JPWO2009113643A1 - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
太陽電池モジュールは、透光性基板４と、透光性基板４の上に間隙を設けて配列された複数の太陽電池素子６と、該太陽電池素子６上に配置され、該太陽電池素子６と反対側の表面に複数の凹部を有する樹脂層５と、樹脂層５上に配置された裏面シート９とを備える。裏面シート９は、樹脂層５の前記凹部に対応し、前記凹部に接する複数の凸部を有し、太陽電池素子６間の間隙に対応する部位に位置する前記凸部の高さは、太陽電池素子６に対応する部位に位置する前記凸部の高さよりも大きい。各部材の熱熱による伸縮の長さが異なることにより生じる応力を、裏面シート９によってより効率よく緩和することができる。
Description
本発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
近年の環境保護の気運の高まりに伴い、太陽電池モジュールの市場が拡大している。
太陽電池モジュールは、より大きな光電変換エネルギーを得るために大型化することが求められている。
また、近年では、設置対象物と太陽電池モジュールとを一体化した意匠にするために、太陽電池モジュールの主面を湾曲面にすることが求められている。
しかしながら、大型の太陽電池モジュールを形成しようとすると、各部材を一体化する際に、各部材が熱により伸縮し、各部材の間でズレなどが生じ、裏面シートにおいてシワの発生を助長しやすい等の問題があった。
また、特に上述したような態様にて湾曲面の主面を有する太陽電池モジュールを形成しようとすると、各部材を一体化する際に、裏面シートのうち透光性基板の湾曲面に馴染まずに余った部分が、シワになったりあるいは架橋性樹脂から浮いたりする等の問題があった。特に、裏面シートの端部ほど、シワやシワの内部の空気の残留が生じやすかった。このような裏面シートのシワが生じていると、そこから酸素や湿気が侵入し易くなるため、架橋性樹脂が黄化あるいは吸湿して劣化するという問題があった。
本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法は、主として上述したような裏面シートのシワを低減することを目的とする。
本発明の一実施形態にかかる太陽電池モジュールは、基体と、前記基体上に、互いに間隙を設けて配列された複数の太陽電池素子と、該太陽電池素子上に配置され、該太陽電池素子と反対側の表面に複数の凹部を有する樹脂層と、前記樹脂層上に配置された保護シートと、を備える。前記保護シートは、前記樹脂層の前記凹部に対応し、前記凹部に接する複数の凸部を有する。前記太陽電池素子間の間隙に対応する部位に位置する前記凸部の高さは、前記太陽電池素子に対応する部位に位置する前記凸部の高さよりも大きい。
このような太陽電池モジュールによれば、各部材の熱による伸縮の長さが異なることにより生じる応力を、保護シートの凸部で効率良く緩和することができ、保護シートにシワを発生させるような応力を低減できる。
本発明の一実施形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法は、基体上に、太陽電池素子、樹脂層及び保護シートを順に積層して成るモジュール積層体を準備する工程と、前記保護シートの前記樹脂層と反対側の表面に複数の凸部を形成する工程と、前記樹脂層を硬化させるために前記樹脂層を加熱する工程と、を備える。
このような太陽電池モジュールの製造方法によれば、保護シートに形成された複数の凸部による凹凸形状で保護シートに発生する大きなシワを低減することができる。
＜１．第１の実施の形態＞
＜１−１．太陽電池モジュールの構成＞
はじめに、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の構成について説明する。
＜１−１．太陽電池モジュールの構成＞
はじめに、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の構成について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の構成を示した断面図である。図１（ｂ）は、太陽電池モジュール１００における太陽電池ストリング１１の構成を示した平面図である。図１（ｃ）は、太陽電池モジュール１００における複数の太陽電池ストリング１１を連結させたストリング連結体１２の構成を示した平面図である。
太陽電池モジュール１００は、透光性基板４と、透光性基板４の上にストリング連結体１２を封止する態様で形成された樹脂層５と、樹脂層５の上に形成された裏面シート９とを主として備える。
太陽電池ストリング１１は、複数の太陽電池素子６と、隣接する太陽電池素子６の正極と負極とを電気的に接続する接続導体８とを備える。複数の太陽電池素子６は、接続導体８によって直列に接続されている。
ストリング連結体１２は、複数の太陽電池ストリング１１と、隣接する太陽電池ストリング１１の端部同士を接続する複数の連結用電極７とを備える。各々の太陽電池ストリング１１は、連結用電極７によって、隣接する太陽電池ストリング１１と直列に接続されている。
このようなストリング連結体１２の接続態様により、全ての太陽電池素子６は、電気的に直列接続されていることになる。
次に、太陽電池モジュール１００の各構成要素について説明する。
（透光性基板）
透光性基板４は、基体としての役割を有するものである。そのため、透光性基板４は、入射した光を太陽電池素子６へ透過させることができる部材であればその材質は特に限定されないが、白板ガラス、強化ガラス、熱線反射ガラスなどのガラスや、ポリカーボネート樹脂などからなる光透過率の高い部材を用いることが好ましい。透光性基板４の厚みは、例えば、白板強化ガラスを用いる場合は３ｍｍ〜５ｍｍ程度、合成樹脂基板（ポリカーボネート樹脂などからなる）を用いる場合は５ｍｍ程度が好ましい。
透光性基板４は、基体としての役割を有するものである。そのため、透光性基板４は、入射した光を太陽電池素子６へ透過させることができる部材であればその材質は特に限定されないが、白板ガラス、強化ガラス、熱線反射ガラスなどのガラスや、ポリカーボネート樹脂などからなる光透過率の高い部材を用いることが好ましい。透光性基板４の厚みは、例えば、白板強化ガラスを用いる場合は３ｍｍ〜５ｍｍ程度、合成樹脂基板（ポリカーボネート樹脂などからなる）を用いる場合は５ｍｍ程度が好ましい。
（樹脂層）
樹脂層５は、太陽電池素子６を封止する役割を有する。本実施の形態では、第１の樹脂層５ａと第２の樹脂層５ｂとが一体化されてなる。樹脂層５には、例えば、熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂に架橋剤を含有して熱硬化の特性を持たせた樹脂等の架橋性樹脂を用いることが好ましい。第１の樹脂層５ａおよび第２の樹脂層５ｂの厚みは、それぞれ０．４〜１ｍｍ程度が好ましい。このような樹脂層５は、例えば、上述のような架橋性樹脂を押出し機によりシート状に成形して切断したものを用いることができる。また、樹脂層５は、太陽電池素子６と反対側の表面に複数の凹部を有する。なお、本実施の形態では、第２の樹脂層５ｂに前記凹部が設けられている。
樹脂層５は、太陽電池素子６を封止する役割を有する。本実施の形態では、第１の樹脂層５ａと第２の樹脂層５ｂとが一体化されてなる。樹脂層５には、例えば、熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂に架橋剤を含有して熱硬化の特性を持たせた樹脂等の架橋性樹脂を用いることが好ましい。第１の樹脂層５ａおよび第２の樹脂層５ｂの厚みは、それぞれ０．４〜１ｍｍ程度が好ましい。このような樹脂層５は、例えば、上述のような架橋性樹脂を押出し機によりシート状に成形して切断したものを用いることができる。また、樹脂層５は、太陽電池素子６と反対側の表面に複数の凹部を有する。なお、本実施の形態では、第２の樹脂層５ｂに前記凹部が設けられている。
熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）およびエチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）などを主成分とするものが好ましい。架橋剤は、熱可塑性樹脂の分子間を結合させる役割を有するものであり、例えば、７０〜１８０℃の温度で分解してラジカルを発生する有機過酸化物を用いることができる。有機過酸化物としては、例えば、２、５−ジメチル−２、５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンやｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシピバレートなどを用いることができる。また、有機過酸化物は、例えば、ＥＶＡ１００質量部に対し１質量部程度の割合で含有させることが好ましい。
なお、太陽電池素子６への透光性能を高める観点からは、第１の樹脂層５ａには、透光性が高い材料を用いることが好ましい。一方で、太陽電池モジュール１００の設置環境に合わせて意匠性を高める観点からは、第２の樹脂層５ｂには、酸化チタンや顔料等を含有させて所望の色を着色させた材料を用いてもよい。
（太陽電池素子）
太陽電池素子６は、例えば、単結晶や多結晶のシリコン基板が用いられる。このシリコン基板は、例えば、厚みが０．２〜０．３ｍｍ程度、大きさが１５０〜１６０ｍｍ角程度の大きさであればよい。シリコン基板は、ボロンなどのＰ型不純物を多く含んだＰ型半導体層と、リンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ型半導体層とが接合して成るＰＮ接合を有する。また、シリコン基板は、表面及び／又は裏面に、スクリーンプリント法などにより形成された、銀ペースト等からなる電極を備える。なお、電極の保護や、あるいは接続導体８の電極への取り付けの容易性を目的として、電極の表面のほぼ全面にハンダがコーティングされていてもよい。
太陽電池素子６は、例えば、単結晶や多結晶のシリコン基板が用いられる。このシリコン基板は、例えば、厚みが０．２〜０．３ｍｍ程度、大きさが１５０〜１６０ｍｍ角程度の大きさであればよい。シリコン基板は、ボロンなどのＰ型不純物を多く含んだＰ型半導体層と、リンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ型半導体層とが接合して成るＰＮ接合を有する。また、シリコン基板は、表面及び／又は裏面に、スクリーンプリント法などにより形成された、銀ペースト等からなる電極を備える。なお、電極の保護や、あるいは接続導体８の電極への取り付けの容易性を目的として、電極の表面のほぼ全面にハンダがコーティングされていてもよい。
なお、太陽電池素子６は、上述したような単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系シリコン基板を用いたものに限定されるものではなく、例えば、アモルファスシリコン、Ｓｉ薄膜、ＣＩＳ系、ＣＩＧＳ系又は色素増感系などの種々の太陽電池素子を用いても良い。
（接続導体と連結用電極）
接続導体８は、例えば、銅箔などの配線材の表面全面が、メッキやディピングにより２０〜７０μｍ程度の半田が被覆されたものを用いるのが好ましい。例えば１５０ｍｍ角の多結晶シリコン基板を用いた太陽電池素子６を使用する場合には、接続導体８は、１〜３ｍｍ程度の幅、２６０〜２９０ｍｍ程度の長さを有することが好ましい。
接続導体８は、例えば、銅箔などの配線材の表面全面が、メッキやディピングにより２０〜７０μｍ程度の半田が被覆されたものを用いるのが好ましい。例えば１５０ｍｍ角の多結晶シリコン基板を用いた太陽電池素子６を使用する場合には、接続導体８は、１〜３ｍｍ程度の幅、２６０〜２９０ｍｍ程度の長さを有することが好ましい。
また、連結用電極７は、接続導体８と同様に、銅箔からなり、さらにその表面全体に半田が被覆され、４〜８ｍｍ程度の幅を有するものを用いるのが好ましい。
（裏面シート）
裏面シート９は、樹脂層５および太陽電池素子６を保護する保護シートの役割を有するものであり、例えば、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などからなるシートや、あるいはこれらを積層したものである。
裏面シート９は、樹脂層５および太陽電池素子６を保護する保護シートの役割を有するものであり、例えば、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などからなるシートや、あるいはこれらを積層したものである。
裏面シート９の厚さは、例えば、１０μｍ〜５０μｍ程度であり、耐湿性や耐候性などを十分に確保し、後述する凹凸形状の転写をより簡易にするという観点から、２０μｍ〜４０μｍが好ましい。
裏面シート９は、太陽電池素子６に対向する表面が複数の凸部を有する凹凸形状を成している。この凸部は、樹脂層５の凹部と対応する位置に形成されており、樹脂層５の凹部の内面と接するように位置している。加えて、裏面シート９は、隣り合う太陽電池素子６間の配列方向における間隙に対応する部位の凸部の高さが、太陽電池素子６が配置されている場所に対応する部位の凸部の高さに比べて大きい。
なお、裏面シート９の受光面側には、反射部材を設けてもよい。このような反射部材としては、例えば、裏面シート９の受光面にアルミニウム等を蒸着すればよい。これにより、隣接する太陽電池素子６同士の間から入射する光が反射部材により乱反射され、この反射光も光電変換に寄与させることができるため、発電効率を上昇させることができる。
以上のような構成を有する太陽電池モジュール１００においては、図１（ａ）に示すように、それぞれの太陽電池素子６の上よりも、隣り合う太陽電池素子６間の間隙に対応する部位のほうが、太陽電池素子６が配置されている場所に対応する部位に比べて、裏面シート９の凸部の高さが大きいため、該凸部が形成されている表面の裏面シート９の凹凸差が大きくなっている。すなわち、太陽電池モジュール１００は、それぞれの太陽電池素子６の上に対応する領域よりも、隣り合う太陽電池素子６の間隙の上に対応する領域の方が、透光性基板４側へ突出する裏面シート９の凸部がより深く樹脂層５内に入り込んだ構造を有する。このような太陽電池モジュール１００では、太陽電池素子６が配置されていない部位に対応する裏面シート９の凸部を大きくすることにより、当該凸部の変形への自由度が増し、各部材の熱による伸縮の長さが異なることにより生じる応力を効率よく緩和できる。
＜１−２．ラミネート装置の構造＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００を製造する際に用いるラミネート装置２の構造について説明する。
次に、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００を製造する際に用いるラミネート装置２の構造について説明する。
図２は、モジュール積層体１０が配置されたラミネート装置２の構造を示した断面図である。図３は、図２に示すモジュール積層体１０を拡大し、モジュール積層体１０の構成を示した断面図である。モジュール積層体１０は、透光性基板４の非受光面の上に、第１の樹脂層５ａ、ストリング連結体１２、第２の樹脂層５ｂ、裏面シート９を順に積層した構成を有する。
ラミネート装置２は、相互に開閉可能な関係にある上部ハウジング１３ａと下部ハウジング１３ｂとからなるハウジング１３と、ハウジング１３の内部を上部真空領域１４ａと下部真空領域１４ｂとに分離するダイヤフラムシート１５と、下部ハウジング１３ｂの内部のほぼ中央に配置されたヒーター盤１８と、ダイヤフラムシート１５とヒーター盤１８との間に配置された押圧部材３とを主として備える。
上部ハウジング１３ａには上部真空ポンプ１６ａが接続されており、上部真空ポンプ１６ａを作動させることによって、上部ハウジング１３ａとダイヤフラムシート１５とに囲まれた上部真空領域１４ａを減圧できるようになっている。同様に、下部ハウジング１３ｂには下部真空ポンプ１６ｂが接続されており、下部真空ポンプ１６ｂを作動させることによって、下部ハウジング１３ｂとダイヤフラムシート１５とに囲まれた下部真空領域１４ｂを減圧できるようになっている。
ダイヤフラムシート１５には、強度と伸縮性に優れたシリコンラバー等の樹脂部材を用いるのが好ましい。
ヒーター盤１８にはヒーター１８ａが接続されており、ヒーター１８ａに電圧を印加することによって、ヒーター盤１８の上に載置されたモジュール積層体１０を加熱できるようになっている。
押圧部材３は、後述する工程において裏面シート９に複数の凸部を有する凹凸形状を形成するための部材であり、例えばシリコンゴムシートなどの樹脂シートやシート状の織物等を備えている。押圧部材４は、裏面シート９に複数の凸部を形成するために、裏面シート９を押圧する表面（押圧面）が凹凸状となっている。このような押圧部材３を用いることにより、モジュール積層体１０を一体化する際の信頼性が向上する。押圧部材３として、ガラス繊維を用いて形成された織物にポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂を含侵させたものを用いた場合には、押圧部材３と、裏面シート９や樹脂層５との離型性を向上することができる。
押圧部材３に織物を用いる場合は、後述する工程において、その織り目によって構成される凹凸形状が裏面シート９に転写されることになる。織り目の凹凸の水平方向の周期は、５００μｍ〜１５００μｍ程度であることが好ましい。また、凹凸の垂直方向の高低差は、押圧時における太陽電池素子６に対する負荷を低減しつつ、精度よく転写するという観点から、３０μｍ〜２００μｍ程度であることが好ましい。
また、ラミネート装置２は、製造工程中にモジュール積層体１０に加わる衝撃を緩和することを目的として、ヒーター盤１８の上に、ウレタンゴム（図示せず）及び離型シート２１を順に設けてもよく、さらに、押圧部材３の上にも離型シート２１を設けてもよい。離型シート２１は、第１の樹脂層５ａおよび第２の樹脂層５ｂが透光性基板４と裏面シート９の間からはみ出して、ラミネート装置２の内部に付着することを抑制できる。
＜１−３．太陽電池モジュールの製造方法＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。なお、以下においては、樹脂層５（第１の樹脂層５ａおよび第２の樹脂層５ｂ）に、熱可塑性樹脂に架橋剤を含有した架橋性樹脂を用いる場合を例として説明する。
次に、本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法について説明する。なお、以下においては、樹脂層５（第１の樹脂層５ａおよび第２の樹脂層５ｂ）に、熱可塑性樹脂に架橋剤を含有した架橋性樹脂を用いる場合を例として説明する。
（押圧加熱工程）
はじめに、ラミネート装置２においてモジュール積層体１０を押圧加熱する工程について説明する。図４から図６は、ラミネート装置２においてモジュール積層体１０を押圧加熱する途中の様子を段階的に示した図である。
はじめに、ラミネート装置２においてモジュール積層体１０を押圧加熱する工程について説明する。図４から図６は、ラミネート装置２においてモジュール積層体１０を押圧加熱する途中の様子を段階的に示した図である。
まず、ラミネート装置２の上部ハウジング１３ａを上昇させてハウジング１３を開いた状態で、下部ハウジング１３ｂ内において、ヒーター盤１８の上に配置された離型シート２１の上に、透光性基板４が下になるようにしてモジュール積層体１０を載置する。
次に、モジュール積層体１０の裏面シート９上に、押圧部材３及び離型シート２１を順に重ねる。そして、上部ハウジング１３ａを下部ハウジング１３ｂ側へ下降させてハウジング１３を閉じる。これにより、ラミネート装置２にモジュール積層体１０が設置される（図４）。
次に、裏面シート９に押圧部材３の凹凸形状を転写することが可能な圧力条件で押圧するとともに、第２の樹脂層５ｂの架橋温度以上の温度条件で加熱して押圧加熱工程を行う（図５）。以下においては、押圧加熱工程における押圧および加熱の詳細について説明する。
押圧加熱工程におけるモジュール積層体１０に対する押圧は、ラミネート装置２の上部真空領域１４ａと下部真空領域１４ｂとの間に、上部真空領域１４ａのほうが圧力が高くなるような圧力差を設けることによって行う。ただし、最初は、モジュール積層体１０の内部に存在する気泡を追い出すことを目的として、上部真空領域１４ａおよび下部真空領域１４ｂの排気を行うことが好ましい。
このような圧力差を設けることによって、ダイヤフラムシート１５は、下部真空領域１４ｂ側へ膨張する。これにより、ダイヤフラムシート１５は、離型シート２１の上からモジュール積層体１０を押圧することになるので、押圧加熱工程において樹脂層５が軟化した場合でも、モジュール積層体１０の各部材間にズレが生じるのを抑制することができる。
その後、上部真空領域１４ａの圧力を下部真空領域１４ｂの圧力よりも段階的に高めていき、図５に示すように、ダイヤフラムシート１５を下部真空領域１４ｂ側へ膨張させる。このような上部真空領域１４ａと下部真空領域１４ｂとの圧力差は、例えば、３００〜５００ｔｏｒｒとすればよい。
このとき、積層体１０は、ダイヤフラムシート１５によって約０．４ｋｇｆ／ｃｍ2〜０．６７ｋｇｆ／ｃｍ2の力で加圧される。この工程では、図６に示すように、押圧部材３の凹凸形状が裏面シート９へ転写され、裏面シート９には押圧部材３とほぼ同じ形状の凸部が形成され、樹脂層５には押圧部材３とほぼ同じ形状の凹部が形成される。
ただし、本工程により形成される裏面シート９の凹凸形状のうち透光性基板４側へ突出する凸部は、太陽電池素子６の上における領域よりも隣り合う太陽電池素子６の間隙の上における領域のほうが大きくなっている。これは、押圧する際に裏面シート９が樹脂層５から受ける抗力が、太陽電池素子６の上よりも隣り合う太陽電池素子６の間隙の上のほうが小さいためである。
次に、押圧加熱工程におけるモジュール積層体１０の加熱は、ヒーター１８ａによりヒーター盤１８を加熱することで行う。加熱によって第１の樹脂層５ａと第２の樹脂層５ｂを構成する樹脂は軟化して太陽電池素子６の周囲に充填される（図６）。その後、含有する架橋剤の分解温度以上の温度にまで昇温されることによって架橋性樹脂における架橋が進行する。これにより、第２の樹脂層５ｂの分子構造は、架橋構造を有する安定な三次元網目構造となる。なお、樹脂中に混練された架橋剤の分解温度は、例えば反応分解定数を定める方法により決定すればよい。また、加熱は、第２の樹脂層５ｂを構成する樹脂の形状が安定化する状態（低流動状態）になるまで、すなわち裏面シート９に転写された凹凸形状を第２の樹脂層５ｂが保持できるまで行う。
例えば、第２の樹脂層５ｂがＥＶＡを主成分とする場合は、ＥＶＡの架橋度が５０％以上となるように加熱することが好ましい。このような架橋度にすることにより、後の工程でさらにモジュール積層体１０が加熱される際に、第２の樹脂層５ｂの軟化による変形を抑制できるため、押圧部材３によって一旦裏面シート９に転写された凹凸形状を保持することができる。なお、上述した押圧加熱工程は、押圧と加熱とをほぼ同時に行うが、押圧した後に加熱を行ってもよい。
以上のように、押圧部材３の押圧面に形成された凹凸形状とほぼ同じ大きさの凸部または凹部が裏面シート９および樹脂層５の表面に形成されるように、モジュール積層体１０を押圧しながら加熱することで、従来、モジュール積層体１０の一体化時に裏面シート９に生じていたシワが緩和されることになる。
なお、架橋度（％）は、以下の手順で測定することができる。
まず、第１の樹脂層５ａおよび第２の樹脂層５ｂを構成する架橋性樹脂を、各々０．３〜５ｇ程度切り出し、その質量を秤量する。次に、秤量した架橋性樹脂を、各々約１００ｍｌ程度のキシレンまたはトルエンの溶剤に浸漬し、１００〜１２０℃で２０〜３０時間放置する。その後、上記の溶剤から取り出し、空気中において６０〜１００℃で５〜８時間乾燥させた後、各々の質量を秤量する。そして、次式により、各々の架橋度を算出する。
架橋度（％）＝（溶剤浸漬後の質量／溶剤浸漬前の質量）×１００
（加熱工程）
次に、押圧加熱工程後の加熱工程（加熱工程）について説明する。加熱工程は、裏面シート９に押圧部材３の凹凸形状が転写されないような圧力条件下で、第２の樹脂層５ｂを構成する樹脂の架橋温度以上の温度条件でモジュール積層体１０を加熱する工程である。本工程は、押圧部材３をモジュール積層体３の上から取り外し、モジュール積層体１０をラミネート装置２から取り出して加熱炉（図示せず）に設置し、加熱炉により加熱を行っている。
次に、押圧加熱工程後の加熱工程（加熱工程）について説明する。加熱工程は、裏面シート９に押圧部材３の凹凸形状が転写されないような圧力条件下で、第２の樹脂層５ｂを構成する樹脂の架橋温度以上の温度条件でモジュール積層体１０を加熱する工程である。本工程は、押圧部材３をモジュール積層体３の上から取り外し、モジュール積層体１０をラミネート装置２から取り出して加熱炉（図示せず）に設置し、加熱炉により加熱を行っている。
加熱炉としては、第１の樹脂層５ａや第２の樹脂層５ｂを構成する架橋性樹脂が架橋する温度以上で加熱可能な炉を用いる。例えば、加熱炉には、モジュール積層体１０が加熱炉内を通過するコンベアで運搬されつつ加熱されるような構造を有するものが好ましい。
モジュール積層体１０は、加熱炉の内部で、第２の樹脂層５ｂを構成する架橋性樹脂が形状固定状態（非流動状態）になるまで、加熱される。そのため、第２の樹脂層５ｂは、例えばＥＶＡを主成分として用いる場合、その架橋度が９０％以上となるまで加熱されることが好ましい。
以上のような加熱工程を行うことにより、裏面シート９と第２の樹脂層５ｂとの間で十分な接着力を得ることができる。さらに、第１の樹脂層５ａや第２の樹脂層５ｂが、経年劣化によって透光性基板４や裏面シート９から剥離することを効果的に抑制することもできる。
また、ラミネート装置２により押圧加熱された複数のモジュール積層体１０に対し、一台の加熱炉でまとめて加熱工程を行うようにすることで、太陽電池モジュール１００の生産効率を向上させることができる。
（端子ボックスの固定工程）
次に、太陽電池モジュール１に、筐体がポリフェニレンエーテル樹脂等からなる端子ボックス（図示せず）を接着剤によって固定する。この端子ボックスを通じて、太陽電池モジュール１００の発電電力を外部に出力することができる。以上の工程により、太陽電池モジュール１００が形成される。
次に、太陽電池モジュール１に、筐体がポリフェニレンエーテル樹脂等からなる端子ボックス（図示せず）を接着剤によって固定する。この端子ボックスを通じて、太陽電池モジュール１００の発電電力を外部に出力することができる。以上の工程により、太陽電池モジュール１００が形成される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、裏面シート９に押圧部材３の凹凸形状を転写しながら、モジュール積層体１０を一体化させることで、高い信頼性でモジュール積層体１０を一体化させることができる。また、太陽電池素子６の上よりも、隣り合う太陽電池素子６の間隙の上の方が裏面シート９の凹凸の高低差が大きいため、各部材の熱による伸縮の長さが異なることにより生じる応力を、より効率よく緩和することができる。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール２００について説明する。
次に、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール２００について説明する。
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール２００の構成を示した断面図である。以下においては、図７を参照して、第１の実施の形態に係る太陽電池モジュール１００の構成と相違する太陽電池モジュール２００の構成について説明する。
太陽電池モジュール２００は、中央部が両端部よりも太陽電池素子６と反対側に突出する湾曲面を有する透光性基板２４と、透光性基板２４の前記湾曲面の裏面上に設けられたストリング連結体１２と、透光性基板２４の裏面上においてストリング連結体１２を封止する態様で形成された樹脂層５と、樹脂層５の上に形成された裏面シート９とを主として備える。また太陽電池モジュール２００とした後の樹脂層５と裏面シート９とは、透光性基板２４の形状に対応した湾曲形状を有する。また、裏面シート９および樹脂層５は、実施の形態１と同様に凹凸形状を有している。なお、透光性基板２４は、ストリング連結体１２が配される側と反対の方向に透光性基板２４全体が湾曲している。
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池モジュール２００の製造に用いるラミネート装置２２の構造を示した断面図である。ラミネート装置２２は、設置される透光性基板２４の湾曲形状に合わせて、上面が凹曲面を有する形状に成形されたヒーター盤２８を備えている。その他の構造は、実施の形態１に係るラミネート装置２と同様である。
図９は、本実施の形態におけるモジュール積層体２０を押圧加熱した後の様子を示した図である。モジュール積層体２０は、凸状の湾曲面を有する透光性基板４の該湾曲面に裏面上に、第１の樹脂層５ａ、ストリング連結体１２、第２の樹脂層５ｂ、裏面シート９を順に積層した構成を有する。
なお、モジュール積層体２０を形成する際に積層する裏面シート９としては、各部材を一体化する際に生じるシート厚みの変更或いは積層体内部に残留する空気を抑制する観点からは、透光性基板２４の形状に対応する湾曲形状を有するものを用いることが好ましい。他方、第２の樹脂層５ｂの上に積層する際に、湾曲形状を有する透光性基板２４との間で高い位置決めの自由度を得る観点からは、平板状の裏面シート９を用いることが好ましい。
また、押圧部材３として織物を用いると、押圧する際に、織物を構成する繊維どうしの間隔が透光性基板４の形状に応じて柔軟に変化するため、裏面シート９をより精度良く透光性基板４の形状に対応させることができ好ましい。
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の態様にてモジュール積層体２０に対し、ラミネート装置２２を用いて押圧および加熱を行う。これにより、樹脂層５および裏面シート９が、湾曲面を有する透光性基板２４の形状に対応した湾曲形状を有することとなるとともに、押圧部材３の凹凸形状が裏面シート９に転写される。すなわち、全体が湾曲したモジュール積層体２０が得られる。また、湾曲したモジュール積層体２０であっても、凹凸形状を転写しながら一体化させることで、従来、裏面シート９に生じていたシワが緩和される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、裏面シート９に凹凸形状を転写しながら、透光性基板２４と各部材とを一体化させることで、湾曲したモジュール積層体２０であっても、高い信頼性で一体化させることができる。
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池モジュール３００について説明する。図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池モジュール３００の構成を示した断面図である。
次に、本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池モジュール３００について説明する。図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池モジュール３００の構成を示した断面図である。
太陽電池モジュール３００は、中央部が両端部よりも太陽電池素子６と反対側に突出する湾曲面を有する透光性基板２４と、該湾曲面の裏面側に設けられたストリング連結体１２と、透光性基板２４の上においてストリング連結体１２を封止する態様で形成された樹脂層５と、樹脂層５の上に形成された裏面シート９とを主として備える。樹脂層５と裏面シート９とは、透光性基板２４の形状に対応した湾曲形状を有する。
本実施の形態においても、裏面シート９は複数の凸部を有する波状を成している。ただし、本実施の形態においては、透光性基板２４の湾曲面の中央部から遠ざかるにつれて、隣り合う裏面シート９の凸部間の距離および裏面シート９の凸部の高さが大きくなる点で第２の実施の形態と相違する。このような裏面シート９の形状は、後述するように、各部材を一体化する際に、裏面シート９の端部に生じやすいシワをより効果的に低減するべく採用されたものである。裏面シート９と接する樹脂層５にも同様の凹凸形状が形成されている。
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る太陽電池３００の製造に用いるラミネート装置３２の構造を示した断面図である。ラミネート装置３２は、押圧面に複数の凸部が形成された押圧部材３３を備える。この押圧部材３３は、隣り合う凸部間の距離およびその高さが、押圧対象となるモジュール積層体３０を構成する透光性基板４の中央部から端部へ向かうにつれて、大きくなる構造を有する。その他の構造は、第２の実施の形態に係るラミネート装置２２と同様である。
図１２は、本実施の形態におけるモジュール積層体３０を押圧加熱した後の様子を示した図である。上述したラミネート装置３２を用いてモジュール積層体３０に対し押圧および加熱を行うことで、押圧部材３３の凹凸形状とほぼ同じ凸部および凹部が裏面シート９および樹脂層５に形成される。
このような態様によれば、従来、裏面シート９の端部に生じやすかったシワを効率よく緩和できる。
＜変形例＞
上述の実施の形態においては、モジュール積層体１０は、ラミネート装置２の押圧部材３から取り外して加熱炉により加熱される方法について説明したが、これに限られるものではなく、押圧部材３を取り付けたまま加熱炉において加熱される方法を採用してもよい。
上述の実施の形態においては、モジュール積層体１０は、ラミネート装置２の押圧部材３から取り外して加熱炉により加熱される方法について説明したが、これに限られるものではなく、押圧部材３を取り付けたまま加熱炉において加熱される方法を採用してもよい。
たとえば、裏面シート９の上に配置された押圧部材３に対して重りを載置することにより、モジュール積層体１０に圧力を加えた状態で加熱炉における加工を行うようにしてもよい。重りは、押圧部材３によって裏面シート９に転写された凹凸形状が緩和されないような重量を有する部材であればよく、ガラス板やアルミニウムなどを用いるのが好適である。
この場合、ラミネート装置２を用いて行う押圧加熱工程は、モジュール積層体１０の内部の気泡が十分に追い出され、第１の樹脂層５ａおよび第２の樹脂層５ｂが万遍なく太陽電池素子６の周囲に充填されるまでとする。その後、重りが押圧部材に載置されたモジュール積層体１０をラミネート装置２から取り出して加熱炉に投入する。
係る態様によれば、裏面シート９に転写された複数の凸部を有する凹凸形状が重りによって保持されるので、押圧加熱工程での架橋性樹脂の架橋度を低く（例えば１０％以下）設定することが可能となり、押圧加熱工程に要する時間を短縮することできる。また、加熱炉は、ラミネート装置２よりも生産性が優れており、太陽電池モジュールを何枚も投入することができる為、上述の実施の形態と同じ製造装置を用いた場合であっても、太陽電池モジュールの生産量をより増加することができる。
本発明の一実施形態にかかる太陽電池モジュールは、基体と、前記基体上に、互いに間隙を設けて配列された複数の太陽電池素子と、該太陽電池素子上に配置され、該太陽電池素子と反対側の表面に複数の凹部を有する樹脂層と、前記樹脂層上に配置された保護シートと、を備える。前記保護シートは、前記樹脂層の前記凹部に対応し、前記凹部に接する複数の凸部を有する。前記太陽電池素子間の間隙に対応する部位に位置する前記凸部の高さは、前記太陽電池素子に対応する部位に位置する前記凸部の高さよりも大きく、前記保護シートは、前記基体の中央部から遠ざかるにつれて、隣り合う前記凸部間の距離および前記凸部の高さが大きくなる。
本発明の一実施形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法は、基体上に、太陽電池素子、樹脂層及び保護シートを順に積層して成るモジュール積層体を準備する工程と、前記保護シートの前記樹脂層と反対側の表面に複数の凸部を形成する工程と、前記樹脂層を硬化させるために前記樹脂層を加熱する工程と、を備え、前記樹脂層を加熱する工程は、前記凸部を形成する工程と同時もしくは該前記凸部を形成する工程後に施す。
Claims (8)
- 基体と、
前記基体上に、互いに間隙を設けて配列された複数の太陽電池素子と、
該太陽電池素子上に配置され、該太陽電池素子と反対側の表面に複数の凹部を有する樹脂層と、
前記樹脂層上に配置された保護シートと、を備え、
前記保護シートは、前記樹脂層の前記凹部に対応し、前記凹部に接する複数の凸部を有し、
前記太陽電池素子間の間隙に対応する部位に位置する前記凸部の高さは、前記太陽電池素子に対応する部位に位置する前記凸部の高さよりも大きい、太陽電池モジュール。 - 前記基体は、その中央部が両端部よりも前記太陽電池素子と反対側に突出する湾曲面を有する、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記保護シートは、前記湾曲面の中央部から遠ざかるにつれて、隣り合う前記凸部間の距離および前記凸部の高さが大きくなる、請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール。
- 基体上に、太陽電池素子、樹脂層及び保護シートを順に積層して成るモジュール積層体を準備する工程と、
前記保護シートの前記樹脂層と反対側の表面に複数の凸部を形成する工程と、
前記樹脂層を硬化させるために前記樹脂層を加熱する工程と、を備えた太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記凸部を形成する工程は、凹凸状の押圧面を有する押圧部材の該押圧面を前記保護シートの前記表面に押圧する工程を含む、請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記樹脂層を加熱する工程は、前記凸部を形成する工程と同時もしくは該前記凸部を形成する工程後に施す、請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記押圧部材は、織布を有する、請求項５または６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記織布は、ガラス繊維を含んでなり、該ガラス繊維にフッ素樹脂を含浸させてなる、請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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