JPH09223812A

JPH09223812A - 太陽電池モジュール及び該製造方法

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Publication number: JPH09223812A
Application number: JP8026858A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hayashi; 克彦林; Atsuo Ishikawa; 敦夫石川; Hideo Yamagishi; 英雄山岸
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: JP4006765B2

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの基板に配設される収集
電極線と基板との間に生ずる空隙に樹脂を確実に充填し
て裏面を封止するとともに、その樹脂封止における連続
生産性を確保することにある。【解決手段】絶縁基板１４上に形成された１又は複数
の太陽電池素子の電力を取り出すための収集電極線１２
が基板１４上に半田付けされて成る太陽電池モジュール
１０において、少なくとも収集電極線１２と基板１４と
の間の空隙１８を封止する樹脂層２２と、基板１４上の
少なくとも太陽電池素子全面を封止する樹脂層３６とを
有することにある。また、その製造方法を、少なくとも
収集電極線１２と基板１４との間の空隙１８に樹脂２２
を充填する工程と、基板１４上の少なくとも太陽電池素
子全面を封止する工程とから構成したことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池モジュール
の製造方法、より詳しくは太陽電池モジュールの封止方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池モジュールにおいては、正負極
の収集電極として半田メッキ銅箔などの電極線が用いら
れている。これらの収集電極線は太陽電池モジュールの
電力を効率的に取り出すため、また電力を取り出す端子
箱との接続のために不可欠なものである。そして、これ
ら正負極の電極線の取付けには、図８に示すように、熱
あるいは基板の反りによる応力が加わった際にも剥離が
生じないよう、基板１上に半田２を点付けし、これらの
点付けされた半田２と電極線３とを熱融着する方法が採
用されている。ところが、点付けされた電極線３と基板
１の間には、空隙４が生じる。

【０００３】このため従来より、太陽電池モジュールの
封止には点付けされた電極線３と基板１の間に生じた空
隙４に樹脂を充填することを目的に、真空中において熱
可塑性樹脂を加熱し圧力を加えて樹脂を融着させる真空
ラミネート法が採用されている。すなわち、この封止方
法によると、加熱により熱可塑性樹脂が軟化し、更に圧
力を加えることにより電極線３と基板１との間の空隙４
に樹脂が充填される。この真空ラミネート法は空隙４に
樹脂を充填してほぼ完全に封止する方法としては最も優
れているが、一つ一つ個別に真空にして封止しなければ
ならず、生産性に劣るという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、連続生産が可
能であるという長所に着目し、例えばカーテンコーター
等の方式を用いたコーティングタイプの封止方法の開発
が、真空ラミネート法に代わる封止方法として進められ
ている。このカーテンコーター方式で太陽電池モジュー
ルを全面封止する方法は図９に示すように、基板１上に
形成された素子面５の上部に樹脂６をカーテン状に連続
的に流して、素子面５の上に樹脂６をコーティングする
方法である。ところが、この方法によると、樹脂６は電
極線３の上面も覆ってしまうことになる。

【０００５】そのため、封止後の状態は図１０に示すよ
うに、電極線３と基板１の間の空隙４には樹脂６は充填
されず、空隙４が残されたままとなる。これらの空隙
は、太陽電池モジュールを使用している際に、水蒸気の
溜まりになったり、あるいは封止樹脂６の剥離の原因に
なるなど、モジュールの信頼性の点で大きな問題となる
ものである。ここではカーテンコーター方式についての
み記述したが、コンマコーターあるいはスクリーン印刷
などの、素子面を上部あるいは下部からコーティングす
る方式においても同様の問題が発生する。

【０００６】本発明はかかる課題を解決し、もって連続
生産に適するコーティングタイプの封止方法を適用可能
とし、且つ信頼性の高い太陽電池モジュールの製造方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池モ
ジュールの製造方法の要旨とするところは、絶縁基板上
に形成された１又は複数の太陽電池素子の電力を取り出
すための収集電極線が該基板上に半田付けされて成る太
陽電池モジュールにおいて、少なくとも前記収集電極線
と基板との間の空隙を封止する樹脂層と、前記基板上の
少なくとも太陽電池素子全面を封止する樹脂層とを有す
ることにある。

【０００８】次に、本発明に係る太陽電池モジュールの
製造方法の要旨とするところは、絶縁基板上に形成され
た１又は複数の太陽電池素子の電力を取り出すための収
集電極線が該基板上に半田付けされて成る太陽電池モジ
ュールの製造方法において、少なくとも前記収集電極線
と基板との間の空隙に樹脂を充填する工程と、該基板上
の少なくとも太陽電池素子全面を封止する工程とを有す
ることにある。

【０００９】また、かかる太陽電池モジュールの製造方
法において、前記収集電極線と基板との間の空隙に樹脂
が充填される際の該樹脂の粘度が１００００ｐｓ以下、
好ましくは１０００ｐｓ以下であることにある。

【００１０】更に、かかる太陽電池モジュールの製造方
法において、前記少なくとも収集電極線と基板との間の
空隙に樹脂を充填する工程において、該収集電極線に沿
って連続的に該樹脂を塗布して、該収集電極線と基板と
の間の空隙に該樹脂を充填することにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る太陽電池モジ
ュールの製造方法の実施の形態を図面を参照しつつ、詳
しく説明する。

【００１２】図１(a) 及び(b) は太陽電池モジュール１
０の内部配線（収集電極線）１２の一例を表したもので
あり、太陽電池モジュール１０を構成する図示を省略す
る太陽電池素子は、基板１４上に成膜される第１の電極
層、半導体層及び第２の電極層をレーザースクライブ法
などを用いてパターニングされ、直列に接続されてい
る。そして、これらの直列接続された太陽電池素子の電
力を効率よく取り出すため、あるいは端子箱との接続の
ために、集積された太陽電池素子の正極及び負極には収
集電極線１２が取り付けられている。

【００１３】これらの収集電極線１２は素子面側に形成
されていて、銅リボンや銅箔などから成る収集電極線１
２は基板１４に半田１６によって複数箇所が点付けさ
れ、他の箇所は半田付けされずに収集電極線１２と基板
１４との間に空隙１８が形成されている。半田１６はセ
ラミック半田又は金属ペーストなどが用いられ、特に銀
ペーストが張力と剪断強さの点で強い接着力を示し好ま
しい。また、銅リボンや銅箔などは厚さが数百ミクロン
のものが用いられる。なお、図では正負極の収集電極線
１２が一箇所に集められ、およそコの字形をしている
が、他の形であっても良く、限定されないのは言うまで
もない。

【００１４】次に、この収集電極線１２と基板１４との
間の空隙１８に図２及び図３に示すように、樹脂充填装
置２０により樹脂２２が充填される。この樹脂充填装置
２０は同図２に示すように、直角２軸方向に移動させら
れるＸＹロボット２４に、流動性を有する樹脂２２が注
入される樹脂容器２６が固定されていて、この樹脂容器
２６の上部には図示しない空気圧縮機に接続された管２
８の付いた蓋３０がされ、また、この樹脂容器２６の下
部には注射針のような針３２が取り付けられて、構成さ
れている。

【００１５】樹脂容器２６内に注入される樹脂２２は収
集電極線１２と基板１４との間に形成される空隙１８を
充填し封止するための樹脂であり、特に熱硬化性樹脂が
好ましい。樹脂２２は流動性あるいは表面張力、あるい
は基板１４や収集電極線１２の表面との親和性によって
広がり流れ、図３に示すように、わずかな空隙１８にも
流れ込む特性を有するものが好ましく、その粘度は１０
０００ｐｓ以下、より好ましくは１０００ｐｓ以下が、
空隙１８に樹脂２２が流れ込んで充填されるために好ま
しい。樹脂容器２６の中に注入された樹脂２２は、樹脂
容器２６内部に空気圧縮機によって圧縮空気を連続的あ
るいは断続的に送ることにより、内圧が高まり、その空
気圧に押圧されて樹脂２２が容器２６の先に取り付けら
れた針３２から吐出される。ここで、ＸＹロボット２４
の動きはプログラムにより制御されて、基板１４上の収
集電極線１２に沿って針３２が移動するように構成され
ているのが好ましい。なお、このような樹脂充填装置２
０はディスペンサーと呼ばれている装置を利用すること
ができる。

【００１６】この樹脂充填装置２０を用いて、収集電極
線１２と基板１４との間の空隙１８に樹脂２２を充填す
る工程について説明する。まず、ＸＹロボット２４を収
集電極線１２に沿って移動させながら、空気圧縮機によ
り樹脂容器２６の上部から圧縮空気を送り、その空気圧
によって樹脂２２を針３２から収集電極線１２に沿って
吐出させる。このとき、樹脂２２の吐出量はＸＹロボッ
ト２４の移動速度、樹脂の粘度、上部より送る空気圧及
び容器２６に取り付けた針３２の内径により決定され
る。したがって、これらのパラメーターを変えることに
より、空隙１８の体積に対して充分な樹脂量を吐出する
ことが可能である。また、樹脂２２は収集電極線１２の
上に被せるように針３２から吐出させても良いが、収集
電極線１２と基板１４との間の空隙１８に向かって直接
充填するように吐出させることも可能である。なお、Ｘ
Ｙロボット２４の移動速度を約８cm／秒で設定しても、
気泡を発生させずに樹脂２２を充填することができるこ
とが確認されている。

【００１７】このように少なくとも空隙１８に樹脂２２
を充填して封止した後、次に、太陽電池素子が形成され
た基板１４全面が樹脂封止される。基板１４全面の樹脂
封止は前述同様に熱硬化性樹脂を用いて、図４に示すよ
うに、カーテンコーター方式で基板１４上に形成された
素子面３４の上部に樹脂３６をカーテン状に連続的に流
すことによって行われる。樹脂３６の厚さは樹脂３６を
押し出すダイの移動速度、樹脂の粘度、押出し圧力、ダ
イの内径などによって決定され、所望の厚さに設定され
る。樹脂３６の種類は、空隙１８に充填する樹脂２２の
種類と同一のものが好ましいが、異なっていても良い。
熱硬化性樹脂である樹脂３６と２２の種類が異なってい
る場合は、いずれか硬化温度の高い方の温度で加熱され
て、硬化させられる。この熱硬化性樹脂として、たとえ
ばポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリブテンなど
のポリオレフィン系オリゴマーを好ましく用いることが
できるが、限定されるものではない。なお、樹脂３６の
粘度は５００ｐｓ〜１０００ｐｓが被覆の安定性の点で
最適である。

【００１８】基板１４上の素子面３４の上に樹脂３６を
コーティングした後、加熱することにより樹脂３６が硬
化させられる。この加熱温度と加熱時間は樹脂２２，３
６の種類によって定められる。その際、図５に示すよう
に、樹脂３６だけでなく、空隙１８に充填された樹脂２
２も同時に硬化させられる。その結果、収集電極線１２
と基板１４との間の空隙１８に充填されるとともに収集
電極線１２の表面を覆う樹脂２２と全面封止した樹脂３
６との界面は一体となって、境界を識別し得ることはな
く、また気泡などが発生することもない。得られた太陽
電池モジュール１０には、更に熱可塑性ブチルゴムなど
の熱可塑性樹脂によってモジュール１０の端部がカプセ
ル封止をされた後、アルミニウムなどから成る枠が取り
付けられ、最後にシリコン樹脂などを用いて端子箱が設
置されて、太陽電池モジュール１０が形成される。

【００１９】以上の構成によって得られた太陽電池モジ
ュール１０はほぼ完全に樹脂封止されていて、しかも収
集電極線と基板との間に生ずる空隙部に樹脂が充填され
ていて気泡などがないため、温度や湿度などの影響を受
けることなく、出力電力の変化が少ない、すなわち特性
が安定し、且つ耐候性に優れた太陽電池モジュールが得
られる。

【００２０】以上、本発明に係る太陽電池モジュールと
その製造方法の実施の形態を説明したが、本発明は上記
実施の形態に限定されるものではない。

【００２１】たとえば、封止用の樹脂２２，３６として
ポリオレフィン系オリゴマーを用いる場合、このオリゴ
マーは弾力性に富み、カプセル封止に適しているが、か
き傷などの機械的ストレスに弱い。このため、かかるオ
リゴマーによりカプセル封止した後、ガラスクロスなど
のカバーフィルムをその上にラミネートするのが、太陽
電池モジュール１０を外力から保護するのに好ましい。

【００２２】また、少なくとも空隙１８に樹脂２２を充
填して封止した後、一定の時間、静置させ又は振動を加
えた後静置させて、空隙１８部の樹脂２２に気泡が残ら
ないように構成することも可能である。また、特に、樹
脂２２を充填した収集電極線１２の周辺部のみを減圧さ
せるなどにより、少なくとも空隙１８に樹脂２２が充填
された基板１４を減圧下に静置して、積極的に脱泡する
ように構成することも可能である。

【００２３】更に、収集電極線１２と基板１４との間に
生ずる空隙１８に樹脂を充填する樹脂充填装置２０にお
いて、充填する樹脂２２の吐出を瞬時に遮断し得るよう
に、針３２の近傍部などにバルブその他の遮断弁などを
取り付けることも可能である。また、樹脂２２の吐出を
空気圧によって行うだけでなく、ポンプを用いることも
可能であり、特に限定されない。

【００２４】また、収集電極線１２と基板１４との間に
生ずる空隙１８に充填される樹脂は熱硬化性樹脂が最も
好ましいが、それに限定されず、反応硬化性樹脂や熱可
塑性樹脂であっても適切な硬化時間と硬化速度が得られ
るものであれば、使用することは可能である。

【００２５】その他、本発明に係る太陽電池モジュール
の製造方法はアモルファス太陽電池素子に限定されるも
のではなく、単結晶又は多結晶タイプの太陽電池素子に
も適用し得るものである。また、本発明は各種のモジュ
ール構造にも適用可能であるなど、その趣旨を逸脱しな
い範囲内で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修
正、変形を加えた態様で実施し得るものである。

【００２６】

【実施例１】大きさが９１０mm×４５５mmの太陽電池モ
ジュールを作製した。この太陽電池モジュールはガラス
基板上に透明導電膜として酸化スズを被着させ、その上
に半導体層としてp-ａ-SiC:H／i-ａ-Si:H ／n-ａ-Si:H
の順に積層してヘテロ結合太陽電池を構成し、これらを
レーザースクライブ法によりパターン化した後、更に裏
面電極としてアルミニウムを真空蒸着させてパターン化
した。そして、銅リボンを銀ペーストを用いて点付け
し、収集電極線を形成した。

【００２７】形成された収集電極線と基板との間の空隙
に樹脂を充填するため、前記図２に示す樹脂充填装置を
用いた。ＸＹロボットの移動速度は５０mm／秒、樹脂の
粘度は１０４０ｐｓ、空気圧は５kg／cm²、針の内径は
２．２７mmであり、針からの吐出量は長さ１cm当たり約
０．０２cm³であった。収集電極線に沿って吐出された
樹脂は、その流動性、表面張力により広がり、収集電極
線と基板の間の空隙を充填した。充填に要した時間は約
２分間であった。空隙に充填した樹脂を硬化させずに、
続いて熱硬化性樹脂を用いてカーテンコーター方式で全
面封止を行った後、加熱して樹脂を硬化させた。その結
果、収集電極線と基板との間の空隙に充填した樹脂と全
面封止した樹脂の界面において、何ら問題は見られなか
った。

【００２８】このように作製した太陽電池モジュールに
ついて、８５℃、９０％ＲＨの高温高湿試験を行った。
サンプル数を５個とし、用いた太陽電池モジュールにつ
いて、端面の封止は行わなかった。２０００時間後の太
陽電池の特性を調べた結果、サンプルはいずれも初期特
性の９５％以上を保っていた。

【００２９】

【比較例１】実施例１と同様にして、収集電極線と基板
との間の空隙に樹脂を充填していない太陽電池モジュー
ルを作製した。同様に、サンプル数５個について、８５
℃、９０％ＲＨの高温高湿試験を行った結果、最も特性
の高いサンプルで初期値の８３％であり、最も低いサン
プルでは初期値の７２％に特性が低下していた。

【００３０】

【実施例２】実施例１と同様にして、サイズ１２７mm×
１５２mmの太陽電池モジュールを作製した。封止樹脂と
してポリイソブチレン（ＰＩＢ）を用い、硬化させるた
めに太陽電池モジュールを１３０℃で１時間加熱した。
得られた太陽電池モジュールについて、加速テストを行
った。

【００３１】まず、初期加速の測定のためにプレッシャ
ークッカーテストを行った。テスト中の圧力、湿度及び
温度は最も一般的である２．０kg／cm²、１００％及び
１２０．６℃にそれぞれ調整した。この条件は電子装置
の耐久性のテストには厳しいものであるが、空気中の酸
素の影響がなく、好ましい。また、この一般的なプレッ
シャークッカーテストに加えて、酸素と水蒸気の影響を
チェックできる条件も選択した。この条件としては、湿
度、温度及び水蒸気と空気の分圧をそれぞれ、８０％、
１２６．８℃、２．０kg／cm²及び０．５kg／cm²に調
整した。それぞれの条件における太陽電池モジュールの
出力電力の変化を図６に示す。同図に示すように、出力
電力の変化は非常に小さく、また、外観においても変化
が小さいのが確認された。

【００３２】

【比較例２】実施例２と同様にして太陽電池モジュール
を作製した。但し、太陽電池モジュールの構成としてス
ーパーストレートタイプを採用し、モジュールの裏面を
エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）とフッ素樹脂フィ
ルムにより被覆した。得られた太陽電池モジュールにつ
いて、実施例２と同様にして出力電力の変化を調べて図
６に示した。

【００３３】

【実施例３】次に、実施例２で得た太陽電池モジュール
を用い、熱サイクルテスト、温度湿度サイクルテスト、
熱テスト、湿度テスト、日光テスト、塩水スプレーテス
トを行った。テストの前後で測定した出力電力の変化を
各テスト毎に図７Ａ〜Ｆに示した。同図に示すように、
これらのテストによる出力電力の変化は、日光テストで
サンプルがフロントガラスを通してカーボンアークラン
プに曝された場合を除いて、大変小さいものであった。

【００３４】

【比較例３】比較例２で用いた太陽電池モジュールによ
り、実施例３と同様に各種のテストを行った。その結果
を同図７Ａ〜Ｆに示した。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
は、絶縁基板上に形成された太陽電池において、その基
板上の太陽電池素子全面を封止する工程と、正極及び負
極の取り出し電極線である収集電極線と基板との間の空
隙に樹脂を充填する工程を別の工程とすることにより、
コーティングタイプの全面封止方法を用いても空隙を残
さずに完全封止が可能となる。したがって、太陽電池モ
ジュールの封止が完全になされ、もって信頼性が高い太
陽電池の生産が可能となる。また、空隙の充填方法とし
て収集電極線に沿って連続的に樹脂を塗布することによ
り、コーティングタイプの封止方法の特長である連続生
産性を損なうこともない。

【００３６】更に、収集電極線と基板との間の空隙に樹
脂を充填する工程に、樹脂の流動性あるいは表面張力を
利用して充填する方法を用い、その際の樹脂の粘度が１
００００ｐｓ以下であり、その行程において収集電極線
に沿って連続的に樹脂を塗布して充填することにより、
連続封止に適したコーティングタイプの連続性を損なう
ことなく生産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図(a) は本発明の太陽電池モジュールの内部配
線例を表す平面説明図であり、図(b) は内部配線である
収集電極線及び基板部を拡大して示す要部断面説明図で
ある。

【図２】収集電極線と基板との間の空隙に樹脂を充填す
る工程に用いる樹脂充填装置の構造を説明するための斜
視説明図である。

【図３】収集電極線と基板との間の空隙に樹脂を充填し
た状態を示す要部拡大断面説明図である。

【図４】カーテンコーター方式により樹脂で全面封止す
る状態を説明するための要部斜視説明図である。

【図５】本発明に係る製造方法により得られた太陽電池
モジュールの収集電極線と基板との間の空隙部の状態を
示す要部拡大断面説明図である。

【図６】プレッシャークッカーテストにおける太陽電池
モジュールの出力電力の変化をを示す図である。

【図７】ＪＩＳ規格による６タイプの耐久テストの前後
における太陽電池モジュールの出力電力の変化を示す図
である。

【図８】従来の製造方法の前段階における内部配線であ
る収集電極線及び基板部を拡大して示す要部断面説明図
である。

【図９】従来の製造方法におけるカーテンコーター方式
により樹脂で全面封止する状態を説明するための要部斜
視説明図である。

【図１０】従来の製造方法によって得られた太陽電池モ
ジュールの収集電極線と基板との間に生ずる空隙を示す
要部拡大断面説明図である。

【符号の説明】

１０；太陽電池モジュール１２；収集電極線１４；基板１６；半田１８；空隙２０；樹脂充填装置２２；空隙封止用の樹脂２４；ＸＹロボット２６；樹脂容器３２；針３６；全面封止用の樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板上に形成された１又は複数の太
陽電池素子の電力を取り出すための収集電極線が該基板
上に半田付けされて成る太陽電池モジュールにおいて、
少なくとも前記収集電極線と基板との間の空隙を封止す
る樹脂層と、前記基板上の少なくとも太陽電池素子全面
を封止する樹脂層とを有することを特徴とする太陽電池
モジュール。
【請求項２】絶縁基板上に形成された１又は複数の太
陽電池素子の電力を取り出すための収集電極線が該基板
上に半田付けされて成る太陽電池モジュールの製造方法
において、少なくとも前記収集電極線と基板との間の空
隙に樹脂を充填する工程と、該基板上の少なくとも太陽
電池素子全面を封止する工程とを有することを特徴とし
た太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】前記収集電極線と基板との間の空隙に樹
脂が充填される際の該樹脂の粘度が１００００ｐｓ以下
であることを特徴とする請求項２に記載する太陽電池モ
ジュールの製造方法。
【請求項４】前記少なくとも収集電極線と基板との間
の空隙に樹脂を充填する工程において、該収集電極線に
沿って連続的に該樹脂を塗布して、該収集電極線と基板
との間の空隙に該樹脂を充填することを特徴とする請求
項２又は３に記載する太陽電池モジュールの製造方法。