、第３樹脂層４０の下側に配置された裏面封止層５０と、裏面封止層５０の下側に配置され、樹脂により構成された裏面保護層６０と、を備えている。さらに、太陽電池モジュール１００は、第３樹脂層４０と裏面封止層５０との間に配置された光電変換部７０を備えている。そして、表面保護層１０の引張弾性率は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の引張弾性率よりもそれぞれ大きい。また、第２樹脂層３０の引張弾性率は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の引張弾性率よりもそれぞれ小さい。
上記の通り、第２樹脂層３０の引張弾性率が他の層と比較して相対的に小さいことで、第２樹脂層３０が緩衝材の役割を果たし、表面保護層１０の熱膨張及び収縮に対する対策に加え、ヒョウ等の衝突に対する耐衝撃性を向上させることができる。
また、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０が一体となって、剛性を有する表面封止層９０として光電変換部７０を封止することができる。したがって、第２樹脂層３０のような引張弾性率の小さい樹脂層を用いた場合であっても、第２樹脂層３０のハンドリングが容易となる。また、第２樹脂層３０のハンドリング向上によって、太陽電池モジュール１００の製造が容易となり、外観に優れない太陽電池モジュールの発生も低減させることができる。その結果、太陽電池モジュールの生産性を向上させることができる。
［移動体］
上記の通り、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、移動体に搭載されていてもよい。具体的には、本実施形態の移動体は、太陽電池モジュール１００を備える。移動体としては、例えば、自動車等の車両、電車、又は船舶等などが挙げられる。本実施形態の太陽電池モジュール１００は、自動車に搭載される場合、ボンネットや屋根などの自動車本体の上面部分に設置されることが好ましい。いずれの移動体も、本実施形態の太陽電池モジュール１００により発電して得られた電流が、ファン及びモーターなどの電気機器に供給され、当該電気機器の駆動及び制御に使用される。
［太陽電池モジュールの製造方法］
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法は、第１積層工程と、第２積層工程と、接着工程と、を有する。以下、各工程について詳細に説明する。
＜第１積層工程＞
第１積層工程では、まず、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０、及び第３樹脂層４０からなる表面封止層９０を作製する。第１積層工程では、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０を積層して表面封止層９０を形成する。
なお、表面封止層９０を積層する方法は特に限定されず、例えば、第１樹脂層２０又は第３樹脂層４０の表面に第２樹脂層３０を構成する材料を塗布してもよい。第２樹脂層３０を構成する材料を塗布する方法は特に限定されない。上記材料を塗布する方法としては、塗工法や印刷法を用いることができる。塗工法においては、エアスプレー、ハケ、バーコーター、メイヤーバー、エアナイフなどを用いて塗料組成物を塗布することができる。また、スピンコート法により塗料組成物を塗布することもできる。印刷法では、グラビア印刷、リバースグラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷などの方法を用いることができる。
また、表面封止層９０を積層する方法として、例えば、第１樹脂層２０又は第３樹脂層４０の表面に第２樹脂層３０を構成するシートを貼り合わせてもよい。第２樹脂層３０を構成するシートを貼り合わせる方法は特に限定されず、加熱しながら圧着、第２樹脂層３０が有する粘着力を利用して接着するなど公知の方法により貼り合わせることができる。なお、各層を構成する少なくともいずれかの材料が加熱により架橋する場合には、後述する接着工程において各層の接着性を良好に保つため、架橋しない温度で加熱しながら圧着するか、又は、第２樹脂層３０が有する粘着力を利用して接着することが好ましい。
次に、塗布又は貼り合わせた第２樹脂層３０を第１樹脂層２０又は第３樹脂層４０で被覆して表面封止層９０を作製する。例えば、第３樹脂層４０の表面に第２樹脂層３０を構成する材料を塗布又は貼り合わせた場合、第１樹脂層２０で第２樹脂層３０を被覆する。また、第１樹脂層２０の表面に第２樹脂層３０を構成する材料を塗布又は貼り合わせた場合、第３樹脂層４０で第２樹脂層３０を被覆する。なお、太陽電池モジュール１００が第１バリア層８０などを備える場合、第２樹脂層３０の塗布前後又は貼り合わせ前後に第１バリア層８０を被覆してもよい。なお、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０を、一工程で同時に貼り合わせて表面封止層９０を作製してもよい。
第２樹脂層３０の周縁部の少なくとも一部を覆う場合は、第２樹脂層３０の周縁部において、第１樹脂層２０と第３樹脂層４０とを、加熱及び圧着などによって接着してもよい。
＜第２積層工程＞
第２積層工程では、図１０に示すように、表面保護層１０、第１積層工程で得られた表面封止層９０、太陽電池ストリング７８（光電変換部７０）、裏面封止層５０、裏面保護層６０をこの順番に上から積層する。ここで、第２樹脂層３０の引張弾性率は、第１樹脂層２０及び第３樹脂層４０の引張弾性率よりもそれぞれ小さく、第２樹脂層３０のハンドリングが困難な場合がある。しかしながら、本実施形態では、第１積層工程において表面封止層９０を形成し、第２積層工程において第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０が一体となった表面封止層９０を含む層を積層している。そのため、第２積層工程では、第２樹脂層３０を単独で用いるのではなく、表面封止層９０として用いるため、第２樹脂層３０のハンドリングが容易になり、太陽電池モジュール１００の生産性も良好となる。
第２積層工程における各層の積層方法は特に限定されない。第２積層工程では、第２樹脂層３０を単独で用いるのではなく、表面封止層９０として用いる。そのため、第２積層工程では、太陽電池モジュール１００を構成する各層のシートを、順番に配置することにより積層することができる。
図１０に示すように、表面封止層９０における第２樹脂層３０と第１樹脂層２０との接触面積は、第１積層工程及び第２積層工程の少なくともいずれか一方において、第２樹脂層３０における第１樹脂層２０とは反対側の面の面積よりも小さいことが好ましい。接触面積を小さくすることにより、各層の加熱及び圧縮時において、第２樹脂層３０と第１樹脂層２０とが接触していない部分から気泡が抜けやすくなるため、気泡の混入による外観不良を低減させることができる。また、接触面積を小さくすることにより、第１樹脂層２０と第２樹脂層３０との熱膨張差が界面で緩和され、第１樹脂層２０が第２樹脂層３０に追従しやすくなるため、第２樹脂層３０にうねりが生じるのを抑制することができる。
接触面積は、少なくとも第１積層工程において小さくてもよく、少なくとも第２積層工程において小さくてもよい。接触面積は、第１積層工程及び第２積層工程において小さくてもよい。なお、各層を構成する少なくともいずれかの材料が加熱により架橋する場合には、後述する接着工程において各層の接着性が良好に保たれていることが好ましい。そのため、接触面積は、少なくとも第２積層工程において小さいか、又は、第１積層工程及び第２積層工程において小さいことが好ましい。
第２樹脂層３０における第１樹脂層２０とは反対側の面の面積に対する第２樹脂層３０と第１樹脂層２０との接触面積の割合は、０％を超えていればよく、２０％以上であってもよく、４０％以上であってもよい。また、第２樹脂層３０における第１樹脂層２０とは反対側の面の面積に対する第２樹脂層３０と第１樹脂層２０との接触面積の割合は、１００％未満であればよく、８０％以下であってもよく、６０％以下であってもよい。
また、太陽電池モジュール１００を製造する場合には、第２樹脂層３０と第１樹脂層２０との熱膨張差によって、加熱成型時に第２樹脂層３０にうねりが生じやすい。このうねりは、曲面形状を有する太陽電池モジュール１００を製造する場合に、各層の湾曲によって表裏面にひずみが生じることから特に生じやすい。しかしながら、上記のように接触面積を小さくすることにより、加熱成型時において第１樹脂層２０が第２樹脂層３０の膨張変形にも追従しやすくなる。したがって、曲面形状を有する場合であっても、うねりの発生が少ない太陽電池モジュール１００を製造することができる。
第１積層工程に用いられる第１樹脂層２０は、第２樹脂層３０との接触面積を小さくするため、スリット、凹凸及び貫通孔からなる群より選択される少なくとも１つを有していることが好ましい。すなわち、第１積層工程に用いられる第１樹脂層２０は、表面にスリットを有していてもよく、表面に凹凸を有していてもよく、一方の面からもう一方の面に向かって貫通する貫通孔を有していてもよく、これらの組合せであってもよい。
第２樹脂層３０と第１樹脂層２０とを接触面積が小さくなるように積層する場合、第３樹脂層４０に第２樹脂層３０を積層させた後、第２樹脂層３０の表面に第１樹脂層２０を積層させて表面封止層９０を形成してもよい。また、第３樹脂層４０の表面に第２樹脂層３０を構成する材料を塗布又は貼り合わせた後、第１樹脂層２０で第２樹脂層３０を被覆し、表面封止層９０を形成してもよい。このような形成方法によって、第２樹脂層３０と第１樹脂層２０とを接触面積が小さい状態で積層することができる。
なお、図１０では、第１樹脂層２０が凹凸を有する例について説明したが、第３樹脂層４０が凹凸を有していても同様の効果が期待できる。すなわち、表面封止層９０における第２樹脂層３０と第３樹脂層４０との接触面積は、第１積層工程及び第２積層工程の少なくともいずれか一方において、第２樹脂層３０における第３樹脂層４０とは反対側の面の面積よりも小さいことが好ましい。また、第１樹脂層２０が凹凸を有する場合と同様に、接触面積は、少なくとも第２積層工程において小さいか、又は、第１積層工程及び第２積層工程において小さいことが好ましい。
第２樹脂層３０における第３樹脂層４０とは反対側の面の面積に対する第２樹脂層３０と第３樹脂層４０との接触面積の割合は、０％を超えていればよく、２０％以上であってもよく、４０％以上であってもよい。また、第２樹脂層３０における第３樹脂層４０とは反対側の面の面積に対する第２樹脂層３０と第３樹脂層４０との接触面積の割合は、１００％未満であればよく、８０％以下であってもよく、６０％以下であってもよい。
第１積層工程に用いられる第３樹脂層４０は、第２樹脂層３０との接触面積を小さくするため、スリット、凹凸及び貫通孔からなる群より選択される少なくとも１つを有していることが好ましい。すなわち、第１積層工程に用いられる第３樹脂層４０は、表面にスリットを有していてもよく、表面に凹凸を有していてもよく、一方の面からもう一方の面に向かって貫通する貫通孔を有していてもよく、これらの組合せであってもよい。
第２樹脂層３０と第３樹脂層４０とを接触面積が小さくなるように積層する場合、第１樹脂層２０に第２樹脂層３０を積層させた後、第２樹脂層３０の表面に第３樹脂層４０を積層させて表面封止層９０を形成してもよい。また、第１樹脂層２０の表面に第２樹脂層３０を構成する材料を塗布又は貼り合わせた後、第３樹脂層４０で第２樹脂層３０を被覆し、表面封止層９０を形成してもよい。このような形成方法によって、第２樹脂層３０と第３樹脂層４０とを接触面積が小さい状態で積層することができる。
＜接着工程＞
接着工程では、第２積層工程で積層した積層体を加熱して各層を接着する。接着工程では、第２積層工程で得られた積層体を、加熱しながら圧縮して太陽電池モジュール１００を製造してもよい。加熱条件は特に限定されないが、例えば、真空状態で１５０℃程度に加熱すればよい。真空条件で加熱した場合は、各層間の気泡が抜けやすいため好ましい。真空加熱の後、大気圧下において、各層を加圧しながらヒーターなどにより加熱して、各層を構成する材料の架橋成分を架橋することもできる。
なお、各層を構成する材料の形状は、加熱及び圧縮などの条件によっては、変形する場合がある。すなわち、第１積層工程の前において、第１樹脂層２０又は第３樹脂層４０がスリット、凹凸及び貫通孔からなる群より選択される少なくとも１つを有している場合であっても、これらの形状が変形又は消失する場合がある。
以上の通り、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法は、第１樹脂層２０、第２樹脂層３０及び第３樹脂層４０を積層して表面封止層９０を形成する第１積層工程を有する。太陽電池モジュール１００の製造方法は、表面保護層１０、表面封止層９０、光電変換部７０、裏面封止層５０、裏面保護層６０をこの順番に積層する第２積層工程を有する。太陽電池モジュール１００の製造方法は、第２積層工程で積層した積層体を加熱して接着する接着工程を有する。太陽電池モジュール１００をこのよう方法によってすることによって、第２樹脂層３０のハンドリングが容易になることから、太陽電池モジュール１００の生産性を向上させることができる。
以下、本実施形態を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
まず、１ｍｍ厚の第１樹脂層に、厚さが１ｍｍの第２樹脂層を貼り合わせた。そして、第２樹脂層の上から厚さが１ｍｍの第３樹脂層を積層し、第２樹脂層が第１樹脂層と第３樹脂層とで挟まれた表面封止層を形成した。
次に、１ｍｍ厚の表面保護層、上記のようにして得られた表面封止層、太陽電池ストリング、１ｍｍ厚の裏面封止層、２ｍｍ厚の裏面保護層を上から順に積層して積層体を形成した。そして、上記積層体を１４５℃で圧縮して加熱することにより太陽電池モジュールを作製した。
なお、太陽電池ストリングは、一方の太陽電池セルの受光面側に設けられたバスバー電極と、もう一方の太陽電池セルの裏面側に設けられたバスバー電極とを、銅により形成されたコネクタで電気的に接続することにより形成した。
また、太陽電池モジュールを構成する各層の材料は以下の通りである。
表面保護層 ポリカーボネート（ＰＣ） 引張弾性率２．４ＧＰａ
第１樹脂層 エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）引張弾性率３０．５ＭＰａ
第２樹脂層 シリコーンゲル 引張弾性率２８ｋＰａ
第３樹脂層 エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）引張弾性率３０．５ＭＰａ
裏面封止層 エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）引張弾性率３０．５ＭＰａ
裏面保護層 炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）引張弾性率６０ＧＰａ
［実施例２］
第２樹脂層と第３樹脂層との間に厚さが０．１ｍｍのバリア層を挿入した以外は、実施例１と同様の方法により太陽電池モジュールを作製した。
［実施例３］
まず、１ｍｍ厚の第３樹脂層に、厚さが１ｍｍの第２樹脂層を貼り合わせた。そして、第２樹脂層の上から厚さが１ｍｍの第１樹脂層を積層し、第２樹脂層が第１樹脂層と第３樹脂層とで挟まれた表面封止層を形成した。第１樹脂層は、一方の面に凹凸が形成されており、凹凸の面が第２樹脂層側に向くように積層した。それ以外は、実施例１と同様の方法により太陽電池モジュールを作製した。
［比較例１］
第１樹脂層を設けなかった以外は、実施例１と同様の方法により太陽電池モジュールを作製した。具体的には、１ｍｍ厚の表面保護層、１ｍｍ厚の第２樹脂層、１ｍｍ厚の第３樹脂層、太陽電池ストリング、１ｍｍ厚の裏面封止層、２ｍｍ厚の裏面保護層を上から順に積層して積層体を形成した。そして、上記積層体を１４５℃で圧縮して加熱することにより太陽電池モジュールを作製した。
図１１は、実施例１に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。図１２は、実施例２に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。図１３は、実施例３に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。図１４は、比較例１に係る太陽電池モジュールの外観を示す写真である。図１１〜図１３に示すように、実施例１〜実施例３の太陽電池モジュールは、各層の間に気泡が混入しておらず、外観も良好であった。特に、実施例３の太陽電池モジュールは、実施例１及び実施例２の太陽電池モジュールと比較して、うねりの発生も少なく、外観が非常に良好であった。一方、図１４に示すように、比較例１の太陽電池モジュールは、表面保護層と第２樹脂層との間に気泡が混入してしまい、外観も良好ではなかった。このことから、第２樹脂層を第１樹脂層と第３樹脂層とで挟んでから太陽電池モジュールを作製することにより、外観の良好な太陽電池モジュールを得られることが分かった。また、第３樹脂層の表面に凹凸を設けることによって、うねりの発生を抑制できることが分かった。
以上、本実施形態を実施例によって説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
１０ 表面保護層
２０ 第１樹脂層
３０ 第２樹脂層
４０ 第３樹脂層
５０ 裏面封止層
６０ 裏面保護層
７０ 光電変換部
８０ 第１バリア層
８５ 第２バリア層
９０ 表面封止層
１００ 太陽電池モジュール

Claims (14)

  1. 樹脂により構成された表面保護層と、
    前記表面保護層の下側に配置された第１樹脂層と、
    前記第１樹脂層の下側に配置された第２樹脂層と、
    前記第２樹脂層の下側に配置された第３樹脂層と、
    前記第３樹脂層の下側に配置された裏面封止層と、
    前記裏面封止層の下側に配置され、樹脂により構成された裏面保護層と、
    前記第３樹脂層と前記裏面封止層との間に配置された光電変換部と、
    を備え、
    前記表面保護層の引張弾性率は、前記第１樹脂層及び前記第３樹脂層の引張弾性率よりもそれぞれ大きく、
    前記第２樹脂層の引張弾性率は、前記第１樹脂層及び前記第３樹脂層の引張弾性率よりもそれぞれ小さい、太陽電池モジュール。
  2. 前記第２樹脂層の引張弾性率が０．１ｋＰａ以上０．５ＭＰａ未満である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記第１樹脂層の厚さは前記第３樹脂層の厚さよりも小さい請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記第２樹脂層の周縁部の少なくとも一部において前記第１樹脂層と前記第３樹脂層とが接着している請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記第２樹脂層の周縁部の全てが前記第１樹脂層及び前記第３樹脂層によって包囲されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記第２樹脂層の一部は前記表面保護層と直接接している請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記第２樹脂層の一部は前記光電変換部と直接接している請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記第２樹脂層の少なくとも一方の面に設けられ、前記表面保護層よりも酸素透過度及び水蒸気透過度の少なくともいずれか一方が小さい第１バリア層をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記裏面封止層と前記裏面保護層との間に設けられ、前記裏面保護層よりも酸素透過度及び水蒸気透過度の少なくともいずれか一方が小さい第２バリア層をさらに備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記裏面保護層を構成する樹脂は炭素繊維強化プラスチックである請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを備える移動体。
  12. 前記第１樹脂層、前記第２樹脂層及び前記第３樹脂層を積層して表面封止層を形成する第１積層工程と、
    前記表面保護層、前記表面封止層、前記光電変換部、前記裏面封止層、前記裏面保護層をこの順番に積層する第２積層工程と、
    前記第２積層工程で積層した積層体を加熱して各層を接着する接着工程と、を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  13. 前記表面封止層における前記第２樹脂層と前記第１樹脂層との接触面積は、前記第１積層工程及び前記第２積層工程の少なくともいずれか一方において、前記第２樹脂層における前記第１樹脂層とは反対側の面の面積よりも小さい請求項１２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  14. 前記表面封止層における前記第２樹脂層と前記第３樹脂層との接触面積は、前記第１積層工程及び前記第２積層工程の少なくともいずれか一方において、前記第２樹脂層における前記第３樹脂層とは反対側の面の面積よりも小さい請求項１２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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