JP4841156B2

JP4841156B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP4841156B2
Application number: JP2005103274A
Authority: JP
Inventors: 裕幸織田; 真吾岡本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: CN100541823C; JP2006286838A; CN1841788A

Description

本発明は、第１の表面部材と第２の表面部材との間に太陽電池を挟持して成る太陽電池モジュールの製造方法と太陽電池モジュールに関するものである。

従来この種太陽電池モジュール、例えば、一般家庭用の電源として使用される太陽電池モジュールは、通常屋外に設置されるため温度や湿度の著しい変化或いは風雨等の様々な外環境に対する充分な耐久性が要求される。

また、太陽電池セル一つ当たりの出力電圧は１Ｖ未満に過ぎないが、一般家庭用の電源として用いる場合には、その出力電圧を約１８０Ｖ程度にまで上昇する必要がある。

そこで、従来は、複数個の隣合う太陽電池セル同士を所定の間隔を存し、銅箔等の導電性を有する部材から成る接続部材により電気的に直列接続し、全体の電圧を所定の電圧まで昇圧すると共に、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の充填材（封止材）の層内に封止して太陽電池モジュールとすることで、対環境に対する耐久性を向上させている。

ここで、上記太陽電池モジュールの製造方法について説明する。先ず、製造装置のヒータプレート上に、表面部材、当該表面部材と略同一の外寸法の充填材シート、太陽電池、上記同様の充填材シート及び前記表面部材及び充填材シートと略同一の外寸法の裏面部材を順に搭載し、当該製造装置にてこれらを加熱圧着処理する。これにより、充填材がゲル状化し、所定の充填材層を構成し、太陽電池が表面部材と裏面部材間の当該充填材層内に封止される。そして、これの外周縁を枠体にて保持することで、一体化され、太陽電池モジュールが製造される。また、前記太陽電池にて発電された電気出力は、電力引出線により裏面部材の背面に設けられた端子ボックスに引き出され、外部に取り出される構造とされていた。

ところで、上記加熱圧着処理時に、充填材が軟化し、上述の如く一旦ゲル状化することとなるが、従来は表面部材と裏面部材との外寸法を略同一としていたため、圧着時に表面部材と裏面部材とにズレが生じて、外観不良となる問題が生じていた。また、当該ズレにより、枠体の取付が困難となり、無理に枠体を取り付けんとすれば、最悪、表面部材或いは裏面部材がひび割れるという問題が生じていた。

そこで、出願人は、裏面部材の外寸法を表面部材の外寸法の９９．５％程度とした太陽電池モジュールを開示している。これにより、加熱圧着時のズレを解消し、若しくは、ズレが生じた場合であっても、支障なく枠体を取り付けることが可能となった。また、枠体を設けない場合であっても、裏面部材が表面部材より大きく形成することで、外観を良好に保つことが可能となった（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２５６５８４号公報

しかしながら、前記加熱圧着処理により充填材はゲル化した後、冷えて固まるが、この充填材が冷えるときに収縮して所謂引けが生じる。このとき、従来のように表面部材、裏面部材及び充填材シートとの外寸法を略同一とした場合、表面部材と裏面部材が対向する面の内側約５ｍｍ程度まで充填材が引けてしまい、当該太陽電池モジュールのシール性が悪化すると共に、充填材の引きによる外観不良が生じる問題があった。

また、係る寸法差では、加熱圧着時に表面部材と裏面部材が対向する面の内側まで充填材が引けてしまい、シール性や外観が低下する不都合を改善できなかった。

また、当該太陽電池モジュールも、従来の太陽電池モジュールと同様に端子ボックスを裏面に設けるか、若しくは、端面（外周縁）に突出させて設けなければ成らないが、端子ボックスを裏面に設けた場合、当該端子ボックスにより裏面側からの光の入射が阻害されるため、両面光入射型の太陽電池モジュールでは、太陽電池への光の入射量が低下し、出力低下を招いていた。また、裏面部材がガラスや硬質プラスチックのような材料の場合、端子取り出しのための穴を開ける必要があり、コスト的な課題もあった。

また、端子ボックスを端面に設けた場合、端子ボックスは図１１に示すように、表面部材５１、裏面部材５２及び充填材５６の端面に突出した状態で設置されるため、固定も不安定であり、当該端子ボックス６１は端面に露出した状態となるので、太陽光が直接照射され耐久性が低下する恐れがあった。

本発明は、係る従来技術を解決するために成されたものであり、太陽電池の生産性の向上、シール性及び外観の向上を図ることができる太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールは、両面入射型の太陽電池を表面部材と裏面部材との間に挟持し、この間に充填材を充填して成る太陽電池モジュールにおいて、前記表面部材および裏面部材を板体とし、前記裏面部材の外寸法を、前記表面部材の外寸法より小さくすると共に、端子ボックスの上面を前記表面部材の表面と当接して固定すると共に、前記端子ボックスの側面を前記裏面部材の端面に当接して固定し、少なくとも前記表面部材の外周を枠体で保持してなることを特徴とする。

また、前記端子ボックスは、一部が前記裏面部材の裏面に延在する形状を有し、前記裏面部材の裏面にも固定されていることを特徴とし、前記表面部材の外周縁のみを保持するための枠体をさらに備えることを特徴とする。

また、前記表面部材の前記端子ボックスに対応する部分に、所定の隠蔽部を設けたことを特徴とする。

さらに、前記裏面部材の外寸法を、前記前記表面部材の外寸法の９８％以下としたことを特徴とし、前記表面部材および裏面部材は、ガラスまたは硬質プラスチックから成ることを特徴とする。

本発明によれば、端子ボックスは第１の表面部材の上面と第２の表面部材の端面の２面で当接され固定することができるため、端面に取り付けるよりも安定している。また、電力引出線の取り出しも容易で且つ取り出し部のシール性も確実である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した一実施例の太陽電池モジュール１０の平面図、図２は図１の太陽電池モジュール１０の底面図、図３は図１の太陽電池モジュール１０の横断側面図をそれぞれ示している。本実施例の太陽電池モジュール１０は、太陽電池５を表面部材１と裏面部材２との間に挟持し、充填材内に封止してなるものである。尚、図１及び図２の太陽電池モジュール１０は枠体８を透視した状態を示しているが、本実施例の太陽電池モジュール１０は枠体８にて保持されているものとする。

図において１は、白板強化ガラスから成る表面部材（第１の表面部材）であり、本実施例においては外寸法９８０ｍｍ×１５００ｍｍのものを用いている。また、２は表面部材１と同様に白板強化ガラスから成る裏面部材（第２の表面部材）であり、外寸法を９６０ｍｍ×１４７０ｍｍとして、表面部材１よりも外寸法を小さくしたものを用いている。即ち、裏面部材２の外寸法は、表面部材１より短辺側が２０ｍｍ小さく、長辺側が３０ｍｍ小さく形成されている。また、表面部材１と裏面部材２が対向する間は、通常、１〜３ｍｍ程度とされている。

５は、太陽電池である。本実施例では、複数の両面入射型の太陽電池セル４・・を接続部材３にて接続することで、太陽電池５が構成される。即ち、太陽電池５は、所定の間隔を存して配置した複数の両面入射型の太陽電池セル４の隣合う太陽電池セル４、４同士を、例えば銅箔から成る接続部材３にて電気的に接続することにより構成されている。そして、当該接続部材３にて太陽電池セル４を電気的に直列接続することで、太陽電池５の全体の電圧が一般家庭等にて使用可能な電圧まで昇圧される。

そして、当該太陽電池モジュール１０にて発電された電気出力は、表面部材１と裏面部材２との間の隙間から電力引出線９により充填材を介して取り出され、後述する端子ボックス１１内の端子と接続され、図示しない電気ケーブルより外部に取り出される。また、端子ボックス１１内には、太陽電池保護用の図示しないバイパスダイオードが設けられている。

前記太陽電池５は充填材の層内に埋設されている。尚、本実施例では、充填材として熱可塑性の樹脂であるＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を使用するものとする。以下、これをＥＶＡ層６と称する。

当該ＥＶＡ層６の一面側（表面側）には、前記表面部材１が設けられ、他面側（裏面側）には、前記裏面部材２が設けられている。

前記表面部材１の端子ボックス１１に対応する部分、即ち、表面部材１上の長辺側の一側には、所定の隠蔽部が設けられている。本実施例では、当該隠蔽部として、端子ボックス１１に対応する部分の表面部材１に印刷を施した印刷部７を設けるものとする。このように、端子ボックス１１に対応する部分の表面部材１を印刷で着色した印刷部７を設けることで、端子ボックス１１を表面部材１の太陽電池５側の面に接着する際に使用する接着剤及び当該端子ボックス１１を隠すことができる。これにより、外観を良好に保つことが可能となる。また、印刷部７により表面部材４を透過して端子ボックス１１にあたる光も遮蔽できるため端子ボックス１１の劣化も防止できる。

ここで、上記太陽電池モジュール１０の製造方法について図４を用いて説明する。図４は太陽電池モジュール１０を製造する製造装置の概略構成図である。図中１００は、下側ハウジング、１０１は該下側ハウジング１００の上部開口部に略面一に配備されるヒータプレート、１０２は下側ハウジング１００に気密に結合される蓋部材である。当該蓋部材１０２には、下側ハウジング１００の開口部に対向する側にゴム製のダイヤフラム１０３が設けられており、下側ハウジング１００と蓋部材１０２の周縁部には結合時の気密を確保するためのパッキン１０４・・が全周に渡って取り付けられている。また、下側ハウジング１００は図示しない真空ポンプに接続されている。

そして、太陽電池モジュール１０を製造するにあたっては、先ず、製造装置のヒータプレート１０１上に下側から表面部材１、ＥＶＡシート６（充填材シート）、複数の太陽電池セル４・・と接続部材３から成る太陽電池５、ＥＶＡシート６（充填材シート）、裏面部材２をこの順に積層してなる積層体Ｒを載置する（図５）。ここで、当該ＥＶＡシート６としては、表面部材１と裏面部材２の間の外寸法のものが使用されており、本実施例では、外寸法が９７０ｍｍ×１４８５ｍｍのＥＶＡシート６が用いられている。

このとき、裏面部材２の外寸法は、前述の如く表面部材１より短辺側が２０ｍｍ小さく、長辺側が３０ｍｍ小さく形成されているので、表面部材１の外寸法と短辺側では両側に所定の寸法差Ｄ１ずつ、長辺側では一側（印刷部７側）に前記端子ボックス１１が収まる充分な差Ｄ２、他側に工程上の位置ズレを吸収するのに充分な差Ｄ３を設けて載置する。例えば、本実施例では短辺側に１０ｍｍずつ差を設けて載置し、長辺側の前記印刷部７が設けられた一側に２０ｍｍ、他側に１０ｍｍ差を設けて載置する。更に、太陽電池５からは当該太陽電池５にて発電された電力を取り出すための電力引出線９が取り付けられているが、この電力引出線９を端子ボックス１１内の端子と接続可能に、ＥＶＡシート６、６から延出した状態で載置する。

次に、下側ハウジング１００を図示しない真空ポンプにより排気すると共に、ヒータプレート１０１を約＋１７０℃に加熱する。このとき、ダイヤフラム１０３がヒータプレート１０１上に載置された積層体Ｒ側に押しつけられ、ＥＶＡシート６がゲル状化し、所定のＥＶＡ層６を構成する。これにより、太陽電池５が表面部材１と裏面部材２との間に挟持された状態で、ＥＶＡ層６内に封止される。

ここで、本発明の如く裏面部材２の外寸法を表面部材１の外寸法の９８％以下とし、且つ、当該裏面部材２を表面部材１と短辺側では両側に１０ｍｍずつ差を設けて載置し、長辺側では前記印刷部７が設けられた一側に２０ｍｍ、他側に１０ｍｍ差を設けて載置することで、加熱圧着時に上記ズレが生じた場合においても、裏面部材１は表面部材１の外寸法の範囲内に収まる。

また、製造装置にて太陽電池モジュール１０を製造する際に、表面部材１を一番下側に置き、その上に当該表面部材１より小なる部材を載置ので、上記裏面部材２の位置合わせを容易に行うことができ、且つ、ＥＶＡシート６が垂れる不都合も回避することができる。

裏面部材がシート状の場合、加熱圧着後に表面部材からはみ出た部分を切り取ることが可能であるので、表面部材１よりも大きいものを使用し位置あわせに許容範囲を持たせることができる。しかしながら、裏面部材がガラス等により構成されている場合、容易に切り取ることができず、従来の如く外寸法が略同一の表面部材と裏面部材を使用した場合、位置合わせが非常に困難であった。また、表面部材１、裏面部材２よりも大きいＥＶＡシート６を用いた場合、加熱圧着時に、ＥＶＡシート６が溶けて表面部材１と裏面部材２の外周縁から垂れ流れて硬化する問題が生じていた。

更に、ＥＶＡシート６が冷えて固まるときに、収縮して所謂引けが生じるが、このとき、従来の如く表面部材と裏面部材との外寸法を略同一とした場合には、図１２に示すように裏面部材と表面部材の対向する面の内側までＥＶＡが引けてしまい、太陽電池セル４と外部（ＥＶＡ／空気境界）との距離が充分でない状態となり、太陽電池５のシール性の悪化や外観が低下する問題が生じていた。

しかしながら、本発明では、裏面部材２と表面部材１との端面には前述した所定の差が設けられているため、ＥＶＡが冷えて収縮する際に、図６に示すようにＥＶＡの端面が裏面部材２の端面と表面部材１の端面に渡って形成されるようになる。

これにより、太陽電池セル４が従来のようにＥＶＡ層６が表面部材１と裏面部材２の端面間から引ける不都合を防止でき、太陽電池５のシール性の悪化及び外観の不良を解消することができるようになる。

また、本発明の如く裏面部材２より大きな表面部材１を下に置くことで、加熱圧着時にＥＶＡシートが溶けて、裏面部材２からはみ出したとしても表面部材１内に収まるので、ＥＶＡの垂れを解消することができるようになる。

一方、前述の如く製造装置を用いて太陽電池５をＥＶＡ層６内に封止した後、裏面部材２と表面部材１との長辺側の一側（印刷部７側）に形成された寸法差Ｄ２内に端子ボックス１１を取り付ける。

このとき、先ず、ＥＶＡ層６を介して取り出された前記電力引出線９と端子ボックス１１内の端子を接続する。次に、端子ボックス１１の表面部材１側となる面（上面）に接着剤を塗布し、表面部材１の前記長辺側の一側の寸法差Ｄ２の前記印刷部７の直下に配置する。これにより、端子ボックス１１を表面部材１の寸法差Ｄ２内に収めることができる。

また、当該端子ボックス１１を前記印刷部７に対応した部分に配置することで、印刷部７にて、塗布した接着剤や端子ボックス１１を隠すことができるので、外観も良好に保つことが可能となる。

そして、上述の如く端子ボックス１１を取り付けた後、これらを図３に示すように枠体８の開口部内に保持することで一体化され、太陽電池モジュール１０が製造される。このように、裏面部材２の外寸法を表面部材１の外寸法の９８％以下とすると共に、表面部材１、ＥＶＡシート６、太陽電池５、ＥＶＡシート６及び裏面部材２をこの順で載置し、加熱圧着処理することで、表面部材１と裏面部材２の位置合わせを容易に行うことができるようになる。また、加熱圧着処理時にＥＶＡシート６が垂れる不都合も解消することができる。

更に、裏面部材２の外寸法を表面部材１の外寸法の９８％以下とし、表面部材１と裏面部材２との間に前記所定の寸法差をそれぞれ設けて配置する、加熱圧着処理時に表面部材１或いは裏面部材２にズレが生じたとしても何等支障なく枠体８を取り付けることができる。

更にまた、表面部材１と裏面部材２の間に寸法差を設け、且つ、ＥＶＡの大きさを裏面部材２より大きくすることで、ＥＶＡ層６が冷えて収縮する際に、ＥＶＡ層６の端面が裏面部材２の端面と表面部材１の端面に渡って形成されるようになるので、ＥＶＡ層６が表面部材１と裏面部材２の端面から引ける不都合を解消することができる。

更に、表面部材１と裏面部材２との寸法差内に、太陽電池５に電気的に接続される端子ボックス１１を設けることで、当該端子ボックス１１により、裏面部材２側から太陽電池５への受光が阻害されたり、外観不良となる不都合を回避することができるようになる。

また、端子ボックス１１の上面には前記表面部材１が当接するため、端子ボックス１１が外環境の影響を受け難くなり、耐久性を向上することができるようになる。更にまた、端子ボックス１１に対応する部分の表面部材１に印刷部７を設けることで、外観を良好に保つことが可能となる。また、端子ボックス１１は表面部材１の上面と裏面部材２の端面の２面で当接され固定されるため、従来のように端子ボックス６１を端面に露出した状態とするよりもより安定的に取り付けることが可能となる。また、電力引出線９の取り出しも容易で且つ、取り出し部のシール性も確実となる。

特に、本発明により、実施例の如く表面部材１及び裏面部材２を板体にて構成した場合であっても、電力引出線９の取り出しを容易に行うことができるので、生産コストの低減を図ることができるようになる。

尚、本実施例では端子ボックス１１は図７に示すように略長方体の端子ボックスを用いたが、これに限らず、例えば、図８に示すように裏面部材２の裏側に一部が延在する略矩形状を呈した端子ボックス１１を取り付けても構わない。この場合、裏面部材２の裏側と当接する部分にも接着剤を塗布することで、端子ボックス１１をより一層安定に取り付けることが可能となる。

更に、本実施例では、裏面部材を、光透過性材料である白板強化ガラスにて構成した両面光入射型の太陽電池モジュール１０を用いて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、裏面部材を青板強化ガラスや硬質プラスチック等を用いてもよい。また、裏面部材は必ずしも光透過性でなくてもよく、ガラス等に印刷を施したものや非光透過性の硬質プラスチック等を用いた単面光入射型の太陽電池モジュールに適用しても構わない。

また、本実施例の太陽電池モジュール１０は枠体８にて外周縁を保持するものとしたが、枠体を取り付けない太陽電池モジュールに本発明を適用しても差し支えない。この場合、図９や図１０のように端子ボックス１１端面と表面部材１の端面が一致する形状としてもよい。

また、本実施例では枠体７にて表面部材１のみを保持するものとしたが、裏面部材２も端子ボックス１１が設けられていない辺側を併せて保持するものとしても構わない。

更に、本実施例の表面部材１は端子ボックス１１を隠蔽するように印刷部７を設けるものとしているが、印刷部を端子ボックス１１の下だけに限らず、例えば表面部材１の外周全体に印刷を施すものとしても差し支えない。更に、印刷部は表面部材の裏面側（ＥＶＡ層６側）に設ける場合に限らす、表面部材１の表面側（ＥＶＡ層６とは反対側）に設けても本発明は有効である。

本発明の一実施例の太陽電池モジュールの平面図である。（実施例１）図１の太陽電池モジュールの底面図である。図１の太陽電池モジュールの横断側面図である。太陽電池モジュールの製造装置の概略構成図である。図４の製造装置上に載置する積層体を示す図である。図１の太陽電池モジュールのＥＶＡ層の端面を示す図である。図１の太陽電池モジュールの端子ボックスの拡大図である。他の実施例の端子ボックスの拡大図である。もう一つの他の実施例の端子ボックスの拡大図である。更にもう一つの他の実施例の端子ボックスの拡大図である。従来の太陽電池モジュールの横断側面図である。従来の太陽電池モジュールのＥＶＡ層の端面を示す図である。

符号の説明

１表面部材
２裏面部材
３接続部材
４太陽電池セル
５太陽電池
６ＥＶＡ層
７印刷部
８枠体
９電力引出線
１０太陽電池モジュール
１１端子ボックス
１００下側ハウジング
１０１ヒータプレート
１０２蓋部材
１０３ダイヤフラム
１０４パッキン

Claims

両面入射型の太陽電池を表面部材と裏面部材との間に挟持し、この間に充填材を充填して成る太陽電池モジュールにおいて、
前記表面部材および裏面部材を板体とし、
前記裏面部材の外寸法を、前記表面部材の外寸法より小さくすると共に、
端子ボックスの上面を前記表面部材の表面と当接して固定すると共に、前記端子ボックスの側面を前記裏面部材の端面に当接して固定し、
少なくとも前記表面部材の外周を枠体で保持してなることを特徴とする太陽電池モジュール。
前記端子ボックスは、一部が前記裏面部材の裏面に延在する形状を有し、前記裏面部材の裏面にも固定されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
前記表面部材の外周縁のみを保持するための枠体をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
前記表面部材の前記端子ボックスに対応する部分に、所定の隠蔽部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記裏面部材の外寸法を、前記前記表面部材の外寸法の９８％以下としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記表面部材および裏面部材は、ガラスまたは硬質プラスチックから成ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。