JPWO2012118085A1 - 太陽電池装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造する際に、前記透光性基体の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を設けて、前記配線導体の上に受酸剤を設けた後に、前記太陽電池素子および前記配線導体をエチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体で覆い、該樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する。
Description
本発明は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡ（Ethylene-Vinyl Acetate）ともいう）を含む封止部材と１以上の太陽電池素子とを少なくとも備えている太陽電池モジュール等の太陽電池装置およびその製造方法に関する。
太陽電池モジュールは、例えば、受光面側から透明保護部材、第１ＥＶＡフィルム、配線導体によって互いに電気的に接続された複数の太陽電池素子、第２ＥＶＡフィルムおよびバックシートをこの順で積層して、その後、第１ＥＶＡフィルムおよび第２ＥＶＡフィルムを加熱溶融して架橋硬化させて、構成部材どうしを一体化することによって製造される。
しかしながら、酢酸ビニルを構成成分として含むＥＶＡフィルムは、高温時の湿気および水の透過によって、経時的に加水分解して酢酸を生じ易い傾向にある。そして、生じた酢酸が太陽電池モジュール内部の配線導体および電極と接触して、これら部材に錆の発生を促進させることが明らかとなっている。また、電極に透明導電膜を使用する場合には、透明電導膜の抵抗値の増大を招くおそれがある。
このため、太陽電池モジュールの封止部材などに用いられる透明フィルムとして、酢酸の発生を抑制する物質を含むＥＶＡフィルムが提案されている。このＥＶＡフィルムによれば、酢酸の発生を抑制して、太陽電池の耐久性を向上させることが可能になる（例えば、特開２００５−２９５８８号公報を参照）。
しかしながら、太陽電池モジュール内部の発錆に対する高い抑制効果を得るために、封止部材として用いられるＥＶＡフィルム中の添加物の含有量を多くすると、封止部材の透明性が低下して、太陽電池の発電性能が低下するおそれがある。
一方、屋外の厳しい環境下に太陽電池モジュールが置かれても、太陽電池モジュールが長期に亘って高い発電性能を発揮できることが要望されている。
そこで、本発明は、太陽電池モジュール等の太陽電池装置の内部に設けられている配線導体および太陽電池素子の電極等の金属部材の発錆を抑制して、耐久性を向上させることができて、発電性能を低下させない太陽電池装置およびその製造方法を提供することを主たる目的とする。
本発明の一形態に係る太陽電池装置は、透光性基体の上に、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が一部領域に偏在している封止部材とが順次積まれている。
また、本発明の一形態に係る太陽電池装置の製造方法は、透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、前記透光性基体の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を設けて、前記配線導体の上に受酸剤を設けた後に、前記太陽電池素子および前記配線導体をエチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体で覆い、該樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する。
また、本発明の一形態に係る太陽電池装置の製造方法は、透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、前記透光性基体の上に、前記受酸剤が表面に設けられた前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を設けた後に、前記太陽電池素子および前記配線導体をエチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体で覆い、該樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する。
また、本発明の一形態に係る太陽電池装置の製造方法は、透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材と、保護部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、前記保護部材の上に、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体と、前記受酸剤とを順次積んで、該受酸剤の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を、前記受酸剤の側に前記配線導体の側が位置するように設けた後に、前記太陽電池素子の上に前記透光性基体を設けて、前記樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する。
また、本発明の一形態に係る太陽電池装置の製造方法は、透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材と、保護部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、前記保護部材の上に、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体と、前記受酸剤が表面に設けられた前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子とを、前記樹脂体に前記受酸剤が接するように順次積んだ後に、前記太陽電池素子の上に前記透光性基体を設けて、前記樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する。
また、本発明の一形態に係る太陽電池装置の製造方法は、透光性基体の上に、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が厚み方向の中央部に層状に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、前記透光性基体の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む第１樹脂体と、前記受酸剤層と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む第２樹脂体とを順次積んだ後に、前記第１樹脂体および前記第２樹脂体を加熱して、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が厚み方向の中央部に層状に偏在している前記封止部材を形成する。
上記太陽電池装置およびその製造方法によれば、封止部材に透明性を低下させる添加物を一切含ませることがないので、封止部材の高い透明性を維持させることができる。また、封止部材から酢酸が発生しても、この酢酸を補足して中和等ができる受酸剤の作用によって、酢酸が配線導体に対して作用することが抑制されるので、配線導体および電極等の発錆を抑制することができて、太陽電池装置の発電性能を低下させることなく、耐久性が向上した太陽電池装置を提供できる。
以下、本発明に係る太陽電池装置およびその製造方法の実施の形態（以下、本実施形態という）について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面においては同様な構成部材については同一符号を付しており、重複した説明を省略する。また、図面は模式的に示したものであり、各図における各部材のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。
＜複数の太陽電池素子の接続状態＞
まず、太陽電池装置を構成する複数の太陽電池素子の接続状態について説明する。簡単のため、図１に２つの太陽電池素子１０ａ，１０ｂを金属導体である配線導体１４によって直列に接続した様子を示す。
まず、太陽電池装置を構成する複数の太陽電池素子の接続状態について説明する。簡単のため、図１に２つの太陽電池素子１０ａ，１０ｂを金属導体である配線導体１４によって直列に接続した様子を示す。
太陽電池素子１０ａ，１０ｂは、それぞれの半導体基板１１として、例えば厚み０．３〜０．４ｍｍ程度、平面視した大きさ１５６ｍｍ角程度の矩形状をした単結晶シリコンまたは多結晶シリコンが用いられる。この半導体基板の表面には電極が形成されている。また、半導体基板１１の内部には、ボロンなどのｐ型不純物を多く含んだｐ層と、リンなどのｎ型不純物を多く含んだｎ層とが接して構成されたｐｎ接合を有している。
太陽電池素子１０の表面には、例えばバスバー電極１２とこれに直交するフィンガー電極１３とが設けられている。これら電極は、例えば銀を主成分とする銀ペーストをスクリーン印刷法等によって塗布して焼成する。バスバー電極１２の表面は、その保護を行ない配線導体１４を取り付けやすくするために、そのほぼ全面にわたってハンダで被覆される。また、フィンガー電極１３は各電極線の幅が０．１〜０．２ｍｍ程度であり、太陽電池素子１０の外周の一辺に対してほぼ平行に形成されており、光生成キャリヤを効率よく集めるために多数本形成されている。また、バスバー電極１２は収集されたキャリヤを集電し、配線導体１４を取り付けるために、その幅を２ｍｍ程度としており、フィンガー電極１３に対してほぼ垂直に交わるように２本以上に、好適には３本または４本が設けられている。このようなバスバー電極１２とフィンガー電極１３とは、太陽電池素子１０の裏面（非受光面）側にも同様に設けられている。
配線導体１４は、銀、銅、アルミニウムまたは鉄などの良導電性の金属で作製されるが、その導電性およびハンダコートのしやすさなどを考慮して、銅で作製されるのが好適である。また、配線導体１４の表面全面には共晶ハンダなどが被覆される。このハンダコートは、銅箔などをハンダ槽にディッピングすることによって、片面２０〜７０μｍ程度の厚みのハンダで被覆することによって行なわれる。なお、配線導体１４は適当な長さに切断して用いられる。
配線導体１４の厚みは０．１〜０．５ｍｍ程度であり、その幅は太陽電池素子１０ａ、１０ｂのそれぞれへのハンダ付けの際に配線導体１４自身によって、太陽電池素子１０ａ、１０ｂの受光面に影ができないように、バスバー電極１２の幅と等しいかそれ以下にしている。配線導体１４の長さはバスバー電極１２のほぼ全てに重なり、さらに隣り合う太陽電池素子の非受光面側のバスバー電極（不図示）に重なるようにしている。例えば、１５６ｍｍ角の多結晶シリコン太陽電池素子を使用する場合、配線導体１４の幅は１〜３ｍｍ程度とし、その長さは１５０〜３５０ｍｍ程度とする。なお、配線導体１４が受光面側のバスバー電極１２のほぼ全てに重なるようにするのは、その抵抗成分を少なくするためである。
太陽電池素子１０ａ，１０ｂをバスバー電極１２と配線導体１４とのハンダ付けによって直列に接続する方法は次のとおりである。
まず、太陽電池素子１０ａのバスバー電極１２上に、配線導体１４を配置する。この配線導体１４を押さえピンで押さえながら、ホットエアーを吹き付けることによって、またはハンダコテを押し当てることによって、太陽電池素子１０ａのバスバー電極１２と配線導体１４とに設けたハンダを溶融させて接続する。
さらに、この配線導体１４の他端をもう一方の太陽電池素子１０ｂの裏面側のバスバー電極（不図示）上に配置し、同様にハンダを溶融させて接続する。このとき、太陽電池素子１０ａ、１０ｂの間隔は、銅を使用した配線導体１４では、太陽電池モジュールの発電効率、およびラミネート時の割れ、欠けおよびクラックの抑制等を考慮して、１〜５ｍｍ程度が好適である。
図２に太陽電池装置Ｓの内部における、太陽電池素子２０同士の接続状態の一例を示す。図２においては、６枚の太陽電池素子１０が配線導体１４を介して直線状に直列接続された太陽電池素子群が２組、配線導体１４と同様な材質の金属導体である結合配線１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）を介して直列に接続されている状態を示したものである。なお、結合配線１６は配線導体１４と同様な材質の金属導体である。
ここで、太陽電池素子１０の内、特に太陽電池素子１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、直線的に接続された６枚の太陽電池素子１０において、それぞれ端部に位置している太陽電池素子を示す。また、配線導体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれは、一端が太陽電池素子１０ｃ、１０ｄ、１０ｅまたは１０ｆに接続され、他端が結合配線１６ａ、１６ｂまたは１６ｃに接続されている。
結合配線１６は、例えば、厚さが０．２〜１．０ｍｍ程度であり、幅が３〜８ｍｍ程度の銅箔の全面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いている。
結合配線１６ａは２つの隣接する太陽電池素子１０ｄ，１０ｆに接続されている配線導体１４ｂ，１４ｃをハンダ付けによって接続している。結合配線１６ａの長さは２つの太陽電池素子１０ｄ，１０ｅの寸法とこれら太陽電池素子間の隙間とを足した長さ程度である。
結合配線１６ｂ，１６ｃは、これらが接続されている太陽電池素子群の端部における太陽電池素子１０ｃ，１０ｅに接続されている各々３本ある配線導体１４ａ，１４ｄを各々つないでいる。これら配線導体の長さは太陽電池素子１０ｃまたは１０ｅの寸法程度の長さである。
本実施形態に係る太陽電池装置Ｓを製造する際には、例えば配線導体１４および結合配線１６の表面には、酢酸の補足または中和等を行なう物質である受酸剤を被覆させる。また、配線導体１４および結合配線１６の表面に受酸剤を被覆させる場合には、配線導体１４および結合配線１６の全表面をほぼ均等に被覆させるとよい。
配線導体１４および結合配線１６の表面に受酸剤を均等に被覆させる方法の一例として、例えば、その表面に例えばアルコールなどの溶剤に分散させた受酸剤を適量塗布して、さらにこの溶剤を乾燥させる方法がある。
本実施形態において使用する受酸剤としては、太陽電池素子１０を封止する封止部材に使用されるＥＶＡが高温時の湿気および水の透過によって経時的に加水分解して酢酸を生じても、酢酸を捕捉または中和等させることが可能な材料が使用できる。受酸剤は、例えば、酸化マグネシウム，酸化カルシウムおよび酸化亜鉛等の内の１種以上の金属酸化物、または、水酸化マグネシウム，水酸化カルシウムおよび水酸化バリウム等の内の１種以上の金属水酸化物、または、これらの複合金属酸化物もしくは複合金属水酸化物、またはこれら化合物の複数種を混合して用いることができる。特に、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの内から選択される１種以上を受酸剤として用いるとよい。また、受酸剤の量は、上述したサイズの太陽電池素子１枚当たり０．１ｇ以上あれば効果が得られる。
受酸剤は配線導体１４および結合配線１６の表面に被覆させるとともに、太陽電池素子１０の裏面全体にも被覆させてもよいが、太陽電池素子１０の裏面側にのみ受酸剤を設けることによって、太陽電池素子の受光面側の透光性を損なうことがないので好ましい。
＜太陽電池装置＞
次に、本実施形態で得られる太陽電池装置の主に構造例について説明する。
次に、本実施形態で得られる太陽電池装置の主に構造例について説明する。
例えば図３に分解した断面図にて示すように、太陽電池装置Ｓは、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、受酸剤２３が一部領域に偏在している封止部材（裏面側封止部材２４）とが順次積まれている構造を有する。なお、図３は、わかりやすくするために、受酸剤２３を裏面側封止部材２４から分離させて太陽電池素子１０の裏面側に位置している配線導体１４側に位置している様子を示しているが、実際には、受酸剤２３は封止部材中の配線導体１４側に偏在している。
受酸剤２３は封止部材の一部領域に偏在していればよく、例えば図１０に示すように、受酸剤２３が、裏面側封止部材２４における厚み方向の中央部に層状に偏在していてもよい。
図３に示す太陽電池装置Sの構成を説明する。光が入射する透光性基体２１の上に、少なくとも１以上の太陽電池素子１０と、この太陽電池素子１０の電極に接続される金属導体である配線導体１４と、少なくとも上述した受酸剤２３からなる被覆部材と、ＥＶＡを含む封止部材である裏面側封止部材２４とが順次積まれている構造を有する。なお、上記の基本的な構成において、裏面側封止部材２４の上に保護部材であるバックシート２５等の部材が積まれていてもよい。また、透光性基体２１と太陽電池素子１０との間に受光面側封止部材２２を設けてもよく、この受光面側封止部材２２と太陽電池素子１０との間に設けた配線導体１４との間に受酸剤２３を設けるようにしてもよい。
図３に示す太陽電池装置Ｓは、透光性基体２１の上に、ＥＶＡを含む第１封止部材である受光面側封止部材２２と、複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された太陽電池素子群１５と、太陽電池素子１０の電極に接続されて、既に図１，２において説明した配線導体１４と、少なくとも受酸剤２３が配線導体１４側に偏在しているＥＶＡを含む裏面側封止部材２４とが順次積まれている構造を有する。なお、受酸剤は受光面側封止部材２２中に存在してもよい。ただし、この場合は、光の透過を妨げないように含有させる受酸剤の量を調整するとよい。
透光性基体２１は、ガラスまたはポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板が用いられる。ガラス基板としては、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラスまたは熱線反射ガラスなどが用いられて、例えば厚さ３〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。透光性基体２１として、合成樹脂からなる基板を用いる場合には、例えば厚みが５ｍｍ程度のものが使用される。
受光面側封止部材２２および裏面側封止部材２４には、例えば、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のＥＶＡからなるシートを用いる。また、これらはラミネート装置によって減圧下で加熱加圧を行なうことで、他の部材と融着させて一体化させる。
ＥＶＡは、酸化チタンまたは顔料等を含有させて白色等に着色させてもよいが、受光面側封止部材２２が着色されていると太陽電池素子１０に入射する光量が減少して、発電効率が低下する場合があるので無色透明にするとよい。
また、裏面側封止部材２４に用いるＥＶＡは無色透明でもよいが、太陽電池モジュールの周囲の設置環境に合わせて酸化チタンまたは顔料等を含有させて、白色等に着色させてもよい。
太陽電池素子１０の基体は、既に説明したように、例えば厚み０．３〜０．４ｍｍ程度の単結晶シリコンまたは多結晶シリコン基板などを用いるが、他の半導体材料を用いてもよい。
なお、配線導体１４および結合配線１６は、既に述べたとおりであるので説明を省略する。
保護部材であるバックシート２５は、水分が透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シート、または、アルミナもしくはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。
また、バックシート２５の所定の位置にはスリットが設けられ、このスリットから出力配線（不図示）がラミネート前に予めピンセットなどを用いてバックシート２５の表面に引き出されている。
これらの透光性基体２１、受光面側封止部材２２、配線導体１４および結合配線１６を接続した太陽電池素子１０（複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された単一の太陽電池素子群（太陽電池素子ストリング）または複数の太陽電池素子群を構成している）、裏面側封止部材２４、バックシート２５を積み重ねる。その後、これらをラミネータ装置にセットして、５０〜１５０Ｐａ程度の減圧下、１００〜２００℃程度の温度の条件下で、１５〜６０分間程度に全体を加熱しながら加圧することによって一体化する。
その後、図４に示すように、一体化させた全体の外周部をアルミニウム等の金属等からなる枠体３０で包囲する。すなわち、太陽電池装置としての必要な強度および太陽電池装置Ｓを建物等の設置に必要な枠体３０を取り付けて、太陽電池装置Ｓが完成する。なお、太陽電池装置Ｓの裏面側に、外部回路接続用のケーブルを具備した端子ボックス（不図示）等を設けてもよい。
＜太陽電池装置の製造方法＞
次に、本実施形態の製造方法について、封止部材を加熱するまでの工程例を説明する。なお、受酸剤２３としては例えば平均粒径が３．５μｍ程度の粒子状の水酸化マグネシウムを用いる。なお、その他の部材については上述した各種材料が適用できる。
次に、本実施形態の製造方法について、封止部材を加熱するまでの工程例を説明する。なお、受酸剤２３としては例えば平均粒径が３．５μｍ程度の粒子状の水酸化マグネシウムを用いる。なお、その他の部材については上述した各種材料が適用できる。
封止部材を加熱するまでの単純な製造方法は、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、金属導体である配線導体１４と、受酸剤２３と、ＥＶＡを含む封止部材である裏面側封止部材２４とが順次積まれている太陽電池装置Ｓを製造する場合に、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と配線導体１４とを順次積層して、配線導体１４の上に受酸剤２３を設けた後に、太陽電池素子１０および配線導体１４を裏面側封止部材２４で覆い、少なくとも裏面側封止部材２４を加熱する場合である。
また、封止部材を加熱するまでの他の単純な製造方法として、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、受酸剤２３と、ＥＶＡを含む裏面側封止部材２４とが順次積まれている太陽電池装置を製造する場合に、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、受酸剤２３が表面に設けられた配線導体１４とを順次積層した後に、太陽電池素子１０および配線導体１４を裏面側封止部材２４で覆い、少なくとも裏面側封止部材２４を加熱する方法を採用してもよい。
また、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、受酸剤２３と、ＥＶＡを含む裏面側封止部材２４と、保護部材であるバックシート２５とが順次積層まれている太陽電池装置Ｓを製造する場合に、バックシート２５の上に、裏面側封止部材２４と受酸剤２３とを順次積んで、受酸剤２３の上に、配線導体１４を設けた太陽電池素子１０を、受酸剤２３の側に配線導体１４の側が位置するように設けた後に、太陽電池素子１０の上に透光性基体２１を設けて、少なくとも裏面側封止部材２４を加熱する方法を採用してもよい。
また、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、受酸剤２３と、ＥＶＡを含む裏面側封止部材２４と、バックシート２５とが順次積層まれている太陽電池装置Ｓを製造する場合に、バックシート２５の上に、裏面側封止部材２４と、受酸剤２３が表面に設けられた配線導体１４を設けた太陽電池素子１０とを、裏面側封止部材２４に受酸剤２３が接するように順次積んだ後に、太陽電池素子１０の上に透光性基体２１を設けて、少なくとも裏面側封止部材２４を加熱する方法を採用してもよい。
さらに、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、ＥＶＡを含み受酸剤２３が厚み方向の中央部に層状に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置Ｓを製造する場合に、透光性基体２１の上に、配線導体１４が上に位置している太陽電池素子１０と、ＥＶＡを含む第１樹脂体と、受酸剤層と、ＥＶＡを含む第２樹脂体とを順次積んだ後に、前記第１樹脂体および前記第２樹脂体を加熱して、ＥＶＡを含み受酸剤２３が厚み方向の中央部に層状に偏在している前記封止部材を形成するようにしてもよい。
次に、図３に示すように、透光性基体２１と、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、ＥＶＡを含み受酸剤２３が配線導体１４側に偏在している封止部材（裏面側封止部材２４）とが順次積まれている太陽電池装置Ｓの製造方法について、図５を用いて説明する。なお、封止部材で封止する太陽電池は、配線導体１４を備えた一つの太陽電池素子１０でもよいし、複数の太陽電池素子１０が配線導体１４等によって電気的に接続されている１以上の太陽電池素子群であってもよい。以下に説明する製造方法の例では、封止部材で封止する太陽電池は太陽電池素子群とする。
例えば、下記（Ａ１）〜（Ａ５）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して全体を一体化して図３に示すような太陽電池装置Ｓを製造する。
（Ａ１）透光性基体２１の上に、上記の加熱加圧後に受光面側封止部材２２となる、例えばＥＶＡまたはオレフィン系樹脂等からなる受光面側樹脂体２２’を配置する（図５（ａ）を参照）。
（Ａ２）透光性基体２１の上に配置された受光面側樹脂体２２’の上に、配線導体１４が少なくとも上に（太陽電池素子１０の裏面側に）位置している複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された１以上の太陽電池素子群１５を設ける（図５（ｂ）を参照）。この際、太陽電池素子１０の受光面側にも配線導体が配置されている場合には、受光面側に位置している配線導体の表面に予め受酸剤２３を被覆させてもよい。
（Ａ３）太陽電池素子群１５の裏面側に位置している少なくとも配線導体１４の上に受酸剤２３を設ける（図５（ｃ）を参照）。
（Ａ４）太陽電池素子群１５の上にＥＶＡを含む裏面側封止部材２４となる裏面側樹脂体２４’を設ける（図５（ｄ）を参照）。
（Ａ５）裏面側樹脂体２４’の上にバックシート２５を設ける（図５（ｅ）を参照）。
（Ａ１）透光性基体２１の上に、上記の加熱加圧後に受光面側封止部材２２となる、例えばＥＶＡまたはオレフィン系樹脂等からなる受光面側樹脂体２２’を配置する（図５（ａ）を参照）。
（Ａ２）透光性基体２１の上に配置された受光面側樹脂体２２’の上に、配線導体１４が少なくとも上に（太陽電池素子１０の裏面側に）位置している複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された１以上の太陽電池素子群１５を設ける（図５（ｂ）を参照）。この際、太陽電池素子１０の受光面側にも配線導体が配置されている場合には、受光面側に位置している配線導体の表面に予め受酸剤２３を被覆させてもよい。
（Ａ３）太陽電池素子群１５の裏面側に位置している少なくとも配線導体１４の上に受酸剤２３を設ける（図５（ｃ）を参照）。
（Ａ４）太陽電池素子群１５の上にＥＶＡを含む裏面側封止部材２４となる裏面側樹脂体２４’を設ける（図５（ｄ）を参照）。
（Ａ５）裏面側樹脂体２４’の上にバックシート２５を設ける（図５（ｅ）を参照）。
そして、ラミネータ装置内において、例えば５０〜１５０Ｐａ程度の減圧下、１００〜２００℃程度の温度の条件下で、１５〜６０分間程度に、受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を含む全体を加熱しながら加圧することによって、図３に示す太陽電池装置Ｓを製造することができる。
また、図３に示す太陽電池装置Ｓを製造する際に、透光性基体２１の上に、受酸剤２３が表面に設けられた配線導体１４が上に位置している太陽電池素子１０を設けた後に、太陽電池素子１０および配線導体１４をＥＶＡを含む樹脂体で覆い、この樹脂体を加熱してＥＶＡを含み受酸剤２３が配線導体１４側に偏在している封止部材を形成することも可能である。
すなわち、図６（ｅ）に示す受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を加熱するまでに、下記（Ｂ１）〜（Ｂ５）の各工程を行なってもよい。
（Ｂ１）透光性基体２１の上に受光面側樹脂体２２’を設ける（図６（ａ）を参照）。
（Ｂ２）受光面側樹脂体２２’の上に、配線導体１４等で複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された１以上の太陽電池素子群１５を設ける。この際に、太陽電池素子群１５の上に、すなわち太陽電池素子１０の裏面側に配置されている少なくとも配線導体１４の上に、予め受酸剤２３を設ける（図６（ｂ），（ｃ）を参照）。
（Ｂ３）太陽電池素子群１５の上に裏面側樹脂体２４’を設ける（図６（ｄ）を参照）。
（Ｂ４）裏面側樹脂体２４’の上にバックシート２５を設ける（図６（ｅ）を参照）。
（Ｂ１）透光性基体２１の上に受光面側樹脂体２２’を設ける（図６（ａ）を参照）。
（Ｂ２）受光面側樹脂体２２’の上に、配線導体１４等で複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された１以上の太陽電池素子群１５を設ける。この際に、太陽電池素子群１５の上に、すなわち太陽電池素子１０の裏面側に配置されている少なくとも配線導体１４の上に、予め受酸剤２３を設ける（図６（ｂ），（ｃ）を参照）。
（Ｂ３）太陽電池素子群１５の上に裏面側樹脂体２４’を設ける（図６（ｄ）を参照）。
（Ｂ４）裏面側樹脂体２４’の上にバックシート２５を設ける（図６（ｅ）を参照）。
そして、ラミネータ装置内において、上記と同様な条件にて、受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を含む全体を加熱しながら加圧することによって、図３に示す太陽電池装置Ｓを製造することができる。
また、透光性基体２１と、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、ＥＶＡを含み受酸剤２３が配線導体１４側に偏在している封止部材と、保護部材であるバックシート２５とが順次積まれている太陽電池装置Ｓを製造する際に、バックシート２５の上に、ＥＶＡを含む樹脂体と、受酸剤２３とを順次積んで、この受酸剤２３の上に、配線導体１４が上に位置している太陽電池素子１０を、受酸剤２３の側に配線導体１４の側が位置するように設けた後に、太陽電池素子１０の上に透光性基体２１を設けて、前記樹脂体を加熱してＥＶＡを含み受酸剤２３が配線導体１４側に偏在している封止部材を形成してもよい。
すなわち、図７（ｅ）に示す受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を加熱するまでに、下記（Ｃ１）〜（Ｃ５）の各工程を行なってもよい。
（Ｃ１）バックシート２５の上に裏面側樹脂体２４’を設ける（図７（ａ）を参照）。
（Ｃ２）裏面側樹脂体２４’の表面に受酸剤２３を塗布する（図７（ｂ）を参照）。
（Ｃ３）裏面側樹脂体２４’の上に配線導体１４等で複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された太陽電池素子群１５を配置する（図７（ｃ）を参照）。
（Ｃ４）太陽電池素子群１５の上に受光面側樹脂体２２’を設ける（図７（ｄ）を参照）。
（Ｃ５）受光面側樹脂体２２’の上に透光性基体２１を設ける（図７（ｅ）を参照）。
（Ｃ１）バックシート２５の上に裏面側樹脂体２４’を設ける（図７（ａ）を参照）。
（Ｃ２）裏面側樹脂体２４’の表面に受酸剤２３を塗布する（図７（ｂ）を参照）。
（Ｃ３）裏面側樹脂体２４’の上に配線導体１４等で複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された太陽電池素子群１５を配置する（図７（ｃ）を参照）。
（Ｃ４）太陽電池素子群１５の上に受光面側樹脂体２２’を設ける（図７（ｄ）を参照）。
（Ｃ５）受光面側樹脂体２２’の上に透光性基体２１を設ける（図７（ｅ）を参照）。
そして、ラミネータ装置内において、上記と同様な条件にて、受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を含む全体を加熱しながら加圧することによって、図３に示す太陽電池装置Ｓを製造することができる。
また、図７に示す工程で得られた太陽電池装置Ｓを製造する際に、バックシート２５の上に、ＥＶＡを含む樹脂体と、受酸剤２３が表面に設けられた配線導体１４が上に位置している太陽電池素子１０とを、前記樹脂体に受酸剤２３が接するように順次積んだ後に、太陽電池素子１０の上に透光性基体２１を設けて、前記樹脂体を加熱して、ＥＶＡを含み受酸剤２３が配線導体１４側に偏在している封止部材を形成するようにしてもよい。
すなわち、図８（ｅ）に示す受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を加熱するまでに、下記（Ｄ１）〜（Ｄ５）の各工程を行なってもよい。
（Ｄ１）バックシート２５の上に裏面側樹脂体２４’を設ける（図８（ａ）を参照）。
（Ｄ２）太陽電池素子群１５における太陽電子素子１０の裏面側全体に予め受酸剤２３を設けることによって、配線導体１４の表面に受酸剤２３が被覆される（図８（ｂ）を参照）。
（Ｄ３）裏面側樹脂体２４’の上に、表面に予め受酸剤２３を被覆させた配線導体１４および結合配線１６で電気的に接続された太陽電池素子群１５を設ける（図８（ｃ）を参照）。
（Ｄ４）太陽電池素子群１５の上に受光面側樹脂体２２’を設ける（図８（ｄ）を参照）。
（Ｄ５）受光面側封止部材２２の上に透光性基体２１を設ける（図８（ｅ）を参照）。
（Ｄ１）バックシート２５の上に裏面側樹脂体２４’を設ける（図８（ａ）を参照）。
（Ｄ２）太陽電池素子群１５における太陽電子素子１０の裏面側全体に予め受酸剤２３を設けることによって、配線導体１４の表面に受酸剤２３が被覆される（図８（ｂ）を参照）。
（Ｄ３）裏面側樹脂体２４’の上に、表面に予め受酸剤２３を被覆させた配線導体１４および結合配線１６で電気的に接続された太陽電池素子群１５を設ける（図８（ｃ）を参照）。
（Ｄ４）太陽電池素子群１５の上に受光面側樹脂体２２’を設ける（図８（ｄ）を参照）。
（Ｄ５）受光面側封止部材２２の上に透光性基体２１を設ける（図８（ｅ）を参照）。
そして、ラミネータ装置内において、上記と同様な条件にて、受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を含む全体を加熱しながら加圧することによって、図３に示す太陽電池装置Ｓを製造することができる。
また、透光性基体２１の上に、太陽電池素子１０と、配線導体１４と、ＥＶＡを含み受酸剤２３が厚み方向の中央部に層状に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置Ｓを製造する場合に、透光性基体２１の上に、配線導体１４が上に位置している太陽電池素子１０と、ＥＶＡを含む第１樹脂体と、受酸剤層と、ＥＶＡを含む第２樹脂体とを順次積んだ後に、前記第１樹脂体および前記第２樹脂体を加熱して、図１０に示すように、ＥＶＡを含み受酸剤２３が厚み方向の中央部に厚さが例えば１０μｍ程度の層状に偏在している裏面側封止部材２４を少なくとも形成するようにしてもよい。
すなわち、図９（ｅ）に示す受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を加熱するまでに、下記（Ｅ１）〜（Ｅ５）の各工程を行なってもよい。
（Ｅ１）透光性基体２１の上に、受酸剤２３ａを挟んだ第１受光面側樹脂体２２’ａおよび第２受光面側樹脂体２２’からなる受光面側樹脂体２２’を設ける（図９（ａ）を参照）。
（Ｅ２）受光面側樹脂体２２’の上に、配線導体１４等で複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された１以上の太陽電池素子群１５を設ける（図９（ｂ），（ｃ）を参照）。
（Ｅ３）太陽電池素子群１５の上に、第１裏面側樹脂体２４’ａおよび第２裏面側樹脂体２４’ｂで受酸剤２３ｂを挟んだ裏面側樹脂体２４’を設ける（図９（ｄ）を参照）。
（Ｅ４）裏面側樹脂体２４’の上にバックシート２５を設ける（図９（ｅ）を参照）。
（Ｅ１）透光性基体２１の上に、受酸剤２３ａを挟んだ第１受光面側樹脂体２２’ａおよび第２受光面側樹脂体２２’からなる受光面側樹脂体２２’を設ける（図９（ａ）を参照）。
（Ｅ２）受光面側樹脂体２２’の上に、配線導体１４等で複数の太陽電池素子１０が電気的に接続された１以上の太陽電池素子群１５を設ける（図９（ｂ），（ｃ）を参照）。
（Ｅ３）太陽電池素子群１５の上に、第１裏面側樹脂体２４’ａおよび第２裏面側樹脂体２４’ｂで受酸剤２３ｂを挟んだ裏面側樹脂体２４’を設ける（図９（ｄ）を参照）。
（Ｅ４）裏面側樹脂体２４’の上にバックシート２５を設ける（図９（ｅ）を参照）。
そして、ラミネータ装置内において、上記と同様な条件にて、受光面側樹脂体２２’および裏面側樹脂体２４’を含む全体を加熱しながら加圧することによって、図１０に示すように、ＥＶＡを含み受酸剤２３が厚み方向の中央部に層状に偏在している封止部材を備えた太陽電池装置Ｓを製造できる。
以上のようにして完成した太陽電池装置Ｓによれば、受光面側封止部材２２には透明性を低下させる添加物を一切含ませることなく、受光面側封止部材２２の高い透明性を維持させることができる。また、たとえ受光面側封止部材２２および裏面側封止部材２４を構成するＥＶＡから酢酸が発生しても、受酸剤２３の作用によって発生した酢酸を補足して中和等ができるので、金属導体である配線導体１４および電極等の発錆を抑制することができる。これにより、太陽電池装置Ｓの発電性能を低下させることなく、耐久性が向上した太陽電池装置Ｓを提供できる。
また、本実施形態においてはバックシートを使用しているが、使用するバックシートの耐湿性によって偏在させる受酸剤の量を調整する必要がある。また、封止部材の強度に影響を与えるＥＶＡ成分の量によっても受酸剤量を調整する必要がある。本実施形態によれば、受酸剤の調整を容易に行なうことができて、厳しい条件下においても配線導体および電極等の発錆を抑制しうる耐久性の高い太陽電池装置を提供できる。
なお、本実施形態では、主に複数の結晶系シリコンからなる太陽電池素子どうしを接続した太陽電池装置について説明したが、本発明に係る太陽電池装置は、結晶系シリコン以外の薄膜材料を含む各種半導体材料を用いた１以上の太陽電池素子を有するもの、または複数の太陽電池素子を並列接続した太陽電池素子群を有するものに対しても、上述した効果を期待することができる。
次に、上記（Ｅ１）〜（Ｅ５）の工程により作製した太陽電池装置の実施例と、これらと同様な工程で、封止部材に受酸剤を含ませなかった比較例について説明する。
まず、実施例としては、透光性基体である厚さ３．２ｍｍの白板強化ガラスの上に、ＥＶＡからなる厚さ０．３ｍｍの第１受光面側樹脂体およびＥＶＡからなる厚さ０．３ｍｍの第２受光面側樹脂体によって、受酸剤である水酸化マグネシウムを挟んだ受光面側樹脂体を設けた（図９（ａ）を参照）。ここで、２−プロパノールに受酸剤を分散させたものを第１受光面側樹脂体および第２受光面側樹脂体で挟んだ。また、受酸剤の量は、ＥＶＡ＋受酸剤を１００質量％とした場合に０．２〜０．４質量％とした。
次に、上記受光面側樹脂体の上に、図４に示すように、厚さ０．２ｍｍの多結晶シリコンと電極とを備えた６枚の太陽電池素子が直列接続された太陽電池素子群の６つを、銅からなる配線導体等で電気的に接続した太陽電池を配置した（図９（ｂ），（ｃ）を参照）。
次に、太陽電池素子群の上に、受光面側と同様にして、水酸化マグネシウムからなる受酸剤を上記と同様な厚みの第１裏面側樹脂体および第２裏面側樹脂体で挟んだものを配置した（図９（ｄ）を参照）。ここで、受酸剤の量は、ＥＶＡ＋受酸剤を１００質量％とした場合に１．４〜２．８質量％とした。
次に、裏面側樹脂体の上に厚さ０．１ｍｍのポリエチレンテレフタレートからなるバックシートを設けた（図９（ｅ）を参照）。
そして、ラミネーター装置内において、約１００Ｐａの減圧下、１３０〜１６０℃の温度の条件下で、約４０分間、受光面側樹脂体および裏面側樹脂体を含む全体を加熱しながら加圧することによって、図３に示すような太陽電池装置Ｓを製造した。
また、比較例としては、受光面側樹脂体および裏面側樹脂体中のそれぞれにおいて受酸剤を含まずに、実施例と同様にして、図３に示すような太陽電池装置を製造した。
その後、上記の実施例および比較例のそれぞれの太陽電池装置を、温度１２５℃、湿度１００％ＲＨの環境下に、２５０時間および５００時間放置した場合のそれぞれの場合において、太陽電池装置の発電量の変化について測定した。
その結果、実施例では、配線導体の劣化が目視により観察されず、太陽電池装置の発電量が初期に比べてほとんど低下しなかった。これに対して、比較例では、配線導体の発錆が目視により観察されて、発電量が初期に比べて９０％以下になった。
これらの結果から、受酸剤を樹脂体に含有させた封止部材を用いなくとも、ＥＶＡを含み受酸剤が一部領域に偏在している封止部材を備えた太陽電池装置では、高温高湿の環境下においても配線導体および電極等の発錆を抑制することができて、太陽電池装置の発電性能を低下させないことが確認できた。
また、封止部材の強度等に影響を与えるＥＶＡ成分の量によって受酸剤量を調整する必要があるが、本実施例によれば、受酸剤の量の調整を容易に行なうことができて、厳しい条件下においても配線導体および電極等の発錆を抑制しうることを確認できた。
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）：太陽電池素子
１１：半導体基板
１２：バスバー電極
１３：フィンガー電極
１４、（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）：配線導体
１５：太陽電池素子群
１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）：結合配線
２１：透光性基体
２２：受光面側封止部材
２３：受酸剤
２４：裏面側封止部材
２５：バックシート（保護部材）
Ｓ：太陽電池装置
１１：半導体基板
１２：バスバー電極
１３：フィンガー電極
１４、（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）：配線導体
１５：太陽電池素子群
１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）：結合配線
２１：透光性基体
２２：受光面側封止部材
２３：受酸剤
２４：裏面側封止部材
２５：バックシート（保護部材）
Ｓ：太陽電池装置
本発明の一形態に係る太陽電池装置の製造方法は、透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、前記透光性基体の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を設けて、前記配線導体の上に受酸剤を設けた後に、前記太陽電池素子および前記配線導体をエチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体で覆い、該樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する。
上記太陽電池装置の製造方法によれば、封止部材に透明性を低下させる添加物を一切含ませることがないので、封止部材の高い透明性を維持させることができる。また、封止部材から酢酸が発生しても、この酢酸を補足して中和等ができる受酸剤の作用によって、酢酸が配線導体に対して作用することが抑制されるので、配線導体および電極等の発錆を抑制することができて、太陽電池装置の発電性能を低下させることなく、耐久性が向上した太陽電池装置を提供できる。
Claims (10)
- 透光性基体の上に、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が一部領域に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置。
- 前記受酸剤が、前記封止部材における前記配線導体側に偏在している請求項１に記載の太陽電池装置。
- 前記受酸剤が、前記封止部材における厚み方向の中央部に層状に偏在している請求項１に記載の太陽電池装置。
- 前記受酸剤が、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの内から選択される１種以上からなる請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池装置。
- 透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、
前記透光性基体の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を設けて、前記配線導体の上に受酸剤を設けた後に、前記太陽電池素子および前記配線導体をエチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体で覆い、該樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する太陽電池装置の製造方法。 - 透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、
前記透光性基体の上に、前記受酸剤が表面に設けられた前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を設けた後に、前記太陽電池素子および前記配線導体をエチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体で覆い、該樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する太陽電池装置の製造方法。 - 透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材と、保護部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、
前記保護部材の上に、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体と、前記受酸剤とを順次積んで、該受酸剤の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子を、前記受酸剤の側に前記配線導体の側が位置するように設けた後に、前記太陽電池素子の上に前記透光性基体を設けて、前記樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する太陽電池装置の製造方法。 - 透光性基体と、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が前記配線導体側に偏在している封止部材と、保護部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、
前記保護部材の上に、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む樹脂体と、前記受酸剤が表面に設けられた前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子とを、前記樹脂体に前記受酸剤が接するように順次積んだ後に、前記太陽電池素子の上に前記透光性基体を設けて、前記樹脂体を加熱してエチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が前記配線導体側に偏在している前記封止部材を形成する太陽電池装置の製造方法。 - 透光性基体の上に、太陽電池素子と、配線導体と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み受酸剤が厚み方向の中央部に層状に偏在している封止部材とが順次積まれている太陽電池装置の製造方法であって、
前記透光性基体の上に、前記配線導体が上に位置している前記太陽電池素子と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む第１樹脂体と、前記受酸剤層と、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む第２樹脂体とを順次積んだ後に、前記第１樹脂体および前記第２樹脂体を加熱して、エチレン酢酸ビニル共重合体を含み前記受酸剤が厚み方向の中央部に層状に偏在している前記封止部材を形成する太陽電池装置の製造方法。 - 前記受酸剤として、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの内から選択される１種以上を用いる請求項５乃至９のいずれかに記載の太陽電池装置の製造方法。
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