JPH06151936A - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュールの製造方法

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JPH06151936A
JPH06151936A JP4328488A JP32848892A JPH06151936A JP H06151936 A JPH06151936 A JP H06151936A JP 4328488 A JP4328488 A JP 4328488A JP 32848892 A JP32848892 A JP 32848892A JP H06151936 A JPH06151936 A JP H06151936A
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JP
Japan
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solar cell
resin
sealing resin
polyisobutylene
cell module
Prior art date
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Pending
Application number
JP4328488A
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English (en)
Inventor
Atsuo Ishikawa
敦夫 石川
Toshito Endou
俊人 円藤
Hideo Yamagishi
英雄 山岸
Koji Noda
浩二 野田
Masakazu Isurugi
正和 石動
Masanobu Izumina
政信 泉名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】大型の太陽電池モジュールが、高い信頼性を維
持しながら安価に製造可能となる太陽電池モジュールの
製造方法を提供するものである。 【構成】透光性材料上に電極層と非晶質半導体層等を積
層し、封止樹脂層を形成してなる太陽電池モジュールの
製造方法であって、ポリイソブチレンを主鎖骨格とした
前記封止樹脂層を、2000ポアズ以下の粘度において
スロットオリフィスコーターを用いて塗布形成すること
を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非晶質太陽電池モジュ
ールの製造方法に関し、更に詳しくは屋外で設置使用さ
れる大型の太陽電池モジュールの製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコンを始めとする非晶
質太陽電池は、結晶太陽電池と比較して基板の選択自由
度が高く、ガラス基板や金属基板、さらには樹脂基板な
どの上に比較的低温で容易に形成し得るという特徴を有
している。本発明の対象となる大型の太陽電池モジュー
ルについては、屋外に設置される関係上強度面での補強
が必要であることから、強化ガラスあるいは合わせガラ
ス上に、第1の電極層、非晶質半導体層、第2の電極層
を形成し、保護膜としてのシート状樹脂で接着剤として
の充填材を挟んで、真空ラミネート法によって封止する
ことにより形成されている。現在行われているこの方式
では、充填材並びに裏面封止に用いられている保護膜は
コストが高く、太陽電池モジュールの低コスト化の障害
となっている。
【0003】この点をコスト面から改良し、前記充填材
として本出願人によって特開平3−140316号に示
されたポリイソブチレン系樹脂を用い、従来の保護膜を
省略した太陽電池の裏面封止技術が同出願人によって提
案される。図5には、このような太陽電池モジュールの
断面構造図の一例を示している。aは強化ガラス基板、
bは強化ガラス基板a上に形成された太陽電池素子、c
はポリイソブチレン樹脂層をそれぞれ示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらポリイソ
ブチレン系樹脂を前記ガラス基板a上全面に塗布するに
当たっては、図6に示すようにスクリーン印刷の際に用
いるスキージdを使用しており、前記樹脂の塗布厚の均
一性に問題点があった。この原因としてはスキージdの
うねりや反り、あるいはスキージ角度の不安定性が考え
られ、さらには基板に用いている強化ガラスaのうねり
が、ガラス全長に対して±0.5%程度存在しているこ
とも塗布厚の均一性を損ねる一因となっている。また塗
布作業における問題としては、スキージd前面にある樹
脂溜りeの量を常に適正に保つ必要があり、この樹脂量
がばらつけば塗りむらや塗り残しが生じ、重ね塗りを行
わなければならないという問題点が有る。また生産性を
考慮すると、この方式では1枚の基板を塗布する度にそ
のつど適量の樹脂を基板の幅方向に均一に供給しなけれ
ばならず、塗布工程の作業性を低下させることになって
いる。
【0005】このように、ポリイソブチレンを充填材と
して用いて保護膜を省略してはいるものの、従来の方法
では塗布工程の作業性が悪く、結果として工数が増加し
て製造コストを充分低減できえないという問題点を有し
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
鑑みて案出されたものであって、大型の太陽電池モジュ
ールが、高い信頼性を維持しながら安価に製造可能とな
る太陽電池モジュールの製造方法を提供するものであ
り、その特徴とするところは、透光性材料上に電極層と
非晶質半導体層等を積層し、封止樹脂層を形成してなる
太陽電池モジュールの製造方法であって、ポリイソブチ
レンを主鎖骨格とした前記封止樹脂層を、2000ポア
ズ以下の粘度において塗布形成するところにある。また
前記封止樹脂層をスロットオリフィスコーターを用いて
塗布したり、前記封止樹脂を塗布後200℃以下で硬化
したり、あるいは前記封止樹脂層の膜厚を硬化後0.0
5mm以上とし、また前記封止樹脂層に硬化後における
水蒸気透過率で、100μmの膜厚に於て1g/m2
day以下のものを用いることも考慮されるものであ
る。
【0007】
【作用】本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、ス
ロットオリフィスのリップから一定膜厚のポリイソブチ
レンを押し出してカーテン状とし、そのカーテン状ポリ
イソブチレンに太陽電池基板をコンベヤベルトによって
搬送してくぐり抜けさせることにより、連続的に塗布す
るものである。
【0008】
【実施例】本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、
透光性材料に電極層や非晶質半導体層等を形成してさら
に封止樹脂層を形成するものであり、封止樹脂層として
水蒸気透過率の低いポリイソブチレン系の樹脂を塗布形
成するものである。さらには、この封止樹脂層の塗布方
法には、粘度が2000ポアズ以下のポリイソブチレン
系樹脂をスロットオリフィスを通して連続形成すること
ができるカーテンコーターと呼ばれるスロットオリフィ
スコーターが用いられる。この装置はスロットオリフィ
スと呼ばれるスリットから排出されたポリイソブチレン
系樹脂が、幅方向に均一な厚みを有したままカーテン状
に流下し、コンベヤベルト等の搬送手段に載った太陽電
池基板がカーテン状の樹脂を切って通過することによ
り、前記樹脂の塗布が行われるものである。
【0009】一般にスロットオリフィスコーターを用い
た塗布の場合、塗布材料の粘度は100ポアズが上限と
されているが、ギアポンプ等の特殊なポンプを用いるこ
とにより2000ポアズ程度まで塗布可能となる。一方
ポリイソブチレンを主鎖骨格とする樹脂は、硬化前にお
いてはその粘度が数千ポアズであることが多いが、溶剤
または低粘度可塑剤により希釈することで、太陽電池の
封止樹脂としての信頼性を維持したまま、粘度を200
0ポアズ以下にすることが可能であり、この結果スロッ
トオリフィスコーターの使用が可能となるのである。
【0010】以下に本発明を具体的実施例に基づいてさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって
何ら制限を受けるものではない。
【0011】まず図3に示すように、厚さ4mm、50
0mm×600mmの大きさの強化ガラス10に第1の
電極層11、非晶質半導体層12、第2の電極層13を
順次積層、レーザースクライブ法により分離して集積型
太陽電池を作製した。ここで第1の電極層11には熱分
解型気相成長によるSnO2 を、非晶質半導体層12に
はプラズマ分解型気相成長によるアモルファスシリコン
と微結晶シリコンの組み合わせたものを、第2の電極層
13には電子ビーム蒸着によるアルミニウムをそれぞれ
積層したものである。このような集積型太陽電池を、A
M−1.5、100mW/cm2 の擬似太陽光の照射下
で測定したところ、15Wの出力が確認された。この集
積型太陽電池の製造方法としては本例に限られるもので
はなく、他の公知方法も適宜選択されうるものである。
【0012】このようにして形成した太陽電池モジュー
ルの裏面に、ポリイソブチレン樹脂による封止樹脂層を
塗布形成するわけであるが、次にその製造装置および方
法が図1によって示される。図例のものは一方から太陽
電池基板1をセットし、他方より該基板1を連続的に取
り出しうるようベルト2を設け、該ベルト2の中央付近
にスロットオリフィス3を設け、そのリップ4から裏面
封止樹脂であるポリイソブチレン樹脂9が連続的に吐出
されるようにしたものである。ここでリップ幅は600
mm、リップ4の吐出間隙はポアリングヘッド5の全幅
に渡って0.5mmとなるように組み付けてあり、これ
により吐出されるポリイソブチレン樹脂9も全幅に渡っ
て均一な厚みとなるものである。リップ4先端とベルト
2上の太陽電池基板1との間隔は50mm、ベルト2の
移動速度、即ち太陽電池基板1の搬送速度は100〜2
00cm/分の範囲で可変しうるものである。ベルト2
の搬送速度を一定とすることで太陽電池基板1に塗布さ
れるポリイソブチレン樹脂の厚みは常に一定になるとと
もに、幅600mmの前記基板1上に連続して塗布する
ことが可能となる。またスロットオリフィスコーターの
特徴の一つであるように、ポアリングヘッド5の直下に
は回収タンク6が設置され、吐出されたポリイソブチレ
ン樹脂9は同タンクに回収される。回収タンク6内に集
められたポリイソブチレン樹脂9はイマーションポンプ
7によって吸い上げられ、更にギアポンプ8を通って再
びポアリングヘッド5に供給されるようになっている。
【0013】このようなスロットオリフィスコーターに
より、以下の手順によってポリイソブチレン樹脂を塗布
した。まず初期粘度が8000ポアズであるポリイソブ
チレン樹脂100部に対して、可塑剤を60部加えるこ
とにより800ポアズに調整した。この調整済樹脂は、
硬化後の100μmの膜厚における水蒸気透過率が1g
/m2 ・day以下となるものであり、これにより必要
充分な信頼性が確保できるものである。またシリカ、二
酸化チタン、カーボンブラック、タルク等の充填剤を添
加することも可能である。このようにして調粘した樹脂
を、ポアリングヘッド5における加圧力を30〜70g
/cm2 とし、ポリイソブチレン樹脂の吐出速度を約7
20g/分に設定してポアリングヘッド5よりカーテン
状に流下させた。そして150cm/分の搬送速度で太
陽電池基板1を前記流下させたカーテン中をくぐらせる
ことにより、前記基板1上全面にわたってポリイソブチ
レン樹脂を塗布した。このときの塗布厚は0.5mmと
なった。この塗布厚も、前述の水蒸気透過率とともに太
陽電池モジュールの信頼性を確保する上で重要である
が、最低0.05mm以上あれば充分である。なおこの
際、端面からの水分の進入防止を考慮して図2のように
前記基板1の端面が被覆されるようにした。
【0014】このようにして形成した太陽電池基板1を
130℃で1時間熱処理して塗布済の前記樹脂を硬化さ
せ、電極取り出し部の硬化済樹脂を除去した後、半田付
けによってリード線を接続するとともに、リード線接続
部であって裏面金属電極等が露出している部分にさらに
ポリイソブチレン樹脂を塗布して前記露出部分を被覆
し、再度130℃で硬化させた。この時の硬化温度は形
成済の太陽電池素子に熱的影響を与えぬよう、200℃
以下のできるだけ低温で行うことが望ましい。冷却後、
前記基板端面をアルミニウムのフレームでカバーして太
陽電池モジュールを完成させた。これをAM−1.5、
100mW/cm2 の擬似太陽光下で測定したところ1
5Wの出力が得られ、特に塗布工程における出力低下は
見られなかった。
【0015】一方、比較例として基板サイズ並びに太陽
電池作製方法は上記実施例と全く同一とし、ポリイソブ
チレン系樹脂の塗布方法だけが従来技術と同様の図6に
示す如きスキージによる方法により、塗り残しが発生せ
ぬよう細心の注意を払って塗布した。さらにこの太陽電
池基板の周囲を、熱可塑性ブチルゴムとともにアルミニ
ウムフレームで端面封止して太陽電池モジュールとし
た。
【0016】上記本発明にかかる実施例に用いたものと
比較例の2種類の試料に、122.77℃、85%R
H、2気圧の条件によるプレッシャークッカー試験を5
00時間行い、電気特性を試験実施前とその後100時
間毎に測定した。この試験結果は図4に示され、封止樹
脂であるポリイソブチレン系樹脂を可塑剤により低粘化
し、オリフィスコーターを用いて塗布を行った本発明に
おいても、良好な信頼性特性が維持できることが確認さ
れた。この試験方法は、実際には5年〜10年の屋外暴
露に相当するものであり、本製造方法にかかる太陽電池
モジュールが優れた信頼性を有していることが確認され
た。
【0017】また、封止樹脂層は必ずしも単層である必
要はなく、例えば他に酸素の透過防止層を予め別の方法
で塗布しておいても良いし、封止樹脂を塗布する前に表
面の改質や表面の凹凸を制御するために低粘度の樹脂を
塗布する工程等と組み合わせることも可能である。
【0018】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、封止樹脂と
してポリイソブチレン樹脂を太陽電池基板上に塗布する
際にその粘度を2000ポアズ以下とすることにより、
スロットオリフィスコーターに設けたポアリングヘッド
から一定厚みの樹脂を流下させて塗布できるので、封止
樹脂の膜厚が常に一定となり、太陽電池モジュールの信
頼性が確実に確保される。しかも、ポアリングヘッドの
直下にベルトを設けることにより、連続的に太陽電池基
板を供給して封止樹脂を塗布することができるので、従
来方法に比べて飛躍的に生産性が向上し、太陽電池モジ
ュールの製造コストを大幅に低減することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における封止樹脂塗布方法および塗布装
置の構造を表す説明図
【図2】太陽電池基板端面がポリイソブチレン樹脂で被
覆された様子を表す説明図
【図3】本発明の実施例に用いた集積型太陽電池の概略
断面構造を表す説明図
【図4】本発明による太陽電池モジュールの信頼性試験
結果を表す説明図
【図5】封止樹脂としてポリイソブチレンを用いた太陽
電池モジュールの概略断面構造を表す説明図
【図6】ポリイソブチレン樹脂がスキージを用いて塗布
される様子を表す説明図
【符号の説明】
1 太陽電池基板 2 ベルト 3 スロットオリフィス 4 リップ 5 ポアリングヘッド 6 回収タンク 7 イマーションポンプ 8 ギヤポンプ 10、a 強化ガラス基板 11 第1の電極層 12 非晶質半導体層 13 第2の電極層 b 強化ガラス基板上に形成した太陽電池素子 c ポリイソブチレン層 d スキージ e 樹脂溜り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石動 正和 京都府京都市北区小山堀池町28−16 (72)発明者 泉名 政信 埼玉県大宮市堀の内町1−60−1

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性材料上に電極層と非晶質半導体層等
    を積層し、封止樹脂層を形成してなる太陽電池モジュー
    ルの製造方法であって、ポリイソブチレンを主鎖骨格と
    した前記封止樹脂層を、2000ポアズ以下の粘度にお
    いて塗布形成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. 【請求項2】前記封止樹脂層をスロットオリフィスコー
    ターを用いて塗布す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。
  3. 【請求項3】前記封止樹脂を塗布後200℃以下で硬化
    することを特徴とする、請求項1または2記載の太陽電
    池モジュール製造方法。
  4. 【請求項4】前記封止樹脂層の層厚を硬化後0.05m
    m以上とすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれ
    か1項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  5. 【請求項5】前記封止樹脂層に硬化後における水蒸気透
    過率で、100μmの層厚において1g/m2 ・day
    以下のものを用いることを特徴とする、請求項1〜4の
    いずれか1項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
JP4328488A 1992-11-12 1992-11-12 太陽電池モジュールの製造方法 Pending JPH06151936A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288326B1 (en) 1999-03-23 2001-09-11 Kaneka Corporation Photovoltaic module
US6953599B2 (en) 2001-12-20 2005-10-11 Canon Kabushiki Kaisha Process and apparatus for producing a substrate having a coating resin layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288326B1 (en) 1999-03-23 2001-09-11 Kaneka Corporation Photovoltaic module
US6953599B2 (en) 2001-12-20 2005-10-11 Canon Kabushiki Kaisha Process and apparatus for producing a substrate having a coating resin layer

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