JP4981422B2 - 太陽電池モジュール用裏面保護シートとその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池モジュール用裏面保護シートとその製造方法に関するものである。

太陽電池には、種々の形態があり、代表的なものとして、結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン系太陽電池等がある。これらの太陽電池のうち、アモルファスシリコン系の薄膜太陽電池は、軽量であり、可撓性を有するので、有望視された形態である。

しかしながら、特開平６−３１８７２８号公報（特許文献１）に記載されているように、アモルファスシリコン系太陽電池モジュールは、湿度の影響を受けやすいため、高湿度使用下においては水蒸気の浸入により出力の低下等の問題を起こす。この問題を解消するために、特に防湿性に優れた太陽電池モジュール用裏面保護シートを用いる必要がある。

たとえば、特開平７−３２１３６５号公報（特許文献２）には、アモルファスシリコン系の薄膜太陽電池用裏面保護シートとして樹脂層のみからなる防湿フィルムが用いられた例が記載されている。樹脂層のみからなる裏面保護シートは防湿性に劣るので、アルミニウム箔をポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）でサンドイッチした防湿性の高い白色フィルムを上記の防湿フィルムの代わりに用いた例も上記の公報に開示されている。
特開平６−３１８７２８号公報 特開平７−３２１３６５号公報

このように裏面保護シートの構成部材としてアルミニウム箔を用いる場合、全面にアルミニウム箔が存在すると絶縁性を保つことが困難になる。そこで、裏面保護シートにおいて絶縁性が要求される箇所には、絶縁処理を施す必要がある。

図９は、太陽電池モジュール用裏面保護シートが適用される従来の太陽電池モジュールの概略的な断面構造を示す図である。

図９に示すように、太陽電池モジュール１００には、多数個の太陽電池素子１が配列されている。これらの太陽電池素子１は電極２を介して相互に接続配線３によって電気的に接続され、太陽電池モジュール１００全体としてはリード線４によって裏面側に端子５が取り出され、端子５は端子箱６に収納されている。エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂等の充填材７が多数個の太陽電池素子１を封止するために配置されている。太陽電池モジュールの受光面側に位置する充填材７の外表面には、透明ガラス層８が固着されている。太陽電池モジュールの設置面側に位置する充填材７の外表面には、太陽電池モジュール用裏面保護シート１０が固着されている。なお、太陽電池モジュール１００の側面にはアルミニウム製枠部材９がシール材を介して取り付けられている。

図１０は、従来の太陽電池モジュールの一部分の概略的な構造を示す部分断面図である。

図１０に示すように、裏面保護シート１０には、太陽電池素子の出力端子用リード線５０を挿通させるために貫通孔が形成されている。この貫通孔の周囲には、裏面保護シート１０の表裏面のそれぞれに、厚みが２０〜１００μｍ、外径がＤ（４〜５ｃｍ）の環状の絶縁シール５１と５２とが貼り付けられている。これにより、Ｄより小さい内径ｄ（１２ｍｍ程度）の絶縁性の内壁面が形成されている。この内径ｄの貫通孔に出力端子用リード線５０が挿入されている。このようにして絶縁シール５１と５２によって絶縁性が保たれているが、裏面保護シート１０の一部を構成するアルミニウム箔による防湿性の機能が損なわれ、絶縁シール５１と５２のみによって水蒸気の浸入を防止している。このため、裏面保護シートの防湿機能が低下するという問題がある。

また、図１０に示すように、裏面保護シート１０の外周部を覆う金属製の枠部材９が、裏面保護シート１０の一部を構成するアルミニウム箔の端面と直接接触しないように、シール材として絶縁性のスペーサまたはパッキン９１を枠部材９と裏面保護シート１０との間に配置する必要がある。このため、絶縁性のスペーサまたはパッキン９１を配置するスペースが必要となり、太陽電池モジュールの小型化や軽量化を図る上で障害になっている。

すなわち、太陽電池素子の出力端子用リード線を挿通させるための貫通孔や出力端子取り出し口においては、裏面保護シートに穴あけ加工を施した後に穴の周囲に絶縁シールを貼り付ける工程が必要である。また、裏面保護シートの外周部を覆う金属製の枠部材がアルミニウム箔の端面と直接接触しないように裏面保護シートと枠部材との間に絶縁性のスペーサを配置する必要がある。このことが、太陽電池モジュールの小型化や軽量化を図る上で障害になっているという問題がある。

そこで、この発明の目的は、後工程で絶縁処理を施す必要がなく、太陽電池モジュールの小型化と軽量化を図ることができるとともに、防湿性と絶縁性に優れた太陽電池モジュール用裏面保護シートとその製造方法を提供することである。

この発明に従った太陽電池モジュール用裏面保護シートは、太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、第１の樹脂フィルム層と、第１の樹脂フィルム層の上に配置された第２の樹脂フィルム層と、第１の樹脂フィルム層と第２の樹脂フィルム層の間に介在し、第１の樹脂フィルム層と第２の樹脂フィルム層に接着されたアルミニウム層とを備える。アルミニウム層の端面は第１の樹脂フィルム層と第２の樹脂フィルム層によって被覆されている。アルミニウム層は太陽電池モジュールの出力端子用リード線を挿通するための貫通孔を有し、この貫通孔を形成する内壁面の少なくとも一部の上には第１の樹脂フィルム層と第２の樹脂フィルム層が接着されている。

まず、この発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいては、アルミニウム層の端面は第１の樹脂フィルム層と第２の樹脂フィルム層によって被覆されることにより、外部に対して絶縁分離されている。これにより、裏面保護シートの外周部を覆う金属製の枠部材がアルミニウム層の端面と直接接触しないように裏面保護シートと枠部材との間に絶縁性のスペーサを配置する必要がない。

次に、この発明の太陽電池モジュール用裏面保護シートにおいては、出力端子用リード線を挿通するために形成されるアルミニウム層の貫通孔の内壁面の少なくとも一部の上には、第１の樹脂フィルム層と第２の樹脂フィルム層が接着されているので、この第１と第２の樹脂フィルム層がアルミニウム層の内壁面とリード線との間を絶縁分離する。このため、太陽電池素子の出力端子用リード線を挿通させるための貫通孔や出力端子取り出し口においては、裏面保護シートに穴あけ加工を施した後に穴の周囲に絶縁シールを貼り付ける必要がない。また、アルミニウム層の貫通孔の周囲では、後工程でリード線を挿入する際にアルミニウム層の貫通孔よりも小さい孔が機械加工で開けられた状態において、第１と第２の樹脂フィルム層とアルミニウム層が水蒸気の浸入を防止することができる。このため、リード線挿通用孔における裏面保護シートの防湿機能を高めることができる。

したがって、後工程で絶縁処理を施す必要がなく、太陽電池モジュールの小型化と軽量化を図ることができるとともに、防湿性と絶縁性に優れた太陽電池モジュール用裏面保護シートを得ることができる。

この発明に従った太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法は、太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法であって、以下の工程を備える。

（ａ）第１の樹脂フィルム層の上にアルミニウム箔を接着する工程。

（ｂ）アルミニウム箔の上に所定のパターンを有するレジスト層を形成する工程。

（ｃ）レジスト層をマスクとして用いてアルミニウム箔をエッチングで除去することにより、第１の樹脂フィルム層の端面よりも内側に位置する端面と、貫通孔とを有するアルミニウム層を形成する工程。

（ｄ）アルミニウム層の上に第２の樹脂フィルム層を接着することにより、アルミニウム層の端面を被覆し、かつ、アルミニウム層の貫通孔に入り込むように第１の樹脂フィルム層と第２の樹脂フィルム層を形成する工程。

以上のようにこの発明によれば、後工程で絶縁処理を施す必要がなく、太陽電池モジュールの小型化と軽量化を図ることができるとともに、防湿性と絶縁性に優れた太陽電池モジュール用裏面保護シートを得ることができる。

図１〜図７は、この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法を工程順に示す概略的な断面図である。

図１に示すように、透明のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１１を準備し、図２に示すようにＰＥＴフィルム１１の一方側の表面上に接着剤によって有色のＰＥＴフィルム１２を接着する。

次に、図３に示すように、ＰＥＴフィルム１１の他方側の表面上に接着剤によってシリカ蒸着ＰＥＴフィルム１３の一方側の表面を接着する。以上のようにして本発明の第１の樹脂フィルム層を構成する。

その後、図４に示すように、シリカ蒸着ＰＥＴフィルム１３の他方側の表面上に接着剤によってアルミニウム箔１４を接着する。

図５に示すように、アルミニウム箔１４の上に所定のパターンを有するレジスト層１５を形成する。このレジスト層１５をマスクとして用いてアルミニウム箔１４をエッチングで除去し、その後、レジスト層１５を剥離することにより、図６に示すように、アルミニウム箔１４の縁部領域１４１（幅Ｌ：１０〜１５ｍｍ）を除去するとともに、太陽電池モジュールの出力端子用リード線を挿通するための貫通孔１４２（直径ｄ０：１５ｍｍ程度）を形成する。すなわち、第１の樹脂フィルム層を構成するＰＥＴフィルム１１、１２および１３の端面よりも内側に位置する端面と貫通孔１４２とを有するアルミニウム層１４を形成する。

そして、図７に示すように、アルミニウム層１４の上に接着剤によって第２の樹脂フィルム層としての白色のフッ素フィルム１６を接着することにより、アルミニウム層１４の端面を被覆し、かつ、アルミニウム層１４の貫通孔１４２に入り込むようにＰＥＴフィルム１３とフッ素フィルム１６を形成する。

このようにして、本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０が製造される。裏面保護シート１０においては、アルミニウム層１４の端面は、第１の樹脂フィルム層を構成するＰＥＴフィルム１３と、第２の樹脂フィルム層としてのフッ素フィルム１６とによって被覆されている。また、アルミニウム層１４は、太陽電池モジュールの出力端子用リード線を挿通するための貫通孔１４２を有し、この貫通孔１４２を形成する内壁面の少なくとも一部の上には、第１の樹脂フィルム層を構成するＰＥＴフィルム１３と、第２の樹脂フィルム層としてのフッ素フィルム１６とが接着されている。図７では、ＰＥＴフィルム１３とフッ素フィルム１６とが貫通孔１４２を充填するようにアルミニウム層１４に接着されている。

得られた裏面保護シート１０を図９に示すように太陽電池モジュール１００に組み込む。

図８は、太陽電池モジュールにおいて裏面保護シートが組み込まれた箇所を概略的に示す部分断面図である。

機械加工により、得られた裏面保護シートを所定の大きさ、たとえば、幅８００〜９００ｍｍ、長さ１２００〜１６００ｍｍの大きさに切断するとともに、図８に示すように、外径がｄ２のリード線５０を挿入するために、アルミニウム層１４の貫通孔１４２（図６）よりも小さい貫通孔（直径ｄ１：１２ｍｍ程度）を打ち抜きパンチによって裏面保護シート１０に形成する。太陽電池モジュールの側面にはアルミニウム製枠部材９が取り付けられる。

この発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０においては、アルミニウム層１４の端面は第１の樹脂フィルム層を構成するＰＥＴフィルム１３と第２の樹脂フィルム層としてのフッ素フィルム１６によって被覆されることにより、外部に対して絶縁分離されている。これにより、裏面保護シート１０の外周部を覆う金属製の枠部材９がアルミニウム層１４の端面と直接接触しないように裏面保護シート１０と枠部材９との間に絶縁性のスペーサを配置する必要がない。

また、この発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０においては、出力端子用リード線５０を挿通するために形成されるアルミニウム層１４の貫通孔１４２（図６）の内壁面の少なくとも一部の上には、第１の樹脂フィルム層を構成するＰＥＴフィルム１３と第２の樹脂フィルム層としてのフッ素フィルム１６が接着されているので、この第１と第２の樹脂フィルム層がアルミニウム層１３の内壁面とリード線５０との間を絶縁分離する。このため、太陽電池素子の出力端子用リード線５０を挿通させるための貫通孔や出力端子取り出し口においては、裏面保護シートに穴あけ加工を施した後に穴の周囲に絶縁シールを貼り付ける必要がない。

さらに、図８に示すように、アルミニウム層１４の貫通孔の周囲では、後工程でリード線５０を挿入する際にアルミニウム層１４の貫通孔よりも小さい貫通孔が機械加工で開けられた状態において、第１の樹脂フィルム層を構成するＰＥＴフィルム１３と第２の樹脂フィルム層としてのフッ素フィルム１６とアルミニウム層１４が水蒸気の浸入を防止することができる。このため、リード線挿通用孔における裏面保護シート１０の防湿機能を高めることができる。

したがって、後工程で絶縁処理を施す必要がなく、太陽電池モジュールの小型化と軽量化を図ることができるとともに、防湿性と絶縁性に優れた太陽電池モジュール用裏面保護シートを得ることができる。

なお、裏面保護シート１０において第１の樹脂フィルム層は、上述したようにＰＥＴフィルム１１、１２、１３の代わりに、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリエチレンフルオライド（ＰＶＦ）フィルム、ポリエチレンジフルオライド（ＰＶＤＦ）フィルム等が用いられてもよく、これらの複数種類のフィルムが組み合わせられて構成されてもよい。第２の樹脂フィルム層は、上述したようにフッ素フィルム１６の代わりに、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム、ＰＶＦフィルム、ＰＶＤＦフィルムが用いられてもよく、これらの複数種類のフィルムが組み合わせられて構成されてもよい。

太陽電池モジュール用裏面保護シートの実施例を次のようにして作製した。

図１に示すように、厚みが１８８μｍの透明のＰＥＴフィルム１１（東レ株式会社製、製品名ルミラーＳ１０）を準備し、図２に示すようにＰＥＴフィルム１１の一方側の表面上に、ドライラミネート用接着剤を用いてドライラミネート法によって厚みが５０μｍの黒色のＰＥＴフィルム１２（東レ株式会社製、製品名ルミラーＸ３０）を接着した。

次に、図３に示すように、ＰＥＴフィルム１１の他方側の表面上に、上記と同様にしてドライラミネート法によって厚みが１２μｍのシリカ蒸着ＰＥＴフィルム１３（三菱樹脂株式会社製、製品名テックバリアＰ２）の一方側の表面を接着した。以上のようにして本発明の第１の樹脂フィルム層を構成した。

その後、図４に示すように、シリカ蒸着ＰＥＴフィルム１３の他方側の表面上に、上記と同様にしてドライラミネート法によって、ＪＩＳ １Ｎ３０の厚みが７μｍの軟質アルミニウム箔１４を接着した。

図５に示すように、アルミニウム箔１４の上に、グラビア印刷法によって所定のパターンを有するレジスト層１５を形成した。このレジスト層１５をマスクとして用いてアルミニウム箔１４を塩化第２鉄溶液中で化学的エッチングによって除去し、その後、レジスト層１５をアルカリ溶液中で剥離することにより、図６に示すように、アルミニウム箔１４の縁部領域１４１（幅Ｌ：１０〜１５ｍｍ）を除去するとともに、太陽電池モジュールの出力端子用リード線を挿通するための貫通孔１４２（直径ｄ０：１５ｍｍ程度）を形成した。

そして、図７に示すように、アルミニウム層１４の上に、上記と同様にしてドライラミネート法によって第２の樹脂フィルム層としての厚みが２０μｍの白色のフッ素フィルム１６（電気化学工業株式会社製、製品名デンカＤＸ１０ＷＴ０１２２０）を接着することにより、アルミニウム層１４の端面を被覆し、かつ、アルミニウム層１４の貫通孔１４２に入り込むようにＰＥＴフィルム１３とフッ素フィルム１６を形成した。

このようにして、ロール状のシート原板としての本発明の太陽電池モジュール用裏面保護シート１０を作製した。

得られたロール状のシート原板としての裏面保護シートから、機械加工により、所定の大きさ、たとえば、幅８００〜９００ｍｍ、長さ１２００〜１６００ｍｍの大きさに切断するとともに、図８に示すように、リード線５０を挿入するために、アルミニウム層１４の貫通孔１４２（図６）よりも小さい貫通孔（直径ｄ１：１２ｍｍ程度）を打ち抜きパンチによって裏面保護シート１０に形成した。このようにして、太陽電池モジュール１００に組み込まれる一枚の裏面保護シート１０を作製した。

今回開示された実施の形態と実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態と実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。

この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法において第１工程を示す概略的な断面図である。 この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法において第２工程を示す概略的な断面図である。 この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法において第３工程を示す概略的な断面図である。 この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法において第４工程を示す概略的な断面図である。 この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法において第５工程を示す概略的な断面図である。 この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法において第６工程を示す概略的な断面図である。 この発明の一つの実施の形態としての太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法において第７工程を示す概略的な断面図である。 太陽電池モジュールにおいて裏面保護シートが組み込まれた箇所を概略的に示す部分断面図である。 太陽電池モジュール用裏面保護シートが適用される従来の太陽電池モジュールの概略的な断面構造を示す図である。 従来の太陽電池モジュールの一部分の概略的な構造を示す部分断面図である。

符号の説明

９：枠部材、１０：太陽電池モジュール用裏面保護シート、１１，１２，１３：ＰＥＴフィルム（第１の樹脂フィルム層）、１４：アルミニウム箔（アルミニウム層）、１５：レジスト層、１６：フッ素フィルム（第２の樹脂フィルム層）、５０：リード線、１００：太陽電池モジュール、１４２：貫通孔。

Claims (2)

1. 太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池モジュール用裏面保護シートであって、
   第１の樹脂フィルム層と、
   前記第１の樹脂フィルム層の上に配置された第２の樹脂フィルム層と、
   前記第１の樹脂フィルム層と前記第２の樹脂フィルム層の間に介在し、前記第１の樹脂フィルム層と前記第２の樹脂フィルム層に接着されたアルミニウム層とを備え、
   前記アルミニウム層の端面は前記第１の樹脂フィルム層と前記第２の樹脂フィルム層によって被覆されており、前記アルミニウム層は太陽電池モジュールの出力端子用リード線を挿通するための貫通孔を有し、この貫通孔を形成する内壁面の少なくとも一部の上には前記第１の樹脂フィルム層と前記第２の樹脂フィルム層が接着されている、太陽電池モジュール用裏面保護シート。
2. 太陽電池モジュールの裏面側に配置される太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法であって、
   第１の樹脂フィルム層の上にアルミニウム箔を接着する工程と、
   前記アルミニウム箔の上に所定のパターンを有するレジスト層を形成する工程と、
   前記レジスト層をマスクとして用いて前記アルミニウム箔をエッチングで除去することにより、前記第１の樹脂フィルム層の端面よりも内側に位置する端面と、第１の貫通孔とを有するアルミニウム層を形成する工程と、
   前記アルミニウム層の上に第２の樹脂フィルム層を接着することにより、前記アルミニウム層の端面を被覆し、かつ、前記アルミニウム層の貫通孔に入り込むように前記第１の樹脂フィルム層と前記第２の樹脂フィルム層を形成する工程とを備えた、太陽電池モジュール用裏面保護シートの製造方法。

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