JP3551787B2 - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板の両面の電極が基板を貫通する孔内で接続された太陽電池素子を両側から樹脂フィルムにより被覆封止した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に光電変換層とこれを挟む２つの電極が積層されてなる面積の大きい太陽電池にはいくつかの電流収集方法があるが、基板の裏面の電極と基板を貫通する小孔を利用して収集する大面積の薄膜太陽電池は基板に対して占める太陽電池面積の割合が大きく太陽光の利用効率が高い。
【０００３】
図４は基板の裏面に電極を有する太陽電池素子を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。絶縁性の基板Ｓ の一面（光入射面）に基板側から順に、第１電極Ｅ１、光電変換層 Ｐおよび透明な第２電極Ｅ２が積層された単位太陽電池が１ないし複数形成されている。また基板Ｓ の他面（裏面とする）上に第３電極Ｅ３および第４電極Ｅ４（両者を一括して裏面電極Ｅｒとする）が設けられている。第２電極Ｅ２と裏面電極Ｅｒは、基板を貫通する集電孔Ｈ２を通じ、また第１電極Ｅ２と裏面電極Ｅｒは基板を貫通する接続孔Ｈ１を通じて接続されている。２種の孔は、裏面電極（第４電極）−集電孔−第２電極−光電変換層−第１電極−接続孔−裏面電極（第３電極）の順の単位太陽電池の直列接続に利用されている。単位太陽電池の直列接続が不要の場合には、第１電極を裏面電極に接続する接続孔Ｈ１は必ずしも必要ではない。全体を太陽電池素子という。
【０００４】
こうした太陽電池素子の一種には、貫通孔を光の透過部分として利用し採光のできるシースルータイプの太陽電池素子もある。
【０００５】
図５は太陽電池モジュールのラミネート工程順に示す集電孔部の断面図であり、（ａ）は太陽電池素子、（ｂ）は樹脂フィルムを重ねた状態、（ｃ）はラミネートが終了した太陽電池モジュールである。太陽電池素子を、光入射側を透明な樹脂フィルムＪ１で、裏側を他の樹脂フィルムＪ２で挟み込み圧力を加え、樹脂フィルムが十分接着、硬化する加熱処理により、被覆封止して太陽電池モジュールが形成される。加熱処理中に樹脂の粘度は低下して、集電孔Ｈ２内部に樹脂は入り込み、樹脂フィルムの境界付近では樹脂は互いに混ざり合う。シースルータイプの太陽電池モジュールでは裏面の樹脂フィルムＪ２は透明である。接続孔Ｈ１においても同様である。
【０００６】
樹脂としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡ と記す）、塩化ビニル共重合体、またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ ）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ ）等が用いられる。またさらに、その外側を防湿フィルムで被覆して耐候性を強化することもある。防湿フィルムには、フッ素系樹脂、ポリメチルメタアクリレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリ塩化ビニールまたはポリカーボネート等の樹脂を用いることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池の封止は、全面をフィルム状の樹脂で覆い、熱および圧力を加えることにより行っていた。そのため集電孔の部分に、圧力を受けて入り込む程度には粘性が低いが、液体よりは粘性の高い樹脂が入り込む際に、突起を樹脂が押して変形させるので、集電孔の内部またはその周縁の、第２電極、光電変換層および裏面電極なる層構成が部分的に破損し、第１電極と、第２電極または裏面電極との短絡、または第２電極と裏面電極の積層部の亀裂による高抵抗化による出力の低下を生じていた。表１に太陽電池素子出力に対する従来の太陽電池モジュールの出力の比の例を示す。
【０００８】
【表１】

平均で０．９７とかなりの出力の低下を生じていた。
【０００９】
接続孔の場合は、第１電極と裏面電極の積層部の亀裂による高抵抗化の恐れはあるが現実には問題はなかった。
【００１０】
本発明の目的は、太陽電池素子の樹脂フィルムによる被覆封止前の出力を保持した太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、絶縁性の基板の一面に基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる光電変換部が形成され、基板の他面上に裏面電極が設けられており、少なくとも第２電極と裏面電極が基板を貫通する集電孔を通じて接続される太陽電池素子が基板の両側から樹脂フィルムにより被覆封止された太陽電池モジュールにおいて、前記集電孔の側面および周縁部は前記樹脂フィルムとは別の樹脂からなる補強部材により被覆されていることとする。前記補強部材および裏面側の樹脂フィルムは共に透明であると良い。
前記補強部材はシリコーン系、ポリウレタン系、ブチルゴム系またはエラストマー系のシーリング材からなると良い。
上記の太陽電池モジュールの製造方法において、液状のシーリング材を付着後、硬化させ前記補強部材を形成した後、前記樹脂フィルムを被覆封止させと良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る補強部材を有する集電孔部の断面図であり、（ａ）は太陽電池素子であり、（ｂ）は太陽電池モジュールである。この太陽電池素子は図３に同じであり、同じ符号の説明は省略する。補強部材Ｆ は薄く、集電孔ｈ２の内壁およびその周縁の基板面を被覆している。樹脂フィルムＪ１、Ｊ２は従来と同様にラミネートされていて、集電孔ｈ２の内部にも充填されている。
【００１３】
図２は本発明に係る他の形状の補強部材を有する集電孔部の断面図であり、（ａ）は太陽電池素子であり、（ｂ）は太陽電池モジュールである。補強部材Ｆ は集電孔ｈ２の内部も充填しており、集電孔ｈ２の周縁の基板面を薄く被覆している。従って、樹脂フィルムＪ１、Ｊ２は従来と同様にラミネートされていて、この場合は基板Ｓ の両面に別れている。
【００１４】
補強部材Ｆ には常温、常湿で硬化する、シリコーン系、ポリウレタン系、ブチルゴム系またはエラストマー系のシーリング材を用いることができる。これらのシーリング材は硬化後に弾性を有しており、可撓性の基板が曲げられたとき、シーリング材は集電孔から剥離することがなく、電極に損傷を生じない。
【００１５】
太陽電池素子の集電孔に液状のシーリング材を塗布または滴下した後、常温、常湿の雰囲気中に放置し、硬化させる。硬化前は液状であるために、集電孔への付着の際に、集電孔に損傷は生じない。
【００１６】
次に、この太陽電池素子を樹脂フィルムＪ１、Ｊ２で両面から挟み、従来と同じ方法により、加熱、加圧して被覆封止する。集電孔の開孔加工時に生じていたバリや小さな突起を被覆している補強部材は既に硬化しているので、この際、粘性の高い樹脂フィルムが補強部材を押したり擦っても、バリや小さな突起には変形は生じない。従って、第１電極と第２電極または裏面電極間の短絡や各電極の亀裂が新たに生ずることはなく、太陽電池の出力の低下は生じない。
【００１７】
なお、シースルータイプの場合は、集電孔は光を透過させなければならず、側面のみを覆う補強部材では光透過率は問題にならないが、充填する補強部材には光透過率の高い（透明な）シーリング材を用いなければならない。
実施例１
基板１は厚さ５０μｍ のポリイミドフィルムを用い、スパッタリングした銀膜を第１電極Ｅ１および裏面電極Ｅ３とした。また貫通孔 ｈ（直径１．５ｍｍ の円形）はパンチングによって開け、光電変換層 Ｐにはプラズマ ＣＶＤ成膜したアモルファスシリコン膜、第２電極 Ｅ２ にはスパッタリング成膜した ＩＴＯを用いた。
図３は本発明に係る実施例の太陽電池モジュールの集電孔部の断面図である。こうして得られた太陽電池素子の貫通孔の側面をシリコン系シーリング材で覆い、常温、常湿の雰囲気中に１２時間放置して硬化させた。
【００１８】
次にこの両面に保護膜としてＥＶＡ の樹脂フィルムＪ１、Ｊ２を、さらにその外側に防湿フィルムＪ３としてフッ素系樹脂であるＥＴＦＥ（エイレン・四フッ化エチレン共重合体）フィルムを被せ、真空引き後、温度１５０ ℃とし大気圧によるプレスにより、２０分の加熱、加圧処理を行うことにより硬化させた。
表２に太陽電池素子出力に対する本発明に係る太陽電池モジュールの出力の比の例を示す。
【００１９】
【表２】

従来の太陽電池モジュールにおける出力低下０．９７に対し、本発明に係る太陽電池モジュールおける出力低下は１．００となく、改善されていることが確認できた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁性の基板の一面に基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる光電変換部が形成され、基板の他面上に裏面電極が設けられており、少なくとも第２電極と裏面電極が基板を貫通する集電孔を通じて接続される太陽電池素子が基板の両側から樹脂フィルムにより被覆封止された太陽電池モジュールにおいて、集電孔の側面および周縁部を樹脂フィルムとは別の樹脂からなる補強部材により被覆したため、集電孔の開孔加工時に生じていたバリや小さな突起を被覆している補強部材は既に硬化しているので、この際、粘性の高い樹脂フィルムが補強部材を押したり擦っても、バリや小さな突起には変形は生じない。従って、第１電極と第２電極または裏面電極間の短絡や各電極の亀裂が新たに生ずることはなく、太陽電池素子の出力を保持した太陽電池モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補強部材を有する集電孔部の断面図であり、（ａ）は太陽電池素子、（ｂ）は太陽電池モジュール
【図２】本発明に係る他の形状の補強部材を有する集電孔部の断面図であり、（ａ）は太陽電池素子、（ｂ）は太陽電池モジュール
【図３】本発明に係る実施例の太陽電池モジュールの集電孔部の断面図
【図４】基板の裏面に電極を有する太陽電池素子を示し、（ａ）は透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図
【図５】太陽電池モジュールのラミネート工程順に示す集電孔部の断面図であり、（ａ）は太陽電池素子、（ｂ）は樹脂フィルムを重ねた状態、（ｃ）はラミネートが終了した太陽電池モジュール
【符号の説明】
Ｓ 基板
Ｅ１ 第１電極
Ｅ２ 第２電極
Ｅ３ 第３電極
Ｅ４ 第４電極
Ｅｒ 裏面電極
Ｐ 光電変換層
ｈ１ 接続孔
ｈ２ 集電孔
Ｊ１ 入射光側の樹脂フィルム
Ｊ２ 裏面側の樹脂フィルム
Ｆ 補強部材
Ｊ３ 防湿フィルム

Claims (4)

1. 絶縁性の基板の一面に基板側より第１電極、光電変換層および第２電極が積層されてなる光電変換部が形成され、基板の他面上に裏面電極が設けられており、少なくとも第２電極と裏面電極が基板を貫通する集電孔を通じて接続される太陽電池素子が基板の両側から樹脂フィルムにより被覆封止された太陽電池モジュールにおいて、前記集電孔の側面および周縁部は前記樹脂フィルムとは別の樹脂からなる補強部材により被覆されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記補強部材および裏面側の樹脂フィルムは共に透明であ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。
3. 前記補強部材はシリコーン系、ポリウレタン系、ブチルゴム系またはエラストマー系のシーリング材からな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。
4. 請求項１ないし３に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、液状のシーリング材を付着後、硬化させ前記補強部材を形成した後、前記樹脂フィルムを被覆封止させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

Images