JPWO2013132654A1 - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

太陽電池モジュールの出力特性を改善する。太陽電池１２の一方側に着色樹脂シート１７を配すると共に太陽電池１２の他方側に透明樹脂シート１６を配することにより積層体を得る。透明樹脂シート１６の貯蔵弾性率が着色樹脂シート１７の貯蔵弾性率よりも高くなる温度に加熱しながら積層体２０を加圧することにより、太陽電池１２の一方側に位置しており、着色樹脂シート１７から構成された着色充填材層１３ａと、太陽電池１２の他方側に位置しており、透明樹脂シート１６から構成された透明充填材層１３ｂとを備える太陽電池モジュール１を作製する。

Description

本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
特許文献１において、太陽電池モジュールの充填材層を構成するための樹脂シートとして白色の樹脂シートを用いることが提案されている。白色の樹脂シートにより充填材層の太陽電池の裏面側に位置する部分を構成することにより太陽電池への光の入射効率を向上できるため、太陽電池モジュールの出力特性を改善し得る。
特開２００６−３３２０９２号公報
太陽電池モジュールの出力特性をさらに改善したいという要望がある。
本発明は、太陽電池モジュールの出力特性を改善することを主な目的とする。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池の一方側に着色樹脂シートを配すると共に太陽電池の他方側に透明樹脂シートを配することにより積層体を得る。透明樹脂シートの貯蔵弾性率が着色樹脂シートの貯蔵弾性率よりも高くなる温度に加熱しながら積層体を加圧することにより、太陽電池の一方側に位置しており、着色樹脂シートから構成された着色充填材層と、太陽電池の他方側に位置しており、透明樹脂シートから構成された透明充填材層とを備える太陽電池モジュールを作製する。
本発明に係る太陽電池モジュールは、充填材層と、太陽電池とを備える。太陽電池は、充填材層内に配さている。充填材層は、着色充填材層と、透明充填材層とを含む。着色充填材層は、太陽電池の一方側に位置している。透明充填材層は、太陽電池の他方側に位置している。着色充填材層と透明充填材層との間の界面が、太陽電池の他方側の主面よりも一方側であって、太陽電池の厚み方向における中央よりも他方側に位置している。
本発明によれば、太陽電池モジュールの出力特性を改善することができる。
図１は、本発明の一実施形態における積層体の略図的分解断面図である。 図２は、本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの略図的断面図である。 図３は、参考例における太陽電池モジュールの略図的断面図である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
本実施形態では、図１を主として参照しながら、図２に示す太陽電池モジュール１の製造方法の一例について説明する。
太陽電池モジュール１の製造に際しては、まず、図１に示される積層体２０を作製する。具体的には、まず、太陽電池１２を用意する。用意される太陽電池１２は、ひとつであってもよい。また、配線材１４により接続された複数の太陽電池１２を含む少なくともひとつの太陽電池ストリング１５を用意してもよい。ここでは、配線材１４により電気的に接続された複数の太陽電池１２を含む太陽電池ストリング１５を用意する例について説明する。
太陽電池１２は、受光面１２ａと、裏面１２ｂとを有する。受光面１２ａとは、太陽電池１２の２つの主面のうち、主として受光する主面のことであり、他方の主面が裏面１２ｂを構成している。一般的に、受光面１２ａと裏面１２ｂとの両方に電極が設けられている場合は、裏面１２ｂに設けられた電極の方が、受光面１２ａに設けられた電極よりも大面積である。
次に、第１の保護部材１０、透明樹脂シート１６、複数の太陽電池１２、着色樹脂シート１７及び第２の保護部材１１をこの順番で積層することにより積層体２０を作製する。積層体２０では、複数の太陽電池１２の裏面１２ｂ側に着色樹脂シート１７が配されている。複数の太陽電池１２の受光面１２ａ側に透明樹脂シート１６が配されている。
第１の保護部材１０は、太陽電池１２の受光面１２ａ側を保護する部材である。第１の保護部材１０は透光性を有する。第１の保護部材１０は、例えば、ガラスなどにより構成することができる。
第２の保護部材１１は、太陽電池１２の裏面１２ｂ側を保護する部材である。第２の保護部材１１は、例えば、樹脂シートや、金属などからなる反射層を含む樹脂シートにより構成することができる。
透明樹脂シート１６は、太陽電池１２の受光面１２ａの上に配される。ここで、「透明樹脂シート」とは、顔料及び染料を実質的に含まず、入射した光を透過させる樹脂シートである。
着色樹脂シート１７は、太陽電池１２の裏面１２ｂの上に配される。ここで、「着色樹脂シート」とは、顔料及び染料の少なくとも一方を含んでいる樹脂シートである。着色樹脂シート１７は、例えば、酸化チタンなどからなる白色顔料を含んでいることが好ましい。
透明樹脂シート１６と着色樹脂シート１７との厚みは、それぞれ限定されない。透明樹脂シート１６の厚みと着色樹脂シート１７の厚みとは同じであってもよいし、異なっていてもよい。透明樹脂シート１６と着色樹脂シート１７との厚みは、それぞれ、３００μｍ〜６００μｍ程度とすることができる。
次に、積層体２０を加熱しながら加圧することによりラミネートするラミネート工程を行う。なお、ラミネート工程における積層体２０の加熱温度は、例えば、５０℃〜１５０℃程度とすることができる。ラミネート工程における積層体２０に加える圧力は、例えば、５０ｋＰａ〜１００ｋＰａ程度とすることができる。
上記積層体の作製工程及びラミネート工程を行うことにより、図２に示される太陽電池モジュール１を完成させることができる。太陽電池モジュール１は、太陽電池１２を備える。具体的には、太陽電池モジュール１は、配線材１４により電気的に接続された複数の太陽電池１２を含む太陽電池ストリング１５を備える。
複数の太陽電池１２は、第１の保護部材１０と第２の保護部材１１との間に配された充填材層１３内に配されている。充填材層１３は、着色充填材層１３ａと、透明充填材層１３ｂとを有する。着色充填材層１３ａは、第２の保護部材１１と太陽電池１２の裏面１２ｂとの間に配されている。着色充填材層１３ａは、着色樹脂シート１７から構成されたものである。このため、着色充填材層１３ａは、顔料及び染料の少なくとも一方を含む。
透明充填材層１３ｂは、太陽電池１２の受光面１２ａと第１の保護部材１０との間に配されている。透明充填材層１３ｂは、透明樹脂シート１６から構成されたものである。
第２の保護部材１１の上に、複数の太陽電池１２に電気的に接続された配線材が電気的に接続された端子ボックスが設けられていてもよい。太陽電池モジュール１の外側にフレームが設けられていてもよい。
ところで、一般的に、太陽電池の受光面側に配する樹脂シートと、裏面側に配する樹脂シートとは、同じ樹脂材料からなるものとされている。例えば、太陽電池の裏面側に酸化チタン等の顔料を含むエチレン・酢酸ビニル共重合体により構成された樹脂シートを配し、太陽電池の受光面側に顔料を含まないエチレン・酢酸ビニル共重合体により構成された樹脂シートが配される。しかしながら、この場合は、ラミネート工程において、裏面側に配された着色樹脂シートの一部が太陽電池の受光面の上にまで回り込んでしまう場合がある。その結果、図３に示される太陽電池モジュール１００のように、着色充填材層１１３ａが太陽電池１１２の受光面１１２ａの上に位置することになる。従って、太陽電池モジュールの出力特性が低下してしまう。
それに対して本実施形態では、透明樹脂シート１６として、ラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率が着色樹脂シート１７よりも高い樹脂シートを用いる。即ち、ラミネート工程における積層体２０の加熱温度において、着色樹脂シート１７の貯蔵弾性率よりも、透明樹脂シート１６の貯蔵弾性率の方が高い。このため、着色樹脂シート１７と透明樹脂シート１６との界面が太陽電池１２の受光面１２ａよりも裏面側であって、太陽電池１２の厚み方向における中央よりも受光面１２ａ側に位置する。よって、ラミネート工程において着色樹脂シート１７の一部が太陽電池１２の受光面１２ａの上に回り込むことを効果的に抑制することができる。従って、改善された出力特性を有する太陽電池モジュール１を製造することが可能となる。
ところで、ラミネート工程において着色樹脂シートが太陽電池の受光面の上に回り込むことを抑制する観点からは、着色樹脂シートと透明樹脂シートとの界面が太陽電池の厚み方向の中央よりも裏面側に位置するようにラミネート工程を行うことも考えられる。しかしながら、この場合は、着色樹脂シートと透明樹脂シートとの界面において反射した光が太陽電池の側面に入射しやすくなる。従って、太陽電池の受光面への集光効率が低下する。それに対して本実施形態では、着色樹脂シート１７と透明樹脂シート１６との界面が太陽電池１２の厚み方向における中央よりも受光面１２ａ側に位置している。このため、太陽電池１２の受光面１２ａへの集光効率を高めることができる。その結果、さらに改善された出力特性を得ることが可能となる。
透明樹脂シート１６のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率を、着色樹脂シート１７のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率よりも高くする方法は特に限定されない。例えば、着色樹脂シート１７として、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などからなる架橋性樹脂を含む樹脂シートを用い、透明樹脂シート１６として、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンなどからなる非架橋性樹脂を含む樹脂シートを用いてもよい。その場合、着色充填材層１３ａが架橋性樹脂を含み、透明樹脂シート１６が非架橋性樹脂を含む。架橋性樹脂は、ゲル分率が５０％以上であってもよい。非架橋性樹脂は、ゲル分率が５０％未満であってもよい。なお、「ゲル分率」とは、以下の測定方法により測定されるものである。測定対象となる樹脂を１ｇ用意する。その樹脂を、１２０℃において、１００ｍｌのキシレンに、２４時間浸漬する。その後、キシレン中の残留物を取り出し、８０℃で１６時間乾燥させる。その後、乾燥後の残留物の質量を測定する。得られた結果から、以下の式（１）に基づいて、ゲル分率（％）を算出する。
（ゲル分率（％））＝（残留物の質量（ｇ））／（浸漬前の樹脂の質量（ｇ）） ……… （１）
より改善された太陽電池モジュール１を得る観点からは、透明樹脂シート１６のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率を、着色樹脂シート１７のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率の１．５倍以上とすることが好ましく、３倍以上とすることがより好ましい。但し、透明樹脂シート１６のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率が高すぎると、太陽電池１２が割れる可能性がある。従って、透明樹脂シート１６のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率は、１×１０６Ｐａ以下であることが好ましい。
具体的には、着色樹脂シート１７のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率は、５×１０５Ｐａ以下であることが好ましく、３×１０５Ｐａ以下であることがより好ましく、１×１０５Ｐａ以下であることがさらに好ましい。透明樹脂シート１６のラミネート工程における積層体２０の加熱温度における貯蔵弾性率は、８×１０５Ｐａ〜５×１０６Ｐａであることが好ましい。
透明樹脂シート１６の貯蔵弾性率は、ラミネート工程における積層体２０の加熱温度においてのみ、着色樹脂シート１７の貯蔵弾性率よりも高くてもよい。透明樹脂シート１６の貯蔵弾性率は、ラミネート工程における積層体２０の加熱温度においてのみならず、積層体２０の加熱温度よりも低い温度においても、着色樹脂シート１７の貯蔵弾性率よりも高くてもよい。
本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、太陽電池は、裏面側に第１及び第２の電極を有する裏面接合型の太陽電池であってもよい。太陽電池モジュールは、ひとつの太陽電池を備えていてもよい。以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１…太陽電池モジュール
１２…太陽電池
１２ａ…受光面
１２ｂ…裏面
１３…充填材層
１３ａ…着色充填材層
１３ｂ…透明充填材層
１６…透明樹脂シート
１７…着色樹脂シート
２０…積層体

Claims (7)

  1. 太陽電池の一方側に着色樹脂シートを配すると共に前記太陽電池の他方側に透明樹脂シートを配することにより積層体を得、
    前記透明樹脂シートの貯蔵弾性率が前記着色樹脂シートの貯蔵弾性率よりも高くなる温度に加熱しながら前記積層体を加圧することにより、前記太陽電池の一方側に位置しており、前記着色樹脂シートから構成された着色充填材層と、前記太陽電池の他方側に位置しており、前記透明樹脂シートから構成された透明充填材層とを備える太陽電池モジュールを作製する、太陽電池モジュールの製造方法。
  2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
    前記着色樹脂シートとして架橋性樹脂を含むシートを用い、前記透明樹脂シートとして非架橋性樹脂を含むシートを用いる。
  3. 請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
    前記着色樹脂シートとしてエチレン・酢酸ビニル共重合体を含むシートを用い、前記透明樹脂シートとしてポリオレフィンを含むシートを用いる。
  4. 請求項１〜３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において、
    前記着色充填材層が前記太陽電池の他方側主面よりも一方側であって、前記太陽電池の厚み方向における中央よりも他方側に位置するように前記積層体を加圧する。
  5. 充填材層と、
    前記充填材層内に配された太陽電池と、
    を備え、
    前記充填材層は、前記太陽電池の一方側に位置している着色充填材層と、前記太陽電池の他方側に位置している透明充填材層とを含み、
    前記着色充填材層と前記透明充填材層との間の界面が、前記太陽電池の他方側の主面よりも一方側であって、前記太陽電池の厚み方向における中央よりも他方側に位置している、太陽電池モジュール。
  6. 請求項５に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    前記着色充填材層が架橋性樹脂を含み、
    前記透明充填材層が非架橋性樹脂を含む。
  7. 請求項６に記載の太陽電池モジュールにおいて、
    前記着色充填材層がエチレン・酢酸ビニル共重合体を含み、
    前記透明充填材層がポリオレフィンを含む。
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