WO2015182755A1 - 太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
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Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a solar cell module and a solar cell module manufactured thereby.
- a solar cell module generally has a configuration in which a power generation element is sealed with a front surface side sealing film and a back surface side sealing film disposed between a front surface side protective member and a back surface side protective member.
- a transparent glass plate is used for the front-side protection member to capture light
- a plastic sheet such as PET is used for the back-side protection member.
- a film in which an additive such as an organic peroxide is blended with a base resin such as ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) having high adhesiveness is used for the front side sealing film and the back side sealing film.
- a solar cell module called a so-called double glass structure
- a glass plate is used instead of a plastic sheet as a back side protection member, and both the front side protection member and the back side protection member are formed of a glass plate ( Patent Document 1).
- the double glass structure is employed in the case of a double-sided light-receiving solar cell module when it is necessary to increase the strength of the solar cell module itself or when long-term durability is required.
- a vacuum laminator is usually used for manufacturing a solar cell module.
- a double vacuum chamber type vacuum laminator 100 including an upper chamber 102 having a diaphragm 103 and a lower chamber 101 provided with a mounting table 105 is used. It is common.
- the side sealing film 13 ⁇ / b> B and the back surface side protection member 12 are placed on the mounting table 105 in this order to form the stacked body 10, and then the upper chamber 102 and the lower chamber 101 are brought into a vacuum state and built in the mounting table 105.
- the laminated body 10 is heated by a heater (not shown), and the surface of the laminated body 10 is pressed from the back side protective member 12 side by the diaphragm 103 while the inside of the upper chamber 102 is at atmospheric pressure.
- an object of the present invention is to provide a method capable of producing a solar cell module in which both the front surface side protection member and the back surface side protection member are made of glass plates without causing defective filling.
- the front side glass plate is the lower side in this order of the front side glass plate, the front side sealing film, the power generation element, the rear side sealing film, and the rear side glass plate in a vacuumable chamber.
- a method for manufacturing a solar cell module comprising: a heating step for heating the laminate; and a pressurizing step for pressurizing the laminate from the back glass plate side. This is achieved by a manufacturing method in which evacuation is performed by setting the thickness of the back surface side sealing film to be thicker than the thickness of the front surface side sealing film.
- Preferred embodiments of the present invention are as follows.
- the ratio of the thickness of the front surface side sealing film to the thickness of the back surface side sealing film is 0.3 to 0.99.
- the evacuation is performed for a time exceeding 5 minutes.
- the back side sealing film has a thickness of 0.4 to 1 mm.
- the surface side sealing film has a thickness of at least 0.3 mm.
- the difference between the thickness of the back surface side sealing film and the thickness of the front surface side sealing film is at least 0.2 mm.
- the temperatures of the end portions of the front surface side sealing film and the rear surface side sealing film are 65 to 75 ° C., and the front surface side sealing film and The temperature of the central portion of the back side sealing film is 65 to 110 ° C.
- the temperature tends to rise at the center of the sealing film, and the temperature tends to hardly rise at the ends. If the end of the sealing film is 65 to 75 ° C., the entire sealing film can be sufficiently melted, so that filling failure can be prevented, and the temperature at the center is 65 to 110 ° C. It is possible to prevent a crosslinking reaction that does not occur. (7) The difference between the temperature at the end and the temperature at the center of the front side sealing film and the back side sealing film is 25 to 35 ° C.
- the said surface side sealing film and back surface side sealing film contain an olefin (co) polymer.
- the back side sealing film contains a colorant.
- the evacuation is performed for 6 to 15 minutes.
- the evacuable chamber has a heating plate, the lamination is performed on the heating plate, the heating is performed from the surface side glass plate side, and the evacuation is performed by setting the temperature of the heating plate to 135. It is performed within the range of ⁇ 165 ° C.
- the back glass plate has a thickness of 0.3 to 5 mm.
- the method for manufacturing a solar cell module of the present invention it is possible to prevent filling failure due to air remaining inside the solar cell module. Therefore, the quality and productivity of the solar cell module can be improved.
- the method for manufacturing a solar cell module of the present invention includes a front side glass plate 11, a front side sealing film 13 ⁇ / b> A, a power generation element 14, and a back side in a vacuumable chamber (lower chamber) 101.
- a pressurizing step of pressurizing from the back side glass plate 12 side of the body 10 is included.
- a plurality of power generation elements 14 are usually provided and are electrically connected to each other by connection tabs 15 made of a conductive material such as copper foil.
- FIG. 1 is a schematic diagram, and the dimensional ratio of each member does not indicate an actual dimensional ratio.
- a characteristic feature of the present invention is that the backside sealing film 13B is evacuated by setting the thickness of the backside sealing film 13B to be thicker than the thickness of the front side sealing film 13B.
- the ratio of the thickness of the front-side sealing film 13B to the thickness of the rear-side sealing film 13B is preferably 0.3 to 0.99, and more preferably 0 It is preferably 4 to 0.8.
- the thickness of the back surface side sealing film 13B is, for example, 0.4 to 1 mm, and preferably 0.5 to 0.8 mm.
- the thickness of the surface side sealing film 13A is specifically at least 0.3 mm, preferably 0.3 to 0.5 mm, for example.
- the difference between the thickness of the back side sealing film 13B and the thickness of the front side sealing film 13A is preferably at least 0.1 mm, more preferably at least 0.2 mm, and further preferably at least 0.3 mm. .
- the vacuum laminator shown in FIG. 1 includes an upper chamber 102 that can be evacuated including a diaphragm 103 and a lower chamber 101 that can be evacuated including a mounting table 105 on which the stacked body 10 is mounted.
- the front surface side glass plate 11, the front surface side sealing film 13A, the plurality of power generating elements 14, the rear surface side sealing film 13B, and the rear surface side glass plate 12 are arranged in this order.
- the laminated body 10 is obtained by mounting.
- the upper chamber 102 and the lower chamber 101 are evacuated.
- the evacuation is performed by a lower chamber vacuum pump 107 connected to the lower chamber exhaust port 106 and an upper chamber vacuum pump 109 connected to the upper chamber exhaust port 108.
- the upper chamber 102 and the lower chamber 101 are first decompressed to 0 to 200 Pa, particularly 0 to 100 Pa, respectively.
- the evacuation is preferably performed for a time exceeding 5 minutes. Thereby, it becomes possible to prevent the remaining of air more reliably.
- the evacuation time is particularly preferably 6 to 30 minutes, more preferably 6 to 15 minutes.
- the pressurization is performed by setting the inside of the upper chamber 102 to 40 to 110 kPa, particularly 60 to 105 kPa, usually atmospheric pressure, by the diaphragm 103, and the laminate 10 being pressed by the diaphragm 103 from the back side glass plate 12 side.
- the body 10 is pressurized.
- the upper chamber 102 and the lower chamber 101 are evacuated, and then the laminate 10 is pressurized by the diaphragm 103.
- the pressing time is, for example, 5 to 15 minutes.
- a heating method of the laminated body 10 As a heating method of the laminated body 10, a method of heating the entire vacuum laminator 100 shown in FIG. 1 in a high temperature environment such as an oven, or a heating medium such as a heating plate is introduced into the lower chamber 101 of the vacuum laminator 100 shown in FIG. And the method of heating the laminated body 10 etc. are mentioned.
- a heating plate is used as the mounting table 105, a heating plate is arranged on the upper side and / or lower side of the mounting table 105, or a heating plate is arranged on the upper side and / or lower side of the stacked body. It is done by doing.
- the laminate is preferable to heat the laminate from the surface side glass plate 11 side using a heating plate as a mounting table. It is preferable that the laminate is finally heated to a temperature of 135 to 165 ° C.
- the heating time may be 10 minutes to 1 hour.
- the temperature of the end portions of the front surface side sealing film and the back surface side sealing film is 65 to 75 ° C. It is preferable that the temperature of the central part of the film is 65 to 110 ° C., preferably 90 to 110 ° C.
- the glass plate is warped during heating and pressurization, so that the temperature of the central portion of the sealing film tends to rise, and the temperature tends to hardly rise at the end portion.
- the end of the sealing film is 65 to 75 ° C., the entire sealing film can be sufficiently melted, so that filling failure can be prevented, and the temperature at the center is 65 to 110 ° C. It is possible to prevent a crosslinking reaction that does not occur.
- the center part of a surface side sealing film and a back surface side sealing film means the center of each sealing film, and an edge part means the place most distant from the center.
- the difference between the temperature of the end portion of the front surface side sealing film and the back surface side sealing film and the temperature of the central portion is 25 to 35 ° C.
- a solar cell module of good quality is manufactured without air remaining inside the solar cell module after the members are bonded and integrated. That is, in the conventional technology, air remains due to the backside glass plate being bent and the applied pressure being concentrated on the end portion, etc., but this influence is caused by the configuration of the present invention. It is reduced and it becomes possible to prevent the remaining of air.
- the base resin for the front side sealing film and the back side sealing film is a conventionally used resin, for example, an olefin (co) polymer.
- the olefin (co) polymer means an ethylene / ⁇ -olefin copolymer (for example, an ethylene / ⁇ -olefin copolymer (m-LLDPE) polymerized using a metallocene catalyst), polyethylene (for example, Olefin polymers such as low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), etc.), polypropylene, polybutene, etc., and copolymers of olefins and polar monomers.
- LDPE low density polyethylene
- LLDPE linear low density polyethylene
- olefin (co) polymer it means a copolymer and has adhesiveness required for a sealing film for solar cells.
- the olefin (co) polymer one of these may be used, or two or more may be mixed and used.
- olefin (co) polymer an ethylene / ⁇ -olefin copolymer (m-LLDPE) polymerized using a metallocene catalyst, low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE) is used.
- LDPE low density polyethylene
- LLDPE linear low density polyethylene
- an olefin (co) polymer can be formed using a metallocene catalyst because it is excellent in processability, can form a crosslinked structure with a crosslinking agent, and can form a solar cell sealing film with high adhesion.
- a polymerized ethylene / ⁇ -olefin copolymer (m-LLDPE) and / or an ethylene-polar monomer copolymer is preferred.
- ethylene-polar monomer copolymer examples include ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymers such as ethylene-methacrylic acid copolymers, and carboxyls of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymers.
- the ethylene-polar monomer copolymer it is preferable to use a copolymer having a melt flow rate specified by JIS K7210 of 35 g / 10 min or less, particularly 3 to 6 g / 10 min.
- a solar cell sealing film having excellent processability can be obtained.
- the value of the melt flow rate (MFR) is measured based on the conditions of 190 ° C. and a load of 21.18 N according to JIS K7210.
- ethylene-polar monomer copolymers examples include ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA), ethylene-ethyl methacrylate copolymer, and ethylene-methyl acrylate copolymer.
- EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
- EMMA ethylene-methyl methacrylate copolymer
- Ethylene-ethyl acrylate copolymer is preferable, and EVA and EMMA are particularly preferable.
- the sealing film for solar cells which is extremely excellent in transparency can be formed.
- the content of vinyl acetate in EVA is preferably 20 to 35% by mass, more preferably 22 to 32% by mass, and particularly preferably 24 to 30% by mass. If the vinyl acetate content is less than 20% by mass, the sealing film may not be sufficiently transparent. If it exceeds 35% by mass, carboxylic acid, alcohol, amine, etc. are generated, and the sealing film and the protective member. There is a risk that foaming is likely to occur at the interface.
- a resin such as polyvinyl acetal resin (for example, polyvinyl formal, polyvinyl butyral (PVB resin), modified PVB) is added to the base resin in addition to the above-mentioned olefin (co) polymer. You may mix.
- polyvinyl acetal resin for example, polyvinyl formal, polyvinyl butyral (PVB resin), modified PVB
- the front surface side sealing film and the back surface side sealing film contain an organic peroxide for forming a crosslinked structure of the base resin.
- organic peroxides can be used, and the content thereof is generally 0.1 to 5 parts by mass.
- the front side sealing film and the back side sealing film may contain additives such as a crosslinking aid, a silane coupling agent, and an ultraviolet absorber.
- the cross-linking aid can improve the gel fraction of the ethylene-vinyl acetate copolymer and improve the adhesion and durability of the sealing film.
- the content of these additives is usually 0.1 to 5 parts by mass, respectively.
- the back side sealing film used in the present invention may contain a colorant.
- a colorant white colorant with titanium white (titanium dioxide), calcium carbonate, etc .; blue colorant with ultramarine, etc .; black colorant with carbon black, etc .; milky white colorant with glass beads, light diffusing agent, etc. can do.
- a white colorant based on titanium white can be used.
- the colorant is usually contained in an amount of usually 2 to 10 parts by mass, more preferably 3 to 6 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the base resin contained in the back side sealing film.
- the colorant is preferably dispersed uniformly in the sealing film.
- the composition containing each of the above-described components can be produced by a method of obtaining a sheet-like material by molding by ordinary extrusion molding, calendar molding (calendering) or the like.
- a sheet-like material can be obtained by dissolving the composition in a solvent and coating the solution on a suitable support with a suitable coating machine (coater) and drying to form a coating film.
- the heating temperature during film formation is preferably a temperature at which the organic peroxide does not react or hardly reacts.
- the temperature is preferably 50 to 90 ° C, particularly 40 to 80 ° C.
- the front side sealing film and the back side sealing film may be composed of a single film, but may be one in which two or more films are used, or a laminated film in which two or more films are bonded together. But you can. When two or more films are used, the total thickness of each film is the thickness of the above-described front side sealing film and rear side sealing film. Moreover, in order to make the back surface side sealing film comprised from two or more films into a colored sealing film, all the films may be a colored film, or a combination of a transparent film and a colored film may be used. .
- a glass substrate such as silicate glass can be usually used.
- the thickness of the surface side glass plate is usually 0.1 to 10 mm, preferably 0.3 to 5 mm, particularly preferably 0.8 to 3.5 mm.
- the thickness of the back glass plate is usually 0.1 to 10 mm, preferably 0.3 to 5 mm, and particularly preferably 0.8 to 3.5 mm.
- the front side glass plate and the back side glass plate may be chemically or thermally strengthened.
- a white glass plate with high transparency As the front side glass plate, and a white glass plate as the back glass plate, but using an inexpensive float glass. Also good.
- a white glass plate for both the front side glass plate and the back side glass plate it is preferable to use a white glass plate for both the front side glass plate and the back side glass plate.
- Power generation element As the power generation element used in the solar cell module, a conventionally used single crystal silicon cell, polycrystalline silicon cell, or the like is used. In the case of a double-sided light receiving type double glass solar cell module, a double-sided light receiving type silicon cell is used.
- an inner lead such as copper foil applied by solder plating is connected to the electrode of the power generation element, and the power generation element is connected in series and parallel with the inner lead so that a predetermined electrical output can be taken out from the solar cell module.
- Example 1-9 Comparative Example 1-2
- blending was supplied to the roll mill, and it knead
- the sealing film composition thus obtained was calendered at 70 ° C. to prepare transparent sealing films (100 cm ⁇ 200 cm) having respective thicknesses shown in the following table.
- EVA (vinyl acetate content: 26% by mass, MFR: 4 g / 10 min) 100 parts by mass, ⁇ 1.3 parts by weight of organic peroxide (2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane (Perhexa 25B: manufactured by NOF Corporation)) ⁇ Crosslinking aid (triallyl isocyanurate (TAIC : Nippon Kasei Chemical Co., Ltd.)) 1.5 parts by mass-Silane coupling agent ( ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM503: manufactured by Shin-Etsu Chemical))) 0.5 parts by mass
- the inside of the lower chamber 101 was evacuated to maintain the inside of the lower chamber at 0.1 Pa for 8 minutes.
- pressurization by the diaphragm 103 was started.
- the pressurization was performed at a pressure of 0.1 Pa to 101 kPa over 1 minute 20 seconds, and this pressure was maintained for 10 minutes. Heating was started simultaneously with evacuation.
- pressurization by the diaphragm 103 was started in a state where the temperature of the central portion of the front surface side sealing film and the back surface side sealing film was 102 ° C. and the temperature of the edge portion was 74 ° C.
- the temperature of the mounting table (heating plate) 105 was raised to 142 ° C. and maintained at this temperature until the pressurization was completed.
- a solar cell module was obtained. The temperatures at the center and the end of the front side sealing film and the back side sealing film were measured with a mobile temperature recorder NR-1000 manufactured by KEYENCE.
- Example 9-16 Using the front side sealing film (thickness 0.46 mm) and the back side sealing film (0.60 mm) produced in the same manner as described above, the front side sealing film and the back side sealing film at the start of pressurization A solar cell module was produced in the same manner as in the above (3) except that the temperature was set to the temperature shown in Table 2 below. About the obtained solar cell module, external appearance evaluation was performed similarly to the above.
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Abstract
表面側保護部材及び裏面側保護部材がともにガラス板で構成された太陽電池モジュールを、充填不良が生じることなく製造することができる方法を提供すること。 真空引き可能なチャンバ内101に、表面側ガラス板11、表面側封止膜13A、発電素子14、裏面側封止膜13B及び裏面側ガラス板12をこの順で載置することにより積層体10を得る積層工程、前記チャンバ101内を真空引きする真空引き工程、前記積層体10を加熱する加熱工程、及び前記積層体10を裏面側ガラス板12側から加圧する加圧工程、を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、前記裏面側封止膜13Bの厚さは、前記表面側封止膜13Aの厚さよりも厚い構成にして前記真空引きを行うことを特徴とする製造方法。
Description
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法及びこれにより製造された太陽電池モジュールに関する。
近年、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を電気エネルギーに直接、変換する太陽電池が広く使用され、さらなる開発が進められている。
太陽電池モジュールは、一般的に、表面側保護部材と裏面側保護部材との間に配置される表面側封止膜及び裏面側封止膜により、発電素子を封止した構成とされている。表面側保護部材には光を取り込むため透明のガラス板が用いられ、裏面側保護部材にはPET等のプラスチックシートが用いられるのが一般的である。また、表面側封止膜及び裏面側封止膜には接着性の高いエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)等のベース樹脂に有機過酸化物等の添加剤を配合したフィルムが用いられている。
近年では、裏面側保護部材としてプラスチックシートではなくガラス板を用い、表面側保護部材及び裏面側保護部材がともにガラス板で構成された、いわゆるダブルガラス構造と呼ばれる太陽電池モジュールが知られている(特許文献1)。ダブルガラス構造は、太陽電池モジュール自体の強度を高める必要がある場合や長期耐久性が必要とされる場合、両面受光型の太陽電池モジュールの場合に採用される。
太陽電池モジュールの製造には通常、真空ラミネータが使用される。真空ラミネータとしては、例えば、図1に示すように、ダイヤフラム103を有する上側チャンバ102と、載置台105が設けられた下側チャンバ101とを備える二重真空室方式の真空ラミネータ100が使用されるのが一般的である。このような真空ラミネータ100を用いて太陽電池モジュールを製造するには、まず、表面側保護部材11、表面側封止膜13A、接続タブ15により電気的に接続された複数の発電素子14、裏面側封止膜13B及び裏面側保護部材12をこの順で載置台105上に載置して積層体10を形成し、次いで上側チャンバ102及び下側チャンバ101を真空状態とし、載置台105に内蔵されたヒータ(図示せず)により積層体10を加熱すると共に、上側チャンバ102内を大気圧としてダイヤフラム103により積層体10を裏面側保護部材12側から面を押圧することにより行われる。
しかしながら、ダブルガラス構造の太陽電池モジュールを製造する場合には、太陽電池モジュール内部にエアの残存が生じて充填不良が発生する場合があった。エアの残存は、長方形の太陽電池モジュールの場合、図2の太陽電池モジュールを裏側から見た平面図において符号200で示した場所、すなわち太陽電池モジュール20の長手方向両端部近傍において、裏面側保護部材と裏面側封止膜との間に短辺方向に生じる場合が多い。
したがって、本発明の目的は、表面側保護部材及び裏面側保護部材がともにガラス板で構成された太陽電池モジュールを、充填不良が生じることなく製造することができる方法を提供することにある。
上記目的は、真空引き可能なチャンバ内に、表面側ガラス板、表面側封止膜、発電素子、裏面側封止膜及び裏面側ガラス板をこの順で前記表面側ガラス板が下側となるように積層することにより積層体を得る積層工程、前記チャンバ内を真空引きする真空引き工程、
前記積層体を加熱する加熱工程、及び前記積層体を裏面側ガラス板側から加圧する加圧工程、を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記裏面側封止膜の厚さを、前記表面側封止膜の厚さよりも厚い構成として真空引きを行うことを特徴とする製造方法により達成される。
前記積層体を加熱する加熱工程、及び前記積層体を裏面側ガラス板側から加圧する加圧工程、を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記裏面側封止膜の厚さを、前記表面側封止膜の厚さよりも厚い構成として真空引きを行うことを特徴とする製造方法により達成される。
充填不良は裏面側ガラス板が加熱時に撓むとともに加圧力が端部に集中すること等が原因と考えられるが、表面側封止膜よりも厚い裏面側封止膜を使用することにより、これらの影響が軽減されるので充填不良を防止することが可能となる。
本発明の好ましい態様は以下のとおりである。
(1)前記裏面側封止膜の厚さに対する前記表面側封止膜の厚さの比が、0.3~0.99である。
(2)前記真空引きは5分を超える時間行う。
(3)前記裏面側封止膜の厚さが、0.4~1mmである。
(4)前記表面側封止膜の厚さが、少なくとも0.3mmである。
(5)前記裏面側封止膜の厚さと前記表面側封止膜の厚さの差が、少なくとも0.2mmある。
(6)前記真空引き工程の後、加圧工程の開始時において、前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度が65~75℃であり、前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の中央部の温度が65~110℃である。加熱の際にガラス板が反ることに起因して、封止膜の中央部が温度が上昇しやすく、端部が温度上昇し難い傾向にある。封止膜の端部が65~75℃であれば封止膜全体を十分に溶融させることができるので充填不良を防止することができ、中央部の温度が65~110℃であることにより意図しない架橋反応が生じることを防止することができる。
(7)前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度と中央部の温度の差が25~35℃である。中央部の温度と端部の温度の範囲をこの範囲に収めることにより、適切な架橋反応が行われ、充填不足が生じることなく外観の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。
(8)前記表面側封止膜及び裏面側封止膜は、オレフィン(共)重合体を含む。
(9)前記裏面側封止膜は着色剤を含む。
(10)前記真空引きは、6~15分行う。
(11)前記真空引き可能なチャンバは加熱板を有し、該加熱板上で前記積層を行い、前記加熱は前記表面側ガラス板側から行い、前記真空引きは、前記加熱板の温度を135~165℃の範囲内として行う。
(12)前記裏面側ガラス板の厚さが、0.3~5mmである。
(2)前記真空引きは5分を超える時間行う。
(3)前記裏面側封止膜の厚さが、0.4~1mmである。
(4)前記表面側封止膜の厚さが、少なくとも0.3mmである。
(5)前記裏面側封止膜の厚さと前記表面側封止膜の厚さの差が、少なくとも0.2mmある。
(6)前記真空引き工程の後、加圧工程の開始時において、前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度が65~75℃であり、前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の中央部の温度が65~110℃である。加熱の際にガラス板が反ることに起因して、封止膜の中央部が温度が上昇しやすく、端部が温度上昇し難い傾向にある。封止膜の端部が65~75℃であれば封止膜全体を十分に溶融させることができるので充填不良を防止することができ、中央部の温度が65~110℃であることにより意図しない架橋反応が生じることを防止することができる。
(7)前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度と中央部の温度の差が25~35℃である。中央部の温度と端部の温度の範囲をこの範囲に収めることにより、適切な架橋反応が行われ、充填不足が生じることなく外観の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。
(8)前記表面側封止膜及び裏面側封止膜は、オレフィン(共)重合体を含む。
(9)前記裏面側封止膜は着色剤を含む。
(10)前記真空引きは、6~15分行う。
(11)前記真空引き可能なチャンバは加熱板を有し、該加熱板上で前記積層を行い、前記加熱は前記表面側ガラス板側から行い、前記真空引きは、前記加熱板の温度を135~165℃の範囲内として行う。
(12)前記裏面側ガラス板の厚さが、0.3~5mmである。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュール内部にエアが残存することによる充填不良を防止することができる。したがって、太陽電池モジュールの品質向上及び生産性の向上が図られる。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、図1に示すように、真空引き可能なチャンバ(下側チャンバ)101内に、表面側ガラス板11、表面側封止膜13A、発電素子14、裏面側封止膜13B及び裏面側ガラス板12をこの順で載置することにより積層体10を得る積層工程、チャンバ101内を真空引きする真空引き工程、及び積層体10を加熱する加熱工程及び積層体10の裏面側ガラス板12側から加圧する加圧工程を含む。発電素子14は通常複数設けられ、銅箔等の導電材よりなる接続タブ15により互いに電気的に接続される。なお、図1は概略図であり、各部材の寸法比は現実の寸法比を示していない。
本発明において特徴的なことは、裏面側封止膜13Bの厚さを表面側封止膜13Bの厚さよりも厚い構成として真空引きを行うことである。
裏面側封止膜13Bの厚さに対する表面側封止膜13Bの厚さの比(表面側封止膜/裏面側封止膜)は0.3~0.99であることが好ましく、更に0.4~0.8であることが好ましい。
裏面側封止膜13Bの厚さは、具体的には、例えば0.4~1mmであり、好ましくは0.5~0.8mmである。一方、表面側封止膜13Aの厚さは、具体的には、例えば少なくとも0.3mmであり、好ましくは0.3~0.5mmである。
裏面側封止膜13Bの厚さと表面側封止膜13Aの厚さの差は、少なくとも0.1mmあることが好ましく、少なくとも0.2mmあることがより好ましく、更に少なくとも0.3mmあることが好ましい。
以下、本発明の太陽電池モジュールの製造方法における積層工程、真空引き工程及び加熱工程及び加圧工程について、図1に示す真空ラミネータを用いて行う例を説明する。
図1に示す真空ラミネータは、ダイヤフラム103を具備する真空引き可能な上側チャンバ102と、積層体10を載置するための載置台105を具備する真空引き可能な下側チャンバ101とを有する。
下側チャンバ101内に設けられた載置台105に、表面側ガラス板11、表面側封止膜13A、複数の発電素子14、裏面側封止膜13B、及び裏面側ガラス板12をこの順で載置することにより積層体10を得る。
次に上側チャンバ102と下側チャンバ101の真空引きを行う。真空引きは、下側チャンバ用排気口106に接続された下側チャンバ用真空ポンプ107、及び上側チャンバ用排気口108に接続された上側チャンバ用真空ポンプ109により行われる。
上側チャンバ102内及び下側チャンバ101内をそれぞれ真空とするには、まず上側チャンバ102及び下側チャンバ101内をそれぞれ、0~200Pa、特に0~100Paに減圧することにより行われるのが好ましい。本発明では、真空引きは5分を超える時間行うことが好ましい。これにより、より確実にエア残りを防止することが可能となる。真空引きの時間は特に好ましくは6~30分、更に好ましくは6~15分である。
本発明では、積層体10を加熱しながら加圧することが好ましい。加圧は、上側チャンバ102内を40~110kPa、特に60~105kPa、通常大気圧とすることでダイヤフラム103により、積層体10が裏面側ガラス板12側からダイヤフラム103により押圧されることで、積層体10が加圧される。
真空ラミネータ100では、上側チャンバ102及び下側チャンバ101内を真空引きした後、ダイヤフラム103により積層体10が加圧される。プレス時間は、例えば、5~15分である。
積層体10の加熱方法としては、図1に示す真空ラミネータ100全体をオーブンなどの高温環境において加熱する方法、図1に示す真空ラミネータ100の下側チャンバ101内に加熱板などの加熱媒体を導入して、積層体10を加熱する方法などが挙げられる。後者の方法は、例えば、載置台105として加熱板を用いたり、載置台105の上側及び/又は下側に加熱板を配置したり、積層体の上側及び/又は下側に加熱板を配置したりすることにより行われる。
これら加熱方法のうち、載置台として加熱板を用いて、表面側ガラス板11側から積層体を加熱することが好ましい。積層体は、最終的に135~165℃の温度に加熱されるのが好ましい。加熱時間は10分~1時間であればよい。
加熱は次のように行うことが更に好ましい。すなわち、真空引き工程の後、加圧工程の開始時において、表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度が65~75℃であり、表面側封止膜及び裏面側封止膜の中央部の温度が65~110℃、好ましくは90~110℃とすることが好ましい。太陽電池モジュールの製造では、加熱及び加圧の際にガラス板が反ることに起因して、封止膜の中央部が温度が上昇しやすく、端部が温度上昇し難い傾向にある。封止膜の端部が65~75℃であれば封止膜全体を十分に溶融させることができるので充填不良を防止することができ、中央部の温度が65~110℃であることにより意図しない架橋反応が生じることを防止することができる。なお、表面側封止膜及び裏面側封止膜の中央部とは、それぞれの封止膜の中心のことをいい、端部とは中心から最も離れた場所のことをいう。
上記加圧工程の開始時において、表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度と中央部の温度の差は25~35℃であることが好ましい。中央部の温度と端部の温度の範囲をこの範囲に収めることにより、適切な架橋反応が行われ、充填不足が生じることなく外観の良好な太陽電池モジュールを得ることができる。
積層体の加圧加熱は、積層体を加熱して上記温度まで昇温させるとともに、真空ラミネータ内を真空引きし、その後にダイヤフラムを膨張させて行うのが好ましい。そのため、加熱工程は、真空引き工程及び加圧工程と同時に行ってもよい。以上により、全工程が終了し、太陽電池モジュールが得られる。
本発明によれば、各部材の接着一体化後に太陽電池モジュールの内部にエアが残存することなく、良好な品質の太陽電池モジュールが製造される。すなわち、従来の技術では、裏面側ガラス板が撓むとともに加圧力が端部に集中すること等が原因でエアの残存が発生していたが、本発明の構成とすることによりこのような影響が軽減され、エアの残存が防止することが可能となる。
以下、本発明に使用する各部材について説明する。本発明において、表面側封止膜及び裏面側封止膜のベース樹脂は従来から使用されている樹脂、例えばオレフィン(共)重合体である。ここで、オレフィン(共)重合体とは、エチレン・α-オレフィン共重合体(例えば、メタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α-オレフィン共重合体(m-LLDPE)等)、ポリエチレン(例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等)、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィンの重合体又は共重合体、及びエチレン-極性モノマー共重合体等のオレフィンと極性モノマーとの共重合体を意味し、太陽電池用封止膜に要求される接着性等を有するものとする。オレフィン(共)重合体として、これらの1種を用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。本発明において、オレフィン(共)重合体としては、メタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α-オレフィン共重合体(m-LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、ポリプロピレン、ポリブテン及びエチレン-極性モノマー共重合体からなる群から選択される少なくとも1種以上の重合体であることが好ましい。特に、加工性に優れ、架橋剤による架橋構造を形成することができ、接着性が高い太陽電池用封止膜を形成することができることから、オレフィン(共)重合体が、メタロセン触媒を用いて重合されたエチレン・α-オレフィン共重合体(m-LLDPE)及び/又はエチレン-極性モノマー共重合体であることが好ましい。
エチレン-極性モノマー共重合体としては、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体のようなエチレン-不飽和カルボン酸共重合体、前記エチレン-不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン-アクリル酸メチル共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-メタクリル酸メチル共重合体、エチレン-アクリル酸イソブチル共重合体、エチレン-アクリル酸n-ブチル共重合体のようなエチレン-不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン-アクリル酸イソブチル-メタクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸n-ブチル-メタクリル酸共重合体のようなエチレン-不飽和カルボン酸エステル-不飽和カルボン酸共重合体及びそのカルボキシル基の一部又は全部が上記金属で中和されたアイオノマー、エチレン-酢酸ビニル共重合体のようなエチレン-ビニルエステル共重合体等を代表例として例示することができる。
エチレン-極性モノマー共重合体としては、JIS K7210で規定されるメルトフローレートが、35g/10分以下、特に3~6g/10分のものを使用するのが好ましい。このようなメルトフローレートを有するエチレン-極性モノマー共重合体を用いることで、加工性に優れた太陽電池用封止膜とすることができる。なお、本発明において、メルトフローレート(MFR)の値は、JIS K7210に従い、190℃、荷重21.18Nの条件に基づいて測定されたものである。
エチレン-極性モノマー共重合体としては、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-メタクリル酸メチル共重合体(EMMA)、エチレン-メタクリル酸エチル共重合体、エチレン-アクリル酸メチル共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体が好ましく、特にEVA及びEMMAが好ましい。これにより、極めて透明性に優れる太陽電池用封止膜を形成することができる。
ベース樹脂としてEVAを使用する場合、EVAにおける酢酸ビニルの含有率は、20~35質量%、さらに22~32質量%、特に24~30質量%とするのが好ましい。酢酸ビニルの含有量が20質量%未満であると、封止膜の透明性が充分でない恐れがあり、35質量%を超えると、カルボン酸、アルコール、アミン等が発生し封止膜と保護部材との界面で発泡が生じ易くなる恐れがある。
なお、本発明において、ベース樹脂には、上述のオレフィン(共)重合体に加えて副次的にポリビニルアセタール系樹脂(例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール(PVB樹脂)、変性PVB)等の樹脂を配合しても良い。
本発明において、表面側封止膜及び裏面側封止膜は、ベース樹脂の架橋構造を形成するための有機過酸化物を含むことが好ましい。有機過酸化物は従来公知のものを使用することができ、その含有量は一般に0.1~5質量部である。
また、表面側封止膜及び裏面側封止膜は、架橋助剤やシランカップリング剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含んでいてもよい。前記架橋助剤は、エチレン-酢酸ビニル共重合体のゲル分率を向上させ、封止膜の接着性及び耐久性を向上させることができる。これら添加剤の含有量はそれぞれ通常0.1~5質量部である。
本発明に使用する裏面側封止膜は着色剤を含んでいてもよい。着色剤としては、チタン白(二酸化チタン)、炭酸カルシウム等による白色着色剤;ウルトラマリン等による青色着色剤;カーボンブラック等による黒色着色剤;ガラスビーズ及び光拡散剤等による乳白色着色剤などを使用することができる。好ましくは、チタン白による白色着色剤を使用することができる。
着色剤は、裏面側封止膜に含まれるベース樹脂100質量部に対して、通常2~10質量部、より好ましくは3~6質量部含まれるのが好ましい。着色剤を封止膜に配合する場合には着色剤は封止膜に均一に分散されていることが好ましい。
表面側封止膜及び裏面側封止膜は従来公知の方法で製造されたものを使用することができる。例えば、上述した各成分を含む組成物を、通常の押出成形、又はカレンダ成形(カレンダリング)等により成形してシート状物を得る方法により製造することができる。また、前記組成物を溶剤に溶解させ、この溶液を適当な塗布機(コーター)で適当な支持体上に塗布、乾燥して塗膜を形成することによりシート状物を得ることもできる。尚、製膜時の加熱温度は、有機過酸化物が反応しない或いはほとんど反応しない温度とすることが好ましい。例えば、50~90℃、特に40~80℃とするのが好ましい。
表面側封止膜及び裏面側封止膜は1枚のフィルムから構成されたものでもよいが、2枚以上のフィルムが用いられたものでもよく、2枚以上のフィルムが互いに貼り合わされた積層フィルムでもよい。2枚以上のフィルムを用いる場合は、各フィルムの厚さの合計が上述した表面側封止膜及び裏面側封止膜の厚さとなる。また、2枚以上のフィルムから構成される裏面側封止膜を着色封止膜とするには、全てのフィルムが着色フィルムであってもよいし、透明フィルムと着色フィルムを組み合わせたものでもよい。
[表面側ガラス板及び裏面側ガラス板]
本発明の太陽電池に使用される表面側ガラス板及び裏面側ガラス板は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板等を使用することができる。表面側ガラス板の厚さは、通常0.1~10mmであり、0.3~5mmが好ましく、0.8~3.5mmが特に好ましい。裏面側ガラス板の厚さは、通常0.1~10mmであり、0.3~5mmが好ましく、0.8~3.5mmが特に好ましい。表面側ガラス板及び裏面側ガラス板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。また、片面受光型のダブルガラス太陽電池モジュールの場合は、表面側ガラス板は透明度の高い白板ガラス板を用いることが好ましく、裏面ガラス板は白板ガラス板でもよいが、安価なフロートガラスを用いてもよい。一方、両面受光型ダブルガラス太陽電池モジュールの場合には、表面側ガラス板及び裏面側ガラス板何れとも白板ガラス板を用いることが好ましい。
本発明の太陽電池に使用される表面側ガラス板及び裏面側ガラス板は、通常珪酸塩ガラスなどのガラス基板等を使用することができる。表面側ガラス板の厚さは、通常0.1~10mmであり、0.3~5mmが好ましく、0.8~3.5mmが特に好ましい。裏面側ガラス板の厚さは、通常0.1~10mmであり、0.3~5mmが好ましく、0.8~3.5mmが特に好ましい。表面側ガラス板及び裏面側ガラス板は、一般に、化学的に、或いは熱的に強化させたものであってもよい。また、片面受光型のダブルガラス太陽電池モジュールの場合は、表面側ガラス板は透明度の高い白板ガラス板を用いることが好ましく、裏面ガラス板は白板ガラス板でもよいが、安価なフロートガラスを用いてもよい。一方、両面受光型ダブルガラス太陽電池モジュールの場合には、表面側ガラス板及び裏面側ガラス板何れとも白板ガラス板を用いることが好ましい。
[発電素子]
太陽電池モジュールに用いられる発電素子としては、従来から使用されている単結晶シリコンセル、多結晶シリコンセル等が用いられる。両面受光型タイプのダブルガラス太陽電池モジュールの場合は、両面受光型のシリコンセルが用いられる。
太陽電池モジュールに用いられる発電素子としては、従来から使用されている単結晶シリコンセル、多結晶シリコンセル等が用いられる。両面受光型タイプのダブルガラス太陽電池モジュールの場合は、両面受光型のシリコンセルが用いられる。
発電素子を太陽電池モジュールに組み込む際には、従来公知の方法に従って行えばよい。例えば、発電素子の電極にハンダメッキなどで施した銅箔などのインナーリードを接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力を取り出すことができるように、インナーリードで発電素子を直並列に接続する。
[実施例]
[実施例]
[実施例1-9、比較例1-2]
(1)透明封止膜の作製
下記配合の材料をロールミルに供給し、70℃で混練した。これにより得られた封止膜用組成物を70℃でカレンダ成形し、下記表に示す各厚さの透明封止膜(100cm×200cm)をそれぞれ作製した。
(1)透明封止膜の作製
下記配合の材料をロールミルに供給し、70℃で混練した。これにより得られた封止膜用組成物を70℃でカレンダ成形し、下記表に示す各厚さの透明封止膜(100cm×200cm)をそれぞれ作製した。
・EVA(酢酸ビニル含有率:26質量%、MFR:4g/10分)100質量部、
・有機過酸化物(2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(パーヘキサ25B:日本油脂製))1.3質量部
・架橋助剤(トリアリルイソシアヌレート(TAIC:日本化成製))1.5質量部
・シランカップリング剤(γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM503:信越化学製))0.5質量部
・有機過酸化物(2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(パーヘキサ25B:日本油脂製))1.3質量部
・架橋助剤(トリアリルイソシアヌレート(TAIC:日本化成製))1.5質量部
・シランカップリング剤(γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM503:信越化学製))0.5質量部
(2)白色封止膜の作製
(1)の配合に更に二酸化チタン5質量部を加えたこと以外は(1)と同様にして白色封止膜(100cm×200cm)を作製した。
(1)の配合に更に二酸化チタン5質量部を加えたこと以外は(1)と同様にして白色封止膜(100cm×200cm)を作製した。
(3)太陽電池モジュールの作製
下記表に示すように表面側封止膜及び裏面側封止膜を使用して、表面側ガラス板(白板ガラス100×150cm、厚さ3.0mm)/表面側封止膜/太陽電池セル(155×155mm、厚さ0.2mm、縦6個、横10個)/裏面側封止膜/裏面側ガラス板(フロートガラス100×150cm、厚さ3.0mm)を、図1に示す真空ラミネータ100の下側チャンバ101内の載置台105(加熱板)上に、示した順で各部材を積層し、積層体10を得た。
下記表に示すように表面側封止膜及び裏面側封止膜を使用して、表面側ガラス板(白板ガラス100×150cm、厚さ3.0mm)/表面側封止膜/太陽電池セル(155×155mm、厚さ0.2mm、縦6個、横10個)/裏面側封止膜/裏面側ガラス板(フロートガラス100×150cm、厚さ3.0mm)を、図1に示す真空ラミネータ100の下側チャンバ101内の載置台105(加熱板)上に、示した順で各部材を積層し、積層体10を得た。
次に、下側チャンバ101内を真空引きし、下側チャンバ内を0.1Paとした状態で、8分間維持した。真空引きが終了してから、ダイヤフラム103による加圧を開始した。加圧は、1分20秒かけて0.1Paから101kPaの圧力とし、この圧力で10分間維持した。加熱は真空引きと同時に開始した。そして、表面側封止膜及び裏面側封止膜の中央部の温度が102℃、端部の温度が74℃となった状態で、上記ダイヤフラム103による加圧を開始した。その後、載置台(加熱板)105の温度を142℃まで昇温させ、加圧が終了するまでこの温度で維持した。放冷後、太陽電池モジュールを得た。なお、表面側封止膜及び裏面側封止膜の中央部及び端部の温度は、KEYENCE社製モバイル型温度レコーダNR-1000により測定した。
(4)外観評価
得られた太陽電池モジュールについて、エア残りが生じているかどうか目視で確認した。結果を下記表に示す。○はエア残りが全く認められなかったものであり、△はエア残りが非常に軽微のものであり、×はエア残りが複数箇所認められたものである。
得られた太陽電池モジュールについて、エア残りが生じているかどうか目視で確認した。結果を下記表に示す。○はエア残りが全く認められなかったものであり、△はエア残りが非常に軽微のものであり、×はエア残りが複数箇所認められたものである。
[実施例9-16]
上記と同様に作製した表面側封止膜(厚さ0.46mm)、裏面側封止膜(0.60mm)を使用して、加圧開始時の表面側封止膜及び裏面側封止膜の温度を下記表2に示した温度としたこと以外は、上記(3)と同様に太陽電池モジュールを作製した。得られた太陽電池モジュールについて、上記と同様に外観評価を行った。
上記と同様に作製した表面側封止膜(厚さ0.46mm)、裏面側封止膜(0.60mm)を使用して、加圧開始時の表面側封止膜及び裏面側封止膜の温度を下記表2に示した温度としたこと以外は、上記(3)と同様に太陽電池モジュールを作製した。得られた太陽電池モジュールについて、上記と同様に外観評価を行った。
10 積層体
11 表面側ガラス板
12 裏面側ガラス板
13A 表面側封止膜
13B 裏面側封止膜
14 発電素子
15 接続タブ
100 真空ラミネータ
101 下側チャンバ
102 上側チャンバ
103 ダイヤフラム
105 載置台
106 下側チャンバ用排気口
107 下側チャンバ用真空ポンプ
108 上側チャンバ用排気口
109 上側チャンバ用真空ポンプ
11 表面側ガラス板
12 裏面側ガラス板
13A 表面側封止膜
13B 裏面側封止膜
14 発電素子
15 接続タブ
100 真空ラミネータ
101 下側チャンバ
102 上側チャンバ
103 ダイヤフラム
105 載置台
106 下側チャンバ用排気口
107 下側チャンバ用真空ポンプ
108 上側チャンバ用排気口
109 上側チャンバ用真空ポンプ
Claims (14)
- 真空引き可能なチャンバ内に、表面側ガラス板、表面側封止膜、発電素子、裏面側封止膜及び裏面側ガラス板をこの順で載置することにより積層体を得る積層工程、
前記チャンバ内を真空引きする真空引き工程、
前記積層体を加熱する加熱工程、及び
前記積層体を裏面側ガラス板側から加圧する加圧工程、
を含む太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記裏面側封止膜の厚さを、前記表面側封止膜の厚さよりも厚い構成にして真空引きを行うことを特徴とする製造方法。 - 前記裏面側封止膜の厚さに対する前記表面側封止膜の厚さの比が、0.3~0.99であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記真空引きは5分を超える時間行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記裏面側封止膜の厚さが、0.4~1mmであることを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記表面側封止膜の厚さが、少なくとも0.3mmであることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記裏面側封止膜の厚さと前記表面側封止膜の厚さの差が、少なくとも0.2mmあることを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記真空引き工程の後、加圧工程の開始時において、前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度が65~75℃であり、前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の中央部の温度が65~110℃であることを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記表面側封止膜及び裏面側封止膜の端部の温度と中央部の温度の差が25~35℃のであることを特徴とする請求項7に記載の製造方法。
- 前記表面側封止膜及び裏面側封止膜は、オレフィン(共)重合体を含むことを特徴とする請求項1~8の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記裏面側封止膜は着色剤を含むことを特徴とする請求項1~9の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記真空引きは、6~15分行うことを特徴とする請求項1~10の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記真空引き可能なチャンバは加熱板を有し、該加熱板上で前記積層を行い、
前記真空引きは、前記加熱板の温度を135~165℃の範囲内として行うことを特徴とする請求項1~11の何れか1項に記載の製造方法。 - 前記裏面側ガラス板の厚さが、0.3~5mmであることを特徴とする請求項1~12の何れか1項に記載の製造方法。
- 請求項1~13の何れか1項に記載の製造方法により製造された太陽電池モジュール。
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2015
- 2015-05-29 WO PCT/JP2015/065601 patent/WO2015182755A1/ja active Application Filing
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