(57)【要約】【課題】太陽電池セルの裏面側封止部材の材料及び設置用基材の材料によらずに、設置用基材に対する太陽電池セルの取付構造の信頼性を高くすることができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】表面側封止部材２００及び裏面側封止部材２２０は、太陽電池セル１００を挟んで保持する。バッファ部材４００は裏面側封止部材２２０の外面に設けられており、裏面側封止部材２２０に融着されている。バッファ部材４００は、裏面側封止部材２２０より接着層４２０が接着しやすい材料から構成されている。表面側封止部材２００、裏面側封止部材２２０、及びバッファ部材４００はシート状の部材である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルと、
前記太陽電池セルを挟んで保持する表面側封止部材及び裏面側封止部材と、
前記裏面側封止部材の外面に設けられ、前記裏面側封止部材に融着されたバッファ部材と、
を備え、
前記バッファ部材は、前記裏面側封止部材より接着剤が接着しやすい材料から形成されている太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記裏面側封止部材は、エチレンビニルアセテートで形成されており、
前記バッファ部材は、ポリエチレンテレフタラート又はポリエチレンナフタレートで形成されている太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記接着剤は、感圧型のアクリル系接着剤である太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記表面側封止部材、前記裏面側封止部材及び前記バッファ部材は、前記太陽電池セルより平面形状が大きく、平面視において前記太陽電池セルより外側にも設けられている太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記接着剤によって前記太陽電池セル、前記表面側封止部材、前記裏面側封止部材、及び前記バッファ部材が取り付けられた設置用基材を備え、
前記設置用基材は、塗装された鋼、チタン、及びプラスチックからなる群から選ばれた少なくとも一つにより形成される太陽電池モジュール。
【請求項６】
太陽電池セルを、表面側封止部材及び裏面側封止部材で保持すると共に、前記裏面側封止部材の外面に、バッファ部材を融着し、
前記バッファ部材は、前記裏面側封止部材より接着剤が接着しやすい材料から形成される太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記バッファ部材、前記裏面側封止部材、前記太陽電池セル、及び前記表面側封止部材をこの順に積層して積層体を形成し、
前記積層体を真空ラミネート処理することにより、前記表面側封止部材及び前記裏面側封止部材で前記太陽電池セルを保持すると共に、前記裏面側封止部材の外面に前記バッファ部材を融着する太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記接着剤を前記バッファ部材に塗布して接着層を形成し、前記接着層を用いて、前記太陽電池セル、前記表面側封止部材、前記裏面側封止部材、及びバッファ部材を設置用基材に取り付け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、太陽電池セルを封止部材で封止した太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池発電装置は、クリーンなエネルギー源であるため、近年注目されている。太陽電池発電装置が設置される場所は、日当たりの良い屋外になる。このため、年間の寒暖による温度差が加わり、かつ、風雨に晒される。そして、このような環境において、１０年以上の製品寿命が要求される。
【０００３】
図５の断面概略図に、太陽電池発電装置を構成する太陽電池モジュールの構成の一例を示す。この太陽電池モジュールは、屋根用鋼板６３０上に、裏面側封止部材６２０、太陽電池セル６００、表面側封止材６１０、及び表面保護材６１２をこの順に重ね、この積層体を、真空ラミネート装置を用いて熱融着することにより形成される。
【０００４】
また特許文献１には、太陽電池パネルを、両面テープを用いて金属屋根に固定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−８５３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池が普及するためには、金属以外の材料からなる設置用基板にも太陽電池モジュールを高い信頼性で取り付けられるようにする必要がある。しかし図５に示した方法では、熱融着を行うことができない材料で基材が形成されている場合には、太陽電池モジュールを基材に取り付けることはできなかった。
【０００７】
また特許文献１に記載の構造では、両面テープの接着層と太陽電池パネルの接着信頼性、及び両面テープの接着層と設置用基板の接着信頼性それぞれを高くする必要がある。このため、太陽電池セルの裏面側封止部材の材料、及び基材の材料によっては、十分な接着信頼性を得られない場合があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、太陽電池セルの裏面側封止部材の材料及び設置用基材の材料によらずに、設置用基材に対する太陽電池セルの取付構造の信頼性を高くすることができる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、太陽電池セルと、
前記太陽電池セルを挟んで保持する表面側封止部材及び裏面側封止部材と、
前記裏面側封止部材の外面に設けられ、前記裏面側封止部材に融着されたバッファ部材と、
を備え、
前記バッファ部材は、前記裏面側封止部材より接着剤が接着しやすい材料から形成されている太陽電池モジュールが提供される。
【００１０】
本発明によれば、太陽電池セルを、表面側封止部材及び裏面側封止部材で保持すると共に、前記裏面側封止部材の外面に、バッファ部材を融着し、
前記バッファ部材は、前記裏面側封止部材より接着剤が接着しやすい材料から形成される太陽電池モジュールの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、太陽電池セルの裏面側封止部材の材料及び設置用基材の材料によらずに、設置用基材に対する太陽電池セルの取付構造の信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る太陽電池モジュールの分解斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示した太陽電池モジュールの断面概略図であり、（ｂ）は図１に示した太陽電池モジュールの平面概略図である。
【図３】図１及び図２に示した太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】各図は図１及び図２に示した太陽電池モジュールを設置用基材に取り付ける方法を示す断面図である。
【図５】太陽電池発電装置を構成する太陽電池モジュールの構成の一例を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
図１は、実施形態に係る太陽電池モジュールの分解斜視図である。この太陽電池モジュールは、太陽電池セル１００、表面側封止部材２００、裏面側封止部材２２０、及びバッファ部材４００を備え、接着剤からなる接着層４２０を用いて屋根用鋼板などの設置用基材に取り付けられる。表面側封止部材２００及び裏面側封止部材２２０は、太陽電池セル１００を挟んで保持する。バッファ部材４００は裏面側封止部材２２０の外面に設けられており、裏面側封止部材２２０に融着されている。バッファ部材４００は、裏面側封止部材２２０より接着層４２０が接着しやすい材料から構成されている。表面側封止部材２００、裏面側封止部材２２０、及びバッファ部材４００はシート状の部材である。
【００１５】
裏面側封止部材２２０は、例えばエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）により形成される。この場合、バッファ部材４００は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などのポリエステル、又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）で形成される。また接着層４２０は、例えばアクリル系感圧接着剤で形成される。また表面側封止部材２００は、例えば裏面側封止部材２２０と同じ材料により形成されている。
【００１６】
太陽電池セル１００は、例えばＳＣＡＦ（Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｏｎ  Ｆｉｌｍ）型の薄膜太陽電池である。詳細には、太陽電池セル１００は、基板３１０、光電変換素子１１５、及び接続電極層３１４を備えている。太陽電池セル１００には、導電性の箔リードからなる引出配線１２４が取り付けられている。
【００１７】
基板３１０は、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタラート、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、又はポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）などの絶縁性の基板である。
【００１８】
光電変換素子１１５は、基板３１０の一面に、下電極層１１１、光電変換層１１２、及び透明電極層１１３をこの順に積層した構成である。光電変換層１１２は、例えば微結晶シリコン層やアモルファスシリコン層により形成されている。また、基板３１０上の反対面（裏面）には、接続電極層３１４が形成されている。そして、複数に分割されている光電変換素子１１５と接続電極層３１４を、基板３１０の各面で並べて配置している。
【００１９】
光電変換素子１１５は、基板３１０の一面において複数に分割されたブロックとして配置されており、接続電極層３１４は、基板３１０の反対面において複数に分割されたブロックとして配置されている。平面視において、光電変換素子１１５のブロックと接続電極層３１４のブロックは互いに位置がずれており、一方のブロックの隙間に他方が重なるように配置されている。
【００２０】
太陽電池セル１００には、集電孔３１２である貫通穴が複数配置されており、透明電極層１１３と接続電極層３１４が、この集電孔３１２の内壁に設けてある導電性膜により電気的に接続している。
【００２１】
また、透明電極層１１３を部分的に成膜していない箇所には、接続孔３１６が設けられており、下電極層１１１と接続電極層３１４とを、この接続孔３１６の内壁に設けてある導電性膜により電気的に接続している。
【００２２】
そして、集電孔３１２と接続孔３１６とは、分割された接続電極層３１４に対して、隣り合う別の接続電極層３１４に接続するように形成されている。具体的には、接続孔３１６が接続する接続電極層３１４に対しては、隣の光電変換素子１１５の集電孔３１２が接続するようにしている。このため、光電変換素子１１５は、隣り合うブロック同士が直列接続する。
【００２３】
引出配線１２４は、例えば銅箔リード線であり、基板３１０のうち接続電極層３１４が形成されている面(図１においては下面)から基板３１０の外部に引き出されており、太陽電池セル１１０の出力を外部に伝達する。詳細には、２本の引出配線１２４は、基板３１０の両端に位置する接続電極層３１４のブロックに接続している。
【００２４】
また引出配線１２４のうち基板３１０の外部に引き出されている部分は、裏面側封止部材２２０、バッファ部材４００、及び接着層４２０に設けられた貫通孔（図示せず）を介して、外部に引き出されている。
【００２５】
ただし、太陽電池セル１００が有する光電変換素子１１５は、上記した構造である必要はなく、他の構造の太陽電池であっても良い。
【００２６】
図２（ａ）は、図１に示した太陽電池モジュールの断面概略図であり、図２（ｂ）は図１に示した太陽電池モジュールの平面概略図である。図２（ａ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ´断面を示している。本図に示す例において、表面側封止部材２００の外面側（図２（ａ）に示す例では上側）には、さらに表面保護材２０２が設けられている。表面保護材２０２は、例えばＥＴＦＥにより形成されている。
【００２７】
表面保護材２０２、表面側封止部材２００、裏面側封止部材２２０、及びバッファ部材４００の平面形状は、互いに同一であり、かつ、太陽電池セル１００より大きい。そしてこれらは、平面視において太陽電池セル１００より外側にも設けられている。図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、太陽電池セル１００の平面形状が略長方形又は正方形である。そして表面保護材２０２、表面側封止部材２００、裏面側封止部材２２０、及びバッファ部材４００は、太陽電池セル１００の４辺それぞれにおいて、太陽電池セル１００より外側にも設けられている。太陽電池セル１００より外側に設けられている部分は、折曲加工代５０として用いられる。
【００２８】
図３は、図１及び図２に示した太陽電池モジュールの製造方法を示すフローチャートである。まず、バッファ部材４００、裏面側封止部材２２０、太陽電池セル１００、表面側封止部材２００、及び表面保護材２０２をこの順に積層する（ステップＳ１０）。このとき、引出配線１２４のうち基板３１０の外部に引き出されている部分を、裏面側封止部材２２０及びバッファ部材４００に設けられた貫通孔（図示せず）を介して、バッファ部材４００の下面側から外部に引き出す。
【００２９】
次いで、この積層体を真空加熱ラミネート装置に載置し、所定時間減圧した後、所定時間加熱する。これにより、太陽電池セル１００は、表面側封止部材２００及び裏面側封止部材２２０によりラミネート封止され、これらによって挟まれる。またバッファ部材４００は裏面側封止部材２２０に熱融着され、かつ表面保護材２０２は表面側封止部材２００に熱融着される（ステップＳ２０）。
【００３０】
図４の各図は、図１及び図２に示した太陽電池モジュールを設置用基材５００に取り付ける方法を示す断面図である。設置用基材５００は、塗装された鋼、チタン、及びプラスチックからなる群から選ばれた少なくとも一つにより形成される。塗装された鋼としては、例えばガルバリウム鋼板をポリエステル又はフッ素で塗装したものを用いることができる。
【００３１】
まず図４（ａ）に示すように、設置用基材５００の太陽電池モジュールの取付面に、接着層４２０を設ける。接着層４２０は、例えばシート状の接着剤であり、設置用基材５００に貼りあわされる。
【００３２】
次いで図４（ｂ）に示すように、太陽電池モジュールを接着層４２０に押し付ける。このとき、図１に示した引出配線１２４を、設置用基材５００及び接着層４２０に設けられた貫通孔を介して、設置用基材５００の取り付け面とは反対側の面に引き出す。これにより、太陽電池モジュールは、接着層４２０を介して設置用基材５００に取り付けられる。接着層４２０が感圧型の接着剤である場合、太陽電池モジュールを接着層４２０に加圧加重を加えることにより接着層４２０が硬化し、太陽電池モジュールの設置用基材５００への取り付けが完了する。
【００３３】
設置用基材５００の平面形状は太陽電池セル１００より大きく、例えば裏面側封止部材２２０と同様の形状である。このため、図４（ｂ）に示す状態において、設置用基材５００にも折曲加工代５０が設けられる。折曲加工代５０には折り曲げ加工が施され、断面形状が例えばハット形状になる。これにより、設置用基材５００を含めた太陽電池モジュールの剛性が向上する。
【００３４】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、裏面側封止部材２２０の外面にバッファ部材４００を融着している。バッファ部材４００は、裏面側封止部材２２０より接着層４２０の接着性が良い材料から形成されている。裏面側封止部材２２０とバッファ部材４００は融着しているため、強固に接合している。バッファ部材４００と接着層４２０の接合強度、及び裏面側封止部材２２０とバッファ部材４００の強度は、いずれも、裏面側封止部材２２０に直接接着層４２０を設けた場合における裏面側封止部材２２０と接着層４２０の接合強度よりも高い。このため、太陽電池セル１００、表面側封止部材２００、及び裏面側封止部材２２０の積層体と、設置用基材５００の接合が強固になる。従って、バッファ部材４００の材料を適宜選択することにより、裏面側封止部材２２０の材料及び設置用基材５００の材料によらずに、設置用基材５００に対する太陽電池セル１００の取付構造の信頼性を高くすることができる。
【００３５】
またバッファ部材４００としてポリエチレンテレフタラートなどの絶縁材料を用いた場合、太陽電池モジュールの裏面側の絶縁性が向上するため、太陽電池モジュールの絶縁信頼性及び耐久性も向上する。
【００３６】
また、接着層４２０として感圧型の接着剤を用いることができるため、太陽電池セル１００と容易に設置用基材５００に取り付けることができる。
【００３７】
また、太陽電池セル１００を表面側封止部材２００及び裏面側封止部材２２０でラミネート封止するときに、バッファ部材４００を裏面側封止部材２２０に熱融着させている。このため、太陽電池モジュールの製造工程数が増加することを抑制できる。
【００３８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば折曲加工代５０は、太陽電池モジュールの長辺のみ又は短辺のみに形成されていても良い。
【００３９】
（実施例１）
太陽電池セル１００として、アモルファスシリコン太陽電池セルを使用した。表面側封止部材２００及び裏面側封止部材２２０としてエチレンビニルアセテートシートを用いた。バッファ部材４００としてポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。接着層４２０としてはアクリル系感圧型シート状接着剤を用いた。設置用基材５００としては、チタン鋼板を使用した。また表面保護材２０２としては、ＥＴＦＥを用いた。
【００４０】
そして、真空ラミネート装置では、バッファ部材４００、裏面側封止部材２２０、太陽電池セル１００、表面側封止部材２００、及び表面保護材２０２の積層体を、真空度を１Ｔｏｒｒとして３０分間減圧した後、１５０℃で３０分間熱処理した。
【００４１】
この太陽電池モジュールは、太陽電池セル１００、表面側封止部材２００、及び裏面側封止部材２２０の積層体と、設置用基材５００の接合が強固であった。また、屋外に設置された架台や建物の屋根に設置しても、接合強度が低下せず、良好な耐久性を示した。
【００４２】
（実施例２）
バッファ部材４００としてＰＥＮフィルムを使用した点を除いて、実施例１と同様の構造の太陽電池モジュールを、実施例１と同様の方法により製造した。この実施例においても、実施例１と同様の効果が得られた。
【符号の説明】
【００４３】
５０ 折曲加工代
１００ 太陽電池セル
１１１ 下電極層
１１２ 光電変換層
１１３ 透明電極層
１１５ 光電変換素子
１２４ 引出配線
２００ 表面側封止部材
２０２ 表面保護材
２２０ 裏面側封止部材
３１０ 基板
３１２ 集電孔
３１４ 接続電極層
３１６ 接続孔
４００ バッファ部材
４２０ 接着層
５００ 設置用基材
６００ 太陽電池セル
６１０ 表面側封止材
６１２ 表面保護材
６２０ 裏面側封止部材
６３０ 屋根用鋼板
【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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