JPH11145504A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量生産に適した自動化を図る上で好適な多
結晶型または単結晶型の太陽電池モジュールの構造を提
案し、コストダウンを図る。 【解決手段】 表面側充填材１２と裏面側充填材１３と
の間に太陽電池１１を封入し、さらに、これら充填材１
２，１３の一面に、充填材１２，１３の外周サイズより
一回り大きい外周サイズを有する保護板１４を積層し、
充填材１２，１３の周縁部と保護板１４との間に段差部
１８を形成し、全体を加熱・加圧して全体を一体化し、
次いで段差部１８に、充填材１２，１３の周縁を封止す
る封止樹脂１６をディスペンサー１９よりコーティング
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に大量生産換言
すれば全オートメーションを可能となすための、太陽電
池モジュールおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、太陽電池モジュールの
生産は手作りに頼っている工程がほとんどであった。図
６は多結晶型または単結晶型の太陽電池モジュールの製
造過程の一段階における太陽電池モジュール５０の構造
を示す断面図である。図６において、５１は太陽電池セ
ルをマトリクス状に組み立てて電気的に接続してなる太
陽電池、５２，５３は太陽電池５１の表面側（図面上で
は下側）および裏面側に積層接合した透明な樹脂例えば
ＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニール・アセテート樹脂）を
平板状にした充填材、５４は表面側充填材５２に積層接
合したガラス板など透明部材からなる保護板、５５は裏
面側充填材５３に積層接合した耐候性フィルムなどから
なる裏面材である。表面側充填材５２と裏面側充填材５
３とは太陽電池５１の側縁も被覆しており、その被覆の
ために表面側充填材５２と裏面側充填材５３とは一体と
なっている。つまり、太陽電池５１は充填材５２，５３
を介在させた状態で保護板５４と裏面材５５とによって
挟持された状態となっており、この状態で加熱・加圧す
ることにより一体化され、全体が平板状に構成されてい
る。

【０００３】太陽電池モジュールは太陽光・外気にさら
される箇所に設置されることから、雨水の降り注ぎを受
ける。表裏の充填材５２，５３は雨水が太陽電池５１に
浸入しその機能を阻害することを防止するためのもので
ある。雨水は端面部から浸入しやすいため、端面処理に
は充分に注意を払っている。そこで、端部において表面
側充填材５２と裏面側充填材５３とが一体となった充填
材周辺部５６をとりあえず保護板５４の端部外側までは
み出るまで充分に多量の充填材５２，５３を充填するよ
うにしている。このようなはみ出し部分５６ａが生じる
までに充分多量の充填材５２，５３を充填するようにし
ているので、充填材周辺部５６の充填量は充分となり、
雨水浸入防止機能が高いものとなる。このような余分の
はみ出し部分５６ａを作るのは、加熱によって全体を一
体化するときに充填材５２，５３を構成するＥＶＡ樹脂
が収縮するので、その収縮分を見込んで余分に充填して
いるという理由もある。そのために、太陽電池モジュー
ル５０の製造の過程で、あらかじめ両充填材５２，５３
の寸法および裏面材５５の寸法を保護板５４の寸法より
大きくなるように設定している。ただし、はみ出し部分
５６ａは他物への樹脂の付着を招いたり、形状面での不
体裁となったり、太陽電池モジュール５０をフレームに
取り付ける場合の邪魔になったりするために、図７に示
すように手作業によりカッター５７を用いてはみ出し部
分５６ａの全周を切断し除去し、さらに図８に示すよう
に切断端面の周囲に防水用のブチルゴムからなる封止テ
ープ５８を手作業にて巻き付け、はみ出し部分５６ａの
除去による防水性の低下を補うようにしている。５８ａ
は離型紙である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】充填材周辺部５６の余
分なはみ出し部分５６ａをカッター５７で切断し除去す
る工程は手作業で行っており、切断後に切断端面に封止
テープ５８を巻き付ける工程も手作業で行っているが、
これらの工程を自動化することは非常にむずかしいこと
である。また、切断されて除去されたＥＶＡ樹脂からな
る充填材５２．５３のはみ出し部分５６ａや耐候性フィ
ルムからなる裏面材５５の一部は再生利用することが不
可能で破棄していたために材料の無駄が生じている。こ
れら人手作業や材料破棄が原因で太陽電池モジュールの
コストアップを招いている。

【０００５】本発明は、近年の太陽電池モジュールの需
要拡大に鑑みて、大量生産に適した自動化を図る上で好
適な構造を提案し、コストダウンを図ることを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
太陽電池モジュールは、次のような構成となっている。
すなわち、太陽電池と、太陽電池の表裏面それぞれに設
けられて太陽電池を封入する充填材と、充填材の一面側
に設けられた保護板とを有する太陽電池モジュールであ
って、前記保護板の外周サイズを前記充填材の外周サイ
ズより一回り大きく設定することで、充填材周辺部と保
護板との間に段差部を形成し、この段差部に、充填材の
外縁を封止する封止樹脂を配設している。

【０００７】太陽電池に対する雨水の浸入防止は表面お
よび裏面の充填材だけでは不充分であり、特に充填材の
周縁は強い防水性が要求されるが、本発明では、前記段
差部において封止樹脂をコーティングしてあるので防水
性は強固なものとなる。また、従来の場合のような充填
材周辺部の余分なはみ出し部分が生じないので、当然そ
のはみ出し部分を手作業によりカッターで切断する作業
および切断面に対して手作業で封止テープを巻き付ける
作業を不要化する構造となっている。また、切断したは
み出し部分を破棄することに伴う無駄が生じない構造と
なっている。さらに、段差部をガイドとして封止樹脂の
ディスペンサーを移動させながら、封止樹脂を段差部に
コーティングすることが可能な構造となっている。すな
わち、近年の太陽電池モジュールの需要拡大に伴う大量
生産に適した自動化を図る上で好適な構造となってい
る。そして、そのようにして自動化で製造された太陽電
池モジュールは、そのコストダウンを図る上で有利なも
のとなっている。

【０００８】本発明に係る請求項２の太陽電池モジュー
ルは、上記請求項１において、前記充填材がＥＶＡ樹脂
（エチレン・ビニール・アセテート樹脂）から構成され
ているものである。ＥＶＡ樹脂による充填材は非常に高
い防水性を発揮する反面、価格が比較的に高いものであ
る。しかし、上記のように余分なものの切り取り廃棄が
不要であるから、不必要なコストアップを避けることが
できる。

【０００９】本発明に係る請求項３の太陽電池モジュー
ルは、上記請求項１または請求項２において、封止樹脂
をシリコーン樹脂としたものである。ブチルゴムなどで
封止する場合に比べて高い防水性を発揮する。

【００１０】本発明に係る請求項４の太陽電池モジュー
ルの製造方法は、次のような工程から成り立っている。
すなわち、表面側充填材と裏面側充填材との間に太陽電
池を封入したうえで、これら充填材の一面に、充填材の
外周サイズより一回り大きい外周サイズを有する保護板
を積層することで、充填材周辺部と保護板との間に段差
部を形成し、全体を加熱・加圧して全体を一体化し、次
いで前記段差部に、充填材の周縁を封止する封止樹脂を
コーティングしている。この発明は、請求項１の太陽電
池モジュールの構造を利用した太陽電池モジュールの自
動的な製造方法である。従来の場合のような充填材周辺
部の余分なはみ出し部分の切断工程を不要としていると
ともに、切断面に封止テープを巻き付ける作業を不要化
している。加えて、段差部をガイドとして、その段差部
に封止樹脂を充填する形態を取れる。したがって、全体
として工数を極力少なくし、各工程を能率的に進めるこ
とができるため、大量生産に適し、品質の安定化、信頼
性の向上、製品コストの低減を図ることができる。

【００１１】本発明に係る請求項５の太陽電池モジュー
ルの製造方法は、上記請求項４において、封止樹脂を収
納しているディスペンサーの吐出口を前記段差部に沿っ
て移動させながらその吐出口より前記封止樹脂を前記段
差部にコーティングするものである。段差部にわたって
封止樹脂をきわめて効率良くしかも安定的に供給してコ
ーティングすることができる。

【００１２】本発明に係る請求項６の太陽電池モジュー
ルの製造方法は、上記請求項４または請求項５におい
て、封止樹脂として速乾性の封止樹脂を使用するもので
ある。封止樹脂に対する加熱による乾燥の工程を省略す
ることが可能で、生産性を向上させる上で有利である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る太陽電池モジ
ュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１は実施の形態に係る太陽電池モジュー
ルの分解状態の斜視図、図２は製造過程の一段階での端
面処理状態を示す拡大した断面図、図３は封止樹脂のコ
ーティングの様子を示す概略の斜視図である。図２およ
び図３は上下（表裏）の位置関係が図１とは逆になって
いる。

【００１５】太陽電池モジュール１０は図１および図２
に示すように、太陽電池１１と表面側充填材１２と裏面
側充填材１３と保護板１４と裏面材１５と端面処理のた
めの封止樹脂１６とを構成要素としている。太陽電池１
１は多結晶型または単結晶型の太陽電池セル１１ａをマ
トリクス状に配列し、インターコネクタ等により電気的
に直列または並列に接続して矩形平板状のスーパースト
レート構造としたものである。表面および裏面の充填材
１２，１３は透明な樹脂例えばＥＶＡ樹脂（エチレン・
ビニール・アセテート樹脂）から矩形平板状に構成され
たものであり、太陽電池１１に対して雨水が浸入するの
を防止する機能を有する。保護板１４は透明で強度の高
い板材例えばガラス板または透明フィルムから矩形平板
状に構成されている。この保護板１４は太陽電池モジュ
ールの使用時に太陽光を入射する面になる。裏面材１５
は樹脂製またはガラス製または金属製の耐候性フィルム
から矩形平板状に構成されている。封止樹脂１６として
は例えばシリコーン樹脂などの合成樹脂系の接着剤やシ
リコーンゴムなどの合成ゴム系の接着剤が利用される。

【００１６】準備段階の作業を説明する。寸法関係が分
かりやすい図２を参照しながら説明する。太陽電池１１
のサイズよりも少し大きくかつ保護板１４のサイズより
小さなサイズとなるように表面側充填材１２および裏面
側充填材１３を切断しておく。太陽電池１１の周縁を被
覆することとなることから周辺部で一体となる充填材周
辺部１７は平面方向で太陽電池１１の周縁よりわずかに
外側に膨出する状態となる。膨出した充填材周辺部１７
は断面形状で直角のコーナー部を有するのではなく湾曲
している。そのような充填材周辺部１７のサイズよりも
少し大きいサイズとなるように保護板１４を切断してお
く。裏面材１５は次のように切断する。裏面材１５の周
縁１５ａは充填材周辺部１７の表面をその湾曲形状に沿
った状態で覆うことになるが、裏面材１５の周縁１５ａ
の端縁１５ｂが保護板１４の側縁１４ａより内側に入っ
た位置で保護板１４の板面に接することとなるサイズに
裏面材１５を切断しておく。

【００１７】次に、各要素を一体化して太陽電池モジュ
ール１０を製作する工程を図２に基づいて説明する。図
２は断面図であるが、分かりやすくするためにハッチン
グを省略する。この説明において図１を参照するときは
上下関係を反対にして考える必要がある。使用時と製造
時とでは上下（表裏）関係は逆になっているからであ
る。

【００１８】図２（ａ）に示すように、保護板１４に、
表面側充填材１２に対して太陽電池１１を天地反転した
状態で積層し、太陽電池１１に対して裏面側充填材１３
を積層する。この積層に当たって、表面および裏面の充
填材１２，１３の周辺部が太陽電池１１の側縁より外側
に少しはみ出す状態とする。このはみ出し状態は全周に
わたるものである。図２（ｂ）に示すように、太陽電池
１１の側縁よりはみ出した表面および裏面の充填材１
２，１３が自重で垂れ下がって一体化し充填材周辺部１
７となす。前述したように、この充填材周辺部１７は太
陽電池１１の側縁より膨出しており、また湾曲してい
る。この充填材周辺部１７も全周にわたるものである。

【００１９】次に、図２（ｃ）に示すように、裏面側充
填材１３に対して裏面材１５を積層する。この積層に当
たって、裏面材１５の周縁１５ａを充填材周辺部１７に
対してその湾曲形状に沿って被覆させるようにする。こ
のような被覆は全周にわたるものである。太陽電池１１
に対する雨水の浸入防止を図るため当然のことである。
また、このとき充填材周辺部１７および裏面材１５の周
縁１５ａが保護板１４の側縁１４ａよりも内側に位置す
る状態で積層する。繰り返しになるが、裏面材１５の周
縁１５ａの端縁１５ｂが保護板１４の側縁１４ａより内
側に入った位置で保護板１４の板面に接する状態とす
る。このような積層とすることにより、保護板１４の周
辺部において、保護板１４の板面すなわち保護板周辺板
面部１４ｂと充填材周辺部１７および裏面材１５の周縁
１５ａとの間に段差部１８を作っておく。この段差部１
８も全周にわたるものである。段差部１８は、後の工程
において封止樹脂１６をコーティングする箇所となる。

【００２０】次に、図２（ｃ）の状態に製作したものに
対して一体化の処理を施す。すなわち、１５０℃程度の
温度で加熱しながら、真空状態とした後に加圧するラミ
ネート工程を経ることにより、図２（ｃ）に示す構造の
ものの全体を一体化する。

【００２１】次に、図２（ｄ）に示すように、保護板１
４の保護板周辺板面部１４ｂと裏面材１５の周縁１５ａ
との間に形成されている段差部１８に対してシリコーン
樹脂などの封止樹脂１６をコーティングし、加熱により
コーティングした封止樹脂１６を乾燥硬化させる。封止
樹脂１６のコーティングにおいては、図３に示すように
封止樹脂をあらかじめ充填してあるディスペンサー１９
を用いる。ディスペンサー１９は図示しないホルダーを
介してＸＹトラバーサによりＸＹ二次元平面上で任意の
方向に任意の距離だけ移動されるようになっている。し
たがって、あらかじめＸＹトラバーサに対して太陽電池
モジュール１０の形状・寸法をインプットしておくこと
により、ディスペンサー１９の吐出口を段差部１８に沿
わせて移動させながら、ディスペンサー１９のシリンジ
のピストンを駆動することにより封止樹脂１６を吐出さ
せて段差部１８に注入充填することができる。この封止
樹脂１６の充填は全周にわたるものである。段差部１８
において充填された封止樹脂１６は保護板１４の保護板
周辺板面部１４ｂと裏面材１５の周縁１５ａとにわたっ
てコーティングされ、太陽電池１１に対する防水性を確
保する。なお、封止樹脂１６として速硬性のものを用い
ると、コーティング後の乾燥硬化のための加熱の工程を
省略ないし簡略化することが可能となる。

【００２２】以上の全工程の処理は製造装置によってオ
ートマチックに行われる。これにより、矩形平板状の太
陽電池モジュール１０が作られる。

【００２３】従来のはみ出し部分５６ａができる図６の
状態と本実施の形態の段差部１８を作る図２（ｃ）との
比較から明らかなように、本実施の形態においては、従
来の場合のような余分なはみ出し部分５６ａのカッター
５７による手作業の切断は不要である。また、段差部１
８に封止樹脂１６を充填するに当たって、段差部１８を
トラバースの基準としてディスペンサー１９を移動させ
ることができるため、段差部１８に対する封止樹脂１６
の充填も自動化することができ、従来の場合のような切
断端面に対する手作業による封止テープ５８の巻き付け
は不要である。従来のように切断した部分（ＥＶＡ樹脂
からなる充填材のはみ出し部分５６ａやそれに付いてい
る耐候性フィルムからなる裏面材の一部）を破棄すると
いったこともなく、材料の無駄を生じさせないですむ。

【００２４】なお、上記実施の形態においては固形状態
の表面および裏面の充填材１２，１３を太陽電池１１に
積層したが、これに代えて、高温化することにより流動
性をもたせた充填材原料を太陽電池１１の表裏両面に対
して自動的に塗布するようにしてもよい。

【００２５】図４は上記のように製作された多結晶型ま
たは単結晶型の太陽電池モジュール１０を用いて作った
フレーム付き太陽電池パネル３０を示す。図の（ａ）は
平面図、（ｂ）は正面図である。太陽電池モジュール１
０の周辺部の４つの側面に対してそれぞれ金属製または
合成樹脂製の枠体３１を太陽電池１１に対し電気的・熱
的絶縁性をもって接合したものである。この太陽電池パ
ネル３０の表面はガラス板などの保護板１４となってい
る。

【００２６】図５は上記のように製作された多結晶型ま
たは単結晶型の太陽電池モジュール１０を用いて作った
フレームレス太陽電池パネル４０を示す。図の（ａ）は
平面図、（ｂ）は正面図である。図４には図示しなかっ
たが、裏面に端子ボックス４１が取り付けられ、その端
子ボックス４１から延出された出力ケーブル４２が配線
されている。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る請求項１の太陽電池モジュ
ールによれば、従来の場合のような充填材周辺部の余分
なはみ出し部分を手作業によりカッターで切断する作業
および切断面に対して手作業で封止テープを巻き付ける
作業を不要化する構造となっており、切断したはみ出し
部分を破棄することに伴う無駄が生じないので、また、
段差部をガイドとして封止樹脂のディスペンサーを移動
させながら、封止樹脂を段差部にコーティングすること
が可能な構造となっているので、その製造を自動化する
ことが比較的に容易であり、大量生産に適するので、品
質の安定性と信頼性を確保しながら、低廉な太陽電池モ
ジュールとすることができる。

【００２８】本発明に係る請求項２の太陽電池モジュー
ルによれば、充填材として防水性の高いＥＶＡ樹脂（エ
チレン・ビニール・アセテート樹脂）を採用しても、余
分なものの切り取り廃棄が不要であるから、不必要なコ
ストアップを避けることができる。

【００２９】本発明に係る請求項３の太陽電池モジュー
ルによれば、封止樹脂をシリコーン樹脂とすることで、
ブチルゴムなどに比べて高い防水性を発揮する。

【００３０】本発明に係る請求項４の太陽電池モジュー
ルの製造方法は、請求項１の太陽電池モジュールの構造
を利用した自動的な製造方法となっているから、従来の
場合のような充填材周辺部の余分なはみ出し部分の切断
工程を不要としているとともに、切断面に封止テープを
巻き付ける作業を不要化している。加えて、段差部をガ
イドとして、その段差部に封止樹脂を充填する形態を取
れる。したがって、全体として工数を極力少なくし、各
工程を能率的に進めることができるため、大量生産に適
し、品質の安定化、信頼性の向上、製品コストの低減を
図ることができる。

【００３１】本発明に係る請求項５の太陽電池モジュー
ルの製造方法によれば、段差部をガイドとしてディスペ
ンサーを段差部に沿って移動させながらその吐出口より
封止樹脂を段差部にコーティングするから、封止樹脂を
きわめて効率良くしかも安定的に供給してコーティング
することができる。

【００３２】本発明に係る請求項６の太陽電池モジュー
ルの製造方法によれば、封止樹脂として速乾性の封止樹
脂を使用することで、封止樹脂に対する加熱による乾燥
の工程を省略することが可能で、生産性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール
の分解状態の斜視図である。

【図２】実施の形態における製造過程の一段階での端面
処理状態を示す拡大した断面図である。

【図３】実施の形態における封止樹脂のコーティングの
様子を示す概略の斜視図である。

【図４】太陽電池モジュールを用いて作ったフレーム付
き太陽電池パネルを示す平面図と正面図である。

【図５】太陽電池モジュールを用いて作ったフレームレ
ス太陽電池パネルを示す平面図と正面図である。

【図６】従来の技術に係る太陽電池モジュールの製造過
程の一段階での断面図である。

【図７】従来の技術の場合の充填材周辺部のはみ出し部
分の切断作業を示す斜視図である。

【図８】従来の技術の場合の封止テープ巻き付け作業を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１０……太陽電池モジュール １１……太陽電池 １１ａ…太陽電池セル １２……表面側充填材（ＥＶＡ樹脂） １３……裏面側充填材（ＥＶＡ樹脂） １４……保護板（ガラス板） １４ａ…保護板の側縁 １４ｂ…保護板周辺板面部 １５……裏面材（耐候性フィルム） １５ａ…裏面材の周縁 １５ｂ…裏面材の端縁 １６……封止樹脂（シリコーン樹脂） １７……充填材周辺部 １８……段差部 １９……ディスペンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 酉治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池と、太陽電池の表裏面それぞれ
   に設けられて太陽電池を封入する充填材と、充填材の一
   面側に設けられた保護板とを有する太陽電池モジュール
   であって、 前記保護板の外周サイズを前記充填材の外周サイズより
   一回り大きく設定することで、充填材周辺部と保護板と
   の間に段差部を形成し、この段差部に、充填材の周縁を
   封止する封止樹脂を配設したことを特徴とする太陽電池
   モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１記載の太陽電池モジュールであ
   って、 前記充填材がＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニール・アセテ
   ート樹脂）から構成されていることを特徴とする太陽電
   池モジュール。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の太陽電池モジュ
   ールであって、 前記封止樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴とする
   太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】 表面側充填材と裏面側充填材との間に太
   陽電池を封入したうえで、これら充填材の一面に、充填
   材の外周サイズより一回り大きい外周サイズを有する保
   護板を積層することで、充填材周辺部と保護板との間に
   段差部を形成し、全体を加熱・加圧して全体を一体化
   し、次いで前記段差部に、充填材の周縁を封止する封止
   樹脂をコーティングすることを特徴とする太陽電池モジ
   ュールの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の太陽電池モジュールの製
   造方法であって、 前記封止樹脂を収納しているディスペンサーの吐出口を
   前記段差部に沿って移動させながらその吐出口より前記
   封止樹脂を前記段差部にコーティングすることを特徴と
   する太陽電池モジュールの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の太陽電池モジュ
   ールの製造方法であって、 前記封止樹脂として速乾性の封止樹脂を使用することを
   特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。