JPS5817684A - 太陽電池の封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽電池の封止装置、特に封止材料として熱
可塑性樹脂シートを用いる太陽電池のモジュール化装置
に関する。

一般に、太陽電池の封止には、透明度、耐候性が良好で
封止性能の良好なシリコーン樹脂が用いられている。し
かしながら、このシリコーン樹脂は、数千円／Ｋｆ以上
と高価であること、またその使用態様が注型法であるた
めに時間と工数がかかるという欠点がある。これに対し
て、本出願人は、同日付けの特許出願（発明の名称：太
陽電池の封止方法）において、シリコーン樹脂シー）Ｋ
代えである種の熱可塑性樹脂シートを封止材料として用
いる太陽電池のモジュール化方法を提案した。

従来、これらの熱可塑性樹脂シートを用いて太陽電池を
封止するのに有効な製造装置は報告されていない。類似
の４のとして、２枚のガラスの間にポリビニルブチラー
ル（ＰＶＢ　）樹脂を圧着した自動車のフロントガラス
の製造装置が知られている。この装置による製造工程は
、シートの自己融着防止剤の除去を目的とした前処理（
洗浄、調湿）、ロールによる予備圧着、オートクレーブ
による本圧着の工程から構成されている。この装置を用
いて、熱可塑性樹脂シートを用いる太陽電池のモジニー
ル化方法を行なった結果、気泡の残留、電池セルの破損
が発生するなどの欠点があることが判明した。

したがって、本発明は、熱可塑性樹脂シートを封止材料
として用いる太陽電池モジュールの製造に特に適した太
陽電池のモジュール化装置を提供することを目的とする
。

しかして、本発明によれば、加熱と圧力調節ができる上
型と、加熱と圧力調節ができ且つ太陽電池モジュール素
材中の空気などのガスを抜くための溝を有する下型と、
該上型と該下型の中間にあって、誼モジュール素材を圧
着するための弾性を有する圧着用膜と、該上型と該下型
を密閉、開放するための型締機構とを有し、そして太陽
電池モジュール素材を加圧することなく、周囲を真空に
保つ九後に直ちに加圧し圧着できる機能を有する、熱可
塑性樹脂シートを用いる太陽電池のモジュール化装置が
提供される。

本発明の装置は、上述のように、本出願人に係る同日付
けの特許出願に記載の太陽電池モジュールの製作方法に
特に適用することができる。この特許出願には、表面材
／透明熱可塑性樹脂シート／太陽電池セル／熱可塑性樹
脂シート／裏面材の順に構成された太陽電池モジュール
素材を減圧下に付して蚊モジュール素材中の空気などの
ガスを除去した後、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で弾
性体によシ加圧し圧着することによって一体化すること
からなる太陽電池モジュールの製作方法が記載されてい
る。この方法では、太陽電池モジュール素材は、一般に
１０ｓｍＨＰ以下の減圧下に置かれ、そして１〜５ＫＦ
／−ゲージ圧下に圧着されて一体化された太陽電池モジ
ュールが形成される。ここで、太陽電池モジュール素材
（以下、単にモジュール素材ともいう）とは、太陽電池
モジュールに一体化する前の、表面材／透明熱可塑性樹
脂シート／太陽電池セル／熱可塑性樹脂シート／裏面材
の順に重ね合された構成体をいう。

上記のような太陽電池モジュール素材の表面材としては
、透明で機械的強度の大きい各種の材料を用いることが
できる。例えば、このような材料としては、ガラス板、
各種のガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、例えば
ガラス繊維強化されたポリエステル、ポリカーボネート
、ポリスルホン、ポリアセタールなどの樹脂板があげら
れる。また、ガラス繊維強化してない透明なエポキシ、
不飽和ポリエステル、アクリル系、テフロンなどの樹脂
板も用いることができる。表面材の厚さは任意に選定で
きる。

表面材と太陽電池セルとの間に挿入される熱可塑性樹脂
シート絋、透明であると同時に表面材及び太陽電池セル
に対して良好な熱融着性を有することが重要である。こ
のような透明熱可塑性樹脂シートとしては、ポリビニル
ブチラール（ＰＢＶ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体
（ｍｖム）、エチレン−メタクリル酸共重合体アイオノ
マー（！Ｍムアイオノマー）、ポリメタクリル酸メチル
（ＰＭＭム）、その他のポリメタクリレート樹脂などの
シートである。シートの厚さは広範囲で選定できるが、
好ましくは１０μｍ〜２■である。

本発明の方法でモジュール化できる太陽電池セルとして
は多くのものがあげられる。例えば、単結晶８１セル、
８１　リボン結晶セル、８１基板多結晶Ｂ１セル、８Ｕ
８基板アモルファス北セル、ガラス基板アモルファスＳ
１セルなどを配線してなるものがあげられる。

太陽電池セルと裏面材の間に挿入される熱可塑性樹脂シ
ートは、双方に対しゼ良好な熱融着性、を示すことが重
要である。このような熱可塑性樹脂シートは、前述した
透明熱可塑性樹脂と同じであってもよい。他の熱融着性
の良い樹脂シートも用いることができる。シートの厚さ
は任意でよいが、好ましくは１０μｍ〜２■である。

裏面材としては多くの材料を用いることができる。この
ような材料としては、テフロン、ＰＢＴ。

ポリエステルなどの１０／Ｊ〜１■厚の熱可塑性フィル
ム、チタンホワイトなどの無機質充填剤含有熱可塑性フ
ィルム、アルミなどの金属箔とラミネートした熱可塑性
フィルム、１０〜１００μｍのアルミ、銅などの金属箔
フィルム、ガラス、アルミ、鉄などの金属板、コンクリ
ート、石綿などの無機質系の板、木材の板などがあげら
れる。

本発明のモジュール化装置は、前記のような熱可塑性樹
脂シートを封止材料として用いる太陽電池モジュール素
材を圧着し一体化して太陽電池モジュールとするのに特
に好適である。本発明でモジュール化された太陽電池で
は、気泡の残留が認められず、また室温又は高温放置試
験でも気泡の発生（二次発泡）やその増加も認められな
−０さらに１モジユール化が弾性を有する圧着用膜によ
って行なわれる九ｋｂＫ太陽電池セルの破損が何ら起ら
ないという利点もある。

ここで、本発明のモジュール化装置の詳細を説明すると
共に１これを用いる太陽電池上ジュールの製造例を示す
。

第１図は、本発明に従う好ましい太陽電池モジュール製
造装置の具体例を示す図である。本装置は、加熱と圧力
調節−ができる上型ｌと、同じく加熱と圧力調節ができ
且つモジュール素材５中のガスを抜くための溝４を有す
る下型２と、上型と下型の中間にあって太陽電池モジュ
ールを圧着する丸めの弾性を有する圧着用膜３と、下型
を上下させて型を密閉、開放するための型締機構１４か
らなっている。

上型１には加熱手段、例えばヒーター線６が配置されて
おシ、また突起部１５が空間Ａ部を形成するように設け
られ、その先端にゴムパツキン１３によシ弾性を有する
圧着用膜３が職付けられている。

圧着用膜としては、好ましくは耐熱性ゴム膜が用いられ
る。この圧着用膜３と突起部１５により形成される空間
ム部内の圧力は、減圧用配管７及び加圧用配管８によシ
調節することができる。

同様に、下型２には加熱手段、例えばヒーター線６が配
置されておシ、そしてモジュール素材中の空気などのガ
スを抜くためのガス抜溝４が設けられている。ガス抜溝
４は減圧用配管７′に接続している。ガス抜溝は、各種
の態様で下型表面に形成することができる。その−具体
例を下型の正画図として第２図に示す。

ζこで、第３図に示すようなガラスＩＱ／ＰＶＢシー）
１１／太陽電池セル９　／　Ｐ　Ｖ　Ｂシート１１／白
色テフロンフィルム（テトラ−フィルム）１２０重ね合
せ構造の太陽電池モジュール素材を用いるモジュール化
を例にして、本発明の装置の作動について説明する。

まず、上型１と下型２をヒーター線６によって（資）℃
の温度に保つ。次に太陽電池モジュール素材５をそのテ
フロンフィルム１２を上にして下型２に置く。型締機構
１４により下型２を上昇させて上型と下型とを合せる。

突起部１５は下型２と接触して空間Ｂを形成する。空間
ム部とＢ部とをそれぞれ同時に１０ｍＨｆ以下に減圧用
配管７及び７′により減圧する。ム部及びＢ部の減圧保
持時間線、太陽電池モジュールによって変わシ、モジュ
ールの大きさが６００〜２０００−では、一般に２分間
程度が好ましい。この時間が短いと、モジュール素材中
の空気などのガスが抜けきらず、気泡発生の原因となる
。

次に、Ｂ部を１０ｍｍＢＦ以下に保ったまｔ（減圧用配
管７′によシ引き続ける）、ム部の減圧を止め、そして
加圧用配管８によシム部のみを１〜／ａｊゲージ圧に３
分間加圧する。これにょ夛太陽電池モジュール５は圧着
用膜３によって圧着される。この場合に１下型にガス抜
溝がないと、圧着用膜は下型面に密着し、モジュール素
材５の空気がそれ以上抜けなくなる。ム及びＢ部を常圧
に戻し、下型を下降させてモジュールを取シ出し、室温
まで冷却する。

このように一体化され九太陽電池モジュールは、この後
、必要に応じて樹脂とガラス及びテフロンフィルムとの
接着性を向上させるために後加熱処理に付され、枠を取
シ付けて製品とされる。

以上のようにして製作された太陽電池モジュールは、気
泡の残留がなく、外観、セル特性ともに良好であった。

また、この太陽電池セル社、（資）℃〜４０ｔｌ：、１
０サイクルのヒートサイクル試験、（資）℃、２００時
間の高温放置試験、１ｏｏｏ時間のウェザロメーターに
よる試験を行なっても二次発泡をどの外観変化、セル特
性の低下は認められなかった１、比較のために、第４図
に示すようなナイロン繊維強化テフロン系ゴム製（厚さ
２畷）の袋２と真空事配管４とゴム製の袋を加熱するた
めの炉（図示してない）からなる装置を用いて、第３図
に示すガラス／　Ｐ　Ｖ　Ｂ　／太陽電池セル／　Ｐ　
Ｖ　Ｂ　／テトラーフィルムの構成に重ね合せたモジュ
ール素材を次の条件によシモジュール化した。モジュー
ル素材をゴム製の袋に入れ、入口をクリップ等で機械的
にシールする。袋の中を真空にした後、１５０℃に保つ
九加熱炉の中に入れ、（資）分間放置する。袋を加熱炉
より取シ出し、冷却する。これらの間、袋を真空ポンプ
によシ引き続ける。次いで、袋の中を常圧に戻し、製品
モジュールを袋から取出す。

このような装置によシ圧着したモジュール中にはわずか
に気泡の残留が認められる。この原因は、真空にすると
同時にゴム袋がモジュールに密着し、Ｐ’ＶＢが大気圧
で圧着され、モジュール周囲が空気の抜ける前に圧着封
じ込められ、モジュール素材中の空気線それ以上抜けな
くなるためと考えられる。また、ゴム製の袋がモジュー
ル素材に密着するためにモジュールの取出しの作業性が
非常に悪い。このモジュール化装置によって製作された
太陽電池モジュールをさらにオートクレーブ中で温度１
５０℃、加圧力５Ｋｆ／−１時間（９）分の条件で処理
したところ、モジュール中の気泡は消失したう生したこ
とが認められ丸。

さらに、比較のために、第１図に示す装置のうち圧着用
膜３が無い装置を用い、第３図に示すガラス／ＰＶＢ／
太陽電池セル／ＰＶＢ／テトラ−フィルムの構成の太陽
電池モジュール素材を次の条件下でモジュゐ幌した。

上型と下盤の温度を（資）℃に設定する。第２図に示す
構成の太陽電池モジュール素材５をフィルム１２を上に
して下型に載せる。下型を上昇させて上型と合せる。空
間ム及びＢを真空（１０■Ｈｆ以下）に２分間保つ。次
に、ム及びＢ部をＩＫｆ／−ゲージの圧力にし、１０分
間保持する。次−で、ム及びＢ部を常圧に戻し、下型を
下降させて製品モジュールを取シ出す。このようにして
製作されたモジュ−ル中大きな気泡を多量に含有する。

これをオートクレーブ中で１５０℃、１陶１５Ｎゲージ
圧でＩ分間処理してもモジュール中に大きな気泡が残留
し、またフィルムのしわが認められた。この理由は、空
気による加圧ではモジュール周囲がシールされず、加圧
によシ空気がモジュールの中に入るためと考えられる。

以上の結果を表に要約する。

以上のように、本発明の装置によれば、次のような利点
が得られる。　　、 １）製品モジュール中に気泡の残留が全くなく、また（
資）℃高温放置試験などでも二次発泡は全く認められな
い。

２）従来技術のロール法などと比較して、オートクレー
ブによる加熱加圧処理を行なう必要がない。

３）圧着用膜としてゴム弾性体を使用してモジュール全
面を均一に加圧するために太陽電池セルの特性の低下や
その破損が全くない。

４）型締機構によ１型を移動できるので素材及び製品の
出入れが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の太陽電池モジュール化装置の一具体
例の断面図である。 第２図は、第１図の装置に用いられる下型の正面図であ
る。 第３図は、本発明の装置で製作される太陽電池モジュー
ルの上面図（ム）及び断面図（Ｂ）である。 第４図は、比較のための太陽電池モジュール化装置の断
面図である。 １：上型、　　２：下型、　　３：圧着用膜、　　４：
溝、　　５：モジュール素材、　　９：太陽電池セル、
１１：樹脂シート、１４：型締機構。 特許出願人　富士電機製造株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱と圧力調節ができる上型と、加熱と圧力調節ができ
   且つ太陽電池モジュール素材中のガスを抜くための溝を
   有する下型と、該上型と該下型の中間にあって該モジュ
   ール素材を圧着するための弾性を有する圧着用膜と、該
   上型と該下型を密閉、開放するための型締機構とを有し
   、そして太陽電池モジュール素材を加圧することなく、
   周囲を真空に保った後に直ちに加圧し圧着でき本機能を
   有する、熱可塑性樹脂シートを用いる太陽電池のモジュ
   ール化装置。