JP6269527B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕 透明パネルとパネルの間、又は透明パネルとバックシートの間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法において、
(1)透明パネルの一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートを減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付けた第1積層体を用意する工程と、
(2)パネル又はバックシートの一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートを減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付けた第2積層体を用意する工程と、
(3)上記第1積層体と第2積層体とを互いのシリコーンゴムシート面を対向させて配置すると共に、その間に太陽電池マトリックスを配置し、その状態で10℃〜50℃の間で減圧して、上記第1積層体及び第2積層体とを押圧して上記太陽電池マトリックスを封止する工程と、
(4)上記封止した積層体を、70℃〜150℃の間で20分〜50分加熱し、シリコーンゴムシートを硬化する工程と、
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。
〔2〕 上記工程(2)が、ミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムを、バックシートの一面にカレンダー法によりトッピング加工したバックシート−シリコーンゴム複合体を用意する工程であることを特徴とする〔1〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔3〕 上記シリコーンゴム組成物は、
(A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むことを特徴とする〔1〕又は〔2〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
〔4〕 上記(C)成分は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化反応触媒の組み合わせ、又は有機過酸化物であることを特徴とする〔3〕記載の太陽電池モジュールの製造方法。
(工程1)透明パネルの一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートを減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付けた第1積層体を用意する工程と、
(工程2)パネル又はバックシートの一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートを減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付けた第2積層体を用意する工程と、
(工程3)上記第1積層体と第2積層体とを互いのシリコーンゴムシート面を対向させて配置すると共に、その間に太陽電池マトリックスを配置し、その状態で10℃〜50℃の間で減圧して、上記第1積層体及び第2積層体とを押圧して上記太陽電池マトリックスを封止する工程と、
(工程4)上記封止した積層体を、70℃〜150℃の間で20分〜50分加熱し、シリコーンゴムシートを硬化する工程と
を有することを特徴とするものである。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、第1の実施形態として、上記工程1が上記シリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートの片面の保護シートを貼り付けたまま、透明パネルの一面に載置して減圧下10℃〜50℃で押圧により貼り付ける工程を有するものであり、上記工程2が上記シリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートの片面の保護シートを貼り付けたまま、パネル又はバックシートの一面に載置して減圧下10℃〜50℃で押圧により貼り付ける工程を有するものである。
(i)(A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートの片面の保護シートを貼り付けたまま、透明パネルの一面に載置して減圧下10℃〜50℃で押圧により貼り付ける工程と、
(ii)パネル又はバックシートの一面に上記シリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートの片面の保護シートを貼り付けたまま載置して、減圧下10℃〜50℃で押圧により貼り付ける工程と、
(iii)上記透明パネル、又はパネル又はバックシートのシリコーンゴムシート上に太陽電池素子マトリックスを配置し、上記透明パネルとパネル又はバックシートとをシリコーンゴムシートを内側にして重ね合わせ、減圧下10℃〜50℃で押圧して上記太陽電池素子マトリックスを封止する工程と、
(iV)上記封止した積層体を、加熱炉にいれて70℃〜150℃の間で20分〜50分加熱し、シリコーンゴムシートを硬化する工程と、を含む。上記工程を更に詳述する。
図1に示したように、透明パネル1の一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシート3aを片面に保護シート4aを貼り付けたまま減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付ける工程である。
なお、図1において、10は真空ラミネータであり、11はダイヤフラムシート、12はプレートである。この場合、上側開口部からの減圧で、ダイヤフラムシート11が真空ラミネータ10の上部内壁面に密着している。
ここで、透明パネルとは、太陽光を入射させる側(受光面側)となる透明部材であり、受光面パネルともいわれるものであり、透明性、耐候性、耐衝撃性をはじめとして屋外使用において長期の信頼性能を有する部材が必要である。例えば白板強化ガラス、アクリル樹脂、フッ素樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられ、特に厚さ3〜5mm程度の白板強化ガラスが好ましい。
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
(式中、R2は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、bは0.7〜2.1、cは0.01〜1.0、かつb+cは0.8〜3.0の正数である。)
図2に示したように、パネル又はバックシート2の一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシート3bを片面に保護シート4bを貼り付けたまま減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付ける工程である。なお、図1と同一構成部品については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図3に示したように、上記透明パネル1にシリコーンゴムシート3aを貼り付けた第1積層体20上に太陽電池素子マトリックス5を配置し、上記パネル又はバックシート2にシリコーンゴムシート3bを貼り付けた第2積層体30とを、シリコーンゴムシート3a,3bを内側にして太陽電池素子マトリックス5を、その受光面を透明パネル側に向けて挟み込んで重ね合わせ、減圧下10℃〜50℃で押圧して、上記太陽電池素子マトリックスを封止する工程である。
以上のようにして、複合積層体40を得る[図3(4)]。
次に、上記太陽電池素子マトリックスを封止した積層体を、加熱炉又は上記真空ラミネータのホットプレート上で、70℃〜150℃の間で20分〜50分加熱し、加硫反応を促進させ、シリコーンゴムシート3a,3bを硬化する。このとき、硬化温度が70℃より低いと十分に加硫反応が進まない可能性があり、150℃より高い加硫反応速度が大きくなり、シリコーンゴムシートの硬化が早くなり、太陽電池セル間やインターコネクタ周辺部の特に段差がある部分で、完全に封止できなくなる可能性がある。
フレーム部材は、衝撃、風圧又は積雪に対する強度が優れ、耐候性を有し、かつ軽量であるアルミニウム合金、ステンレス鋼等からなるものが好ましい。これらの材料で成形したフレーム部材が太陽電池素子を狭持したパネルの外周を囲うように装着され、ねじ等により固定される。
以上のように製造された太陽電池モジュールは、太陽電池素子マトリックスがシリコーンゴム硬化物を介して平坦な透明パネル及びパネル又はバックシートに保持されるようになるため、高効率で長期信頼性を有するものとなる。また、本発明によれば、このような高性能の太陽電池モジュールの量産が容易となる。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、第2の実施形態として、上記図2で示す工程(ii)の第2積層体を用意する工程において、ミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムを、予めバックシートの一面に常法によりカレンダー法により10℃〜50℃でトッピング加工したバックシート−シリコーンゴム複合体を用意しておくことにより、太陽電池モジュール製造現場においてバックシートにシリコーンゴムシートを貼る工程を省略でき、プロセスコストを低減することができる。この場合、用いるバックシートとしては、上記と同様に、例えばETFE(エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体)フィルム、PVF(ポリフッ化ビニル)フィルム等のフッ素樹脂フィルム、またアルミ箔やPETをPVFのシートで挟み込んだりした積層シートやPETにフッ素樹脂塗料をコーティングしたシートなどを用いることができる。つまり、上記シリコーン組成物からなる未加硫のシリコーンゴムを10℃〜50℃でカレンダーロールで圧延してシート化すると同時に、基材としてのバックシート上に貼り合わせる「トッピング加工」を行うことにより、上記太陽電池モジュール製造現場においてバックシートにシリコーンゴムシートを貼る工程を省略できる。この際、シリコーンゴムシートの厚みは0.3mm以上2.0mm以下の厚みで成形するのが好ましく、0.3mm以上1.0mm以下がより好ましい。0.3mmより薄いと次工程のエンボス加工する際にシートが柔らかいために傷付く可能性があり、2.0mmより厚いと特にカレンダー成形方法では成形が困難となり、またコスト的にも劣る可能性がある。また、トッピング加工を施したバックシート−シリコーンゴム複合体のシリコーンゴム表面には、汚れを防止するための保護シートを貼り付けておくのが好ましい。この際に用いる保護シートの材質は、上記と同様にシリコーンゴムシートに対して剥離性の良いものであれば特に限定されず、例えばポリエチレン製のエンボスシートを用いることができる。また、保護シートの厚みは0.08mm以上0.3mm以下であることが好ましい。0.08mmより薄いと、シリコーンゴムシートより剥がす際に、剥がしにくくなる可能性があり、0.3mmより厚いとコスト高になってしまう。
以上のように製造された太陽電池モジュールは、太陽電池素子マトリックスがシリコーンゴム硬化物を介して平坦な透明パネル及びパネル又はバックシートに保持されるようになるため、高効率で長期信頼性を有するものとなる。また、本発明によればバックシート−シリコーンゴム複合体を用意することにより、真空ラミネータを用いて貼り付ける工程を省くことができるため、作業効率の改善を図ることができ、このような高性能の太陽電池モジュールの量産が容易となる。
以下の条件で太陽電池モジュールを作製した。
まず、ジメチルシロキサン単位99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.15モル%、ジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約8,000であるオルガノポリシロキサン100部、BET比表面積200m2/gの乾式シリカ(アエロジル(Arosil)200(日本アエロジル(株)製))80部、両末端にシラノール基を有し、粘度29mPa・s(25℃)のジメチルポリシロキサン5部をニーダーで配合し、180℃で2時間熱処理し、ベースゴムコンパウンドを作製した。
実施例1において、第2積層体として、バックシート−シリコーンゴム複合体を用いた他は実施例1と同様に行った。バックシート−シリコーンゴム複合体は、実施例1で得られたシリコーンゴム組成物を、幅1,000mmの株式会社エムエーパッケージング製バックシートPTD250を基材として、常法によりカレンダー法により30℃にてシリコーンゴム組成物を0.8mmの厚みで上記バックシートにトッピング加工し、更にシリコーンシート面に保護シートをローラーで押し付けることにより得た。これを縦横寸法340mm×360mmに切り出して第2積層体を得た。これを実施例1と同様に載置・積層した上で、30℃にて真空ラミネート処理を行った。
これを、130℃に加温した加熱炉に30分間入れて、シリコーンゴムシートを硬化することにより太陽電池モジュールBを作製した。
実施例1において、シリコーンゴムシートを予め隙間なくバックシートに貼り付けた第2積層体を用いない他は、実施例1と同様に行った。つまり、ガラス基板側を下にした第1積層体の上に、4直の単結晶シリコン太陽電池素子マトリックスを載置・積層し、ついで、両面保護シート付シリコーンゴムシートの両面の保護シートを剥離した上で、上記太陽電池素子マトリックス上にシリコーンゴムシートを載置・積層し、更にバックシートを載置・積層した上で、30℃にて真空ラミネート処理を行った。
これを、130℃に加温した加熱炉に30分間入れて、シリコーンゴムシートを硬化することにより太陽電池モジュールCを作製した。
実施例1において、シリコーンゴムシートを予め隙間なくガラス基板に貼り付けた第1積層体を用いない他は、実施例1と同様に行った。つまり、ガラス基板上に、両面保護シート付シリコーンゴムシートの両面の保護シートを剥離した上で載置・積層し、ついで4直の単結晶シリコン太陽電池素子マトリックスを載置・積層する。次に実施例1と同様なシリコーンシートを予めバックッシートに貼り合わせた第2積層体を載置・積層した上で、30℃にて真空ラミネート処理を行った。
これを、130℃に加温した加熱炉に30分間入れて、シリコーンゴムシートを硬化することにより太陽電池モジュールDを作製した。
実施例2において、真空ラミネータを用いて作製した第1積層体を用いる代わりに、ロールラミネータを用いてシリコーンシートをガラス基板に圧着する方法で得られた積層体を使用した他は、実施例2と同様に行った。つまり、両面保護シート付シリコーンゴムシートの片面の保護シートを剥離した後、その剥離面を受光面側の透明パネルである厚さ3.2mm、縦横寸法340mm×360mmのガラス基板に載置した。次にガラス基板を下にして、株式会社MCK製のフィルムラミネータ(ロール幅=1,100mm)にセットし、上下2本の送りロールの間に挟んで、上下ロール間ギャップ=3.5mm、ロール圧力=0.4MPaの条件で、シリコーンゴムシートをガラス基板に圧着して貼り付けることにより積層体を得た。この積層体と、実施例2で用いたバックシート−シリコーンゴム複合体を第2積層体として用い、これを実施例2と同様に載置・積層した上で、30℃にて真空ラミネート処理を行った。
これを、130℃に加温した加熱炉に30分間入れて、シリコーンゴムシートを硬化することにより太陽電池モジュールEを作製した。
比較例2で示したように、ガラス基板上に、両面保護シート付シリコーンゴムシートの両面の保護シートを剥離した上で載置・積層し、ついで4直の単結晶シリコン太陽電池素子マトリックスを載置・積層した。次いで、比較例1で示したように、両面保護シート付シリコーンゴムシートの両面の保護シートを剥離した上で、上記太陽電池素子マトリックス上にシリコーンゴムシートを載置・積層し、更にバックシートを載置・積層した上で、30℃にて真空ラミネート処理を行った。
これを、130℃に加温した加熱炉に30分間入れて、シリコーンゴムシートを硬化することにより太陽電池モジュールFを作製した。
比較例4において、30℃にて真空ラミネート処理を行う代わりに、プレート温度を130℃に加温した真空ラミネータにセットした上で、5分間減圧の後、下部チャンバの減圧度が100Pa以下になったことを確認して、上部チャンバを大気圧にして30分間プレスして加硫まで行う他は、比較例4と同様に行い太陽電池モジュールGを作製した。
実施例1において、30℃で真空ラミネータによるマトリックスを封止する工程及び加熱炉によるシリコーンゴムシートを硬化する工程の代わりに、プレート温度を130℃に加温した真空ラミネータにセットした上で、5分間減圧の後、下部チャンバの減圧度が100Pa以下になったことを確認して、上部チャンバを大気圧にして30分間プレスして加硫まで行う他は、実施例1と同様に行い太陽電池モジュールHを作製した。
表1に実施例1〜2、比較例1〜5、及び参考例1の封止工程をまとめた。
2 パネル又はバックシート
3a,3b シリコーンゴムシート
4a,4b 保護シート
5 太陽電池素子マトリックス
6 太陽電池素子
7 インターコネクタ
10 真空ラミネータ
11 ダイヤフラムシート
12 プレート
20 第1積層体
30 第2積層体
40 複合積層体
Claims (4)
- 透明パネルとパネルの間、又は透明パネルとバックシートの間に介装された複数の太陽電池素子が接続されてなる太陽電池素子マトリックスを樹脂封止して太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法において、
(1)透明パネルの一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートを減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付けた第1積層体を用意する工程と、
(2)パネル又はバックシートの一面にミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムシートを減圧下、10℃〜50℃の間で貼り付けた第2積層体を用意する工程と、
(3)上記第1積層体と第2積層体とを互いのシリコーンゴムシート面を対向させて配置すると共に、その間に太陽電池マトリックスを配置し、その状態で10℃〜50℃の間で減圧して、上記第1積層体及び第2積層体とを押圧して上記太陽電池マトリックスを封止する工程と、
(4)上記封止した積層体を、70℃〜150℃の間で20分〜50分加熱し、シリコーンゴムシートを硬化する工程と、
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。 - 上記工程(2)が、ミラブルタイプのシリコーンゴム組成物からなる未加硫のシリコーンゴムを、バックシートの一面にカレンダー法によりトッピング加工したバックシート−シリコーンゴム複合体を用意する工程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の製造方法。
- 上記シリコーンゴム組成物は、
(A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基を示し、aは1.95〜2.05の正数である。)
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有する重合度が100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)比表面積が50m2/g以上の補強性シリカ 10〜150質量部、
(C)硬化剤 (A)成分を硬化させる有効量
を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 上記(C)成分は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとヒドロシリル化反応触媒の組み合わせ、又は有機過酸化物であることを特徴とする請求項3記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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