JPWO2011099228A1 - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、ラミネート成型において太陽電池セルに反りが生じた場合でも、太陽電池セルと裏面支持材との間で絶縁不良が生じず、信頼性及び絶縁性が強化された太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。本発明は、太陽電池セル２の一面側２ｂには、少なくとも第１の封止材５と裏面支持材６とが当該順で積層され、裏面支持材６には、貫通孔８が設けられ、太陽電池セル２の電気出力配線７を貫通孔８に通すことにより太陽電池セル２の電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュール１において、貫通孔８に対応する位置における太陽電池セル２と第１の封止材５との間には、絶縁材１０が配置されている。
Description
本発明は、太陽光を利用して電力を発生させる太陽電池モジュールに関するものである。
従来の太陽電池モジュールには、受光面側の最表面をガラスで覆うものと、透光性フィルムで覆うものとがある。
受光面側をガラスで覆う太陽電池モジュールにおいては、非受光面側に耐湿フィルムが配置されている。この耐湿フィルムは、封止材と、アルミニウム箔又はポリエステルフィルムとを耐候性フィルムによって挟んだ構造になっている。
一方、受光面側を透光性フィルムで覆う太陽電池モジュールにおいては、一般的に透光性フィルムと太陽電池セルとを封止材で接着する方法が採用されている。ここで、非受光面側に剛性が必要となる屋根用の太陽電池モジュールなどにおいては、非受光面側に裏面支持材を配置している（例えば、特許文献１）。
裏面支持材としては、鋼板、アルミ板、ステンレス鋼板などの金属板、又はカーボンファイバー、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、セラミック、ガラスなどが用いられている。
裏面支持材としては、鋼板、アルミ板、ステンレス鋼板などの金属板、又はカーボンファイバー、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、セラミック、ガラスなどが用いられている。
図１２は、特許文献１に記載された従来の太陽電池モジュールの平面図である。図１３は、ラミネート成型前の図１２のＡ−Ａ線断面図である。
従来の太陽電池モジュール３１は、太陽電池セル３２を備えている。太陽電池セル３２の表面（受光面）３２ａには、表面封止材３３と、表面保護材３４とが当該順で積層されている。また、太陽電池セル３２の裏面（非受光面）３２ｂには、裏面封止材３５と、裏面支持材３６とが当該順で積層されている。
このような太陽電池モジュール３１において電気出力を取出す構成として、裏面支持材３６には、出力端子取出用の貫通孔３８が設けられている。そして、この貫通孔３８を通って太陽電池セル３２の電気出力配線３７が太陽電池モジュール３１の外部まで延在している。なお、貫通孔３８は、電気出力配線３７を通した後に貫通孔用封止材３９により封止されている。
このような太陽電池モジュール３１において電気出力を取出す構成として、裏面支持材３６には、出力端子取出用の貫通孔３８が設けられている。そして、この貫通孔３８を通って太陽電池セル３２の電気出力配線３７が太陽電池モジュール３１の外部まで延在している。なお、貫通孔３８は、電気出力配線３７を通した後に貫通孔用封止材３９により封止されている。
一方、特許文献２には、従来の太陽電池モジュールの別の例が開示されている。特許文献２において、太陽電池セルの表面には、表面充填材と、ガラス（表面保護材）とが当該順で積層されている。また、太陽電池セルの裏面には、裏面充填材と、裏面支持材（バックカバー）とが当該順で積層されている。また、裏面支持材の開口部の位置には、裏面支持材の内側にマット部材が配置されている。
しかしながら、上述の特許文献１の構成では、各部材を重ね合わせたものをラミネータによって加熱しながら加圧して一体化する際に、以下のような問題が生じる。
ラミネート成型を行う際、図１４に示すように、熱応力によって太陽電池セル３２に反りが生じ、裏面封止材３５が貫通孔３８に流れ込む。そうすると、太陽電池セル３２の端部３２ｃが裏面支持材３６に接近し、太陽電池セル３２と裏面支持材３６との間の間隔が小さくなってしまう。したがって、裏面支持材３６に金属板を用いた場合には、ラミネート成型後に太陽電池セル３２と裏面支持材３６との間で絶縁不良が発生してしまうという問題があった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ラミネート成型において太陽電池セルに反りが生じた場合でも、太陽電池セルと裏面支持材との間で絶縁不良が生じず、信頼性及び絶縁性が強化された太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、太陽電池セルの一面側には、少なくとも第１の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールにおいて、前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第１の封止材との間には、絶縁材が配置されている。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記絶縁材が、フッ素樹脂からなる。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記絶縁材が、フッ素樹脂と第２の封止材とから構成され、前記フッ素樹脂が、前記第１の封止材と前記第２の封止材との間に配置され、前記第２の封止材が前記太陽電池セルに接着されている。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記太陽電池セルと前記第１の封止材と前記絶縁材と前記裏面支持材とがラミネート成型により接着されている。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記絶縁材の幅は、前記貫通孔の貫通孔径の２倍以上になっている。
また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記絶縁材の厚さは、５μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さである。
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、太陽電池セルの一面側には、少なくとも第１の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第１の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第１の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップとを含む。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記絶縁材が、フッ素樹脂からなる。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記絶縁材が、フッ素樹脂と第２の封止材とから構成されており、前記第１の封止材と前記第２の封止材との間に前記フッ素樹脂を配置するステップと、前記第２の封止材を前記太陽電池セルに接着するステップとを更に含む。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記絶縁材の幅は、前記貫通孔の貫通孔径の２倍以上になっている。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記絶縁材の厚さは、５μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さである。
本発明に係る太陽電池モジュールによれば、太陽電池セルの一面側には、少なくとも第１の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールにおいて、前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第１の封止材との間には、絶縁材が配置されているので、ラミネート成型時に太陽電池セルの端部が下方に押下げられても、太陽電池セルと裏面支持材との間に絶縁材が介在することになり、絶縁性が確保される。特に、裏面支持材に金属板を用いた場合において、貫通孔周辺の裏面封止材が薄くなったとしても太陽電池セルと裏面封止材との絶縁不良を防止することができる。
また、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、絶縁材の幅は、前記貫通孔の貫通孔径の２倍以上になっているので、ラミネート成型において裏面封止材が溶融しても、太陽電池セルと裏面支持材との間に絶縁材が確実に介在することになり、絶縁性が確保される。
また、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、前記絶縁材の厚さは、５μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さであるので、絶縁効果を確保しつつ、ラミネート成型時における裏面封止材と絶縁材との間の脱気も行うことができる。
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの平面図である。図２は、ラミネート成型前の図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る太陽モジュール１は、太陽電池セル２を備えている。図２に示すように、この太陽電池セル２の表面（すなわち、受光面）２ａには、太陽電池セル２側から順に、表面封止材３と、表面保護材４とが積層されている。また、太陽電池セル２の裏面（すなわち、非受光面）２ｂには、太陽電池セル２側から順に、裏面封止材（第１の封止材）５と、裏面支持材６とが積層されている。そして、電気出力配線７が、太陽電池セル２から太陽電池モジュール１の外部まで延在している。
このような構成から、太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２の電気出力が外部に出力されるように構成されている。
このような構成から、太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２の電気出力が外部に出力されるように構成されている。
図２に示すように、裏面支持材６には、電気出力配線７を通すための貫通孔８が設けられている。貫通孔８には、貫通孔８を封止するための貫通孔用封止材９が配置されている。この貫通孔用封止材９の厚みは、裏面支持材６の厚みより大きくなっている。
本発明の特徴としては、貫通孔８に対応する位置における太陽電池セル２と裏面封止材５との間には、絶縁材１０が配置されている。絶縁材１０には、電気出力配線７を通すための第１のスリット（切れ目）１０ａが設けられている。また、裏面封止材５にも、電気出力配線７を通すための第２のスリット（切れ目）５ａが設けられている。更に、貫通孔用封止材９には、電気出力配線７を通すための配線用貫通孔９ａが設けられている。
本実施形態において、電気出力配線７は、絶縁材１０の第１のスリット１０ａと裏面封止材５の第２のスリット５ａと貫通孔用封止材９の配線用貫通孔９ａとを介して、太陽電池モジュール１の外部まで延在している。また、電気出力配線７は、半田などの導体により太陽電池セル２に接続されている。
本実施形態において、電気出力配線７は、絶縁材１０の第１のスリット１０ａと裏面封止材５の第２のスリット５ａと貫通孔用封止材９の配線用貫通孔９ａとを介して、太陽電池モジュール１の外部まで延在している。また、電気出力配線７は、半田などの導体により太陽電池セル２に接続されている。
次に、太陽電池モジュール１で使用される表面保護材４と、太陽電池セル２と、封止材（表面封止材３、裏面封止材５、貫通孔用封止材９）と、裏面支持材６と、電気出力配線７とについて詳しく説明する。
本実施形態の表面保護材４としては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ぺルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂フィルムを用いることができる。なお、表面保護材４と表面封止材３との間の接着面には、コロナ放電処理、プラズマ重合処理などの表面酸化処理を施しておくことが望ましい。
本実施形態の封止材（表面封止材３、裏面封止材５、貫通孔用封止材９）としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シラン変性ポリエチレン（シラン変性ＰＥ）、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどの透明樹脂を使用することができる。これら封止材３，５，９は、架橋剤を添加することにより架橋させることができる。また、これら封止材３，５，９には、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが望ましい。
ここで、裏面封止材５及び貫通孔用封止材９は、必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよい。太陽電池セル２の表面（受光面）２ａに配置される表面保護材４及び表面封止材３は、あらかじめラミネート接着された積層フィルムあるいはシートを用いることが望ましい。
また、本実施形態の貫通孔用封止材９の厚さｔ１は、「裏面支持材６の厚さｔ２と同じ厚さ」から「裏面支持材６の厚さｔ２の１．５倍」までの範囲が好ましい（図４参照）。貫通孔用封止材９の厚さｔ１が裏面支持材６の厚さｔ２より薄いと、ラミネート成型時に裏面封止材５が貫通孔８に流れ込み、太陽電池セル２の端部２ｃが下方に押下げられる。これにより、太陽電池セル２の端部２ｃが裏面支持材６に接近し、太陽電池セル２と裏面支持材６との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
また、貫通孔用封止材９の厚さｔ１が裏面支持材６の厚さｔ２の１．５倍より厚いと、ラミネート成型時に貫通孔用封止材９が裏面封止材５を介して表面封止材３を押上げてしまう。これにより、貫通孔８に対応する位置の表面封止材３が薄くなり、太陽電池セル２と表面保護材４との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
また、貫通孔用封止材９の厚さｔ１が裏面支持材６の厚さｔ２の１．５倍より厚いと、ラミネート成型時に貫通孔用封止材９が裏面封止材５を介して表面封止材３を押上げてしまう。これにより、貫通孔８に対応する位置の表面封止材３が薄くなり、太陽電池セル２と表面保護材４との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
さらに、貫通孔用封止材９の直径は、貫通孔８の貫通孔径と同じ長さから貫通孔８の貫通孔径−１ｍｍまでの範囲が好ましい。貫通孔用封止材９の直径が、貫通孔８の貫通孔径より大きいと、溶融した貫通孔用封止材９がラミネート成型時に裏面支持材６にはみ出して外観不良となり易いためである。
また、貫通孔用封止材９の直径が、「貫通孔径−１ｍｍ」より小さいと、貫通孔８に裏面封止材５が流れ込み、太陽電池セル２の端部２ｃが下方に押下げられる。これにより、太陽電池セル２の端部２ｃが裏面支持材６に接近し、太陽電池セル２と裏面支持材６との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
また、貫通孔用封止材９の直径が、「貫通孔径−１ｍｍ」より小さいと、貫通孔８に裏面封止材５が流れ込み、太陽電池セル２の端部２ｃが下方に押下げられる。これにより、太陽電池セル２の端部２ｃが裏面支持材６に接近し、太陽電池セル２と裏面支持材６との間の絶縁破壊電圧の確保ができなくなる。
本実施形態の太陽電池セル２としては、特に限定はなく、単結晶材料の半導体ｐｎ接合や、非単結晶材料のｐｉｎ接合、あるいはショットキー接合などの半導体接合などが用いられる。半導体材料としては、シリコン系化合物が用いられる。好ましくは、太陽電池セル２は、可撓性を有する材料から構成されており、特に好ましくは、ステンレス基板やポリイミドフィルム基板上に形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）半導体や化合物半導体である。
本実施形態の絶縁材１０は、絶縁破壊電圧、耐熱性および耐候性の観点からフッ素樹脂が好ましい。絶縁材１０としては、ポリエステル、ポリイミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート等を単膜で用いることができる。
また、別の実施形態として、図３に示すように、絶縁材１０は、絶縁膜用封止材（第２の封止材）１２とフッ素樹脂１３とを積層した積層フィルム又はシートを用いることができる。この形態において、絶縁膜用封止材１２は、フッ素樹脂１３上に配置されている。したがって、フッ素樹脂１３は、裏面封止材５と絶縁膜用封止材１２との間に配置される。また、この実施形態において、絶縁膜用封止材１２は、あらかじめフッ素樹脂１３にラミネート接着されている。
絶縁材１０の厚さｔ３は、５μｍ〜１０００μｍ程度あればよく、より好ましくは、厚さｔ３は２５μｍ〜６００μｍ程度がよい。絶縁材１０の厚さｔ３が５μｍ小さいと、絶縁破壊電圧が低すぎるため絶縁効果が乏しくなるためである。また、絶縁材１０の厚さｔ３が１０００μｍより大きいと、ラミネート成型時に裏面封止材５との間の脱気が難しくなるためである。
また、絶縁材１０の幅（絶縁材１０が円形の場合は直径）ｗ１は、貫通孔の貫通孔径ｗ２の２倍以上あればよい。絶縁材１０の幅ｗ１が貫通孔径ｗ２の２倍より小さいと、ラミネート成型時に裏面封止材５が溶融した際に、絶縁材１０の端部が下方に押下げられてしまう。これにより、太陽電池セル２の端部２ｃが裏面支持材６に接近し、絶縁破壊電圧が確保できなくなるためである。
絶縁材１０に用いられるフッ素樹脂としては、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ぺルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂フィルムを用いることができる。
また、絶縁材１０のポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステルフィルムを用いることができる。
また、絶縁材１０のポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリエステルフィルムを用いることができる。
また、絶縁膜用封止材１２は、太陽電池セル２と接着させるために、エチレン−酢酸ビニル共重合体、シラン変性ポリエチレン（シラン変性ＰＥ）、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどの透明樹脂を使用することができる。
この絶縁膜用封止材１２は、架橋剤を添加することにより架橋させることができる。また、絶縁膜用封止材１２には、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが望ましい。絶縁膜用封止材１２は、必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよい。さらに、太陽電池セル２と絶縁材１０を接着させるための接着剤としては、特に限定はなく、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などを用いることができる。
この絶縁膜用封止材１２は、架橋剤を添加することにより架橋させることができる。また、絶縁膜用封止材１２には、光劣化を抑制するために、紫外線吸収剤および光安定剤が含有されていることが望ましい。絶縁膜用封止材１２は、必ずしも透明である必要はなく、着色したものを用いてもよい。さらに、太陽電池セル２と絶縁材１０を接着させるための接着剤としては、特に限定はなく、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などを用いることができる。
本実施形態の裏面支持材６としては、溶融亜鉛メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板、アルミ板、ステンレス板などの金属板、プラスチック板、ＦＲＰ板などを使用することができる。
また、本実施形態の電気出力配線７としては、銅、アルミ、ステンレス、ニッケルなどの金属であり、好ましくは、箔状で、金属面が露出せず半田被覆されているものがよい。
次に、太陽電池モジュール１を製造するときの各部材の積層配置について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した断面図である。
図４及び５に示すように、太陽電池モジュール１を製造する場合、太陽電池セル２の受光側に表面封止材３と表面保護材４とを配置する。また、太陽電池セル２の非受光側には、絶縁材１０と裏面封止材５と裏面支持材６とを配置する。
電気出力配線７は、導体を介して太陽電池セル２に接続されている。電機出力配線７は、絶縁材１０の第１のスリット１０ａと裏面封止材５の第２のスリット５ａと裏面支持材６の貫通孔８とを通って太陽電池モジュール１の外部まで延在している。
電気出力配線７は、導体を介して太陽電池セル２に接続されている。電機出力配線７は、絶縁材１０の第１のスリット１０ａと裏面封止材５の第２のスリット５ａと裏面支持材６の貫通孔８とを通って太陽電池モジュール１の外部まで延在している。
図５に示すように、太陽電池モジュール１をラミネート成型する際には、溶融した貫通孔用封止材９が裏面支持材６の貫通孔８からはみ出すのを防止するために、仮固定用粘着テープ１４を貫通孔８を覆うように貼付ける。この状態で、ラミネート成型が行われる。
次に、本発明の太陽電池モジュール１の具体的な製造方法について説明する。
図６は、太陽電池セルへの電気出力配線の取付け構造を示す概略平面図である。図７は、複数の太陽電池セルを直列に配置した太陽電池モジュールの接続構造を示す概略平面図である。図８は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。図９は、ラミネート成型前の太陽電池モジュールの断面図である。
図６は、太陽電池セルへの電気出力配線の取付け構造を示す概略平面図である。図７は、複数の太陽電池セルを直列に配置した太陽電池モジュールの接続構造を示す概略平面図である。図８は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法において、各部材の積層配置を示した分解斜視図である。図９は、ラミネート成型前の太陽電池モジュールの断面図である。
本実施形態の太陽電池モジュール１は、フィルム基板上に作製したａ−Ｓｉ太陽電池セル２を使用する。また、裏面支持材６としては、ガルバリウム鋼板が用いられている。
フィルム基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル２は、０．０５ｍｍ厚のポリイミドフィルムの基板を使用している。その基板の一方の面には、複数の太陽電池素子が直列に接続されている。また、図６に示すように、基板の他方の面である非受光面側には、正極取出し電極２１と負極取出し電極２２とが形成されている。
まず、表面保護材４としては、０、０２５ｍｍ厚のエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）を用い、このＥＴＦＥをロール状フィルムから巻きだし、所定のサイズに裁断する。
次に、表面封止材３として、０．０４ｍｍ厚のシラン変性ポリエチレンをロール状フィルムから巻きだし、所定のサイズに裁断する。そして、図８に示すように、表面封止材３を表面保護材４上に配置する。表面保護材４と表面封止材３とは、あらかじめラミネート接着して、ＥＴＦＥ／シラン変性ポリエチレン（シラン変性ＰＥ）ラミネートフィルムとする。これにより、製造工程を簡素化することができる。
次に、表面封止材３として、０．０４ｍｍ厚のシラン変性ポリエチレンをロール状フィルムから巻きだし、所定のサイズに裁断する。そして、図８に示すように、表面封止材３を表面保護材４上に配置する。表面保護材４と表面封止材３とは、あらかじめラミネート接着して、ＥＴＦＥ／シラン変性ポリエチレン（シラン変性ＰＥ）ラミネートフィルムとする。これにより、製造工程を簡素化することができる。
電気出力配線７は、半田で被覆された銅箔からなり、銅箔の厚さは、０．１ｍｍであり、銅箔の幅は、２ｍｍとなっている。フィルム基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル２を製造する際、図６に示すように、あらかじめ、電気出力配線７の一部分７ａを端子取出し用の正極取出し電極２１上に、幅８ｍｍの導電性粘着テープ２３を用いて固定する。
また、図６に示すように、電気出力配線７の他方の部分７ｂは、貫通孔に対応する位置で、フィルム基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル２に対し垂直に折り曲げておく。図示はされていないが、負極取出し電極２２に対しても同様に、電気出力配線７の固定および折り曲げ加工が行われる。
また、図６に示すように、電気出力配線７の他方の部分７ｂは、貫通孔に対応する位置で、フィルム基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル２に対し垂直に折り曲げておく。図示はされていないが、負極取出し電極２２に対しても同様に、電気出力配線７の固定および折り曲げ加工が行われる。
図８に示すように、上述したようなフィルム基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル２は、受光面を下に向けて表面封止材３上に配置される。
ここで、複数の太陽電池セル２Ａ，２Ｂを直列に配置した太陽電池モジュールを製造する場合について説明する。
図７に示すように、最も正極側になる太陽電池セル２Ａの正極取出し電極２１Ａ上と、最も負極側になる太陽電池セル２Ｂの負極取出し電極２２Ｂ上に前述と同様の方法を用いて電気出力配線７を取付ける。
太陽電池セル２Ａ，２Ｂを並列に配置した後、隣り合う太陽電池セル２Ａ，２Ｂ間の負極取出し電極２２Ａと正極取出し電極２１Ｂとを架け渡すように電気出力配線（半田で被覆された銅箔）７を配置する。この電気出力配線７の全面は、導電性粘着テープ２３を用いて覆われており、電気出力配線７は、負極取出し電極２２Ａと正極取出し電極２１Ｂとに固定されている。
図７に示すように、最も正極側になる太陽電池セル２Ａの正極取出し電極２１Ａ上と、最も負極側になる太陽電池セル２Ｂの負極取出し電極２２Ｂ上に前述と同様の方法を用いて電気出力配線７を取付ける。
太陽電池セル２Ａ，２Ｂを並列に配置した後、隣り合う太陽電池セル２Ａ，２Ｂ間の負極取出し電極２２Ａと正極取出し電極２１Ｂとを架け渡すように電気出力配線（半田で被覆された銅箔）７を配置する。この電気出力配線７の全面は、導電性粘着テープ２３を用いて覆われており、電気出力配線７は、負極取出し電極２２Ａと正極取出し電極２１Ｂとに固定されている。
図８に示すように、絶縁材１０は、フィルム基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル２上において貫通孔８に対応する位置に配置される。この絶縁材１０は、表面保護材４として用いている０．０２５ｍｍ厚のＥＴＦＥと、表面封止材３として用いている０．４ｍｍ厚のシラン変性ＰＥフィルムとを直径２８ｍｍに切り出して用いる。
絶縁材１０は、表面保護材４および表面封止材３で用いたＥＴＦＥ／シラン変性ＰＥラミネートフィルムをあらかじめラミネート接着することにより形成されている。これにより、製造工程を簡素化することができる。また、このようにラミネート接着することは、信頼性の観点からも望ましい。
絶縁材１０は、表面保護材４および表面封止材３で用いたＥＴＦＥ／シラン変性ＰＥラミネートフィルムをあらかじめラミネート接着することにより形成されている。これにより、製造工程を簡素化することができる。また、このようにラミネート接着することは、信頼性の観点からも望ましい。
図８に示すように、絶縁材１０には、電気出力配線７の端子取出部分に対応する位置に長さ２０ｍｍの第１のスリット１０ａが十字状に形成されている。絶縁材１０の第１のスリット１０ａは、あらかじめ平板上で刃物を当てて作製する。太陽電池セル２の電気出力配線７は、第１のスリット１０ａを通って太陽電池セル２の非受光面側に配置される。
裏面封止材５としては、０．４ｍｍ厚のシラン変性ＰＥフィルムをロール状フィルムから巻き出して使用する。裏面封止材５には、端子取出部分に対応する位置に長さ８０ｍｍの第２のスリット５ａが形成されている。裏面封止材５の第２のスリット５ａは、あらかじめ平板上で刃物を当てて作製する。太陽電池セル２の電気出力配線７は、絶縁材１０の第１のスリット１０ａ及び裏面封止材５の第２のスリット５ａを通って太陽電池セル２の非受光面側に配置される。
裏面支持材６には、０．８ｍｍ厚のフッ素樹脂塗装ガルバリウム鋼板（サンフロン２０ＧＬクール、日鉄住金鋼板製）を用いている。図８及び９に示すように、この鋼板は、あらかじめ所定のサイズに裁断されており、端子取出部に対応する位置に直径１０ｍｍの貫通孔８が設けられている。また、この鋼板の表面には、裏面封止材６との接着性を向上させるため、あらかじめアクリル樹脂系電着塗装アルミ用プライマー（トスプライムニューＦ、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製）が塗布されている。このプライマーは、平板上でロールコータを用いて厚さ１μｍ程度になるように塗布され、室温にて３０分以上乾燥させている。
貫通孔用封止材９としては、０．４ｍｍ厚のシラン変性ＰＥフィルムが用いられている。このフィルムは、直径９．５ｍｍに切り出して用いられる。図８に示すように、貫通孔用封止材９には、中央に電気出力配線７を通すための直径５ｍｍの配線用貫通孔９ａが設けられている。貫通孔用封止材９の配線用貫通孔９ａは、あらかじめ平板上で刃物を当てて貫通孔用封止材９をくり貫いて作製する。
貫通孔用封止材９は、裏面支持材６の貫通孔８に２枚重ねて配置される。この際、太陽電池セル２の電気出力配線７が、貫通孔用封止材９の配線用貫通孔９ａを貫通するように配置される。
貫通孔用封止材９は、裏面支持材６の貫通孔８に２枚重ねて配置される。この際、太陽電池セル２の電気出力配線７が、貫通孔用封止材９の配線用貫通孔９ａを貫通するように配置される。
また、図９に示したように、厚さ０．０８ｍｍ、幅１３ｍｍのフッ素樹脂仮固定用粘着テープ１４Ａ，１４Ｂを、裏面支持材６の貫通孔８から出ている電気出力配線７の位置まで貼付ける。つまり、図９に示すように、粘着テープ１４Ａ，１４Ｂのそれぞれは、電気出力配線７を境にして貫通孔８の半分を覆うように配置する。これにより、貫通孔８における貫通孔用封止材９の露出面の全面が粘着テープ１４Ａ，１４Ｂにより覆われる。また、貫通孔８から出ている電気出力配線７は、フッ素樹脂粘着テープ１４Ｂが貼付けてある方向に折り曲げられる。そして、電気出力配線７は、フッ素樹脂粘着テープ１４Ａによりフッ素樹脂粘着テープ１４Ｂ上に貼付けられる。
最後に、図９のように積層して配置された部材に対して、真空加熱圧着法を用いてラミネート成型を行う。このラミネート成型は、温度１４０℃から１５０℃で、５分から２５分間、真空加熱圧着するやり方で行われる。
図１０は、ラミネート成型後の太陽電池モジュール１の断面図を示している。
ラミネート成型前では、図９に示すように、絶縁材１０により表面封止材３と裏面封止材５との間に空間がある。この状態でラミネート成型を行うと、図１０に示すように、表面封止材３及び裏面封止材５が溶融し、表面封止材３及び裏面封止材５は、絶縁材１０と密着することになる。これにより、表面封止材３と裏面封止材５との間の空間は密閉される。
ラミネート成型前では、図９に示すように、絶縁材１０により表面封止材３と裏面封止材５との間に空間がある。この状態でラミネート成型を行うと、図１０に示すように、表面封止材３及び裏面封止材５が溶融し、表面封止材３及び裏面封止材５は、絶縁材１０と密着することになる。これにより、表面封止材３と裏面封止材５との間の空間は密閉される。
ラミネート成型の後に、フッ素樹脂仮固定用粘着テープ１４Ａ，１４Ｂを剥がす。この際、裏面支持材６の表面には、配線ケーブル付き端子ボックス（図示せず）が一液湿気硬化型シリコーン樹脂（ＫＥ−４５Ｔ、信越化学工業製）を用いて接着される。ここで、端子ボックスは、変性ポリフェニレンエーテル（ノリルＰＸ９４０６、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスジャパン製）からなる。
また、電気出力配線７は、端子ボックスの端子台に半田付けされる。電気出力配線７が取付けられた部分の絶縁性封止材としては、２液硬化型シリコーン樹脂（ＫＥ−２００／ＣＸ−２００、信越化学工業製）を用いる。この絶縁性封止材は、電気出力配線７の配線部分に注入され、端子ボックスには蓋が付けられる。
以上のような流れにより太陽電池モジュール１が製造される。
以上のような流れにより太陽電池モジュール１が製造される。
図１１は、ラミネート成型後の図１のＡ−Ａ線断面図である。
ラミネート成型前では、図１に示すように、絶縁材１０により表面封止材３と裏面封止材５との間に空間が形成されている。この状態でラミネート成型を行うと、図１１に示すように、表面封止材３及び裏面封止材５が溶融し、表面封止材３及び裏面封止材５は、絶縁材１０と密着することになる。これにより、表面封止材３と裏面封止材５との間の空間は密閉される。また、本実施形態によれば、図１１に示すように、ラミネート成型後に太陽電池セル２の端部２ｃが下方に押下げられても、太陽電池セル２と裏面支持材６との間に絶縁材１０が介在することになり、絶縁性が確保される。
ラミネート成型前では、図１に示すように、絶縁材１０により表面封止材３と裏面封止材５との間に空間が形成されている。この状態でラミネート成型を行うと、図１１に示すように、表面封止材３及び裏面封止材５が溶融し、表面封止材３及び裏面封止材５は、絶縁材１０と密着することになる。これにより、表面封止材３と裏面封止材５との間の空間は密閉される。また、本実施形態によれば、図１１に示すように、ラミネート成型後に太陽電池セル２の端部２ｃが下方に押下げられても、太陽電池セル２と裏面支持材６との間に絶縁材１０が介在することになり、絶縁性が確保される。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、太陽電池セル２の裏面２ｂには、裏面封止材５と裏面支持材６とが当該順で積層され、裏面支持材６には、貫通孔８が設けられ、太陽電池セル２の電気出力配線７を貫通孔８に通すことにより太陽電池セル２の電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュール１において、貫通孔８に対応する位置における太陽電池セル２と裏面封止材５との間には、絶縁材１０が配置されているので、ラミネート成型時に太陽電池セル２の端部２ｃが下方に押下げられても、太陽電池セル２と裏面支持材６との間に絶縁材１０が介在することになり、絶縁性が確保される。特に、裏面支持材６に金属板を用いた場合において、貫通孔８周辺の裏面封止材５が薄くなったとしても太陽電池セル２と裏面支持材６との絶縁不良を防止することができる。
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、絶縁材１０の幅ｗ１は、貫通孔８の貫通孔径の２倍以上になっているので、ラミネート成型において裏面封止材５が溶融しても、太陽電池セル２と裏面支持材６との間に絶縁材１０が確実に介在することになり、絶縁性が確保される。
また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、絶縁材１０の厚さｔ３は、５μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さであるので、絶縁効果を確保しつつ、ラミネート成型時における裏面封止材５と絶縁材１０との間の脱気も行うことができる。
本実施形態に係る太陽電池モジュール１によれば、絶縁材１０に表面保護材４および表面封止材３のラミネート接着積層フィルムを用いているので、信頼性の低下させることなく、太陽電池モジュール１を製造できる。また、貫通孔８の位置における太陽電池セル２と裏面封止材５との間に絶縁材１０を配置してラミネート成型を行っているので、裏面封止材５が貫通孔８に流れ込んで太陽電池セル２の端部２ｃが裏面支持材６に接近するおそれがなくなる。したがって、太陽電池モジュール１の電気的特性を更に向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
１ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池セル
３ 表面封止材
４ 表面保護材
５ 裏面封止材
６ 裏面支持材
７ 電気出力配線
８ 貫通孔
９ 貫通孔用封止材
１０ 絶縁材
１２ 絶縁膜用封止材
１３ フッ素樹脂
１４Ａ，１４Ｂ フッ素樹脂粘着テープ
２ 太陽電池セル
３ 表面封止材
４ 表面保護材
５ 裏面封止材
６ 裏面支持材
７ 電気出力配線
８ 貫通孔
９ 貫通孔用封止材
１０ 絶縁材
１２ 絶縁膜用封止材
１３ フッ素樹脂
１４Ａ，１４Ｂ フッ素樹脂粘着テープ
Claims (11)
- 太陽電池セルの一面側には、少なくとも第１の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールにおいて、
前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第１の封止材との間には、絶縁材が配置されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記絶縁材が、フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁材が、フッ素樹脂と第２の封止材とから構成され、前記フッ素樹脂が、前記第１の封止材と前記第２の封止材との間に配置され、前記第２の封止材が前記太陽電池セルに接着されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
- 前記太陽電池セルと前記第１の封止材と前記絶縁材と前記裏面支持材とがラミネート成型により接着されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁材の幅は、前記貫通孔の貫通孔径の２倍以上になっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 前記絶縁材の厚さは、５μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
- 太陽電池セルの一面側には、少なくとも第１の封止材と裏面支持材とが当該順で積層され、前記裏面支持材には、貫通孔が設けられ、前記太陽電池セルの電気出力配線を前記貫通孔に通すことにより前記太陽電池セルの電気出力が外部に出力されるように構成された太陽電池モジュールの製造方法において、
前記貫通孔に対応する位置における前記太陽電池セルと前記第１の封止材との間に絶縁材を配置するステップと、
前記太陽電池セルと前記絶縁材と前記第１の封止材と前記裏面支持材とをラミネート成型により接着するステップと
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記絶縁材が、フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記絶縁材が、フッ素樹脂と第２の封止材とから構成されており、
前記第１の封止材と前記第２の封止材との間に前記フッ素樹脂を配置するステップと、
前記第２の封止材を前記太陽電池セルに接着するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記絶縁材の幅は、前記貫通孔の貫通孔径の２倍以上になっていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記絶縁材の厚さは、５μｍ〜１０００μｍの範囲の厚さであることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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