JP5016800B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関し、更に詳しくは、太陽電池素子を封止する方法に関するものである。

図１０に示すスーパーストレート構造と呼ばれる太陽電池モジュール１００は、一般的には、いわゆる「真空ラミネート法」によって作成される。即ち、図９に示したように、まず、ガラス基板９１と、エチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）からなるシート状に成形された充填材９２、９３と、太陽電池素子９４と、保護膜としての裏面シート９５とをそれぞれ積層する。そして、これらを真空脱気したのち、約１５０℃の高温度下でＥＶＡ充填材９２、９３を溶融し、約３０分〜１時間加熱架橋する。

また、図１１に示す、受光面にフッ素樹脂フィルムのような表面フィルム１１１を用い、ガルバリウム鋼板などの裏面鋼板１１３を用いた、サブストレート構造と呼ばれる太陽電池モジュール１１０も、同様な「真空ラミネート法」によって製造される。

しかし、現在行われているこの方式では、
（１）充填材をシート状に成形する必要があるため充填材の材料コストが高い。
（２）充填材が成形シートであるため、ラミネート作業において、ホコリやゴミが付着しやすい。
（３）成形シートでは、充填材に含まれる添加剤が抜けやすいため、保存期間が短い。
（４）ラミネート装置が真空装置であるため高価である。
（５）ラミネート方式がバッチ式であるため、処理能力に限界があり、生産性があがらない。
という欠点があった。

上記問題を解決するために、特許文献１，２には、ポリイソブチレン樹脂を、ダイスを取り付けた押し出し機で押し出すことにより塗布し、太陽電池素子を封止する方法が開示されている。

しかし、上記方法では、ダイスから塗出される樹脂の厚みが、ダイスの幅方向に対してムラができやすく、その結果、ガラス基板上に塗布された樹脂の厚みに場所ムラができやすいという欠点があった。また、塗布速度を早くするほど、樹脂の厚みの場所ムラは大きいため、場所ムラをなくすためには、塗布速度を遅く設定してやる必要があるが、塗布速度が遅くなると生産性があがらないという問題点があった。ここで、ガラス基板上に塗布された樹脂の厚みに場所ムラがあると、塗布した樹脂上に太陽電池素子を配置した際に、樹脂と太陽電池素子の間に気泡が残りやすいという欠点があり、そのため外観上および信頼性上に問題点があった。

また、特許文献３には、フィルム状の保護部材および接着性樹脂を太陽電池素子の両面に、熱ロールを用いてラミネートするという方法が開示されている。

しかし、この方法は、接着性樹脂をいったんフィルム状に成形したのち、加熱したロールで接着性樹脂を溶解してラミネーションするものであり、接着性樹脂とロールが接触している時間が非常に短いため、接着性樹脂が十分に溶融しづらいという問題点があった。そのため、太陽電池素子に電極など凹凸があった場合には、その凹凸に追従しづらく、太陽電池素子の凹凸の境界に気泡が溜まってしまうという欠点があった。また、接着性樹脂を完全に溶解させるためには、必然的にロールの送り速度を遅くせざるをえず、生産性があがらない。さらには、接着性樹脂をフィルム状で供給するため、上述の充填材として成形シートを用いる場合の欠点（１）〜（３）と同様の欠点もあった。

特許第３５３１８７５号公報 特開平６−１５１９３８号公報 特開２００３−２７３３７４号公報

本発明は、以上のような事情に鑑み、簡便な生産設備で高スループットの連続生産を可能として製造コストを大幅に低減できる太陽電池モジュールの封止方法を提供することを目的とする。

また、封止用樹脂の太陽電池素子への圧着時に、封止用樹脂の太陽電池素子表面の凹凸への追従性が向上して、空隙や気泡の残留のない外観に優れる太陽電池モジュールを製造することを目的とする。

さらには、太陽電池素子と封止用樹脂との接着性が向上し、前述した空隙や気泡の残留がないことと相まって、長期間の屋外暴露でも太陽電池素子と封止用樹脂が剥離するようなことがない、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

すなわち、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池素子を加熱する工程と、該加熱された太陽電池素子の少なくとも片面に、加熱溶融した封止用樹脂を供給し、該封止用樹脂が溶融状態にあるうちに、該封止用樹脂をローラーで加圧する封止工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡便な生産設備で高スループットの連続生産が可能となり、太陽電池モジュールの製造コストを大幅に低減できる。すなわち、十分に溶融状態にある封止用樹脂を太陽電池素子に圧着するので、短時間で封止用樹脂と太陽電池素子との接着性発現が期待でき、従来のロールラミネートに比べてスループットを高めることができる。

また、封止用樹脂の太陽電池素子への圧着時に、封止用樹脂の太陽電池素子表面の凹凸への追従性が向上して、空隙や気泡の残留のない外観に優れる太陽電池モジュールを製造することができる。すなわち、溶融状態の封止用樹脂を太陽電池素子表面に押圧して貼り付けるので、太陽電池セル表面の凹凸に沿って封止用樹脂が流動して凹凸に樹脂が充填され、空隙や気泡の残留が抑制される。特に、集電電極やバスバー電極、あるいはインターコネクタなど表面に１００μｍ以上の凹凸がある太陽電池素子を封止する場合に顕著な効果を奏する。

さらには、太陽電池素子と封止用樹脂との接着性が向上し、前述した空隙や気泡の残留がないことと相まって、長期間の屋外暴露でも太陽電池素子と封止用樹脂が剥離するようなことがない、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することが可能となる。

また、溶融状態で封止用樹脂を供給するので、シート状に成形された封止用樹脂を使用する場合の欠点を解決し、安価なコストで太陽電池モジュールを製造することができる。

また、封止用樹脂が溶融状態にあるうちにローラーで加圧するため、封止用樹脂の厚みの均一性を増すことができる。また、加圧ローラーと太陽電池素子とのギャップを調整することにより、封止用樹脂の厚みを制御することができる。

前記封止工程の前に、表面材または裏面材上に、加熱溶融した封止用樹脂を供給し、該封止用樹脂が溶融状態にあるうちに、該封止用樹脂をローラーで加圧し、該封止用樹脂上に太陽電池素子を載置する工程を有することにより、以下の効果がある。すなわち、表面材または裏面材上に、厚みムラが少なく平面性に優れた封止用樹脂を形成することができ、封止用樹脂上に太陽電池素子を載置した際に、封止用樹脂と太陽電池素子の間に気泡が溜まりにくくなる。

表面材が表面の平面性が高いガラス基板であることにより、封止用樹脂の厚みの均一性を高めることができる。これにより、さらに、太陽電池モジュール内に気泡が残らないようになる。表面材が耐侯性樹脂フィルムであることにより、表面材をロールで供給することができるようになり、これにより長尺の太陽電池モジュールを連続生産することが可能となる。

前記封止工程が、太陽電池素子の両面を封止する工程であることにより、封止された太陽電池素子の両面を平坦な状態に仕上げることができる。それにより、封止された太陽電池素子をその後の工程でガラス基板のような剛直な基板に貼り合わせる場合も、基板の接着面と封止用樹脂の接着面の平坦性が確保できる。加えて、気泡の残留なく、外観や信頼性に優れる太陽電池モジュール製造できるという効果も併せ持つ。また、従来の太陽電池モジュールのなかで最も一般的である、太陽電池素子の両面に封止用樹脂を配して太陽電池素子を封止する構造の太陽電池モジュールに適用することができる。従って、封止に供することができる太陽電池セルも特に限定されないという点で、極めて汎用性に富む製造方法と言える。

前記封止工程の後に、封止された太陽電池素子を、加熱した表面材または裏面材上に載置し、封止用樹脂が溶融状態にあるうちにローラーで加圧する工程を有することによって、透光性部材としてのガラス基板への接着をも連続して行うことができる。そのため、太陽電池モジュールの生産性がさらに向上する。

ローラー加圧時の封止用樹脂の粘度が、１０万ｍＰａ・ｓ〜１０００万ｍＰａ・ｓであることにより、樹脂の流動性が適度であり、ダレがなく押し出し機からある程度容易に押し出すことができる。

前記封止用樹脂を押出機で供給することにより、簡便な設備による高スループットでの生産が可能となる。

前記封止工程の後に、太陽電池モジュール全体を加熱する工程を有することによって、封止用樹脂と各部材との接着性がさらに向上し、より信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。

前記封止工程の前に、太陽電池素子を加熱する工程を有することによって、太陽電池素子表面の凹凸への封止用樹脂の追従性が一層良好になるとともに、太陽電池素子と封止用樹脂との接着性が向上する。従って、これらの間の空隙や気泡の残留をより確実に抑制しながら信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することが可能となる。

封止用樹脂が熱可塑性樹脂であることにより、封止用樹脂を加熱溶融する際に１５０℃以上の高い温度まであげることができ、これにより、封止用樹脂の粘度を下げて供給することができるため、封止用樹脂の厚みの可変域を広げることができる。また、封止用樹脂が熱可塑性樹脂であることにより、封止用樹脂の架橋工程が不要となるため、生産のスループットがあがる。

本発明の一形態を、図１を用いて説明する。

図１において、１は表面材、２は太陽電池素子、３は第１の封止用樹脂、４は第２の封止用樹脂、５，６は樹脂ペレット、７は押出機、８はＴダイ等のダイス、９は第１の加圧ローラー、１０は第２の加圧ローラーである。

図１に示す様に、まず、第１の封止用樹脂ペレット５を押出機７中で加熱溶融し、ダイス８から、第１の封止用樹脂３を表面材１上に供給する。表面材１は、第１の加圧ローラー９、第２の加圧ローラー１０により、左方向から右方向へと一定速度で搬送されているため、表面材１上には一定量の封止用樹脂が均一に供給される。そして、供給された第１の封止用樹脂３は、溶融状態にあるうちに、第１の加圧ローラー９で加圧される。これにより、表面材１と第１の封止用樹脂３との間に気泡が溜まらないようになる。

その後、第１の封止用樹脂３が溶融状態にあるうちに、第１の封止用樹脂３上に太陽電池素子２を載置する。次いで、第２の封止用樹脂ペレット６を押出機７中で加熱溶融し、ダイス８から、第２の封止用樹脂４を太陽電池素子２上に供給する。

太陽電池素子２はあらかじめ加熱されていることが好ましく、その温度は封止用樹脂３，４のダイス８からの押出し温度以上であることが望ましい。こうすることによって、第１の封止用樹脂３上に太陽電池素子２を載置した際も、また、太陽電池素子２上に第２の封止用樹脂４を供給する際にも、封止用樹脂３，４の温度が急激に低下することが無い。そのため、封止用樹脂３，４と太陽電池素子２との界面での十分な接着性発現を期待できる。太陽電池素子２の加熱方法は熱風や赤外線ヒーターなど、従来公知な方法を種々選択して用いればよい。

次に、供給された第２の封止用樹脂４、及び第１の封止用樹脂３は、溶融状態にあるうちに、第２の加圧ローラー１０で加圧される。これにより、太陽電池素子２と第２の封止用樹脂４との間に気泡が溜まらないようになる。さらに、第１の封止用樹脂３上に太陽電池素子２を載置した際に残った気泡をも、第２の加圧ローラー１０により押し出すことができるため、表面材１と第２の封止用樹脂４間の脱泡をも良好に行えることとなる。

ここで、溶融状態とは、封止用樹脂の平均温度が融点以上であることをいい、具体的には、封止用樹脂の粘度が１０００万ｍＰａ・ｓ以下であること、好ましくは１０万〜１０００万ｍＰａ・ｓ、より好ましくは５０万〜５００万ｍＰａ・ｓであることをいう。１０００万ｍＰａ・ｓを超えると樹脂の流動性が小さすぎて、素子表面の凹凸への追従性が不十分となり、空隙や気泡の残留が発生しやすくなり、また、樹脂と素子との接着性も不十分となり易い。一方、１０万ｍＰａ・ｓ未満であると樹脂の流動性が高すぎるため、太陽電池素子の凹凸を埋めるに十分な樹脂の厚さを保持できない。

封止用樹脂が十分な溶融状態で加圧ローラに供給されるためには、封止用樹脂のダイスからの押出し温度を、封止用樹脂の融点よりも５０〜８０℃程度高い温度とすることが好ましい。

加圧ローラーで加圧した後の封止用樹脂の厚みは１００〜１，０００μｍであることが好ましく、２００〜８００μｍであることがより好ましい。１００μｍ未満であるとシート形状を保つのが困難となり、１，０００μｍを超えると樹脂の単位時間あたりの押出し量が大きくなり、十分なスループットが得られなくなる。なお、封止用樹脂の厚みは、加圧ローラー間のギャップを調整することにより調整することができる。

尚、図１では、加圧ローラーを、表面材の封止用樹脂が供給される側及び供給されない側の両側に設けてあるが、加圧ローラーは、少なくとも封止用樹脂が供給される側にあればよい。この際には、表面材をコンベア等で搬送すればよい。

この様にして得られた太陽電池モジュールは、全体を加熱することが好ましい。太陽電池モジュール全体を加熱することによって、封止用樹脂と太陽電池素子および／または表面材との接着性をより確実なものにすることができるので、太陽電池モジュールの信頼性をより高めることができる。加熱方法としては、コンベアオーブンによって連続的に加熱する方法、オーブンを用いて枚葉で加熱する方法などがある。このうちでも、本発明が目的の一つとする連続生産によるスループットの向上に適うためには、熱風や赤外線ヒーターなどによるコンベアオーブンによる加熱が好適である。

本発明の太陽電池モジュール製造方法は、安価な樹脂ペレットを溶融し、少なくとも太陽電池素子片面に供給して製造するため、製造コストが安い。また、太陽電池モジュールの内部に気泡が残らなくなるため信頼性に優れた太陽電池モジュールを製造することができる。

次に、本発明の他の形態を、図６を用いて説明する。

図６において、２は太陽電池素子、６１は加圧ローラー、６２は表面封止用樹脂、６３は裏面封止用樹脂、６４はホッパー、７は押出機、８はダイスである。

本例では、太陽電池素子２の両面に封止用樹脂を同時に供給する。封止用樹脂は、ペレット状の原料としてホッパー６４より投入され、押出機７によって溶融され、Ｔダイ等のダイス８に設けられたスリットより溶融状態で押出される。押出された表面封止用樹脂６２，裏面封止用樹脂６３は、太陽電池素子２の表面及び裏面側に供給され、溶融状態にあるうちに加圧ローラー６１によって加圧される。

次に、図７に示す様に、封止された太陽電池素子（太陽電池素子封止体７３）を、あらかじめヒーター等で加熱されたガラス基板等の表面材７２に載置し、封止用樹脂が溶融状態にあるうちに、加圧ローラー７１で端部より加圧する。こうすることによって、表面の透光性部材としてガラス基板を用いた太陽電池モジュールを、一貫して製造することが可能となる。

加圧をローラーで行うことによって、太陽電池素子封止体の表面が平坦に仕上がり、封止体と表面材または裏面材とを貼り合わせるときに、気泡の残留を抑制することができる。また、ローラーを用いれば、太陽電池素子よりも幅の広い樹脂溶融体を圧着することができ、太陽電池素子が完全に樹脂に埋設された状態の太陽電池セル封止体を簡単に作製することができる。

以下、本発明で用いる部材について詳細に説明する。

＜太陽電池素子＞
太陽電池素子には、結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、アモルファスシリコン、銅インジウムセレナイド、化合物半導体など、従来公知な素子を目的に応じて種々選択して用いて良い。これら太陽電池素子は、単独で用いても良いが、所望する電圧あるいは電流に応じて複数個を直列または並列に接続した太陽電池素子ストリングとした状態で本発明の製造工程に用いることができる。また、これとは別に絶縁化した基板上に太陽電池素子を集積化して所望の電圧あるいは電流を得るようにしたものを太陽電池素子として用いることもできる。

太陽電池素子の表面には通常、発電した電力を外部に取り出すために櫛型の集電電極や、集電電極からの電力を集めるためのバスバー電極などの電極部材が設けられている。また、素子への逆バイアス印加を防止するためにバイパスダイオードを素子に搭載することも必要に応じて行われる。

＜表面材＞
表面材には特に限定はないが、ガラス、透明樹脂フィルム、透明樹脂板などが好ましい。一般的には、耐衝撃性、透明性などの観点からガラスが用いられている。本発明においては、加圧ローラーで加圧するため強度や平面性に優れている材料として、ガラスを用いることが特に好ましい。

＜封止用樹脂＞
封止用樹脂は、太陽電池素子の凹凸を充填すると共に、外部環境から素子を保護するために用いられるものである。従って、太陽電池モジュールの充填材として要求される性能を満たし、且つ、加熱により溶融し、押し出し機で押し出し可能な樹脂であれば特に限定はない。ここで太陽電池モジュールの充填材として要求される性能とは、例えば、透明性、耐侯性、耐熱性、モジュール構成材料との接着性などである。ただし、封止用樹脂が非受光面側に用いられる場合には、透明性は必要としない。

このような要求を満たす材料としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）樹脂、アイオノマー樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。他にも、エチレン−不飽和脂肪酸エステル−不飽和脂肪酸三元共重合体なども使用することができる。中でもＥＡＡ樹脂、ＥＭＡＡ樹脂、アイオノマー樹脂、とりわけＥＭＡＡ樹脂は、有機過酸化物等で架橋を行わなくても耐候性、接着性、耐熱性、耐寒性、耐衝撃性など太陽電池用途としてバランスのとれた物性を有している。したがって、これらの樹脂は、本発明の製造方法においては好適に用いられる。

受光面側の封止用樹脂には耐候性、接着性、耐熱性等を向上させる目的で、添加剤を配合することが好ましい。具体的には、耐候性を向上させるために紫外吸収剤、光安定化剤を、耐熱性を向上させるために酸化防止剤を、接着性を向上さ素子ためにシランカップリング剤、チタンカップリング剤を配合する。配合方法は、あらかじめ封止用樹脂のペレットと添加剤を十分に混合したものを押出し機のホッパーに投入すれば、添加剤の分散した熱可塑性樹脂を押出すことができる。

非受光面側の封止用樹脂は、太陽電池素子裏面の凹凸を充填すると共に、外部環境から素子を保護するために必要である。また、裏面材を太陽電池素子裏面に設ける場合には、裏面材を太陽電池素子に接着する役割も果たす。したがって、受光面側の封止用樹脂と同様に耐候性、接着性、耐熱性が要求されるため、受光面側の封止用樹脂として好適な材料を非受光面側の封止用樹脂としても用いることが好ましい。通常は、受光面側の封止用樹脂と同じ材料を非受光面側の封止用樹脂にも用いる。また、受光面側の封止用樹脂同様に、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤等の添加剤も通常配合される。また、透明性に関しては必須ではないので、添加剤と共に無機酸化物等のフィラーを加えて耐候性や機械的強度を向上さ素子ことが可能であり、また、顔料等によって着色してもよい。

＜加圧ローラー＞
加圧ローラーは駆動機構を設け回転させることが望ましく、そうすることで太陽電池素子等の搬送を加圧ローラーで兼ねることが可能となる。また、溶融状態にある封止用樹脂が加圧ローラー挿入部に溜まることなく極めて均一な厚みで太陽電池素子に圧着される。さらに、回転速度を変化させることで、封止用樹脂の厚みを調整することも可能となる。

加圧ローラーの構造や材質も特に限定されないが、封止用樹脂との離型性に優れ、太陽電池素子表面の凹凸に追従して封止用樹脂を均一に押圧できるような構造、材質であることが望ましく、具体的には、スプリング等で二本の加圧ローラー間のギャップを変えながら押圧力を一定に保つような構造を有するシリコーンゴム製のローラーなどが挙げられる。

＜押出機＞
押出機の構造は特に限定されないが、ポンプによって、加熱溶融させた封止用樹脂を押出すものが一般的であり、樹脂の溶融粘度に応じて、ギアポンプ式、スクリューポンプ式などから種々選択することができる。太陽電池素子の封止に用いる封止用樹脂は、通常、溶融粘度が大きく、また、単位時間あたりの押出し量が多いので、スクリューポンプ式の押出し機を用いることが望ましい。

以下、本発明の太陽電池モジュールの製造方法を具体的実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変更することができる。

＜実施例１＞
図１に、本実施例の太陽電池モジュールの製造方法の概略を示した。

太陽電池素子２として、約１５０ｍｍ角の多結晶シリコン太陽電池セルを６枚直列化したものをさらに４列並べて直列化し、６Ｘ４の計２４枚の太陽電池セルを直列化した太陽電池セルストリングを作製した。セルの直列化は銅タブよりなるインターコネクタによって行い、電極取り出し部には予め剥離しやすいポリエステルテープを貼り付けておく。なお、ここで用いた多結晶シリコン太陽電池セルは厚さは約２５０μｍであり、高さ約５０μｍの櫛型集電電極が形成されたものである。太陽電池セルストリングは、集電電極に直列化に用いる銅タブの厚みが加わるので、表面には最大で２００μｍ程度の凹凸が形成された状態となっている。また、封止用樹脂を加圧する際に、太陽電池セルがずれて隣接するセル同士が接触することを防止するために、封止用樹脂よりも高い融点をもつ樹脂のテープ（例えばポリエステルテープ）で隣接するセル同士を固定している。

まず、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）樹脂（融点９２℃）のペレット５を、押出機７に投入、約１６０℃で加熱溶融したのち、押出機７の先端に取り付けた有効幅８００ｍｍのダイス８のスリットより、第１の加圧ローラー９の端に落とした。ここで、第１の加圧ローラー９には駆動装置がついており、これにより、表面材１であるガラス基板を、左方向から右方向へ送り出すことが可能となっている。従って、第１の加圧ローラー９の端に落とされた溶融状態にある第１の封止用樹脂３は、第１の加圧ローラー９が回転することで、加圧されながら表面材１上に供給される。ダイス８から押出されて、第１の加圧ローラー９に落とされる直前の第１の封止用樹脂３の溶融粘度は約１００万ｍＰａ・ｓ程度であり、まだ完全な溶融状態にある。そのため、第１の加圧ローラー９で加圧することにより、第１の封止用樹脂３と表面材１間に気泡を貯めずに、平面性が高く、樹脂厚みの均一性に優れた約５００μｍ厚の第１の封止用樹脂３を、表面材１上に供給することができた。

次に、上記太陽電池素子２を、表面材１上に供給した第１の封止用樹脂３上にのせた。この際に、太陽電池素子２は、赤外線ヒーター（図示していない）で１８０℃に加熱しながら、第２の加圧ローラー１０に搬送した。この際の第１の封止用樹脂３の溶融粘度は約１２０万ｍＰａ・ｓ程度であり、まだ完全な溶融状態にある。

次に、第１の封止用樹脂３を押出供給したと同様に、第２の封止用樹脂４であるＥＭＡＡ樹脂を太陽電池セルストリング上に供給した。まず、ＥＭＡＡ樹脂（融点９２℃）のペレット６を、右側の押出機７に投入、約１６０℃で加熱溶融したのち、押出機７の先端に取り付けた有効幅８００ｍｍのダイス８のスリットより、第２の加圧ローラー１０の端に落とした。ここで、第２の加圧ローラー１０には駆動装置がついており、これにより、表面材１を、左方向から右方向へ送り出すことが可能となっている。従って、第２の加圧ローラー１０の端に落とされた溶融状態にある第２の封止用樹脂４は、第２の加圧ローラー１０が回転することで、加圧されながら太陽電池素子２上に供給される。ダイス８から押出されて、第２の加圧ローラー１０に落とされる直前の第２の封止用樹脂４の溶融粘度は約１００万ｍＰａ・ｓ程度であり、まだ完全な溶融状態にある。そのため、第２の加圧ローラー１０で加圧しながら搬送することにより、第２の封止用樹脂４と太陽電池素子２間に気泡を貯めずに、平面性が高く、樹脂厚みの均一性に優れた約５００μｍ厚の第２の封止用樹脂４を、太陽電子素子２上に供給することができた。また、第２の加圧ローラー１０に加圧される直前の第１の封止用樹脂３の溶融粘度は約１５０万ｍＰａ・ｓ程度であり、まだ完全な溶融状態にある。そのため、第２の加圧ローラー１０で加圧しながら搬送することにより、第１の封止用樹脂３と太陽電池素子２間にも気泡を貯めずに、太陽電池素子２を封入することができた。

＜実施例２＞
図２に、本実施例の太陽電池モジュールの製造方法の概略を示した。符号を省略した部分は、図１と同じ構成である。

太陽電池素子２を第１の封止用樹脂３上に載せる際に第３の加圧ローラー２１を用い、また、太陽電池素子２を第３の加圧ローラー２１間に通す際に、ストリング間で折り曲げながら挿入した。それ以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作成した。

本実施例では、太陽電池素子２の各セルは、第３の加圧ローラー２１で加圧されるまでは第１の封止用樹脂３とは接触しておらず、加圧時に一列のセルのみが第１の封止用樹脂３と第３の加圧ローラー２１間で加圧され第１の封止用樹脂３に接着される。このように太陽電池素子２を順次第１の封止用樹脂３上に接着させることにより、太陽電池素子２と第１の封止用樹脂３間の脱泡性をさらに改善することができるため、さらに外観と信頼性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。

＜実施例３＞
図３に、本実施例の太陽電池モジュールの製造方法の概略を示した。符号を省略した部分は、図２と同じ構成である。

太陽電池素子２として、可曲性太陽電池セルストリング３１を用いた。それ以外は実施例２と同様にして太陽電池モジュールを作成した。

可曲性太陽電池セルストリング３１は、０．１５ｍｍ厚の可曲性ステンレス基板上に約１ｍｍ厚のアモルファスシリコンを形成した可曲性太陽電池セルを６枚直列化したものをさらに４列並べて直列化し、６Ｘ４の計２４枚の太陽電池セルを直列化したものである。

可曲性太陽電池セルストリング３１は可曲性に優れており、半径３００ｍｍのロールに巻きつけることも可能である。従って、第１の封止用樹脂３と可曲性太陽電池セルストリング３１を第３の加圧ローラー２１で加圧する際に、可曲性太陽電池セルストリング３１は曲面状に曲げて供給できるため、脱泡性をさらに改良することができる。

＜実施例４＞
図４に、本実施例の太陽電池モジュールの製造方法の概略を示した。符号を省略した部分は、図３と同じ構成である。

表面材の代わりに、裏面材４１としてロールから巻き出された０．２ｍｍ厚の塗装ガルバリウム鋼板を用いた。さらに、第２の封止用樹脂４を第２の加圧ローラー１０で加圧した後、第２の封止用樹脂４が溶融状態にあるうちに、ロールから巻き出された表面材４２（５０μｍ厚のフッ素樹脂フィルム）を、第４の加圧ローラー４３で加圧して接着させた。それ以外は実施例３と同様にして太陽電池モジュールを作成した。

このようにすることにより、外観と信頼性に優れた可曲性太陽電池モジュールを連続的に作成することができる。

＜実施例５＞
図５に、本実施例の太陽電池モジュールの製造方法の概略を示した。符号を省略した部分は、図４と同じ構成である。

太陽電池素子として、ロール状太陽電池セル５１を用いた。それ以外は実施例４と同様にして太陽電池モジュールを作成した。ロール状太陽電池セル５１は、０．１５ｍｍ厚のロール状のステンレス基板上に約０．４μｍ厚のアモルファスシリコン太陽電池をロールツーロール方式で作成したものである。

本実施例に示したように、ロール状太陽電池セルを用いることにより、太陽電池モジュールを構成する部材すべてを連続的に供給でき、かつ連続的に太陽電池モジュールを製造することができるようになる。

＜実施例６＞
図６に、本実施例の太陽電池モジュールの製造方法の概略を示した。

スクリュー直径３０ｍｍの１軸押出機７のホッパー６４に、添加剤としてベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定化剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を混合したＥＭＡＡ樹脂（融点９２℃）のペレットを投入する。そして、押出機７の先端に取り付けた有効幅８００ｍｍのＴダイ（ダイス８）のスリットより樹脂を押出す。ダイス８より押出される樹脂の温度は１６０℃である。

表面封止用樹脂６２は、まず初めにダイス８のスリットよりやや下方にある表面がシリコンゴムで覆われた２本の加圧ローラー６１の間に挿入される。挿入は、最初ダイス８より押出された表面封止用樹脂６２を一旦加圧ローラー６１間に挿入済みのフィルムの端部に乗せ、フィルムとともに押出された表面封止用樹脂６２を加圧ローラー６１間に挿入し、その後、フィルムを取り去ることによって行う。２本の加圧ローラー６１には、ローラー間に挿入される材料を一定の圧力で押圧できるようにスプリング機構が備えられ、また、回転速度可変のモーターによる駆動機構が備えられている。

裏面封止用樹脂６３も、表面封止用樹脂６２と同様にして、ダイス８のスリットよりもやや上方にある加圧ローラー６１間に挿入される。

こうして、加圧ローラー６１の間には、上方及び下方それぞれより溶融状態にある封止用樹脂が供給される。なお、表面封止用樹脂６２、裏面封止用樹脂６３の加圧ローラー６１直前における溶融粘度は、いずれも１００万ｍＰａ・ｓ程度、厚みは４００μｍである。

次に、太陽電池素子２として、実施例１と同じ太陽電池セルストリングを、コンベアで搬送しながら赤外線ヒーターで１８０℃に加熱して表面及び裏面に押出された封止用樹脂が配されるように加圧ローラー６１間に挿入する。そして、加圧ローラー６１により太陽電池セルストリング両面に封止用樹脂を圧着する。この時の太陽電池セルストリングの搬送速度は１．５ｍ／分である。

次に、図７に示す様に、封止された太陽電池素子（太陽電池素子封止体７３）を１８０℃に加熱した３．２ｍｍの白板強化ガラス（表面材７２）の上に角度をつけて戴置する。そして、加圧ローラー７１間に表面材７２及び太陽電池素子封止体７３を挿入して端部より太陽電池素子封止体７３を表面材７２に圧着する。

この後、１８０℃で２０分間熱処理した後、冷却する。最後に、電極取り出し部にあらかじめ貼り付けてあったポリエステルテープ上の封止用樹脂をポリエステルテープごと除去してリード線を半田付けし、半田付け部の電極露出部をシリコーン樹脂でシールして太陽電池モジュールを完成させる。

このようにして作製した太陽電池モジュールの外観を観察したところ、封止材中の気泡や空隙の残留も無く、特に問題の無いものであった。またＡ．Ｍ．−１．５、１００ｍＷ／ｃｍ²の擬似太陽光下で電気出力を測定したところ、従来の真空ラミネーターを用いて作製した太陽電池モジュールと同等の出力が出ていることを確認できた。さらに、作製した太陽電池モジュールの信頼性を確認するために、以下のような高温高湿試験、温湿度サイクル試験、温度サイクル試験を行った。

（１）高温高湿試験
８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中に１０００時間投入する。

（２）温湿度サイクル試験
−４０℃／３０分、８５℃／８５％ＲＨ／２０時間の温湿度サイクルを１０サイクル行う。

（３）温度サイクル試験
−４０℃／３０分、９０℃／４時間の温度サイクルを２００サイクル行う。

各試験を行った結果、いずれの試験においても太陽電池モジュールの外観及び電気特性に変化は認められず、本製造方法にかかる太陽電池モジュールが屋外使用条件下における優れた長期信頼性を有していることが確認された。

＜実施例７＞
図８に、本実施例の太陽電池モジュールの製造方法の概略を示した。本実施例では、実施例６において、押出機のダイスから下向きに封止用樹脂を押出す構成とする。

２台の押出機７のダイス８より押出された封止用樹脂は、ダイス８の下方に設けられた加圧ローラー６１によって太陽電池素子２に圧着され、太陽電池素子封止体が製造される。その後、太陽電池素子封止体は、曲げられながら水平に戴置されたガラス基板上にロールよって圧着される。本実施例では、太陽電池素子として１５５ｍｍ角のステンレス基板上に成膜された薄膜シリコン太陽電池素子を用いており、太陽電池素子に可とう性があるため、太陽電池素子封止体が曲げられても問題はない。

上記以外は実施例６と同様にして作製された太陽電池モジュールを評価したところ、電気出力、信頼性共に問題はなく、実施例６の太陽電池モジュールと同等の性能を有していることが確認された。

本発明の製造方法の一例を示した図である。 本発明の製造方法の他の例を示した図である。 本発明の製造方法の他の例を示した図である。 本発明の製造方法の他の例を示した図である。 本発明の製造方法の他の例を示した図である。 本発明の製造方法の他の例を示した図である。 本発明の製造方法の他の例を示した図である。 本発明の製造方法の他の例を示した図である。 従来の太陽電池モジュールの構成材料を示した図である。 従来の太陽電池モジュールの構成を示した図である。 従来の太陽電池モジュールの他の構成を示した図である。

符号の説明

１：表面材
２：太陽電池素子
３：第１の封止用樹脂
４：第２の封止用樹脂
５，６：樹脂ペレット
７：押出機
８：ダイス
９：第１の加圧ローラー
１０：第２の加圧ローラー
２１：第３の加圧ローラー
３１：可曲性太陽電池セルストリング
４１：裏面材
４２：表面材
４３：第４の加圧ローラー
５１：ロール状太陽電池セル
６１：加圧ローラー
６２：表面封止用樹脂
６３：裏面封止用樹脂
６４：ホッパー
７１：加圧ローラー
７２：表面材
７３：太陽電池素子封止体
９１：ガラス基板
９２，９３：シート状充填材
９４：太陽電池素子
９５：裏面シート
９６：充填材
１００：スーパーストレート構造太陽電池モジュール
１１０：サブストレート構造太陽電池モジュール
１１１：表面フィルム
１１２：太陽電池素子
１１３：裏面鋼板
１１４：充填材

Claims (11)

1. 太陽電池素子を加熱する工程と、
   該加熱された太陽電池素子の少なくとも片面に、加熱溶融した封止用樹脂を供給し、該封止用樹脂が溶融状態にあるうちに、該封止用樹脂をローラーで加圧する封止工程を有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記封止工程の前に、表面材または裏面材上に、加熱溶融した封止用樹脂を供給し、該封止用樹脂が溶融状態にあるうちに、該封止用樹脂をローラーで加圧し、該封止用樹脂上に太陽電池素子を載置する工程を有す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の製造方法。
3. 前記表面材が、ガラス基板または耐侯性樹脂フィルムであることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記封止工程が、太陽電池素子の両面を封止する工程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の製造方法。
5. 前記封止工程の後に、封止された太陽電池素子を、加熱した表面材または裏面材上に載置し、封止用樹脂が溶融状態にあるうちにローラーで加圧する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記表面材が、ガラス基板または耐侯性樹脂フィルムであ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。
7. ローラー加圧時の封止用樹脂の粘度が、１０万ｍＰａ・ｓ〜１０００万ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
8. 前記封止用樹脂を押出機で供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
9. 前記封止工程の後に、太陽電池モジュール全体を加熱する工程を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
10. 前記封止用樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
11. 前記熱可塑性樹脂がエチレン−メタクリル酸共重合体を主成分とすることを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

Images