JP3591342B2 - 太陽電池モジュールとその製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐久性に優れたフレキシブルな太陽電池モジュールとその製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池はクリーンエネルギー源として期待されている。なかでも形状の自由度の高いフレキシブルな太陽電池はガラス等の透光性基板、建築物やシート状レジャー用品等に接着固定しやすく、利用価値が高い。
太陽電池は屋外で用いられることが多く、耐候性が必要である。
【０００３】
フレキシブルな太陽電池モジュール（以下モジュールと記す）はフレキシブル基板とその上に形成された多数の太陽電池素子からなる太陽電池ユニット（以下ユニットと記す）がシート状に形成されたエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと記す）からなる封止シートで封止されて、またはさらに耐候性の樹脂シートで被覆されてなり、耐久性を向上されている。
【０００４】
本件の出願人はフレキシブルなモジュールの巻き取り可能なロール搬送式の製造方法および製造装置を既に開示している。図７は従来のロール搬送式の太陽電池モジュールの製造装置を模試的に示す搬送方向に沿っての断面図である。あらかじめ積層された表面耐候性体シートと接着材シートの積層シートＦ１はロールＲ１から、主配線１３はロールＲ３から繰り出され、重ねられる。シートＦ１上にユニットマウント部でユニット１１が、例えば１０ｍｍ間隔で、搭載され、ついで従配線１２が主配線１３とユニットの電極とに重ねて貼り付けられる。さらに、ロールＲ２から繰り出されるあらかじめ積層された背面防湿フィルムと接着材シートの積層シートＦ２により被覆される。そして、圧着ロールＲｐで加熱加圧され仮接着された後、真空ラミネーター部Ｌ１で真空脱気および加熱架橋が行われラミネートされてモジュールＭｊとされ、その後モジュールを巻き取るために冷却されて巻き取りロールＲ４に巻き取られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
真空ラミネート部でのＥＶＡの架橋反応を利用した硬化条件は、通常１５０ ℃、１５分であり、冷却時間は約１５分である。このように高温と長時間（１５０ ℃、約３０分）が必要であり、また真空脱気工程を含むため製造工程はいわゆるバッチ式になり製造時間が長いなどの問題点がある。
【０００６】
またＥＶＡのシートは、ＥＶＡ原料に架橋剤、紫外線吸収剤および酸化防止剤、また接着性を向上させるためのシラン化合物が配合され、押し出し加工によりシート化されると同時に、表面に自己融着を防止するための凹凸加工が必要なため高価である。
【０００７】
ＥＶＡの架橋反応時間を短縮するためには、低温分解性過酸化物をＥＶＡに添加する方法が提案されている。しかし材料寿命を長くし、架橋時間を短縮しようとすると過酸化物の活性化エネルギーを大きくしなければならず、架橋時間を１５分より短くしようとするとより過酸化物の急激な分解により気泡が発生する問題点があった。真空ラミネーターの能力にもよるが、真空ラミネーターのサイクルは、３０分から５０分である。さらに、ＥＶＡは一度押し出し機で加熱され溶融して押出し成形用金型より押し出された後、冷却してフィルム化された後、再度モジュール化の際に再度加熱されるため、熱効率が悪いという問題もある。
【０００８】
ユニットとその製造方法は、本件の出願人により特開平６−３４２９２４号公報に開示されている。この際フレキシブルなプラスチック基板上に蒸着された金属電極層との密着力が信頼性上重要である。十分な接着力を得るためには、プラスチック基板の選定が重要である。
本発明の目的は、高速で連続生産が可能であり、モジュール製造時の熱効率の良いモジュール製造方法と製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、前記中間シートが押出し成形用金型の供給口から入り押し出し口を通過するまでの間に、その両面に向けて可塑化された耐候性樹脂ゴム弾性体を押し出し、耐候性樹脂ゴム弾性体とともに前記押し出し口を通過することによって、前記中間シートの両面にシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体が密着するようにする。
【００１０】
フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、押出し成形用金型から前記中間シートの両面に向けてシート状に押出し成形した直後の粘着性を有する耐候性樹脂ゴム弾性体を、前記中間シートの両側から圧着することとする。
【００１１】
前記中間シートは、太陽電池素子が形成された長尺のままのフレキシブルなプラスチック基板と電極に前記配線が施されたものであると良い。
前記中間シートは、個別化された太陽電池ユニットの基板を互いに端部を接着して長尺化した後、前記配線が施されたものであると良い。
前記中間シートは、連続した長尺の支持シートの１面に個別化された前記太陽電池ユニットが固着され、他の面上に前記配線が施されたものであると良い。
【００１２】
前記配線は、前記中間シートの太陽電池ユニットの受光面の反対面上に、絶縁性の着剤層または粘着剤層と導電性薄板の積層体のテープからなる主配線が固定され、さらにこの導電性薄板と所定の背面電極とが導電性粘着テープまたは導電性接着テープからなる従配線により電気的に接続されることによって行われると良い。
【００１３】
前記主配線と前記従配線の接続は支持シートの所定の背面電極対応部分に開けた穴の中で行われると良い。
前記支持シートは芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、ポリエステル系樹脂またはポリイミドからなると良い。
【００１４】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体は、分子中に架橋性エチレン、架橋性塩化ビニリデンまたは架橋性弗化ビニリデンを含む透明プラスチックであると良い。
前記耐候性樹脂ゴム弾性体はエチレン酢酸ビニル共重合体であり、エチレン酢酸ビニル共重合体の架橋反応には紫外線または電子線を照射すると良い。
【００１５】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体は分解半減期が１時間以下となる温度が１１０ ℃以下である過酸化物を含有するエチレン酢酸ビニル共重合体であると良い。
前記耐候性樹脂ゴム弾性体はテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体であり、前記被覆後冷却して固化すると良い。
【００１６】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体はテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体であり、電子線を照射して架橋反応を行うと良い。
前記太陽電池モジュールの受光面側の耐候性樹脂ゴム弾性体には補強材としてガラス繊維またはガラス織布が埋め込まれており、その厚みは０．７ ｍｍ以下０．２ ｍｍ以上であると良い。
【００１７】
前記受光面とは反対側面の耐候性樹脂ゴム弾性体には補強剤として、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維の不織布または織布が埋め込まれていると良い。
前記太陽電池ユニットのフレキシブルプラスチックフィルム基板は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミドまたはポリイミドからなり、かつ光透過率は５０％ 以下、かつ線膨張係数は ２×１０−５／℃以下、フィルム厚さは６０μｍ 以下であると良い。
【００１８】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体の被覆の直後に、さらに耐候性プラスチックフィルムを太陽電池モジュールの片面または両面に貼り付けると良い。
前記被覆により製造された太陽電池モジュールをロールに巻き取ると良い。
【００１９】
太陽電池モジュールの第１の製造方法を実施する製造装置において、前記押し出し成形用金型は、近傍が十分に冷却された供給口と、前記中間シートの搬送速度より流動速度が小さくなるように前記耐候性樹脂ゴム弾性体を押出す押出し口を有することとする。
【００２０】
太陽電池モジュールの第２の製造方法を実施する製造装置において、前記中間シートの両面に向けて耐候性樹脂ゴム弾性体をシート状に押し出す一対の押出し成形用金型と、前記押出し成形用金型から押し出されたシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体を前記中間シートの両面に圧着する一対のロールを備えたこととする。
【００２１】
上記の太陽電池モジュールの製造方法により製造された太陽電池モジュールであって、前記配線は背面電極群の領域内に収められていることとする。
本発明によれば、次のような作用によりそれぞれの効果が期待できる。
このように連続した中間シートを、押し出し成形した耐候性樹脂ゴム弾性体シートを連続して被覆したため、モジュールの製造は極めて高速化される。
【００２２】
また、押出し成形用金型の中でまたはシート化直後の耐候性樹脂ゴム弾性体の可塑化物が、中間シートを包むように圧接するので、気泡は発生せず、外観不良は少なくまた、モジュールの信頼性は高い。
【００２３】
加熱ロールを押し出し機の近傍に配置することにより、僅かな加熱エネルギーで半溶融の耐候性樹脂ゴム弾性体の表面に、ロールの圧接作用により、耐候性フィルムを気泡なく貼付けられる。さらに本方法でモジュール化したものは、原因は不明であるが、表面にシワの発生がない。
【００２４】
耐候性樹脂ゴム弾性体の可塑化（高温化）の手段として押し出し成形機を用い、モジュールの製造の最終工程で１回の冷却工程を行うのでモジュール製造における熱効率は良い。
【００２５】
紫外線架橋または電子線架橋を行うこととにより、押し出し成形時より低い温度で架橋できる。このため、特に架橋時にモジュールを加圧しなくとも気泡の発生がない。またテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体（ＴＨＶ）では、冷却硬化のみで良く、工程は簡便である。
【００２６】
フレキシブルプラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池ユニットのフレキシブルプラスチック基板の熱膨張係数とフレキシブルプラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池ユニット固定用連続な絶縁性体シートの熱膨張係数の差をできるだけ少なくすることにより、製造時および屋外使用で生じる温度差で発生する熱応力を少なくできる。
【００２７】
太陽電池ユニットをフレキシブルプラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池で構成し、前記太陽電池ユニットを構成したシート状支持体をコアーに巻かれた状態で押し出し機に供給し、最終工程で巻き取る工程とすることにより連続工程とすることができる。
【００２８】
太陽電池モジュールの表面の実効弾性率を小さくすることにより、表面を伸ばすための応力が低下し、巻き取りし易くなる。
太陽電池モジュールの厚みを薄くすることにより、同じ曲率で曲げた場合でも表面伸びが少なくなり曲げ易くなる。
配線を発電領域の中に収めたので、面積当たりの発電効率が高い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる太陽電池ユニットとしては、フレキシブルなプラスチックフィルム基板を使用した太陽電池であれば良い。これらの代表例として、ａ−Ｓｉを用いた太陽電池ユニットがある。本発明に用いられるａ−Ｓｉ太陽電池としては、特開平６−３４２９２４号公報に開示のプラスチックフィルム基板上でａ−Ｓｉ太陽電池素子の直列接続が形成されている太陽電池が好ましい。
図３はフレキシブルプラスチックフィルム基板を使用した太陽電池ユニットを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００３０】
以下ユニットの製造工程について説明する。
ポリパラフェニレンテレフタルアミド（アラミドフィルム、光透過率３５％ ）からなる厚み５０μｍ 、幅５００ｍｍ 、長さ２００ ｍ のフレキシブルなプラスチック基板１ａに直径１．５ φの貫通孔ｈ１を抜き加工により連続的に開けた。そしてプラスチック基板１ａの両面に銀電極層を連続的に蒸着により成膜し、第１電極層１ｂおよび第２電極層１ｃとした。次に、貫通孔ｈ２を開孔後、第１電極層をレーザー加工し、分離線１ｉを形成した。そしてシランガスなどのプラズマＣＶＤ によりａ−Ｓｉ光電変換層１ｄを成膜し、第３電極層１ｅ（ＩＴＯからなる透明導電膜）、 ニッケルからなる第４電極層１ｆを成膜した。そして太陽電池素子を形成するためにレーザー加工により分離線１ｉより幅狭い分離線１ｋを形成した。さらに背面電極層をレーザ加工し分離線１ｊをいれ、第３電極および第４電極を形成し、太陽電池素子の直列接続を完成した。直列接続の両端の電極が出力電極Ｅｏとなる。適当な直列接続数を太陽電池ユニットＵとした。
【００３１】
本発明に用いられる太陽電池ユニットの少なくとも受光面側の金属電極については、ａ−Ｓｉで覆われ露出しないことが重要である。このため、第一電極層１ｂにおけるレーザー加工幅（分離線１ｉ）は、ａ−Ｓｉのレーザー加工幅の１．３ 倍以上である必要がある。切断後のユニットの変形防止のため必要によりａ−Ｓｉ側に封止樹脂（ＥＶＡ等）をロールラミネートする場合もある。そして太陽電池としての特性を測定した後、裁断して約５００ｍｍ ×８００ｍｍ のユニットに個別化する。
【００３２】
太陽電池ユニットの各部の接着性を向上させるために、シラン系、チタン系などの接着助材（カップリング剤）を塗布する。
【００３３】
このような太陽電池ユニットの各構成要素とフレキシブルプラスチック基板との接着強度の安定性もまたモジュールの信頼性への影響が大きい。プラスチック基板としては、芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリイミド、ポリアミドイミドが好適である。フレキシブルプラスチック基板と銀、クロム、ニッケル等の蒸着金属との初期接着強度は、通常蒸着温度が高い方が良く、１５０ ℃から３５０ ℃の基板温度で蒸着される。通常のプラスチック基板では、その熱膨張係数が大きいため、高温で蒸着した場合、太陽電池が通常使用される２０℃から１００ ℃の温度範囲では、その初期接着強度は、冷却により発生する熱応力のため、顕著に低くなる。このためフレキシブルプラスチック基板の好ましい熱膨張係数（室温から１５０ ℃の範囲） としては、 ２×１０−５／Ｋ以下、より好ましくは、 １×１０−５／Ｋ以下である。金属の熱膨張係数は、１５０ ℃〜３００ ℃の範囲では、 ２×１０−５／Ｋ前後であるが、プラスチックの場合は、急激に熱膨張が大きくなる２００ ℃以上での高温でのフィルムとしての熱収縮率が小さい材料が良く、好ましくは、０．２％以下より好ましくは、０．１２％以下である。これ以上の熱膨張係数、熱収縮率になると、フレキシブル基板上に構成された金属電極との接着性が悪くなる問題がある。また、ユニットまたはモジュールが設置作業時に加えられる引っ張り力に耐えられるためには、フレキシブル基板の厚みは２５μｍ 以上であることが好ましい。一方、ロールへの巻き取りや、曲率半径の小さい設置場所への適合性からは殆ど制限はないが、フィルムの製造面からは２００ μｍ が限度である。
【００３４】
またフレキシブルプラスチック基板に要求される基板として、重要なことは、イオン性不純物が少ないことである。好ましい温水抽出性イオン性不純物量としては、ハロゲン化合物等の陰イオン抽出物の合計が、試料１ｇ当たり２０μｇ以下、ナトリウム、カリウム、アンモニウムとうの陽イオン抽出物の合計が、試料１ｇ当たり４０μｇ以下であることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る太陽電池ユニットのモジュール化（後で詳細に説明する）においては、耐候性樹脂ゴム弾性体による被覆は耐候性樹脂ゴム弾性体を押し出し成形機によりシートに成形すると同時または成形した直後に行うので、耐候性樹脂ゴム弾性体はまだ硬化していない。そのため、被覆時には、実質的に連続化されていること、および太陽電池ユニットおよび配線は相互の位置がずれないようになんらかの支持シートに固定されていることが必要である。太陽電池ユニットおよび配線およびこれらが固定された連続した長尺のシートを中間シートということにする。
【００３６】
中間シートは太陽電池ユニットの個別化される前の連続した基板自体であるか、または個別化された太陽電池ユニットを搭載された連続した樹脂シートであり、次に説明する３つの形態がある。
【００３７】
図４は連続した太陽電池ユニットの中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。 １枚の長尺の連続したフレキシブル基板１ａ自体が中間シートＳｍの支持部材である。太陽電池素子Ｃ（図３における第１電極１ｂ、光電変換層１ｄおよび第３電極１ｅの３層部分）が、裏面には複数の電極Ｅが蒸着により形成されており、金属箔リボンからなる主配線２ａは絶縁性の接着材または粘着材のリボンからなる固定部材２ｂにより電極Ｅと導通しないように電極Ｅの上に基板１ａ長手方向に固定されている。導電性接着剤付きの金属箔からなる従配線３は太陽電池ユニットＵの所定の出力電極Ｅｏと主配線２ａとを接続して、各太陽電池ユニットＵの出力を並列接続している。
【００３８】
本方法が本発明の実施形態としては理想的であるが、現状では次の問題点がある。太陽電池ユニットの製造歩留まりが１００％でないため、不良ユニットの除去ができない。その対策として以下の２種は特性が確認された良好なユニットのみを用いた中間シートがある。
【００３９】
図５は個別の太陽電池ユニットを再度接続した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
個別化された太陽電池ユニットＵの基板の端部を接着または融着して１枚の再び連続化して支持部材（支持シート）としたものであり、その他は図１に同じである。
【００４０】
この方法には次の問題点がある。中間シート化する際に接合部に段差ができる。段差はモジュール製造時に気泡等の発生原因、巻き取り時の特性変化原因、外観不良原因となる。融着の場合は、融着部の金属電極等を除去する必要がある。接着の場合は接着部の金属電極等を除去しなくてもよいが、個別モジュールに切断した場合、蒸着金属断面が露出する。
【００４１】
図６は個別の太陽電池ユニットを他の支持シートに搭載した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。連続した支持シート４ａの一面には接着材シート４ｂにより複数の個別化された太陽電池ユニットＵが固定され、他の面には２本の主配線２ａが固定部材２ｂにより固定されている。支持シート４ａと接着材シート４ｂの太陽電池ユニットＵの所定の電極部に対向する部分に開けられた接続用穴Ｈの中で從配線３は出力電極Ｅｏと主配線２ａとを接続している。こうして各太陽電池ユニットＵの並列接続がなされている。
本方法は主配線を支持シートのユニットを接着固定する反対面にあらかじめ、固定しておくことができ、作業性が良好となる。
【００４２】
次に太陽電池ユニットを固定する支持シート４ａの材料について述べる。
支持シート用材料としては、押し出し成形時の温度においても十分な引張り強度が必要である。高温での引張り強度が、強い材料としては、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー類またはポリイミド等がある。これらのシート厚みとして１０μｍ から１００ μｍ が好適である。これらの材料のうち特に熱膨張係数が ４×１０−５／Ｋ以下が好ましく、より好ましくは、 ３×１０−５／Ｋ以下である。熱膨張係数が ４×１０−５／Ｋ以上では太陽電池モジュールへの熱サイクルの際に発生する応力が大きくなり、変形やそれに伴う短絡や高抵抗化などが生ずる問題がある。この点からは支持シートの材料は太陽電池ユニットに用いたフレキシブルプラスチックフィルム基板と同一とすることが好ましい。さらにこれらシートの表面は、接着性向上の目的で、コロナ放電処理、化学的処理、接着助材の塗布等の表面処理が行われていることが好ましい。
【００４３】
支持シートへの太陽電池ユニットの固定に用いる接着部材４ｂには、ＴＨＶ、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂等からなるのシート状または液状接着材、または耐熱性粘着材を用いることができる。
【００４４】
本発明に係る上記の中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体により被覆する、すなわち太陽電池ユニットのモジュール化には、次の２つの方法がある。
第１の方法では、耐候性樹脂ゴム弾性体による被覆は、耐候性樹脂ゴム弾性体の押し出し成形機によるシート化と同時に行われる。第２の方法では、耐候性樹脂ゴム弾性体による被覆は、耐候性樹脂ゴム弾性体の押し出し成形機によるシート化の直後に行われる。
【００４５】
図１は本発明に係る第１の方法の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
モジュール製造装置では、１つの押し出し型（押出し成形用金型）Ｔ１を共有する２台の押し出し成形機Ｍが主要部である。その中間シート搬送上手には中間シートを供給するロールＲｍが備えられている。押出し成形用金型の搬送下手には、必要により、表面保護膜供給部Ｒａまたは／および背面保護膜供給部Ｒｂとこれらの保護膜を一体化するロールＲｔが備えられる。そして耐候性樹脂ゴム弾性体を加熱して架橋する硬化装置Ｂ、次いで冷却する冷却ロールＲｃ、最後にモジュールＭｊを巻き取るロールＲｅが備えられる。
【００４６】
ただし、押し出し成形機を押出し成形用金型の押し出し方向に直交するように配置した場合は押し出し成形機は１台とすることも可能である。
押し出し成形機Ｍは、通常のプラスチックシート押し出し用の成形機を用いることができる。押し出し成形機が２台の場合は、２台の押し出しスピードが同じに調整できる制御装置を備えていることが好ましい。
【００４７】
押出し成形用金型Ｔ１の耐候性樹脂ゴム弾性体押し出し口Ｔｏの反対面には中間シートの供給口Ｔｉが設けられている。押し出し機の加熱されて可塑化され耐候性樹脂ゴム弾性体はスクリュー部で加圧され、押出し成形用金型の樹脂押し出し口Ｔｏから中間シートの移動速度に合わせて押し出される。中間シートは供給口Ｔｉから入り、可塑化された耐候性樹脂ゴム弾性体と共に押し出し口Ｔｏを通過し、中間シートの両面に耐候性樹脂ゴム弾性体シート５が付着される。耐候性樹脂ゴム弾性体は押し出す時に圧接され、耐候性樹脂ゴム弾性体シート５は、中間シートの周囲に気泡なく密着してされる。この押出し成形用金型の特長は、中間シート供給口からの耐候性樹脂ゴム弾性体の流出を防止するために、中間シート供給口の近傍は十分に冷却されて、中間シートの搬送速度より流動速度を小さくなるようにしてあることである。
【００４８】
図２は本発明に係る第２の方法の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
第１の方法と違って、２つの押出し成形用金型Ｔ２は独立しており、それぞれに耐候性樹脂ゴム弾性体はシート化され、シート化された直後に、ロールＲｐにより中間シートに圧着される。
【００４９】
以降、いずれかの方法によって耐候性樹脂ゴム弾性体に被覆された中間シートはさらに表面保護膜６ａまたは／および背面保護膜６ｂに被覆される。供給ロールＲａまたは／およびＲｂから供給された表面保護膜６ａまたは／および背面保護膜６ｂは、ロールＲｔにより耐候性樹脂ゴム弾性体と一体化される。耐候性樹脂ゴム弾性体がロールＲｔに到達するときには、まだ可塑化された状態であるので、薄い表面保護膜のみを加熱できる程度の少ない熱量をロールＲｔから供給するだけで十分な接着力が得られる。
【００５０】
ついで耐候性樹脂ゴム弾性体シート５は、硬化装置Ｂにより加熱され架橋され、耐候性を付与されてから、ロールＲｅに巻き取られる。
モジュール化の際ユニットに懸かる応力を少なくする手段の１つは弾性率の小さい耐候性樹脂ゴム弾性体を用いることである。本発明者は実験から、弾性率が７０００ＭＰａ 以下、より好ましくは５００ＭＰａ、もっとも好ましくは０．１ から２０ＭＰａ とすれば良いことを確認した。
【００５１】
また、耐候性樹脂ゴム弾性体は太陽電池ユニットの構成材料であるＡｇ、Ｎｉ等の金属、ガラス、ＩＴＯ等の金属酸化物との接着性が優れていることが好ましい。これらのシート状接着材の具体例としては、ＥＶＡ、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンクロライド共重合体（ＴＨＶ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイソブチレン等が挙げられる。
【００５２】
これらの耐候性樹脂ゴム弾性体には、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、架橋剤、カップリング剤が配合される。
架橋剤である過酸化物としては、パーヘキサ３Ｍ、パーヘキサＣ，パーヘキサＯ 、パーヘキサＶ 、パーブチルＣ 、パークイミルＤ 、パーブチルＣ 、パーブチルＰ （以上日本オイル（株） の商品名）等があげられる。
【００５３】
カップリング剤の選定は、強力な接着力を得るためには重要である。シート状接着材には、次のカップリング剤を用いることができる、
ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン
ビニルトリエトキシシラン
ビニルトリメトキシシラン
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
β−（３，４−エポキシエポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン
メトキシシラン。
【００５４】
シランカップリング剤は、通常ＥＶＡをシート化後、塗布または、含侵により表面に付着される。この選定で注意することは、ユニットと直接接するため、イオン化しやすく、クロル等のハロゲン、アミノ基、メルカプト基を含有するものは、ａ−Ｓｉ、金属電極に影響を与えるため使用しない方が好ましいことである。
【００５５】
さらに好ましい耐候性樹脂ゴム弾性体はＴＨＶである。ＴＨＶは、フッ素系ポリマーであり、フッ素含有率が７０％ 前後であり難燃性程度を示す限界酸素指数は７０であり、通常空気中では燃焼しない。ＴＨＶは、１３０ ℃以上で熱融着可能であり架橋しなくとも、十分な耐久性を有している。しかし、より耐熱性を向上させるためには、電子線架橋することができる。
【００５６】
被覆時に発生する保護膜のしわ、またはフレキシブルプラスチック基板太陽電池ユニットの変形等の外観不良を防止し、歩留まりを良くするためには、ＥＶＡのラミネート時の収縮をできるだけ少なくする必要がある。ＥＶＡラミネート時の収縮を少なくする手段としては、ガラス繊維等の繊維状フィラーを埋設することが知られているが、フィラーが多すぎるとコアーへの巻き取り性が悪くなる問題がある。
【００５７】
ＴＨＶにも同様にガラス繊維の埋設は有効である。とくにＴＨＶ用ガラス繊維の表面処理剤としては、ビニルシラン系およびアミノシラン系材料が有効である。これらのビニルシラン系処理剤としては次の物が挙げられる。ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ＣＨ２＝ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ４ＯＣＨ３）３ＣＨ２−ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＦ３）３ 、ＣＨ２−ＣＨ２ＳｉＣＨ３ＣＯＯＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３である。これらのビニルシラン系化合物で処理したガラス短繊維を添加することにより、モジュール強度の向上、加熱収縮率の低減、熱膨張係数の低減が図れる。アミノシラン系処理剤としては次の物が挙げられる。Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどである。
【００５８】
次に表面保護膜６ａについて述べる。
表面保護膜には次に挙げられるの特性が要求される。
透明性が良好なこと。
紫外線に対して劣化しないこと
ＥＶＡ等の封止樹脂との接着性が良好で、湿度、紫外線で劣化しないこと。
透湿率が低いこと。
【００５９】
これらを満足する材料として、本発明では耐候性樹脂ゴム弾性体と接する面をコロナ処理、プラズマ処理あるいはアルカリ処理等の表面処理した四フッ化エチレン−六フッ化エチレン共重合体（ＦＥＰ）や四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、あるいは融点が２５０ ℃以上のＴＨＶ等のフッ素系の高分子材料を用いている。
【００６０】
また、太陽電池素子の効率を最大限発揮するために、表面での光反射を防止するためには、表面保護膜の屈折率を１．５ 以下より好ましくは１．４ 以下とすることにより、反射損失を低くできる。
【００６１】
次に本発明の実施例を説明する。
実施例１−１
この実施例では支持シートを用いた中間シート（図６）を用い、図１に示したモジュール製造装置を使用した。
【００６２】
以下各部について詳細に説明する。
表面耐候性フィルムには住友スリーエム社製ＴＨＶ５００Ｇの５０μｍ 厚のフィルムを用いた。
耐候性樹脂ゴム弾性体には住友スリーエム社製ＴＨＶ２００Ｇ（ペレット）を用いた。
【００６３】
太陽電池ユニット（図３）の製造方法は次の通りである。
フレキシブルなプラスチック基板１ａとして、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（アラミドフィルム、光透過率35% ）からなる厚さ50μm 、幅 500mm、長さ 200m のシートを用いた。先ず、プラスチック基板１ａに孔ｈ１をプレス打ち抜き加工により開けた。ついでプラスチック基板１ａの両面にAg/ZnOよりなる第１電極層１ｂおよび第２電極層１ｃを連続的に蒸着した。そして孔ｈ２をプレス打ち抜き加工により開けた後、片面のa-Si太陽電池素子を構成する単位に分割するためにレーザーにより幅0.4mmの分離線１ｉを形成した。ついでa-Siの連続成膜装置により、n-i-p 接合を有するa-Si層１ｄを形成した。そしてa-Si層の表面にＩＴＯよりなる透明な第３電極層１ｅをマスク蒸着により形成した。次に背面に第４電極層１ｆとしてＮｉ層を形成した。連続成膜装置よりプラスチック基板を取り出し、レーザーによりa-Si層側および背面側にレーザー加工し幅0.2mmの分離線１ｊを形成した。そして約40cm×80cmの太陽電池ユニットに裁断後、太陽電池特性を測定し、良品ユニットのみを残した。
【００６４】
太陽電池モジュール化前の中間シートは既に図６に基づき説明した通りである。
中間シートは上記の太陽電池ユニットＵ（４００ｍｍ ×８００ｍｍ ）、ポリイミドからなるフレキシブルな支持シート４ａ、絶縁性のエポキシ系接着材シート４ｂで構成した。主配線２ａとして幅１０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのハンダメッキ銅箔を、接着部材２ｂとしてエポキシ系接着材を用いた。従配線３として幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ アクリル樹脂／カーボンＮｉ複合系の導電性粘着剤付きアルミ箔（ポリエステルフィルム裏打ちタイプ）を用いた。
そしてＴＨＶとの接着性を向上する目的でアミノシラン系化合物をディップにより中間シートの全面に塗布した。
【００６５】
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
先ず、２台の押し出し機のホッパーに十分に乾燥したペレット状のＴＨＶを投入後、押出成形機の温度設定 １６０℃、押出し成形用金型部の温度を中央部 １５５℃、押し出し口付近を１５０ ℃に、押し出し速度２ ｍ／分に設定した。
【００６６】
製造した太陽電池モジュールには下記の３つの項目の信頼性試験を実施した。信頼性試験の実施にあっては、半田付けによりリード線を主配線の端部に取り付けた。
製造したモジュール１００ 枚について、モジュール外観を観察し気泡、表面のシワの発生数を調べ外観検査とした。
【００６７】
高温高湿通電試験の条件は８５℃、９５％ ＲＨ、１４０ｍＡ 、１０００ｈとした。
促進耐候性試験：キセノンランプ（０．５５ｍＷ／ｃｍ（波長３４０ｎｍ））のウェザロ試験を５０００ｈ 時間行った後、引っ張り試験（ＪＩＳＫ７１１３準拠、ダンベル試験片ＪＩＳ ２号試験片）を行った。
実施例１−２
図１に示すユニット基板自体を支持シートとした中間シートを用いた以外は実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
【００６８】
中間シートを次のように作成した。連続した太陽電池ユニットを実施例１−１と同様に製造後、幅のみを４１０ ｍｍに切断した。研削処理により素子間の不要部分の金属電極を剥離した後、全面に、耐候性樹脂ゴム弾性体との接着性向上を目的にエトキシシラン化合物を塗布した。
【００６９】
モジュールを製造後、特性を評価し不良部分を除去した。
実施例１−３
図５に示す個別ユニットのつなぎ合わせ基板自体を支持シートとした中間シートを用いた以外は実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
【００７０】
中間シートを次のように製造した。太陽電池素子を実施例１−１と同様に製造後、４１５ ｍｍ×８００ ｍｍに切断した後、特性を評価し良品ユニットのみを用いた。研削処理により素子間の不要部分の金属電極を剥離した後、全面に、エポキシ系接着材を用いて、接続し中間シートの製造した。最後に耐候性樹脂ゴム弾性体との接着性向上を目的としてエトキシシラン化合物を塗布した。
実施例２
表面耐候性フィルムとしての厚さ２５μｍ ＥＴＦＥフィルム、耐候性樹脂ゴム弾性体として紫外線−加熱併用硬化タイプのＥＶＡを用いた。また、背面防湿材料として、両面をコロナ処理した厚さ２５μｍ ＥＴＦＥフィルムを用い、下記に示す条件で太陽電池モジュールの製造を行った以外は実施例１−１と同様に製造した。
【００７１】
紫外線−加熱併用硬化タイプのＥＶＡの組成は次の通りである。
紫外線吸収剤：２−ハイドロキシ−４−ｎ− オクトキシベンゾフェノン（０．５％）
酸化防止剤：トリス（モノ− ノニルフェニル）フォスフェイト（０．５％）
熱分解型架橋剤：１．１−ビス（ｔ−ブチルプロキシ）３．３．５ トリメチルシクロヘキサン（０．３％）
紫外線型架橋剤およびカップリング剤：メトキシシラン（０．５％）
ＥＶＡは酢酸ビニル樹脂含有率 ２５％。
【００７２】
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
押出成形機の温度設定 １００℃
押出し成形用金型部の温度 中央部 ９５ ℃、押し出し口付近 ９０℃
押し出し速度 １．５ ｍ／分
硬化条件
温度 １００ ℃
硬化時間 ８ 分
実施例３
耐候性樹脂ゴム弾性体のシートを成形直後に中間シートを被覆する方式のモジュール製造装置（図２）を用い、下記に示す条件で太陽電池モジュールの製造を行った以外は実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
【００７３】
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
押出成形機の温度設定 １００℃
押し出し成形機スクリュウ回転数１００ ｒｐｍ
押出し成形用金型部の温度 中央部 ９５ ℃、押し出し口付近 ９０℃
押し出し速度 １．５ ｍ／分
実施例４
硬化装置として、電子線照射装置（エナジーサイエンス社製、カーラン型）を用いて下記に示す条件で太陽電池モジュールの製造を行った以外は実施例１−１と同様に製造した。
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
【００７４】
押出成形機の温度設定 １００℃
押出し成形用金型部の温度 中央部 ９５ ℃、押し出し口付近９０℃
押し出し速度 ２ ｍ／分
硬化条件は次の通りである。
【００７５】
温度 １００ ℃
実施例５
耐候性樹脂ゴム弾性体として、長さ３ｍｍ ガラス短繊維を２０ｗｔ％ 添加したＥＶＡを用いた以外は、実施例１−１と同様に製造した。
実施例６
表面側にガラス不織布を用いた以外は、実施例１と同様にモジュールを製造した。ガラス不織布は中間シートに沿わせて、押出し成形用金型の中間シート供給口から搬送した。
実施例７
背面側にあらかじめＴＨＶを含浸したガラス織布を背面保護膜供給部（図１）を用いて貼り付けた以外は、実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
実施例８
図６に示す支持シートとして芳香族ポリアミド（旭化成工業 （株） 製、商品名アラミカ、２５μｍ 厚さ）を用いた以外は実施例１−１と同様に製造した。
比較例１
実施例１−１の太陽電池ユニットを用い、従来のモジュール製造装置（図７）によりモジュールを製造した。
上記の実施例および比較例の製造条件を表１に示す。
【００７６】
【表１】
また、これらの試験結果を表２に示す。
【００７７】
【表２】
表２から、本発明に係るモジュールの製造方法では、製造速度は１８０〜２４０ユニット／ｈと従来の（比較例）１０ユニット／ｈに比べ２０倍前後高速化が確認できた。また、気泡やシワの発生率も減少した。
また、高温高湿通電試験およびウェザロ試験においても問題は発生しなかった。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、前記中間シートが押出し成形用金型の供給口から入り押し出し口を通過するまでの間に、その両面に向けて可塑化された耐候性樹脂ゴム弾性体を押し出し、耐候性樹脂ゴム弾性体とともに前記押し出し口を通過することによって、前記中間シートの両面にシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体が密着するようにする、あるいは押出し成形用金型から前記中間シートの両面に向けてシート状に押出し成形した直後の粘着性を有する耐候性樹脂ゴム弾性体を、前記中間シートの両側から圧着するようにしたため、従来の真空ラミネート法に比べ、従来法に比べ約２０倍の製造速度の高速で連続生産が可能となる。
【００７９】
耐候性樹脂ゴム弾性体シートの製造と中間シートへの被覆被服を同時に行うため、モジュール製造時の熱効率は良い。
耐候性樹脂ゴム弾性体へのガラス繊維の添加、ガラス不織布、ガラス織不布等の埋設によりモジュール製造時のユニットへの応力を小さくすることができる。
【００８０】
太陽電池ユニットのフレキシブルプラスチックフィルム基板を、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミドまたはポリイミドからなり、かつ光透過率は５０％ 以下、かつ線膨張係数は ２×１０−５／℃以下としたので、モジュールをコアーに巻き取れるようになり、製造の高速化と保管場所の低減ができるようになる。
また、配線を背面電極群の領域内に収めるようにしたため、モジュールの面積当たりの発電効率は向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る第２の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
【図３】フレキシブルプラスチックフィルム基板を使用した太陽電池ユニットを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図４】連続した太陽電池ユニットの中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図５】個別の太陽電池ユニットを再度接続した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図６】個別の太陽電池ユニットを他の支持シートに搭載した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図７】従来のロール搬送式の太陽電池モジュールの製造装置を模試的に示す搬送方向に沿っての断面図である。
【符号の説明】
Ｆ１ 積層シート
Ｆ２ 積層シート
Ｒ１ ロール
Ｒ２ ロール
Ｒ３ ロール
Ｒ４ 巻き取りロール
Ｒｐ 圧着ロール
Ｒｔ 加熱ロール
Ｒｃ 冷却ロール
Ｒｍ 中間シート供給ロール
Ｒｅ 巻き取りロール
Ｃ 太陽電池素子
Ｕ 太陽電池ユニット
１ａ プラスチック基板
１ｂ 第１電極
１ｃ 第２電極
１ｄ 光電変換層構成
１ｅ 第３電極
１ｆ 第４電極
ｈ１ 接続孔
ｈ２ 集電孔
Ｅ 背面電極
Ｅｏ 出力電極
２ａ 主配線
２ｂ 固定部材
３ 従配線
Ｓｍ 中間シート
４ａ 支持シート
４ｂ 接着材シート
５ 耐候性樹脂ゴム弾性体シート
６ａ 表面保護膜
６ｂ 背面保護膜
Ｍｊ 太陽電池モジュール
Ｈ 接続用穴
Ｍ 押し出し成形機
Ｔ１ 押出し成形用金型
Ｔ２ 押出し成形用金型
Ｔｏ 押し出し口
Ｔｉ 中間シート供給口
Ｂ 架橋装置
【発明の属する技術分野】
本発明は耐久性に優れたフレキシブルな太陽電池モジュールとその製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池はクリーンエネルギー源として期待されている。なかでも形状の自由度の高いフレキシブルな太陽電池はガラス等の透光性基板、建築物やシート状レジャー用品等に接着固定しやすく、利用価値が高い。
太陽電池は屋外で用いられることが多く、耐候性が必要である。
【０００３】
フレキシブルな太陽電池モジュール（以下モジュールと記す）はフレキシブル基板とその上に形成された多数の太陽電池素子からなる太陽電池ユニット（以下ユニットと記す）がシート状に形成されたエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと記す）からなる封止シートで封止されて、またはさらに耐候性の樹脂シートで被覆されてなり、耐久性を向上されている。
【０００４】
本件の出願人はフレキシブルなモジュールの巻き取り可能なロール搬送式の製造方法および製造装置を既に開示している。図７は従来のロール搬送式の太陽電池モジュールの製造装置を模試的に示す搬送方向に沿っての断面図である。あらかじめ積層された表面耐候性体シートと接着材シートの積層シートＦ１はロールＲ１から、主配線１３はロールＲ３から繰り出され、重ねられる。シートＦ１上にユニットマウント部でユニット１１が、例えば１０ｍｍ間隔で、搭載され、ついで従配線１２が主配線１３とユニットの電極とに重ねて貼り付けられる。さらに、ロールＲ２から繰り出されるあらかじめ積層された背面防湿フィルムと接着材シートの積層シートＦ２により被覆される。そして、圧着ロールＲｐで加熱加圧され仮接着された後、真空ラミネーター部Ｌ１で真空脱気および加熱架橋が行われラミネートされてモジュールＭｊとされ、その後モジュールを巻き取るために冷却されて巻き取りロールＲ４に巻き取られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
真空ラミネート部でのＥＶＡの架橋反応を利用した硬化条件は、通常１５０ ℃、１５分であり、冷却時間は約１５分である。このように高温と長時間（１５０ ℃、約３０分）が必要であり、また真空脱気工程を含むため製造工程はいわゆるバッチ式になり製造時間が長いなどの問題点がある。
【０００６】
またＥＶＡのシートは、ＥＶＡ原料に架橋剤、紫外線吸収剤および酸化防止剤、また接着性を向上させるためのシラン化合物が配合され、押し出し加工によりシート化されると同時に、表面に自己融着を防止するための凹凸加工が必要なため高価である。
【０００７】
ＥＶＡの架橋反応時間を短縮するためには、低温分解性過酸化物をＥＶＡに添加する方法が提案されている。しかし材料寿命を長くし、架橋時間を短縮しようとすると過酸化物の活性化エネルギーを大きくしなければならず、架橋時間を１５分より短くしようとするとより過酸化物の急激な分解により気泡が発生する問題点があった。真空ラミネーターの能力にもよるが、真空ラミネーターのサイクルは、３０分から５０分である。さらに、ＥＶＡは一度押し出し機で加熱され溶融して押出し成形用金型より押し出された後、冷却してフィルム化された後、再度モジュール化の際に再度加熱されるため、熱効率が悪いという問題もある。
【０００８】
ユニットとその製造方法は、本件の出願人により特開平６−３４２９２４号公報に開示されている。この際フレキシブルなプラスチック基板上に蒸着された金属電極層との密着力が信頼性上重要である。十分な接着力を得るためには、プラスチック基板の選定が重要である。
本発明の目的は、高速で連続生産が可能であり、モジュール製造時の熱効率の良いモジュール製造方法と製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、前記中間シートが押出し成形用金型の供給口から入り押し出し口を通過するまでの間に、その両面に向けて可塑化された耐候性樹脂ゴム弾性体を押し出し、耐候性樹脂ゴム弾性体とともに前記押し出し口を通過することによって、前記中間シートの両面にシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体が密着するようにする。
【００１０】
フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、押出し成形用金型から前記中間シートの両面に向けてシート状に押出し成形した直後の粘着性を有する耐候性樹脂ゴム弾性体を、前記中間シートの両側から圧着することとする。
【００１１】
前記中間シートは、太陽電池素子が形成された長尺のままのフレキシブルなプラスチック基板と電極に前記配線が施されたものであると良い。
前記中間シートは、個別化された太陽電池ユニットの基板を互いに端部を接着して長尺化した後、前記配線が施されたものであると良い。
前記中間シートは、連続した長尺の支持シートの１面に個別化された前記太陽電池ユニットが固着され、他の面上に前記配線が施されたものであると良い。
【００１２】
前記配線は、前記中間シートの太陽電池ユニットの受光面の反対面上に、絶縁性の着剤層または粘着剤層と導電性薄板の積層体のテープからなる主配線が固定され、さらにこの導電性薄板と所定の背面電極とが導電性粘着テープまたは導電性接着テープからなる従配線により電気的に接続されることによって行われると良い。
【００１３】
前記主配線と前記従配線の接続は支持シートの所定の背面電極対応部分に開けた穴の中で行われると良い。
前記支持シートは芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、ポリエステル系樹脂またはポリイミドからなると良い。
【００１４】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体は、分子中に架橋性エチレン、架橋性塩化ビニリデンまたは架橋性弗化ビニリデンを含む透明プラスチックであると良い。
前記耐候性樹脂ゴム弾性体はエチレン酢酸ビニル共重合体であり、エチレン酢酸ビニル共重合体の架橋反応には紫外線または電子線を照射すると良い。
【００１５】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体は分解半減期が１時間以下となる温度が１１０ ℃以下である過酸化物を含有するエチレン酢酸ビニル共重合体であると良い。
前記耐候性樹脂ゴム弾性体はテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体であり、前記被覆後冷却して固化すると良い。
【００１６】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体はテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体であり、電子線を照射して架橋反応を行うと良い。
前記太陽電池モジュールの受光面側の耐候性樹脂ゴム弾性体には補強材としてガラス繊維またはガラス織布が埋め込まれており、その厚みは０．７ ｍｍ以下０．２ ｍｍ以上であると良い。
【００１７】
前記受光面とは反対側面の耐候性樹脂ゴム弾性体には補強剤として、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維の不織布または織布が埋め込まれていると良い。
前記太陽電池ユニットのフレキシブルプラスチックフィルム基板は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミドまたはポリイミドからなり、かつ光透過率は５０％ 以下、かつ線膨張係数は ２×１０−５／℃以下、フィルム厚さは６０μｍ 以下であると良い。
【００１８】
前記耐候性樹脂ゴム弾性体の被覆の直後に、さらに耐候性プラスチックフィルムを太陽電池モジュールの片面または両面に貼り付けると良い。
前記被覆により製造された太陽電池モジュールをロールに巻き取ると良い。
【００１９】
太陽電池モジュールの第１の製造方法を実施する製造装置において、前記押し出し成形用金型は、近傍が十分に冷却された供給口と、前記中間シートの搬送速度より流動速度が小さくなるように前記耐候性樹脂ゴム弾性体を押出す押出し口を有することとする。
【００２０】
太陽電池モジュールの第２の製造方法を実施する製造装置において、前記中間シートの両面に向けて耐候性樹脂ゴム弾性体をシート状に押し出す一対の押出し成形用金型と、前記押出し成形用金型から押し出されたシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体を前記中間シートの両面に圧着する一対のロールを備えたこととする。
【００２１】
上記の太陽電池モジュールの製造方法により製造された太陽電池モジュールであって、前記配線は背面電極群の領域内に収められていることとする。
本発明によれば、次のような作用によりそれぞれの効果が期待できる。
このように連続した中間シートを、押し出し成形した耐候性樹脂ゴム弾性体シートを連続して被覆したため、モジュールの製造は極めて高速化される。
【００２２】
また、押出し成形用金型の中でまたはシート化直後の耐候性樹脂ゴム弾性体の可塑化物が、中間シートを包むように圧接するので、気泡は発生せず、外観不良は少なくまた、モジュールの信頼性は高い。
【００２３】
加熱ロールを押し出し機の近傍に配置することにより、僅かな加熱エネルギーで半溶融の耐候性樹脂ゴム弾性体の表面に、ロールの圧接作用により、耐候性フィルムを気泡なく貼付けられる。さらに本方法でモジュール化したものは、原因は不明であるが、表面にシワの発生がない。
【００２４】
耐候性樹脂ゴム弾性体の可塑化（高温化）の手段として押し出し成形機を用い、モジュールの製造の最終工程で１回の冷却工程を行うのでモジュール製造における熱効率は良い。
【００２５】
紫外線架橋または電子線架橋を行うこととにより、押し出し成形時より低い温度で架橋できる。このため、特に架橋時にモジュールを加圧しなくとも気泡の発生がない。またテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体（ＴＨＶ）では、冷却硬化のみで良く、工程は簡便である。
【００２６】
フレキシブルプラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池ユニットのフレキシブルプラスチック基板の熱膨張係数とフレキシブルプラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池ユニット固定用連続な絶縁性体シートの熱膨張係数の差をできるだけ少なくすることにより、製造時および屋外使用で生じる温度差で発生する熱応力を少なくできる。
【００２７】
太陽電池ユニットをフレキシブルプラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池で構成し、前記太陽電池ユニットを構成したシート状支持体をコアーに巻かれた状態で押し出し機に供給し、最終工程で巻き取る工程とすることにより連続工程とすることができる。
【００２８】
太陽電池モジュールの表面の実効弾性率を小さくすることにより、表面を伸ばすための応力が低下し、巻き取りし易くなる。
太陽電池モジュールの厚みを薄くすることにより、同じ曲率で曲げた場合でも表面伸びが少なくなり曲げ易くなる。
配線を発電領域の中に収めたので、面積当たりの発電効率が高い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる太陽電池ユニットとしては、フレキシブルなプラスチックフィルム基板を使用した太陽電池であれば良い。これらの代表例として、ａ−Ｓｉを用いた太陽電池ユニットがある。本発明に用いられるａ−Ｓｉ太陽電池としては、特開平６−３４２９２４号公報に開示のプラスチックフィルム基板上でａ−Ｓｉ太陽電池素子の直列接続が形成されている太陽電池が好ましい。
図３はフレキシブルプラスチックフィルム基板を使用した太陽電池ユニットを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【００３０】
以下ユニットの製造工程について説明する。
ポリパラフェニレンテレフタルアミド（アラミドフィルム、光透過率３５％ ）からなる厚み５０μｍ 、幅５００ｍｍ 、長さ２００ ｍ のフレキシブルなプラスチック基板１ａに直径１．５ φの貫通孔ｈ１を抜き加工により連続的に開けた。そしてプラスチック基板１ａの両面に銀電極層を連続的に蒸着により成膜し、第１電極層１ｂおよび第２電極層１ｃとした。次に、貫通孔ｈ２を開孔後、第１電極層をレーザー加工し、分離線１ｉを形成した。そしてシランガスなどのプラズマＣＶＤ によりａ−Ｓｉ光電変換層１ｄを成膜し、第３電極層１ｅ（ＩＴＯからなる透明導電膜）、 ニッケルからなる第４電極層１ｆを成膜した。そして太陽電池素子を形成するためにレーザー加工により分離線１ｉより幅狭い分離線１ｋを形成した。さらに背面電極層をレーザ加工し分離線１ｊをいれ、第３電極および第４電極を形成し、太陽電池素子の直列接続を完成した。直列接続の両端の電極が出力電極Ｅｏとなる。適当な直列接続数を太陽電池ユニットＵとした。
【００３１】
本発明に用いられる太陽電池ユニットの少なくとも受光面側の金属電極については、ａ−Ｓｉで覆われ露出しないことが重要である。このため、第一電極層１ｂにおけるレーザー加工幅（分離線１ｉ）は、ａ−Ｓｉのレーザー加工幅の１．３ 倍以上である必要がある。切断後のユニットの変形防止のため必要によりａ−Ｓｉ側に封止樹脂（ＥＶＡ等）をロールラミネートする場合もある。そして太陽電池としての特性を測定した後、裁断して約５００ｍｍ ×８００ｍｍ のユニットに個別化する。
【００３２】
太陽電池ユニットの各部の接着性を向上させるために、シラン系、チタン系などの接着助材（カップリング剤）を塗布する。
【００３３】
このような太陽電池ユニットの各構成要素とフレキシブルプラスチック基板との接着強度の安定性もまたモジュールの信頼性への影響が大きい。プラスチック基板としては、芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリイミド、ポリアミドイミドが好適である。フレキシブルプラスチック基板と銀、クロム、ニッケル等の蒸着金属との初期接着強度は、通常蒸着温度が高い方が良く、１５０ ℃から３５０ ℃の基板温度で蒸着される。通常のプラスチック基板では、その熱膨張係数が大きいため、高温で蒸着した場合、太陽電池が通常使用される２０℃から１００ ℃の温度範囲では、その初期接着強度は、冷却により発生する熱応力のため、顕著に低くなる。このためフレキシブルプラスチック基板の好ましい熱膨張係数（室温から１５０ ℃の範囲） としては、 ２×１０−５／Ｋ以下、より好ましくは、 １×１０−５／Ｋ以下である。金属の熱膨張係数は、１５０ ℃〜３００ ℃の範囲では、 ２×１０−５／Ｋ前後であるが、プラスチックの場合は、急激に熱膨張が大きくなる２００ ℃以上での高温でのフィルムとしての熱収縮率が小さい材料が良く、好ましくは、０．２％以下より好ましくは、０．１２％以下である。これ以上の熱膨張係数、熱収縮率になると、フレキシブル基板上に構成された金属電極との接着性が悪くなる問題がある。また、ユニットまたはモジュールが設置作業時に加えられる引っ張り力に耐えられるためには、フレキシブル基板の厚みは２５μｍ 以上であることが好ましい。一方、ロールへの巻き取りや、曲率半径の小さい設置場所への適合性からは殆ど制限はないが、フィルムの製造面からは２００ μｍ が限度である。
【００３４】
またフレキシブルプラスチック基板に要求される基板として、重要なことは、イオン性不純物が少ないことである。好ましい温水抽出性イオン性不純物量としては、ハロゲン化合物等の陰イオン抽出物の合計が、試料１ｇ当たり２０μｇ以下、ナトリウム、カリウム、アンモニウムとうの陽イオン抽出物の合計が、試料１ｇ当たり４０μｇ以下であることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る太陽電池ユニットのモジュール化（後で詳細に説明する）においては、耐候性樹脂ゴム弾性体による被覆は耐候性樹脂ゴム弾性体を押し出し成形機によりシートに成形すると同時または成形した直後に行うので、耐候性樹脂ゴム弾性体はまだ硬化していない。そのため、被覆時には、実質的に連続化されていること、および太陽電池ユニットおよび配線は相互の位置がずれないようになんらかの支持シートに固定されていることが必要である。太陽電池ユニットおよび配線およびこれらが固定された連続した長尺のシートを中間シートということにする。
【００３６】
中間シートは太陽電池ユニットの個別化される前の連続した基板自体であるか、または個別化された太陽電池ユニットを搭載された連続した樹脂シートであり、次に説明する３つの形態がある。
【００３７】
図４は連続した太陽電池ユニットの中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。 １枚の長尺の連続したフレキシブル基板１ａ自体が中間シートＳｍの支持部材である。太陽電池素子Ｃ（図３における第１電極１ｂ、光電変換層１ｄおよび第３電極１ｅの３層部分）が、裏面には複数の電極Ｅが蒸着により形成されており、金属箔リボンからなる主配線２ａは絶縁性の接着材または粘着材のリボンからなる固定部材２ｂにより電極Ｅと導通しないように電極Ｅの上に基板１ａ長手方向に固定されている。導電性接着剤付きの金属箔からなる従配線３は太陽電池ユニットＵの所定の出力電極Ｅｏと主配線２ａとを接続して、各太陽電池ユニットＵの出力を並列接続している。
【００３８】
本方法が本発明の実施形態としては理想的であるが、現状では次の問題点がある。太陽電池ユニットの製造歩留まりが１００％でないため、不良ユニットの除去ができない。その対策として以下の２種は特性が確認された良好なユニットのみを用いた中間シートがある。
【００３９】
図５は個別の太陽電池ユニットを再度接続した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
個別化された太陽電池ユニットＵの基板の端部を接着または融着して１枚の再び連続化して支持部材（支持シート）としたものであり、その他は図１に同じである。
【００４０】
この方法には次の問題点がある。中間シート化する際に接合部に段差ができる。段差はモジュール製造時に気泡等の発生原因、巻き取り時の特性変化原因、外観不良原因となる。融着の場合は、融着部の金属電極等を除去する必要がある。接着の場合は接着部の金属電極等を除去しなくてもよいが、個別モジュールに切断した場合、蒸着金属断面が露出する。
【００４１】
図６は個別の太陽電池ユニットを他の支持シートに搭載した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。連続した支持シート４ａの一面には接着材シート４ｂにより複数の個別化された太陽電池ユニットＵが固定され、他の面には２本の主配線２ａが固定部材２ｂにより固定されている。支持シート４ａと接着材シート４ｂの太陽電池ユニットＵの所定の電極部に対向する部分に開けられた接続用穴Ｈの中で從配線３は出力電極Ｅｏと主配線２ａとを接続している。こうして各太陽電池ユニットＵの並列接続がなされている。
本方法は主配線を支持シートのユニットを接着固定する反対面にあらかじめ、固定しておくことができ、作業性が良好となる。
【００４２】
次に太陽電池ユニットを固定する支持シート４ａの材料について述べる。
支持シート用材料としては、押し出し成形時の温度においても十分な引張り強度が必要である。高温での引張り強度が、強い材料としては、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、芳香族ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー類またはポリイミド等がある。これらのシート厚みとして１０μｍ から１００ μｍ が好適である。これらの材料のうち特に熱膨張係数が ４×１０−５／Ｋ以下が好ましく、より好ましくは、 ３×１０−５／Ｋ以下である。熱膨張係数が ４×１０−５／Ｋ以上では太陽電池モジュールへの熱サイクルの際に発生する応力が大きくなり、変形やそれに伴う短絡や高抵抗化などが生ずる問題がある。この点からは支持シートの材料は太陽電池ユニットに用いたフレキシブルプラスチックフィルム基板と同一とすることが好ましい。さらにこれらシートの表面は、接着性向上の目的で、コロナ放電処理、化学的処理、接着助材の塗布等の表面処理が行われていることが好ましい。
【００４３】
支持シートへの太陽電池ユニットの固定に用いる接着部材４ｂには、ＴＨＶ、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂またはアクリル樹脂等からなるのシート状または液状接着材、または耐熱性粘着材を用いることができる。
【００４４】
本発明に係る上記の中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体により被覆する、すなわち太陽電池ユニットのモジュール化には、次の２つの方法がある。
第１の方法では、耐候性樹脂ゴム弾性体による被覆は、耐候性樹脂ゴム弾性体の押し出し成形機によるシート化と同時に行われる。第２の方法では、耐候性樹脂ゴム弾性体による被覆は、耐候性樹脂ゴム弾性体の押し出し成形機によるシート化の直後に行われる。
【００４５】
図１は本発明に係る第１の方法の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
モジュール製造装置では、１つの押し出し型（押出し成形用金型）Ｔ１を共有する２台の押し出し成形機Ｍが主要部である。その中間シート搬送上手には中間シートを供給するロールＲｍが備えられている。押出し成形用金型の搬送下手には、必要により、表面保護膜供給部Ｒａまたは／および背面保護膜供給部Ｒｂとこれらの保護膜を一体化するロールＲｔが備えられる。そして耐候性樹脂ゴム弾性体を加熱して架橋する硬化装置Ｂ、次いで冷却する冷却ロールＲｃ、最後にモジュールＭｊを巻き取るロールＲｅが備えられる。
【００４６】
ただし、押し出し成形機を押出し成形用金型の押し出し方向に直交するように配置した場合は押し出し成形機は１台とすることも可能である。
押し出し成形機Ｍは、通常のプラスチックシート押し出し用の成形機を用いることができる。押し出し成形機が２台の場合は、２台の押し出しスピードが同じに調整できる制御装置を備えていることが好ましい。
【００４７】
押出し成形用金型Ｔ１の耐候性樹脂ゴム弾性体押し出し口Ｔｏの反対面には中間シートの供給口Ｔｉが設けられている。押し出し機の加熱されて可塑化され耐候性樹脂ゴム弾性体はスクリュー部で加圧され、押出し成形用金型の樹脂押し出し口Ｔｏから中間シートの移動速度に合わせて押し出される。中間シートは供給口Ｔｉから入り、可塑化された耐候性樹脂ゴム弾性体と共に押し出し口Ｔｏを通過し、中間シートの両面に耐候性樹脂ゴム弾性体シート５が付着される。耐候性樹脂ゴム弾性体は押し出す時に圧接され、耐候性樹脂ゴム弾性体シート５は、中間シートの周囲に気泡なく密着してされる。この押出し成形用金型の特長は、中間シート供給口からの耐候性樹脂ゴム弾性体の流出を防止するために、中間シート供給口の近傍は十分に冷却されて、中間シートの搬送速度より流動速度を小さくなるようにしてあることである。
【００４８】
図２は本発明に係る第２の方法の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
第１の方法と違って、２つの押出し成形用金型Ｔ２は独立しており、それぞれに耐候性樹脂ゴム弾性体はシート化され、シート化された直後に、ロールＲｐにより中間シートに圧着される。
【００４９】
以降、いずれかの方法によって耐候性樹脂ゴム弾性体に被覆された中間シートはさらに表面保護膜６ａまたは／および背面保護膜６ｂに被覆される。供給ロールＲａまたは／およびＲｂから供給された表面保護膜６ａまたは／および背面保護膜６ｂは、ロールＲｔにより耐候性樹脂ゴム弾性体と一体化される。耐候性樹脂ゴム弾性体がロールＲｔに到達するときには、まだ可塑化された状態であるので、薄い表面保護膜のみを加熱できる程度の少ない熱量をロールＲｔから供給するだけで十分な接着力が得られる。
【００５０】
ついで耐候性樹脂ゴム弾性体シート５は、硬化装置Ｂにより加熱され架橋され、耐候性を付与されてから、ロールＲｅに巻き取られる。
モジュール化の際ユニットに懸かる応力を少なくする手段の１つは弾性率の小さい耐候性樹脂ゴム弾性体を用いることである。本発明者は実験から、弾性率が７０００ＭＰａ 以下、より好ましくは５００ＭＰａ、もっとも好ましくは０．１ から２０ＭＰａ とすれば良いことを確認した。
【００５１】
また、耐候性樹脂ゴム弾性体は太陽電池ユニットの構成材料であるＡｇ、Ｎｉ等の金属、ガラス、ＩＴＯ等の金属酸化物との接着性が優れていることが好ましい。これらのシート状接着材の具体例としては、ＥＶＡ、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンクロライド共重合体（ＴＨＶ）、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイソブチレン等が挙げられる。
【００５２】
これらの耐候性樹脂ゴム弾性体には、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、架橋剤、カップリング剤が配合される。
架橋剤である過酸化物としては、パーヘキサ３Ｍ、パーヘキサＣ，パーヘキサＯ 、パーヘキサＶ 、パーブチルＣ 、パークイミルＤ 、パーブチルＣ 、パーブチルＰ （以上日本オイル（株） の商品名）等があげられる。
【００５３】
カップリング剤の選定は、強力な接着力を得るためには重要である。シート状接着材には、次のカップリング剤を用いることができる、
ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン
ビニルトリエトキシシラン
ビニルトリメトキシシラン
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
β−（３，４−エポキシエポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン
メトキシシラン。
【００５４】
シランカップリング剤は、通常ＥＶＡをシート化後、塗布または、含侵により表面に付着される。この選定で注意することは、ユニットと直接接するため、イオン化しやすく、クロル等のハロゲン、アミノ基、メルカプト基を含有するものは、ａ−Ｓｉ、金属電極に影響を与えるため使用しない方が好ましいことである。
【００５５】
さらに好ましい耐候性樹脂ゴム弾性体はＴＨＶである。ＴＨＶは、フッ素系ポリマーであり、フッ素含有率が７０％ 前後であり難燃性程度を示す限界酸素指数は７０であり、通常空気中では燃焼しない。ＴＨＶは、１３０ ℃以上で熱融着可能であり架橋しなくとも、十分な耐久性を有している。しかし、より耐熱性を向上させるためには、電子線架橋することができる。
【００５６】
被覆時に発生する保護膜のしわ、またはフレキシブルプラスチック基板太陽電池ユニットの変形等の外観不良を防止し、歩留まりを良くするためには、ＥＶＡのラミネート時の収縮をできるだけ少なくする必要がある。ＥＶＡラミネート時の収縮を少なくする手段としては、ガラス繊維等の繊維状フィラーを埋設することが知られているが、フィラーが多すぎるとコアーへの巻き取り性が悪くなる問題がある。
【００５７】
ＴＨＶにも同様にガラス繊維の埋設は有効である。とくにＴＨＶ用ガラス繊維の表面処理剤としては、ビニルシラン系およびアミノシラン系材料が有効である。これらのビニルシラン系処理剤としては次の物が挙げられる。ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ＣＨ２＝ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ４ＯＣＨ３）３ＣＨ２−ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＦ３）３ 、ＣＨ２−ＣＨ２ＳｉＣＨ３ＣＯＯＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３である。これらのビニルシラン系化合物で処理したガラス短繊維を添加することにより、モジュール強度の向上、加熱収縮率の低減、熱膨張係数の低減が図れる。アミノシラン系処理剤としては次の物が挙げられる。Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどである。
【００５８】
次に表面保護膜６ａについて述べる。
表面保護膜には次に挙げられるの特性が要求される。
透明性が良好なこと。
紫外線に対して劣化しないこと
ＥＶＡ等の封止樹脂との接着性が良好で、湿度、紫外線で劣化しないこと。
透湿率が低いこと。
【００５９】
これらを満足する材料として、本発明では耐候性樹脂ゴム弾性体と接する面をコロナ処理、プラズマ処理あるいはアルカリ処理等の表面処理した四フッ化エチレン−六フッ化エチレン共重合体（ＦＥＰ）や四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、あるいは融点が２５０ ℃以上のＴＨＶ等のフッ素系の高分子材料を用いている。
【００６０】
また、太陽電池素子の効率を最大限発揮するために、表面での光反射を防止するためには、表面保護膜の屈折率を１．５ 以下より好ましくは１．４ 以下とすることにより、反射損失を低くできる。
【００６１】
次に本発明の実施例を説明する。
実施例１−１
この実施例では支持シートを用いた中間シート（図６）を用い、図１に示したモジュール製造装置を使用した。
【００６２】
以下各部について詳細に説明する。
表面耐候性フィルムには住友スリーエム社製ＴＨＶ５００Ｇの５０μｍ 厚のフィルムを用いた。
耐候性樹脂ゴム弾性体には住友スリーエム社製ＴＨＶ２００Ｇ（ペレット）を用いた。
【００６３】
太陽電池ユニット（図３）の製造方法は次の通りである。
フレキシブルなプラスチック基板１ａとして、ポリパラフェニレンテレフタルアミド（アラミドフィルム、光透過率35% ）からなる厚さ50μm 、幅 500mm、長さ 200m のシートを用いた。先ず、プラスチック基板１ａに孔ｈ１をプレス打ち抜き加工により開けた。ついでプラスチック基板１ａの両面にAg/ZnOよりなる第１電極層１ｂおよび第２電極層１ｃを連続的に蒸着した。そして孔ｈ２をプレス打ち抜き加工により開けた後、片面のa-Si太陽電池素子を構成する単位に分割するためにレーザーにより幅0.4mmの分離線１ｉを形成した。ついでa-Siの連続成膜装置により、n-i-p 接合を有するa-Si層１ｄを形成した。そしてa-Si層の表面にＩＴＯよりなる透明な第３電極層１ｅをマスク蒸着により形成した。次に背面に第４電極層１ｆとしてＮｉ層を形成した。連続成膜装置よりプラスチック基板を取り出し、レーザーによりa-Si層側および背面側にレーザー加工し幅0.2mmの分離線１ｊを形成した。そして約40cm×80cmの太陽電池ユニットに裁断後、太陽電池特性を測定し、良品ユニットのみを残した。
【００６４】
太陽電池モジュール化前の中間シートは既に図６に基づき説明した通りである。
中間シートは上記の太陽電池ユニットＵ（４００ｍｍ ×８００ｍｍ ）、ポリイミドからなるフレキシブルな支持シート４ａ、絶縁性のエポキシ系接着材シート４ｂで構成した。主配線２ａとして幅１０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのハンダメッキ銅箔を、接着部材２ｂとしてエポキシ系接着材を用いた。従配線３として幅１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ アクリル樹脂／カーボンＮｉ複合系の導電性粘着剤付きアルミ箔（ポリエステルフィルム裏打ちタイプ）を用いた。
そしてＴＨＶとの接着性を向上する目的でアミノシラン系化合物をディップにより中間シートの全面に塗布した。
【００６５】
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
先ず、２台の押し出し機のホッパーに十分に乾燥したペレット状のＴＨＶを投入後、押出成形機の温度設定 １６０℃、押出し成形用金型部の温度を中央部 １５５℃、押し出し口付近を１５０ ℃に、押し出し速度２ ｍ／分に設定した。
【００６６】
製造した太陽電池モジュールには下記の３つの項目の信頼性試験を実施した。信頼性試験の実施にあっては、半田付けによりリード線を主配線の端部に取り付けた。
製造したモジュール１００ 枚について、モジュール外観を観察し気泡、表面のシワの発生数を調べ外観検査とした。
【００６７】
高温高湿通電試験の条件は８５℃、９５％ ＲＨ、１４０ｍＡ 、１０００ｈとした。
促進耐候性試験：キセノンランプ（０．５５ｍＷ／ｃｍ（波長３４０ｎｍ））のウェザロ試験を５０００ｈ 時間行った後、引っ張り試験（ＪＩＳＫ７１１３準拠、ダンベル試験片ＪＩＳ ２号試験片）を行った。
実施例１−２
図１に示すユニット基板自体を支持シートとした中間シートを用いた以外は実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
【００６８】
中間シートを次のように作成した。連続した太陽電池ユニットを実施例１−１と同様に製造後、幅のみを４１０ ｍｍに切断した。研削処理により素子間の不要部分の金属電極を剥離した後、全面に、耐候性樹脂ゴム弾性体との接着性向上を目的にエトキシシラン化合物を塗布した。
【００６９】
モジュールを製造後、特性を評価し不良部分を除去した。
実施例１−３
図５に示す個別ユニットのつなぎ合わせ基板自体を支持シートとした中間シートを用いた以外は実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
【００７０】
中間シートを次のように製造した。太陽電池素子を実施例１−１と同様に製造後、４１５ ｍｍ×８００ ｍｍに切断した後、特性を評価し良品ユニットのみを用いた。研削処理により素子間の不要部分の金属電極を剥離した後、全面に、エポキシ系接着材を用いて、接続し中間シートの製造した。最後に耐候性樹脂ゴム弾性体との接着性向上を目的としてエトキシシラン化合物を塗布した。
実施例２
表面耐候性フィルムとしての厚さ２５μｍ ＥＴＦＥフィルム、耐候性樹脂ゴム弾性体として紫外線−加熱併用硬化タイプのＥＶＡを用いた。また、背面防湿材料として、両面をコロナ処理した厚さ２５μｍ ＥＴＦＥフィルムを用い、下記に示す条件で太陽電池モジュールの製造を行った以外は実施例１−１と同様に製造した。
【００７１】
紫外線−加熱併用硬化タイプのＥＶＡの組成は次の通りである。
紫外線吸収剤：２−ハイドロキシ−４−ｎ− オクトキシベンゾフェノン（０．５％）
酸化防止剤：トリス（モノ− ノニルフェニル）フォスフェイト（０．５％）
熱分解型架橋剤：１．１−ビス（ｔ−ブチルプロキシ）３．３．５ トリメチルシクロヘキサン（０．３％）
紫外線型架橋剤およびカップリング剤：メトキシシラン（０．５％）
ＥＶＡは酢酸ビニル樹脂含有率 ２５％。
【００７２】
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
押出成形機の温度設定 １００℃
押出し成形用金型部の温度 中央部 ９５ ℃、押し出し口付近 ９０℃
押し出し速度 １．５ ｍ／分
硬化条件
温度 １００ ℃
硬化時間 ８ 分
実施例３
耐候性樹脂ゴム弾性体のシートを成形直後に中間シートを被覆する方式のモジュール製造装置（図２）を用い、下記に示す条件で太陽電池モジュールの製造を行った以外は実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
【００７３】
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
押出成形機の温度設定 １００℃
押し出し成形機スクリュウ回転数１００ ｒｐｍ
押出し成形用金型部の温度 中央部 ９５ ℃、押し出し口付近 ９０℃
押し出し速度 １．５ ｍ／分
実施例４
硬化装置として、電子線照射装置（エナジーサイエンス社製、カーラン型）を用いて下記に示す条件で太陽電池モジュールの製造を行った以外は実施例１−１と同様に製造した。
太陽電池モジュールの製造条件は次の通りである。
【００７４】
押出成形機の温度設定 １００℃
押出し成形用金型部の温度 中央部 ９５ ℃、押し出し口付近９０℃
押し出し速度 ２ ｍ／分
硬化条件は次の通りである。
【００７５】
温度 １００ ℃
実施例５
耐候性樹脂ゴム弾性体として、長さ３ｍｍ ガラス短繊維を２０ｗｔ％ 添加したＥＶＡを用いた以外は、実施例１−１と同様に製造した。
実施例６
表面側にガラス不織布を用いた以外は、実施例１と同様にモジュールを製造した。ガラス不織布は中間シートに沿わせて、押出し成形用金型の中間シート供給口から搬送した。
実施例７
背面側にあらかじめＴＨＶを含浸したガラス織布を背面保護膜供給部（図１）を用いて貼り付けた以外は、実施例１−１と同様にモジュールを製造した。
実施例８
図６に示す支持シートとして芳香族ポリアミド（旭化成工業 （株） 製、商品名アラミカ、２５μｍ 厚さ）を用いた以外は実施例１−１と同様に製造した。
比較例１
実施例１−１の太陽電池ユニットを用い、従来のモジュール製造装置（図７）によりモジュールを製造した。
上記の実施例および比較例の製造条件を表１に示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
【表２】
また、高温高湿通電試験およびウェザロ試験においても問題は発生しなかった。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、前記中間シートが押出し成形用金型の供給口から入り押し出し口を通過するまでの間に、その両面に向けて可塑化された耐候性樹脂ゴム弾性体を押し出し、耐候性樹脂ゴム弾性体とともに前記押し出し口を通過することによって、前記中間シートの両面にシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体が密着するようにする、あるいは押出し成形用金型から前記中間シートの両面に向けてシート状に押出し成形した直後の粘着性を有する耐候性樹脂ゴム弾性体を、前記中間シートの両側から圧着するようにしたため、従来の真空ラミネート法に比べ、従来法に比べ約２０倍の製造速度の高速で連続生産が可能となる。
【００７９】
耐候性樹脂ゴム弾性体シートの製造と中間シートへの被覆被服を同時に行うため、モジュール製造時の熱効率は良い。
耐候性樹脂ゴム弾性体へのガラス繊維の添加、ガラス不織布、ガラス織不布等の埋設によりモジュール製造時のユニットへの応力を小さくすることができる。
【００８０】
太陽電池ユニットのフレキシブルプラスチックフィルム基板を、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミドまたはポリイミドからなり、かつ光透過率は５０％ 以下、かつ線膨張係数は ２×１０−５／℃以下としたので、モジュールをコアーに巻き取れるようになり、製造の高速化と保管場所の低減ができるようになる。
また、配線を背面電極群の領域内に収めるようにしたため、モジュールの面積当たりの発電効率は向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る第２の太陽電池モジュールの製造装置を模式的に示す断面図である。
【図３】フレキシブルプラスチックフィルム基板を使用した太陽電池ユニットを示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図である。
【図４】連続した太陽電池ユニットの中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図５】個別の太陽電池ユニットを再度接続した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図６】個別の太陽電池ユニットを他の支持シートに搭載した中間シートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるｘＸ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるｙＹ断面図である。
【図７】従来のロール搬送式の太陽電池モジュールの製造装置を模試的に示す搬送方向に沿っての断面図である。
【符号の説明】
Ｆ１ 積層シート
Ｆ２ 積層シート
Ｒ１ ロール
Ｒ２ ロール
Ｒ３ ロール
Ｒ４ 巻き取りロール
Ｒｐ 圧着ロール
Ｒｔ 加熱ロール
Ｒｃ 冷却ロール
Ｒｍ 中間シート供給ロール
Ｒｅ 巻き取りロール
Ｃ 太陽電池素子
Ｕ 太陽電池ユニット
１ａ プラスチック基板
１ｂ 第１電極
１ｃ 第２電極
１ｄ 光電変換層構成
１ｅ 第３電極
１ｆ 第４電極
ｈ１ 接続孔
ｈ２ 集電孔
Ｅ 背面電極
Ｅｏ 出力電極
２ａ 主配線
２ｂ 固定部材
３ 従配線
Ｓｍ 中間シート
４ａ 支持シート
４ｂ 接着材シート
５ 耐候性樹脂ゴム弾性体シート
６ａ 表面保護膜
６ｂ 背面保護膜
Ｍｊ 太陽電池モジュール
Ｈ 接続用穴
Ｍ 押し出し成形機
Ｔ１ 押出し成形用金型
Ｔ２ 押出し成形用金型
Ｔｏ 押し出し口
Ｔｉ 中間シート供給口
Ｂ 架橋装置
Claims (21)
- フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、前記中間シートが押出し成形用金型の供給口から入り押し出し口を通過するまでの間に、その両面に向けて可塑化された耐候性樹脂ゴム弾性体を押し出し、耐候性樹脂ゴム弾性体とともに前記押し出し口を通過することによって、前記中間シートの両面にシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体が密着するようにしたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
- フレキシブルなプラスチック基板とその上に形成された太陽電池素子からなる太陽電池ユニットおよび太陽電池ユニットの電極に接続された配線を有する中間シートを耐候性樹脂ゴム弾性体を用いて被覆する太陽電池モジュールの製造方法において、押出し成形用金型から前記中間シートの両面に向けてシート状に押出し成形した直後の粘着性を有する耐候性樹脂ゴム弾性体を、前記中間シートの両側から圧着するようにしたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記中間シートは、太陽電池素子が形成された長尺のままのフレキシブルなプラスチック基板と電極に前記配線が施されたものであ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。
- 前記中間シートは、個別化された太陽電池ユニットの基板を互いに端部を接着して長尺化した後、前記配線が施されたものであることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記中間シートは、連続した長尺の支持シートの１面に個別化された前記太陽電池ユニットが固着され、他の面上に前記配線が施されたものであ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。
- 前記配線は、前記中間シートの太陽電池ユニットの受光面の反対面上に、絶縁性の着剤層または粘着剤層と導電性薄板の積層体のテープからなる主配線が固定され、さらにこの導電性薄板と所定の背面電極とが導電性粘着テープまたは導電性接着テープからなる従配線により電気的に接続されることによって行われることを特徴とする請求項１ないし５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記主配線と前記従配線の接続は支持シートの所定の背面電極対応部分に開けた穴の中で行われることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記支持シートは芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミド、ポリエステル系樹脂またはポリイミドからなることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記耐候性樹脂ゴム弾性体は、分子中に架橋性エチレン、架橋性塩化ビニリデンまたは架橋性弗化ビニリデンを含むことを特徴とする請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記耐候性樹脂ゴム弾性体はエチレン酢酸ビニル共重合体であり、エチレン酢酸ビニル共重合体の架橋反応には紫外線または電子線を照射することを特徴とする請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記耐候性樹脂ゴム弾性体は分解半減期が１時間以下となる温度が１１０ ℃以下である過酸化物を含有するエチレン酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記耐候性樹脂ゴム弾性体はテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体であり、前記被覆後冷却して固化することを特徴とする請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記耐候性樹脂ゴム弾性体はテトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体であり、電子線を照射して架橋反応を行うことを特徴とする請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記太陽電池モジュールの受光面側の耐候性樹脂ゴム弾性体には補強材としてガラス繊維またはガラス織布が埋め込まれており、その厚みは０．７ ｍｍ以下０．２ ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記受光面とは反対側面の耐候性樹脂ゴム弾性体には補強剤として、ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維の不織布または織布が埋め込まれていることを特徴とする請求項１ないし１４に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記太陽電池ユニットのフレキシブルプラスチックフィルム基板は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリアミドイミドまたはポリイミドからなり、かつ光透過率は５０％ 以下、かつ線膨張係数は ２×１０−５／℃以下であることを特徴とする請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記耐候性樹脂ゴム弾性体の被覆の直後に、さらに耐候性プラスチックフィルムを太陽電池モジュールの片面または両面に貼り付けることを特徴とする請求項１ないし１６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記被覆により製造された太陽電池モジュールをロールに巻き取ることを特徴とする請求項１ないし１７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法を実施する製造装置において、前記押し出し成形用金型は、近傍が十分に冷却された供給口と、前記中間シートの搬送速度より流動速度が小さくなるように前記耐候性樹脂ゴム弾性体を押出す押出し口を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
- 請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法を実施する製造装置において、前記中間シートの両面に向けて耐候性樹脂ゴム弾性体をシート状に押し出す一対の押出し成形用金型と、前記押出し成形用金型から押し出されたシート状の耐候性樹脂ゴム弾性体を前記中間シートの両面に圧着する一対のロールを備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
- 請求項１ないし１８に記載の太陽電池モジュールの製造方法により製造された太陽電池モジュールであって、前記配線は背面電極群の領域内に収めら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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