JP6368265B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールの製造方法を開示した先行文献として、特開２０１４-７５４６４号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された太陽電池モジュールの製造方法は、太陽光の入射面となる透明受光面パネルの一面にシリコーンゲルシートを貼付する工程と、太陽光の入射面とは反対側の非受光面パネルの一面にシリコーンゲルシートを貼付する工程と、受光面パネルまたは非受光面パネルに貼付られたシリコーンゲルシート上に太陽電池セルストリングを配置するとともに、その外周部に沿ってブチルゴムを額縁状に配置する工程と、受光面パネルと非受光面パネルとをシリコーンゲルシートを内側にして重ね合わせ、１００℃〜１５０℃の温度の真空雰囲気にて押圧し、太陽電池セルストリングをシリコーンゲルシートにより封止するとともに、ブチルゴムにより受光面パネルと非受光面パネルとを圧着する工程とを含む。

特開２０１４-７５４６４号公報

特許文献１に記載の太陽電池モジュールの製造方法においては、受光面パネルまたは非受光面パネルに貼付られたシリコーンゲルシート上に太陽電池セルストリングを配置する際に、太陽電池セルがずれて配置されることがある。

透明受光面パネルの一面および非受光面パネルの一面の各々には、１枚のシリコーンゲルシートが貼り付けられている。そのため、太陽電池セルの一面には、全体的にシリコーンゲルシートが付着している。シリコーンゲルシートに一面全体が付着した太陽電池セルを引き離すことは容易ではない。よって、太陽電池セルの位置を修正することは容易ではなく、太陽電池モジュールの生産性を低下させる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、太陽電池セルの配置精度を維持しつつ生産性を維持できる、太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面に基づく太陽電池モジュールは、板状の第１カバーと、第１カバーに対向配置され、透光性を有する板状の第２カバーと、第１カバーおよび第２カバーの間に配置された太陽電池セルと、第１カバーおよび第２カバーの間を埋めて互いを接合し、太陽電池セルを封止する封止材部と、第１カバーと太陽電池セルとの間に位置する封止材部に周囲を囲まれるように設けられ、第１カバーと太陽電池セルとを接着する接着剤部とを備える。接着剤部の全体は、太陽電池セルの厚さ方向に見て、太陽電池セルの一部と重なっている。

本発明の一形態においては、太陽電池セルの上記一部は、太陽電池セルの中心部である。

本発明の第２の局面に基づく車両は、上記の太陽電池モジュールを搭載している。
本発明の第３の局面に基づく太陽電池モジュールの製造方法は、板状の第１カバー上に、開口を有する第１封止材シートを配置する工程と、第１カバー上において上記開口の内側に接着剤を配置する工程と、第１封止材シート上において上記開口の全体と重なる位置に太陽電池セルを配置する工程と、太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置する工程と、第２封止材シート上に透光性を有する板状の第２カバーを配置する工程とを備える。

本発明の一形態においては、接着剤がゲルシートである。
本発明の一形態においては、接着剤が液状である。

本発明によれば、太陽電池セルの配置精度を維持しつつ生産性を維持できる。

本発明の一実施形態に係る車両の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両が搭載した太陽電池モジュールの外観を示す平面図であって、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。 本発明の一実施形態に係る車両が搭載した太陽電池モジュールの構成を示す断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。 本発明の一実施形態に係る車両が搭載した太陽電池モジュールの断面図であって、図３のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１カバー上に、第１封止材シートを配置した状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１カバー上において上記開口の内側に接着剤を配置した状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１封止材シート上において上記開口の全体と重なる位置に太陽電池セルを配置した状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置した状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第２封止材シート上に第２カバーを配置した状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池モジュールの構成部材を真空圧着している状態を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール、それを搭載した車両、および、太陽電池モジュールの製造方法について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る車両が搭載した太陽電池モジュールの外観を示す平面図であって、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。図３は、本発明の一実施形態に係る車両が搭載した太陽電池モジュールの構成を示す断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。図４は、本発明の一実施形態に係る車両が搭載した太陽電池モジュールの断面図であって、図３のＩＶ−ＩＶ線矢印方向から見た図である。

図１〜４に示すように、本発明の一実施形態に係る車両１００は、自動車であり、ルーフを構成する太陽電池モジュール１１０と、車体の一部であるルーフサイドメンバ１２０とを備える。なお、車両は、自動車に限られず、たとえば電車であってもよい。

太陽電池モジュール１１０は、板状の第１カバー１１１と、第１カバー１１１に対向配置され、透光性を有する板状の第２カバー１１２と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間に配置された太陽電池セル１１３と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間を埋めて互いを接合し、太陽電池セル１１３を封止する封止材部１１４と、第１カバー１１１と太陽電池セル１１３との間に位置する封止材部１１４に周囲を囲まれるように設けられ、第１カバー１１１と太陽電池セル１１３とを接着する接着剤部１１５とを備える。

第１カバー１１１は、平面視にて略矩形状の外形を有している。第１カバー１１１は、本実施形態においては平板であるが、湾曲していてもよい。本実施形態においては、第１カバー１１１は、ポリカーボネート製の板である。ただし、第１カバー１１１は、これに限られず、アクリルなどの他の樹脂製の板、ＣＦＲＰ(carbon-fiber-reinforced plastic)製の板またはアルミなどの金属製の板であってもよいし、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂製のシートであってもよい。

第１カバー１１１は、ポリカーボネートを射出成形することにより形成されている。ただし、第１カバー１１１の成形方法は射出成形に限られず、真空成形などでもよい。

第２カバー１１２は、平面視にて略矩形状の外形を有している。第２カバー１１２は、本実施形態においては平板状であるが、第１カバー１１１が湾曲している場合には、第１カバー１１１と略同様の曲率で湾曲している。本実施形態においては、第２カバー１１２は、ポリカーボネート製の板である。ただし、第２カバー１１２は、これに限られず、アクリルなどの他の樹脂製の板、または、ガラス製の板であってもよい。

第２カバー１１２は、透明なポリカーボネートを射出成形することにより形成されている。ただし、第２カバー１１２の成形方法は射出成形に限られず、真空成形などでもよい。

太陽電池セル１１３は、マトリックス状に互いに間隔を置いて複数配置されている。複数の太陽電池セル１１３は、互いに電気的に接続されている。具体的には、複数の太陽電池セル１１３が互いに直列に接続されて、太陽電池ストリングを構成している。複数の太陽電池ストリングは、互いに直列または並列に接続されている。

封止材部１１４は、第１カバー１１１と第２カバー１１２とに挟まれた領域に位置している。本実施形態においては、封止材部１１４は、ＥＶＡ(Ethylene-Vinyl Acetate)で構成されている。ただし、封止材部１１４を構成する材料は、ＥＶＡに限られず、ポリオレフィン樹脂など、加熱される前の状態においてほとんど粘着性を有さない封止材料であってもよい。

接着剤部１１５の全体は、太陽電池セル１１３の厚さ方向に見て、太陽電池セル１１３の一部と重なっている。本実施形態においては、接着剤部１１５の全体は、太陽電池セル１１３の厚さ方向に見て、太陽電池セル１１３の中心部と重なっている。接着剤部１１５は、太陽電池セル１１３の厚さ方向に見て、太陽電池セル１１３と重ならない領域には位置していない。

本実施形態においては、接着剤部１１５は、シリコーン樹脂で構成されている。ただし、接着剤部１１５を構成する材料は、シリコーン樹脂に限られず、ＰＶＢ(Poly Vinyl Butyral)またはウレタン樹脂など、加熱される前の状態において粘着性を有する接着剤であってもよい。

ここで、太陽電池モジュール１１０の製造方法について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１カバー上に、第１封止材シートを配置した状態を示す断面図である。

図５に示すように、第１カバー１１１上に、複数の開口１１４ａｈを有する第１封止材シート１１４ａを配置する。複数の開口１１４ａｈは、互いに間隔を置いて設けられている。複数の開口１１４ａｈの各々は、第１封止材シート１１４ａを厚さ方向に貫通している。複数の開口１１４ａｈの各々の大きさは、太陽電池セル１１３の大きさより小さい。第１封止材シート１１４ａは、ＥＶＡで構成されており、常温において、ほとんど粘着性を有していない。

図６は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１カバー上において上記開口の内側に接着剤を配置した状態を示す断面図である。

図６に示すように、第１カバー１１１上において複数の開口１１４ａｈの各々の内側に、接着剤１１５ａを配置する。本実施形態においては、接着剤１１５ａは、開口１１４ａｈの大きさより僅かに小さい外形を有するシリコーンゲルシートである。シリコーンゲルシートは、常温において、粘着性を有している。

なお、接着剤１１５ａは、シリコーンゲルシートに限られず、液状のシリコーン樹脂であってもよい。この場合には、ポッティングなどの方法により接着剤１１５ａを塗布する。液状のシリコーン樹脂も、常温において、粘着性を有している。

図７は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第１封止材シート上において上記開口の全体と重なる位置に太陽電池セルを配置した状態を示す断面図である。

図７に示すように、第１封止材シート１１４ａ上において、１つの太陽電池セル１１３が１つの開口１１４ａｈの全体と重なるように、複数の太陽電池セル１１３を複数の開口１１４ａｈにそれぞれ配置する。開口１１４ａｈの全体と太陽電池セル１１３とを安定して重ねるために、太陽電池セル１１３の中心部を開口１１４ａｈと重ねることが好ましい。

開口１１４ａｈと重なるように第１封止材シート１１４ａ上に配置された太陽電池セル１１３は、接着剤１１５ａが付着して、第１カバー１１１に対して位置決めされる。上記のように、太陽電池セル１１３は、開口１１４ａｈの全体と重なるように配置されているため、太陽電池セル１１３の第１封止材シート１１４ａ側の面には、接着剤１１５ａが付着していない部分がある。

太陽電池セル１１３の中心部と開口１１４ａｈの全体とが重なっている場合には、太陽電池セル１１３の第１封止材シート１１４ａ側の面の外周部には、接着剤１１５ａが付着していない。

太陽電池セル１１３の第１封止材シート１１４ａ側の面に接着剤１１５ａが付着していない部分があることにより、太陽電池セル１１３の第１封止材シート１１４ａ側の面全体に接着剤１１５ａが付着した場合に比較して、太陽電池セル１１３を第１封止材シート１１４ａから容易に引き離すことができる。そのため、仮に、太陽電池セル１１３がずれて配置された場合において、太陽電池セル１１３の位置を容易に修正することができる。

太陽電池セル１１３の第１封止材シート１１４ａ側の面の外周部に接着剤１１５ａが付着していない場合には、太陽電池セル１１３を第１封止材シート１１４ａからさらに容易に引き離すことができる。よって、この場合には、太陽電池セル１１３の位置をさらに容易に修正することができる。

位置修正後の太陽電池セル１１３は、接着剤１１５ａによって第１カバー１１１に対して位置決めされているため、太陽電池セル１１３の配置精度が維持される。仮に、接着剤１１５ａが配置されていない場合、常温のＥＶＡはほとんど粘着性を有さないため、太陽電池セル１１３の配置精度を維持することが難しい。

図８は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置した状態を示す断面図である。

図８に示すように、複数の太陽電池セル１１３を覆うように、第２封止材シート１１４ｂを配置する。第２封止材シート１１４ｂは、ＥＶＡで構成されており、常温において、ほとんど粘着性を有していない。

図９は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、第２封止材シート上に第２カバーを配置した状態を示す断面図である。

図９に示すように、第２封止材シート１１４ｂ上に、透光性を有する板状の第２カバー１１２を配置する。上記のように積層された積層体は、真空ラミネータにて封止される。

図１０は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程において、太陽電池モジュールの構成部材を真空圧着している状態を示す断面図である。

図１０に示すように、積層体が真空ラミネータのチャンバ内の熱板９０上に載置される。熱板９０の表面は、本実施形態においては平面であるが、第１カバー１１１が湾曲している場合には、第１カバー１１１と略同様の曲率で湾曲した曲面である。

熱板９０により積層体を加熱しつつ、チャンバ内を真空引きすることにより、圧力差によってダイヤフラム９１が矢印で示すように積層体を熱板９０に押し付けて加圧する。加熱された第１封止材シート１１４ａおよび第２封止材シート１１４ｂは、溶融して第１カバー１１１と第２カバー１１２との間を埋めるように流動して一体となる。

第１封止材シート１１４ａおよび第２封止材シート１１４ｂが溶融して流動することにより、第２カバー１１２が第１カバー１１１に近づくように、第２カバー１１２が熱板９０側に向けて移動する。この時点においても、接着剤１１５ａは、太陽電池セル１１３を第１カバー１１１に対して位置決めしている。

その後、熱板９０による積層体の加熱を停止することにより、溶融していたＥＶＡが固化して、複数の太陽電池セル１１３を封止するとともに、第１カバー１１１と第２カバー１１２とを接合する。この時点においては、シリコーン樹脂は硬化して、第１カバー１１１と太陽電池セル１１３とを接合している。

上記のように太陽電池モジュール１１０を製造することにより、太陽電池セル１１３の位置を修正して、位置修正後の太陽電池セル１１３の配置を維持できるため、太陽電池セル１１３の配置精度を高く維持できる。また、太陽電池セル１１３の位置を容易に修正できるため、太陽電池モジュール１１０の生産性を維持することができる。

さらに、真空ラミネータにて加熱および加圧される工程において、第１封止材シート１１４ａおよび第２封止材シート１１４ｂ材が溶融して流動する状態になったときも、接着剤１１５ａにより第１カバー１１１に対する太陽電池セル１１３の位置ずれを抑制することができるため、太陽電池セル１１３の配置精度を高く維持できる。

車両には高いデザイン性が求められるため、ルーフを構成する太陽電池モジュール１１０において、太陽電池セル１１３の配置精度が高いことが重要である。本実施形態に係る車両１００は、上記の太陽電池モジュール１１０を搭載することにより、高いデザイン性を有する。

また、接着剤部１１５が、太陽電池セル１１３と重ならない領域に位置していないことにより、仮に、封止材部１１４と接着剤部１１５との境界に気泡が存在している場合に、太陽電池モジュール１１０を第２カバー１１２側から見たときに、気泡を視認できなくすることができる。これによっても、車両１００のデザイン性を高めることができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

９０ 熱板、９１ ダイヤフラム、１００ 車両、１１０ 太陽電池モジュール、１１１ 第１カバー、１１２ 第２カバー、１１３ 太陽電池セル、１１４ 封止材部、１１４ａ 第１封止材シート、１１４ａｈ 開口、１１４ｂ 第２封止材シート、１１５ 接着剤部、１１５ａ 接着剤、１２０ ルーフサイドメンバ。

Claims (1)

1. 板状の第１カバー上に、開口を有する第１封止材シートを配置する工程と、
   前記第１カバー上において前記開口の内側に接着剤を配置する工程と、
   前記第１封止材シート上において前記開口の全体と重なる位置に太陽電池セルを配置する工程と、
   前記太陽電池セルを覆うように第２封止材シートを配置する工程と、
   前記第２封止材シート上に透光性を有する板状の第２カバーを配置する工程とを備え、
   前記接着剤がゲルシートである、太陽電池モジュールの製造方法。

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