JP5630158B2 - 太陽電池モジュールの製造方法、および太陽電池モジュール用封止材 - Google Patents

Description

本発明は、裏面にプラス電極（Ｐ型半導体電極）、マイナス電極（Ｎ型半導体電極）の両電極を備える太陽電池セルを固定するための太陽電池用モジュールの製造方法、および太陽電池モジュール用封止材に関する。

近年、自然エネルギーを利用する発電システムである太陽光発電の普及が急速に進められている。太陽光発電をするための太陽電池モジュールは、図９に示すように、受光側に配置された透光性基板１２０と、裏面側に配置された太陽電池モジュール用基材（バックシート）１１０と、透光性基板１２０および太陽電池モジュール用基材１１０の間に封止された多数の太陽電池セル１３０とを有している。また、太陽電池セル１３０は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム等の封止用フィルム１４０ａ，１４０ｂに挟まれて封止されている。
従来、太陽電池モジュールにおいては、多数の太陽電池セル１３０が、配線材１５０で電気的に直列に接続されていた。太陽電池セル１３０は、太陽光の受光面１３０ａである表面側にマイナス電極１３１、裏面側にプラス電極１３２が設けられているため、配線材１５０で接続すると、太陽電池セル１３０の受光面１３０ａの上に配線材１５０が重なり、光電変換の面積効率が低下する傾向にあった。

上述した電極１３１，１３２の配置では、配線材１５０が太陽電池セル１３０の表側から裏側に回り込む構造になるため、各部材の熱膨張率の差が原因で配線材１５０が断線することがあった。
そこで、特許文献１，２では、プラス電極とマイナス電極の両電極がセルの裏面に設置されたバックコンタクト方式の太陽電池セルが提案されている。この方式の太陽電池セルではセル裏面で直列に接続することが可能であり、セル表面の受光面積が犠牲にならず光電変換の面積効率の低下を防止できる。また、配線材を表側から裏側に回り込む構造にしなくてもよいため、各部材の熱膨張の差による配線材の断線も防止できる。

特開２００５−１１８６９号公報 特開２００９−１１１１２２号公報

ところで、上述した太陽電池モジュールを製造する場合、回路層が形成された絶縁基材上に直接的に太陽電池セルを実装する構造のため、回路層と太陽電池セルの位置合わせがずれると、回路層と太陽電池セルの電気接続が遮断されてしまう問題がある。
特に太陽電池用モジュールを真空ラミネータを使用して製造する場合、太陽電池モジュールの各構成物を一括して積層した状態でラミネートするため、設置初期には各構成物同士の位置が合っていても、真空ラミネートによる加圧によって各構成物の位置がずれてしまうことがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、太陽電池セルを簡単且つ正確に実装できると共に、電気接続不良を防止できるようにした太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュール用封止材を提供することを目的とする。

本発明による太陽電池モジュール用封止材は、太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルを封止するための封止材であって、一方の面に形成されていて太陽電池セルを嵌合するためのセル用凹部と、一方の面に対向する他方の面に形成されていて導電性接続材を嵌合するための接続材用凹部とが形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、封止材によって太陽電池セルを封止すると共に、太陽電池セルと回路層に接続する導電性接続材との位置合わせを行うことができ、太陽電池モジュールにおける構成部材の位置ずれによる太陽電池セルと回路層との導通不良を確実に防止できる。この封止材はセル用凹部と接続材用凹部が互いに連通していても、していなくてもよい。
また、本発明による太陽電池モジュール用封止材では、前記他方の面に、前記太陽電池セルを支持するスペーサーを挿入するためのスペーサー用凹部が形成されていてもよい。
また、本発明による太陽電池モジュール用封止材では、前記スペーサー用凹部は、前記他方の面から前記セル用凹部まで貫通して形成されていてもよい。

本発明による太陽電池モジュールの製造方法は、バックシート上に回路層を積層すると共に該回路層上に導電性接続材を設置する工程と、太陽電池セルを嵌合するためのセル用凹部を形成した一方の面と導電性接続材を嵌合するための接続材用凹部を形成した他方の面とを対向して設けた第一封止材における、セル用凹部に太陽電池セルを嵌合させる工程と、接続材用凹部に導電性接続材を嵌合させて第一封止材を回路層に積層する工程と、太陽電池セル上に第二封止材及びパネルを積層する工程と、バックシートからパネルまでの部材を真空圧着ラミネートする工程とを有することを特徴とする。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュールを製造する際、第一封止材の両面にそれぞれ設けられたセル用凹部と接続材用凹部とによって、太陽電池セルの封止だけでなく、太陽電池セルと回路層との位置ずれを防止してアライメントによる位置あわせを行うことができて導電性接続材による通電状態を確実に得られる。しかも、各部材を積層して真空圧着するラミネート工程において、各部材を精密かつ簡便に位置あわせすることができる。
特に、第一封止材のセル用凹部に太陽電池セルを嵌合させて一体化させた後、接続材用凹部に導電性接続材を嵌合させるようにしたから製造工程を簡略化でき、加熱加圧による真空ラミネート工程で回路層と太陽電池セルが位置ズレすることがないので、太陽電池モジュールの電気接続特性と製造歩留まりが向上する。
また、本発明による太陽電池モジュールの製造方法において、前記太陽電池セルを嵌合させる工程では、前記第一封止材は、前記他方の面に前記太陽電池セルを支持するスペーサーを挿入するためのスペーサー用凹部が形成されており、該スペーサー用凹部には前記スペーサーが挿入されていてもよい。

本発明による太陽電池モジュールの製造方法は、バックシート上に回路層を積層すると共に該回路層に導電性接続材を設置する工程と、太陽電池セルを嵌合するためのセル用凹部を形成した一方の面と導電性接続材を嵌合するための接続材用凹部を形成した他方の面とを対向して設けた第一封止材における、接続材用凹部に導電性接続材を嵌合させて、第一封止材を回路層に積層する工程と、セル用凹部に太陽電池セルを嵌合させる工程と、太陽電池セル上に第二封止材及びパネルを積層する工程と、バックシートからパネルまでの部材を真空圧着ラミネートする工程とを有することを特徴とする。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュールを製造する際、第一封止材の両面にそれぞれ設けられたセル用凹部と接続材用凹部とによって、太陽電池セルの封止だけでなく、太陽電池セルと回路層との位置ずれを防止して位置あわせできて、導電性接続材による通電状態を確実に得られる。しかも、各部材を積層して真空圧着ラミネートする工程において、各部材を精密かつ簡便に位置あわせすることができ、回路層と太陽電池セルの位置ズレがなくなるので、太陽電池モジュールの電気接続特性と製造歩留まりが向上する。
また、本発明による太陽電池モジュールの製造方法において、前記第一封止材を回路層に積層する工程では、前記第一封止材は、前記他方の面に前記太陽電池セルを支持するスペーサーを挿入するためのスペーサー用凹部が形成されており、該スペーサー用凹部には前記スペーサーが挿入されていてもよい。

また、本発明の太陽電池モジュールでは、第一封止材は、太陽電池セルを嵌合するセル用凹部を単位として分割して形成された単位第一封止材が、複数配列されて構成されていてもよい。
本発明によれば、太陽電池セルを嵌合するセル用凹部と導電性接続材を嵌合する接続材用凹部を形成した単位第一封止材を単位ユニットとして、接続用凹部をそれぞれ回路層に設けた導電性接続材に嵌合させることで、複数の単位第一封止材を回路層に積層することができ、各単位第一封止材同士を互いに密接させて設置できて取り扱いが容易になる。

また、バックシートからパネルまでの部材を真空圧着ラミネートすることで、第一封止材のセル用凹部と接続材用凹部の間の部分を溶解させて、導電性接続材を太陽電池セルに接続させることができる。
真空圧着ラミネート工程において加熱加圧することで、それぞれ嵌合された太陽電池セルと導電性接続材とが第一封止材のセル用凹部と接続材用凹部との間の部分を押圧して分断し、直接接触させて導通状態を確保できる。

また、第一封止材のセル用凹部と接続材用凹部とが予め連通して形成されていてもよい。
本発明による太陽電池モジュールによれば、第一封止材のセル用凹部と接続材用凹部とを予め貫通させておくことで、太陽電池セルと回路層に設けた導電性接続材とが嵌合時に直接接続でき、第一封止材が電気接続を妨げることがなく太陽電池モジュールの電気接続信頼性と電気特性を向上できる。

また、真空圧着ラミネートの際、第一封止材が加熱流動後に熱硬化する温度と導電性接続材が熱溶融して太陽電池セル及び回路層に電気的に接続される温度との差が、±１０℃の範囲に収まるように設定することが好ましい。
これにより、導電性接続材が太陽電池セルと回路層の各電極に固着されると共に、第一封止材を加熱流動して熱硬化させることができる。

本発明による太陽電池モジュール用封止材によれば、一方の面に形成されていて太陽電池セルを嵌合するセル用凹部と、一方の面に対向する他方の面に形成されていて導電性接続材を嵌合する接続材用凹部とが形成されているから、封止材によって太陽電池セルを封止すると共に、太陽電池セルと回路層に接続する導電性接続材との位置合わせを行って導通状態にすることができて、位置ずれによる太陽電池セルと回路層との導通不良を確実に防止できる。

本発明による太陽電池モジュールの製造方法において、特に第一封止材のセル用凹部に太陽電池セルを嵌合させて一体化させた後、接続材用凹部に導電性接続材を嵌合させるようにすれば、製造工程を簡略化でき、真空ラミネート工程で回路層と太陽電池セルが位置ズレすることがないので、太陽電池モジュールの電気接続特性と製造歩留まりが向上する。

また、本発明による太陽電池モジュールの製造方法において、第一封止材のセル用凹部と接続材用凹部とが予め貫通して形成されていると、太陽電池セルと回路層に設けた導電性接続材とが嵌合時に直接接続でき、第一封止材が電気接続を妨げることがなく太陽電池モジュールの電気接続信頼性と電気特性を向上できる。

本発明の第一の実施形態による太陽電池モジュールの構成を示す断面模式図である。 第一の実施形態による太陽電池モジュールの各構成を分離して示す断面模式図である。 エンボス加工によって下封止材にセル用凹部と接続材用凹部を形成する工程を示す説明図である。 本発明の第二の実施形態による太陽電池モジュールの各構成を分離して示す断面模式図である。 第二の実施形態による太陽電池モジュールにおいて、下封止材中にスペーサーを混入する他の工程を示す下封止材の模式図である。 下封止材中にスペーサーを混入する更に他の工程を示す下封止材の模式図である。 本発明の第三の実施形態による太陽電池モジュールの各構成を分離して示す断面模式図である。 本発明の第四実施形態による太陽電池モジュールの各構成を分離して示す断面模式図である。 従来の太陽電池モジュールの一例を示す断面模式図である。

本発明の実施形態による太陽電池モジュールとその製造方法について添付図面により説明する。
図１に示す第一の実施形態による太陽電池モジュール１は、太陽光等の光を入射させるパネル２と、その裏面側に配設された絶縁層としての絶縁基板３と、パネル２及び絶縁基板３の間に間隙を開けて配列された複数の太陽電池セル４（図では１つのみ示す）とを概略で積層した構成を有している。
そして、絶縁基板３には、太陽電池セル４側の面に回路パターンを設けた回路層５が設けられている。太陽電池セル４の絶縁基板３側には第一封止材として下封止材７が設けられ、太陽電池セル４のパネル２側には第二封止材として上封止材８が設けられている。また、絶縁基板３の回路層５と反対側の裏面にはシールド材としてバックシート９が被着されている。

太陽電池セル４は裏面電極型であり、その下面（裏面）に電極１０が所定間隔で配設されている。太陽電池セル４の電極１０は回路層５の電極にほぼ対向して位置させられて、両電極は導電性接続材１３によって接続されている。
また、下封止材７と上封止材８は互いに気密に密着して太陽電池セル４を絶縁封止している。そして、これら太陽電池セル４と絶縁基板３との間に設けられた下封止材７には導電性接続材１３がその厚み方向に貫通して設けられている。

図２に示す太陽電池モジュール１の分解図において、下封止材７の上面７ａには太陽電池セル４を嵌合させるためのセル用凹部１５が形成されており、セル用凹部１５内に太陽電池セル４を嵌合させた状態で、例えば太陽電池セル４の上面が下封止材７の上面と面一になるようにセル用凹部１５の深さが設定されている。
また、下封止材７の下面７ｂには、絶縁基板３に設けた回路層５及び回路層５の電極に固定された導電性接続材１３を嵌合させるための接続材用凹部１６が形成されている。接続材用凹部１６はセル用凹部１５に嵌合される太陽電池セル４の各電極１０に対向する位置にそれぞれ形成されている。そして、下封止材７において、セル用凹部１５と接続材用凹部１６との間には両者を仕切る薄い層７ｃが形成されている。
下封止材７のセル用凹部１５は太陽電池セル４の幅及び高さよりも多少大きめの寸法に形成し、接続材用凹部１６は導電性接続材１３の幅及び高さよりも多少大きめの寸法に形成することで、位置合わせが簡便となる。

次に図１に示す太陽電池モジュール１を構成する各部材について説明する。
図１において、パネル２として、例えばガラスパネル等の酸化珪素などが挙げられる。なお、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の透明樹脂基板を用いることも可能である。
また、絶縁基板３に設けた回路層５は、太陽電池セル４に電気的に接続される層である。回路層５は積層配列される多数の太陽電池セル４を電気的に直列に接続するパターンを有している。
回路層５を構成する材料は、例えばプリント配線板の材料からなり、電気抵抗が低い材料、例えば銅、アルミニウム、鉄−ニッケル合金などが使用される。また、導電性高分子を使用することもできる。
回路層５の表面は、導電性接続材１３との密着性を向上させるために、フラックスやプリフラックスによって表面処理が施されていることが好ましい。

下封止材７および上封止材８は封止用フィルムまたはワニスにより形成されるが、ワニスの方が安価で好ましい。封止用フィルムを用いた場合、例えばＥＶＡフィルム、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂フィルムなどが使用される。通常、封止用フィルムは、太陽電池セル４を挟み込むように２枚以上で使用される。
また、下封止材７は従来の太陽電池では４００μｍ厚から６００μｍ厚が標準的な厚さであったが、本実施形態では太陽電池セル４を下封止材７のセル用凹部１５にはめ込む構造となる。そのため、下封止材７の膜厚は、太陽電池セル４の膜厚＋２００μｍ以下とすることができる。
また導電性接続材１３の接続信頼性を考慮すると、太陽電池セル４の膜厚＋１００μｍ以下であることがさらに望ましい。太陽電池セル４の膜厚＋１００μｍ以下とすることで導電性接続材１３の横幅も微細化することが可能となり、より微細な回路配線に対応可能となる。

また、導電性接続材１３は低温硬化タイプであることが好ましい。導電性接続材１３が低温硬化タイプであれば、１２０〜１６０℃という低温で太陽電池セル４の電極１０と回路層５の電極とを導電性接続材１３によって電気的に接続できる。
なお、硬化温度１２０〜１６０℃は、下封止材７および上封止材８を構成する封止用フィルムとして使用可能なＥＶＡフィルムの軟化、溶融、架橋が生じる温度であるから、封止用フィルムとしてＥＶＡフィルムを用いる場合には容易に加工できる。

次に、絶縁基板３は、例えばＰＥＴまたはＰＥＮからなる。或いは、単層のガラスクロス等、網目状のガラス繊維からなっていてもよい。
絶縁基板３がガラス繊維からなる場合、膜厚が薄いために太陽電池セル４の熱が一方の面から他方の面に伝達して放熱効果が高く、表裏面の温度差による絶縁基板３の反りを抑制できると共に、穴明けなどの加工が容易である。
また、絶縁基板３は、網目状のガラス繊維に絶縁樹脂を含浸させた複合材料であってもよい。この場合には、単層のガラスクロスよりも硬さが増して伸び縮みし難くなる。
絶縁基板３がガラス繊維に絶縁樹脂を含浸させた構造であると、ＰＥＴやＰＥＮと比較して耐熱性と絶縁性がより高く耐候性も良好なため、バックコンタクト方式の太陽電池モジュール１における太陽電池セル４を支持する絶縁層としてより好ましい。しかも、ガラス繊維を内蔵しているために剛性が高く、加熱加圧によっても湾曲し難いために太陽電池セル４を実装した状態で取り扱いが容易であり、製造段階における後工程が良好に行われる利点がある。

絶縁基板３としてガラス繊維に絶縁樹脂を含浸させた複合材料の一例として、網目状のガラス繊維に樹脂が含浸させられた樹脂含有繊維からなるプリプレグがある。プリプレグの繊維として、例えばガラスクロス、ガラス不織布、紙などが挙げられる。また、絶縁樹脂は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、エポキシアクリレート樹脂またはウレタン樹脂等である。
プリプレグはプリント配線板の一形態であり、プリプレグを熱で固めた完成品はプリント配線板と呼称される。ガラス繊維に絶縁樹脂を含浸させたプリプレグの完成品として、ＦＲ−４、ＦＲ−５、ＢＴ材等があてはまる。

そして、絶縁基板３は膜厚を薄層に形成することで、太陽電池セル４の熱が裏面のバックシート９側に伝達されて放熱効果が高く、表裏面の温度差が小さいために反りを生じにくい。絶縁基板３の膜厚は例えば２０μｍ〜３００μｍの範囲に形成した。
この絶縁基板３が単層のガラスクロスまたはこれに絶縁樹脂を含浸させたものからなると、耐熱性と絶縁性が高く電気信頼性が高い上に柔軟性と可撓性がある。

次に、太陽電池セル４は、例えば裏面にプラス電極およびマイナス電極を備えるバックコンタクト方式のものである。
太陽電池セル４はシリコンからなるものが好ましく、例えば単結晶シリコン型、多結晶シリコン型等の結晶系太陽電池セルが用いられる。これらの中でも、発電効率に優れる点では単結晶シリコン型が好ましい。太陽電池セル４の厚さは８０μｍ〜３００μｍの範囲とする。
太陽電池セル４は、例えば正方形板状や八角形板状に形成され、パネル２と絶縁基板３との間に互いに間隙を開けて複数配列されている。特に太陽電池セル４を六角形、好ましくは正六角形板状に形成することで太陽電池セル４間の間隙を最小化させ、太陽電池モジュール１の面積全体に対する太陽電池セル４の占有面積を増大させて発電効率を向上させることができる。

バックシート９は絶縁基板３の裏面に設けて空気透過を調整する層であり、水蒸気バリア性、酸素バリア性等の耐候性や絶縁性を有する例えばフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）フィルム（商品名「テドラー」；登録商標）が用いられている。

次に上述の構成を備えた第一の実施形態による太陽電池モジュール１の製造方法について図２に基づいて説明する。
図２において、絶縁基板３の裏面にバックシート９が接合され、その反対側の面には例えばプリント配線板の材料からなる回路層５が固定されている。回路層５の電極に導電性接続材１３を設置する。
一方、下封止材７の表面７ａにセル用凹部１５を予め形成し、裏面７ｂに接続材用凹部１６を予め形成しておく。或いは、太陽電池モジュール１の製造時に、下封止材７にセル用凹部１５と接続材用凹部１６を形成するようにしてもよい。

ここで、下封止材７のセル用凹部１５及び接続材用凹部１６は、レーザー加工、型抜き、ドリル加工、エンボスラミネートなどの適宜の手段で形成することができる。下封止材７の製造方法の一例を図３に示すエンボスロール加工方法により説明する。
図３に示すエンボスロール加工機１８において、分散混合器１９に封止材の原料として例えばＥＶＡ原料を投入して分散混合し、吐出口１９ａからフィルム状に延ばした封止樹脂フィルムｆを連続して加熱押し出しする。加熱状態で押し出された封止樹脂フィルムｆの両側にはセル用凹部１５と接続材用凹部１６の形状の凸部をそれぞれ形成したエンボスロール２０，２１を配設する。そして、繰り出される封止樹脂フィルムｆをエンボスロール２０，２１によって挟持してセル用凹部１５と接続材用凹部１６を表裏両面に転写して連続して形成する。これを所定長さ毎に切断することで、下封止材７を製造できる。

次に、下封止材７のセル用凹部１５内に太陽電池セル４を嵌合する。そして、接続材用凹部１６内に導電性接続材１３が嵌合されるように下封止材７を回路層５上に設置する。
なお、下封止材７のセル用凹部１５は太陽電池セル４を嵌合するものであり、接続材用凹部１６は回路層５上の導電性接続材１３を嵌合するものである。そのため、それぞれ凹部１５，１６に嵌合された太陽電池セル４の電極１０と導電性接続材１３とが対向する必要があり、セル用凹部１５と接続材用凹部１６とは対向する位置精度で形成する必要がある。この位置精度は太陽電池セル４の電気配線パット形状により規定される。
そして、下封止材７の表面７ａに形成したセル用凹部１５と裏面７ｂに形成した接続材用凹部１６とを適切な箇所に対向して形成することで、下封止材７を回路層５上の導電性接続材１３に設置する際、接続材用凹部１６がアライメントホールとなり、太陽電池セル４との位置関係が正確且つ容易に決定される。
次に、太陽電池セル４及び下封止材７の上に上封止材８とパネル２を順次設置する。

そして、これら積層された各部材を加熱加圧して真空ラミネートすることで太陽電池モジュール１を製造する。
真空ラミネート工程において、下封止材７のセル用凹部１５と接続材用凹部１６との間の薄層７ｃが加熱によって溶解し、ラミネート加圧によって導電性接続材１３と太陽電池セル４の電極１０とで破断され、直接当接する。
しかも、真空ラミネートによって、導電性接続材１３が加熱溶解されて、その両端が太陽電池セル４の電極１０と回路層３の電極とに電気的に接続される。通常の太陽電池モジュールの真空ラミネート工程は加熱温度１５０℃程度となるため、導電性接続材１３もこの温度で溶解する必要がある。そのため、導電性接続材１３には、銀ペースト、カーボンペースト、銅ペースト、はんだペースト、導電性接着剤などを使用することができる。
なお、真空ラミネートの際、下封止材７が加熱流動後に熱硬化する温度と導電性接続材１３が熱溶融して太陽電池セル４及び回路層５に電気的に接続される温度との差が、±１０℃の範囲に収まるように設定することが好ましい。

上述したように、第一の実施形態による太陽電池モジュール１及びその製造方法によれば、次の作用効果を奏する。
本実施形態による太陽電池モジュール１は、絶縁基板３と一体形成される下封止材７に、太陽電池セル４を保持するためのセル用凹部１５と導電性接続材１３を嵌合するための接続材用凹部１６が形成されているから、下封止材７によって太陽電池セル４と導電性接続材１３を相互に位置決めできることになり、位置合わせが正確且つ容易である。
また、下封止材７のセル用凹部１５により、太陽電池セル４が一定箇所に保持され続ける。これにより太陽電池セル４が製造工程中に位置ズレする問題を解消し、良好な製造歩留まりが得られる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の構成や材料等の変更が可能であり、これらも本発明に含まれる。次に本発明の他の実施形態について図４乃至図８により説明するが、上述の第一実施形態による太陽電池モジュール１と同一または同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略する。

次に本発明の第二実施形態による太陽電池モジュール２５について図４及び図５により説明する。
図４に示す太陽電池モジュール２５において、第一実施形態による太陽電池モジュール１との相違点は、下封止材７内にスペーサー２６を混入させた構成を備えた点にある。下封止材７において、太陽電池セル４のセル用凹部１５に対向する２つの接続材凹部１６間に適宜数（図２は２個）のスペーサー２６が混入されている。上封止材８にはスペーサー２６は含まれていない。
本実施形態で示す例では、スペーサー２６は例えば略球体に形成され、その外径寸法Ｄは下封止材７の膜厚Ｔからセル用凹部１５の深さＰを引いた値（Ｄ≒Ｔ−Ｐ）にほぼ等しいものとする。下封止材７内にスペーサー２６を混入させることで、真空ラミネート工程において、ラミネート圧力に対して太陽電池セル４を回路層５側から支えることができ、太陽電池セル４が破損したり損傷したりすることを防止できる。また、スペーサー２６は、下封止材７において、太陽電池セル４を嵌合するセル用凹部１５の外側の領域にも含まれていてもよい。
また、下封止材７の膜厚を太陽電池セル４の膜厚＋２００μｍ以下とすることで、混入するスペーサー２６の直径や材料種類を選択しやすくなる。

スペーサー２６の材料として圧縮弾性率および耐熱性が高い高分子が適用される。中でもコスト面から、ポリエチレン、スチレン、エポキシ、ウレタン、アクリル、ブタジエン、テフロン（登録商標）よりなる群から選ばれる１種以上の高分子を含有することが好ましい。スペーサー２６は上述した高分子で形成されていてもよいし、高分子の表面に金属めっきを施したり、任意の色を付加してもよい。

次にスペーサー２６の圧縮弾性率について説明する。
一般に、下封止材７および上封止材８は加熱により流動し、さらに加熱することで硬化する特性を持つ。太陽電池モジュール真空ラミネート工程において、下封止材７が流動した時、従来の太陽電池セルは導電性接続材１３のみで下から支えられることになる。このとき、ラミネート圧力は導電性接続材１３周辺に集中してかかるため、１００μｍ厚程度の太陽電池セル４は圧力により破断してしまう。
これを避けるため、本第二実施形態による太陽電池モジュール２５では、スペーサー２６を太陽電池セル４の下側の下封止材７の厚さ部分に分散設置した。スペーサー２６はクッションとなり太陽電池セル４を支える。そのため、スペーサー２６はモジュールラミネート時の温度（約150℃）に耐え、かつ太陽電池セル４を支える程度に大きな圧縮弾性率を持つ必要がある。

太陽電池セル４を支えるスペーサー２６の個数を増やすことでモジュールラミネート時の圧力をさらに分散させることができる。一方、スペーサー個数の増加にともない材料コストは増加する。スペーサー個数を１個／ｃｍ²未満とすると太陽電池セル４の破断が発生するため、スペーサー個数は１個／ｃｍ²以上とする事が望ましい。これにより、太陽電池セル４にかかる圧力をより均一に分散させることができる。

次に、図５により下封止材７内へのスペーサー２６の混入方法の一例を説明する。
先ず、下封止材７の裏面７ｂ側において隣接する接続材用凹部１６、１６の間にスペーサー用凹部２７を分散して形成し（図に示す例では２個）、このスペーサー用凹部２７内にスペーサー２６を挿入するものとする。スペーサー用凹部２７は好ましくは裏面７ｂからセル用凹部１５まで貫通して形成され、その高さはスペーサー２６の外径Ｄと略同一であることが好ましい。これによって、太陽電池セル４を導電性接続材１３とスペーサー２６で支持できる。

下封止材７にスペーサー用凹部２７を形成する場合、表面７ａ側のセル用凹部１５と裏面７ｂ側の接続材用凹部１６及びスペーサー用凹部２７とを、上述したエンボスロール加工機１８等により一括して形成することで、各凹部１５，１６，１７を精度よく形成することができる。
また、下封止材７内へのスペーサー２６の混入方法の他の例として、例えば図３に示すエンボスロール加工機１８やその他の押し出し成形加工機において、下封止材７を押出し成形で作成してもよい。この場合、分散混合器１９内にＥＶＡ原料と共にスペーサー２６を混入し、分散混合器１９内へのスペーサー２６の供給量を制御することで、押し出し成形されるフィルムｆからなる下封止材７内に均一にスペーサー２６を分散させることができる。

下封止材７内へのスペーサー２６の混入方法の更に他の例として、図６に示す例がある。図６において、スペーサー２６を予め下封止材７内に分散混入させることなく、絶縁基板３上または回路層５上にスペーサー２６を分散して設置しておき、太陽電池モジュール真空ラミネート工程において、ラミネート加圧によってスペーサー２６を下封止材７内に埋設させて分散混入させてもよい。
この製造方法によっても、太陽電池セル４を導電性接続材１３だけでなくスペーサー２６によって支持できる。
スペーサー２６を回路層５上に設置する場合、はんだボール実装と同様、ふりこみマスクを使用したアライメント設置方法を用いれば、スペーサー２６をアライメント精度よく正確な個数設置することができる。また、スペーサー２６に黒色スペーサーや白色スペーサーを用いることで、太陽電池モジュール２５の外観意匠性を任意に向上させることもできる。

なお、太陽電池モジュール１、２５の製造方法において、回路層５等の上に分散設置する方法では、スペーサー２６の設置位置や分散制御が容易となるが、アライメントして設置するための製造コストが増加する。一方、下封止材７中に分散混入させる方法では、下封止材７の押出し成形時にフィラーを混入することで製造コストを低減することができる一方、スペーサー２６の分散状態制御が難しくなる課題がある。

さらに、下封止材７の下面にスペーサー２６を埋め込むスペーサー用凹部２７を形成し、このスペーサー用凹部２７にスペーサー２６を埋め込むこともできる。この場合、スペーサー２６を下封止材７中に分散混入させるよりも分散状態制御が容易となる。またスペーサー２６を回路層５上に設置するよりも埋め込むプロセスの方が簡便であり、製造コストを低減できる。
下封止材７中に分散混入する方法では、下封止材７の押出し成形時にフィラーを混入する事で製造コストを低減することができる一方、スペーサー２６の分散状態制御が難しくなる課題がある

つぎに本発明の第三の実施形態による太陽電池モジュール３０について図７により説明する。
図４、図６に示す第二の実施形態による太陽電池モジュール２５では、下封止材７の表面７ａと裏面７ｂに形成されたセル用凹部１５と接続材用凹部１６は薄層７ｃを挟んで分離して形成されていた。
これに対し、本第三実施形態による太陽電池モジュール３０では、下封止材７の裏面７ｂに形成された接続材用凹部１６Ａは表面７ａに形成されたセル用凹部１５に貫通して形成されている。
そのため、本実施形態によれば、太陽電池モジュール３０において、下封止材７のセル用凹部１５に嵌合された太陽電池セル４の電極１０が接続材用凹部１６Ａに嵌合された導電性接続材１３が直接接触して接続されることになり、電気導電性が向上し、確実に通電状態になる。

つぎに本発明の第四の実施形態による太陽電池モジュール３２について図８により説明する。
上述した各実施形態による太陽電池モジュール１，２５，３０では、下封止材７は複数の太陽電池セル４を各セル用凹部１５に収容した１枚のシート状に形成されているが、本第四の実施形態による太陽電池モジュール３２では、下封止材３３は単体の太陽電池セル４毎に分割して形成されていることを特徴としている。
即ち、下封止材３３を太陽電池セル４毎に分割したものを単位下封止材３３Ａとし、その表面７ａに太陽電池セル４を嵌合させるためのセル用凹部１５が形成され、裏面７ｂには太陽電池セル４の電極１０に対応する位置に接続材凹部１６Ａが適宜数（図２は２個）形成されている。図に示す例では接続用凹部１６Ａはセル用凹部１５に貫通して形成されている。そして、単位下封止材３３Ａの裏面７ｂ側には接続用凹部１６Ａ，１６Ａ間にサポーター２６が埋設されている。このサポーター２６の外径Ｄは裏面７ｂとセル用凹部１５の底面との距離とほぼ同一とされている。
その余の構成は上述した他の太陽電池モジュール１，２５，３０の構成と略同一である。

上述の構成を備えた太陽電池モジュール３２の製造方法においては、絶縁基板３の上に設けた回路層５に導電性接続材１３を設置しておく。そして、下封止材３３の各単位下封止材３３Ａのセル用凹部１５内に太陽電池セル４を嵌合させる。
次いで、太陽電池セル４を嵌合させた単位下封止材３３Ａについて、接続材用凹部１６Ａ内に回路層５に設けた導電性接続材１３を嵌合させることで、回路層５に設置する。これによって導電性接続材１３の上端部は太陽電池セル４の電極１０に直接当接することになる。このような作業を複数の単位下封止材３３Ａ毎に順次または同時に行う。
そして、略面一に配設された太陽電池セル４の上に分割されないシート状の上封止材８とパネル２を順次積層させる。この状態で、バックシート９からパネル２まで積層された全部材について、太陽電池モジュール真空ラミネート工程によって加熱加圧して一体化することで太陽電池モジュール３２を製造できる。

なお、上述の各実施形態による太陽電池モジュール１、２５、３０、３２において、太陽電池セル４を嵌合させるセル用凹部１５を下封止材７，３３、３３Ａにのみ形成し、上封止材８にはセル用凹部を形成していないが、上封止材８にも太陽電池セル４の一部を嵌合するセル用凹部を形成してもよい。しかしながら、下封止材７，３３、３３Ａに導電性接続材１３を嵌合する接続材用凹部１６、１６Ａを形成しているため、アライメントと太陽電池セル４との通電のために、下封止材７，３３、３３Ａに少なくとも部分的にセル用凹部１５を形成することが好ましい。

また、上述した太陽電池モジュール１、２５、３０，３２の製造方法では、太陽電池セル４を下封止材７，３３，３３Ａのセル用凹部１５に嵌合させた後、下封止材を絶縁基板３上の導電性接続材１３を接続材用凹部１６に嵌合させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、下封止材７，３３、３３Ａの接続材用凹部１６を導電性接続材１３に嵌合させて絶縁基板３に積層した工程の後で、太陽電池セル４をセル用凹部１５に嵌合させてもよい。
また、バックシート９を絶縁材で形成すれば、絶縁基板３を省略して回路層３０を設置してもよい。
なお、上述した太陽電池モジュール１，２５，３０，３２を適宜数配列することで太陽電池を製造できる。

１、２５、３０、３２ 太陽電池モジュール
２ パネル
３ 絶縁基板
４ 太陽電池セル
５ 回路層
７、３３ 下封止材
８ 上封止材
９ バックシート
１３ 導電性接続材
１５ セル用凹部
１６、１６Ａ 接続材用凹部
２６ スペーサー
２７ スペーサー用凹部
３３Ａ 単位第一封止材

Claims (11)

1. 太陽電池モジュールに用いられる太陽電池セルを封止するための封止材であって、一方の面に形成されていて前記太陽電池セルを嵌合するためのセル用凹部と、前記一方の面に対向する他方の面に形成されていて導電性接続材を嵌合するための接続材用凹部とが形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール用封止材。
2. 前記他方の面に、前記太陽電池セルを支持するスペーサーを挿入するためのスペーサー用凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された太陽電池モジュール用封止材。
3. 前記スペーサー用凹部は、前記他方の面から前記セル用凹部まで貫通して形成されていることを特徴とする請求項２に記載された太陽電池モジュール用封止材。
4. バックシート上に回路層を積層すると共に該回路層上に導電性接続材を設置する工程と、
   太陽電池セルを嵌合するためのセル用凹部を形成した一方の面と前記導電性接続材を嵌合するための接続材用凹部を形成した他方の面とを対向して設けた第一封止材における、前記セル用凹部に前記太陽電池セルを嵌合させる工程と、
   前記接続材用凹部に前記導電性接続材を嵌合させて前記第一封止材を前記回路層に積層する工程と、
   前記太陽電池セル上に第二封止材及びパネルを積層する工程と、
   前記バックシートから前記パネルまでの部材を真空圧着ラミネートする工程と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。
5. 前記太陽電池セルを嵌合させる工程では、
   前記第一封止材は、前記他方の面に前記太陽電池セルを支持するスペーサーを挿入するためのスペーサー用凹部が形成されており、該スペーサー用凹部には前記スペーサーが挿入されていることを特徴とする請求項４に記載された太陽電池モジュールの製造方法。
6. バックシート上に回路層を積層すると共に該回路層に導電性接続材を設置する工程と、
   太陽電池セルを嵌合するためのセル用凹部を形成した一方の面と前記導電性接続材を嵌合するための接続材用凹部を形成した他方の面とを対向して設けた第一封止材における、前記接続材用凹部に前記導電性接続材を嵌合させて、前記第一封止材を前記回路層に積層する工程と、
   前記セル用凹部に前記太陽電池セルを嵌合させる工程と、
   前記太陽電池セル上に第二封止材及びパネルを積層する工程と、
   前記バックシートから前記パネルまでの部材を真空圧着ラミネートする工程と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。
7. 前記第一封止材を回路層に積層する工程では、
   前記第一封止材は、前記他方の面に前記太陽電池セルを支持するスペーサーを挿入するためのスペーサー用凹部が形成されており、該スペーサー用凹部には前記スペーサーが挿入されていることを特徴とする請求項６に記載された太陽電池モジュールの製造方法。
8. 前記第一封止材は、前記太陽電池セルを嵌合するセル用凹部を単位として分割して形成された単位第一封止材が、複数配列されて構成されている請求項４乃至７のいずれか１項に記載された太陽電池モジュールの製造方法。
9. 前記バックシートから前記パネルまでの部材を真空圧着ラミネートすることで、前記第一封止材の前記セル用凹部と前記接続材用凹部の間の部分を溶解させて、前記導電性接続材を前記太陽電池セルに接続させるようにした請求項４乃至８のいずれか１項に記載された太陽電池モジュールの製造方法。
10. 前記第一封止材の前記セル用凹部と前記接続材用凹部とが予め貫通して形成されている請求項４乃至９のいずれか１項に記載された太陽電池モジュールの製造方法。
11. 真空圧着ラミネートの際、前記第一封止材が加熱流動後に熱硬化する温度と前記導電性接続材が熱溶融して前記太陽電池セル及び前記回路層に電気的に接続される温度との差が、±１０℃の範囲に収まるように設定した請求項４乃至１０のいずれか１項に記載された太陽電池モジュールの製造方法。

Images