(57)【要約】【課題】曲面を有する樹脂基板をモジュール基板としながら、太陽電池セルの割れや位置ずれが抑制され、高いパネル強度を有する太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】凸形状となる第１の曲面と第２の曲面とを有する樹脂基板と、前記第１の曲面と前記第２の曲面との間に配置された凸形状となる第３の曲面を有する裏面シートと、前記樹脂基板と前記裏面シートとの間に配置され、かつ、封止材に包囲されて、互いに電気的に接続された複数の太陽電池セルと、を含む太陽電池モジュールを提供する。前記樹脂基板の前記第１の曲面および第２の曲面と、前記裏面シートとの間にそれぞれ第１の太陽電池セルと第２の太陽電池セルとを配置する。また、前記裏面シートの前記第３の曲面と、前記樹脂基板との間に第３の太陽電池セルを配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸形状を構成する第１の曲面と第２の曲面とを有する樹脂基板と、前記第１の曲面と前記第２の曲面との間に配置された凸形状を構成する第３の曲面を有する裏面シートと、前記樹脂基板と前記裏面シートとの間に配置され、かつ、封止材に包囲されて、互いに電気的に接続された複数の太陽電池セルと、を含む太陽電池モジュールにおいて、
前記樹脂基板の前記第１の曲面および第２の曲面と、前記裏面シートとの間にそれぞれ第１の太陽電池セルと第２の太陽電池セルとが配置され、かつ前記裏面シートの前記第３の曲面と、前記樹脂基板との間に第３の太陽電池セルが配置され、
前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルと、前記樹脂基板との間に配置される封止材の厚みのうち、前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルそれぞれの中央部での封止材の厚みは、前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルのそれぞれの端部における封止材の厚みよりも厚く、
前記第３の太陽電池セルと前記裏面シートとの間に配置される封止材の厚みのうち、前記第３の太陽電池セルの中央部での封止材の厚みは、前記第３の太陽電池セルの端部における封止材の厚みよりも厚い、
太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記樹脂基板は透明な硬質樹脂基板であり、前記裏面シートはフレキシブルシートである、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記樹脂基板の第１の曲面および第２の曲面はそれぞれ、ドーム状の凸形状を有する、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルのそれぞれ中央部と、前記樹脂基板との間に配置される封止材、および前記第３の太陽電池セルの中央部と前記裏面シートとの間に配置される封止材は、２層以上の封止材層の積層体からなり、
前記太陽電池セルに接触している封止材層はガラス転移温度Ｔｇ１の樹脂組成物の硬化物であり、太陽電池セルに接触していない封止材層はガラス転移温度Ｔｇ２の樹脂組成物の硬化物であり、"Ｔｇ１＞Ｔｇ２" の関係を満たす、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記樹脂基板は、その表面および裏面のいずれかまたは両方に積層され、水蒸気透過率が０．２ｇ/ｍ２・ｄａｙ以下であるガスバリア層を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記封止材は、シランカップリング剤を含む樹脂組成物の硬化物である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【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に関する。より具体的には、複数の凸曲面を有する樹脂基板をモジュール基板とする太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池はクリーンなエネルギー源として多くの関心が寄せられており、特に発電効率の高いシリコン太陽電池は、住宅や車などのハイエンド市場向けの電力用の最有力候補として、様々な設置方法や施工部位が検討されている。
【０００３】
しかしながら、現在提供されている太陽電池モジュールのモジュール基板は、一般的にその形状が平面タイプである。一方で、自動車ルーフ、瓦一体型や建材一体型の住宅、船舶の外面は、必ずしも平面ではなく、曲面を有することが多い。これらの曲面に太陽電池モジュールを取り付けようとすると、取り付け部位に空間が生じたり、無駄なスペースが生じたり、更には外観上の美観も損なわれるといった問題が生じていた。
【０００４】
そこで、太陽電池モジュールのモジュール基板を取り付け面の曲面形状に対応させた曲面構造部材としたり、取り付け面自体を太陽電池モジュールのモジュール基板としたりすることが考えられる。ところが、曲面形状の太陽電池モジュールを構成しようとすると、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池セルの、曲率半径の小さい曲部でクラックや割れが発生する場合があった。
【０００５】
このような課題を解決するための方法として、図６に示されるように、曲面形状を有する基板４と裏面シート５との間に、封止材３と太陽電池セル１とを挟み込み；太陽電池セル１と基板４との間に充填される封止材３の厚みを、両者の間隔の変化に応じて変化させることが提案されている（特許文献１参照）。例えば、太陽電池セル１と基板４との間隔が広い部分に、透明樹脂からなる複数の封止材層を積層させる。このようにして、曲面形状を有するモジュール基板を含む太陽電池モジュールにおいても、それに含まれる太陽電池セルが一体化されるとされている。
【０００６】
また、現在提供されている太陽電池モジュールの基板は、一般的にガラスである。そのため、太陽電池モジュールの重量は高くなりがちであり、例えば自動車用ルーフに設けられるサイズの太陽電池モジュールの重量は、少なくとも３０ｋｇ以上となる。その結果、自動車の燃費が悪くなるという問題が生じている。そこで、ガラス基板の代わりに、重量の軽いポリカーボネイト樹脂基板を用いた太陽電池モジュールが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−１９６１８１号公報
【特許文献２】特開２０１２−９９６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１に提案されるように、太陽電池モジュールにおいて、モジュール基板が蒲鉾状（semi-cylindrical）に盛り上がった曲面を有する曲面基板である場合には、モジュール基板と太陽電池セルとの間に充填される封止材の厚みを、両者の間隔の変化に応じて調整することで、太陽電池セルのクラックや割れの発生が抑制されうる。しかしながら、モジュール基板が、ドーム状に盛り上がった曲面を有する曲面基板である場合には、曲面基板と太陽電池セルとの間に充填される透明樹脂の厚みを調整しても、太陽電池セルのクラックや割れの発生を十分に抑制できないことがわかった。
【０００９】
さらには、モジュール基板が、凸曲面を２つ有する曲面基板であるときには、太陽電池セルのクラックや割れの発生をより抑制しにくいことがわかった。つまり、複数の曲面を有する樹脂基板をモジュール基板とする太陽電池モジュールにおいて、特許文献１に示すように、全ての曲面における太陽電池セルと樹脂基板との間の封止材の厚みを調整したとする。そのような太陽電池モジュールの全体に応力が付加されると、曲面頂部に応力が集中するため、その箇所を起点に樹脂基板と封止材との間の剥離が発生する。特に、太陽電池モジュールのモジュール基板が樹脂基板であると剥離が発生しやすい。
【００１０】
また、太陽電池モジュールの製造において、曲面を有するモジュール基板と対向基板とで、太陽電池セルと封止樹脂材料（封止材）とを挟み込んだ積層体を加熱ラミネートすると、加熱ラミネート工程中に封止材が溶融する。封止材が溶融すると、太陽電池セルを所定の位置に保持できない場合がある。つまり、積層体を押圧して一体化させるときに封止材が溶融して流動すると、封止材の流動とともに太陽電池セルも移動する。その結果、太陽電池セルの位置ずれが発生する。太陽電池セルの位置ずれが発生すると、外観上の美観が損なわれるとともに、太陽電池セル間の接合に損傷が生じて太陽電池モジュールの電気特性が低下するといった問題が発生する。
【００１１】
本発明は上記事情を鑑みてためされたものである。すなわち本発明は、２以上の凸曲面（例えば、ドーム状の曲面）を有する基板を太陽電池モジュール基板としたときにも、それに含まれる太陽電池セルに対する応力を低減することで、クラックや割れを抑制する太陽電池モジュールを提供する。
【００１２】
また、太陽電池モジュールの製造において積層体を加熱ラミネートするときに、封止材が溶融して流動するのを抑制することで、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの位置ずれを抑制する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、凸形状となる第１の曲面と第２の曲面とを有する樹脂基板と、前記第１の曲面と前記第２の曲面との間に配置された凸形状となる第３の曲面を有する裏面シートと、前記樹脂基板と前記裏面シートとの間に配置され、かつ、封止材に包囲されて、互いに電気的に接続された複数の太陽電池セルと、を含む太陽電池モジュールを提供する。
ここで、前記樹脂基板の前記第１の曲面および第２の曲面と、前記裏面シートとの間にそれぞれ第１の太陽電池セルと第２の太陽電池セルとが配置され、かつ前記裏面シートの前記第３の曲面と、前記樹脂基板との間に第３の太陽電池セルが配置される。
前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルと、前記樹脂基板との間に配置される封止材の厚みのうち、前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルそれぞれの中央部での封止材の厚みは、前記第１の太陽電池セルおよび前記第２の太陽電池セルのそれぞれの端部における封止材の厚みよりも厚い。また、前記第３の太陽電池セルと前記裏面シートとの間に配置される封止材の厚みのうち、前記第３の太陽電池セルの中央部での封止材の厚みは、前記第３の太陽電池セルの端部における封止材の厚みよりも厚い。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明の太陽電池モジュールによれば、複数の凸曲面を有する基板をモジュール基板としているにもかかわらず、それに含まれる太陽電池セルに加わる応力を低減することができる。また、太陽電池モジュールの製造におけるラミネート工程において、溶融した封止材が流動するのを抑制し、太陽電池セルの位置ずれを抑制する。その結果、軽量の樹脂基板をモジュール基板としつつ、太陽電池セルの割れや位置ずれがなく、かつパネル強度が高い曲面太陽電池モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係わる太陽電池モジュールの構造断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる太陽電池モジュールのモジュール基板の斜視図である。
【図３】太陽電池セルの構造断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる積層体の構成を示す図である。
【図５】太陽電池モジュールの製造におけるラミネート工程を説明する図である。
【図６】従来の太陽電池モジュールの構造断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１７】
太陽電池モジュールについて
本発明の太陽電池モジュールは、凸形状となる第１の曲面と第２の曲面とを有する樹脂基板と、前記第１の曲面と前記第２の曲面との間に配置された凸形状となる第３の曲面を有する裏面シートと、前記樹脂基板と前記裏面シートとの間に配置され、かつ、封止材に包囲されて、互いに電気的に接続された複数の太陽電池セルと、を含む。太陽電池セルの受光面は、樹脂基板と対向する。
【００１８】
図１ＡＢには、太陽電池モジュール１０の構造断面図が示される。図１ＡおよびＢに示される太陽電池モジュールは、樹脂基板４と、裏面シート５と、樹脂基板４と裏面シート５との間に配置された複数個の太陽電池セル１（第１の太陽電池セル１−１と、第２の太陽電池セル１−２と、第３の太陽電池セル１−３、他の太陽電池セル）と、封止材３とを含む。図１Ａに示される太陽電池モジュールの封止材３は単層で構成され、図１Ｂに示される太陽電池モジュールの封止材３の一部は、２層（封止材３−１および３−２）で構成される。
【００１９】
複数の太陽電池セル１は、互いに隣接する一方の太陽電池セル１の受光面電極（図示せず）と、他方の太陽電池セル１の裏面電極（図示せず）とが接続部２によって電気接続されている。よって、複数の太陽電池セル１は、互いに電気的に直列接続している。
【００２０】
太陽電池セル１の構成は特に限定されず、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、その他でありうる。図３には、太陽電池セル１としての単結晶シリコン太陽電池セルの素子構造断面図が示される。図３の太陽電池セル１は、結晶系シリコン基板１１と、結晶系シリコン基板１１の受光面側に積層されたｎ型シリコン層１２と、ｎ型層１２に積層された反射防止膜１３と、反射防止膜１３に積層された受光面電極１４と、該基板１１の裏面側に積層されたｐ型シリコン層１５と、裏面電極１６とを有する。受光面電極１４は、ｎ型層１２上に焼成されており、その表面は露出している。
【００２１】
複数の太陽電池セル１は、封止材３によって包囲されている。封止材３は、太陽電池セル１を衝撃などから保護する、樹脂組成物の硬化物層でありうる。封止材３を構成する樹脂の例には、エチレンを主成分とし、エチレンと共重合可能な単量体との共重合体が含まれる。そのような共重合体の例には、エチレンと、酢酸ビニルやプロピオン酸ビニル等のビニルエステルとの共重合体；エチレンと、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、メタクリル酸メチル等の不飽和カルボン酸との共重合体、またはそのアイオノマー；エチレンと、プロピレン、１-ブテン、１-ヘキセン、１-オクテン、４-メチル-１-ペンテンなどのα-オレフィンとの共重合体、あるいはこれらの２種以上の混合物などが挙げられる。封止材３を構成する樹脂の一般的な例は、ＥＶＡ（エチレン-酢酸ビニル共重合体）である。
【００２２】
封止材３を構成する樹脂組成物には、架橋剤が含まれていてもよい。架橋剤として含有される有機過酸化物は、分解温度（半減期が１時間である温度）が９０〜１８０℃であることが好ましい。有機過酸化物の例には、ｔ-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネイト、ｔ-ブチルパーオキシアセテート、ｔ-ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、２,５-ジメチル-２,５-ビス（ｔ-ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ-ｔ-ブチルパーオキサイド、２,５-ジメチル-２,５-ビス（ｔ-ブチルパーオキシ）ヘキシン-３,１,１-ビス（ｔ-ブチルパーオキシ）-３,３,５-トリメチルシクロヘキサン、１,１-ビス（ｔ-ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、２,５-ジメチルヘキシル-２,５-ビスパーオキシベンゾエート、ｔ-ブチルハイドロパーオキサイド、ｐ-メンタンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロベンゾイルパーオキサイド、ｔ-ブチルパーオキシイソブチレート、ヒドロキシヘプチルパーオキサイド、ジシクロヘキサノンパーオキサイドなどが含まれる。
【００２３】
封止材３を構成する樹脂組成物は、架橋剤による架橋反応を容易に進行させるために、架橋助剤を含有してもよい。架橋助剤の例には、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、エチレングリコールジメタクリルレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートジビニルベンゼン、ジアリルフタレートなどが含まれる。
【００２４】
更に、封止材３を構成する樹脂組成物は、樹脂基板４と封止材３との密着性を高めるために、接着促進剤としてシランカップリング剤を含むことが好ましい。封止材３を構成する樹脂組成物のシランカップリング剤の末端官能基と、樹脂基板４の表面のＯＨ基が加水分解・重合反応を起すことにより、樹脂基板４と封止材３との密着力が発現する。
【００２５】
樹脂基板４（例えば、ポリカーボネイト基板）はガラス基板と異なり基板表面の凹凸が少ないため、封止材３と樹脂基板４との接触面におけるアンカー効果は期待しにくい。よって、ガラス基板と比較して、樹脂基板４は、封止材３と密着しにくい。そのため、封止材３を構成する樹脂組成物にシランカップリング剤を添加することで、樹脂基板４と封止材３との密着性を高めることが好ましい。
【００２６】
封止材３を構成する樹脂組成物にシランカップリング剤が添加されていない場合には、密着力が大幅に低下する恐れがある。そのため、樹脂基板４と封止材３との間に剥離が生じ、運搬・使用時のパネル強度を確保することができなかったり、外観上の美観が損なわれたり、太陽電池モジュールの電気特性が低下するといった問題が生じうる。
【００２７】
シランカップリング剤の例には、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β-メトキシ-エトキシ）シラン、γ-グリシドキシプロピル−トリピルトリ−メトキシシラン、γ-アミノプロピルトリピルトリエトキシシランなどが含まれる。
【００２８】
封止材３には、その他の各種添加剤が配合されうる。添加剤の例には、太陽光中の紫外線による劣化を防ぐための、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などが含まれる。紫外線吸収剤の例には、２-ヒドロキシ-４-メトキシベンゾフェノン、２-２-ヒドロキシ-４-メトキシベンゾフェノン、２-ヒドロキシ-４-メトキシ-２-カルボキシベンゾフェノン、２-ヒドロキシ-４-ｎ-オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、２-（２-ヒドロキシ-３,５-ジ-ｔ-ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２-（２-ヒドロキシ-５-メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２-（２-ヒドロキシ-５-ｔ-オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、フェニルサリチレート、ｐ−オクチルフェニルサリチレート等のサリチル酸エステル系のものが挙げられる。光安定剤の例には、ヒンダードアミン系のものが挙げられる。また、酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系やホスファイト系のものが挙げられる。
【００２９】
複数個の太陽電池セル１の受光面上には、封止材３を介して樹脂基板４が配置されている（図１ＡＢ参照）。
【００３０】
太陽電池モジュールを構成する樹脂基板４は、発電に必要な光透過を確保できる透明樹脂であればよい。樹脂基板４を構成する樹脂の例には、ポリカーボネイトやポリアクリルなどが含まれる。また、樹脂基板４は、その形状を保持できる程度に硬質な基板であることが好ましい。形状を保持できる程度とは、太陽電池モジュールの製造におけるラミネート工程（後述）において、樹脂基板４の形状が保持可能な程度をいう。
【００３１】
樹脂基板４は、ガラス基板と比較すると、水分透過率および吸水率が高い。樹脂基板４を水分が透過すると、封止材を加水分解して、樹脂基板４と封止材３との間の密着力を低下させる。また、樹脂基板を透過した水分は、樹脂基板４と封止材との剥離箇所に侵入し、侵入した水分が使用時の温度変化によって体積変化を起こし、剥離箇所を拡大させたりする。さらには、樹脂基板と封止材とを透過した水分によって、太陽電池セル表面が劣化したり、太陽電池セル同士の接合部分を劣化させたりすることがある。
【００３２】
そこで、樹脂基板４の表面または裏面または両面には、ガスバリア層が成膜されていてもよい。ガスバリア層の水蒸気透過率は、０．２ｇ/ｍ２・ｄａｙ以下であることが好ましい。
【００３３】
また、樹脂基板４の受光面には、反射防止膜が積層されていることが好ましい。
【００３４】
本発明の太陽電池モジュールを構成する樹脂基板４は、凸形状を構成する第１の曲面４−１と第２の曲面４−２とを有する（図１ＡＢ参照）。太陽電池モジュールにおいて、樹脂基板４の凸形状の盛上がり面は外側に向かって突出している。樹脂基板４が有する第１の曲面および第２の曲面が構成する凸形状は、蒲鉾状（semi-cylindrical）であってもよいが、ドーム状（図２参照）であってもよい。ドーム状の曲面を有するときに、曲面近傍に配置された太陽電池セル１に応力が負荷されやすいが、本発明の太陽電池モジュールではその応力が低減されうる。
【００３５】
図２には、樹脂基板４の斜視図が示される。図２に示される樹脂基板４は、ドーム状の凸形状を構成する第１の曲面４−１と第１の曲面４−２とを有する。第１の曲面４−１と第１の曲面４−２は凸形状を構成していればよいが、その曲率半径はＲ５００〜Ｒ２０００ｍｍであることが好ましく、凸形状の高さは２０〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００３６】
複数個の太陽電池セル１の裏面上には、封止材３を介して裏面シート５が配置されている（図１ＡＢ参照）。
【００３７】
裏面シート５は、フレキシブルシートであることが好ましい。フレキシブルとは、太陽電池モジュールの製造におけるラミネート工程（後述）において、封止層の変形に応じて、裏面シート５が変形できる程度をいう。また、裏面シート５の水分透過率も、樹脂基板４と同様に低いことが好ましい。裏面シートは、金属箔（たとえば、アルミニウム箔）上に、フッ素樹脂（テドラー（登録商標）樹脂）を積層した積層シートでありうる。金属箔が太陽電池セル１と対向するように、裏面シート５を配置する。
【００３８】
本発明の太陽電池モジュールを構成する裏面シート５は、凸形状を構成する第３の曲面５−３を有する（図１ＡＢ参照）。第３の曲面５−３が構成する凸形状は、蒲鉾状（semi-cylindrical）であってもよいが、ドーム状であってもよい。太陽電池モジュールにおいて、裏面シート５の凸形状の盛上がり面は、外側に向かって突出している。第３の曲面は凸形状を構成していればよいが、その曲率半径はＲ５００〜Ｒ２０００ｍｍであることが好ましく、凸形状の高さは２０〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００３９】
上述のように本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板４に凸形状を構成する２つの曲面（第１の曲面４−１と第２の曲面４−２）を有しており、裏面シート５に凸形状を構成する第３の曲面５−３を有している。そして、図１に示されるように、第１の曲面４−１と第２の曲面４−２との間に、第３の曲面５−３が配置されるように、樹脂基板４と裏面シート５とが積層される。このとき、第１の曲面４−１および第２の曲面４−２と、第３の曲面５−３とも、凸形状が外側に向くように、樹脂基板４と裏面シート５とが積層される。
【００４０】
図１ＡＢに示されるように、本発明の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セル１を有しており；樹脂基板４の第１の曲面４−１と裏面シート５との間に、第１の太陽電池セル１−１を有し；樹脂基板４の第２の曲面４−２と裏面シート５との間に、太陽電池セル１−２を有し；樹脂基板４と裏面シート５の第３の曲面５−３との間に、太陽電池セル１−３を有する。
【００４１】
さらには、第１の太陽電池セル１−１と樹脂基板４の第１の曲面４−１との間に配置される封止材３は、第１の太陽電池セル１−１の中央部（第１の曲面４−１の頂部）での厚みが、第１の太陽電池セル１−１の端部（第１の曲面４−１の裾部）での厚みよりも大きい。同様に、第２の太陽電池セル１−２と樹脂基板４の第２の曲面４−２との間に配置される封止材３は、第２の太陽電池セル１−２の中央部（第２の曲面４−２の頂部）での厚みが、第２の太陽電池セル１−２の端部（第２の曲面４−２の裾部）での厚みよりも大きい。
【００４２】
また、第３の太陽電池セル１−３と、裏面シート５の第３の曲面との間に配置される封止材３は、第３の太陽電池セル１−３の中央部（第３の曲面の頂部）での厚みがが、第３の太陽電池セル１−３の端部（第３の曲面の裾部）での厚みよりも大きい。
【００４３】
このような構成を有する本発明の太陽電池モジュールは、１）それに含まれる太陽電池セルに加わる応力を低減することができ、かつ２）太陽電池セルの位置ずれを抑制することができる。
【００４４】
第１に、太陽電池セルに加わる応力を低減することができる。太陽電池モジュールのモジュール基板（樹脂基板４）に曲面があると、太陽電池モジュールに印加された応力が、その曲面部に集中しやすい。ところが、本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板４のみならず、裏面シート５にも曲面部を有し、それらの配置位置が適切に調整されている。そのため、太陽電池モジュールに印加された応力を分散させることができる。その結果、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池セルに加わる応力も分散されて、太陽電池セルの割れを抑制する。
【００４５】
第２に、太陽電池モジュールに含まれる太陽電池セルの位置ずれを抑制することができる。後述のように、太陽電池モジュールの製造プロセスには、樹脂基板４と、封止層３’と、複数の太陽電池セル１と、裏面シート５との積層体１００または１００’をラミネートする工程を含む（図４ＡＢを参照）。ラミネート工程において、積層体封止層３’は加熱されるので、曲面部にある封止層３’は溶融して流動しようとする。特に、樹脂基板４の第１の曲面４−１および第２の曲面４−２と、太陽電池セル１−１および１−２の間に配置された封止層３’は、ラミネート工程で加熱されることによって、曲面の頂部から裾部へ流動して、さらに曲面部から流出しようとする。この溶融した封止層３’の流出によって、太陽電池セル１の位置ずれが生じる。
【００４６】
本発明の太陽電池モジュールでは、このような太陽電池セル１の位置のずれが抑制される。つまり、本発明の太陽電池モジュールには、裏面シート５に第３の曲面５−３ができるため、樹脂基板４の曲面と太陽電池セル１との間にある封止層３’は、溶融することで、第３の曲面に向かって流出することもできるし、第３の曲面とは反対側に向かって流出することもでき、面内方向のいずれにも移動することができる（図４Ａ参照）。そのため、一方のみに選択的に封止材が流出することがなく、結果として太陽電池セル１の位置ずれも起こりにくい。
【００４７】
また、太陽電池モジュールの裏面シート５に第３の曲面が形成できるように、積層体１００’における太陽電池セル１−３と裏面シート５の第３の曲面５−３との間の封止層３’を厚くしておいて、ラミネート工程を行ってもよい（図４Ｂ参照）。その場合には、樹脂基板４の曲面と太陽電池セル１との間にある封止層３’が樹脂基板４の曲面部から流出しないように、シール部材６を設けておくことが好ましい。
【００４８】
前述の通り、本発明の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル１−１〜１−３の中央部と、第１〜３の曲面との間に配置される封止材３のそれぞれの厚みが、選択的に厚くなっている（図１ＡＢ参照）。太陽電池モジュールのラミネート工程においてラミネートされる積層体（図４ＡＢ参照）において、複数の封止層３’を積層しておくことで、選択的に厚みのある封止材３が得られる。
【００４９】
積層される複数の封止層３’のガラス転移温度は、互いに異なっていてもよい。具体的には、太陽電池セル１に接触する封止層３’−１を構成する樹脂のガラス転移温度Ｔｇ１は、太陽電池セル１に接触していない封止層３’−２を構成する樹脂のガラス転移温度Ｔｇ２よりも、高いことが好ましい（Ｔｇ１＞Ｔｇ２）。
【００５０】
封止層３’のガラス転移温度Ｔｇ１およびＴｇ２を、このように設定することで、太陽電池モジュールを製造するためのラミネート工程において、太陽電池セル１に接触しない封止層３’−２の樹脂は流動しやすくなる一方で、太陽電池セル１に接触する封止層３’−１の樹脂は流動しにくくなる。太陽電池セル１に接触しない封止層３’−２の樹脂が流動することで、樹脂基板４の第１の曲面４−１および第２の曲面４−２に沿うように封止層３’を変形させつつ、ラミネート工程中における太陽電池セル１の配置のずれが抑制される。
【００５１】
また、ラミネート工程において、樹脂基板４の第１の曲面４−１および第２の曲面４−２に沿うように封止層３’を変形させることで、積層体１００または１００’からの空気除去が容易になる。その結果、ラミネート・キュア工程後の太陽電池モジュールに空気泡が残存して外観が劣化したり、樹脂基板４と封止材３との密着力が低下したりすることがなくなる。また、太陽電池モジュールに応力が負荷されたときに、泡残存部に応力が集中することに起因する太陽電池セルの割れの発生を抑制することができる。
【００５２】
太陽電池モジュールの製造方法について
本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板と、封止層と、複数の太陽電池セルと、裏面シートとの積層体をラミネートして、さらに封止層をキュア（硬化反応）させて封止材とすることで製造されうる（図４および図５を参照）。
【００５３】
まず、太陽電池セルを用意する。太陽電池セルの製造フローは特に限定されず、従来の太陽電池セルの製造方法に準じて製造すればよいが、その一例を説明する。まず、抵抗率が１Ω・ｃｍで厚さが約３５０μｍのｐ型の結晶系シリコン基板１１の表面に、アルカリ溶液を用いてテクスチャー構造を形成して、前記表面での光反射を低減させる。基板１１は、多結晶シリコン基板でもよく、多結晶シリコン基板の場合は酸溶液を用いてテクスチャー構造を形成する。
【００５４】
次に、結晶系シリコン基板１１の受光面から深さ約１μｍまでの領域に、ＰＯＣｌ３ガスを用いて、約９００℃の温度でＰ（リン）を熱拡散してｎ型層１２を形成する。ＰＯＣｌ３ガスの代わりにリンガラス（ＰＳＧ）を用いる場合もある。次に、ｎ型層１２の上に、ＳｉＮｘからなる反射防止膜１３をプラズマＣＶＤ法により形成する。
【００５５】
その後、ｐ型の結晶系シリコン基板１１の裏面にＡｌペーストをスクリーン印刷して、裏面電極１６を形成する。さらに、約７００度の温度で短時間処理を行い、Ａｌが基板１１に熱拡散することで、Ａｌがハイドープされたｐ型層１５も合わせて形成される。
【００５６】
更に、ＳｉＮｘからなる反射防止膜１３上にフィンガー状にＡｇペーストを印刷する。その後、熱処理してＡｇを反射防止膜１３であるＳｉＮｘ中に貫通させ、ｎ型層１２の表面にＡｇを接触させ、受光面電極１４を形成する。このような処理は、ファイアースルー（貫通焼成）と称されることがある。以上の工程で、太陽電池セルが製造されうる。
【００５７】
複数の太陽電池セルを、接続部２で直列に電気接続する。
【００５８】
また、樹脂基板４を用意する。樹脂基板４には、反射防止膜およびガスバリア層が積層されている。樹脂基板４は、予め１２０℃で５ｈ乾燥を行い、シリカゲルと共に密閉して保管しておく。そして、開封直後にラミネート工程に使用する。樹脂基板４が水分を吸収していると、ラミネート工程において吸収されている水分が加熱されて、気泡として発生することがある。
【００５９】
直列に電気接続した複数の太陽電池セル（太陽電池セル１−１〜１−３を含む）を、封止層３’（封止材３の未硬化物）を介して、樹脂基板４と、アルミニウム箔上にテドラー樹脂が積層されてなる裏面シート５とで挟み込み、積層体１００または１００’を得る（図４ＡＢを参照）。積層体１００または１００’をラミネートして、さらに封止層３’を硬化反応させて封止材３として、積層体を一体化する。
【００６０】
図４ＡＢに示される積層体１００または１００’における複数の太陽電池セル１は互いに直列に接続されている。太陽電池セル１−１は、樹脂基板４の第１の曲面４−１に対向するように配置される。太陽電池セル１−２は、樹脂基板４の第２の曲面４−２に対向するように配置される。太陽電池セル１−３は、第１の曲面４−１と第２の曲面４−２との間に、好ましくは中間点に配置される。
【００６１】
図４ＡＢに示される積層体１００または１００’において、太陽電池セル１−１の中央部に、樹脂基板４との間に積層される封止層３’の厚みは、太陽電池セル１−１の端部に、樹脂基板４との間に積層される封止層３’の厚みよりも、大きくすることが好ましい。同様に、積層体１００において、太陽電池セル１−２の中央部に、樹脂基板４との間に積層される封止層３’の厚みは、太陽電池セル１−２の端部に、樹脂基板４との間に積層される封止層３’の厚みよりも、大きくすることが好ましい。
【００６２】
積層体１００および１００’における、太陽電池セル１−１および太陽電池セル１−２の中央部に積層された封止層３’は、２層以上の封止層３'で構成されていてもよい。２層以上の封止層３’のうち、太陽電池セルに接触する封止層３'−１のガラス転移温度Ｔｇ１は、太陽電池セルに接触していない封止層３'−２のガラス転移温度Ｔｇ２よりも高いことが好ましい。
【００６３】
図４Ａに示される積層体１００において、太陽電池セル１−３と裏面シート５との間に積層された封止層３’の厚みは一定である。一方、図４Ｂに示される積層体１００’において、太陽電池セル１−３の中央部に、裏面シート５との間に積層された封止層３’の厚みは、太陽電池セル１−３の端部に、裏面シート５との間に積層された封止層３’の厚みよりも厚い。
【００６４】
図４Ｂに示される積層体１００’における、太陽電池セル１−３の中央部に、裏面シート５との間に積層された封止層３’は、２層以上の封止層３'で構成されていてもよい。２層以上の封止層３’のうち、太陽電池セルに接触する封止層３'−１のガラス転移温度Ｔｇ１は、太陽電池セルに接触していない封止層３'−２のガラス転移温度Ｔｇ２よりも高いことが好ましい。
【００６５】
また、図４Ｂに示される積層体１００’の樹脂基板４の端部には、封止層３’の溶融樹脂が流出しないように、シール材６が形成されている。
【００６６】
図５ＡＢには、積層体をラミネートする態様が示される。図４ＡＢに示される積層体１００または１００’を、ラミネート装置３００のチャンバー内に配置して、ステージ２００と、ダイヤフラム２２０とで挟み込む（図５Ａ参照）。ステージ２００は高温にされており、積層体を加熱することができる。
【００６７】
積層体１００または１００’は、樹脂基板４がステージ２００と対向し、裏面シート５がダイヤフラム２２０と対向するように、配置される。ステージ２００は、樹脂基板４が有する、凸形状を構成する第１の曲面４−１と第２の曲面４−２に密着する凹部２０５を有する。
【００６８】
一方、ダイヤフラム２２０はフレキシビリティーを有し、積層体１００または１００’の変形に応じて、その形状を変化させることができる。
【００６９】
積層体１００または１００’を配置したチャンバー内を減圧する。次に、図４Ｂに示されるように、ダイヤフラム２２０に包囲された、積層体１００を含む空間を密閉して、ラミネート装置のチャンバー内を大気圧に戻す。これにより、チャンバー内の圧力が、ダイヤフラム２２０に包囲された空間の圧力よりも高くなるので、その圧力差によって積層体１００または１００’が、ステージ２００とダイヤフラム２２０とで押圧され、ラミネートが行われる。
【００７０】
ラミネート工程では、樹脂基板４のガラス転移温度以下の温度（例えば、１２５℃）で、積層体１００または１００’を加熱する。封止層３’を充分に溶融させつつ、硬化反応（架橋反応）が開始しないように真空引きを２０分、更に封止層３’の硬化反応が充分に進むように加圧を１０分行う。その後、３分以内にキュア工程に投入し、封止層３’の硬化反応が完了するようにキュアを１２５℃で６０分行う。以上の工程によって、図１ＡまたはＢに示した太陽電池モジュール１０が完成する（図５Ｂ）。
【００７１】
図４Ａに示された積層体１００をラミネートすると、封止層３’は溶融し、樹脂基板４の曲面部（曲面４−１および４−２）から流出する。そのため、第１の曲面４−１と第２の曲面４−２との間にも、溶融した封止層３’が侵入する。その結果、樹脂基板４の第１の曲面４−１と第２の曲面４−２との間に、裏面シート５の第３の曲面５−３が形成される。一方で、樹脂基板４の曲面部にある封止層３’は、第３の曲面５−３の反対側にも流出する。つまり、封止層３’の面内方向の流れが均一になる。その結果、第１の太陽電池セル１−１および第２の太陽電池セル１−２は、位置ずれを起こすことなく、積層体１００における位置が保持される。
【００７２】
一方、図４Ｂに示された積層体１００’をラミネートすると、溶融した封止層３’は、樹脂基板４のシール材６に遮られることで、樹脂基板４の曲面部（第１の曲面４−１と第２の曲面４−２）から流出することができず、かつ太陽電池セル１−３の中央部の封止層３’の厚みも大きいために、第１の曲面４−１と第２の曲面４−２との間に侵入することもできない。つまり、溶融した封止層３’は、樹脂基板４の曲面部から流出することができない。その結果、いずれの方向にも溶融した封止層３’が流動しにくくなり、太陽電池セルの位置ずれも生じにくくなる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の太陽電池モジュールは、曲面を有する樹脂基板をモジュール基板としながら、太陽電池セルの割れや位置ずれが抑制され、高いパネル強度を有する。そのため、一般家庭向けおよび商業用の太陽電池モジュールとして用いることができる他、その他の表示デバイスにも用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  太陽電池セル
１−１  第１の太陽電池セル
１−２  第２の太陽電池セル
１−３  第３の太陽電池セル
２  接続部
３，３−１，３−２  封止材
３',３'−１，３'−２  封止層
４  樹脂基板
４−１  第１の曲面
４−２  第２の曲面
５  裏面シート
５−３  第３の曲面
１０  太陽電池モジュール
１１  単結晶シリコン基板
１２  ｎ型層
１３  反射防止膜
１４  受光面電極
１５  ｐ型層
１６  裏面電極
１００，１００’  積層体
２００  ステージ
２２０  ダイヤフラム
３００  ラミネート装置
【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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