JP5875805B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
従来、太陽電池モジュールを製造する場合、ラミネート処理工程、切除工程、エッジ処理工程、シーリング材取付け工程およびフレーム取付け工程など数多くの工程を経て、太陽電池モジュールを製造していた。
ラミネート処理工程とは、太陽電池モジュールの構成部材を重ね合わせて所定の加圧下において所定温度で加熱することで積層体を製造する工程である。
また、切除工程とは、例えば特許文献1および2に開示されているように、ラミネート処理工程により製造された積層体の周囲にはみ出した封止材の余剰部をトリミング装置等によって切除する工程である。ラミネート処理工程では所定の加圧下において所定温度で加熱されることから、封止材の一部が積層体の周囲からはみ出し、余剰部が形成されるため、切除工程においてこの余剰部を切除する。
また、フレーム取付け工程とは、例えば特許文献4に開示されているように、太陽電池モジュールを支持するためのフレームを取り付ける工程である。上述したシーリング材取付け工程により取り付けられたスペーサやシーリング材の外側にアルミニウム製フレームを取り付けることで太陽電池モジュール全体の剛性を向上させる。
このように、従来では太陽電池モジュールの端部の封止性の向上と太陽電池モジュールの製造効率の向上との両立を図ることが困難であった。
該太陽電池モジュールの端部の構造が、
前記裏面保護部が前記表面保護部の周囲より張り出した張り出し部を有し、前記張り出し部と前記表面保護部の端部との間にできる空間に、前記表面保護部と前記裏面保護部とが接する部分の隙間からはみ出した前記封止材によって充填されたはみ出し部を有し、
前記張り出し部は前記表面保護部の表面と重なり合わず、
前記表面保護部の表面、前記はみ出し部の表面および前記裏面保護部に亘って、シーリング材により一体的に被覆されていることを特徴とする。
(第1の実施形態)
第1の実施形態の太陽電池モジュールの製造方法では、ラミネート処理工程、表面処理工程、防水処理工程、枠体保持工程によって太陽電池モジュールを製造することができる。ラミネート処理工程では、複数の構成部材を重ね合わせて被加工物を構成し、被加工物をラミネート処理することにより積層体を製造する。表面処理工程では、製造した積層体に表面処理を施す。防水処理工程では、表面処理を施した積層体に防水処理を施す。枠体保持工程では、積層体の端部を枠体で保持し、太陽電池モジュールを完成させる。本実施形態では、後述するように封止材の一部がはみ出して形成されたはみ出し部を積極的に利用することで太陽電池モジュールの封止性の向上を図ると共に、製造効率の向上を図ることができる。
以下、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法についてラミネート処理工程、表面処理工程、防水処理工程、枠保持工程を順に説明する。
図1は、ラミネート処理工程で製造される積層体の構成部材を示す図である。なお、以下では、ラミネート処理される前であって、積層体の構成部材が単に重ね合わされたものを被加工物1といい、その被加工物1をラミネート処理したものを積層体という。
被加工物1は、表面保護部としてのカバーガラス2、第1封止材3、太陽電池素子4、第2封止材9、裏面保護部としてのバックシート10が下側から順番に重ね合わされている。ここでは、太陽電池モジュールに太陽光が照射される側を表側とし、その反対側を裏側としている。
第1封止材3および第2封止材9は、太陽電池素子4の周囲を被覆して封止する役割を有する。第1封止材3および第2封止材9には、例えばEVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が使用される。また、第1封止材3および第2封止材9は、それぞれ平板状であって、カバーガラス2と略同一の大きさを有している。
バックシート10は、太陽電池モジュールの裏面を保護する役割を有する。バックシート10には、例えばPET(ポリエチレンテフタレート)樹脂等が使用される。また、バックシート10は、第1封止材3、第2封止材9およびカバーガラス2を覆うことができ、カバーガラス2よりも大きいサイズである。したがって、バックシート10を重ね合わせ、後述するラミネート処理したときに、バックシート10は、カバーガラス2の周囲から張り出した張り出し部10aが形成される(図4を参照)。
図2および図3は、ラミネート装置40のラミネート処理を説明するための断面図である。
ラミネート装置40は、上ケース41を下降させ、上ケース41と下ケース45との内部空間を密閉させる。
ラミネート装置40は、第1封止材3および第2封止材9が完全に架橋するまで加熱することで、第1封止材3および第2封止材9が凝固して太陽電池素子4の周囲を覆う封止部12として形成された積層体11が製造される。
表面処理工程では、図5に示すように、積層体11のカバーガラス2が上側になるように配置し直す。次に、はみ出し部13の表面13aを中心にして、カバーガラス2の表面2bの一部からバックシート10の張り出し部10aの端部10bに亘って表面処理を行う。すなわち、表面処理する範囲は、少なくとも後述する防水処理工程においてシーリング材14が塗布される範囲であり、その範囲よりもやや広い範囲が好ましい。表面処理としては、コロナ放電を照射して表面を改質させる、いわゆるコロナ処理を用いる。コロナ処理を行うことで、処理した表面とシーリング材14との接着力を高めると共にシーリング材14を塗布したときのムラを防止することができる。
防水処理工程では、積層体11のはみ出し部13の表面13aを中心にして、カバーガラス2の表面2bの一部からバックシート10の張り出し部10aの端部10bに亘り、すなわち表面処理を行った範囲に防水のためのシーリング材14を塗布する。したがって、図6に示すように、カバーガラス2の表面2b、はみ出し部13の表面13aおよびバックシート10の端部10bは、シーリング材14により一体的に被覆される。シーリング材14は、はみ出し部13による吸水を防止できるものであればよく、例えばペースト状であるシリコーン系シーリング材、特に耐候性、耐熱性および耐寒性に優れたオキシム型シーリング材を用いることが好ましい。シーリング材14は、後述するようにはみ出し部13と充填剤33を接着させる接着剤の機能を兼ねている。なお、シーリング材14は、はみ出し部13全体を被覆することが水の浸入を防ぐ目的において好ましい。したがって、図6に示すように、カバーガラス2の端部2aからシーリング材14により被覆されるシーリング材14の外側の端部までの長さL2が、上述したカバーガラス2の端部2aからはみ出し部13の端部13cまでの距離L1よりも長い。なお、シーリング材14の外側では、はみ出し部13の端部13cを下方に回り込むようにして、バックシート10の端部10bにまで到達している。一方、シーリング材14により、カバーガラス2の端部2aから内側に長さL3で被覆される。
したがって、カバーガラス2の端部2aからシーリング材14により被覆されるシーリング材14の外側の端部までの長さL2とシーリング材14の内側の端部までの長さL3との和は、上述したカバーガラス2の端部2aからはみ出し部13の端部13cまでの距離L1よりも長い。
防水処理工程を経て、次の枠体保持工程に移行する。
枠体保持工程では、積層体11の端部に枠体15を取り付け、積層体11の端部を保持する。図7は、積層体11および枠体15の構成を示す平面図である。本実施形態の枠体15には、積層体11の端部のうち4辺のサイド部11bを覆うサイド枠体16と、4つのコーナ部11aを覆うコーナ保持部としてのコーナガスケット26の2種類を有している。サイド枠体16は直線状に形成され、コーナガスケット26は鉤状に形成されている。なお、コーナガスケット26は、シール用成形部材に相当する。
また、サイドガスケット17の内周面19には複数の溝部20が、サイドガスケット17の長手方向(図8に示す紙面直交方向)に沿って形成されている。各溝部20は、各溝部20の開口に向かうにしたがい溝幅が狭くなるような略台形状(略ハ字状)に形成されている。
図10(a)は、積層体11のコーナ部11aにコーナガスケット26を嵌め込んでいる状態を示す断面図である。コーナガスケット26をコーナ部11aに嵌め込む場合、図10(a)に示すように、補強材32の弾性力に抗してコーナガスケット26の開口縁部26a間を広げ、すなわち空間27を広くした状態でコーナ部11aに嵌め込む。コーナガスケット26をコーナ部11aに嵌め込むことで、図10(b)に示すように、はみ出し部13の全体、カバーガラス2の一部およびバックシート10の一部がコーナガスケット26によって被覆される。
なお、はみ出し部13の表面13aと充填剤33との間は、接着剤を兼ねたシーリング材14が塗布されていることから、はみ出し部13の表面13aと充填剤33との間も、強固に接着される。
図11(a)は、積層体11のサイド部11bにサイド枠体16を嵌め込んでいる状態を示す断面図である。サイド枠体16をサイド部11bに嵌め込む場合、図11(a)に示すように、サイド枠体16を積層体11のサイド部11bに対して押し込むようにして嵌め込む。サイド枠体16をサイド部11bに嵌め込むことで、図11(b)に示すように、はみ出し部13の全体、カバーガラス2の一部およびバックシート10の一部がサイド枠体16によって被覆される。
なお、はみ出し部13の表面13aと充填剤33との間は、接着剤を兼ねたシーリング材14が塗布されていることから、はみ出し部13の表面13aと充填剤33との間も、強固に接着される。
また、予めアルミフレーム24内にサイドガスケット17を固定させたサイド枠体16を積層体11のサイド部11bに嵌め込むので、一度にサイドガスケット17とアルミフレーム24とを取り付けることができる。したがって、従来のシーリング材取付け工程およびフレーム取付け工程のように重複する工程が必要なく、太陽電池モジュール35の製造工程を少なくすることができるので、太陽電池モジュール35の製造効率を向上させることができる。
第1の実施形態では、ラミネート処理工程、表面処理工程、防水処理工程、外枠保持工程によって太陽電池モジュールを製造する場合について説明した。第2の実施形態では、第1封止材3および第2封止材9の材料を変更することで表面処理工程、防水処理工程を省略する。すなわち、第2の実施形態では、ラミネート処理工程、外枠保持工程によって太陽電池モジュールを製造する。
共重合体ゴムに用いられるα−オレフィンは、炭素数2〜8が好ましく、単独でも2種以上混合しても差し支えない。炭素数2〜8のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンなどが例示されるが、特に炭素数3のプロピレンを好ましく用いることができる。
共重合体ゴムに用いられる非共役ジエンは公知の非共役ジエンを全て用いることができ、単独でも2種以上混合しても差し支えない。例えば、1,4−ヘキサジエン、1,6−オクタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエンなどの鎖状非共役ジエン化合物、ビニルシクロヘキセン、シクロヘキサジエン、メチルテトラヒドロインデン、5−ビニル−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペニル−2−ノルボルネンなどの環状非共役ジエン化合物を例示することができる。これらの中でも、好ましい非共役ジエンは、5−エチリデン−2−ノルボルネンである。
非共役ジエンのヨウ素価値を35以下とすることで酸素に対する劣化が抑えられるというメリットがある。さらに、ヨウ素価値の範囲は0〜30であることが材料の耐久性と機械的物性のバランスの点で好ましく、さらに好ましい範囲は0〜26である。
また、上述したゴム成分に架橋剤として有機過酸化物を添加する。有機過酸化物を用いると、他の架橋剤を用いるのと比較して長期耐熱安定性に優れ、また、架橋剤のブリードによる他の材料への汚染がない点で好ましい。一般的な架橋剤であるイオウは、ゴム表面に噴出し、太陽電池モジュール内の金属材料を腐食させることがあるので好ましくない。
有機過酸化物の添加量は原料ゴム成分100gに対して0.005〜0.1molである。添加量が当該範囲であれば太陽電池モジュールの端部から進入する湿気をシャットアウトできる。また、経済性とゴムとしての伸縮性の観点からも有機過酸化物の添加量は原料ゴム成分100gに対して0.005〜0.1molであることが好ましい。さらに好ましい範囲は原料ゴム成分100gに対して0.01〜0.05molである。
オレフィン系ゴム中には耐熱性向上のために耐熱安定剤を含有させることが好ましい。耐熱安定剤として、フェノール系酸化防止剤、又はフェノール系酸化防止剤にフォスファイト系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤を任意に組み合わせたものを用いることが好適である。中でも、複数を任意に組み合わせた場合がより効果的である。
ゴム成分には、他の添加剤を必要に応じて用いることができる。添加剤の具体例として、発泡剤、発泡助剤、補強剤、無機充填剤、軟化剤、安定剤、加工助剤、可塑剤、着色剤架橋用の触媒、顔料、紫外線吸収剤、難燃剤および反応抑制剤などを例示することができる。これらの添加剤は、その種類、含有量が適宜選択される。
合成ゴムの製法は、公知の方法によって製造され、重合触媒や重合条件に特に制限はない。重合触媒としては、例えば、チーグラ・ナッタ触媒、メタロセン触媒、イミン触媒、フェノキシイミン触媒など従来公知の各種触媒を使用できる。重合方法も、例えば溶液重合、スラリー重合、塊状重合法など従来公知の重合法が採用できる。具体的には、例えば、各モノマーを反応器内に連続供給し、触媒の存在下、所定温度で共重合反応を進行させて、得られた共重合体ゴムを分離、乾燥して得ることができる。
<ゴムシートの成形>
ゴムシートの成形はカレンダー成形、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形等、従来から知られた各種の成形方法によって成形することができる。
このように、水浸入防止部は、アルミフレーム24と積層体11の間に介在させればよく、図14のようにガスケット36に一体で形成してもよく、図15のように別体で形成してもよい。
(被加工物)
被加工物の構成部材として、カバーガラス2には、3.2mm厚、20cm正方形の白板ガラスを用いた。
第1封止材3および第2封止材9には、20cm正方形に調整したサンビック社製、EVA 400ミクロンを用いた。
バックシート10には、東洋アルミニウム株式会社製BS−W250−S−FA20−Leを用いた。
第1封止材3および第2封止材9の間には、封止性を検証するために、太陽電池素子4に代えて5mm角に調整した吸水紙を配置した。図16は、吸水紙を配置した位置を示す図であり、P1、P2、P3の3ヵ所に配置した。吸水紙として、株式会社東光工業社製水没検知シールPRD−1(8mm×10M)を用いた。
上述したカバーガラス2、第1封止材3、吸水紙、第2封止材9およびバックシート10の重ね合わせた被加工物をラミネート装置を用いて、160℃で3分予熱した後、10分ダイヤフラムにて加圧し、積層体11を製造した。なお、ラミネート装置には、日清紡製Lam0505を用いた。
(表面処理工程)
製造した積層体11のはみ出し部13を中心にコロナ処理を行った。処理条件として、速度1m/min、電力500W、ガス流量130L/min、処理幅20mm、処理面からの距離5mmとした。なお、コロナ処理には、春日電気株式会社製大気圧プラズマ表面処理装置(ノズル型)を用いた。
表面処理をした積層体11のはみ出し部13を中心に防水処理を施した。防水処理に用いたシーリング材14として、モメンティブ社製シーリング材TSE382を用いた。
(試験方法)
試験方法として、プレッシャ・クッカー法を用いた。プレッシャ・クッカー法は、高温かつ高密度な水蒸気雰囲気を再現し加圧させることで、試験体内への水の浸入を時間的に短縮させ、試験体の耐湿評価の加速寿命の試験に用いられるものである。試験条件としては、115℃100%RHで2気圧に設定し、48時間行った。
(検証方法)
P1〜P3に配置された吸水紙が変色したか否かを判定する。
図17(a)は、実施例1の積層体40aに対応する。ラミネート処理によって、はみ出し部13の長さL1が10mmになるように形成した。表面処理を行った後、シーリング材14をカバーガラス2の端部2aから内側に向かって長さL3を5mmとする位置から、バックシート10の端部10bまで1.5mm厚で塗布した。
図17(b)は、実施例2の積層体40bに対応する。実施例1と同様にラミネート処理した後、はみ出し部13の長さL1が2mmになるようにはみ出し部の一部を切断した。表面処理(切断した側面の表面処理を含む)を行った後、シーリング材14をカバーガラス2の端部2aから内側に向かって長さL3を5mmとする位置から、バックシート10の端部10bまで1.5mm厚で塗布した。
図17(c)は、実施例3の積層体40cに対応する。ラミネート処理によって、はみ出し部13の長さL1が30mmになるように形成した。表面処理を行った後、シーリング材14をカバーガラス2の端部2aから内側に向かって長さL3を5mmとする位置から、バックシート10の端部10bまで1.5mm厚で塗布した。
図17(d)は、実施例4の積層体40dに対応する。ラミネート処理によって、はみ出し部13の長さL1が10mmになるように形成した。その後、表面処理および防水処理は行わなかった。
図17(e)は、比較例1の積層体40eに対応する。ラミネート処理後、はみ出し部を全て切除した。
検証結果として、以下に示す。
Claims (6)
- 太陽電池素子、前記太陽電池素子の周囲を封止する封止材、表面に配置される表面保護部および裏面に配置される裏面保護部が重ね合わされラミネート処理された積層体よりなる太陽電池モジュールにおいて、
該太陽電池モジュールの端部の構造が、
前記裏面保護部が前記表面保護部の周囲より張り出した張り出し部を有し、前記張り出し部と前記表面保護部の端部との間にできる空間に、前記表面保護部と前記裏面保護部とが接する部分の隙間からはみ出した前記封止材によって充填されたはみ出し部を有し、
前記張り出し部は前記表面保護部の表面と重なり合わず、
前記表面保護部の表面、前記はみ出し部の表面および前記裏面保護部に亘って、シーリング材により一体的に被覆されていることを特徴とする、太陽電池モジュール。 - 前記表面保護部の端部から前記はみ出し部の端部までの長さが0.05mm以上50mm以下であ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。
- 前記表面保護部の端部から前記積層体の端部側に向かって前記シーリング材により被覆される端部までの長さが前記表面保護部の端部から前記はみ出し部の端部までの長さよりも長いことを特徴とする、請求項1または2記載の太陽電池モジュール。
- 前記はみ出し部全体を覆うと共に、前記表面保護部および前記裏面保護部も同時に覆うシール用成形部材が装着されていることを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項記載の太陽電池モジュール。
- 前記積層体の端部を枠体により保持したことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項記載の太陽電池モジュール。
- 前記枠体と前記積層体の間に、前記枠体の開口端よりも前記積層体の中央側に向かって突出する水浸入防止部が設けられていることを特徴とする、請求項5記載の太陽電池モジュール。
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