JP5506295B2 - Solar cell module and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は太陽電池モジュールおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a solar cell module and a manufacturing method thereof.
近年、環境保護の観点から、太陽光発電システムが導入されている。太陽光発電システムの1ユニットを形成する太陽電池モジュールは、一般に、ガラス基板上に、樹脂からなる受光面側充填材、太陽電池素子等の光電変換部、樹脂からなる裏面側充填材、裏面保護材などのシート状部材を順に重ねあわせて加熱加圧することによって製造される。   In recent years, a photovoltaic power generation system has been introduced from the viewpoint of environmental protection. A solar cell module that forms one unit of a photovoltaic power generation system generally has a light receiving surface side filler made of resin, a photoelectric conversion part such as a solar cell element, a back side filler made of resin, and a back surface protection on a glass substrate. It is manufactured by stacking sheet-like members such as materials in order and heating and pressing.
このような太陽電池モジュールは、温度変化が大きい環境下で使用されると、特に樹脂からなる受光面側及び裏面側の充填材が熱によって膨張や収縮を起こし、光電変換部に応力が加わり、光電変換部に悪影響を与えるおそれがあった。また、太陽電池モジュールには、軽量化の観点から樹脂からなる基板(以下、樹脂基板とする)を用いるものもある。しかしながら、樹脂基板は、一般的に熱膨張率が大きいことから、ガラス基板よりも熱による膨張や収縮の変位量が大きい。このため、光電変換部を複数の太陽電池素子をインターコネクターで接続して構成した場合、充填材のみならず、樹脂基板の熱膨張や収縮によってインターコネクターに応力が加わり、疲労破断する場合があった。そこで、従来では、インターコネクターにばね構成用金属材料を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   When such a solar cell module is used in an environment where the temperature change is large, the filler on the light-receiving surface side and the back surface side made of resin causes expansion and contraction due to heat, and stress is applied to the photoelectric conversion unit, There was a possibility of adversely affecting the photoelectric conversion part. Some solar cell modules use a substrate made of resin (hereinafter referred to as a resin substrate) from the viewpoint of weight reduction. However, since a resin substrate generally has a large coefficient of thermal expansion, the amount of displacement due to expansion or contraction due to heat is larger than that of a glass substrate. For this reason, when the photoelectric conversion part is configured by connecting a plurality of solar cell elements with an interconnector, stress may be applied not only to the filler but also to the interconnector due to thermal expansion and contraction of the resin substrate, resulting in fatigue fracture. It was. Therefore, conventionally, a method using a metal material for forming a spring for an interconnector has been proposed (for example, see Patent Document 1).
特開2004−259831号公報JP 2004-259831 A
しかしながら、特許文献1に記載の太陽電池モジュールでは、光電変換部に加わる応力を低減することができなかった。また、この太陽電池モジュールでは、インターコネクターに使用する金属材料としてばね構成用のものを用いなければならず、インターコネクターの他の特性、例えば、導電性等の電気的特性が劣る可能性があった。   However, in the solar cell module described in Patent Document 1, the stress applied to the photoelectric conversion unit could not be reduced. Further, in this solar cell module, the metal material used for the interconnector must be a spring material, and other characteristics of the interconnector, for example, electrical characteristics such as conductivity, may be inferior. It was.
本発明は、上述した課題に鑑みて成されたものであり、その目的は光電変換部に加わる応力を低減し、信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することである。   This invention is made | formed in view of the subject mentioned above, The objective is to reduce the stress added to a photoelectric conversion part, and to provide a highly reliable solar cell module.
本発明の太陽電池モジュールは、合成樹脂基板と、該合成樹脂基板上に配置された第1樹脂層と、該第1樹脂層上に配置された光電変換部と、前記合成樹脂基板と接触しないように該光電変換部上に配置された第2樹脂層と、を備え、前記第1樹脂層は、前記合成樹脂基板及び前記第2樹脂層に比し、引張弾性率が小さいことを特徴とする。 Solar cell module of the present invention includes a synthetic resin substrate, a first resin layer disposed on said synthetic resin substrate, a photoelectric conversion unit disposed in the first resin layer, not in contact with the synthetic resin substrate A second resin layer disposed on the photoelectric conversion unit , wherein the first resin layer has a smaller tensile elastic modulus than the synthetic resin substrate and the second resin layer. To do.
本発明の太陽電池モジュールによれば、基板と光電変換部との間に配置されている第1樹脂層の引張弾性率を基板及び第2樹脂層の引張弾性率よりも小さくしたことにより、第1樹脂層が基板及び第2樹脂層よりも変形しやすい。そのため、本発明の太陽電池モジュールでは、第1樹脂層のせん断変形により、基板の熱による膨張や収縮によって生じる熱応力を緩和し、光電変換部に加わる応力を低減することができる。また、第2樹脂層は、第1樹脂層よりも引張弾性率が大きいため、第1樹脂層に比べて光電変換部を拘束する力が強く、光電変換部の位置ずれを抑制することができる。   According to the solar cell module of the present invention, the tensile elastic modulus of the first resin layer disposed between the substrate and the photoelectric conversion unit is made smaller than the tensile elastic modulus of the substrate and the second resin layer. One resin layer is more easily deformed than the substrate and the second resin layer. Therefore, in the solar cell module of the present invention, thermal stress generated by expansion and contraction due to heat of the substrate can be relaxed by the shear deformation of the first resin layer, and the stress applied to the photoelectric conversion unit can be reduced. In addition, since the second resin layer has a higher tensile elastic modulus than the first resin layer, the force that restrains the photoelectric conversion unit is stronger than that of the first resin layer, and the displacement of the photoelectric conversion unit can be suppressed. .
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを示す図面であり、(a)は受光面側から見た平面図を示し、(b)は図1(a)をA−A’から見た断面図を示す。It is drawing which shows the solar cell module which concerns on one Embodiment of this invention, (a) shows the top view seen from the light-receiving surface side, (b) is the cross section which looked at Fig.1 (a) from AA '. The figure is shown. 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールに正圧荷重が加わり撓みが生じたときの、断面の様子を示すモデル図である。It is a model figure which shows the mode of a cross section when a positive pressure load is added to the solar cell module which concerns on one Embodiment of this invention, and bending arises. 本発明の太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図であり、(a)は第1予備積層体の製造工程を示し、(b)は第2予備積層体の製造工程を示し、(c)は第1予備積層体と第2予備積層体を一体化する製造工程を示す。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the solar cell module of this invention, (a) shows the manufacturing process of a 1st preliminary laminated body, (b) shows the manufacturing process of a 2nd preliminary laminated body, (c) is The manufacturing process which unifies a 1st preliminary laminated body and a 2nd preliminary laminated body is shown. 本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of the solar cell module of this invention. 本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of the solar cell module of this invention.
≪太陽電池モジュールの構造≫
本発明の太陽電池モジュールについて、添付図面を参照しながら説明する。
≪Solar cell module structure≫
The solar cell module of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールXは、図1に示すように、基板1と、透光性の第1樹脂層2と、複数の太陽電池素子3を接続してなる太陽電池素子列(太陽電池マトリクス3’)で構成された光電変換部と、第2樹脂層4と、裏面シート5と、を積層してなる。太陽電池モジュールXは、裏面シート5の外側に、太陽電池素子3で発電された電力を外部に取り出すための端子ボックス(不図示)を備えている。また、複数の太陽電池素子3同士は、インターコネクター6及び接続配線7で電気的に接続されている。以下において、これらの構成要素の説明を行う。   As shown in FIG. 1, a solar cell module X according to an embodiment of the present invention is a solar cell element array formed by connecting a substrate 1, a translucent first resin layer 2, and a plurality of solar cell elements 3. The photoelectric conversion part comprised by (solar cell matrix 3 '), the 2nd resin layer 4, and the back surface sheet 5 are laminated | stacked. The solar cell module X includes a terminal box (not shown) for taking out the electric power generated by the solar cell element 3 outside the back sheet 5. The plurality of solar cell elements 3 are electrically connected to each other through an interconnector 6 and a connection wiring 7. In the following, these components will be described.
<基板>
基板1は、主として光が入射する受光面と、第1樹脂層2が接着される裏面と、を有している。このような基板1は、例えば、青板ガラス(ソーダライムガラス)や青板ガラスから鉄分の除いた白板ガラス、硬質ガラス等のガラス、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂などの合成樹脂からなる透光性を有するものが用いられる。また、基板の形状は、平面を有する平板状に限られることなく、用途に合わせて曲面を有するような形状であってもよい。基板の厚みは、平板状のものであれば、ガラスの場合は3mm程度、合成樹脂の場合は5mm程度のものを使用することができる。また、ポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂の比重は約1.2であり、ガラスの比重は約2.5である。そのため、上述した合成樹脂を用いれば、ガラスよりも基板1を軽量化することができる。一方で、ポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂の熱膨張率は、ガラスよりも大きい。例えば、硬質ガラスの熱膨張率は8.5×10−6/℃に対して、ポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂の熱膨張率は6〜9×10−5/℃である。このため仮に温度変化が40℃のときの1mあたりの熱膨張長さを比べると、硬質ガラスの熱膨張長さ約0.34mmに対して、ポリカーボネートおよびアクリル樹脂の熱膨張長さは2.4mm〜3.6mmと非常に大きい。また、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂の合成樹脂の引張弾性率は、2000〜3200MPaであり、硬質ガラスの引張弾性率は、約70GPaである。
<Board>
The substrate 1 has a light receiving surface on which light is mainly incident and a back surface to which the first resin layer 2 is bonded. Such a substrate 1 has translucency made of, for example, blue plate glass (soda lime glass), white plate glass obtained by removing iron from blue plate glass, glass such as hard glass, or synthetic resin such as polycarbonate resin or acrylic resin. Is used. The shape of the substrate is not limited to a flat plate shape having a flat surface, and may be a shape having a curved surface in accordance with the application. The thickness of the substrate may be about 3 mm in the case of glass, and about 5 mm in the case of synthetic resin. The specific gravity of the polycarbonate resin and the acrylic resin is about 1.2, and the specific gravity of the glass is about 2.5. Therefore, if the synthetic resin mentioned above is used, the board | substrate 1 can be reduced in weight rather than glass. On the other hand, the thermal expansion coefficient of polycarbonate resin and acrylic resin is larger than that of glass. For example, the thermal expansion coefficient of hard glass is 8.5 × 10 −6 / ° C., whereas the thermal expansion coefficients of polycarbonate resin and acrylic resin are 6 to 9 × 10 −5 / ° C. For this reason, if the thermal expansion length per meter when the temperature change is 40 ° C. is compared, the thermal expansion length of the polycarbonate and the acrylic resin is 2.4 mm, whereas the thermal expansion length of the hard glass is about 0.34 mm. It is very large with ~ 3.6mm. Moreover, the tensile elastic modulus of the synthetic resin such as polycarbonate resin or acrylic resin is 2000 to 3200 MPa, and the tensile elastic modulus of the hard glass is about 70 GPa.
<第1樹脂層>
第1樹脂層2は、第2樹脂層4と協働して太陽電池マトリクス3’を封止する機能を有する。さらに、第1樹脂層2は、基板1と太陽電池マトリクス3’とを接着する機能を有している。このような第1樹脂層は、たとえば、厚みが0.4mm〜1.2mmのアクリルゲルやシリコンゲルを主成分とする樹脂をシート状に加工したものを使用することができる。また、第1樹脂層2は、粘着性を高めるために、表面に粘着材層を設けてもよい。第1樹脂層2の引張弾性率は、25kPa〜1.5MPaである。
<First resin layer>
The first resin layer 2 has a function of sealing the solar cell matrix 3 ′ in cooperation with the second resin layer 4. Furthermore, the 1st resin layer 2 has the function to adhere | attach the board | substrate 1 and solar cell matrix 3 '. Such a 1st resin layer can use what processed the resin which has acrylic gel and silicon gel whose thickness is 0.4 mm-1.2 mm into a sheet form, for example. Moreover, the 1st resin layer 2 may provide an adhesive material layer on the surface in order to improve adhesiveness. The tensile elastic modulus of the first resin layer 2 is 25 kPa to 1.5 MPa.
引張弾性率Eは下記に示すようにJISK7161を用いて計測することができる。 Tensile modulus E t can be measured using JISK7161 as shown below.
Et=(σ−σ)/(ε−ε
σ:ひずみε=0.0005において測定された引張応力(MPa)
σ:ひずみε=0.0025において測定された引張応力(MPa)
また、第1樹脂層2は、後述の第2樹脂層4よりも引張弾性率Eが小さく、損失係数(tanδ)が大きい。損失係数(tanδ)は、例えば動的粘弾性測定装置を用いて計測することができる。例えばアクリルゲルよりなる第1樹脂層2では、損失係数tanδ≒1.5(20℃のとき)である。
E t = (σ 2 −σ 1 ) / (ε 2 −ε 1 )
σ 1 : Tensile stress (MPa) measured at strain ε 1 = 0.0005
σ 2 : Tensile stress (MPa) measured at strain ε 2 = 0.0025
The first resin layer 2 have a small tensile modulus E t than the second resin layer 4 to be described later, a large loss factor (tan [delta). The loss factor (tan δ) can be measured using, for example, a dynamic viscoelasticity measuring apparatus. For example, in the first resin layer 2 made of acrylic gel, the loss coefficient tan δ≈1.5 (at 20 ° C.).
<光電変換部>
光電変換部は、入射される太陽光を電気に変換する機能を有している。本実施形態における光電変換部は、複数の太陽電池素子3を電気的に接続してなる太陽電池マトリクス3’である。太陽電池素子3は、例えば、厚み0.1〜0.4mm程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンなどからなる。このようなシリコン基板を用いた太陽電池素子3の場合、その大部分を占めるケイ素の熱膨張率は2.6×10−6/℃である。例えば温度変化が40℃のときの1mあたりの熱膨張長さは、0.104mmである。太陽電池素子3の内部にはPN接合が形成されるとともに、その受光面と裏面にはそれぞれ電極が設けられており、さらに受光面には反射防止膜を設けてもよい。太陽電池素子3の大きさとしては、多結晶シリコンであれば、約70〜160mm角程度である。このような太陽電池素子3は、インターコネクター6および接続配線7により直列または並列に電気的に接続することにより、太陽電池マトリクス3’を構成する。
<Photoelectric conversion unit>
The photoelectric conversion unit has a function of converting incident sunlight into electricity. The photoelectric conversion unit in the present embodiment is a solar cell matrix 3 ′ formed by electrically connecting a plurality of solar cell elements 3. The solar cell element 3 is made of, for example, single crystal silicon or polycrystalline silicon having a thickness of about 0.1 to 0.4 mm. In the case of the solar cell element 3 using such a silicon substrate, the thermal expansion coefficient of silicon occupying most of the solar cell element 3 is 2.6 × 10 −6 / ° C. For example, the thermal expansion length per meter when the temperature change is 40 ° C. is 0.104 mm. A PN junction is formed inside the solar cell element 3, electrodes are provided on the light receiving surface and the back surface, and an antireflection film may be provided on the light receiving surface. The size of the solar cell element 3 is about 70 to 160 mm square in the case of polycrystalline silicon. Such solar cell elements 3 constitute a solar cell matrix 3 ′ by being electrically connected in series or in parallel by the interconnector 6 and the connection wiring 7.
なお、光電変換部は、上述したシリコンからなる太陽電池素子3で構成された太陽電池マトリクス3’以外にも、ガラス等の透光性を有する大型の基板上にアモルファスシリコン等より成る薄膜やCIGS等の化合物系の薄膜を積層した形態を選択することができる。   In addition to the solar cell matrix 3 ′ formed of the above-described solar cell element 3 made of silicon, the photoelectric conversion unit may be a thin film made of amorphous silicon or the like on a large transparent substrate such as glass or CIGS. The form which laminated | stacked the compound type thin films, such as these, can be selected.
<第2樹脂層>
第2樹脂層4は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、エチレン−酢酸ビニル共重合体をEVAと略す)から成り、厚さ0.4〜1mm程度のシート状の形態のものが用いられる。これらは、ラミネート装置により減圧下で加熱加圧を行うことで、融着して太陽電池マトリクス3’および他の部材と一体化される。第2樹脂層4には透明なEVAを用いてもよいが、裏面側に用いる場合は、太陽電池モジュールの周囲の設置環境に合わせて酸化チタンや顔料等を含有させ、これにより、白色等に着色させてもよい。また、第2樹脂層4の引張弾性率は、太陽電池マトリクス3’を適度に保持するという観点から、5〜10MPa程度であることが好ましい。シート状のEVAの損失係数は、例えばtanδ≒0.05である。またEVA以外の材質では、PVB樹脂などを用いることができる。
<Second resin layer>
The second resin layer 4 is made of, for example, an ethylene-vinyl acetate copolymer (hereinafter, ethylene-vinyl acetate copolymer is abbreviated as EVA), and has a sheet-like shape with a thickness of about 0.4 to 1 mm. Used. These are fused and integrated with the solar cell matrix 3 ′ and other members by applying heat and pressure under reduced pressure using a laminating apparatus. Transparent EVA may be used for the second resin layer 4, but when used on the back surface side, titanium oxide, pigment, or the like is contained in accordance with the installation environment around the solar cell module, so that white or the like is obtained. It may be colored. Moreover, it is preferable that the tensile elasticity modulus of the 2nd resin layer 4 is about 5-10 Mpa from a viewpoint of hold | maintaining solar cell matrix 3 'moderately. The loss factor of the sheet-like EVA is, for example, tan δ≈0.05. Moreover, PVB resin etc. can be used in materials other than EVA.
<裏面シート>
裏面シート5は、太陽電池素子3、受光面側充填材2および裏面側充填材4に水分が入り込むのを低減する機能を有する。このような裏面シート5としては、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト(PET)シートなどが用いられる。
<Back sheet>
The back sheet 5 has a function of reducing moisture from entering the solar cell element 3, the light receiving surface side filler 2 and the back surface side filler 4. As such a back sheet 5, for example, a fluorine-based resin sheet having weather resistance with an aluminum foil sandwiched therebetween, a polyethylene terephthalate (PET) sheet on which alumina or silica is deposited, and the like are used.
<インターコネクター及び接続配線>
インターコネクター6及び接続配線7は、太陽電池素子3同士を電気的に接続する機能を有する。このようなインターコネクター6及び接続配線7は、形状および材質等は特に限定されないが、例えば、厚さ0.1mm程度、幅1mm〜6mm程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを、所定の長さに切断し、太陽電池素子3の電極上などにハンダ付する形態が好適である。銅の熱膨張率は16.5×10−6/℃である。例えば温度変化が40℃のときの1mあたりの熱膨張長さは0.66mmである。
<Interconnector and connection wiring>
The interconnector 6 and the connection wiring 7 have a function of electrically connecting the solar cell elements 3 to each other. Such interconnectors 6 and connection wirings 7 are not particularly limited in shape and material, but for example, a copper-coated whole surface of a copper foil having a thickness of about 0.1 mm and a width of about 1 mm to 6 mm, A form that is cut into lengths and soldered onto the electrodes of the solar cell element 3 is suitable. The coefficient of thermal expansion of copper is 16.5 × 10 −6 / ° C. For example, the thermal expansion length per meter when the temperature change is 40 ° C. is 0.66 mm.
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュールの作用効果について説明する。   Next, the effect of the solar cell module according to this embodiment will be described.
本実施形態において、例えば、基板1にポリカーボネートを用い、太陽電池素子3に多結晶シリコン系太陽電池素子を用い、インターコネクター6に銅箔を用いた場合、各部材の熱膨張率の関係は、樹脂基板1(熱膨張率:6〜9×10−5/℃)≫インターコネクター6(熱膨張率:16.5×10−6/℃)>太陽電池素子3(熱膨張率:2.6×10−6/℃)となる。そのため、太陽電池モジュールXは、気温の上昇に伴い、基板1の熱膨張長さが突出して大きくなり、第1樹脂層2や太陽電池マトリクス3’に引張の熱応力が加わりやすくなる。 In the present embodiment, for example, when polycarbonate is used for the substrate 1, a polycrystalline silicon solar cell element is used for the solar cell element 3, and a copper foil is used for the interconnector 6, the relationship between the thermal expansion coefficients of the members is as follows. Resin substrate 1 (thermal expansion coefficient: 6 to 9 × 10 −5 / ° C.) >> interconnector 6 (thermal expansion coefficient: 16.5 × 10 −6 / ° C.)> Solar cell element 3 (thermal expansion coefficient: 2.6) × 10 −6 / ° C.). Therefore, in the solar cell module X, as the temperature rises, the thermal expansion length of the substrate 1 protrudes and becomes large, and tensile thermal stress is easily applied to the first resin layer 2 and the solar cell matrix 3 ′.
これに対し、本実施形態では、基板1と太陽電池マトリクス3’の間に配置された第1樹脂層2の引張弾性率Eが基板1及び第2樹脂層4の引張弾性率Eよりも低いため、変形を生じやすい。そのため、本実施形態では、第1樹脂層2が大きくせん断変形することにより、基板1から太陽電池素子3とインターコネクター6に加わる引張の熱応力を第1樹脂層2で緩和することができる。その結果、本実施形態では、上記熱応力によって生じるインターコネクター6の破断や、太陽電池素子3のクラック、太陽電池素子3とインターコネクター6の剥離を抑制することができる。一方で、第2樹脂層4の引張弾性率Etは第1樹脂層2の引張弾性率Etよりも高く、変形を生じにくい。これにより太陽電池マトリクス3’中の太陽電池素子3やインターコネクター6、接続配線7の相互の位置関係を強固に固定して、相互の位置関係のずれにより生じる応力を低減し、太陽電池素子3のクラックや太陽電池素子3とインターコネクター6の接着部の剥離を抑制することができる。 In contrast, in the present embodiment, than the first tensile modulus of the tensile modulus E t of the resin layer 2 is the substrate 1 and the second resin layer 4 E t which is disposed between the substrate 1 and the solar cell matrix 3 ' Therefore, deformation is likely to occur. Therefore, in this embodiment, the 1st resin layer 2 can relieve | moderate the tensile thermal stress added to the solar cell element 3 and the interconnector 6 from the board | substrate 1 because the 1st resin layer 2 carries out a shear deformation greatly. As a result, in the present embodiment, breakage of the interconnector 6 caused by the thermal stress, cracks in the solar cell element 3, and separation of the solar cell element 3 and the interconnector 6 can be suppressed. On the other hand, the tensile modulus E t of the second resin layer 4 is higher than the first tensile modulus of the resin layer 2 E t, hardly deformed. As a result, the mutual positional relationship among the solar cell element 3, the interconnector 6, and the connection wiring 7 in the solar cell matrix 3 ′ is firmly fixed, and the stress caused by the deviation of the mutual positional relationship is reduced. And the peeling of the bonded portion between the solar cell element 3 and the interconnector 6 can be suppressed.
また、本実施形態では、太陽電池マトリクス3’が平板状を成している。このとき、太陽電池モジュールXは、図1(b)に示すように、第1樹脂層2が太陽電池マトリクス3’の表面(基板1と対向する面)に接するように配置され、第2樹脂層4が太陽電池マトリクス3’の裏面(裏面シート5と対向する面)及び側面に接するように配置されている。すなわち、第2樹脂層4は、太陽電池マトリクス3’の第1樹脂層2で覆われた部分以外の領域を被覆するように配置されている。このような形態によれば、第1樹脂層2よりも引張弾性率が小さい第2樹脂層4で太陽電池マトリクス3’(光電変換部)の一方の面(裏面)と及び周面を覆うことができるため、太陽電池マトリクス3’または太陽電池マトリクス3’を構成する各部品の位置ずれを低減することができる。   In the present embodiment, the solar cell matrix 3 ′ has a flat plate shape. At this time, as shown in FIG. 1B, the solar cell module X is disposed so that the first resin layer 2 is in contact with the surface of the solar cell matrix 3 ′ (surface facing the substrate 1), and the second resin The layer 4 is arrange | positioned so that the back surface (surface which opposes the back surface sheet 5) and side surface of solar cell matrix 3 'may be contact | connected. That is, the second resin layer 4 is disposed so as to cover a region other than the portion covered with the first resin layer 2 of the solar cell matrix 3 ′. According to such a configuration, the second resin layer 4 having a smaller tensile elastic modulus than the first resin layer 2 covers one surface (back surface) and the peripheral surface of the solar cell matrix 3 ′ (photoelectric conversion unit). Therefore, it is possible to reduce the positional deviation of the solar cell matrix 3 ′ or each component constituting the solar cell matrix 3 ′.
また、基板1にポリカーボネート樹脂を用い、第1樹脂層2にシリコンゲルまたはアクリルゲルを用いれば、上述したような太陽電池素子3やインターコネクター6への悪影響を低減しつつ、ガラス基板を用いた太陽電池モジュールに比べて軽量化を図ることができる。また、基板1の外周側における第1樹脂層2の厚みを基板1の中央部よりも大きくすれば、基板1で生じた熱応力を太陽電池モジュールXの外側に逃がしやすくする。   Further, if polycarbonate resin is used for the substrate 1 and silicon gel or acrylic gel is used for the first resin layer 2, a glass substrate is used while reducing the adverse effects on the solar cell element 3 and the interconnector 6 as described above. The weight can be reduced as compared with the solar cell module. Further, if the thickness of the first resin layer 2 on the outer peripheral side of the substrate 1 is made larger than the central portion of the substrate 1, the thermal stress generated in the substrate 1 is easily released to the outside of the solar cell module X.
一方で、太陽電池モジュールXに強風や積雪で正圧荷重が加わり、裏面側へ凸に変形したとき、図2に示すように太陽電池マトリクス3’は中立軸より外側になることから引張応力が加わる。しかし、本実施形態では、第1樹脂層2の引張弾性率Eが低いことから、第1樹脂層2でせん断変形して太陽電池マトリクス3’へ加わる引張応力を緩和することができる。一方で第2樹脂層4の引張弾性率Eは、第1樹脂層の引張弾性率Eよりも低いことから変形を生じにくい。これにより太陽電池マトリクス3’の太陽電池素子3やインターコネクター6、接続配線7の位置ずれを低減できる。これらにより太陽電池素子やインターコネクター、接続配線の位置関係を固定しつつ、正圧荷重により加わる引張応力を低減して、太陽電池素子のクラックや太陽電池素子とインターコネクターの接合部の剥離を抑え、信頼性を高めることができる。 On the other hand, when a positive pressure load is applied to the solar cell module X due to strong wind or snow, and the convex shape is deformed to the back side, the solar cell matrix 3 ′ is outside the neutral axis as shown in FIG. Join. However, in this embodiment, since the tensile modulus E t of the first resin layer 2 is low, it is possible to relax the tensile stress applied to the solar cell matrix 3 'to shear deformation in the first resin layer 2. On the other hand the tensile modulus E t of the second resin layer 4 is less likely to deform from lower than the tensile modulus E t of the first resin layer. Thereby, the position shift of the solar cell element 3, the interconnector 6, and the connection wiring 7 of the solar cell matrix 3 ′ can be reduced. While fixing the positional relationship between the solar cell element, interconnector, and connection wiring, the tensile stress applied by the positive pressure load is reduced to prevent cracking of the solar cell element and separation of the junction between the solar cell element and the interconnector. , Can increase the reliability.
また、太陽電池モジュールXを長時間振動するような機器、例えば、車等に太陽電池モジュールXの基板1の部分で固定した場合、第1樹脂層2を第2樹脂層4よりも損失係数(tanδ)を高くすれば、第1樹脂層2で振動を吸収できるため、基板1から太陽電池マトリクス3’に加わる応力を低減することができる。その結果、このような実施形態であれば、太陽電池素子3に生じるクラックや太陽電池素子3とインターコネクター6との接合部の剥離を抑制することができる。   Further, when the solar cell module X is fixed to a device that vibrates for a long time, such as a car, at the portion of the substrate 1 of the solar cell module X, the first resin layer 2 has a loss factor ( If tan δ) is increased, vibrations can be absorbed by the first resin layer 2, so that the stress applied from the substrate 1 to the solar cell matrix 3 ′ can be reduced. As a result, according to such an embodiment, cracks generated in the solar cell element 3 and peeling of the joint portion between the solar cell element 3 and the interconnector 6 can be suppressed.
≪太陽電池モジュールの製造方法≫
次に本発明の太陽電池モジュールの製造方法の実施形態について説明する。
≪Solar cell module manufacturing method≫
Next, an embodiment of a method for manufacturing a solar cell module of the present invention will be described.
<第1積層体の製造工程>
太陽電池マトリクス3’と第2樹脂層4、裏面シート5を一体化した第1積層体8の製造工程について説明する。
<The manufacturing process of a 1st laminated body>
The manufacturing process of the 1st laminated body 8 which integrated solar cell matrix 3 ', the 2nd resin layer 4, and the back surface sheet 5 is demonstrated.
まず、隣接する複数の太陽電池素子3の正極と負極をインターコネクター6と接続配線7を用いてマトリクス状に電気的に接続して、太陽電池マトリクス3’を形成する。   First, the positive and negative electrodes of a plurality of adjacent solar cell elements 3 are electrically connected in a matrix using the interconnector 6 and the connection wiring 7 to form a solar cell matrix 3 ′.
そして、図3(a)に示すように、治具10の上に太陽電池マトリクス3’、第2樹脂層4および裏面シート5を順に載置する。治具10は、例えばウレタン板を離型シートで覆ったものを用いることができる。離型シートは、第2樹脂層4の付着を抑制する役割を有する。そして、ラミネート装置12を用いて、太陽電池マトリクス3’、第2樹脂層4、裏面シート5を一体化して第1積層体を作製する。   Then, as shown in FIG. 3A, the solar cell matrix 3 ′, the second resin layer 4, and the back sheet 5 are placed on the jig 10 in order. As the jig 10, for example, a urethane plate covered with a release sheet can be used. The release sheet has a role of suppressing adhesion of the second resin layer 4. And using the laminating apparatus 12, the solar cell matrix 3 ', the 2nd resin layer 4, and the back surface sheet 5 are integrated, and a 1st laminated body is produced.
ラミネート装置12は、図3(a)に示すように、相互に開閉可能な関係にある上部ハウジング13と下部ハウジング14とから成るハウジングの内部が、ダイヤフラムシート15によって上部真空領域16及び下部真空領域17に分離されている。そして、下部ハウジング14の内部のほぼ中央にはヒーター盤18が配置されている。   As shown in FIG. 3 (a), the laminating apparatus 12 includes an upper vacuum region 16 and a lower vacuum region in a housing composed of an upper housing 13 and a lower housing 14 that can be opened and closed with a diaphragm sheet 15. 17 is separated. A heater panel 18 is disposed almost in the center of the lower housing 14.
上部ハウジング13は、上部真空ポンプ19に接続されており、ダイヤフラムシート15と上部ハウジング13とで囲まれた上部真空領域16を減圧できるように構成されている。下部ハウジング14には、下部真空領域17を減圧するための下部真空ポンプ20が接続されている。ダイヤフラムシート15には、シリコンラバー等の強度と伸縮性に富む樹脂部材を用いることが好ましい。   The upper housing 13 is connected to the upper vacuum pump 19 and is configured so that the upper vacuum region 16 surrounded by the diaphragm sheet 15 and the upper housing 13 can be decompressed. The lower housing 14 is connected to a lower vacuum pump 20 for depressurizing the lower vacuum region 17. For the diaphragm sheet 15, it is preferable to use a resin member rich in strength and stretchability such as silicon rubber.
図3(a)に示すように、このようなラミネート装置12の内部のヒーター盤18の上に、太陽電池マトリクス3’、第2樹脂層4及び裏面シート5が配置された治具10を載置する。そして、上部ハウジング13を下部ハウジング14側へ下降させてハウジングを閉じる。   As shown in FIG. 3A, a jig 10 in which the solar cell matrix 3 ′, the second resin layer 4, and the back sheet 5 are arranged is placed on the heater panel 18 inside the laminating apparatus 12. Put. Then, the upper housing 13 is lowered toward the lower housing 14 to close the housing.
加圧は、上部真空領域16と下部真空領域17との間に圧力差を設けることによって行う。ここで、加圧に際しては、第1積層体8の内部にある気泡を追い出すために、まず、上部真空領域16および下部真空領域17の排気を行うことが好ましい。加熱は、ヒーター盤18に通電して行い、第2樹脂層4が軟化させる。このように、上部真空領域16および下部真空領域17を排気した状態から、上部真空領域16の圧力を高めることによって、太陽電池マトリクス3’、第2樹脂層4及び裏面シート5をダイヤフラムシート15で加圧すれば、減圧された下部真空領域17において第1積層体8の内部にある気泡を追い出しつつ、第2樹脂層4を充填して、太陽電池マトリクス3’と第2樹脂層4と裏面シート5とを一体化できる。そして、一体化した太陽電池マトリクス3’、第2樹脂層4と裏面シート5を架橋炉とよばれる加熱装置で加熱して、第2樹脂層4の架橋度を90%以上として、第1積層体8とする。   Pressurization is performed by providing a pressure difference between the upper vacuum region 16 and the lower vacuum region 17. Here, at the time of pressurization, it is preferable to first exhaust the upper vacuum region 16 and the lower vacuum region 17 in order to expel bubbles inside the first stacked body 8. Heating is performed by energizing the heater panel 18 to soften the second resin layer 4. Thus, by raising the pressure in the upper vacuum region 16 from the state in which the upper vacuum region 16 and the lower vacuum region 17 are evacuated, the solar cell matrix 3 ′, the second resin layer 4, and the back surface sheet 5 are replaced by the diaphragm sheet 15. When the pressure is applied, the second resin layer 4 is filled while expelling the bubbles in the first laminated body 8 in the decompressed lower vacuum region 17, and the solar cell matrix 3 ′, the second resin layer 4 and the back surface are filled. The sheet 5 can be integrated. Then, the integrated solar cell matrix 3 ′, the second resin layer 4 and the back sheet 5 are heated by a heating device called a crosslinking furnace so that the degree of cross-linking of the second resin layer 4 is 90% or more. The body 8 is assumed.
<第2積層体の製造工程>
図3(b)に示すように、真空容器21内において、基板1上に、両面が保護シート22で覆われた第1樹脂層2を配置する。そして真空容器21内を減圧し、基板1と対向する第1樹脂層2の保護シート22を引き抜きつつ、基板1及び第1樹脂層2を上下よりローラー23で押圧しながら移動させ、樹脂基板1と第1樹脂層2を接着し、第2積層体9とする。なお、本工程は、ラミネート装置12を用いても良い。
<Manufacturing process of second laminate>
As shown in FIG. 3B, the first resin layer 2 whose both surfaces are covered with the protective sheet 22 is disposed on the substrate 1 in the vacuum container 21. Then, the inside of the vacuum vessel 21 is depressurized, and the substrate 1 and the first resin layer 2 are moved while being pressed by the roller 23 from above and below while pulling out the protective sheet 22 of the first resin layer 2 facing the substrate 1, and the resin substrate 1 And the first resin layer 2 are bonded to form a second laminate 9. In this step, the laminating apparatus 12 may be used.
<第1積層体と第2積層体の一体化工程>
図3(c)に示すように、真空容器21内において、第1積層体8の太陽電池マトリクス3’と第2積層体9の第2樹脂層4とを重ね合わせる。このとき、第2積層体9の第1積層体8と相対する面は保護シート22で覆われている。そして、第1積層体8と第2予備積層体9の間から保護シート22を引き抜きつつ、ローラー23で押圧し、接着することによって一体化して太陽電池モジュールXとする。この第1積層体8と第2積層体9との接着工程は、第1積層体8を形成するときの加熱工程よりも低い温度で行われる。例えば、この接着工程は、常温で行われる。このように、接着工程を前記加熱工程に比べて低い温度で行えば、基板1が熱による膨張や収縮によって変形するのを抑制することができるため、第1積層体8と第2積層体9との一体化の工程で太陽電池素子3に基板1の熱応力が加わるのを低減できる。すなわち、本実施形態では、太陽電池素子3を含む積層体(第1積層体8)と基板1を含む積層体(第2積層体9)とを別々に作製して低温で一体化することにより、基板1の熱膨張による影響を低減している。
<Integration process of 1st laminated body and 2nd laminated body>
As shown in FIG. 3C, the solar cell matrix 3 ′ of the first stacked body 8 and the second resin layer 4 of the second stacked body 9 are overlapped in the vacuum container 21. At this time, the surface of the second laminate 9 facing the first laminate 8 is covered with the protective sheet 22. Then, the protective sheet 22 is pulled out from between the first laminated body 8 and the second preliminary laminated body 9 while being pressed by the roller 23 and bonded to form a solar cell module X. The bonding process between the first stacked body 8 and the second stacked body 9 is performed at a temperature lower than the heating process when forming the first stacked body 8. For example, this bonding step is performed at room temperature. As described above, if the bonding step is performed at a temperature lower than that of the heating step, the substrate 1 can be prevented from being deformed due to expansion or contraction due to heat, and thus the first stacked body 8 and the second stacked body 9. It can reduce that the thermal stress of the board | substrate 1 is added to the solar cell element 3 by the integration process. That is, in the present embodiment, by separately manufacturing a stacked body including the solar cell element 3 (first stacked body 8) and a stacked body including the substrate 1 (second stacked body 9) and integrating them at a low temperature. The influence of the thermal expansion of the substrate 1 is reduced.
また、本実施形態では、基板1とは別に第1積層体8を作製しているため、例えば基板1の形状が変更となっても、基板の種類に応じて対応が可能である。また、太陽電池マトリクス3’の端部まで第2樹脂層4で被覆して第1積層体8を作製すれば、第1積層体8の輸送時に太陽電池素子3が破損しにくくなりハンドリングが容易と成る。   In the present embodiment, since the first stacked body 8 is manufactured separately from the substrate 1, for example, even if the shape of the substrate 1 is changed, it is possible to cope with the type of the substrate. Further, if the first laminated body 8 is manufactured by covering the end portion of the solar cell matrix 3 ′ with the second resin layer 4, the solar cell element 3 is less likely to be damaged during transportation of the first laminated body 8, and handling is easy. It becomes.
また、基板1が曲面を有するような形状であった場合、予め裏面シート5を第2樹脂層4および太陽電池マトリクス3’と一体化して、裏面シート5よりも厚みが大きい第1積層体8となるため、裏面シート5にシワを生じにくくすることができる。これにより太陽電池モジュールの外観を向上することができる。   Moreover, when the board | substrate 1 is a shape which has a curved surface, the 1st laminated body 8 in which the back surface sheet 5 is integrated previously with the 2nd resin layer 4 and the solar cell matrix 3 ', and thickness is larger than the back surface sheet 5. FIG. Therefore, the back sheet 5 can be made less likely to be wrinkled. Thereby, the external appearance of a solar cell module can be improved.
≪変形例≫
以下で本発明の太陽電池モジュールの他の実施形態を説明する。
≪Modification≫
Another embodiment of the solar cell module of the present invention will be described below.
図4(a)に示すように、基板1に接着した部材の端部を接着剤24で補強しても良い。接着剤24は、アクリル樹脂系接着剤やエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤などを用いることができる。第1樹脂層2に引張弾性率Eの低い材料を用いていることから、太陽電池モジュールをハンドリングする際に擦れ合って剥離するおそれがある場合の対策として有効である。また、図4(b)に示すように、基板1に接着した部材の端部をテープ25を用いて補強しても良い。テープ25は、シリコーン系粘着材やアクリル系粘着材を用いたポリエステル基材やポリイミド基材、金属箔基材のものを用いることができる。テープ25を用いることで、剥離の防止や補強以外に、第1樹脂層2や第2樹脂層4の外気に暴露される面積を減らし、吸湿を抑制する効果を得ることができる。 As shown in FIG. 4A, the end of the member bonded to the substrate 1 may be reinforced with an adhesive 24. As the adhesive 24, an acrylic resin adhesive, an epoxy adhesive, a silicone adhesive, or the like can be used. From the fact that by using a material having low tensile modulus E t in the first resin layer 2, it is effective as a countermeasure for the case where there is a risk of peeling rub against during handling the solar cell module. Further, as shown in FIG. 4B, the end portion of the member bonded to the substrate 1 may be reinforced using a tape 25. As the tape 25, a polyester base material, a polyimide base material, or a metal foil base material using a silicone adhesive material or an acrylic adhesive material can be used. By using the tape 25, in addition to prevention and reinforcement of peeling, the area exposed to the outside air of the first resin layer 2 and the second resin layer 4 can be reduced, and the effect of suppressing moisture absorption can be obtained.
また本発明は、前述したスーパーストレート構造の太陽電池モジュールX以外に、図5に示すようなサブストレート構造の太陽電池モジュールXにも適用可能である。受光面側の保護フィルム26に透明なフッ素樹脂フィルムを用い、基板1と太陽電池マトリクス3’の間に第1樹脂層2を配置すると良い。   Further, the present invention can be applied to a solar cell module X having a substrate structure as shown in FIG. 5 in addition to the above-described super straight structure solar cell module X. A transparent fluororesin film may be used for the protective film 26 on the light receiving surface side, and the first resin layer 2 may be disposed between the substrate 1 and the solar cell matrix 3 ′.
X:太陽電池モジュール
1:樹脂基板
2:第1樹脂層
3:太陽電池素子
3’: 太陽電池マトリクス
4:第2樹脂層
5:裏面シート
6:インターコネクター
7:接続配線
8:第1積層体
9:第2積層体
10:治具
11:離型シート
12:ラミネート装置
13:上部ハウジング
14:下部ハウジング
15:ダイヤフラムシート
16:上部真空領域
17:下部真空領域
18:ヒーター盤
19:上部真空ポンプ
20:下部真空ポンプ
21:真空容器
22:保護シート
23:ローラー
24:接着剤
25:テープ
26:保護フィルム
X: solar cell module 1: resin substrate 2: first resin layer 3: solar cell element 3 ′: solar cell matrix 4: second resin layer 5: back sheet 6: interconnector 7: connection wiring 8: first laminate 9: Second laminated body 10: Jig 11: Release sheet 12: Laminating apparatus 13: Upper housing 14: Lower housing 15: Diaphragm sheet 16: Upper vacuum area 17: Lower vacuum area 18: Heater panel 19: Upper vacuum pump 20: Lower vacuum pump 21: Vacuum container 22: Protective sheet 23: Roller 24: Adhesive 25: Tape 26: Protective film

Claims (4)

  1. 合成樹脂基板と、
    合成樹脂基板上に配置された第1樹脂層と、
    該第1樹脂層上に配置された光電変換部と、
    前記合成樹脂基板と接触しないように該光電変換部上に配置された第2樹脂層と、を備え、
    前記第1樹脂層は、前記合成樹脂基板及び前記第2樹脂層に比し、引張弾性率が小さいことを特徴とする太陽電池モジュール。
    A synthetic resin substrate;
    A first resin layer disposed on the synthetic resin substrate;
    A photoelectric conversion unit disposed on the first resin layer;
    A second resin layer disposed on the photoelectric conversion unit so as not to contact the synthetic resin substrate ,
    The solar cell module, wherein the first resin layer has a smaller tensile elastic modulus than the synthetic resin substrate and the second resin layer.
  2. 前記光電変換部は、表面、裏面及び側面を有する平板状を成し、
    前記第1樹脂層は、前記表面に接するように配置され、
    前記第2樹脂層は、前記裏面及び前記側面に接するように配置されてい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。
    The photoelectric conversion part has a flat plate shape having a front surface, a back surface, and a side surface,
    The first resin layer is disposed in contact with the surface,
    The solar cell module according to claim 1, wherein the second resin layer is disposed so as to contact the back surface and the side surface.
  3. 前記合成樹脂基板は、ポリカーボネートを含んでなり、前記第1樹脂層はシリコンゲルまたはアクリルゲルを含んでなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュール。 3. The solar cell module according to claim 1, wherein the synthetic resin substrate includes polycarbonate, and the first resin layer includes silicon gel or acrylic gel. 4.
  4. 請求項1乃至請求項3に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
    前記第2樹脂層を加熱して前記光電変換部に前記第2樹脂層を接着する加熱工程と、
    前記合成樹脂基板に前記第1樹脂層を接着する工程と、
    前記加熱工程よりも低い温度で、前記光電変換部に前記第1樹脂層を接着する工程と、を備えた太陽電池モジュールの製造方法。
    It is a manufacturing method of the solar cell module according to claim 1 to claim 3,
    A heating step of heating the second resin layer to adhere the second resin layer to the photoelectric conversion unit;
    Bonding the first resin layer to the synthetic resin substrate;
    And a step of adhering the first resin layer to the photoelectric conversion unit at a temperature lower than that of the heating step.
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