(57)【要約】【課題】曲面部を含む太陽電池モジュールの軽量化を図る。【解決手段】曲面部を含む太陽電池モジュール１０は、受光面側封止材１１３及び裏面側封止材１１４で挟まれた充填材層１１２に太陽電池ストリング１１１が埋め込まれたプレモジュール１１と、プレモジュール１１に重なるように配置されてプレモジュール１１と複合した樹脂製の形状保持部材１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面部を含む太陽電池モジュールであって、
複数の太陽電池セルが電気的に接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングが埋め込まれた充填材層と、前記充填材層を挟むように配置された受光面側封止材及び裏面側封止材とを有するプレモジュールと、
前記プレモジュールに重なるように配置されて前記プレモジュールと複合した樹脂製の形状保持部材と、
を備えた太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記形状保持部材が前記プレモジュールの受光面側に重なるように配置されている太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記形状保持部材が前記プレモジュールの裏面側に重なるように配置されている太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記受光面側封止材がガラスで形成されている太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記受光面側封止材の厚さが１．５ｍｍ以下である太陽電池モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記形状保持部材が、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂、アクリル樹脂、又は、これらの２種以上のブレンド樹脂を主成分とする樹脂組成物で形成されている太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記形状保持部材が射出成形品である太陽電池モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記形状保持部材には、前記太陽電池モジュールが取り付けられる取付基材の構成部品が一体成形されている太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載された太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池ストリングは、前記複数の太陽電池セルがシングリング接続されている太陽電池モジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載された太陽電池モジュールの製造方法において、
前記プレモジュールを平板状に作製し、前記平板状のプレモジュールに曲面部を形成する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、太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や建物等に対し、それらの形状に対応した曲面部を含む太陽電池モジュールを用いる検討がなされている。例えば、特許文献１には、太陽電池セルが埋め込まれた充填材層を一対の封止部材で挟んだプレモジュールの一方の面に第１ガラスを接着するとともに、他方の面に第２ガラスを接着して曲面形状を保持した太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−２６５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、曲面部を含む太陽電池モジュールは、通常、例えば自動車の車体や建物の窓といった取付基材に取り付けられる。そして、その取付作業性を良好にすることに対する要求から、太陽電池モジュールには軽量化が求められる。
【０００５】
本発明の課題は、曲面部を含む太陽電池モジュールの軽量化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、曲面部を含む太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルが電気的に接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングが埋め込まれた充填材層と、前記充填材層を挟むように配置された受光面側封止材及び裏面側封止材とを有するプレモジュールと、前記プレモジュールに重なるように配置されて前記プレモジュールと複合した樹脂製の形状保持部材とを備える。
【０００７】
本発明は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、前記プレモジュールを平板状に作製し、前記平板状のプレモジュールに曲面部を形成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プレモジュールに重なるように樹脂製の形状保持部材が配置されて複合していることにより、曲面部を含むモジュール全体の軽量化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【図２Ａ】シングリング接続された太陽電池ストリングの一例の断面図である。
【図２Ｂ】シングリング接続された太陽電池ストリングの別の一例の断面図である。
【図３Ａ】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の第１の説明図である。
【図３Ｂ】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の第２の説明図である。
【図３Ｃ】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の第３の説明図である。
【図３Ｄ】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の第４の説明図である。
【図３Ｅ】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の第５の説明図である。
【図３Ｆ】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の第６の説明図である。
【図４】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の変形例の説明図である。
【図５】実施形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法の別の変形例の説明図である。
【図６】実施形態２に係る太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る太陽電池モジュール１０を示す。なお、本出願では、太陽電池モジュール１０における太陽光を受光する側の面を「受光面」及びその反対側の面を「裏面」という。
【００１２】
実施形態１に係る太陽電池モジュール１０は、モジュール全体が受光面側に凸に形成された曲面部を含むパネル状部品であって、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の車体に取り付けられる発電部品、建物のＢＩＰＶ（Building Integrated Photovoltaics）等として用いられる。そして、実施形態１に係る太陽電池モジュール１０は、太陽光を受光して発電するモジュール本体のパネル状のプレモジュール１１と、その受光面側に重なるように配置された樹脂製の板状の形状保持部材１２と、それらの間に配置されてそれらを複合させる接着層１３とを備える。このような実施形態１に係る太陽電池モジュール１０によれば、プレモジュール１１の受光面側に重なるように樹脂製の形状保持部材１２が配置されて複合していることにより、曲面部を含むモジュール全体の軽量化が図られる。また、軽量化に加え、受光面側に形状保持部材１２が露出しているので、優れた耐衝撃性が得られ、そのため、例えば、小石等により衝撃を受けることのある自動車の車体等に特に好適に用いられる。
【００１３】
プレモジュール１１は、太陽電池ストリング１１１と、その太陽電池ストリング１１１が厚さ方向の中間部に埋め込まれた充填材層１１２と、その充填材層１１２を挟むように配置された薄板状の受光面側封止材１１３及び裏面側封止材１１４とを有する。
【００１４】
太陽電池ストリング１１１は、複数の太陽電池セル１１１ａが電極接続部材により電気的に直列に接続されている。太陽電池ストリング１１１は、図１に示すように、複数の太陽電池セル１１１ａが間隔をあけて配置されていてもよいが、意匠性が優れるという観点からは、複数の太陽電池セル１１１ａがシングリング接続されていてもよい。ここで、本出願における「シングリング接続」とは、太陽電池セル１１１ａの配置方向の一方の端部を一端部及び他方の端部を他端部として、複数の太陽電池セル１１１ａのうちの相互に隣接する任意の一対において、図２Ａに示すように、一方の太陽電池セル１１１ａの一端部が他方の太陽電池セル１１１ａの他端部の受光面側に配置されたセル配置構造、又は、図２Ｂに示すように、一方の太陽電池セル１１１ａの一端部が他方の太陽電池セル１１１ａの他端部の裏面側に配置されたセル配置構造である。
【００１５】
太陽電池セル１１１ａとしては、例えば、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、ヘテロ接合太陽電池、化合物系太陽電池、有機薄膜太陽電池が挙げられる。太陽電池セル１１１ａは、発電効率及び意匠性の観点から、ｐ型電極及びｎ型電極の両方が裏面に配置されたバックコンタクト型であることが好ましい。
【００１６】
充填材層１１２は、太陽電池ストリング１１１よりも受光面側の受光面側部分１１２ａと、裏面側の裏面側部分１１２ｂとを有する樹脂層である。充填材層１１２の形成材料としては、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、エチレンエチルアクリレート共重合体樹脂（ＥＥＡ）、エチレンα−オレフィン共重合体樹脂、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、オレフィン系樹脂、アイオノマー系樹脂等の熱可塑性樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする透明な樹脂組成物が挙げられる。受光面側部分１１２ａ及び裏面側部分１１２ｂの形成材料は、同一であっても、異なっていても、どちらでもよい。
【００１７】
受光面側封止材１１３の形成材料としては、例えば、透明なガラス；ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、鎖状又は環状のポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフルオロカーボン樹脂などの熱可塑性樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする透明な樹脂組成物等が挙げられる。受光面側封止材１１３は、高い耐熱性及び耐水バリア性とともに高い信頼性を得る観点から、ガラスで形成されていることが好ましい。受光面側封止材１１３の厚さは、軽量化及び耐曲げ性の観点から、好ましくは１．５ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以下、更に好ましくは０．８ｍｍ以下、より更に好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【００１８】
裏面側封止材１１４の形成材料としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、鎖状又は環状のポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフルオロカーボン樹脂などの熱可塑性樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物等が挙げられる。裏面側封止材１１４の形成材料は、受光面側封止材１１３の形成材料と同一であっても、異なっていても、どちらでもよい。
【００１９】
形状保持部材１２は、プレモジュール１１を、曲面部を有する形状に保持して支持する。樹脂製の形状保持部材１２の形成材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする透明な樹脂組成物が挙げられる。形状保持部材１２は、これらのうちのポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、アクリル樹脂、又は、これらの２種以上のブレンド樹脂を主成分とする樹脂組成物で形成されていることが好ましい。形状保持部材１２は、形状の自由度が高いとともに生産性も高いという観点から、射出成形品であることが好ましい。形状保持部材１２には、太陽電池モジュール１０が取り付けられる取付基材の構成部品が一体成形されていてもよい。具体的には、例えば、実施形態１に係る太陽電池モジュール１０を窓に取り付ける場合、形状保持部材１２には、窓の桟が一体成形されていてもよい。形状保持部材１２の厚さは、プレモジュール１１の形状保持の観点から、プレモジュール１１の厚さよりも厚いことが好ましい。
【００２０】
接着層１３は、プレモジュール１１と形状保持部材１２とを接着し、それらを複合させる。接着層１３の形成材料としては、例えば、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、湿分硬化型接着剤などの液状接着剤；ホットメルト接着剤などのフィルム状接着剤等の透明な接着剤が挙げられる。接着層１３を形成する接着剤には、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）やＯＣＲ（Optical Clear Resin）のようなアクリル系の接着層や、ウレタン系の接着剤を使用してもよい。
【００２１】
実施形態１に係る太陽電池モジュール１０の単位面積当たりの質量は、軽量化の観点から、好ましくは１０ｋｇ／ｍ２以下、より好ましくは８ｋｇ／ｍ２以下、更に好ましくは５ｋｇ／ｍ２以下である。
【００２２】
次に、実施形態１に係る太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。
【００２３】
まず、複数の太陽電池セル１１１ａを直列に電気的に接続して太陽電池ストリング１１１を作製し、次いで、図３Ａに示すように、太陽電池ストリング１１１の受光面側に、充填材層１１２の受光面側部分形成材１１２ａ’及び受光面側封止材１１３を積層するとともに、裏面側に、充填材層１１２の裏面側部分形成材１１２ｂ’及び裏面側封止材１１４を積層した積層体１１’を形成する。
【００２４】
次いで、図３Ｂに示すように、その積層体１１’をラミネーター２０で加熱及び加圧してラミネート加工することにより、図３Ｃに示すような可撓性を有する平板状のプレモジュール１１を作製する。
【００２５】
続いて、図３Ｄに示すように、平板状のプレモジュール１１の受光面側に平板状の形状保持部材１２を重ね、それらを接着層１３を形成する接着剤１３’により複合させて平板状のプリフォーム１０’を作製する。なお、予め受光面側封止材１１３に形状保持部材１２を複合させておき、それを用いてプレモジュール１１を作製し、それと同時にプリフォーム１０’を作製してもよい。
【００２６】
そして、図３Ｅに示すように、プレス成形用の金型３０の第１型３１と第２型３２との間にプリフォーム１０’を配置した後、図３Ｆに示すように、第１型３１と第２型３２とを近接させて型締めするとともに、加熱及び加圧してプレス成形し、プリフォーム１０’の平板状のプレモジュール１１及び平板状の形状保持部材１２に同時に曲面部を形成することにより、実施形態１に係る太陽電池モジュール１０が得られる。
【００２７】
以上の実施形態１に係る太陽電池モジュール１０の製造方法によれば、太陽電池ストリング１１１が充填材層１１２で位置固定された平板状のプレモジュール１１を作製し、それを変形させて曲面部を形成する。また、形状保持部材１２が樹脂製であるので、加工温度を例えば２００℃以上３００℃以下程度とすればよく、ガラス製の形状保持部材の場合のような高温とする必要がない。これらのことから、太陽電池ストリング１１１の太陽電池セル１１１ａの位置ずれが抑制される。したがって、太陽電池セル１１１ａの位置ずれが構造に及ぼす影響が相対的に大きい太陽電池ストリング１１１の複数の太陽電池セル１１１ａがシングリング接続されている場合に特に有利である。加えて、加工温度が比較的低いので、太陽電池セル１１１ａの熱による損傷が抑制される。したがって、太陽電池セル１１１ａが、耐熱性が相対的に低い単結晶シリコン太陽電池の場合に特に有利である。
【００２８】
また、次のようにして実施形態１に係る太陽電池モジュール１０を製造してもよい。
【００２９】
まず、曲面部を含む樹脂製の形状保持部材１２を予め成形しておき、図４に示すように、ラミネート加工用の金型４０の第１型４１の凹部に、その形状保持部材１２を、受光面側が第１型４１側に配置されるようにプリセットし、その形状保持部材１２の裏面側に、上記と同様にして作製した平板状のプレモジュール１１を、受光面側封止材１１３が形状保持部材１２側となるように配置する。このとき、接着層１３を形成する接着剤１３’は、フィルム状接着剤の場合、それをプレモジュール１１及び形状保持部材１２のうちの少なくとも一方に重ねるように配置し、液状接着剤の場合、それをプレモジュール１１及び形状保持部材１２のうちの少なくとも一方に塗布する。
【００３０】
そして、金型４０の第１型４１と第２型４２とを近接させて型締めするとともに、加熱及び加圧してラミネート加工し、平板状のプレモジュール１１を、曲面部を含む形状保持部材１２の形状に沿うように変形させて平板状のプレモジュール１１に曲面部を形成するとともに、プレモジュール１１と形状保持部材１２とを接着層１３を形成する接着剤１３’により複合させることにより、実施形態１に係る太陽電池モジュール１０が得られる。
【００３１】
さらに、上記と同様にして作製した平板状のプレモジュール１１にプレス加工を施すことにより曲面部を形成し、そして、図５に示すように、その曲面部を形成したプレモジュール１１と、予め成形しておいた曲面部を含む樹脂製の形状保持部材１２とを、接着層１３を形成する接着剤１３’により複合させることによっても、実施形態１に係る太陽電池モジュール１０が得られる。
【００３２】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る太陽電池モジュール１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号で示す。
【００３３】
実施形態２に係る太陽電池モジュール１０は、モジュール全体が受光面側に凸に形成された曲面部を含むパネル状部品であって、太陽光を受光して発電するモジュール本体のパネル状のプレモジュール１１と、その裏面側に重なるように配置された樹脂製の板状の形状保持部材１２と、それらの間に配置されてそれらを複合させる接着層１３とを備える。このような実施形態２に係る太陽電池モジュール１０によれば、プレモジュール１１の裏面側に重なるように樹脂製の形状保持部材１２が配置されて複合していることにより、曲面部を含むモジュール全体の軽量化が図られる。また、軽量化に加え、プレモジュール１１の受光面側封止材１１３がガラスで形成されている場合には、ガラスが表面露出するので、その質感が維持されて光沢のある高い意匠性が得られ、そのため、例えば、建物の表面に露出する建材等に特に好適に用いられる。
【００３４】
実施形態２に係る太陽電池モジュール１０の各部の構成は、基本的には実施形態１と同一であるが、形状保持部材１２がプレモジュール１１の裏面側に重なるように配置されているので、形状保持部材１２及び接着層１３は必ずしも透明である必要がない。したがって、形状保持部材１２及び接着層１３の形成材料の選択の自由度が広くなるので、それによりコストの低減が図られる。
【００３５】
その他の構成、製造方法、及び作用効果は、実施形態１と同一である。
【００３６】
（その他の実施形態）
上記実施形態１及び２では、モジュール全体が受光面側に凸に形成された太陽電池モジュール１０としたが、特にこれに限定されるものではなく、モジュール全体が受光面側に凹に形成されていてもよく、また、一部分が受光面側に凸又は凹の曲面に形成されていてもよく、さらに、受光面側に凸の曲面に形成されている部分及び凹の曲面に形成されている部分の両方を含んでいてもよい。
【００３７】
実施形態１では、プレモジュール１１の受光面側に重なるように形状保持部材１２が配置された太陽電池モジュール１０とし、実施形態２では、プレモジュール１１の裏面側に重なるように形状保持部材１２が配置された太陽電池モジュール１０としたが、特にこれらに限定されるものではなく、プレモジュール１１の受光面側及び裏面側の両方のそれぞれに重なるように形状保持部材１２が配置されていてもよい。但し、軽量化の観点からは、実施形態１及び２のように、プレモジュール１１の受光面側及び裏面側のうちのいずれか一方のみに重なるように形状保持部材１２が配置されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  太陽電池モジュール
１０’  プリフォーム
１１  プレモジュール
１１’  積層体
１１１  太陽電池ストリング
１１１ａ  太陽電池セル
１１２  充填材層
１１２ａ  受光面側部分
１１２ａ’  受光面部分形成材
１１２ｂ  裏面側部分
１１２ｂ’  裏面部分形成材
１１３  受光面側封止材
１１４  裏面側封止材
１２  形状保持部材
１３  接着層
１３’  接着剤
２０  ラミネーター
３０，４０  金型
３１，４１  第１型
３２，４２  第２型
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
2020113687.tif 000010
【図３Ｆ】
2020113687.tif 000011
【図４】
2020113687.tif 000012
【図５】
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【図６】
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