(57)【要約】本発明は、架橋工程を必要とすることなく太陽電池を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池と太陽電池封止シートとの接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを、ロールツーロール法で好適に製造することができる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。本発明は、太陽電池封止シートを、フレキシブル基材上に光電変換層が配置された太陽電池素子の少なくとも受光面上に、一対の熱ロールを用いて狭窄することにより熱圧着する工程を有し、上記太陽電池封止シートは、フッ素系樹脂シート上に、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーからなる群より選択される少なくとも１種のエチレン共重合体からなる接着層を有し、上記エチレン共重合体は、不飽和カルボン酸成分の含有量が１０〜２５重量％である、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法である。
2012066848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池封止シートを、フレキシブル基材上に光電変換層が配置された太陽電池素子の少なくとも受光面上に、一対の熱ロールを用いて狭窄することにより熱圧着する工程を有し、
前記太陽電池封止シートは、フッ素系樹脂シート上に、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーからなる群より選択される少なくとも１種のエチレン共重合体からなる接着層を有し、
前記エチレン共重合体は、不飽和カルボン酸成分の含有量が１０〜２５重量％である
ことを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
エチレン共重合体は、更に、（メタ）アクリル酸エステル成分を含有する請求項１記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
接着層は、ジアルコキシシラン及び／又はトリアルコキシシランを更に含有する請求項１又は２記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
フッ素系樹脂シートは、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、エチレンクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、テトラフロオロエチレン−パーフロオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド樹脂、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、及び、ポリフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸メチルとの混合物からなる群より選択される少なくとも一種のフッ素系樹脂からなる請求項１、２又は３記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
太陽電池封止シートは、表面にエンボス形状を有する請求項１、２、３又は４記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
太陽電池封止シートは、フッ素系樹脂シートと接着層とが共押出工程により同時に製膜加工され積層された一体型積層体である請求項１、２、３、４又は５記載のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋工程を必要とすることなく太陽電池素子を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池素子と太陽電池封止シートとの接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを高い効率で製造できる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池として、ガラスを基材とするリジットな太陽電池モジュールと、ポリイミドやポリエステル系の耐熱高分子材料やステンレス薄膜を基材とするフレキシブルな太陽電池モジュールとが知られている。近年、薄型化や軽量化による運搬、施工の容易さや、衝撃に強い点から、フレキシブル太陽電池モジュールが注目されるようになってきている。【０００３】
このようなフレキシブル太陽電池モジュールは、フレキシブル基材上に、光が照射されると電流を生じる機能を有するシリコン半導体や化合物半導体等からなる光電変換層等を薄膜状に積層したフレキシブル太陽電池素子の上下面に太陽電池封止シートを積層して封止したものである。【０００４】
上記太陽電池封止シートは、外部からの衝撃を防止したり、太陽電池素子の腐食を防止したりするためのものである。上記太陽電池封止シートは、透明シート上に接着層が形成されたものであり、上記太陽電池素子を封止するための上記接着層は、従来からエチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂が使用されていた（例えば、特許文献１を参照のこと）。
しかしながら、上記ＥＶＡ系樹脂を使用する場合、架橋工程のために、製造時間が長くなったり、酸を発生したりするといった問題があった。このため、上記太陽電池封止シートの上記接着層として、シラン変性オレフィン樹脂等の非ＥＶＡ系樹脂の使用が検討されている（例えば、特許文献２を参照のこと）。【０００５】
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、フレキシブル太陽電池素子と太陽電池封止シートとを予め所望の形状に切断した上で積層し、これらを静止状態にて真空ラミネートによって積層一体化する方法が従来から行われている。このような真空ラミネート法では、接着工程に時間がかかり、太陽電池モジュールの製造効率が低いといった問題があった。【０００６】
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法として、量産化に優れる点で、ロールツーロール法が検討されている（例えば、特許文献３を参照のこと）。
ロールツーロール法は、フィルム状の太陽電池封止シートを巻回させたロールを使用し、該ロールから巻き出した太陽電池封止シートを、一対のロールを用いて狭窄することにより、太陽電池素子に熱圧着して封止を行い、連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造する方法である。
このようなロールツーロール法によれば、極めて高い効率で連続的にフレキシブル太陽電池モジュールを製造することが期待できる。【０００７】
しかしながら、従来の太陽電池封止シートを用いて、ロールツーロール法により、フレキシブル太陽電池素子を封止してフレキシブル太陽電池モジュールを製造する場合、架橋工程が必要となったり、フレキシブル太陽電池素子と太陽電池封止シートとをロールで熱圧着した際に、しわやカールが発生して極端に歩留まりが低下したり、フレキシブル太陽電池素子と太陽電池封止シートとの接着性が不充分となったりする等の問題があった。【０００８】
従って、ロールツーロール法の高い量産性を充分発揮しつつ、しわやカールの発生がなく、フレキシブル太陽電池素子を連続して好適に封止できる方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２９７４３９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４６４１号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みて、架橋工程を必要とすることなく太陽電池素子を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池素子と太陽電池封止シートとの接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを高い効率で製造できる、フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、太陽電池封止シートを、フレキシブル基材上に光電変換層が配置された太陽電池素子の少なくとも受光面上に、一対の熱ロールを用いて狭窄することにより熱圧着する工程を有し、上記太陽電池封止シートは、フッ素系樹脂シート上に、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーからなる群より選択される少なくとも１種のエチレン共重合体からなる接着層を有することを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法である。
以下に、本発明を詳述する。【００１２】
本発明は、特定の成分からなる接着層とフッ素系樹脂シートとを有する太陽電池封止シートを用いて、太陽電池素子を封止することにより、しわやカールの発生がなく、上記太陽電池封止シートと太陽電池素子との接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを、ロールツーロール法で連続して製造することができたものである。
すなわち、本発明者らは、フッ素系樹脂シート上に、特定のエチレン共重合体からなる接着層が形成された太陽電池封止シートで、太陽電池素子を封止することにより、架橋工程を必要とせず、かつ、比較的低温で短時間に熱圧着でき、ロールツーロール法で太陽電池素子を連続して封止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１３】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池封止シートを、フレキシブル基材上に光電変換層が配置された太陽電池素子の少なくとも受光面上に、一対の熱ロールを用いて狭窄することにより熱圧着する工程を有する。
上記太陽電池封止シートは、フッ素系樹脂シート上に、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーからなる群より選択される少なくとも１種のエチレン共重合体からなる接着層を有する。
本発明では、このような特定の樹脂からなる接着層を有する太陽電池封止シートを使用することにより、ロールツーロール法でフレキシブル太陽電池モジュールを好適に製造することができるのである。【００１４】
上記エチレン共重合体は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体及びエチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーからなる群より選択される少なくとも１種である。
上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、少なくともエチレン及び不飽和カルボン酸の共重合成分からなる共重合体である。
上記不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、フタル酸、シトラコン酸、イタコン酸等が挙げられる。これらは、二種以上が併用されていてもよい。なかでも、分子間での架橋が効率良くできる点で、上記不飽和カルボン酸としては、アクリル酸及び／又はメタクリル酸であることが好ましい。【００１５】
上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、エチレンと不飽和カルボン酸からなる共重合体のみならず、任意にその他の共重合成分が重合された多元共重合体であってもよい。
上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、更に、第三成分として、（メタ）アクリル酸エステル成分を含有するものであってもよい。
上記エチレン成分、不飽和カルボン酸成分、及び、（メタ）アクリル酸エステル成分の三元共重合体とすることにより、融点や接着性などの物性が制御できるため、フレキシブル太陽電池モジュールの製造により適応した設計が可能となる。
なお、上記（メタ）アクリル酸エステルは、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルを含む。
上記（メタ）アクリル酸エステル成分としては、コスト、重合性の観点から、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル及び（メタ）アクリル酸ブチルからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。中でもラミネート適性の観点からアクリル酸エステルが好ましく、具体的にはアクリル酸ｎブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸エチルが好ましい。【００１６】
上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、エチレン、上記不飽和カルボン酸、及び、上記（メタ）アクリル酸エステル等の任意のモノマー成分を、公知の方法でラジカル共重合することによって得ることができる。【００１７】
上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーは、上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体の不飽和カルボン酸基の一部又は全部を金属イオンで中和したものである。
上記金属イオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、亜鉛イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等を挙げることができる。なかでも、吸湿性が少ない点で、ナトリウムイオン、亜鉛イオンであることが好ましい。【００１８】
上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーは、剛性付与の観点から３０モル％以下で中和されていることが好ましく、２０モル％以下で中和されていることがより好ましい。【００１９】
上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーは、常法に従って、上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体を中和させることにより得ることができる。【００２０】
上記エチレン共重合体は、不飽和カルボン酸成分の含有量が１０〜２５重量％である。上記不飽和カルボン酸成分の含有量が１０重量％未満であると、剛性及び低温接着性に優れた組成物を得ることができず、太陽電池素子と太陽電池封止シートとの接着性が低くなり、太陽電池素子の封止が充分に行えない。上記不飽和カルボン酸成分の含有量が２５重量％を超えると、脆くなり耐屈曲性が低下し、得られるフレキシブル太陽電池モジュールにしわやカールが発生しやすくなる。上記不飽和カルボン酸成分の含有量の好ましい下限は１５重量％、好ましい上限は２５重量％である。【００２１】
上記エチレン共重合体はまた、共重合成分として上記（メタ）アクリル酸エステル成分を含有する場合、上記（メタ）アクリル酸エステル成分の含有量は、２５重量％以下であることが好ましい。上記（メタ）アクリル酸エステル成分の含有量が２５重量％を超えると、太陽電池封止シートの耐熱性が不足するおそれがある。上記（メタ）アクリル酸エステル成分の含有量のより好ましい上限は２０重量％である。【００２２】
上記エチレン共重合体は、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃であることが好ましい。上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０℃より低いと、太陽電池封止シートの耐熱性が低下するおそれがある。上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）が１２５℃より高いと、封止工程における太陽電池封止シートの加熱時間が長くなって、フレキシブル太陽電池モジュールの生産性が低下したり、又は、太陽電池素子の封止が不充分となったりするおそれがある。上記吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、８３〜１１０℃であることがより好ましい。
なお、上記示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）は、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に規定されている測定方法に準拠して測定することができる。【００２３】
上記エチレン共重合体は、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５ｇ／１０分〜２９ｇ／１０分であることが好ましい。上記メルトフローレイトが０．５ｇ／１０分未満であると、フレキシブル太陽電池封止シートの製造時に該封止シートに歪が残り、フレキシブル太陽電池モジュール製造後に該モジュールがカールするおそれがある。２９ｇ／１０分を超えると、上記太陽電池封止シート製造時にドローダウンしやすくなり均一な厚みのシートを製造することが難しく、フレキシブル太陽電池モジュール製造後に該モジュールがカールしたり、太陽電池封止シートにピンホール等を生じやすくなり、フレキシブル太陽電池モジュール全体の絶縁性を損なったりするおそれがある。上記メルトフローレイトは、２ｇ／１０分〜１０ｇ／１０分であることがより好ましい。
なお、上記エチレン共重合体のメルトフローレイトは、ポリエチレン系樹脂のメルトフローレイトの測定方法であるＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に準拠して荷重２．１６ｋｇ荷重にて測定された値をいう。【００２４】
上記エチレン共重合体は、３０℃での粘弾性貯蔵弾性率が５×１０８Ｐａ以下であることが好ましい。上記３０℃での粘弾性貯蔵弾性率が５×１０８Ｐａを超えると、太陽電池封止シートの柔軟性が低下して取扱性が低下したり、太陽電池素子を上記太陽電池封止シートによって封止してフレキシブル太陽電池モジュールを製造する際に、上記太陽電池封止シートを急激に加熱する必要が生じたりするおそれがある。上記３０℃での粘弾性貯蔵弾性率は、低すぎると、上記太陽電池封止シートが室温にて粘着性を発現して上記太陽電池封止シートの取扱性が低下することがあるため、下限は１×１０７Ｐａであることが好ましい。また、上限は３×１０８Ｐａがより好ましい。【００２５】
また、上記エチレン共重合体は、１００℃での粘弾性貯蔵弾性率が５×１０６Ｐａ以下であることが好ましい。上記１００℃での粘弾性貯蔵弾性率が５×１０６Ｐａを超えると、太陽電池封止シートの太陽電池素子に対する接着性が低下するおそれがある。
上記１００℃での粘弾性貯蔵弾性率は、低すぎると、上記太陽電池封止シートによって太陽電池素子を封止して太陽電池モジュールを製造する際に、上記太陽電池封止シートが押圧力によって大きく流動して、上記太陽電池封止シートの厚みの不均一化が大きくなるおそれがあるため、下限は１×１０４Ｐａであることが好ましい。また、上限は４×１０６Ｐａがより好ましい。
なお、上記エチレン共重合体の粘弾性貯蔵弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ６３９４に準拠した動的性質試験方法によって測定された値をいう。【００２６】
上記接着層は、更に、シラン化合物を含有することが好ましい。上記シラン化合物を含有することにより、上記接着層と太陽電池表面との接着性を向上させることができる。
上記シラン化合物としては、アルコキシシランを挙げることができる。上記アルコキシシランのなかでも、Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるトリアルコキシシラン、及び／又は、Ｒ３Ｒ４Ｓｉ（ＯＲ２）２で示されるジアルコキシシランであることが好ましい。【００２７】
上記Ｒ２としては、炭素数が１〜３であるアルキル基であれば、特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、メチル基が好ましい。【００２８】
上記Ｒ１Ｓｉ（ＯＲ２）３で示されるトリアルコキシシランとしては、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリプロポキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリプロポキシシラン等が挙げられ、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。【００２９】
上記Ｒ３Ｒ４Ｓｉ（ＯＲ２）２で示されるジアルコキシシランとしては、アミノ基を有するジアルコキシシランが好ましい。
上記アミノ基を有するジアルコキシシランとしては、例えば、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等の、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルアルキルジアルコキシシラン、３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等の３−アミノプロピルアルキルジアルコキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等を挙げることができる。
これらの中でも、工業的に容易に入手できる点で、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシランが好ましい。【００３０】
上記接着層中の上記シラン化合物の含有量は、上記エチレン共重合体１００重量部に対して０．４〜１５重量部であることが好ましい。
上記シラン化合物の含有量が上述の範囲外であると、太陽電池封止シートの接着性が低下するおそれがある。
上記シラン化合物の含有量は、上記エチレン共重合体１００重量部に対して、下限は０．４重量部であることがより好ましく、上限は１．５重量部であることがより好ましい。【００３１】
上記接着層は、その物性を損なわない範囲内において、光安定剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の添加剤を更に含有していてもよい。【００３２】
上記接着層を製造する方法としては、上記エチレン共重合体と、上記シラン化合物と、必要に応じて添加される添加剤とを所定の重量割合にて押出機に供給して溶融、混練し、押出機からシート状に押出して接着層を製造する方法が挙げられる。【００３３】
上記接着層は、厚みが８０〜７００μｍであることが好ましい。上記粘着剤層の厚みが８０μｍ未満であると、フレキシブル太陽電池モジュールの絶縁性を保持できないおそれがある。上記粘着剤層の厚みが７００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの難燃性に悪影響を及ぼしたり、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が重くなったりするおそれがあるし、経済的にも不利である。上記粘着剤層の厚みは、１５０〜４００μｍであることがより好ましい。【００３４】
上記太陽電池封止シートは、フッ素系樹脂シート上に上記接着層が形成されたものである。
上記フッ素系樹脂シートは、透明性、耐熱性及び難燃性に優れるものであれば、特に限定されないが、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフロオロエチレン−パーフロオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＡＰ）、ポリビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、及び、ポリフッ化ビニリデンとポリメタクリル酸メチルとの混合物（ＰＶＤＦ／ＰＭＭＡ）からなる群より選択される少なくとも一種のフッ素系樹脂からなることが好ましい。
なかでも、上記フッ素系樹脂としては、耐熱性及び透明性により優れる点で、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）がより好ましい。【００３５】
上記フッ素系樹脂シートは、厚みが１０〜１００μｍであることが好ましい。上記フッ素系樹脂シートの厚みが１０μｍ未満であると、絶縁性が確保できなかったり、難燃性が損なわれたりするおそれがある。上記フッ素系樹脂シートの厚みが１００μｍを超えると、フレキシブル太陽電池モジュールの重量が重くなるおそれがあり、経済的に不利である。上記フッ素系樹脂シートの厚みは、１５〜８０μｍであることがより好ましい。【００３６】
上記太陽電池封止シートは、上記フッ素系樹脂シートと上記接着層とを積層一体化することにより製造することができる。上記積層一体化する方法としては、特に限定されず、例えば、上記接着層の一面に上記フッ素系樹脂シートを押出ラミネートして形成する方法や、上記接着層と上記フッ素系樹脂シートとを共押出して形成する方法等が挙げられる。なかでも、共押出工程により同時に製膜加工され積層されることが好ましい。
上記共押出工程における、押出設定温度は、上記フッ素系樹脂及び上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーの融点より３０℃以上高く、かつ、分解温度より３０℃以上低い温度であることが好ましい。
このように、上記太陽電池封止シートは、上記接着層と上記フッ素系樹脂シートとが、共押出工程により同時に製膜加工され積層された一体型積層体であることが好ましい。【００３７】
上記太陽電池封止シートは、表面にエンボス形状を有していることが好ましい。上記太陽電池封止シートは、特に、適用した際に受光面側となる表面に、エンボス形状を有していることが好ましい。より具体的には、フレキシブル太陽電池モジュールを製造した際に、受光面側となる上記太陽電池封止シートのフッ素系樹脂シート面に、エンボス形状を有していることが好ましい。
上記エンボス形状を有することにより、太陽光の反射ロスを低減したり、ギラツキを防止したり、外観を向上させたりすることができる。【００３８】
上記エンボス形状は、規則的な凹凸形状であっても、ランダムな凹凸形状であってもよい。
上記エンボス形状は、太陽電池素子に貼り合せる前にエンボス賦型しても、太陽電池素子に貼り合せた後でエンボス賦型しても、又は、太陽電池素子と貼り合せる工程で同時に賦型しても良い。中でも、太陽電池素子に貼り合せる前にエンボス賦型して形成するのが、エンボスの転写ムラが無く、均一なエンボス形状が得られるので好ましい。
このように予め表面にエンボス形状を有する太陽電池封止シートを用いて、ロールツーロール法によりフレキシブル太陽電池素子の封止を行うと、封止時の熱圧着工程でエンボス形状の一部が消えてしまうことがあった。従って、フレキシブル太陽電池素子の封止を封止した後に、別に太陽電池封止シートの表面にエンボス形状を施す操作を行うことが一般的であった。
しかしながら、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法では、予め表面にエンボス形状を有する太陽電池封止シートを用いて、ロールツーロール法によりフレキシブル太陽電池素子の封止を行っても、エンボス形状が消えることがない。これは、上記接着層が充分な接着力を有する一方、充分に高い粘弾性貯蔵弾性率をも有するためであると考えられる。【００３９】
上記太陽電池封止シートの表面にエンボス形状を付与する方法は特に限定されないが、例えば、上記太陽電池封止シートの接着層とフッ素系樹脂シートとを共押出工程により同時に製膜加工する際に、冷却ロールとしてエンボスロールを用いて、溶融樹脂を冷却すると同時に表面にエンボス賦型する方法が好適である。【００４０】
上記太陽電池素子は、一般に、受光することで電子が発生する光電変換層、発生した電子を取り出す電極層、及び、フレキシブル基材から構成される。【００４１】
上記光電変換層は、例えば、単結晶シリコン、単結晶ゲルマニウム、多結晶シリコン、微結晶シリコン等の結晶系半導体、アモルファスシリコン等のアモルファス系半導体、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｃｄｓ、ＣｄＴｅ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２等の化合物半導体、フタロシアニン、ポリアセチレン等の有機半導体等から形成されたものを挙げることができる。
上記光電変換層は、単層又は複層であってもよい。
上記光電変換層の厚みは、０．５〜１０μｍであることが好ましい。【００４２】
上記フレキシブル基材は、可撓性があり、フレキシブル太陽電池に使用することができるものであれば、特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン等の耐熱性樹脂からなる基材を挙げることができる。
上記フレキシブル基材の厚みは、１０〜８０μｍであることが好ましい。【００４３】
上記電極層は、電極材料からなる層である。
上記電極層は、必要に応じて、上記光電変換層上にあってもよいし、上記光電変換層とフレキシブル基材との間にあってもよいし、上記フレキシブル基材面上にあってもよい。
上記太陽電池素子は、上記電極層を複数有していてもよい。
受光面側の電極層は、光を透過する必要があるため透明電極であることが望ましい。上記電極材料は、金属酸化物等の一般的な透明電極材料であれば特に限定されないが、ＩＴＯ又はＺｎＯ等が好適に使用される。
透明電極を使用しない場合は、バス電極やそれに付属するフィンガー電極を銀などの金属でパターニングされたものでもよい。
背面側の電極層は、透明である必要はないため、一般的な電極材料によって構成されて構わないが、上記電極材料は、銀が好適に用いられる。【００４４】
上記太陽電池素子を製造する方法は、公知の方法であれば、特に限定されず、例えば、上記フレキシブル基材上に上記光電変換層や電極層を配置する公知の方法により形成するとよい。
上記太陽電池素子は、ロール状に巻回された長尺状であってもよいし、矩形状のシート状であってもよい。【００４５】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、上記太陽電池素子の少なくとも受光面上に、上記太陽電池封止シートを、一対の熱ロールを用いて狭窄することにより、熱圧着する。
上記太陽電池素子の受光面とは、光を受けることで発電ができる面であって、上記フレキシブル基材に対して上記光電変換層が配置された面をいう。
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法では、上記太陽電池素子の光電変換層が配置された面と、上記太陽電池封止シートの接着層側面とが対向した状態で、上記太陽電池素子と太陽電池封止シートとを積層し、これらを一対の熱ロールを用いて狭窄し、熱圧着する方法が好ましい。【００４６】
上記一対の熱ロールを用いて狭窄する際の、上記熱ロールの温度は、８０〜１６０℃であることが好ましい。上記熱ロールの温度が８０℃未満であると、接着不良を起こすおそれがある。上記熱ロールの温度が１６０℃を超えると、熱圧着時にしわを発生しやすくなる。上記熱ロールの温度は９０〜１２０℃であることがより好ましい。【００４７】
上記熱ロールの回転速度は、０．１〜１０ｍ／分であることが好ましい。上記熱ロールの回転速度が０．１ｍ／分未満であると、熱圧着後しわが発生しやすくなるおそれがある。上記熱ロールの回転速度が１０ｍ／分を超えると、接着不良が起こるおそれがある。上記熱ロールの回転速度は、０．３〜５ｍ／分であることがより好ましい。【００４８】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、このように、太陽電池封止シートの接着層が、特定の樹脂からなることにより、架橋工程が必要ないため、短時間で熱圧着を行うことができる。また、低温度での熱圧着も可能である。このため、しわやカールを発生することなく、太陽電池素子と太陽電池封止シートとの充分な接着が可能となる。このため、ロールツーロール法を適用して、フレキシブル太陽電池モジュールを効率良く製造することができる。【００４９】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法について、図１を用いて、具体的に説明する。
図１に示すように、太陽電池素子Ａ及び太陽電池封止シートＢは、それぞれ長尺状のものであり、ロール状に巻回されている。まず、太陽電池素子Ａ及び太陽電池封止シートＢのロールを巻き出し、上記太陽電池素子Ａの太陽電池素子の受光面と、上記太陽電池封止シートの接着層面とを対向させた状態に配置し、両者を積層させて積層シートＣとする。
次いで、上記積層シートＣを、所定の温度に加熱された一対のロールＤ、Ｄ間に供給し、積層シートＣをその厚み方向に押圧しながら加熱して熱圧着し、太陽電池素子Ａ及び太陽電池封止シートＢを接着一体化する。これにより、上記太陽電池素子が上記太陽電池封止シートによって封止され、フレキシブル太陽電池モジュールＥを得ることができる。【００５０】
図２に、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において使用する太陽電池素子Ａの一例の縦断面模式図を示し、図３に、太陽電池封止シートＢの一例の縦断面模式図を示す。図２に示すように、太陽電池素子Ａは、フレキシブル基材１上に光電変換層２が配置されたものである。なお、電極層は、種々の配置が可能であるため、ここでは省略する。また、図３に示すように、太陽電池封止シートＢは、フッ素系樹脂シート４と接着層３とを有する。
更に、本発明の製造方法により得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例の縦断面模式図を図４に示す。
図４に示すように、太陽電池素子Ａの光電変換層２側面が、太陽電池封止シートＢの接着層３によって封止されることにより、太陽電池素子Ａと太陽電池封止シートＢが積層一体化され、フレキシブル太陽電池モジュールＥが得られる。【００５１】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法はまた、上記太陽電池素子のフレキシブル基材上面に、上記太陽電池封止シートを、一対の熱ロールを用いて狭窄することにより熱圧着する工程を有していてもよい。
上記太陽電池素子の光電変換層側面（表面）のみならず、フレキシブル基材側面（裏面）も封止することにより、上記太陽電池素子がより良好に封止され、長期間に亘って安定的に発電し得るフレキシブル太陽電池モジュールとすることができる。
上記フレキシブル基材側面（裏面）に上記太陽電池封止シートを熱圧着する方法は、例えば、上述と同様にして、上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面（裏面）に、上記太陽電池封止シートを、接着層がフレキシブル基材と対向するように配置し、一対の熱ロールを用いて狭窄することにより熱圧着する方法が挙げられる。【００５２】
また、上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面を封止する場合は、光透過性は必要ではないため、接着層と金属板とからなる太陽電池封止シートを用いてもよい。
上記接着層は、上記太陽電池封止シートの接着層と同様のものが挙げられる。
上記金属板は、ステンレス、アルミニウム等からなる板を挙げることができる。
上記金属板の厚みは、２５〜８００μｍが好ましい。【００５３】
上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面（裏面）を、上記接着層及び金属板で封止する場合は、例えば、上記接着層及び金属板からなるシートを先に形成して、上述と同様にして、太陽電池素子のフレキシブル基材側面（裏面）に、接着層及び金属板からなるシートを用いて、上記フレキシブル基材と上記接着層とを熱圧着させるとよい。【００５４】
上記太陽電池素子のフレキシブル基材側面（裏面）に、上記太陽電池封止シート又は上記接着層及び金属板からなるシートを熱圧着する工程は、上述した太陽電池素子の受光面上に、上記太陽電池封止シートを熱圧着する工程の前に行ってもよいし、同時に行ってもよく、又は、後に行ってもよい。【００５５】
本発明のフレキシブル太陽電池の製造方法として、例えば、太陽電池素子の光電変換層側面（表面）とフレキシブル基材側面（裏面）とを同時に封止する方法の一例について、図５を用いて説明する。
具体的には、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池素子Ａを用意する一方、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池封止シートを二つ用意する。そして、図５に示すように、長尺状の太陽電池封止シートＢ、Ｂをそれぞれ巻き出すと共に、長尺状の太陽電池素子Ａを巻き出し、二つの太陽電池封止シートの接着層が互いに対向した状態にして、太陽電池封止シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ａを介して重ね合わせ、積層シートＣとする。そして、積層シートＣを所定の温度に加熱された一対のロールＤ、Ｄ間に供給して、積層シートＣをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池用封止シートＢ、Ｂ同士を接着一体化させて、太陽電池封止シートＢ、Ｂによって太陽電池素子Ａを封止して、フレキシブル太陽電池モジュールＦを連続的に製造する。
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池封止シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ａを介して重ね合わせて積層シートＣを形成すると同時に、積層シートＣをその厚み方向に押圧しながら加熱してもよい。【００５６】
また、太陽電池素子として、矩形状のものを用いた場合のフレキシブル太陽電池モジュールの製造要領の一例を図６に示す。
具体的には、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池素子の代わりに、所定の大きさの矩形状のシート状の太陽電池素子Ａを用意する。そして、図６に示すように、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池封止シートＢ、Ｂをそれぞれ巻き出し、それぞれの接着層を対向させた状態にした太陽電池封止シートＢ、Ｂ間に、太陽電池素子Ａを所定時間間隔毎に供給し、太陽電池封止シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ａを介して重ね合わせ、積層シートＣとする。そして、積層シートＣを所定の温度に加熱された一対のロールＤ、Ｄ間に供給して、積層シートＣをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池用封止シートＢ、Ｂ同士を接着一体化させて、太陽電池封止シートＢ、Ｂによって太陽電池素子Ａを封止して、フレキシブル太陽電池モジュールＦを連続的に製造する。
上記フレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において、積層シートＣの形成と同時に、積層シートＣをその厚み方向に押圧しながら加熱してもよい。【００５７】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法を用いて、太陽電池素子の光電変換層側面（表面）とフレキシブル基材側面（裏面）とを封止して得られたフレキシブル太陽電池モジュールの一例を図７及び図８に示す。
図７は、太陽電池素子Ａの光電変換層２側面とフレキシブル基材１側面が、共に太陽電池封止シートＢの接着層３で封止されたフレキシブル太陽電池モジュールＦの一例の縦断面模式図である。
図８は、太陽電池素子Ａの光電変換層２側面を、太陽電池封止シートＢの接着層３で封止され、かつ、フレキシブル基材側１面を、接着層３及び金属板５からなるシートで封止されたフレキシブル太陽電池モジュールＧの一例の縦断面模式図である。【００５８】
このように、本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、特定の構成からなる太陽電池封止シートを用いて、太陽電池素子を封止することを特徴とするものである。
このため、しわやカールが発生せず、太陽電池素子と太陽電池封止シートとの接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールをロールツーロール法で好適に製造することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法は、上述の構成からなるものであるため、太陽電池モジュールの製造において、架橋工程を必要とすることなく、太陽電池素子を連続的に封止し、しわやカールが発生せず、太陽電池素子と太陽電池封止シートとの接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールを、ロールツーロール法で好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法における製造要領の一例を示した模式図である。
【図２】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において使用する太陽電池素子の一例を示した縦断面模式図である。
【図３】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法において使用する太陽電池封止シートの一例を示した縦断面模式図である。
【図４】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法により得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例を示した縦断面模式図である。
【図５】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法における製造要領の一例を示した模式図である。
【図６】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法における製造要領の一例を示した模式図である。
【図７】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法により得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例を示した縦断面模式図である。
【図８】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法により得られるフレキシブル太陽電池モジュールの一例を示した縦断面模式図である。
【図９】太陽電池封止シートを製造する装置の一例における、冷却ロール表面の凹凸形状の一例を示した模式図である。
【図１０】太陽電池封止シート表面の、エンボス形状の一例を示した模式図である。
【図１１】太陽電池封止シートのエンボス賦型の装置の一例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００６２】
（実施例１〜１２、比較例２〜３）
表１、表２及び表３に示した所定量の成分を含有する上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマー１００重量部と、シラン化合物として表１、表２及び表３に示した所定量の３−グリドキシプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製  商品名「Ｚ−６０４０」）、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製  商品名「Ｚ−６０４３」）又はＮ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（信越シリコーン社製  商品名「ＫＢＭ−６０２」）とを混合した接着層用組成物を第一押出機に供給して２５０℃にて溶融混練した。
【００６３】
一方で、表１、表２及び表３に示した所定のフッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン（アルケマ社製、商品名「カイナー７２０」）、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（アルケマ社製、商品名「カイナーフレックス２８００」）、フッ化ビニリデンとポリメタクリル酸メチルとの混合物（アルケマ社製、商品名「カイナー７２０」１００重量部に対してポリメタクリル酸メチル２０重量部を配合したもの）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ダイキン社製、商品名「ネオフロンＥＴＦＥ」））を第二押出機に供給して、２３０℃にて溶融混練した。
【００６４】
そして、第一押出機と第二押出機とを共に接続させている合流ダイに、上記接着層用組成物と上記ポリフッ化ビニリデンとを供給して合流させ、合流ダイに接続させているＴダイから接着層の厚みが０．３ｍｍ、フッ素系樹脂層の厚みが０．０３ｍｍとなるようにシート状に押出成形した。また、Ｔダイからシート状に押出成形する際、図９に示す規則的な凹凸形状の表面をもつ冷却ロールを用いて、図１０に示す規則的な凹凸形状をフッ素樹脂層の表面に賦型した。こうして、上記接着層用組成物からなる接着層の一面にフッ素系樹脂層が積層一体化され、表面にエンボス形状を有する、長尺状の一定幅を有する太陽電池封止シートを得た。
図１１に、シート製造装置の、エンボス賦型するロールの配置を示す。
【００６５】
なお、使用した上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーのメルトフローレイト（ＭＦＲ）、示差走査熱量分析により測定した吸熱曲線の最大ピーク温度（Ｔｍ）を表１、表２及び表３に示した。
【００６６】
次いで、上記で得られた太陽電池封止シートを用いて、以下の要領でフレキシブル太陽電池モジュールを作製した。先ず、図６に示したように、可撓性を有するポリイミドフィルムからなるフレキシブル基材上に、薄膜状のアモルファスシリコンからなる光電変換層が形成されてなる、矩形状のシート状である太陽電池素子Ａと、上記で得られた太陽電池封止シートがロール状に巻回された太陽電池封止シートＢ二つとを用意した。
【００６７】
次に、図６に示したように、ロール状に巻回されている長尺状の太陽電池封止シートＢ、Ｂをそれぞれ巻き出し、それぞれの接着層を対向させた状態にした太陽電池封止シートＢ、Ｂ間に、太陽電池素子Ａを供給し、太陽電池封止シートＢ、Ｂ同士を太陽電池素子Ａを介して重ね合わせ、積層シートＣとした。そして、積層シートＣを、表１、表２及び表３に記載の温度に加熱された一対のロールＤ、Ｄ間に供給して、積層シートＣをその厚み方向に押圧しながら加熱することによって、太陽電池用封止シートＢ、Ｂ同士を接着一体化させて、太陽電池素子Ａを封止し、フレキシブル太陽電池モジュールＦを製造した。
【００６８】
（比較例１）
エチレン−不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーの代わりに、表３のＥＶＡを用い、表３に記載のロール温度で封止を行った点以外は、実施例１と同様にしてフレキシブル太陽電池モジュールを得た。
【００６９】
（評価）
得られたフレキシブル太陽電池モジュールについて、しわの発生状況、カールの発生状況、剥離強度、及び、高温高湿耐久性を下記の要領で測定し、その結果を表１、表２及び表３に示した。
【００７０】
＜しわの発生＞
上記で得られたフレキシブル太陽電池モジュールのしわの発生状況を目視で判断し、以下の評点で点数付けした。４点以上が合格である。
５点：しわ発生が全く見られない。
４点：０．５ｍｍ以内のしわが１個／ｍ発見される。
３点：０．５ｍｍ以内のしわが２〜４個／ｍ発見される。
２点：０．５ｍｍ以内のしわが５個／ｍ以上発見される。
１点：０．５ｍｍ以上の大きなしわが発見される。
【００７１】
＜カールの発生＞
５００ｍｍ×５００ｍｍサイズの上記フレキシブル太陽電池モジュールを、平坦な平面上におき、端部の水平面からの浮き上がり高さを測定した。
◎：２０ｍｍ未満
○：２０ｍｍ以上２５ｍｍ未満
△：２５ｍｍ以上３５ｍｍ未満
×：３５ｍｍ以上
【００７２】
＜剥離強度＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールにおいて、太陽電池のフレキシブル基材から太陽電池封止シートを剥離した際の剥離強度をＪＩＳ  Ｋ６８５４に準拠して測定した。
【００７３】
＜高温高湿耐久性＞
得られたフレキシブル太陽電池モジュールを、ＪＩＣ  Ｃ８９９１に記載された８５℃、相対湿度８５％の環境下にて放置し、該太陽電池モジュールの放置を開始してから、太陽電池封止シートが太陽電池のフレキシブル基材から剥離し始めるまでの時間を測定した。
【００７４】
【表１】
2012066848.tif 000003
【００７５】
【表２】
2012066848.tif 000004
【００７６】
【表３】
2012066848.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの製造方法によれば、しわやカールが発生せず、太陽電池素子と太陽電池封止シートとの接着性に優れたフレキシブル太陽電池モジュールをロールツーロール法で好適に製造することができる。
【符号の説明】
【００７８】
Ａ  太陽電池素子
Ｂ、Ｂ’  太陽電池封止シート
Ｃ  積層シート
Ｄ  ロール
Ｅ、Ｆ、Ｇ  フレキシブル太陽電池モジュール
１  フレキシブル基材
２  光電変換層
３  接着層
４  フッ素系樹脂シート
５  金属板
【図１】
2012066848.tif 000006
【図２】
2012066848.tif 000007
【図３】
2012066848.tif 000008
【図４】
2012066848.tif 000009
【図５】
2012066848.tif 000010
【図６】
2012066848.tif 000011
【図７】
2012066848.tif 000012
【図８】
2012066848.tif 000013
【図９】
2012066848.tif 000014
【図１０】
2012066848.tif 000015
【図１１】
2012066848.tif 000016
【国際調査報告】
2012066848.tif 000017
2012066848.tif 000018
2012066848.tif 000019
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