JP7135698B2 - 融雪機能付きの太陽電池モジュール用の発熱シートの製造方法 - Google Patents
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Description
[全体構成]
融雪機能付きの太陽電池モジュールの一例である太陽電池モジュール10は、図1に示す通り、受光面側から、透明前面基板2、受光面側の封止材3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材5、発熱シート1、接着層6、裏面保護シート7が順に積層されてなる多層構成体である。
太陽電池モジュール10を構成する透明前面基板2としては、通常、透明なガラス板が用いられる。又、透明前面基板2は、その他の耐候性を有する透明な樹脂シートであってもよい。この樹脂シートは、フレキシブルタイプのモジュールを構成可能な可撓性を有する樹脂シートであってもよい。太陽電池モジュール10においては、発熱シート1が太陽電池素子4の非受光面側に配置されているので、例えば、透明前面基板2としてガラス板等と比較して耐衝撃性に劣る樹脂シートを用いた場合でも、降雪による衝撃や加重による発熱シートの故障リスクを十分に低く抑えることができる。
受光面側の封止材3及び非受光面側の封止材5(以下、これらをまとめて、単に「封止材」とも言う)としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、エチレン-酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)、或いは、ポリエチレン等のオレフィン系樹脂、或いは、ポリビニルアルコール樹脂(PVA)をベース樹脂とする樹脂シートが用いられる。封止材の厚さは、特に限定されないが、300μm以上600μm以下であることが好ましい。尚、封止材は、単層シートであってもよく、多層シートであってもよい。封止材が多層シートである場合、発熱シート1の樹脂基板11との密着性を向上させるために、最外層が、密着性向上効果を有するシラン変性ポリエチレン系樹脂を含有する層であることが好ましい。
接着層6は、発熱シート1を、封止材と裏面保護シート7との間に配置する場合に、発熱シート1と、裏面保護シート7とを十分な強度で接着することを主たる目的として配置される層である。このような接着層6を形成する材料は、EVA、アイオノマー、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコン樹脂、ポリウレタン、等の熱硬化性樹脂、或いは、熱可塑性樹脂に架橋剤等を含有させた樹脂であることが好ましい。但し、上述の通り、封止材と同一の樹脂をベース樹脂とすることにより、上述の効果を享受することができるので、例えば、封止材がEVAをベース樹脂とする場合であれば、接着層6についても、同様にEVA樹脂をベース樹脂とすることが好ましい。尚、接着層6の厚さは、特に限定されないが、発熱回路12の凹凸にも追従して、十分な接着性と接着耐久性を保持する観点から、300μm以上600μm以下であることが好ましい。
裏面保護シート7としては、従来公知の太陽電池モジュール同様、PETフィルム又はフッ素系樹脂フィルム等が用いられる。このPETフィルムとしては、透明ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、白色PETフィルム、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート(HR-PET)フィルム等が、必要に応じて選択される。これらのなかでも、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレート((例えば、東洋紡社製シャインビーム(耐加水分解性ポリエステルフィルム)等))が好ましい。フッ素系樹脂フィルムとしては、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニル・エステル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(四フッ化エチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等が用いられる。裏面保護シート7の厚さは、特に限定されないが、50μm以上600μm以下であることが好ましい。
本実施形態に関する太陽電池素子4としては、アモルファスシリコン型の太陽電池素子、結晶型シリコン型の太陽電池素子、カルコパイライト系の化合物等を用いてなる薄膜型の従来公知の各種の太陽電池素子が特に制限なく用いられる。
太陽電池モジュール10は、発熱シート1及び、上記においてその詳細を説明した各構成部材を、透明前面基板2、受光面側の封止材3、太陽電池素子4、非受光面側の封止材5、発熱シート1、接着層6、裏面保護シート7の順に積層する積層工程を行う。この積層工程においては、発熱シート1は、一般的な載置態様と異なり、発熱回路12が形成されている側の面を接着層6に対面させる向きで配置する。
例えば、この太陽電池モジュール10を、裏面保護シート7、接着層6、発熱シート1、封止材3、5、透明前面基板2を積層した構成からなり、太陽電池素子4が実装されていない点において太陽電池モジュール10とは異なる積層体、即ち、発熱機能を有し、発電機能は有しない発熱モジュールと、水平方向に連結して用いることにより、発電機能付きの融雪機構を構成することもできる。このような構成の融雪機構とすることで、広大な面積における対象物の融雪を行いながら、必要程度の面積の発電モジュールを組込む等、様々な条件化で高い設計自由度の下で、需要に応じた様々な態様の融雪機構を構成することができる。
(全体構成)
本発明は、主として融雪機能付きの太陽電池モジュール用の発熱シートの製造方法に係る発明であるが、先ず本発明の製造方法によって製造することができる発熱シート(発熱シート1(1A又は1B)(図2又は図3参照))の基本構成について説明する。発熱シート1(1A又は1B)は、図2又は図3に示す通り、樹脂基板11の片面に金属配線パターンである発熱回路12(12A又は12B)が形成されてなる電熱部材である。発熱回路12は、樹脂基板11の表面に直接又は接着剤層を介して形成されている。
発熱シート1を構成する樹脂基板11は、ロール・トゥ・ロール方式による製造に用いることができる程度の可撓性を有する樹脂フィルム等であれば、公知の各種樹フィルムを特段の制限なく用いることができる。但し、所定の体積抵抗率と厚さを併せ持つ樹脂フィルムであることが好ましい。
発熱回路12は、通電時に、太陽電池モジュール10の受光面側に付着した雪を溶かすための熱を発する電熱回路であるが、このような発熱回路12を構成する金属として、銅、アルミニウム、ステンレス、金、銀、等を、好ましい金属として挙げることができる。中でも、電気伝導性や熱伝導性の観点から銅を用いることが好ましい。以下、発熱回路12が銅により形成されているものとしてその詳細を説明する。
本発明に係る融雪機能付きの太陽電池モジュール用の発熱シートの製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」とも言う)は、従来公知の電子基板の製造手段の一つであるエッチング処理を行う工程を含む製造方法である。そして、このエッチング処理が、ロール・トゥ・ロール方式の生産設備等において行われ、発熱シートの材料積層体が水平方向に搬送されながらエッチングが進行する状況における実施が想定される製造方法である。「本発明の製造方法」は、このような状況の下で、材料積層体の上記水平搬送方向と、金属配線パターンを構成する主たる金属配線の形成方向との関係を最適化することを主たる特徴とする製造方法である。これにより、上述の金属配線パターンの金属配線幅のばらつきを低減することができる。
「本発明の製造方法」は、エッチング処理の対象となる材料積層体を、一定の水平搬送方向に向けて搬送しながら行う製造設備で行う製造工程への適用を前提とする製造方法である。このような製造設備の代表的な具体例が、帯状の長尺の樹脂基材をロールからロールへとロール・トゥ・ロール方式で搬送する間に各種の処理を当該樹脂基材に施す生産設備が挙げられる。このような生産設備を、本明細書においては、「ロール・トゥ・ロール方式の生産設備」と称し、以下、「本発明の製造方法」を、「ロール・トゥ・ロール方式の生産設備」に適用する場合について、その実施態様の詳細を説明する。
この工程では、先ず、樹脂基板11の表面上の金属配線パターン形成領域の全領域に、発熱回路12を構成する金属配線パターンの材料とする銅箔等の金属箔を積層して、発熱シート1の材料とする積層体を得る。積層方法としては、金属箔を接着剤によって樹脂基板11の表面に接着する方法、或いは、樹脂基板11の表面に直接にメッキ方法や気相製膜法(スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等)により金属を蒸着させる方法を挙げることができる。コストや生産性の面からは、金属箔をウレタン系の接着剤によって樹脂基板11の表面に接着する方法が有利である。
11 樹脂基板
12(12A、12B、12C) 発熱回路
2 透明前面基板
3 受光面側の封止材
4 太陽電池素子
5 非受光面側の封止材
6 接着層
7 裏面保護シート
10 融雪機能付きの太陽電池モジュール
Claims (4)
- 融雪機能付きの太陽電池モジュール用の発熱シートの製造方法であって、
樹脂基板の表面上の金属配線パターン形成領域の全領域に金属箔が積層されていて、更に該金属箔の表面の一部領域がエッチングマスクにより被覆されてなるエッチング処理用積層体を、一定の水平搬送方向に向けて搬送しながら、前記金属箔のうちエッチングマスクに被覆されていない部分を浸漬液により除去するエッチング処理によって、前記樹脂基板の表面に金属配線パターンを形成するエッチング工程を含んでなり、
前記エッチング工程においては、前記金属配線パターンを形成する全ての金属配線の一部分であって、相互に平行に形成されている部分であり、且つ、該部分の長さの総合計が前記金属配線の全長に対する割合で80%以上の長さを占めている部分である主要配線部分が、前記エッチング処理用積層体がエッチング処理中に搬送される前記水平搬送方向に対して平行に形成されるように、前記エッチングマスクを形成配置する、発熱シートの製造方法。 - 融雪機能付きの太陽電池モジュール用の発熱シートの製造方法であって、
樹脂基板の表面上の金属配線パターン形成領域の全領域に金属箔が積層されていて、更に該金属箔の表面の一部領域がエッチングマスクにより被覆されてなるエッチング処理用積層体を、一定の水平搬送方向に向けて搬送しながら、前記金属箔のうちエッチングマスクに被覆されていない部分を浸漬液により除去するエッチング処理によって、前記樹脂基板の表面に金属配線パターンを形成するエッチング工程を含んでなり、
前記エッチング工程においては、前記金属配線パターンを形成する全ての金属配線の一部分であって、相互に平行に形成されている部分であり、且つ、該部分の長さの総合計が前記金属配線の全長に対する割合で80%以上の長さを占めている部分である主要配線部分が、前記エッチング処理用積層体がエッチング処理中に搬送される前記水平搬送方向に対して直交して形成されるように、前記エッチングマスクを形成配置する、発熱シートの製造方法。 - 前記樹脂基板が帯状の長尺の樹脂基材の一部であって、前記エッチング処理用積層体の水平搬送方向への搬送をロール・トゥ・ロール方式によって行う、請求項1又は2に記載の発熱シートの製造方法。
- 融雪機構を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記融雪機構として配置する発熱シートを、請求項1から3の何れかに記載の製造方法によって製造する、太陽電池モジュールの製造方法。
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