(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の太陽電池を表面部材と裏面部材との間に挟持してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、外寸法を表面部材の外寸法の９９．５％程度とした裏面部材、ＥＶＡシート、複数個の太陽電池、ＥＶＡシート及び表面部材をこの順に載置し、加熱圧着して太陽電池モジュールとすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の太陽電池を表面部材と裏面部材との間に挟持してなる太陽電池モジュールに関し、特に外観の良好な太陽電池モジュールを歩留まり良く製造するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は、クリーンで無尽蔵のエネルギー源である太陽からの光を直接電気に変換できることから新しいエネルギー変換装置として期待され、近年においては一般家庭用の電源としての利用が盛んに進められている。
【０００３】
太陽電池を斯かる一般家庭用の電源として用いる場合通常は屋根上に設置することとなるが、一般に屋外に設置するにあたっては高温度や低温度、高湿度や低湿度、或いは雨等の様々な外環境に対する十分な耐久性が要求される。
【０００４】
また、太陽電池１つ当たりの出力電圧は高々１Ｖ未満に過ぎないが、一般家庭用の電源として用いる場合には、その出力電圧を約１８０Ｖ程度にまで昇圧する必要がある。
【０００５】
そこで、従来は、複数個の太陽電池を電気的に直列接続する事で出力電圧を高めると共に、これらの太陽電池を封止材により表面部材と裏面部材との間に封止して太陽電池モジュールとすることで、外環境に対する耐久性を向上させている（例えば特開平６−１９６７４０号に詳しい）。
【０００６】
図７は、斯かる従来の太陽電池モジュールの断面構造図を示し、１は表面部材、２は裏面部材であり、これらの間に接続部材３…により互いに電気的に直列接続された複数個の太陽電池４…が封止材５により封止され、そして枠体６により一体化されている。
【０００７】
これらの材質としては、表面部材１には十分な光の透過性と力学的強度並びに耐候性の点から平板状のガラス板やシート状の透明樹脂が通常用いられる。また、裏面部材２には放熱性の高いアルミ箔をシート状の樹脂で両側からラミネート加工したシートやナイロン等のシート状樹脂或いは平板状のガラス板が、そして封止材５には比較的容易に熱硬化できるシート状のＥＶＡが、夫々用いられる。さらに、枠体６には加工の容易なＡｌ枠が用いられる。
【０００８】
次に、斯かる太陽電池モジュールの製造について図８を参照して説明する。
【０００９】
図８（Ａ）は、太陽電池モジュールを製造する製造装置の概略構成図であり、１００は下側ハウジング、１０１は該下側ハウジング１００の上部開口部に略面一に配備されるヒータープレート、１０２は前記下側ハウジング１００に気密に結合される蓋部材である。
【００１０】
前記蓋部材１０２には、下側ハウジング１００の開口部に対向する側にゴム製のダイヤフラム１０３が設けられており、下側ハウジング１００と蓋部材１０２の周縁部には結合時の気密を確保するためのパッキン１０４…が取り付けられている。また、下側ハウジング１００は図示しない真空ポンプに接続されている。
【００１１】
斯かる製造装置を用いて、まずヒータープレート１０１上に、図８（Ｂ）に示す如く下から裏面部材２、封止材５、太陽電池４…、封止材５、表面部材１をこの順に積層してなる積層体１０５を載置する。
【００１２】
次いで、下側ハウジング１００を図示しない真空ポンプにより排気すると共にヒータープレート１０１を約１７０℃に加熱する。この工程によりダイヤフラムバルブ１０３が積層体１０５側に押し付けられ、該積層体５を構成する各素材が加熱圧着される。そして、この加熱圧着された積層体を枠体６により一体化することで、図７に示した太陽電池モジュールが製造される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した加熱圧着の工程時においてはＥＶＡ等からなる封止材５が軟化し、一旦ゲル状化することとなるが、従来は表面部材１と裏面部材２との外寸法を略同一としていたため圧着時に表面部材１と裏面部材２とにズレが生じる、という課題があった。
【００１４】
そして、斯かる表面部材１と裏面部材２とのズレが生じると、外観不良となるばかりでなく、枠体６を取り付ける際にこれを容易に取り付ける事ができず、また無理に取り付けんとすると表面部材１或いは裏面部材２にひび或いは割れが生じ、歩留まりが低下するという課題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、斯かる従来の課題を解決せんとして、複数個の太陽電池を表面部材と裏面部材との間に挟持してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、外寸法を表面部材の外寸法の９９．５％程度とした裏面部材、ＥＶＡシート、複数個の太陽電池、ＥＶＡシート及び表面部材をこの順に載置し、加熱圧着して太陽電池モジュールとすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４を参照して本発明を説明する。ここで、図１は本発明に係る太陽電池モジュールの平面図、図２は図１においてＡ−Ａ’で示した部分の断面図、図３は背面図、また図４は本発明に係る太陽電池モジュールで用いた端子ボックスの拡大図を夫々示している。
【００１７】
これらの図において、１は白板強化ガラスからなる表面部材であり、本実施形態においては外寸法９８０ｍｍ×１０６５ｍｍ、厚さ３．２ｍｍのものを用いた。また、２は青板強化ガラスからなる裏面部材であり、外寸法は９７８ｍｍ×１０６３ｍｍ、厚さ４ｍｍ程度と、表面部材１よりも外寸法を小さくしたものを用いている。
【００１８】
４…は単結晶Ｓｉからなる太陽電池であり、大きさは１０３ｍｍ×１０３ｍｍである。尚、本実施形態においては斯様な単結晶Ｓｉ太陽電池７２枚が８列×９行に配列され、そして銅薄板等の金属薄板よりなる接続部材３…にて電気的に直列接続されることで全体の出力が略１１０Ｗ程度とされている。
【００１９】
そして、この略１１０Ｗの出力は太陽電池素子４…の背後において、電力引出線１１…により裏面部材２の背面に設けられた端子ボックス１０、１０へ引出され、外部に取り出されることとなる。
【００２０】
この時、本実施形態においては裏面部材２の所定の箇所に、該裏面部材２を貫通する孔が設けられ、この孔を介して接続部材３…がモジュール内部から端子ボックス１０、１０まで引き出される構造となっている。
【００２１】
尚、図４に示した通り、端子ボックス１０内には太陽電池保護用のバイパスダイオード２２、２２が設けられており、モジュール全体で４個のバイパスダイオードが設けてある。従って、本実施形態の太陽電池モジュールにあっては太陽電池４…１８個毎に１個のバイパスダイオード２２が設けてある。
【００２２】
また、本実施形態においては２個の端子ボックス１０、１０を備えているが、これに限らず１個であっても良いのは言うまでもない。
【００２３】
さらには、電力引出線１１…は表面部材１と裏面部材２との間の間隙から外部に設けられた端子ボックスにまで引き出すようにしても良い。この例を図５及び図６に示す。
【００２４】
図５は電力引出線１１を外部に引き出す部分を拡大して示した断面図であり、また図６は端子ボックスの配置を示した平面図である。
【００２５】
同図に示す如く、電力引出線１１は表面部材１と裏面部材２との間の間隙から封止材５を介して取り出され、端子ボックス１０内に設けられた端子３１に接続され、そして電気ケーブル３２により電気出力が外部に取り出される。
【００２６】
また、この時の端子ボックス１０の配置としては図６（Ａ）に示した如く太陽電池モジュールの所定の一辺に設けても良いし、同図（Ｂ）に示した如く太陽電池モジュールの所定の一辺の略中央付近に設けたものであっても良い。或いは同図（Ｃ）に示す如く、太陽電池モジュールの所定の一辺における両隅部に夫々正負の端子ボックス１０、１０を設けたものであっても良い。特に、同図（Ｃ）の配置によれば、裏面部材２の２隅を切り欠くだけで容易に端子ボックスを設ける事ができ、製造が容易である。
【００２７】
このような端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを製造するにあたっては、前述した如く裏面部材２、ＥＶＡシート５、太陽電池３…、ＥＶＡシート５、及び表面部材１をこの順に載置し、加熱圧着することで製造する。この際、電力引出線１１…の端子ボックスに接続すべき部分を予め外部に取り出しておく。即ち、本実施形態においては、電力引出線…の一部を予めＥＶＡシート５の所定部に設けられた切り込み及び裏面部材２に設けられた孔を介して外部に取り出しておく。そして、上記の加熱圧着を行う事により、電力引出線１１…の一部が外部に取り出された太陽電池モジュールが製造される。
【００２８】
この加熱圧着時に前述の通り、表面部材１と裏面部材２との間にズレが生じる事となるが、本発明においては表面部材１の外寸法を裏面部材２の外寸法よりも若干大きめにしている。このため、裏面部材２が表面部材１に対して多少ズレたとしても、そのズレは表面部材１の外寸法の範囲内で吸収されることとなる。従って、表面部材１或いは裏面部材２に割れ等の問題が何等生じることなく枠体６で一体化することが可能となる。
【００２９】
以上詳述した通り、本発明の太陽電池モジュールによれば、加熱圧着時に表面部材１と裏面部材２との間に生じるズレに起因する外観不良や両部材１、２に発生するヒビや割れ等の問題を解決する事が可能となる。この結果、従来の太陽電池モジュールにあっては歩留まりが高々６０％であったのに対し、本発明によれば略１００％にまで向上する事ができた。
【００３０】
尚、上述した加熱圧着時に生じるズレの大きさはモジュールの大きさと略正の相関があり、例えばモジュールの大きさが約３０ｃｍ角であればズレの大きさは約１．６ｍｍの範囲内に、モジュールの大きさが約１ｍ角であれば略２ｍｍの範囲内に、またモジュールの大きさが約１．５ｍ角であれば略２．４ｍｍの範囲内に収まることが実験の結果から分かっている。従って、裏面部材２の外寸法を表面部材の外寸法の９９．５％程度とすることで、加熱圧着時における上記のズレを略吸収できることとなる。
【００３１】
また、外寸法を小さくするのは表面部材或いは裏面部材のいずれでもよいが、例えばカーテンウォール方式の太陽電池モジュール等枠体を用いない構成の太陽電池モジュールにおいては、裏面部材を小さくする方が外観状好ましい。
【００３２】
さらに、上述した実施形態にあっては太陽電池として単結晶Ｓｉからなるものを用いて説明したが、これに限らず非晶質Ｓｉ、多結晶Ｓｉ等他の半導体材料からなる太陽電池を用いた太陽電池モジュールにあっても本発明を適用する事ができる。また、これらの太陽電池の接続方法も、本実施形態の如く直列接続したものに限らず並列接続、或いは直列接続と並列接続を併用した太陽電池モジュールにおいても本発明を適用する事ができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば外寸法を表面部材の外寸法の９９．５％程度とした裏面部材を用いたので、加熱圧着時に表面部材或いは裏面部材のズレが生じたとしても何ら支障なく枠体を取り付ける事ができる。
【００３４】
また、枠体を設けない構成の太陽電池モジュールにあっても、裏面部材の外寸法を表面部材の外寸法よりも小さくする事で、たとえ上記のズレが生じた場合にあっても外観を良好に保つ事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる太陽電池モジュールの平面図である。
【図２】図１に示した太陽電池モジュールにおける、Ａ−Ａ’で示した部分の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる太陽電池モジュールの背面図である。
【図４】端子ボックスの拡大図である。
【図５】別の端子ボックスの拡大断面図である。
【図６】別の端子ボックス配置を示した平面図である。
【図７】従来の太陽電池モジュールの断面構造図である。
【図８】太陽電池モジュールの製造装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１…表面部材、２…裏面部材、３…接続部材、４…太陽電池、５…封止材、
６…枠体、１０…端子ボックス、１１…電力引出線
【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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【図７】
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【図８】
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