JPH0716023B2 - カバーガラス付太陽電池セル - Google Patents

カバーガラス付太陽電池セル

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JPH0716023B2
JPH0716023B2 JP1170049A JP17004989A JPH0716023B2 JP H0716023 B2 JPH0716023 B2 JP H0716023B2 JP 1170049 A JP1170049 A JP 1170049A JP 17004989 A JP17004989 A JP 17004989A JP H0716023 B2 JPH0716023 B2 JP H0716023B2
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interconnector
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秀起 吉岡
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はカバーガラスを表面に接着した太陽電池の構造
に関するものである。
(従来の技術) 太陽電池セル(以下セルともいう)の表面に対して放射
線の被暴及び紫外線の遮断のために、カバーガラスを接
着したものが用いられている。特に宇宙用の太陽電池に
使用されている。その接着剤の厚さは、軽量化の要求に
よりできるだけ薄くする場合と、温度サイクル環境によ
る熱ストレスのため、セルの周辺部から発生する接着剤
剥離を防止するための信頼性向上の要求により、できる
だけ厚くする場合と、さらに両方の要求を満足させるた
めに、中間的な厚さとする場合等がある。
また、カバーガラスをセルに接着するための接着剤の塗
布方法は、注射器により接着剤をセル又はカバーガラス
上に一滴または数滴滴下させ、セルとカバーガラスとを
貼り合わせて接着剤を広げる製造方法と、一定開口率の
メッシュスクリーンを用いて、セルまたはカバーガラス
全体に接着剤を塗布する方法がある。
注射器による接着剤塗布方法で製造されたカバーガラス
付セルの接着剤厚さは、滴下した接着剤を、セルまたは
カバーガラスの重量で押し広げて貼り合わせるため、セ
ル及びカバーガラスの形状、特にその反りの状態に大き
く影響される。接着剤の厚さの制御は、注射器により1
滴当りの吐出量の調節によって行われる。
一定開口率のメッシュスクリーンによる接着剤の塗布方
法で製造されたカバーガラス付セルの接着剤厚さは、ほ
ぼ均一なものとなる。接着剤厚さの制御は、メッシュス
クリーンの開口率の大小によって行われる。
第4図〜第6図は、注射器により接着剤を滴下させてセ
ルとカバーガラスを接着する場合を説明する図面であ
る。第4図の断面図に示されるように、カバーガラス7
の方向に凸の反りを有するセル8を用い、注射器により
接着剤を1滴又は数滴、セル8の表面に又はカバーガラ
ス7の表面に吐出し、両者を圧着して貼り合せると、接
着剤の厚さはセル8およびカバーガラス7の形状特に反
りに大きく影響され、第5図の平面図に示されるよう
に、カバーガラス付セル1の内部の接着剤等圧線13は例
えばセルの中心付近を中心とするほぼ楕円状となる。第
6図は第5図Y−Y′の断面図であって、接着剤6の厚
さは、中央部で薄く、周辺部でやや厚くなる。図におい
ては、カバーガラス7が湾曲しセル8が平面になってい
るが、この逆の場合、または両者が湾曲することもあり
得る。これらの図において2はインタコネクタ、14は表
電極である。
下記の第1表は、第4図に示されるようなカバーガラス
方向に凸の反りを有する50μm厚さで2×4cm寸法のセ
ル8に、100μm厚さで、2×4cm寸法のカバーガラス7
を接着した際のカバーガラス付セル1の全体としての厚
さのデータを示す。第1表中のA〜Iは第8図に示され
るセル8の各点A〜Iに対応する。
第1表に明らかなように、セル8の中央部Dにおける接
着剤6の厚さ10〜37μm程度であるのに対し、周辺部A,
B,C,E,F,Gでは、50〜187μmと厚くなっていることがわ
かる。
この構造のカバーガラス付太陽電池セルは、宇宙におけ
る温度サイクル環境をシミレーションした温度サイクル
試験(−180℃〜+140℃,1時間保持,5サイクル)にも十
分耐え得ることが確認されている。
また、一定開口率のメッシュスクリーンを用いて、カバ
ーガラス7またはセル8に接着剤6を塗布する方法によ
り製造された場合は、第7図の断面図に示されれるよう
に、接着剤6の厚さは、ほぼ均一なものが得られる。下
記の第2表は、50μm厚さで4×6cm寸法ののセル8
に、100μm厚さで4×6cm寸法のカバーガラス7を接着
した場合のカバーガラス付セル全体の厚さのデータを示
す。第2表中のA−I′は第9図に示されるセル8の各
点A−I′に対応する。
第2表に明らかなように、この方法によると、セル全体
にわたり接着剤の厚さは、ほぼ均一で、14〜75μmと薄
くなっていることがわかる。
(発明が解決しようとする課題) 第4〜第6図に示されるような注射器を用いて接着剤を
滴下させる方法では、セルの寸法が大きくなると、多量
の接着剤を滴下しないと、セル全体に接着剤が広がらな
いという製造上の問題があること及び軽量化のために接
着剤の厚さを薄くすると、セルの周辺部で発生するせん
断応力が大きくなり、温度サイクルを繰返すことによ
り、接着剤剥離が生じることがある。
また、第7図に示されるような一定開口率のメッシュス
クリーンを使用する場合は、接着剤6の厚さは、全体と
しては、注射器を使用した場合より偏差は小さいが、軽
量化要求のため接着剤6の厚さを薄くすると、特にイン
タコネクタ上の接着剤6の厚さがインタコネクタの厚さ
分だけ更に薄くなる。従って、温度サイクルによる熱ス
トレスが大きくなり、接着剤剥離が生じ易い。また、イ
ンターコネクタ2の付近の接着剤の厚さを一定以上確保
する場合は、全体の重量が大きくなってしまい、近年の
カバーガラス付太陽電池に要求されている軽量化が実現
されない。
以上のように、軽量化の要求と信頼性の要求の双方を満
足させることは、困難であった。
(課題を解決するための手段) 本発明においては、前述の課題を解決するため、セルと
カバーガラスとの接着面の周辺部における接着剤の厚さ
を、内側の接着面接着剤の厚さより厚くさせた。
(作用) 本発明によれば、せん断応力の大きく作用する部分の接
着剤の厚さを厚くすることにより、接着強度を強くする
と同時に重量を軽減することができる。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の平面図であって、第2図の
断面図に示されるように、セル内側領域Aの接着剤の厚
さt1、インターコネクタを有しない側の周辺部領域Bの
接着剤の厚さをt2、インターコネクタを有する側の周辺
部領域Cのインターコネクタ2の厚さを含む接着剤の厚
さをt3とし、インターコネクタ2の厚さをt4としたと
き、例えば t1<t2≦(t3−t4) …(1) となる関係を有するようにさせる。第1図のX−X′断
面図が第2図である。厚さt3には表電極14の厚さも含ま
れている。表電極14の厚さは、通常極めて薄い。この構
造によれば、セル内側の領域Aの接着剤の厚さをできる
だけ薄くし、宇宙における温度サイクル環境による熱ス
トレスによりセルの周辺部に発生する接着剤の剥離を防
止するため、周辺部の領域B及びCの接着剤の厚さを厚
くしている。特に、インターコネクタ2の接続部を含む
周辺部領域C付近の接着剤の厚さ(t3−t4)は、他の周
辺部の接着剤の厚さt2より更に厚いことが望ましい。
このような接着剤の厚さの変化は、第3図に示されるよ
うなメッシュスクリーン9に使用して、セル8の表面又
はカバーガラス7の表面に、接着剤を塗布することによ
って行われる。セル8又はカバーガラスの内側の領域A
に対応するメッシュスクリーン9の内側の領域aの開口
率をP1、セル8又はカバーガラス7のインターコネクタ
2を有しない側の周辺部領域Bに対応するメッシュスク
リーン9の周辺部の領域bの開口率をP2、セル8又はカ
バーガラス7のインターコネクタ2を有する側の周辺部
領域Cに対応するメッシュスクリーン9の周辺部の領域
cの開口率をP3とすると、例えば、 P1<P2<P3 …(2) とする。このようなメッシュスクリーンを用いて接着剤
を塗布すると、領域A,B,Cには、それぞれ所望の厚さの
接着剤が塗布されるが、それらの境界部はその中間の厚
さで順次変化する。領域Aと領域Bとの中間を領域(A,
B)、領域Bと領域Cとの中間を領域(B,C)、領域Aと
領域Cとの中間を領域(A,C)、領域Aと領域Bと領域
Cとの中間を領域(A,B,C)とする。これらの関係は
(1)式に加えて、 t1≦領域(A,B)の厚さ≦t2≦領域(B,C)の厚さ≦t3
(3) 及び、 t1≦領域(A,C)の厚さ≦t3 …(4) 及び t1≦領域(A,B,C)の厚さ≦t3 …(5) とする。
下記の第3表は、本発明により試作したカバーガラス付
太陽電池セルの全体の厚さのデータの一例を示すもので
ある。第1表及び第2表の例と同じくセルの厚さは50μ
m、カバーガラスの厚さは100μmである。但し、面積
は両者とも4×6cmとした。第3表中のA′〜I′は第
9図のA′〜I′の各点に対応する。
第3表に明らかなように、セルの内側領域Aの、第9図
の例えば点E′における接着剤の厚さは、2〜15μmと
薄く、周辺部領域Bの例えば点B′,C′,F′,H′,I′に
おける接着剤の厚さは44〜88μmとやや厚く、周辺部領
域Cの例えば点A′,D′,G′における接着剤の厚さは82
〜113μmと厚くなっている。また、インターコネクタ
の厚さが30μmとすると、インターコネクタ上の接着剤
の厚さは、52〜83μmとなり、前述の式(1)〜(5)
の範囲内となる。この構造のカバーガラス付太陽電池セ
ルは、前述の温度サイクル試験によっても、接着剤剥離
が発生しないことが確認されている。
本発明による構造が、接着剤の剥離に関して信頼性が高
いことを、一次元の簡単な応力式により説明すると以下
のようになる。
第10図において、カバーガラス7及びセル8は、剛性が
高く、かつ接着剤6を介して互に変位に対し影響を受け
ないものとする。また、接着剤6は剛性が低く、カバー
ガラス7及びセル8により変位の影響を受けるものとす
る。長さLなるカバーガラス7、接着剤6、セル8のそ
れぞれの厚さをT1,T3,T2とする。また、接着剤6の横
弾性常数をG3とし、カバーガラス7及びセル8のx軸応
力をそれぞれσ,σとする。また、カバーガラス7
及びセル8の接着剤6との界面せん断応力を両者が等し
いものとしτとする。
このとき ここで、xはセル中央部よりの距離を示す。
各応力は下式で示される。
E1,E2はそれぞれカバーガラス7,セル8のヤング率を示
す。
u1,u2は各層のx軸方向の変位を、 α,αは各層の線膨張係数を、 ΔTは温度変化量を示す。
(11)式を用いて(10)式の解を求めると、 接着剤の厚さT3の関数として整理すると、 となる。
第11図はセル8の厚さ、カバーガラス7の厚さ、各構成
材料の物性値を任意に固定した場合の、せん断応力τの
相対比較を、接着剤6の厚さT3及びセル8の中心からの
距離xをパラメータとして示す。接着剤の厚さT2が小さ
くなる程、また、セルの寸法が大きくなる程、セル周辺
部の接着剤6に生ずるせん断応力が、指数関数的に大き
くなることがわかる。
上記の説明はメッシュスクリーンを用いた例について行
ったが、細いノズルか接着剤を吐出し式(2)の条件を
満足するような接着剤の分布を得ることによっても実現
できるであろう。
(発明の効果) 以上のように、本発明によるカバーガラス付太陽電池セ
ルは、周辺部の接着剤の厚さが厚いので、熱セトレスに
対する信頼性が向上し、セル内側の接着剤の厚さを薄く
できるから、重量を軽減できる。太陽電池が大型化して
も接着剤の重量軽減に効果的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図は第1図の
X−X′断面図、第3図は本発明に使用されるメッシュ
スクリーンの平面図、第4図はカバーガラスとセルとの
接着状態の一例の断面図、第5図は従来の一例の平面
図、第6図はそのY−Y′断面図、第7図は従来の他の
例の断面図、第8図は第5図の例のデータ測定の各点の
位置を示す平面図、第9図は第7図の例のデータ測定の
各点の位置を示す平面図、第10図は応力式説明のための
斜視図、第11図はせん断応力とセル中心からの距離との
関係を示すグラフである。 1…カバーガラス付太陽電池セル、2…インターコネク
タ、6…接着剤、7…カバーガラス、8…セル、13……
接着剤等厚線、14…表電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】太陽電池セルとカバーガラスの接着面の接
    着剤の厚さを、 セル中心部の接着剤の厚さ<インタコネクタを有しない
    周辺部の接着剤の厚さ≦インタコネクタを有する周辺部
    の接着剤の厚さ としたことを特徴とするカバーガラス付太陽電池セル
JP1170049A 1989-06-30 1989-06-30 カバーガラス付太陽電池セル Expired - Fee Related JPH0716023B2 (ja)

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JP2883479B2 (ja) * 1991-10-31 1999-04-19 シャープ株式会社 太陽電池セル用カバーガラス
JP2994842B2 (ja) * 1992-02-21 1999-12-27 シャープ株式会社 シリコン太陽電池素子

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