JPWO2019163152A1 - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 Download PDF

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Abstract

太陽電池モジュールは、受光面側保護部材と、裏面側保護部材と、太陽電池ストリングと、横タブと、出力タブ(11)と、を備える。太陽電池モジュールは、太陽電池ストリングを受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に狭持する封止層と、セル間タブと横タブと出力タブ(11)とを含む複数のタブのうち、いずれか2つのタブの間を絶縁する絶縁シート(72)と、オレフィン系樹脂によりシート状に構成されたオレフィン系樹脂シートを有し太陽電池ストリングの外周側を覆う意匠シート(74)と、横タブと絶縁シート(72)との間に配置された第1の中間封止層(71)と、絶縁シートと意匠シート(74)との間に配置された第2の中間封止層(73)と、を備える。

Description

本発明は、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に太陽電池セルが封止された太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。
従来、太陽電池モジュールの構成として、エチレン酢酸ビニル(Ethylene−Vinyl Acetate:EVA)共重合体を封止材料として用いたものがある。以下では、エチレン酢酸ビニル共重合体を単にEVAと呼ぶ場合がある。
太陽電池モジュールの製造時には、特許文献1に示すように、透明な表面部材、透明な表面封止材、光起電力素子を構成する太陽電池セル、裏面封止材、裏面部材の順に積層された積層体が形成され、ラミネート装置において封止処理がなされる。表面封止材および裏面封止材にはEVAが用いられ、ラミネート装置を用いて積層体を加熱および加圧することによってEVAを溶融および硬化させて太陽電池モジュールの封止が行われる。表面封止材および裏面封止材は、封止性能に加えて絶縁性能を担保するために必要な部材である。
また、太陽電池モジュールは、住宅の屋根の上に設置されることが多い。また、太陽電池モジュールでは、一般的に、四角形状の太陽電池セルが、太陽電池モジュールの設置面の形状に合わせてマトリックス状に複数枚並べられて配置される。
一方、設置面が台形形状または三角形状である場合には、太陽電池セルをマトリックス状に配置することができない。このため、太陽電池モジュールの形状も設置面に合わせた形状とされ、設置面の台形形状または三角形状の斜辺に対応する側では太陽電池セルの配置を階段状にせざるを得ない。このため、太陽電池モジュールにおいては、斜辺の近くに台形形状を組み合わせたような階段状の形状を有し、太陽電池セルが配置されていない空白領域が形成される。
これに対して、特許文献2に示されるように、空白領域に三角形のダミーセルを配置すること、および空白領域を太陽電池セルと同一色に彩色することが提案されている。空白領域を太陽電池セルと同一色に彩色するためには、意匠シートを用いることができる。一般的にこのような意匠シートには、色をよりはっきりと視認できるように、ポリエチレンテレフタレート(Poly Ethylene Terephthalate:PET)樹脂からなる樹脂シートが使用される。
特許第2915327号公報 特許第3410315号公報
しかしながら、上記特許文献1に対して上記の意匠シートを配置した場合、PETを使用した意匠シートは封止材との親和性が低いため、長期間の屋外暴露および高温高湿環境により意匠シートの表面に気泡が発生し、気泡による外観不良が発生する。また、長期間の屋外暴露および高温高湿環境により使用しているPETが劣化し色調が変化する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、気泡の発生および色調の変化による外観品質の低下を抑制することが可能な太陽電池モジュールを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池モジュールは、受光面側に配置されて光透過性を有する受光面側保護部材と、受光面と対向する裏面側に配置された裏面側保護部材と、複数の太陽電池セルがセル間タブで電気的に直列に接続された太陽電池ストリングと、複数の太陽電池ストリング同士を電気的に直列に接続する横タブと、太陽電池ストリングから裏面側保護部材の外側に出力を取り出す出力タブと、を備える。また、太陽電池モジュールは、樹脂からなり太陽電池ストリングを受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に狭持する封止層と、セル間タブと横タブと出力タブとを含む複数のタブのうち、いずれか2つのタブの間を絶縁する絶縁シートと、オレフィン系樹脂によりシート状に構成されたオレフィン系樹脂シートを有し、太陽電池ストリングの外周側を覆う意匠シートと、横タブと絶縁シートとの間に配置されて横タブと絶縁シートとを非接触状態とする第1の中間封止層と、絶縁シートと意匠シートとの間に配置されて絶縁シートと意匠シートとを非接触状態とする第2の中間封止層と、を備える。
本発明によれば、気泡の発生および色調の変化による外観品質の低下を抑制することが可能な太陽電池モジュールが得られる、という効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの配置領域の構成を模式的に示す断面図である。 図2は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールを裏面側から透視した模式図である。 図3は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの電気回路的な接続構成を示した模式図である。 図4は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールを裏面側から見た模式平面図である。 図5は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールにおける太陽電池ストリングの端部周辺の構成を示す概念図であり、図2において絶縁シートが配置されている領域Xの構成を示す概念図である。 図6は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールにおける太陽電池ストリングの端部周辺の構成を示す概念図であり、図2において絶縁シートが配置されていない領域Y1の構成を示す概念図である。 図7は、本発明の実施の形態1における太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。 図8は、本発明の実施の形態1における太陽電池モジュールの製造方法における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。 図9は、本発明の実施の形態1における太陽電池モジュールの製造方法における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。 図10は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において、第1の中間封止層シートと絶縁シートとを積層する前の状態を模式的に示す拡大図である。 図11は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において、第1の中間封止層シートと絶縁シートが積層された状態を模式的に示す拡大平面図である。 図12は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において積層される絶縁シートの上面図である。 図13は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において積層される絶縁シートの断面図である。 図14は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において第2の中間封止層シートが積層された状態を模式的に示す拡大平面図である。 図15は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において意匠シートが積層された状態を模式的に示す拡大平面図である。 図16は、実施例2における積層体を裏面側から透視した模式図である。 図17は、実施例2における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す要部断面図である。 図18は、実施例2における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す要部断面図である。 図19は、比較例1における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。 図20は、比較例1における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。 図21は、比較例2における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。 図22は、比較例2における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。 図23は、比較例3における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。 図24は、比較例3における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。 図25は、実施例および比較例のサンプルの気泡発生の有無の評価結果を示す図である。 図26は、比較例1のサンプルにおける、第2の中間封止層シートを被せていない部分であり気泡が発生した気泡発生領域を示す模式図である。 図27は、比較例2のサンプルにおける、第2の中間封止層シートを被せていない部分であり気泡が発生した気泡発生領域を示す模式図である。 図28は、比較例3のサンプルにおける、第2の中間封止層シートを被せていない部分であり気泡が発生した気泡発生領域を示す模式図である。 図29は、実施例および比較例のシート耐候性試験結果のEVA接着強度を示す図である。 図30は、実施例および比較例のシート耐候性試験結果の外観確認を示す図である。
以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。また、断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合がある。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの配置領域の構成を模式的に示す断面図である。図2は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールを裏面側から透視した模式図である。図3は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの電気回路的な接続構成を示した模式図である。図4は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールを裏面側から見た模式平面図である。図5は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールにおける太陽電池ストリングの端部周辺の構成を示す概念図であり、図2において絶縁シート72が配置されている領域Xの構成を示す概念図である。図6は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールにおける太陽電池ストリングの端部周辺の構成を示す概念図であり、図2において絶縁シート72が配置されていない領域Y1の構成を示す概念図である。
なお、図5および図6では、主に太陽電池モジュール50の面方向における各構成部の包含関係、すなわち位置関係について示している。また、図5と図6とにおいては、太陽電池モジュールの厚みが異なって図示されているが、出力タブ11、S1−S2間横タブ21および絶縁シート72は、厚みが0.1mm以下の薄い厚みを有するため、太陽電池モジュール50の内の封止層の厚みが部位によって異なることで、太陽電池モジュール全体としては同じ厚みとされている。また、図5および図6では、理解の容易のため、封止層の領域にハッチングを付している。
まず、本実施の形態1にかかる太陽電池モジュール50における太陽電池セルの配置領域の構成について説明する。本実施の形態1にかかる太陽電池モジュール50は、図1に示すように、受光面A側に配置された受光面側保護部材である透光性基板1と、受光面側に配置された第1の封止材である受光面封止層2と、セル間タブ4により接続され同一面上に配列された複数の太陽電池セル3と、受光面Aと対向する裏面B側に配置された第2の封止材である裏面封止層5と、裏面側に配置された裏面側保護部材としての裏面側被覆フィルムであるバックシート6とが順次積層されている。また、太陽電池モジュール50は、周辺を保持する図示しない保持フレームが外周に取り付けられ、太陽電池モジュールの裏面に端子ボックスが接着される。太陽電池モジュール50においては、太陽光は、透光性基板1の表面側から入射する。
透光性基板1には、ガラス材あるいはポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材が用いられる。透光性基板1の受光面には太陽光が入射する。なお、ここでは透光性基板1として透光性のガラス基板を用いているが、透光性を有する材料であれば例えば樹脂板などを使用してもよい。透光性基板1は、太陽電池モジュール50の受光面A側に位置する受光面封止層2の外表面に固定されている。
受光面封止層2には、熱可塑性および光透過性を有する樹脂であるEVAが用いられる。本実施の形態1では、受光面封止層2にはEVAを用いたが、この他、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂をはじめとする透光性を有する熱硬化性樹脂あるいはその積層体を使用することが可能である。さらにまた、これら受光面封止層2に用いられる封止用樹脂は、耐候性、強度および接着性を向上させるために架橋させることが効果的である。受光面封止層2の接着性は、透光性基板1との接着性に加え、太陽電池セル3との接着性も求められる。架橋の方法としては熱によりラジカルを生成するものが有効である。さらに、耐光性を向上させるため紫外線吸収剤を添加することが好ましい。ただし、太陽電池モジュールの出力を向上させるためには紫外線吸収剤量を減少させることが好ましい。
裏面封止層5には、受光面封止層2と同じ材料を用いることができる。なお、意匠性と発電量とを確保する観点からは、裏面封止層5は白色であることが好ましい。裏面封止層5を構成する樹脂が白色であることが好ましい理由は、透光性基板1から入射して裏面封止層5まで到達した太陽光が、白色の樹脂で反射されて光路長の損失なく太陽電池セル3に再入射して発電に寄与するためである。そして、受光面封止層2と裏面封止層5とにより、太陽電池セル3を透光性基板1とバックシート6との間に狭持する封止層が構成される。
バックシート6は、太陽電池モジュール50の受光面と対向する裏面B側に位置する裏面封止層5の外表面に固定されており、太陽電池セル3を湿気から保護する機能を有している。バックシート6は、裏面封止層5と接する面ではそれらと密着性が高い樹脂であることが好ましい。バックシート6の大気側最外層はポリエチレンテレフタレート(Poly Etylen Teleftarate:PET)またはポリフッ化ビニル(Polyvinyl Fluoride:PVF)をはじめとする耐候性が高い樹脂であることが好ましい。なお、ポリフッ化ビニルは、ポリビニルフルオライドとも呼ばれる。
太陽電池セル3は、結晶系太陽電池をはじめとする太陽電池セルを用いることができる。結晶系太陽電池セルとしては、単結晶シリコン太陽電池セル、多結晶シリコン太陽電池セルといったものが挙げられる。
図2および図3に示すように、複数個の太陽電池セル3がセル間タブ4によって電気的に接続されることにより、太陽電池ストリングS1から太陽電池ストリングS5が構成されている。そして、太陽電池ストリングS1から太陽電池ストリングS5が配列されることによって、太陽電池セル群である太陽電池アレイが構成されている。以下、太陽電池ストリングをストリングと呼ぶ場合がある。図2および図3では太陽電池セル3同士を接続するセル間タブ4を2本で記載しているが、太陽電池セル3同士を接続するセル間タブ4の数は3本以上でも構わない。なお、上下方向は、セル間タブ4による太陽電池セル3の連結方向と同じ方向である。また、左右方向は、ストリングS1からストリングS5が配列されている方向と同じ方向である。
図2中、左から1列目のストリングS1は、3枚の太陽電池セル3と、ストリングS1における太陽電池セル3のうち上段側の太陽電池セル3の裏面電極3bと下段側の太陽電池セル3の受光面電極3aとを電気的に接続するセル間タブ4と、を有する。
図2中、左から2列目のストリングS2は、4枚の太陽電池セル3と、ストリングS2における上下の太陽電池セル3のうち下段側の太陽電池セル3の裏面電極3bと上段側の太陽電池セル3の受光面電極3aとを電気的に接続するセル間タブ4と、を有する。ストリングS1とストリングS2とは、最下段の太陽電池セル3の位置を揃えて配置されている。ストリングS1とストリングS2は、最下段の太陽電池セル3の下側で、S1−S2間横タブ21によって電気的に接続されている。
図2中、左から3列目のストリングS3は、5枚の太陽電池セル3と、ストリングS3における上下の太陽電池セル3のうち上段側の太陽電池セル3の裏面電極3bと下段側の太陽電池セル3の受光面電極3aとを電気的に接続するセル間タブ4と、を有する。ストリングS1とストリングS2とストリングS3とは、最下段の太陽電池セル3の位置を揃えて配置されている。ストリングS2とストリングS3とは、最上段の太陽電池セル3の上側で、S2−S3間横タブ22によって電気的に接続されている。
ストリングS2とストリングS3とは、上段側では、1枚の太陽電池セル3の分だけ高さが異なる。このため、高さが異なる位置にある太陽電池セル3同士を電気的に接続するために、S2−S3間横タブ22は、ストリングS3の最上段の太陽電池セル3に接続されたセル間タブ4と電気的に接続するS3上側タブ22aと、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3に接続されたセル間タブ4と電気的に接続するS2上側タブ22bと、S3上側タブ22aとS2上側タブ22bとをストリングS3の最上段の太陽電池セル3の左側、すなわちストリングS2側で接続するS2−S3接続タブ22cとを有する。S3上側タブ22aは、ストリングS3の最上段の太陽電池セル3の上側においてセル間タブ4と電気的に接続する。S2上側タブ22bは、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の上側においてセル間タブ4と電気的に接続する。
図2中、左から4列目のストリングS4は、6枚の太陽電池セル3と、ストリングS4における上下の太陽電池セル3のうち下段側の太陽電池セル3の裏面電極3bと上段側の太陽電池セル3の受光面電極3aとを接続するセル間タブ4と、を有する。ストリングS3とストリングS4とは、最下段の太陽電池セル3の位置を揃えて配置されている。ストリングS3とストリングS4とは、最下段の太陽電池セル3の下側で、S3−S4間横タブ23によって電気的に接続されている。
図2中、左から5列目のストリングS5は、7枚の太陽電池セル3と、ストリングS5における上下の太陽電池セル3のうち上段側の太陽電池セル3の裏面電極3bと下段側の太陽電池セル3の受光面電極3aとを接続するセル間タブ4と、を有する。ストリングS4とストリングS5は、最下段の太陽電池セル3の位置を揃えて配置されている。ストリングS4とストリングS5とは、最上段の太陽電池セル3の上側で、S4−S5間横タブ24により接続されている。
ストリングS4とストリングS5とは、上段側では、1枚の太陽電池セル3の分だけ高さが異なる。このため、高さが異なる位置にある太陽電池セル3同士を電気的に接続するために、S4−S5間横タブ24は、ストリングS5の最上段の太陽電池セル3に接続されたセル間タブ4と電気的に接続するS5上側タブ24aと、ストリングS4の最上段の太陽電池セル3に接続されたセル間タブ4と電気的に接続するS4上側タブ24bと、S5上側タブ24aとS4上側タブ24bとをストリングS5の最上段の太陽電池セル3の左側で接続するS4−S5接続タブ24cとを有する。S5上側タブ24aは、ストリングS5の最上段の太陽電池セル3の上側においてセル間タブ4と電気的に接続する。S4上側タブ24bは、ストリングS4の最上段の太陽電池セル3の上側においてセル間タブ4と電気的に接続する。
また、図2および図3に示すように、図中、左から1列目のストリングS1の最上段の太陽電池セル3から、バックシート6の外側、すなわち太陽電池モジュール50の外側に出力を取り出すための出力タブ11が太陽電池モジュールの外側に取り出される。取り出し位置は、後述する取出タブ31と合わせて取り出すため、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の裏側付近となる。したがって、ストリングS1の最上段の太陽電池セル3の上側から、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の裏側付近まで、出力タブ11が配線される。取り出し位置のバックシート6には取り出し穴6aが設けられる。
S2上側タブ22bから、後述するバイパスダイオード41に接続するための取出タブ31が太陽電池モジュールの外側に取り出される。取り出し位置は、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の裏側付近で、取り出し位置のバックシート6には取り出し穴6aが設けられる。
出力タブ11と取出タブ31とのバックシート6の取り出し穴6aを覆って負極側端子ボックス51がバックシート6の裏面に接着される。負極側端子ボックス51の内部で、出力タブ11と取出タブ31の間に出力タブ11から取出タブ31への方向が順方向となるようにバイパスダイオード41が接続される。出力タブ11とバイパスダイオード41との接続点から、負極側端子ボックス51の外部に、負極側出力ケーブル52が接続される。
図中、左から5列目のストリングS5の最下段から、出力を取り出すための出力タブ12が太陽電池モジュール50の外側に取り出される。取り出し位置は、後述する取出タブ32,33と合わせて取り出すため、ストリングS4の最下段の太陽電池セル3の裏側付近となる。したがって、ストリングS5の最下段の太陽電池セル3の下側から、ストリングS4の最下段の太陽電池セル3の裏側付近まで、出力タブ12が配線される。取り出し位置のバックシート6には取り出し穴6bを設ける。
ストリングS3とストリングS4を最下段下側で接続するS3−S4間横タブ23から、バイパスダイオード42,43に接続するための取出タブ33が太陽電池モジュール50の外側に取り出される。取り出し位置は、ストリングS4の最下段の太陽電池セル3の裏側付近のバックシート6に設けられた取り出し穴6bとなる。
ストリングS1とストリングS2を最下段下側で接続するS1−S2間横タブ21から、バイパスダイオード42に接続するための取出タブ32が太陽電池モジュール50の外側に取り出される。取り出し位置は、ストリングS4の最下段の太陽電池セル3の裏側付近のバックシート6に設けられた取り出し穴6bとなる。
出力タブ12と取出タブ32と取出タブ33とが取り出されるバックシート6の取り出し穴6bを覆って正極側端子ボックス53がバックシート6の裏面に接着される。正極側端子ボックス53の内部で、出力タブ12と取出タブ32の間に取出タブ32から出力タブ12への方向が順方向となるようにバイパスダイオード42,43が接続される。出力タブ12とバイパスダイオード43との接続点から、正極側端子ボックス53の外部に、正極側出力ケーブル54が接続される。
バイパスダイオードは、両極の間に接続されたストリングに含まれる太陽電池セルへの日射がさえぎられる等で非発電状態となったときに、他のストリングの出力電流をバイパスする。
つぎに、太陽電池モジュール50における太陽電池ストリングの端部周辺の構成について説明する。図5では、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の端部周辺、すなわちS2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bの周辺部であり、意匠シート74の端部周辺の構成を模式的に示している。図6では、ストリングS4の最上段の太陽電池セル3の端部周辺、すなわちS4−S5間横タブ24のS4上側タブ24bの周辺部であり、意匠シート74の端部周辺の構成を模式的に示している。
S2上側タブ22bの周辺部では、図5に示すように、透光性基板1上に、受光面封止層2と、S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bと、第1の中間封止層71と、絶縁シート72と、第2の中間封止層73と、出力タブ11と、意匠シート74と、裏面封止層5と、バックシート6と、が積層されている。なお、位置によっては、上記の構成部材のいずれかが存在していない領域がある。上記の構成部材は、透光性基板1の面内方向と平行な面に沿って設けられている。
また、S4上側タブ24bの周辺部では、図6に示すように、透光性基板1上に、受光面封止層2と、セル間タブ4と、意匠シート74と、裏面封止層5と、バックシート6と、が積層されている。なお、図5と図6とにおいては、太陽電池モジュールの厚みが異なって図示されているが、出力タブ11、S2−S3間横タブ22および絶縁シート72は、厚みが0.1mm以下の薄い厚みを有するため、太陽電池モジュールの内の封止層の厚みが部位によって異なることで、太陽電池モジュール全体としては同じ厚みとされている。
第1の中間封止層71は、絶縁シート72の面方向において、S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bと絶縁シート72とが重複する第1の重複領域を包含して、S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bと絶縁シート72との間に配置されている。第1の中間封止層71には、受光面封止層2と同じ材料を用いることができる。
絶縁シート72は、太陽電池モジュール50の内部において、第1の中間封止層71と第2の中間封止層73との間に挟まれて固定されている。絶縁シート72は、出力タブ11とS2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bとの間に配置されて出力タブ11とS2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bとの間の絶縁性を高める機能を有している。また、絶縁シート72は、出力タブ11と太陽電池セル3との間に配置されて出力タブ11と太陽電池セル3との間の絶縁性を高める機能を有している。絶縁シート72の受光面側の面には、全面が第1の中間封止層71が密着している。また、絶縁シート72の裏面側の面は、全面が第2の中間封止層73が密着している。
絶縁シート72は、第1の中間封止層71および第2の中間封止層73と接する面では、これらと密着性が高い樹脂であることが好ましい。また、絶縁シート72は、裏面封止層5と接する面では、裏面封止層5と密着性が高い樹脂であることが好ましい。絶縁シート72には、PETシートまたはポリビニリデンフタレートをはじめとする絶縁性を有する樹脂シートを用いることができる。
第2の中間封止層73は、絶縁シート72の面方向において、出力タブ11および絶縁シート72と、意匠シート74とが重複する第2の重複領域を包含して、出力タブ11および絶縁シート72と、意匠シート74との間に配置されている。第2の中間封止層73には、受光面封止層2と同じ材料を用いることができる。
意匠シート74は、絶縁シート72の裏面側に配置されて太陽電池モジュール50の内部に固定されており、太陽電池セル3の外周側を覆って太陽電池モジュール50の意匠性を高めている。意匠シート74は、太陽電池セル3の上部には、配置されていない。意匠シート74は、S2上側タブ22bの周辺部では、図5に示すように、第2の中間封止層73と裏面封止層5との間に挟まれて固定されている。また、意匠シート74の受光面側の一部には、出力タブ11が接している。また、意匠シート74は、S4上側タブ24bの周辺部では、図6に示すように、受光面封止層2と裏面封止層5との間に挟まれて固定されている。また、意匠シート74の受光面側の一部には、S4上側タブ24bが接している。
意匠シート74は、受光面側で中間封止層と接する面積が絶縁シート72より大きいので、第2の中間封止層73と接する面では、第2の中間封止層73と密着性が、絶縁シート72と第1の中間封止層71との密着性より高いことが好ましい。また、意匠シート74は、受光面封止層2と接する面では、受光面封止層2との密着性が、絶縁シート72と第1の中間封止層71との密着性より高いことが好ましい。意匠シート74は、第2の中間封止層73、受光面封止層2との密着性を、絶縁シート72と第1の中間封止層71との密着性より高めるために、EVAとの親和性が高いオレフィン系樹脂であることが好ましい。オレフィン系樹脂の材質としては、ポリプロピレン(Poly Propylene:PP)樹脂またはポリエチレン(Poly Ethylene:PE)樹脂等の、EVAとの接着性が高く、耐候性が高い樹脂であることが好ましい。また、単層のオレフィン系樹脂シートを意匠シート74とした場合、オレフィン系樹脂は、柔軟性が高く剛性が低いため、作業性が悪くなったり、後述するステップS105の封止工程においてシワが発生することがある。本実施の形態1では、意匠シート74には、オレフィン系樹脂の低い剛性を補うために剛性の高いPET樹脂シートとオレフィン系樹脂シートを貼り合せにより積層して多層構造とした多層樹脂シートを用いる。これにより、作業性が改善されるとともに、ラミネート時のシワの発生を改善させることができる。本実施の形態1では、意匠シート74にオレフィン系樹脂であるPE樹脂シートとPET樹脂シートとを接着剤で貼り合せた多層樹脂シート用いることで、第2の中間封止層73、受光面封止層2との密着性が高められている。
意匠シート74である多層樹脂シートは、透明なPET樹脂シートと、太陽電池セル3と同じ色調である黒色のオレフィン系樹脂シートを貼り合せて形成される。多層樹脂シートは、オレフィン系樹脂シート側が受光面側となるように配置される。
太陽電池セル3は、太陽光を入射させるために反射防止構造を備えており、外観上は黒色に見える。従って、PET樹脂シートとオレフィン系樹脂シートとを貼り合せた意匠シート74において、オレフィン系樹脂シートを黒色とすることにより、太陽電池セル3と同じ色調とすることができる。
なお、意匠シート74には、単層のオレフィン系樹脂のみで構成されたシートを用いてもよい。単層のオレフィン系樹脂シートを用いる場合、ガラス繊維等で剛性を高めることが望ましい。また、2種類のオレフィン系樹脂シートを貼り合わせた多層樹脂シートを用いても良い。
太陽電池モジュール50では、図2に示すようにストリングの列ごとに太陽電池セル3の直列接続枚数を増やすことにより、一辺を斜辺とする台形形状を成している。太陽電池セル3は正方形平板状を成すので、太陽電池セル群の斜辺側の縁は階段状となっている。そのため、太陽電池セル群と斜辺との間に、複数の三角形が頂部と頂部を重ねながら連結された形状であるのこぎり歯形状の空白領域が形成されている。そして、この領域に領域全体を覆うように、領域とほぼ同じ形状で太陽電池セル3と同じ色調の意匠シート74が配置されている。なお、太陽電池モジュール50の外周縁は、図示しないフレームにより全周にわたって覆われている。
上記のように、このような構成の太陽電池モジュール50においては、太陽電池セル3が配置されている以外の空白領域に太陽電池セル3と同じ色調の意匠シート74が配置されている。太陽電池セル3と同じ色調の意匠シート74と太陽電池セル3とが配置されることで、太陽電池モジュール50は、外観の違和感がなく、意匠上優れたものとされている。
また、太陽電池モジュール50においては、空白領域がフレームと太陽電池セル3との間に形成される領域を有するものであれば、意匠シート74を配置することで外観の美感を向上できるという効果を得ることができる。
つぎに、太陽電池モジュール50の製造方法について説明する。図7は、本発明の実施の形態1における太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。受光面封止層シート2sは、上述した受光面封止層2を構成する材料からなるシートである。第1の中間封止層シート71sは、上述した第1の中間封止層71を構成する材料からなるシートである。第2の中間封止層シート73sは、上述した第2の中間封止層73を構成する材料からなるシートである。裏面封止層シート5sは、上述した裏面封止層5を構成する材料からなるシートである。
図8は、本発明の実施の形態1における太陽電池モジュールの製造方法における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図8は、図2における領域Xに対応する部分の要部断面図を示している。図9は、本発明の実施の形態1における太陽電池モジュールの製造方法における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図9は、図2における領域Y1に対応する部分の要部断面図を示している。図8および図9では、主に太陽電池モジュール50の面方向における各構成部の包含関係、すなわち位置関係について示している。積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部での積層構成は、図8に示す構成とされる。また、積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部での積層構成は、図9に示す構成とされる。
本実施の形態1にかかる太陽電池モジュール50の製造方法は、透光性基板1と、第1の封止層シートである受光面封止層シート2sと、太陽電池ストリングと、第1の中間封止層シート71sと、絶縁シート72と、第2の中間封止層シート73sと、意匠シート74と、第2の封止層シートである裏面封止層シート5sと、バックシート6と、を順次積層して積層体を形成する積層工程と、ラミネート処理によって積層体を加熱および加圧して太陽電池セル3を透光性基板1とバックシート6との間に封止する封止工程と、を含む。
まず、ステップS101において、太陽電池セル3を形成する。つぎに、ステップS102において、太陽電池セル3にセル間タブ4を固着することで、複数の太陽電池セル3をセル間タブ4で接続してストリングSを形成する。続いてステップS103の積層工程において、積層体を形成する。積層体の形成は、透光性のガラス基板からなる透光性基板1上に、受光面封止層シート2sおよびストリングSを順次積層する。さらに、封止材の充填および絶縁シート72と接する部分の気泡発生の抑制を目的とした第1の中間封止層シート71s、絶縁を目的とした絶縁シート72、封止材の充填および絶縁シート72および意匠シート74と接する部分の気泡発生の抑制を目的とした第2の中間封止層シート73s、意匠性の向上を目的とした意匠シート74、裏面封止層シート5s、バックシート6をストリングS上に順次積層し、積層体を形成する。
そして、ステップS104において、減圧工程を実施してステップS103において得られた積層体の搬入された図示しないラミネート装置内を減圧する。つぎに、ステップS105の封止工程において、一括熱処理工程を実施して積層体を溶融加圧工程で加熱および加圧し、その後、積層体を冷却させることで、太陽電池セル3が封止された太陽電池モジュール50が形成される。そして、太陽電池モジュール50は、周囲がフレームで固定され、負極側端子ボックス51および正極側端子ボックス53が取り付けられる。
つぎに、ステップS103におけるS2上側タブおよび出力タブの周辺部での積層工程について説明する。図10から図15に、本発明の実施の形態1における太陽電池モジュールの製造方法における積層工程での、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3、S2上側タブおよび出力タブの周辺部における積層方法を示す。
図10は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において、第1の中間封止層シートと絶縁シートとを積層する前の状態を模式的に示す拡大図である。透光性基板1上に受光面封止層シート2sおよびストリングSを積層した後、図10に示すように、太陽電池セル3の裏面電極3bから太陽電池セル3の上辺側に4本のセル間タブ4が接続され、太陽電池セル3の上辺の外側でS2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bと接続される。S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bには、バイパスダイオード41に接続するための取出タブ31が接続され、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の裏面付近に引き出される。
また、ストリングS1の最上段の太陽電池セル3の上辺の側横タブから、図10に示すように、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の左辺外側に沿って、出力タブ11が配線される。出力タブ11は、S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bよりも上側で、太陽電池セル3の面内方向において横タブ22のS2上側タブ22bに重なって、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の裏面付近に引き出される。
図11は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において、第1の中間封止層シートと絶縁シートが積層された状態を模式的に示す拡大平面図である。図12は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において積層される絶縁シートの上面図である。図13は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において積層される絶縁シートの断面図である。図11では、バックシート6に設けられた取り出し穴6aの位置を破線で示している。
絶縁シート72は、S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bと出力タブ11と、の間に挟み込まれ、S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bと出力タブ11とを絶縁する。また、絶縁シート72には、S2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bと取出タブ31との接続箇所に対応する位置に切り込み61が設けられており、取出タブ31は、切り込み61から絶縁シート72の裏面側に引き出される。また、絶縁シート72は、出力タブ11および取出タブ31と、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の裏面との間に挟み込まれ、出力タブ11および取出タブ31とストリングS2の最上段の太陽電池セル3とを絶縁する。
絶縁シート72は、長方形状の外形を有し、左辺がS2上側タブ22bの左端よりも左側の位置となり、右辺が取出タブ31よりも右側となり、上辺が出力タブ11の上端よりも上側の位置となり、下辺がバックシート6に設けられた取り出し穴6aよりも下側の位置になる大きさで構成される。
絶縁シート72における受光面側に配置される面には、絶縁シート72と同じ大きさで、第1の中間封止層シート71sがあらかじめ積層されている。絶縁シート72および第1の中間封止層シート71sには、取出タブ31を挟み込むための切り込み61が設けられている。
なお、絶縁シートとして、出力タブと横タブとの間に配置されて出力タブと横タブとを絶縁する絶縁シート72について説明したが、これに限られるものではない。複数の太陽電池セル3を電気的に直列に接続して太陽電池ストリングを形成するセル間タブ4、複数の太陽電池ストリング同士を電気的に直列に接続するS1−S2間横タブ21、S2−S3間横タブ22、S3−S4間横タブ23、S4−S5間横タブ24、太陽電池ストリングから裏面側保護部材の外側に出力を取り出す出力タブ11,12、バイパスダイオード41,42,43に接続するための取出タブ31,32,33、を含む複数のタブのうち、いずれか2つのタブの間を絶縁する絶縁シートに対して意匠シート74が重なる場合にも本発明を適用することができる。
図14は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において第2の中間封止層シートが積層された状態を模式的に示す拡大平面図である。第2の中間封止層シート73sは、出力タブ11と絶縁シート72との間に挟み込まれる。第2の中間封止層シート73sは、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3の外側では、絶縁シート72よりも広い箇所を覆うように配置される。
図15は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池モジュールの製造方法の積層工程において意匠シートが積層された状態を模式的に示す拡大平面図である。意匠シート74は、上述した太陽電池セル群と斜辺との間の歯形状の空白領域に、ストリングS2の最上段の太陽電池セル3に重ならないように積層される。
オレフィン系樹脂とPETとを貼り合せた意匠シート74のオレフィン系樹脂面と、PETからなる絶縁シート72とが接する場合は、裏面封止層シート5sのEVAのみではラミネート中にEVAがオレフィン系樹脂とPETとを貼り合せた意匠シート74の表面の一部を覆うことができない。このため、意匠シート74のオレフィン系樹脂面に気泡が残留し、太陽電池モジュール50を透光性基板1側から見た場合に気泡が確認される。すなわち、EVAが意匠シート74のオレフィン系樹脂面まで浸透しない場合には、ラミネート処理後に、意匠シート74と絶縁シート72との間に気泡が発生して、すなわち意匠シート74のオレフィン系樹脂面および絶縁シート72の表面に気泡が発生して外観品質の低下を起こす可能性がある。
一方、図2の領域Y1に代表される、絶縁シート72が配置されていない領域では、意匠シート74の透光性基板1側に、セル間タブ4、出力タブ11、S2−S3間横タブ22およびS4−S5間横タブ24といったタブが存在し、タブのバックシート6側にオレフィン系樹脂とPETを貼り合せた意匠シート74と裏面封止層5のEVAとがこの順で存在する。この場合は、タブが光を透過させないため、太陽電池モジュール50を透光性基板1側から見た場合に、太陽電池モジュール50の外観品質の問題は無い。
そこで、本実施の形態1の太陽電池モジュールの製造方法では、EVA等の封止材との親和性の高いオレフィン系樹脂とPETとを貼り合せた意匠シート74と、PETからなる絶縁シート72との間にEVAを充填させるために、第2の中間封止層シート73sを用いて第2の中間封止層73を形成する。これにより、太陽電池モジュール50では、EVAが意匠シート74の表面を確実に覆い、ラミネート処理後に、意匠シート74の表面および絶縁シート72の表面に気泡が発生することによる外観品質の低下を抑制できる。また、オレフィン樹脂シートはEVAとの親和性が高く、接着力が高くなるため、経年劣化によって意匠シート74表面に残存していた気泡およびEVAから発生した気泡が意匠シート74の表面に溜まることによる外観品質の低下を抑制することができる。
すなわち、本実施の形態1の太陽電池モジュールの製造方法では、領域Xにおいて、オレフィン系樹脂とPETとを貼り合せた意匠シート74と、PETからなる絶縁シート72とが接触することを防止するために、気泡抑制を目的としたEVAからなる第2の中間封止層73をオレフィン系樹脂とPETとを貼り合せた意匠シート74の表面に設ける。これにより、意匠シート74と絶縁シート72を非接触状態として、意匠シート74と絶縁シート72との間の気泡の発生を抑制できる。そして、第2の中間封止層73を設けることによって、オレフィン系樹脂とPETとを貼り合せた意匠シート74の絶縁シート72側のシート表面にEVAを接着させることができるとともに、経年劣化による気泡の発生を抑制できる。
また、後述する領域Y2において、セル間タブ4と意匠シート74aとが接触することを防止するために、セル間タブ4とオレフィン系樹脂とPETを貼り合せた意匠シート74aとが向き合う面にEVAからなる第3の中間封止層シート75sを挿入する。これにより、セル間タブ4とオレフィン系樹脂とPETを貼り合せた意匠シート74aとを非接触状態として、セル間タブ4と、オレフィン系樹脂とPETとを貼り合せた意匠シート74aとの間の気泡の発生を抑制することが可能である。
したがって、上述した実施の形態1の太陽電池モジュール50の製造方法は、ラミネート処理後、および長期間にわたる使用後における、透光性基板1側から視認できる意匠シート74上と絶縁シート72上とにおける気泡の発生を抑制することができる。これにより、実施の形態1の太陽電池モジュール50の製造方法では、生産時の気泡の発生が無く、また出荷後の屋外設置においても気泡の発生が無い、生産時および長期間にわたる使用に伴う経年劣化による外観品質の低下を従来品よりも抑制することが可能な太陽電池モジュール50が得られる。
なお、オレフィン系樹脂のラミネート時には、オレフィン系樹脂の剛性が低い場合にシワの発生による外観不良が発生する可能性があるため、オレフィン系樹脂とPETを貼り合せて使用することが望ましい。なお、材質の異なるオレフィン系樹脂を張り合わせて使用してもよい。また、PET側のEVA等の封止材との親和性を高めて、モジュール裏面側の意匠性を高めたい場合には、オレフィン系樹脂/PET/オレフィン系樹脂の順に貼り合せた多層樹脂シートを用いても良い。
つぎに、具体的な実施例に基づいて、本実施の形態1にかかる太陽電池モジュール50の製造方法について説明する。
以下、実施の形態1の、出力タブ11と取出タブ31付近の積層構造について詳細に説明する。
(実施例1)
実施例1では、上述した実施の形態1の太陽電池モジュール50の製造方法にしたがって、太陽電池モジュールのサンプルを作製した。主な工程は以下のようにして行った。透光性基板1として外形寸法が1700mm×1000mmであり、厚みが3.2mmの白板ガラスを準備した。
太陽電池モジュール50の全体的な積層工程としては、透光性基板1に接する受光面封止層2形成用の受光面封止層シート2sとしてEVA樹脂シートを用意し、その上に、太陽電池セル3を直列にセル間タブ4で接続したストリング、裏面封止層シート5sおよびバックシート6を積層して積層体を形成した。
また、図2における領域X、すなわちS2−S3間横タブ22のS2上側タブ22bの周辺部であり、意匠シート74の端部周辺では、以下のように構成部の積層を行った。ストリングに半田付けされている、出力を取り出すための出力タブ11および取出タブ31と太陽電池セル3との絶縁を確保するために、外形寸法が100mm×100mmであり、厚みが0.04mmの第1の中間封止層シート71sであるEVAシートと、外形寸法が100mm×100mmであり、厚みが0.05mmの絶縁シート72であるPETシートと、を出力タブ11および取出タブ31と太陽電池セル3との間に重ねて挿入した。
そして、絶縁シート72であるPETシートよりも大きい、外形寸法が120mm×120mmであり、厚みが0.4mmの第2の中間封止層シート73sであるEVAシートを、絶縁シート72のPETシートが左右およびストリングS2の最上段の太陽電池セル3の上側において、はみ出さないように積層した。さらに、その上から意匠性を確保するための意匠シート74であるPE樹脂シートとPET樹脂シートを貼り合せた多層樹脂シート、裏面封止層シート5sおよびバックシート6を積層した。すなわち、実施例1では、図8に示すように、第2の中間封止層シート73sは、絶縁シート72と意匠シート74とが向かい合う領域の全てを包含している。この意匠シート74は、非オレフィン系樹脂によりシート状に構成された非オレフィン系樹脂シートである。
また、図2における領域Y1、すなわちS4−S5間横タブ24のS4上側タブ24bの周辺部であり、意匠シート74の端部周辺では、受光面封止層シート2sのEVA樹脂シート上に、セル間タブ4、意匠シート74であるPE樹脂シートとPET樹脂シートを貼り合せた多層樹脂シート、裏面封止層シート5sおよびバックシート6をこの順で積層した。
したがって、領域Y1に対応する太陽電池セル3より外側では、太陽電池セル3を電気的に接続するためのセル間タブ4と意匠シート74であるPE樹脂シートとPET樹脂シートを貼り合せた多層樹脂シートは接している部分がある。
そして、上記のように作製した形成体に対してラミネート処理を行って実施例1の太陽電池モジュールのサンプルを得た。ラミネート処理の条件は、160℃で真空引きを5分間行い、プレス時間を5分とし、プレス時圧力を50kPaまたは100kPaとして2通りのラミネート処理を行った。
(実施例2)
図16は、実施例2における積層体を裏面側から透視した模式図である。図17は、実施例2における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す要部断面図である。すなわち、図17は、図16における領域Xに対応する部分の要部断面図を示している。図18は、実施例2における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す要部断面図である。すなわち、図18は、図16における領域Y2に対応する部分の要部断面図を示している。
実施例2では、PE樹脂シートとPET樹脂シートとを貼り合せた多層樹脂シートからなる意匠シート74aを用いた。また、領域Y2に対応する太陽電池セル3より外側では、図18に示すようにセル間タブ4と、PE樹脂シートとPET樹脂シートとを貼り合せた多層樹脂シートからなる意匠シート74aとが向き合う面には、EVAからなる第3の中間封止層シート75sを挿入した。これにより、ラミネート処理後には、セル間タブ4と意匠シート74aとの間にEVAからなる第3の中間封止層が形成され、セル間タブ4と意匠シート74aとが接触していない構造を有する実施例2の太陽電池モジュールのサンプルを得た。すなわち、実施例2では、第2の中間封止層シート73sは、絶縁シート72と意匠シート74aとが向かい合う領域の全てを包含している。
(実施例3)
実施例3では、絶縁シート72であるPETシートの一面に絶縁シート72と同じ大きさの第1の中間封止層シート71sであるEVAシートが予め接着されて一体化されたものを使用すること以外は、実施例1と同様にして実施例3の太陽電池モジュールのサンプルを得た。すなわち、実施例3では、第2の中間封止層シート73sは、絶縁シート72と意匠シート74とが向かい合う領域の全てを包含している。
したがって、領域Y1に対応する太陽電池セル3より外側では、太陽電池セル3を電気的に接続するためのセル間タブ4と絶縁シート72であるPETシートは接している部分がある。
(実施例4)
実施例4では、絶縁シート72であるPETシートの一面に第1の中間封止層シート71sであるEVAシートが予め接着され、且つ絶縁シート72であるPETシートの他面に絶縁シート72と同じ大きさの第2の中間封止層シート73sであるEVAシートが予め接着されて一体化されたものを使用すること以外は、実施例1と同様にして実施例4の太陽電池モジュールのサンプルを得た。すなわち、実施例4では、第2の中間封止層シート73sは、絶縁シート72と意匠シート74とが向かい合う領域の全てを包含している。なお、実施例4では、第1の中間封止層シート71sであるEVAシートと第2の中間封止層シート73sであるEVAシートと絶縁シート72に予め接着されて一体化されたものを使用しており、図14に示した配置はできないため、図11において絶縁シート72上に第2の中間封止層シート73sであるEVAシートが接着されている状態で配置される。
したがって、領域Y1に対応する太陽電池セル3より外側では、太陽電池セル3を電気的に接続するためのセル間タブ4と絶縁シート72であるPETシートは接している部分がある。
(比較例1)
図19は、比較例1における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図19は、図8に対応する概念図を示している。図20は、比較例1における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図20は、図9に対応する概念図を示している。
比較例1では、図2における領域Xにおいて、絶縁シート72であるPETシートよりも大きい第2の中間封止層シート73sであるEVAシートの代わりに、絶縁シート72であるPETシートよりも小さい、外形が50mm×20mmであり、厚みが0.4mmの第2の中間封止層シート73sを、絶縁シート72のPETシートが左右およびストリングS2の最上段の太陽電池セル3の上側においてはみ出すように積層した。これ以外は、実施例1と同様にして比較例1の太陽電池モジュールのサンプルを得た。すなわち、比較例1では、図19に示すように、第2の中間封止層シート73sは、絶縁シート72と意匠シート74とが向かい合う領域の全ては包含していない。
したがって、領域Y1に対応する太陽電池セル3より外側では、太陽電池セル3を電気的に接続するためのセル間タブ4と絶縁シート72であるPETシートは接している部分がある。
(比較例2)
図21は、比較例2における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図21は、図8に対応する概念図を示している。図22は、比較例2における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図22は、図9に対応する概念図を示している。
比較例2では、図2における領域Xにおいて、第2の中間封止層シート73sであるEVAシートを設けないこと以外は、実施例1と同様にして比較例2の太陽電池モジュールのサンプルを得た。すなわち、比較例2では、図21に示すように、第2の中間封止層シート73sは、絶縁シート72と意匠シート74とが向かい合う領域の全てにおいて存在しない。
(比較例3)
図23は、比較例3における積層体のS2−S3間横タブのS2上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の積層構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図23は、実施例2の図17に対応する概念図を示している。図24は、比較例3における積層体のS4−S5間横タブのS4上側タブの周辺部であり、意匠シートの端部周辺の構成を模式的に示す概念図である。すなわち、図24は、実施例2の図18に対応する概念図を示している。
比較例3では、図16における領域Y2に対応する太陽電池セル3より外側において、セル間タブ4と、PE樹脂シートとPET樹脂シートとを貼り合せた意匠シート74aとが向き合う面にEVAからなる第3の中間封止層シート75sを挿入しないこと以外は、実施例2と同様にして比較例3の太陽電池モジュールのサンプルを得た。すなわち、比較例3では、実施例2のサンプルにおいてEVAからなる第3の中間封止層75が形成されていない、セル間タブ4と、PE樹脂シートとPET樹脂シートとを貼り合せた意匠シート74aとが接触している構造を有する太陽電池モジュールのサンプルを得た。したがって、比較例3では、第2の中間封止層シート73sは、絶縁シート72と意匠シート74aとが向かい合う領域の全てを包含している。
(耐候性評価1)
実施例1から実施例4および比較例1から比較例3のサンプルに対して、耐候性評価1として、100hr放置する高温高湿(Damp−Heat:DH)試験を実施し、屋外環境を想定した気泡発生の有無の確認評価を行った。100hrの高温高湿試験は、初期的な使用に伴う経年劣化の評価に相当する。そして、ラミネート処理後、およびDH試験後において、目視でサンプルを透光性基板1側から目視で確認し、気泡発生の有無を評価した。その結果を図25に示す。図25は、実施例および比較例のサンプルの気泡発生の有無の評価結果を示す図である。
図26は、比較例1のサンプルにおける、第2の中間封止層シート73sを被せていない部分であり気泡が発生した気泡発生領域αを示す模式図である。図27は、比較例2のサンプルにおける、第2の中間封止層シート73sを被せていない部分であり気泡が発生した気泡発生領域αを示す模式図である。図28は、比較例3のサンプルにおける、第2の中間封止層シート73sを被せていない部分であり気泡が発生した気泡発生領域αを示す模式図である。図26から図28ではサンプルの太陽電池モジュールを裏面側から透視した状態を示している。
図25に示すように、実施例1,2,3,4のサンプルでは、2通りのラミネート処理後およびDH試験後のどちらでも気泡の発生および外観不良は確認されなかった。
ただし、実施例2のサンプルは太陽電池モジュールに使用する部品が実施例1のサンプルよりも多くなり、作業性およびコストの面で高価となるため、実施例1のサンプルの方が好ましい。
一方、比較例1および比較例2のサンプルでは、2通りのラミネート処理後の確認では、領域Xにおいて、気泡抑制を目的としたEVAからなる第2の中間封止層シート73sを被せていない部分で意匠シート74の表面に気泡が発生し、外観不良が発生した。すなわち、比較例1および比較例2のサンプルでは、意匠シート74の表面に封止材であるEVAが充填されていない部分が発生し、EVAが太陽電池モジュール内で充填されていない部分が発生していることが確認された。ただし、比較例1および比較例2のサンプルでは、DH試験後においては気泡の拡大は確認されなかった。しかしながら、ラミネート処理後およびDH試験後のどちらにおいても、気泡が発生していることは外観の観点で問題となる。
また、比較例3のサンプルでは、2通りのラミネート処理後の確認では、気泡の発生は認められなかった。しかし、比較例3のサンプルは、DH試験後の領域Y2において、気泡抑制を目的としたEVAからなる第2の中間封止層シート73sを被せていない、セル間タブ4と、PE樹脂シートとPET樹脂シートとを貼り合せた意匠シート74aとの接触触部分から気泡が発生し、外観不良が発生していた。
これらのことより、領域Xにおいて、気泡抑制を目的としたEVAからなる第2の中間封止層73を意匠シート74の表面に設けることによって、意匠シート74とPETからなる絶縁シート72とが接触することを防止して、意匠シート74とPETからなる絶縁シート72との間の気泡の発生を抑制できる、といえる。すなわち、第2の中間封止層73を設けることによって、絶縁シート72と意匠シート74との間にEVAを浸透させることができ、意匠シート74の表面での気泡の発生を抑制できる。
また、領域Y2において、PE樹脂シートとPET樹脂シートとを貼り合せた意匠シート74aを用いる場合には、セル間タブ4とPETシートからなる意匠シート74aとが向き合う面にEVAからなる第3の中間封止層シート75sを挿入することによって、セル間タブ4と意匠シート74aとが接触することを防止して、セル間タブ4と意匠シート74aとの間の気泡の発生を抑制できる、といえる。
したがって、実施例1,2,3,4の製造方法であれば、生産時の気泡の発生が無く、また出荷後の屋外設置においても気泡の発生が無い、生産時および初期的な使用に伴う経年劣化による外観品質の低下を抑制することが可能な太陽電池モジュールが得られる、といえる。
(耐候性評価2)
つぎに、具体的な実施例に基づいて、本実施の形態1にかかる太陽電池モジュール50の、耐候性評価2の結果について説明する。耐候性評価1は、100hrの高温高湿試験後の評価であるが、耐候性評価2は、放置時間を長くして、2000hrまたは4000hrまでの評価を実施したものである。
(実施例11)
実施例11では、意匠シート74として、PE(ポリエチレン)樹脂シートとPET樹脂シートを貼り合わせた多層樹脂シートを用いて太陽電池モジュールおよびEVA接着強度測定用サンプルを作製した。
(実施例12)
実施例12では、意匠シート74として、PP(ポリプロピレン)樹脂シートとPET樹脂シートを貼り合わせた多層樹脂シートを用いて太陽電池モジュールおよびEVA接着強度測定用サンプルを作製した。
(比較例11)
比較例11では、意匠シート74として、単層のPET樹脂シートを用いて太陽電池モジュールおよびEVA接着強度測定用サンプルを作製した。
(比較例12)
比較例12では、意匠シート74として、PET不織布を用いて太陽電池モジュールおよびEVA接着強度測定用サンプルを作製した。
上記のように作製した実施例11、実施例12、比較例11、比較例12の太陽電池モジュールおよびEVA接着強度測定用サンプルについて、耐候性評価2として、温度が85℃で相対湿度が85%の高温高湿試験槽に所定の時間放置する高温高湿(Damp−Heat:DH)試験を実施し、屋外環境を想定した所定の時間経過後のEVA接着強度と外観を確認した。放置時間として、2000hrまたは4000hrまでの評価を実施した。
なお、JIS C 8917「結晶系太陽電池モジュールの環境試験方法及び耐久性試験方法」の、附属書11 耐湿性試験B−2の試験方法では、試験時間が1000時間と規定されている。耐候性評価2では、その数倍の試験時間とすることで、太陽電池モジュールの長期間の使用を想定した評価とした。
EVA接着強度は、以下のようにして測定した。サンプル構造としては、透光性基板1、受光面封止層2、意匠シート74、裏面封止層5、バックシート6を順に積層し、太陽電池モジュールと同じ製造条件でラミネートしたサンプルであるEVA接着強度測定用サンプルを用い、意匠シート74、裏面封止層5、バックシート6を接着部に対して180°反対方向に引っ張って、受光面封止層2と意匠シート74との間で引きはがした際の力をEVA接着強度とした。引っ張り方向に対して直行する方向の幅は10mmとした。すなわち、EVA接着強度とは、受光面封止層2を構成するEVAと、意匠シート74との接着強度である。
外観は、所定の時間経過後の各太陽電池モジュールに対して、透光性基板1の外側から気泡の発生および色調の変化等の外観を確認した。
図29に耐候性試験であるEVA接着強度の評価結果を示す。高温高湿試験槽に所定の時間放置し、所定の時間経過後のEVA接着強度を確認した。EVA接着強度として示した受光面封止層2と意匠シート74との接着強度が低下すると、受光面封止層2と意匠シート74との間に気泡が侵入しやすくなり、気泡が発生しやすくなる。EVA接着強度は数値評価が容易であるので、気泡の発生の評価においては、EVA接着強度での評価が適切である。
図29から判るように、実施例11のオレフィン系樹脂であるPE、実施例12のオレフィン系樹脂であるPPは比較例11のPETシートよりもEVAとの接着強度が高く、高温高湿試験後も接着強度の変化が小さいため、従来の実施例である比較例11のPETシートよりも気泡が発生しにくい。一方、比較例11のPETシートはEVAとの接着性が低く、高温高湿試験後の接着力の低下も大きい。比較例12のPET不織布を用いた例でも、比較例11のPETシートと同様の傾向を示し、EVAとの接着性が低く、高温高湿試験後の接着力の低下も大きい。
さらに、比較例11のPETシートおよび比較例12のPET不織布では、高温高湿環境によりPET材料が劣化し、意匠シート74が破断して、外観が悪化する。一方、実施例11のPEおよび実施例12のPPでは、高温高湿環境による材料の劣化が小さく、意匠シート74の破断は見られない。
すなわち、オレフィン系樹脂を用いた意匠シートは、耐候性試験でのEVA接着強度の低下および材料の劣化が少ないため、太陽電池モジュールに使用する意匠シートとして好ましい。
図30にシート耐候性試験結果の外観確認を示す。オレフィン系樹脂シートを用いた実施例11のPEと実施例12のPPでは、高温高湿試験後でも色調の変化が無い。一方、PET材料を用いた比較例11のPETシートおよび比較例12のPET不織布では、高温高湿試験4000hrで、PET材料が変質し、白濁している。
すなわち、オレフィン系樹脂を用いた意匠シートは、耐候性試験での材料の変質が少ないため、太陽電池モジュールに使用する意匠シートとして好ましい。
すなわち、オレフィン系樹脂シートは、封止材であるEVAとの親和性が高いため、長期間の屋外暴露、高温高湿環境においても、意匠シートにおける気泡の発生および色調の変化による外観品質の低下を抑制する効果がある。
したがって、実施例11,12,3,4の製造方法であれば、生産時の気泡の発生が無く、また出荷後の屋外設置においても気泡の発生が無い、生産時および長期間にわたる使用に伴う経年劣化による外観品質の低下を抑制することが可能な太陽電池モジュールが得られる、といえる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
上記の実施の形態に示した太陽電池モジュール50は、複数の太陽電池セル3を電気的に直列に接続して形成された太陽電池ストリングの外周側を意匠シートで覆う太陽電池モジュール50において、意匠シートをオレフィン系樹脂により構成された樹脂シートを含む意匠シート74とする場合に有用である。オレフィン系樹脂は封止材との親和性が高いので、太陽電池モジュール50を、意匠シートをオレフィン系樹脂により構成された樹脂シートを含む意匠シート74とすることによって、長期間の屋外暴露および高温高湿環境においても気泡の発生および色調の変化による外観品質の低下を抑制することができる、という効果がある。
また、上記の実施の形態に示した意匠シートは、受光面側をオレフィン系樹脂、裏面側をポリエチレンテレフタレート樹脂により構成された樹脂シートを用いて構成された多層構造である場合に有用である。樹脂シートを多層構造とすることにより、受光面側ではオレフィン系樹脂により気泡の発生および色調の変化による外観品質の低下を抑制するとともに、裏面側ではPET樹脂により剛性を高めて、作業性を改善させるとともに、ラミネート時のシワの発生を改善させることができる、という効果がある。
また、上記の実施の形態に示した太陽電池モジュール50は、電気的に直列接続する太陽電池セル3の直列接続数をストリングごとに変えることによって外形の1辺が斜辺となるように構成された台形形状を有する太陽電池モジュールにおいて、斜辺に取り付けられた保持フレームと太陽電池セル3との間に意匠シート74が配置される場合に有用である。太陽電池モジュール50は、意匠シート74を備えることによって、台形形状を有する太陽電池モジュールであっても、意匠性を損なうことがない、という効果がある。
また、上記の実施の形態に示した太陽電池モジュール50は、電気的に直列接続する太陽電池セル3の直列接続数をストリングごとに変えることによって外形の1辺が斜辺となるように構成された台形形状を有する太陽電池モジュールにおいて、ストリングを奇数列に配置して構成された太陽電池モジュールに有用である。太陽電池モジュール50は、ストリングを奇数列に配置して太陽電池モジュールを構成することにより、ストリングにおける太陽電池セル3の接続方向における一端側に負極側端子ボックス51を配置し、他端側に負極側出力ケーブル52を配置することができ、隣り合わせに配置された太陽電池モジュール間の電気的接続が容易になる、という効果がある。なお、この場合、負極側端子ボックス51と他端側に負極側出力ケーブル52とをストリングにおける太陽電池セル3の接続方向においてある程度の距離を離して配置できればよい。また、ストリングの配列数を奇数とすることによって、太陽電池モジュールの台形形状における斜辺側にも端子ボックスを配置する必要がある。この場合でも、太陽電池モジュール50は、意匠シート74を備えた斜辺側に端子ボックスを配置しても、気泡の発生を抑制できる、という効果がある。
また、上記の実施の形態に示した太陽電池モジュール50は、電気的に直列接続する太陽電池セル3の直列接続数をストリングごとに変えることによって外形の1辺が斜辺となるように構成された台形形状を有する太陽電池モジュールにおいて、斜辺側に出力タブと取出タブとを備える太陽電池モジュールに有用である。たとえば上述したストリングS1が日陰になって太陽光が入射せず、ストリングS1が発電しない場合に、ストリングS1をバイパスさせるためには、斜辺側に取り出しタブが必要となる。この場合、ストリングにおける太陽電池セル3の接続方向における斜辺側ではない他の辺側のみに配置された取出タブでは、ストリングS1のバイパスはできない。斜辺側から取出しタブを取り出すことにより、斜辺側の出力タブに接続されたストリングS1が日陰になった場合にストリングS1をバイパスできる、という効果がある。すなわち、図3を参照すると、図中の台形形状における下側の辺側のみに配置された取出タブでは、ストリングS1のバイパスはできない。太陽電池モジュール50は、斜辺側から取出タブ31を取り出すことにより、斜辺側の出力タブに接続されたストリングS1が日陰になったストリングS1をバイパスできる、という効果がある。
また、上記の実施の形態に示した太陽電池モジュール50は、電気的に直列接続する太陽電池セル3の直列接続数をストリングごとに変えることによって外形の1辺が斜辺となるように構成された台形形状を有する太陽電池モジュールにおいて、斜辺側で出力タブと取出タブとを同じ端子ボックスに取り出す太陽電池モジュールに有用である。斜辺側の出力タブに接続されたストリングS1をバイパスするためには、斜辺側で出力タブと取り出しタブとを同じ端子ボックスに取り出す必要がある。ここで、端子ボックスを小型化するためには、出力タブを取出タブの近くまで配線する必要があり、出力タブが横タブと重なる箇所が発生するため、出力タブと横タブとの絶縁が必要になる。太陽電池モジュール50は、絶縁シートによって、斜辺側の出力タブと取出タブとの取り出し位置を近づけることができるので、端子ボックスを小型化できる、という効果がある。
1 透光性基板、2 受光面封止層、2s 受光面封止層シート、3 太陽電池セル、3a 受光面電極、3b 裏面電極、4 セル間タブ、5 裏面封止層、5s 裏面封止層シート、6 バックシート、6a 取り出し穴、6b 取り出し穴、11,12 出力タブ、21 S1−S2間横タブ、22 S2−S3間横タブ、22a S3上側タブ、22b S2上側タブ、22c S2−S3接続タブ、23 S3−S4間横タブ、24 S4−S5間横タブ、24a S5上側タブ、24b S4上側タブ、24c S4−S5接続タブ、31,32,33 取出タブ、41,42,43 バイパスダイオード、50 太陽電池モジュール、51 負極側端子ボックス、52 負極側出力ケーブル、53 正極側端子ボックス、54 正極側出力ケーブル、71 第1の中間封止層、71s 第1の中間封止層シート、72 絶縁シート、73 第2の中間封止層、73s 第2の中間封止層シート、74 意匠シート、75s 第3の中間封止層シート、α 気泡発生領域。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池モジュールは、受光面側に配置されて光透過性を有する受光面側保護部材と、受光面と対向する裏面側に配置された裏面側保護部材と、複数の太陽電池セルがセル間タブで電気的に直列に接続された太陽電池ストリングと、複数の太陽電池ストリング同士を電気的に直列に接続する横タブと、太陽電池ストリングから裏面側保護部材の外側に出力を取り出す出力タブと、を備える。また、太陽電池モジュールは、樹脂からなり太陽電池ストリングを受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に狭持する封止層と、セル間タブと横タブと出力タブとを含む複数のタブのうち、いずれか2つのタブの間を絶縁する絶縁シートと、オレフィン系樹脂によりシート状に構成されたオレフィン系樹脂シートを有し、太陽電池ストリングの外周側を覆う意匠シートと、絶縁シートと意匠シートとの間に配置されて絶縁シートと意匠シートとを非接触状態とする第2の中間封止層と、を備える。

Claims (13)

  1. 受光面側に配置されて光透過性を有する受光面側保護部材と、
    受光面と対向する裏面側に配置された裏面側保護部材と、
    複数の太陽電池セルがセル間タブで電気的に直列に接続された太陽電池ストリングと、
    複数の前記太陽電池ストリング同士を電気的に直列に接続する横タブと、
    前記太陽電池ストリングから前記裏面側保護部材の外側に出力を取り出す出力タブと、
    樹脂からなり前記太陽電池ストリングを前記受光面側保護部材と前記裏面側保護部材との間に狭持する封止層と、
    前記セル間タブと前記横タブと前記出力タブとを含む複数のタブのうち、いずれか2つのタブの間を絶縁する絶縁シートと、
    オレフィン系樹脂によりシート状に構成されたオレフィン系樹脂シートを有し、前記太陽電池ストリングの外周側を覆う意匠シートと、
    前記横タブと前記絶縁シートとの間に配置されて前記横タブと前記絶縁シートとを非接触状態とする第1の中間封止層と、
    前記絶縁シートと前記意匠シートとの間に配置されて前記絶縁シートと前記意匠シートとを非接触状態とする第2の中間封止層と、
    を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記絶縁シートは、
    前記出力タブと前記横タブとの間に配置されて、前記出力タブと前記横タブとを絶縁すること、
    を特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記意匠シートは、
    前記絶縁シートの裏面側に配置されること、
    を特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記意匠シートは、
    複数の樹脂シートが積層された多層構造を有し、
    受光面側に前記オレフィン系樹脂シートを備えたこと、
    を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記意匠シートは、
    非オレフィン系樹脂によりシート状に構成された非オレフィン系樹脂シートを備えたこと、
    を特徴とする請求項4に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記非オレフィン系樹脂シートは、
    ポリエチレンテレフタラート樹脂により構成されたこと、
    を特徴とする請求項5に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記オレフィン系樹脂シートは、
    ポリプロピレン樹脂またはポリエチレン樹脂により構成されたこと、
    を特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記オレフィン系樹脂シートは、黒色であること、
    を特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記セル間タブと前記意匠シートとの間に配置されて前記セル間タブと前記意匠シートとを非接触状態とする第3の中間封止層を備えること、
    を特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール。
  10. 光透過性を有する受光面側保護部材と、第1の封止層シートと、複数の太陽電池セルがセル間タブで電気的に直列に接続された太陽電池ストリングが横タブで電気的に接続された太陽電池アレイと、第1の中間封止層シートと、絶縁シートと、第2の中間封止層シートと、オレフィン系樹脂によりシート状に構成されたオレフィン系樹脂シートを備えた意匠シートと、第2の封止層シートと、裏面側保護部材と、を順次積層して積層体を形成する積層工程と、
    前記積層体を加熱および加圧して前記太陽電池ストリングを前記受光面側保護部材と前記裏面側保護部材との間に封止する封止工程と、
    を含み、
    前記第1の中間封止層シートが、前記横タブと前記絶縁シートとの間に配置され、
    前記第2の中間封止層シートが、前記絶縁シートと前記意匠シートとの間に配置されること、
    を特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
  11. 前記意匠シートは、前記オレフィン系樹脂シートを含む複数の樹脂シートが積層された多層構造を有し、
    受光面側に前記オレフィン系樹脂シートが配置されること、
    を特徴とする請求項10に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  12. 前記絶縁シートの一面に前記第1の中間封止層シートが接着されて一体化されたシートを使用すること、
    を特徴とする請求項10または11に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  13. 前記絶縁シートの一面に前記第1の中間封止層シートが接着され、且つ前記絶縁シートの他面に前記第2の中間封止層シートが接着されて一体化されたシートを使用すること、
    を特徴とする請求項10または11に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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