JP6241756B2

JP6241756B2 - 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール

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Publication number: JP6241756B2
Application number: JP2014522281A
Authority: JP
Inventors: 将規前田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: JPWO2014002201A1; DE112012006624T5; WO2014002201A1; US20150099323A1; US9196757B2

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールに関する。

従来、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に配された充填材層中に設けられた太陽電池を有する太陽電池モジュールが知られている。例えば特許文献１には、充填材層の太陽電池と受光面側保護部材との間に位置する部分を透明なエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルムにより構成し、太陽電池と裏面側保護部材との間に位置する部分を着色されたＥＶＡフィルムにより構成することが記載されている。特許文献１には、着色ＥＶＡフィルムを用いることにより、太陽電池モジュールの出力特性を改善できる旨が記載されている。

特開２００３−２５８２８３号公報

特許文献１に記載の太陽電池モジュールは、例えば、着色ＥＶＡフィルムと、透明ＥＶＡフィルムとの間に太陽電池が配された積層体を加熱圧着することにより製造することができる。

しかしながら、このような製造方法で特許文献１に記載の太陽電池モジュールを製造した場合、着色ＥＶＡフィルムが太陽電池の受光面の上にも位置することとなり、太陽電池モジュールの出力特性が低下する場合がある。

本発明の主な目的は、太陽電池モジュールの出力特性を改善することである。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法では、ガラス板と、第１の透明樹脂シートと、太陽電池と、第２の透明樹脂シートと、着色樹脂シートと、第１の樹脂シートとをこの順番で積層して積層体を得る。積層体を加熱しながら加圧することにより、ガラス板と、ガラス板と太陽電池との間に配されており、第１の透明樹脂シートから構成された第１の透明充填材層と、第１の樹脂シートと太陽電池との間に配されており、第２の透明樹脂シートから構成された第２の透明充填材層と、第２の透明充填材層と第１の樹脂シートとの間に配されており、着色樹脂シートから構成された着色充填材層と、第１の樹脂シートとを有する太陽電池モジュールを作製する。着色樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が、第１の透明樹脂シートの加圧時の温度における粘性率よりも高い。

本発明に係る太陽電池は、ガラス板と、樹脂シートと、充填材層と、太陽電池とを備える。樹脂シートは、ガラス板と対向している。充填材層は、ガラス板と樹脂シートとの間に配されている。太陽電池は、充填材層中に配されている。充填材層は、第１の透明充填材層と、第２の透明充填材層と、着色充填材層とを有する。第１の透明充填材層は、太陽電池とガラス板との間に位置している。第２の透明充填材層は、太陽電池と樹脂シートとの間に位置している。着色充填材層は、第２の透明充填材層と樹脂シートとの間に位置している。着色充填材層の１２５℃における粘性率が、第１の透明充填材層の１２５℃における粘性率よりも高い。

本発明によれば、太陽電池モジュールの出力特性を改善することができる。

図１は、本発明の一実施形態における積層体の略図的分解断面図である。図２は、本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（太陽電池モジュール１の製造方法）
ここでは、図２に示す太陽電池モジュール１の製造方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。

太陽電池モジュール１の製造に際しては、まず、図１に示される積層体１０を作製する。具体的には、ガラス板１１と、第１の透明樹脂シート１２ａと、太陽電池１３と、第２の透明樹脂シート１２ｂと、着色樹脂シート１５と、樹脂シート１６とをこの順番で積層することにより、積層体１０を作製する。

第１の透明樹脂シート１２ａは、太陽電池１３における光電変換に寄与し得る光のうちの少なくとも一部を透過させる。第１の透明樹脂シート１２ａは、顔料及び染料を実質的に含有していないことが好ましい。

第２の透明樹脂シート１２ｂも、第１の透明樹脂シート１２ａと同様に、太陽電池１３における光電変換に寄与し得る光のうちの少なくとも一部を透過させる。第２の透明樹脂シート１２ｂは、顔料及び染料を実質的に含有していないことが好ましい。

着色樹脂シート１５は、太陽電池１３における光電変換に寄与し得る光のうちの少なくとも一部を反射させる。着色樹脂シート１５は、顔料及び染料の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。着色樹脂シート１５は、例えば、酸化チタン粒子を含んでいることが好ましい。もっとも、着色樹脂シート１５の色調が白色である必要は必ずしもない。着色樹脂シート１５の色調は、例えば、黒色等であってもよい。

第１の透明樹脂シート１２ａと第２の透明樹脂シート１２ｂとの間に、例えば、ひとつの太陽電池１３を配してもよいし、配線材１４により電気的に接続された複数の太陽電池１３を配してもよい。

太陽電池１３の種類は特に限定されない。太陽電池１３は、例えば、結晶半導体材料からなる基板を有するものであってもよい。結晶半導体材料からなる基板としては、結晶シリコン基板などが挙げられる。太陽電池１３は、主として受光する受光面１３ａと、裏面１３ｂとを有している。太陽電池１３は、受光面１３ａがガラス板１１側を向き、裏面１３ｂが樹脂シート１６側を向くように配される。

樹脂シート１６は、可撓性を有する。樹脂シート１６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）若しくはこれらの複合体等により構成することができる。樹脂シート１６は、金属や無機酸化物からなるバリア層を有していてもよいが、実質的に樹脂のみからなる樹脂シートにより構成されていることが好ましい。

次に、積層体１０を加熱しながら加圧する（加熱プレス工程）。これにより、図２に示される太陽電池モジュール１を完成させることができる。加熱プレス工程において、積層体１０の加熱温度は、例えば、１００℃〜１６０℃程度とすることができ、１３０℃〜１５０℃程度であることが好ましい。積層体１０の加熱温度は、例えば１２５℃程度とすることができる。

太陽電池モジュール１は、ガラス板１１と、樹脂シート１６とを有する。樹脂シート１６は、ガラス板１１と間隔をおいて対向している。樹脂シート１６とガラス板１１との間には、着色樹脂シート１５と第１及び第２の透明樹脂シート１２ａ、１２ｂとから構成された充填材層１７が配されている。充填材層１７は、第１の透明樹脂シート１２ａから構成された第１の透明充填材層１７ａ１と、第２の透明樹脂シート１２ｂから構成された第２の透明充填材層１７ａ２と、着色樹脂シート１５から構成された着色充填材層１７ｂとを有する。第１の透明充填材層１７ａ１は、ガラス板１１と太陽電池１３との間に配されている。第２の透明充填材層１７ａ２は、樹脂シート１６と太陽電池１３との間に配されている。着色充填材層１７ｂは、樹脂シート１６と第２の透明充填材層１７ａ２との間に配されている。すなわち、第１の透明充填材層１７ａ１が太陽電池１３の受光面１３ａ側に位置し、第２の透明充填材層１７ａ２と着色充填材層１７ｂとが太陽電池１３の裏面１３ｂ側に位置している。第２の透明充填材層１７ａ２は、太陽電池１３と着色充填材層１７ｂとの間に配されている。よって、太陽電池１３の受光面１３ａ及び裏面１３ｂのそれぞれは、透明充填材層に接触している。

ところで、透明樹脂シートと着色樹脂シートとの間に太陽電池が位置する積層体を加熱しながらプレスした場合、着色樹脂が太陽電池の受光面の上にも位置する場合がある。このような場合には、受光面の上に位置する着色樹脂により太陽電池に入射しようとする光が反射されたり吸収されたりする。このため、太陽電池への光の入射効率が低下する。その結果、太陽電池モジュールの出力特性が低下する。

本発明者らが鋭意研究した結果、着色樹脂が受光面の上に位置する原因として、以下の２つの原因（１）（２）があることが見出された。
（１）着色樹脂シートの一部が受光面１３ａ上に回り込む。
（２）溶融された着色樹脂シートと、溶融された透明樹脂シートとが受光面上において混じり合う。

上記原因（１）（２）のなかでも、（２）の溶融された着色樹脂シートと溶融された透明樹脂シートの混じり合いが生じると、受光面の面積に対する着色された樹脂が位置する部分の面積の割合が大きくなりやすい。よって、改善された出力特性を実現する観点からは、溶融された着色樹脂シートと溶融された透明樹脂シートとの混じり合いを抑制することが重要である。

ここで、本実施形態では、太陽電池１３と着色樹脂シート１５との間に第２の透明樹脂シート１２ｂが設けられている。それに加え、着色樹脂シート１５の、積層体１０の加圧時の温度における粘性率が、第１の透明樹脂シート１２ａの、積層体１０の加圧時の温度における粘性率よりも低い。このように、着色樹脂シート１５の加圧時の温度における粘性率が高いため、積層体１０の加圧時において、着色樹脂シート１５と透明樹脂シート１２ａ、１２ｂとが混じり合いにくい。従って、着色樹脂シート１５に含まれる着色樹脂と透明樹脂シート１２ａ、１２ｂに含まれる透明樹脂とが混じり合った樹脂が生成し、受光面１３ａの上に位置することが抑制される。その結果、改善された出力特性を有する太陽電池モジュール１を得ることができる。従って、着色充填材層１７ｂの１２５℃における粘性率を、第１の透明充填材層１７ａ１の１２５℃における粘性率よりも高くすることによって太陽電池モジュール１の出力特性を改善することができる。

なお、例えば太陽電池と着色樹脂シートとの間に第２の透明樹脂シートを介在させた場合であっても、着色樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が低いと、着色樹脂シートと、第１及び第２の透明樹脂シートとが混じり合い、出力特性が低下してしまう場合がある。

より改善された出力特性を実現する観点からは、着色樹脂シート１５の加圧時の温度における粘性率が、第１の透明樹脂シート１２ａの加圧時の温度における粘性率の３倍以上であることが好ましく、４倍以上であることがより好ましい。着色充填材層１７ｂの１２５℃における粘性率が、第１の透明充填材層１７ａ１の１２５℃における粘性率の４倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。但し、着色樹脂シート１５の加圧時の温度における粘性率が高くなりすぎると、着色シートが受光面に回り込む場合がある。従って、着色樹脂シート１５の加圧時の温度における粘性率が、第１の透明樹脂シート１２ａの加圧時の温度における粘性率の２０倍以下であることが好ましく、５倍以下であることがより好ましい。着色充填材層１７ｂの１２５℃における粘性率が、第１の透明充填材層１７ａ１の１２５℃における粘性率の１３倍以下であることが好ましく、５倍以下であることがより好ましい。具体的には、着色樹脂シート１５の加圧時の温度における粘性率は、３０００００Ｐａ以上であることが好ましく、４０００００Ｐａ以上であることがより好ましく、５０００００Ｐａ以上であることがさらに好ましい。着色充填材層１７ｂの１２５℃における粘性率は、３０００００Ｐａ以上であることが好ましく、４０００００Ｐａ以上であることがより好ましく、５０００００Ｐａ以上であることがさらに好ましい。着色樹脂シート１５の加圧時の温度における粘性率は、１００００００Ｐａ以下であることが好ましく、８０００００Ｐａ以下であることがより好ましい。着色充填材層１７ｂの１２５℃における粘性率は、８０００００Ｐａ以下であることが好ましく、７０００００Ｐａ以下であることがより好ましい。第１の透明樹脂シート１２ａの加圧時の温度における粘性率は、２０００００Ｐａ以下であることが好ましく、１５００００Ｐａ以下であることがより好ましい。第１の透明充填材層１７ａ１の１２５℃における粘性率は、２０００００Ｐａ以下であることが好ましく、１５００００Ｐａ以下であることがより好ましい。但し、第１の透明樹脂シート１２ａの加圧時の温度における粘性率が低すぎると、樹脂の流れ出しが多くなるため膜厚が薄くなってしまう場合がある。従って、第１の透明樹脂シート１２ａの加圧時の温度における粘性率は、１０００００Ｐａ以上であることが好ましく、１５００００Ｐａ以上であることがより好ましい。第１の透明充填材層１７ａ１の１２５℃における粘性率は、１０００００Ｐａ以上であることが好ましく、１５００００Ｐａ以上であることがより好ましい。

第２の透明樹脂シート１２ｂの加圧時の温度における粘性率は、特に限定されない。仮に、第２の透明樹脂シート１２ｂの加圧時の温度における粘性率が低く、溶融された第１の透明樹脂シート１２ａと溶融された第２の透明樹脂シート１２ｂとの混じり合いが生じても、着色された樹脂が受光面１３ａの上に位置しないためである。

ところで、樹脂シート１６がバリア層を有さず、実質的に樹脂のみからなる樹脂シートにより構成されている場合は、バリア層が設けられている場合よりも樹脂シート１６の熱膨張率が高くなる。しかし、着色樹脂シート１５の加圧時における粘性率、着色充填材層１７ｂの１２５℃における粘性率が高いため、樹脂シート１６の伸縮に起因する着色樹脂シート１５の変形が抑制される。よって、太陽電池１３に応力が加わることを抑制することができる。

以下に、１２５℃における粘性率が３０００００Ｐａ以上である樹脂として非架橋ポリオレフィン、１２５℃における粘性率が２０００００Ｐａ以下である樹脂として架橋ポリオレフィンを用いた例を示す。

粘性率は、例えば、ＤＭＡ（ＤｙｎａｍｉｃＭｅｃｈａｎｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓ）測定により測定することができる。

（実施例１）
厚みが３．２ｍｍであるガラス板、架橋ポリオレフィンからなる厚み０．６ｍｍである第１の透明樹脂シート（１２５℃における粘性率＝１５００００Ｐａ）、太陽電池、非架橋ポリオレフィンからなる厚み０．１５ｍｍである第２の透明樹脂シート（１２５℃における粘性率＝７０００００Ｐａ）、非架橋ポリオレフィンからなる厚み０．３０ｍｍである着色樹脂シート（１２５℃における粘性率＝７０００００Ｐａ）、ＰＥＴからなる厚み０．１３ｍｍである樹脂シートとをこの順番で積層し、積層体を得た。次に、積層体を１５０℃となるように加熱しながら加圧することにより太陽電池モジュールを作製した。

（実施例２）
着色樹脂シートとして、ポリオレフィンからなる厚み０．３５ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝７０００００Ｐａ）を用い、第１の透明樹脂シートとして、架橋ポリオオレフィンからなる厚み０．６ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝１５００００Ｐａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。

（実施例３）
着色樹脂シートとして、ポリオレフィンからなる厚み０．４０ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝７０００００Ｐａ）を用い、第１の透明樹脂シートとして、架橋ポリオレフィンからなる厚み０．６ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝１５００００Ｐａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。

（比較例１）
着色樹脂シートとして、エチレンビニル共重合体からなる厚み０．６ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝２０００００Ｐａ）を用い、第１の透明樹脂シートとして、架橋ポリオレフィンからなる厚み０．６ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝１５００００Ｐａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。

（比較例２）
着色樹脂シートとして、架橋ポリオレフィンからなる厚み０．６ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝２０００００Ｐａ）を用い、第１の透明樹脂シートとして、架橋ポリオレフィンからなる厚み０．６ｍｍの樹脂シート（１２５℃における粘性率＝１５００００Ｐａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。

（評価）
実施例１〜３及び比較例１〜２のそれぞれにおいて作製した太陽電池モジュールをガラス板側から確認し、受光面の上に着色された樹脂が存在しているか否かを確認した。その結果、実施例１〜３においては、受光面の上には、着色された樹脂が実質的に存在していなかった。比較例１〜３においては、受光面の周縁部の全周に渡って着色された樹脂が存在していた。

１…太陽電池モジュール
１０…積層体
１１…ガラス板
１２ａ…第１の透明樹脂シート
１２ｂ…第２の透明樹脂シート
１３…太陽電池
１３ａ…受光面
１３ｂ…裏面
１４…配線材
１５…着色樹脂シート
１６…樹脂シート
１７…充填材層
１７ａ１…第１の透明充填材層
１７ａ２…第２の透明充填材層
１７ｂ…着色充填材層

Claims

ガラス板と、第１の透明樹脂シートと、太陽電池と、第２の透明樹脂シートと、着色樹脂シートと、第１の樹脂シートとをこの順番で積層して積層体を得、前記積層体を加熱しながら加圧することにより、前記ガラス板と、前記ガラス板と前記太陽電池との間に配されており、前記第１の透明樹脂シートから構成された第１の透明充填材層と、前記第１の樹脂シートと前記太陽電池との間に配されており、前記第２の透明樹脂シートから構成された第２の透明充填材層と、前記第２の透明充填材層と前記第１の樹脂シートとの間に配されており、前記着色樹脂シートから構成された着色充填材層と、前記第１の樹脂シートとを有する太陽電池モジュールを作製し、
前記着色樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が、前記第１の透明樹脂シートの加圧時の温度における粘性率の３倍以上であり、かつ、前記着色樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が３０００００Ｐａ以上であり、前記第１の透明樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が２０００００Ｐａ以下である、太陽電池モジュールの製造方法。
請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記着色樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が、第１の透明樹脂シートの加圧時の温度における粘性率の４倍以上である、太陽電池モジュールの製造方法。
請求項１または２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の透明樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が、第１の透明樹脂シートの加圧時の温度における粘性率よりも高い、太陽電池モジュールの製造方法。
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の透明樹脂シートの加圧時の温度における粘性率が、３０００００Ｐａ以上である、太陽電池モジュールの製造方法。
請求項１〜４のいずれか一項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１の樹脂シートが樹脂からなる、太陽電池モジュールの製造方法。
請求項１〜５のいずれか一項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の透明樹脂シートの加圧時の温度、および、前記第１の透明樹脂シートの加圧時の温度は、１００℃〜１６０℃である、太陽電池モジュールの製造方法。
ガラス板と、
前記ガラス板と対向する樹脂シートと、
前記ガラス板と前記樹脂シートとの間に配された充填材層と、
前記充填材層中に配された太陽電池と、
を備え、
前記充填材層は、
前記太陽電池と前記ガラス板との間に位置する第１の透明充填材層と、
前記太陽電池と前記樹脂シートとの間に位置する第２の透明充填材層と、
前記第２の透明充填材層と前記樹脂シートとの間に位置する着色充填材層と、
を有し、
前記着色充填材層の１２５℃における粘性率が、前記第１の透明充填材層の１２５℃における粘性率の３倍以上であり、かつ、前記着色樹脂シートの１２５℃における粘性率が３０００００Ｐａ以上であり、前記第１の透明樹脂シートの１２５℃における粘性率が２０００００Ｐａ以下である、太陽電池モジュール。
請求項７に記載の太陽電池モジュールであって、
前記着色充填材層の１２５℃における粘性率が、前記第１の透明充填材層の１２５℃における粘性率の４倍以上である、太陽電池モジュール。
請求項７または８に記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の透明充填材層の１２５℃における粘性率が、前記第１の透明充填材層の１２５℃における粘性率よりも高い、太陽電池モジュール。
請求項９に記載の太陽電池モジュールであって、
前記第２の透明充填材層の１２５℃における粘性率が、３０００００Ｐａ以上である、太陽電池モジュール。
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールであって、
前記樹脂シートが、樹脂からなる、太陽電池モジュール。