(57)【要約】      （修正有）【課題】意匠性と発電効率に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】基板と保護材との間に充填材を介して太陽電池素子を封止する太陽電池モジュールの製造方法において、前記充填材を融点温度以上に上昇させる第一工程と、該第一工程よりも高い圧力で前記基板と前記保護材との間をプレスする第二工程と、該第二工程よりもさらに高い圧力で前記基板と前記保護材との間をプレスする第三工程と、該第三工程の最大圧力から単調に減圧していく第四工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と保護材との間に充填材を介して太陽電池素子を封止する太陽電池モジュールの製造方法において、透光性基板と、受光面側充填材と、太陽電池素子と、裏面側充填材と、裏面側保護材とをこの順に積層してモジュール積層体を形成する積層工程と、
前記充填材を融点温度以上に上昇させる第一工程と、該第一工程よりも高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第二工程と、該第二工程よりもさらに高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第三工程と、該第三工程の最大圧力から単調に減圧していく第四工程とを含むプレス工程とを有することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記第一工程から第三工程にかけて前記充填材の温度を単調に上昇させる
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の製造方法。
【請求項３】
前記第三工程の所要時間は前記第二工程の所要時間の１５％〜５０％であ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の製造方法。
【請求項４】
前記第三工程の圧力は前記第二工程の圧力の２５０％〜３５０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第四工程の後に、前記第一工程よりも高く前記第二工程よりも低い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第五工程とを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の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の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、一般に、透光性基板、受光面側充填材、導線により電気的に相互に接続された複数個の太陽電池素子、裏面側充填材、および裏面保護材の順に積層構造を形成する。この太陽電池モジュールの製造工程におけるラミネート工程で、構成部材の積層体（モジュール積層体）は加熱しながらプレスすることで接着して一体化される。
【０００３】
従来、ラミネート工程では、モジュール積層体をラミネータのヒーター盤上に載置し、ハウジングを閉じて減圧した後、モジュール積層体を押圧しつつ、ヒーター盤を加熱することによって、モジュール積層体の接着が行われていた。
【０００４】
しかし、従来のラミネート工程では、加圧中に太陽電池モジュールの周縁部から充填材が流出して、周縁部の充填材厚さが薄くなりやすいという問題があった。
【０００５】
そこで周縁部の充填材に十分な厚みを有する太陽電池モジュールを製造することを目的として、モジュール積層体を枠体内で加熱加圧する太陽電池モジュールの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
さらにラミネート工程における太陽電池素子の割れを防止するために、モジュール積層体を低圧で長時間、押圧する太陽電池モジュールの製造方法が開示されている。（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３１５１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２９４４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の太陽電池モジュールの製造方法では、昇温後の最初の押圧で、最大の押圧力を加えており、またその時間はラミネート工程の約半分を占めているため、図５に示すように太陽電池素子の受光面側に着色された裏面側充填材が回りこんで、太陽電池素子の外観を不揃いにするとともに、太陽電池素子の受光面側への入射光を遮り、外観や発電効率が低下してしまうという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池素子の割れ防止を優先し、ラミネート工程を長時間、低圧で押圧する方法にしたため、生産性が低く、実際の製造に適しないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みて成されたものであり、その目的は外観と発電効率に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、基板と保護材との間に充填材を介して太陽電池素子を封止する太陽電池モジュールの製造方法において、透光性基板と、受光面側充填材と、太陽電池素子と、裏面側充填材と、裏面側保護材とをこの順に積層してモジュール積層体を形成する積層工程と、前記充填材を融点温度以上に上昇させる第一工程と、該第一工程よりも高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第二工程と、該第二工程よりもさらに高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第三工程と、該第三工程の最大圧力から単調に減圧していく第四工程とを含むプレス工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記第一工程から第三工程にかけて前記充填材の温度を単調に上昇させることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記第三工程の所要時間は前記第二工程の所要時間の１５％〜５０％であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記第三工程の圧力は前記第二工程の圧力の２５０％〜３５０％であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記第四工程の後に、前記第一工程よりも高く前記第二工程よりも低い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第五工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、基板と保護材との間に充填材を介して太陽電池素子を封止する太陽電池モジュールの製造方法において、透光性基板と、受光面側充填材と、太陽電池素子と、裏面側充填材と、裏面側保護材とをこの順に積層してモジュール積層体を形成する積層工程と、前記充填材を融点温度以上に上昇させる第一工程と、該第一工程よりも高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第二工程と、該第二工程よりもさらに高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第三工程と、該第三工程の最大圧力から単調に減圧していく第四工程とを含むプレス工程とを有することにより、充填材が溶融している時に高い圧力でプレスする時間を抑制できることから、高い圧力を加えたときに生じる充填材の必要以上な流動を抑えることができるため、太陽電池素子の受光面側に裏面側充填材が回り込みを低減することができ、外観と発電効率に優れた太陽電池モジュールを製造することができる。これは、第一工程で充填材の温度が融点温度を超えた後に、第二工程で第三工程よりも低い押圧力を予め加えておいて、第三工程で第二工程より高い押圧力を第二工程より短い時間で加えていることによるものである。そして、全体として高い押圧力を加える時間を短縮することができることから、太陽電池素子への負荷を低減できる。
【００１７】
さらに、本発明の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記第一工程から第三工程にかけて前記充填材の温度を単調に上昇させることにより、これにより、太陽電池素子の受光面側への裏面側充填材の回り込みのない外観の良い太陽電池モジュールを短いタクトタイムで製造することができる。これは、充填材の温度を上昇しつつ、各工程の押圧力の調整を行うことにより、各工程の温度における充填材の流動性の変化に適した押圧力を加えることができるため、効率的に太陽電池モジュール中を充填材で充填できることによるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の太陽電池モジュールを製造するラミネート過程を示す側断面図であり、（ａ）は第一工程の様子を示す側断面図であり、（ｂ）は第二工程、第四工程及び第五工程の様子を示す側断面図であり、（ｃ）は第三工程の様子を示す側断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの積層状態を示す斜視図であり、（ａ）は複数の太陽電池素子を接続導体で接続して成る太陽電池マトリクスを示す斜視図、（ｂ）は透光性基板、受光面側充填材、太陽電池素子のマトリクス、裏面側充填材及び裏面シートから成るモジュール積層体の積層状態を説明する分解斜視図である。
【図３】本発明により製造される太陽電池モジュールを示す模式図であり、（ａ）は受光面側から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）をＡ−Ａ’断面から見た側断面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの製造方法のラミネート工程における、温度と圧力を示す図である。
【図５】従来技術により製造した太陽電池モジュールを示す模式図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は（ａ）をＢ−Ｂ’断面から見た側断面図を示す。
【図６】太陽電池モジュールの外観を比較する写真であり、（ａ）は従来技術を示し、（ｂ）は本発明の一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態は、基板と保護材との間に充填材を介して太陽電池素子を封止する太陽電池モジュールの製造方法において、透光性基板と、受光面側充填材と、太陽電池素子と、裏面側充填材と、裏面側保護材とをこの順に積層してモジュール積層体を形成する積層工程と、前記充填材を融点温度以上に上昇させる第一工程と、該第一工程よりも高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第二工程と、該第二工程よりもさらに高い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第三工程と、該第三工程の最大圧力から単調に減圧していく第四工程とを含むプレス工程とを有するものである。
【００２０】
基板と保護材との間に充填材を介して太陽電池素子を封止する太陽電池モジュールの製造方法において、前記充填材を融点温度以上に上昇させる第一工程と、該第一工程よりも高い圧力で前記基板と前記保護材との間をプレスする第二工程と、該第二工程よりもさらに高い圧力で前記基板と前記保護材との間をプレスする第三工程と、該第三工程の最大圧力から単調に減圧していく第四工程とを含むものである。これは例えば図４の温度と圧力と時間の関係に示されているとおりである。
【００２１】
さらに、前記第一工程から第三工程にかけて前記充填材の温度を単調に上昇させるものである。これは例えば図４の温度と時間の関係に示されているとおりである。
【００２２】
さらに、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態は、前記第三工程の所要時間が前記第二工程の所要時間の１５％〜５０％であるものである。これは例えば図４の第二工程と第三工程の時間の関係に示されているとおりである。
【００２３】
さらに、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態は、前記第三工程の圧力が前記第二工程の圧力の２５０％〜３５０％であるものである。これは例えば図４の第二工程と第三工程の圧力の関係に示されているとおりである。
【００２４】
さらに、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の一実施形態は、前記第四工程の後に、前記第一工程よりも高く前記第二工程よりも低い圧力で前記モジュール積層体をプレスする第五工程とを含むものである。これは例えば図４の温度と圧力と時間の関係に示されているとおりである。
【００２５】
以下で、本発明の太陽電池モジュールの製造方法について、工程ごとに図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
（第一工程）
図１は、第一工程のラミネータ１の側断面図を示す。このラミネータ１内にモジュール積層体２０が載置されている。なお、このモジュール積層体２０は、図２に示すように、透光性基板２１、受光面側充填材２２ａ、太陽電池素子２５を導体２６により電気的に一体化したマトリクス２３、裏面側充填材２２ｂ、および裏面保護材２４の順で構成されている。特に裏面側充填材２２ｂは、外観や発電効率を高める観点から、着色されていてもよい。
【００２７】
まず、図１（ａ）に示すように、このモジュール積層体２０を、透光性基板２１が下になるように、ラミネータ１の下部ハウジング３内の加熱プレート８上に載置する。このとき加熱プレート８は、例えば、１７０℃程度であってもよい。そして、上部ハウジング２を下部ハウジング３側へ下降させてハウジングを閉じる。
【００２８】
そして、上部真空領域５および下部真空領域６を減圧しつつ、モジュール積層体２０を充填材２２の融点温度以上まで加熱する。例えば充填材２２にＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂）を用いた場合、その融点は約６０℃〜７５℃である。そこで、充填材２２全体の温度が融点温度以上となるように、モジュール積層体２０を好ましくは７５℃〜８５℃まで加熱すると良い。
【００２９】
なお、本実施例中の透光性基板２１は、請求項中の基板を指し、例えば白板強化ガラスやアクリル板などを用いることができる。また裏面保護材２４は、保護材を指し、例えばＰＥＴ樹脂シートやＰＥＮ樹脂シート、あるいはそれを積層したものを用いることができる。
【００３０】
（第二工程）
次に、上部真空領域５の減圧を停止して圧力を高めて保持すると、図２（ｂ）に示すように、上部真空領域５と真空領域６との間に圧力差が生じダイアフラムシート４が膨張して、モジュール積層体２０を押圧する。なお、第二工程の間も、モジュール積層体２０の加熱を継続する。
【００３１】
このように押圧力を加えることで、溶融した充填材２２をマトリクス２３の隙間や凹凸などのマクロな形状に流しこむことができる。また、第一工程でモジュール積層体２０を充填材２２の融点温度まで予め加熱し軟化させていることから、押圧力による太陽電池素子の破損を抑制することができる。
【００３２】
第二工程の押圧力は、後述の第三工程の押圧力より低く、具体的には１５ｋＰａ〜２５ｋＰａであることが好ましい。ダイアフラムシート４がモジュール積層体２０の中央部から端部に向けて順に接触して低い押圧力を加えていくことにより、モジュール積層体２０の中央付近のマクロな隙間から順に充填材２２で充填されてゆくため、最初に大きな押圧力でプレスした場合のように周縁部が先に充填されて気泡の脱気の経路が塞がれる、といったようなことがなく、気泡の残留を防止することができる。
【００３３】
第二工程の押圧力の保持時間は、太陽電池素子２５の間や凹凸が受光面側充填材２２ａおよび裏面側充填材２２ｂで充填されるように、比較的長い時間をかけた方が良い。しかし、時間が長くなりすぎると、昇温が継続している為に充填材２２の流動性が高くなりすぎて、充填材２２が太陽電池素子２５の受光面側に回り込んだり、モジュール積層体２０の周囲にはみ出してしまう。このため、第二工程の押圧力の保持時間は、具体的には１００〜２００ｓｅｃであることが好ましい。
【００３４】
（第三工程）
次に、上部真空領域５の圧力をさらに高めて保持する。するとダイアフラムシート４がさらに膨張して、第二工程より大きな力でモジュール積層体２０を押圧する。
【００３５】
第二工程よりも高い押圧力を加えて、モジュール積層体２０の部材同士を密着させることにより、分子間力を高め、充填材２２の接着力を大きくすることができる。
【００３６】
第三工程の押圧力は、第二工程の押圧力の２．５倍〜３．５倍、具体的には４５ｋＰａ〜７５ｋＰａとするとよい。
【００３７】
また、第二工程の押圧において既に充填材２２がマクロな凹凸や隙間を充填していることから、第三工程の押圧における流動性の悪い箇所への充填材２２の充填時間を短縮し、充填材２２が溶融しているときに高い圧力で押圧する時間を抑制することができる。
【００３８】
第三工程の押圧力の保持時間は、第二工程の押圧力の保持時間よりも短くし、第二工程の押圧力の保持時間の１５％〜５０％、具体的には３０ｓｅｃ〜５０ｓｅｃにするとよい。
【００３９】
また、第三工程の間も、モジュール積層体２０の加熱を継続する。第一工程から第三工程の間で、充填材２２を昇温しつつ、各工程の押圧力と押圧時間を前述のように調整することで、各工程の温度において、充填材２２の流動性の変化に適した押圧力を加えることができ、効率的に太陽電池モジュール中を充填材で充填することができる。
【００４０】
これにより温度が高くなり流動性が増した裏面側充填材２２ｂが、太陽電池素子２５の受光面側に回り込むのを低減しつつ充填材２２の接着力を高め、外観に優れ、発電効率の高い太陽電池モジュール３０を製造することができるとともに、モジュール積層体２０の周縁部の充填材２２の厚みを確保することにより、周縁部からの湿気の侵入に対する強度を高めて信頼性を向上することができる。
【００４１】
また、ラミネート工程のタクトタイムを短縮して生産性を向上することができるとともに、押圧力の保持時間を短くしたことで太陽電池素子２５のクラックの発生確率を低減し歩留まりを向上することができる。
【００４２】
（第四工程）
次に、上部真空領域５を減圧し、図１（ｂ）に示すようにダイアフラムシート４が収縮してモジュール積層体２０への押圧力を単調に低下させることで、第二工程および第三工程の押圧力よりも低くなるようにする。
【００４３】
（第五工程）
次に、モジュール積層体２０を、第二工程および第三工程よりも低い押圧力を加えた状態で、一定時間保持することにより、透光性基板２１やマトリクス２３、裏面保護材２４と充填材２２を均一に安定するまで馴染ませて、太陽電池モジュール３０の構成部材と充填材２２との機械的結合や分子間力を高めて接着力を高めることができる。
【００４４】
第四工程および第五工程を設けたことにより、第三工程で高い押圧力で押圧する時間を短縮することができる。第五工程の押圧力は、第二工程の１５％〜５０％より好ましくは１５％〜２５％であることが好ましく、具体的には２ｋＰａ〜１０ｋＰａの押圧力で押圧するとよい。
【００４５】
上記の第一工程から第五工程まで経た後に、上部真空領域５および下部真空領域６を大気圧に戻して、上部ハウジング２を開き、ラミネートされたモジュール積層体２０を取り出す。このラミネートされたモジュール積層体２０を架橋炉で充填材２２の架橋度が９０％以上となるまで加熱する。加熱温度は１２０℃から１５０℃で保持することが好ましい。その後、非受光面側にポリフェニレンエーテル樹脂等からなる端子ボックス２７を接着剤で固定する。このようにして、太陽電池モジュールが製造される。
【００４６】
ここで例えば本発明の効果を確認する為に、従来の第二工程から第四工程まで単調に押圧力を増す方法で製造した太陽電池モジュールと、本発明の製造方法を用いて製造した太陽電池モジュールとを準備し図６のように比較してみる。
【００４７】
従来の方法で製造した太陽電池モジュールでは、太陽電池素子２５の周縁部の約１．２ｍｍ〜２ｍｍが、回りこんできた着色された裏面側充填材２２ｂで覆われ、太陽電池素子２５の周縁部が蛇行した外観となった。このため、低い製造精度の太陽電池モジュールとなる。さらに着色された裏面側充填材２２ｂに覆われた面積分の発電効率が落ちる。
【００４８】
仮に１５ｃｍ×１５．５ｃｍの太陽電池素子２５を用い、周縁部に均一に裏面側充填材の回りこみが生じた場合、面積比で計算して、太陽電池素子２５一枚あたりの発電量が約１．６％〜２．６％減少していると考えられる。
【００４９】
これに対して、本発明の製造方法を用いた太陽電池モジュールでは、太陽電池素子２５の周縁部が裏面側充填材２２ｂに覆われることがなく、太陽電池素子の周縁部が直線の外観となり精度の高い製造物であることを示すとともに、発電効率を高く維持できることが確認された。
【符号の説明】
【００５０】
１：ラミネータ
２：上部ハウジング
３：下部ハウジング
４：ダイアフラムシート
５：上部真空室
６：下部真空室
７：上部真空ポンプ
８：加熱プレート 
１０：下部真空ポンプ
２０：モジュール積層体
２１：透光性基板
２２ａ：受光面側充填材
２２ｂ：裏面側充填材
２３：マトリックス
２４：裏面側保護材
２５：太陽電池素子
２６：導体
２８：フレーム
３０：太陽電池モジュール
３１：はみ出し部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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