JPH0556028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽電池パネルの製造方法に関す
る。更に詳しくは、太陽電池パネルの各構成要素
間を安定に貼合してなるそれの製造方法に関す
る。

太陽電池は、光が照射されると電流を生ずる機
能のあるシリコン半導体、セレン半導体、硫化カ
ドミウム半導体などからなる太陽電池素子群をイ
ンターコネクターを用いて直列または並列に接続
し、ガラス、ポリアクリレート、ポリカーボネー
トなどの材質からなる上部透明保護材とガラス、
ステンレススチール、アルミニウム、プラスチツ
クなどの材質からなる下部基板保護材とで保護す
ることによつてパツケージ化したものであり、半
導体素子群とこれらの各保護材との間は、普通封
止材料を兼ねる充填接着材シートを用いて接合さ
れている。

ところで、充填接着材シートを用いて太陽電池
パネルの上記各構成要素間を貼合する際、インタ
ーコネクターで結線された太陽電池素子の位置が
貼合前後で移動したり、あるいは貼合製造された
太陽電池パネルの端部に封止材料がなくなつたり
または非常に少ない部分が生じたりすることがあ
るという問題のあることが判明した。

太陽電池素子間の位置ずれは、そこに短絡を生
ずることがあり、それは太陽電池にとつて重大な
欠陥となる。また、封止材料は、それが所定の位
置に所定の厚さで確保されていないと、各構成要
素間の接着やエラストマー的機能という働きを十
分に期待することができなくなるという重大な欠
陥を生ずる。

太陽電池にあつては、用いられた素子の結線方
式にもよるが、一般にその内の一つの素子の欠陥
でも、それはその素子自体の性能低下だけでは済
まされず、パネル全体がその素子の性能低下と同
率または更にそれの数分の一迄性能を低下させる
に至るので、致命的な欠陥といえる。

そこで、本発明者らは、充填接着シートを用
い、各構成要素間を加熱貼合して行われる太陽電
池パネルの製造工程についての検討を行なつた。
太陽電池パネルの製造は、一般に次のようにして
行われる。まず、パネル寸法とほぼ同じ寸の通常
長方形の上部透明保護材、インターコネクターで
結線された太陽電池素子群およびおよびパネル寸
法とほぼ同じかあるいはそれより若干大き目の寸
法の下部基板保護材の間に必要な充填接着材シー
トを挾み、所定の構成に重ね合せる。次に、これ
らを約400Torr以下の減圧下で脱気後または脱気
と同時に約90〜120℃に加熱して圧着し、必要に
応じて更に加熱または加熱圧着する。

こうした脱気、加熱および圧着による貼合の一
連の工程で、充填接着材シートは、加熱溶融する
迄の段階で温度が上昇するにつれて残留応力が緩
和され、即ちシート自体の収縮が生じる。この結
果、太陽電池素子間の位置ずれやパネル端部での
封止材料の欠陥が生じ、その後圧着が行われてそ
れらの欠陥がそのまま固定される。

こうした欠陥を除去すべく、種々の試みが本発
明者らによつて行われた。まず、貼合工程におけ
る脱気を十分に行なつた。次に、圧着を行なつ
た。次に、圧着したまま加熱した。その結果、素
子間の位置ずれやパネル端部での封止材料の欠如
といつた事態を回避できたが、残念ながらこの方
法をくり返すことを考えた場合、貼合後次の貼合
せを行なう前に装置を室温に冷却することにな
る。このような昇温−冷却サイクルは、比較的長
時間を要する上、エネルギーのロスでもあり、実
用性の点で好ましい方法とはいえなかつた。

次に、パネル端部の一部をセロフアンテープな
どで仮どめする方法を行なつたが、貼合工程中ま
たは貼合工程後にセロフアンテープを除去する工
程が加わるので、やはり好ましくなかつた。更
に、封止材料の収縮を予め見積つて、充填接着材
シートの寸法をパネルの寸法より大き目にして用
いることも試みたが、貼合後パネルからはみし出
した封止材料が一部にみられ、それを除去する必
要があり、好ましい方法ではなかつた。

以上の各検討を経て、本発明者らが到達した方
法は、各構成要素を所定の構成で重ね合せた後、
用いられた充填接着材シートのパネル端部に位置
する一方の対辺であつて、シート加工の引取方向
と直角方向に当る対辺部分を加熱圧着して仮接着
した後、脱気、加熱および圧着して貼合する方法
であり、この方法に従えば太陽電池素子間の位置
ずれやパネル端部での封止材料の欠如を生ずるこ
とのない、安全に貼合された太陽電池パネルを効
率的に製造することができる。

従つて、本発明は太陽電池パネルの製造方法に
係り、太陽電池の製造は、上部透明保護材、イン
ターコネクターで結線された太陽電池素子群およ
び下部基板保護材をパネルとほぼ同一寸法の充填
接着材シートで貼合するに際し、前記各構成要素
を所定の構成で重ね合せた後、用いられた充填接
着材シートのパネル端部に位置する一方の対辺で
あつて、シート加工の引取方向と直角方向に当る
対辺部分をシート材料の溶融温度以上に加熱し、
その部分を仮接着させた後、脱気、加熱および圧
着して貼合することにより行われる。

図面は第１〜２図には、かかる方法により製造
される太陽電池パネルの仮接着状態が平面図およ
びその−線断面図として示されており、即ち
上部透明保護材１、充填接着材シート２、インタ
ーコネクター３で結線された太陽電池素子４群、
充填接着材シート２′および下部基板保護材５か
らなる構成で重ね合されたものが、充填接着材シ
ートのパネル端部に位置する各対辺の一方の対辺
であつて、シート加工の引取方向６と直角方向に
当る対辺部分７，７′で、幅ａ，a′にわたつて融
着により仮接着されている。

重ね合される各構成要素は、必要に応じて洗
浄、調湿などの処理あるいはプライマー処理して
用いられる。仮接着は、電気ヒーター加熱方式の
熱板、インパルス方式の熱板あるいは誘電加熱方
式など、プラスチツク材料に一般に使用されてい
る加熱方式であれば、特にその種類を問わない。
これらの加熱方式では、平板構造の熱板よりはむ
しろ台形、Ｖ字形、半円柱形などの圧着脱気に好
都合な熱板を用い、下部基板保護材および／また
は上部透明保護材側より加熱加圧し、下部基板保
護材と充填接着材シートとの間、充填接着材シー
トと上部透明保護材との間を仮接着する。

加熱条件については、充填接着材シート材料が
溶融する温度以上であつて熱分解温度以下の温度
範囲、一般には融点より約20〜50℃高い温度範囲
に加熱されるよに、熱板などの温度や時間を選択
する。例えばエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂シ
ートが用いられた場合には、約150℃の熱板を約
３〜30秒間圧着することにより、ガラス板などの
上部透明保護材と仮接着することができる。

仮接着のための圧着は、一般に約0.1〜３Kg／
cm²程度の加圧下で行われるが、特に制限はない。
圧着した仮接着部分には空気が残らに方が好まし
く、またその接着面積もあまり大きくない方がよ
く、そのシート加工方向に対する幅は約２mm程度
の長さで十分であり、それも全面的または部分的
のいずれであつてもよい。そして、その仮接着部
位は、パネル端部の部分に限られず、それより若
干内側の部分であつてもよい。

更に、太陽電池パネルとしての電極端子の取出
しなどの作業を考慮して、仮接着を一度に行わず
に、数回に分けて行なつてもよい。例えば、ガラ
ス板などの上部透明保護材と充填接着材シートＡ
とをまず仮接着し、その上にインターコネクター
で結線された太陽電池素子群および充填接着材シ
ートＢ−下部基板保護材積層物を順次重ね合せ、
これらの重ね合せたものの間から電極端子を取出
した後、残りの各層間の仮接着を行なつてもよ
い。

なお、上部透明保護材と充填接着材シートＡと
を仮接着する際には、ゆるい張力をかけて仮接着
することができる。このようにして仮接着する
と、より平らな充填接着材シート表面が得られ、
インターコネクターで結線された太陽電池素子群
の落着きがよくなるばかりではなく、その後の加
熱圧着の際重ね合せたもの全体のより均一な加熱
が可能となり、その結果パネルの端部以外の部分
での加熱むらによる部分的な収縮が抑制され、太
陽電池素子群の位置ずれなども効果的に解消され
る。

このように、仮接着は充填接着材シートのパネ
ル端部に位置する一方の対辺であつて、シート加
工の引取方向と直角方向に当る対辺部分について
行われるが、他の対辺であるシート加工の引取方
向に当る対辺部分についても、更に部分的に同様
な方法で仮接着させることができる。この場合に
は、太陽電池素子群の位置関係の安定化にとつ
て、更に好ましい結果をもたらす。

充填接着材シートのシート加工の引取方向と直
角方向に当る対辺部分を仮接合させて太陽電池パ
ネルを製造するに際し、充填接着材シートをパネ
ル寸法より大き目の寸法にして用い、このシート
のパネル端部よりはみ出している部分を加熱圧着
と同時に引張ると容易に溶断され、これによつて
も仮接合させ得ることが判つた。

従つて、本発明はまた太陽電池パネルの他の製
造方法に係り、この方法による太陽電池パネルの
製造では、上部透明保護材、インターコネクター
で結線された太陽電池素子群および下部基板保護
材をパネルより大きい寸法の充填接着材シートで
貼合するに際し、前記各構成要素を所定の構成で
重ね合せた後、用いられた充填接着材シートのパ
ネル端部に位置する一方の対辺であつて、シート
加工の引取方向と直角方向に当る対辺部分をシー
ト材料の溶融温度以上に加熱し、その部分を溶断
させた後、脱気、加熱および圧着して貼合するこ
とにより行われる。

図面の第３図は、かかる方法により製造される
太陽電池パネルの溶断状態が部分断面図として示
されており、上部透明保護材１、充填接着材シー
ト２、インターコネクター３で結線された太陽電
池素子４群、充填接着材シート２′および下部基
板保護材５からなる構成で重ね合されたものが、
充填接着材シートのパネル端部に位置する各対辺
の一方の対辺であつて、シート加工の引取方向と
直角方向に当る対辺部分で、エアーシリンダー１
０のヒーター８によつて溶断９，９′されている。

この方法によれば、充填接着材シートのシート
加工の引取方向一対辺間の寸法をパネル寸法に合
せて裁断する必要はなく、例えばシートの幅（シ
ート加工の引取方向の対辺間の寸法）をパネル寸
法に合致させたロール巻きシート状充填接着材を
用意し、このシートを巻出して、仮接着時に容断
するだけでよい。即ち、充填接着材シートの裁断
工程と仮接着工程とを合体することができるとい
う特徴を有している。これに対し、充填接着材シ
ートを予め裁断して用いる場合には、裁断時から
貼合時の間にシートの一部が収縮する場合があ
り、この収縮を見込んでシートを裁断する必要が
あるが、この場合にはそのような配慮をする必要
がなく、容易に所定の寸法の充填接着材シートを
貼合することができる。

なお、充填接着材シートには、エラストマー的
性状が必要なことから、ロール状に巻いた場合偏
肉などで巻きぐせがつき易く、そのためロールか
ら巻出したとき平面とはならず、一部凹凸面とな
ることがある。しかしながら、充填接着材シート
は、引張りながら溶断することができるため、こ
の時点でシート平面を平らにすることができ、こ
のことは太陽電池素子間の位置ずれを防止する上
からも有利である。

溶断の際には、必要に応じて約500ｇ／40cm幅
以下の張力をかけ、充填接着材シートを引張りな
がら行われるが、これにつれて溶断部分が引取ら
れないように押えの圧力がヒーターなどに加えら
れ、その圧力はシート材料の溶融粘度によつても
異なるが、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合樹
脂製シートの場合には１Kg／cm²程度で十分であ
る。

以上述べた第１の仮接着法あるいは第２の溶断
法のいずれを用いる場合でも、ヒーターへの充填
接着材シートの付着を防止するために、その間に
テトラフルオロエチレン樹脂フイルムを介在させ
ることは好ましいことである。

本発明に係る太陽電池パネルの製造方法におい
ては、これら第１および第２の方法を同時に採用
することもでき、即ち用いられた充填接着材シー
トのパネル端部に位置する一方の対辺であつて、
シートの加工の引取方向と直角方向に当る対辺の
一方の辺部分には前記第１の仮接着法を、また他
の一方の辺部分には前記第２の溶断法を採用する
ことができる。この場合、この対辺のそれぞれの
辺の加熱接合は、同時にまたは順次行なうことが
できる。

充填接着材シートは、上部透明保護材および下
部基板保護材と溶融接着し得るものであれば、そ
の材質に特に制限はなく、例えばブチラール樹脂
やエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂などのシート
が用いられる。

ブチラール樹脂としては、ブチラール化度が65
モル％前後で、トリエチレングリコール−２−エ
チルブチレートなどの可塑剤を含有するものが用
いられる。また、エチレン−酢酸ビニル共重合樹
脂としては、未変性の樹脂ばかりでなく、これを
シラン変性した樹脂あるいは有機過酸化物を含有
する樹脂などが用いられる。これらの共重合樹脂
シート中には、更に必要に応じて紫外線吸収剤、
酸化防止剤、染料、顔料またはシランカツプリン
グ剤のような接着促進剤を含有せしめることがで
きる。

シート状で用いられる充填接着剤は、Ｔ−ダイ
押出成形、カレンダー成形、インフレーシヨン成
形、射出成形、圧縮成形などの任意の成形方法で
成形し得るが、連続生産などのシート加工コスト
の観点からは、Ｔ−ダイ押出成形法により成形さ
れたシートが好ましい。Ｔ−ダイ押出成形では、
一般にシート加工の引取方向に張力がかかり、シ
ート自体にその方向の残留応力が蓄積されるが、
本発明に係る太陽電池パネルの製造方法にそれを
用いた場合には、それが格別の欠点をもたらさな
い。充填接着材シートは、通常約0.1〜１mmの厚
さを有するものが用いられ、貼合作業の作業性の
点から、その少くとも片面がエンボス加工されて
いるものが好ましい。

上部透明保護材としては、ガラス板、ポリカー
ボネートフイルム、ポリメタクリル酸メチルフイ
ルム、ポリフツ化ビニルフイルムなどが用いられ
る。太陽電池素子としては、単結晶または多結晶
のシリコン基板上に形成されたシリコン半導体や
ステンレススチール板、プラスチツクフイルム、
ガラス板などの基板上に形成されたアモルフアス
シリコン半導体、硫化カドミウム半導体などが用
いられる。また、下部基板保護材としては、ポリ
フツ化ビニルフイルム、ポリフツ化ビニル／アル
ミニウム／ポリフツ化ビニル積層体、ポリフツ化
ビニル／ポリエステル積層体などが用いられる。

これらの各構成要素から構成される貼合のため
の重ね合せの順序には特に制限がなく、例えば次
のようなものが挙げられる。

ガラス板／充填接着材シート／インターコネク
ターで結線された太陽電池素子群／充填接着材シ
ート／ポリフツ化ビニルフイルム ガラス基板上にインターコネクターで結線され
たアモルフアスシリコン素子を形成させたもの／
充填接着材シート／ポリフツ化ビニルフイルム／
アルミニウム箔／ポリフツ化ビニルフイルム ガラス板／充填接着材シート／ステンレススチ
ール基板上にインターコネクターで結線させたア
モルフアスシリコン素子を形成させたもの 以上のような構成に重ね合された各構成要素
は、前述の如くにして充填接着材シートを仮接着
および／または溶断した後、従来と同様の方法で
脱気、加熱および圧着されて、パネル全体が貼合
される。脱気は、仮接着や溶断がされていない方
の対辺を通して可能である。そして、本発明方法
の場合には、脱気工程と加熱工程とを同時に行な
うことができるので、貼合時間を短縮することが
可能であり、この短縮時間は仮接着または溶断に
要する時間よりもはるかに大きい。即ち、仮接着
や溶断に要する時間は、一般に約30秒間以内であ
るのに対し、脱気や加熱に要する時間は一般に約
２〜５分間またはそれ以上を要するので、その時
間短縮による作業性の向上は著しいものがある。
本発明方法では、そればかりではなく、パネル全
体が加熱された場合、そればかりではなく、パネ
ル全体が加熱された場合、充填接着材シートのシ
ート加工の引取方向の収縮は、パネル端部の両辺
で仮接着または溶断されて固定されているので起
らない。即ち、これらの接合手段による剪断接着
強度は、充填接着材シートの収縮力よりも勝つて
いるのである。

本発明方法により仮接着または溶断された充填
接着材シートは、パネル全体を各層平らとし、均
一な加熱を可能とするので、パネルに部分的な収
縮むらを生じない。このため、パネルにおける太
陽電池素子群の位置ずれやパネル端部での封止材
料の欠如といつた事態が効果的に抑制される。

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 ガラス板（1200×406×３mm）の上に、順次有
機過酸化物含有エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂
シー（1300×406×0.8mm）、太陽電池素子群（96
×96×0.5mmのシリコン単結晶半導体素子36枚が
第１図の平面図に示されるように直列にインター
コネクターで結線されたもの）、上記と同じ有機
過酸化物含有エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂シ
ートおよびポリフツ化ビニルフイルム（1200×
406×0.1mm）を重ね合せた。

エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂シートは、そ
の片側50mmづつをガラス板端面の両側からはみ出
させ、また太陽電子素子群はガラス板端面より７
mm以上内側に納まるように配置した。また、ポリ
フツ化ビニルフイルムは、ガラス板と全面的に重
ね合せた。

次に、ポリフツ化ビニルフイルムの上から、シ
ート加工の引取方向と直角方向に当る対辺部分
に、第３図に示されるような形状で、150℃の温
度に設定された熱板を、0.5Kg／cm²、15秒間の条
件下で圧着し、加熱された対辺の一方の辺部分を
２mmの幅で仮接着させると同時に、ガラス板端面
からはみ出したエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂
シートを500ｇ／400mm幅の張力下に溶断した。そ
の後、他方の辺部分についても、同様の仮接着を
伴う溶断を行なつた。

このようにして形成された仮接着パネルを、温
度が110℃に設定された熱板を有する二重真空貼
合機内に入れ、脱気、加熱を同時に行なつた。脱
気は、２分間後に1Torrに達し、その後その状態
を保持した。４分間後には、パネルの温度は約70
℃に達した。この後、二重真空貼合機の上室圧力
を大気圧に戻し、上室と下室の仕切り柔軟ゴムシ
ートにより、パネルの各構成要素の全面的に圧着
した。この工程には、約２分間を要した。この
後、貼合機の全系の圧力を大気圧に戻し、パネル
をそこから取り出し、160℃の温度に設定された
熱板の上にこのパネルを約40分間静置して過酸化
物架橋を行なつた。

このようにして得られた太陽電池パネルは、エ
チレン−酢酸ビニル共重合樹脂充填接着材シート
およびポリフツ化ビニルフイルム下部基板保護材
がガラス板上部透明保護材と同じ寸法で貼合され
ていた。また、太陽電池素子群は、最初の重ね合
せ工程でセツトした位置からのずれが±２mm以内
で、位置安定性が良好であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、太陽電池パネル製造時の仮接着状態
を示す平面図であり、第２図はその−線断面
図である。また、第３図は、太陽電池パネル製造
時の溶断状態を示す部分断面図である。 （符号の説明）、１……上部透明保護材、２…
…充填接着材シート、３……インターコネクタ
ー、４……太陽電池素子、５……下部基板保護
材、６……シート加工の引取方向、７……その直
角方向に当る対辺部分、８……ヒーター、９……
溶断部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上部透明保護材、インターコネクターで結線
   された太陽電池素子群および下部基板保護材をパ
   ネルとほぼ同一寸法の充填接着材シートで貼合す
   るに際し、前記各構成要素を所定の構成で重ね合
   せた後、用いられた充填接着材シートのパネル端
   部に位置する一方の対辺であつて、シート加工の
   引取方向と直角方向に当る対辺部分をシート材料
   の溶融温度以上に加熱し、その部分を仮接着させ
   た後、脱気、加熱および圧着して貼合することを
   特徴とする太陽電池パネルの製造方法。 ２ 上部透明保護材、インターコネクターで結線
   された太陽電池素子群および下部基板保護材をパ
   ネルより大きい寸法の充填接着材シートで貼合す
   るに際し、前記各構成要素を所定の構成で重ね合
   せた後、用いられた充填接着材シートのパネル端
   部に位置する一方の対辺であつて、シート加工の
   引取方向と直角方向に当る対辺部分をシート材料
   の溶融温度以上に加熱し、その部分を溶断させた
   後、脱気、加熱および圧着して貼合することを特
   徴とする太陽電池パネルの製造方法。 ３ 上部透明保護材、インターコネクターで結線
   された太陽電池素子群および下部基板保護材をパ
   ネルより大きい寸法の充填接着材シートで貼合す
   るに際し、前記各構成要素を所定の構成で重ね合
   せた後、用いられた充填接着材シートのパネル端
   部に位置する一方の対辺であつて、シート加工の
   引取方向と直角方向に当る対辺部分をシート材料
   の溶融温度以上に加熱し、加熱された対辺の一方
   の辺部分を仮接着させ、その他方の辺部分を溶断
   させた後、脱気、加熱および圧着して貼合するこ
   とを特徴とする太陽電池パネルの製造方法。