JP3531875B2 - 集積型太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

集積型太陽電池モジュールの製造方法

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浩二 野田
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非晶質太陽電池モジュ
ールの製造方法に関し、更に詳しくは屋外で設置使用さ
れる大型の集積型太陽電池モジュールの製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコンを始めとする非晶
質太陽電池は、結晶太陽電池と比較して基板の選択自由
度が高く、ガラス基板や金属基板、さらには樹脂基板な
どの上に比較的低温で容易に形成し得るという特徴を有
している。本発明の対象となる大型の集積型太陽電池モ
ジュールについては、屋外に設置される関係上強度面で
の補強が必要であることから、強化ガラスあるいは合わ
せガラス上に、第1の電極層、非晶質半導体層、第2の
電極層を形成し、保護膜としてのシート状樹脂で接着剤
としての充填材を挟んで、真空ラミネート法によって封
止することにより形成されている。現在行われているこ
の方式では、充填材並びに裏面封止に用いられている保
護膜はコストが高く、太陽電池モジュールの低コスト化
の障害となっている。
【0003】この点をコスト面から改良し、前記充填材
として本出願人によって特開平4−154816号に示
されたポリイソブチレン系樹脂を用い、従来の保護膜を
省略した太陽電池の裏面封止技術が同出願人によって提
案される。図4には、このような太陽電池モジュールの
断面構造図の一例を示している。aは強化ガラス基板、
bは強化ガラス基板a上に形成された太陽電池素子、c
はポリイソブチレン系樹脂層をそれぞれ示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらポリイソ
ブチレン系樹脂を前記ガラス基板a上全面に塗布するに
当たっては、図5に示すようにスクリーン印刷の際に用
いるスキージdを使用しており、前記樹脂の塗布厚の均
一性に問題点があった。この原因としてはスキージdの
うねりや反り、あるいはスキージ角度の不安定性が考え
られ、さらには基板に用いている強化ガラスaのうねり
が、ガラス全長に対して±0.5%程度存在しているこ
とも塗布厚の均一性を損ねる一因となっている。また塗
布作業における問題としては、スキージd前面にある樹
脂溜りeの量を常に適正に保つ必要があり、この樹脂量
がばらつけば塗りむらや塗り残しが生じ、重ね塗りを行
わなければならないという問題点が有る。また生産性を
考慮すると、この方式では1枚の基板を塗布する度にそ
のつど適量の樹脂を基板の幅方向に均一に供給しなけれ
ばならず、塗布工程の作業性を低下させることになって
いる。
【0005】このようにポリイソブチレンを充填材とし
て用いて、保護膜を省略してはいるものの、従来の方法
では塗布工程の作業性が悪く、結果として工数が増加し
て製造コストを充分低減できえないという問題点を有し
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
鑑みて案出されたものであって、大型の太陽電池モジュ
ールが、高い信頼性を維持しながら安価に製造可能とな
集積型太陽電池モジュールの製造方法を提供するもの
であり、その特徴とするところは、ガラス基板上に第1
の電極層、非晶質半導体層、第2の電極層を積層し、こ
の第2の電極層の裏面からガラス基板の端面にかけて封
止樹脂層を形成してなる集積型太陽電池モジュールの製
造方法であって、ポリイソブチレンを主鎖骨格とした前
記封止樹脂層を、100ポアズ以上100000ポアズ
以下の粘度においてダイスを取り付けた押し出し機を用
いて塗布形成するところにある。また前記封止樹脂を塗
布後200℃以下で硬化したり、あるいは前記封止樹脂
層の膜厚を硬化後0.05mm以上とすることも考慮さ
れるものである。
【0007】
【作用】本発明の集積型太陽電池モジュールの製造方法
は、幅方向に均一な厚みを有した封止樹脂をカーテンの
如き吐出形態としてダイスのリップから押し出し、ダイ
スの直下に太陽電池を形成したガラス基板を載置したベ
ルトを設置、移動させることにより、連続的に同ガラス
基板をダイスの下に供給しながら前記封止樹脂を塗布す
るものである。この際に塗布される樹脂層の厚みは、ダ
イスのリップ幅に比例したものとなるのである。
【0008】
【実施例】本発明の集積型太陽電池モジュールの製造方
法は、透光性材料に電極層や非晶質半導体層等を形成し
てさらに封止樹脂層を形成するものであり、封止樹脂層
として水蒸気透過率の低いポリイソブチレン系の樹脂を
塗布形成するものである。さらには、この封止樹脂層の
塗布方法には、ダイスを取り付けた押し出し機が用いら
れる。ここでいう押し出し機とは、塗布厚に相当するリ
ップと称するスリットを通して一定厚さで樹脂を押し出
すことができる装置を指し、例えばバレル内に挿入され
たスクリューやギヤポンプなどにより強制的に樹脂を押
し出し、前記スリットによりカーテン状の吐出形態を形
成する装置を言うものである。
【0009】以下に本発明を具体的実施例に基づいてさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって
何ら制限を受けるものではない。
【0010】まず図3に示すように、厚さ4mm、50
0mm×600mmの大きさの強化ガラス10に第1の
電極層11、非晶質半導体層12、第2の電極層13を
順次積層、レーザースクライブ法により分離して集積型
太陽電池を作製した。ここで第1の電極層11には熱分
解型気相成長によるSnO2を、非晶質半導体層12に
はプラズマ分解型気相成長によるアモルファスシリコン
と微結晶シリコンの組み合わせたものを、第2の電極層
13には電子ビーム蒸着によるアルミニウムをそれぞれ
積層したものである。このような集積型太陽電池を、A
M−1.5、100mW/cm2の擬似太陽光の照射下
で測定したところ、15Wの出力が確認された。この集
積型太陽電池の製造方法としては本例に限られるもので
はなく、他の公知方法も適宜選択されうるものである。
【0011】このようにして形成した集積型太陽電池モ
ジュールの裏面に、ポリイソブチレン樹脂による封止樹
脂層を塗布形成するわけであるが、次にその製造装置お
よび方法が図1によって示される。図例のものは一方か
ら太陽電池基板1をセットし、他方より該基板1を連続
的に取り出しうるようベルト2を設け、該ベルト2の中
央付近にダイス3を固定し、先端のリップ4から裏面封
止樹脂であるポリイソブチレンが連続的に吐出されるよ
うにしたものである。ここでリップ幅は600mm、リ
ップ4の吐出間隙はリップ4の全幅に渡って0.8mm
となるように組み付けてあり、これにより吐出されるポ
リイソブチレンも全幅に渡って均一な厚みとなるもので
ある。ダイス3の直上にはギヤポンプ5が取り付けてあ
り、樹脂の定量的吐出を可能にしている。さらにギヤポ
ンプ5と樹脂タンク6がボールバルブ7を介して配管で
つながれており、前記樹脂タンク6を、オートクレーブ
と同構造とし、減圧や加圧を可能としている。即ち、例
えばポリイソブチレン樹脂の粘度が10000ポアズ以
上の場合には、ギヤポンプ5からダイス3に安定的に前
記樹脂を供給しうるよう樹脂タンク6内を加圧状態とし
たり、樹脂タンク6内に前記樹脂を投入後、脱泡の目的
で樹脂タンク6内を減圧状態としたりすることによっ
て、作業性向上の一助とすることができるのである。
【0012】次にリップ4先端とベルト2上の太陽電池
基板1との間隔は25mmとし、太陽電池基板1の搬送
速度は30〜45cm/分としている。ポリイソブチレ
ン樹脂の吐出の際、ダイス3のリップ4と太陽電池基板
1との間で、樹脂のネッキングにより吐出された樹脂幅
が500mm程度に狭まり、そして搬送速度を一定とす
ることで太陽電池基板1に塗布される樹脂幅は常に一定
となり、幅500mmのガラス基板上に連続してポリイ
ソブチレン樹脂を塗布することが可能となる。
【0013】このような押し出し機を用いて、まず樹脂
タンク6にBS型粘度計で3500ポアズを示すポリイ
ソブチレン樹脂を3kg投入し、樹脂タンク6を密閉系
にしてロータリーポンプ8によって真空引きを3時間行
って前記樹脂を脱泡した。この調粘済樹脂は、硬化後の
100μmの膜厚における水蒸気透過率が1g/m2
day以下となるものであり、これにより必要充分な信
頼性が確保できるものである。またシリカ、二酸化チタ
ン、カーボンブラック、タルク等の充填剤を添加するこ
とも可能である。真空脱泡後、樹脂タンク6を開放系と
して前記樹脂を自重で配管内を落下せしめ、ギアポンプ
5の樹脂送り量と樹脂タンク6からの樹脂の供給量が平
衡状態となる様に設定して、ダイス3から樹脂を吐出さ
せて太陽電池基板1上にポリイソブチレン樹脂を塗布さ
せた。このときの太陽電池基板1の搬送速度は30mm
/分であり、500mm×600mmの前記基板1全面
にわたって0.8mmのポリイソブチレン樹脂の塗布層
9が得られた。この塗布厚も、前述の水蒸気透過率とと
もに太陽電池モジュールの信頼性を確保する上で重要で
あるが、最低0.05mm以上あれば充分である。なお
この際、端面からの水分の進入防止を考慮して図2のよ
うに前記樹脂基板1の端面が被覆されるようにした。
【0014】このようにして形成した太陽電池基板1を
130℃で1時間熱処理して塗布済の前記樹脂を硬化さ
せ、電極取り出し部の硬化済樹脂を除去した後、半田付
けによってリード線を接続するとともに、リード線接続
部であって裏面金属電極等が露出している部分にさらに
ポリイソブチレン樹脂を塗布して前記露出部分を被覆
し、再度130℃で硬化させた。この時の硬化温度は形
成済の太陽電池素子に熱的影響を与えぬよう、200℃
以下のできるだけ低温で行うことが望ましい。冷却後、
前記基板端面をアルミニウムのフレームでカバーして太
陽電池モジュールを完成させた。これをAM−1.5、
100mW/cm2の擬似太陽光下で測定したところ1
5Wの出力が得られ、特に塗布工程における出力低下は
見られなかった。
【0015】さらにこの太陽電池モジュールに対して、
122.77℃、85%RH、2気圧の条件によるプレ
ッシャークッカー試験を500時間行ったところ、特に
問題となるような特性の変化は見られなかった。この試
験方法は、実際には5年〜10年の屋外暴露に相当する
ものであり、本製造方法にかかる太陽電池モジュールが
優れた信頼性を有していることが確認された。
【0016】また、封止樹脂層は必ずしも単層である必
要はなく、例えば他に酸素の透過防止層を予め別の方法
で塗布しておいても良いし、封止樹脂を塗布する前に表
面の改質や表面の凹凸を制御するために低粘度の樹脂を
塗布する工程等と組み合わせることも可能である。
【0017】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、ガラス基板
上に第1の電極層、非晶質半導体層、第2の電極層を積
層し、この第2の電極層の裏面からガラス基板の端面に
かけて封止樹脂としてポリイソブチレン樹脂を塗布する
際に、その粘度を100ポアズ〜100000ポアズと
して押し出し機に設けたダイスを用いて塗布することに
より、ダイスのリップから一定厚みの樹脂を押し出して
塗布できるので、封止樹脂の膜厚が常に一定となり、
積型太陽電池モジュールの信頼性が確実に確保される。
しかも、ダイスの直下にベルトを設けることにより、連
続的に太陽電池基板を供給して封止樹脂を塗布すること
ができるので、従来方法に比べて飛躍的に生産性が向上
し、集積型太陽電池モジュールの製造コストを大幅に低
減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における封止樹脂塗布方法および塗布装
置の構造を表す説明図
【図2】太陽電池基板端面がポリイソブチレン樹脂で被
覆された様子を表す説明図
【図3】本発明の実施例に用いた集積型太陽電池の概略
断面構造を表す説明図
【図4】封止樹脂としてポリイソブチレンを用いた太陽
電池モジュールの概略断面構造を表す説明図
【図5】ポリイソブチレン樹脂がスキージを用いて塗布
される様子を表す説明図
【符号の説明】
1 太陽電池基板 2 ベルト 3 ダイス 4 リップ 5 ギヤポンプ 6 樹脂タンク 7 ボールバルブ 8 ロータリーポンプ 9 塗布層 10、a 強化ガラス基板 11 第1の電極層 12 非晶質半導体層 13 第2の電極層 b 強化ガラス上に形成した太陽電池素子 c ポリイソブチレン層 d スキージ e 樹脂溜り
フロントページの続き (72)発明者 山岸 英雄 兵庫県神戸市須磨区北落合1−1 (72)発明者 野田 浩二 兵庫県神戸市垂水区小束山6丁目11−21 (72)発明者 石動 正和 京都府京都市北区小山堀池町28−16 (72)発明者 泉名 政信 埼玉県大宮市堀の内町1−60−1 (56)参考文献 特開 昭57−143872(JP,A) 特開 昭59−122570(JP,A) 特開 平1−143033(JP,A) 特開 平3−278333(JP,A) 特開 昭63−102277(JP,A) 特開 昭63−178133(JP,A) 特開 昭64−51936(JP,A) 特開 平3−265177(JP,A) 実開 平3−10560(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板上に第1の電極層、非晶質半導
    体層、第2の電極層を積層し、この第2の電極層の裏面
    からガラス基板の端面にかけて封止樹脂層を形成してな
    る集積型太陽電池モジュールの製造方法であって、ポリ
    イソブチレンを主鎖骨格とした前記封止樹脂層を、10
    0ポアズ以上100000ポアズ以下の粘度においてダ
    イスを取り付けた押し出し機を用いて塗布形成すること
    を特徴とする集積型太陽電池モジュールの製造方法。
  2. 【請求項2】前記封止樹脂を塗布後200℃以下で硬化
    することを特徴とする、請求項1記載の集積型太陽電池
    モジュールの製造方法。
  3. 【請求項3】前記封止樹脂層の層厚を硬化後0.05m
    m以上とすることを特徴とする、請求項1または2記載
    の集積型太陽電池モジュールの製造方法。
  4. 【請求項4】ガラス基板上に第1の電極層、非晶質半導
    体層、第2の電極層を積層し、この第2の電極層の裏面
    からガラス基板の端面にかけて封止樹脂層を形成してな
    る集積型太陽電池モジュールの製造方法であって、10
    0ポアズ以上100000ポアズ以下の粘度に調整した
    ポリイソブチレンを主鎖骨格とした封止樹脂を、押し出
    し機に取り付けたダイスのリップから硬化後0.05m
    m以上の厚みとなるように幅方向に均一に押し出し、ダ
    イスの直下に設置したベルトを移動させることにより、
    該ベルトに載置した太陽電池モジュールに連続的に前記
    封止樹脂層を塗布形成した後、封止樹脂を200℃以下
    で硬化することを特徴とする集積型太陽電池モジュール
    の製造方法。
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TW201122055A (en) * 2009-10-30 2011-07-01 Asahi Glass Co Ltd Curable resin composition for sealing portion formation, laminate, and production method therefor

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