(57)【要約】【課題】局部的に荷重が入力されたときに、この荷重が太陽電池セルに及ぼす影響を抑制することができる太陽電池モジュール及びその製造方法を得る。【解決手段】表面保護板１８、太陽電池セル２０、封止層２４及び背面板２２を含んで太陽電池モジュール１０が構成されている。そして、背面板２２に凸湾曲部２２Ａが設けられており、当該凸湾曲部２２Ａは、太陽電池セル２０の板厚方向から見て太陽電池セル２０と重なり、かつ太陽電池セル２０側に凸となるように湾曲している。このため、凸湾曲部２２Ａは、太陽電池モジュール１０の面１０Ａに向かって入力される局部的な荷重に対してアーチ構造として機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状に形成されて一方側の面を構成し、かつ太陽光を透過可能な表面保護板と、
前記表面保護板における前記一方側と反対側の他方側に配置された板状の太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの前記他方側に配置された板状の背面板と、
前記表面保護板と前記背面板との間に介在し、かつ前記太陽電池セルを封止する封止材で構成された封止層と、
を備え、
前記背面板には、前記太陽電池セルの板厚方向から見て当該太陽電池セルと重なり、かつ当該太陽電池セル側に凸となるように湾曲している凸湾曲部が設けられ、
前記太陽電池セルは、前記凸湾曲部に沿って湾曲して配置され、
前記凸湾曲部における前記太陽電池セルの板厚方向に作用する荷重に対する剛性は、当該太陽電池セルにおける当該板厚方向に作用する荷重に対する剛性よりも高く設定されている、
太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池セルは、前記背面板に沿って複数配置されており、
前記一方側から見て前記背面板における前記太陽電池セル同士の間には、当該一方側が凹となるように湾曲している凹湾曲部が設けられている、
請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記背面板は、前記太陽電池セルを構成する材質の線膨張率よりも線膨張率が大きい材質で構成されており、
前記封止層は、前記太陽電池セルの前記他方側に配置され、当該太陽電池セルを封止する熱硬化性の第１封止材で構成された第１封止層と、
前記第１封止層の前記一方側に配置され、前記第１封止材と共に前記太陽電池セルを封止し、かつ硬化後のヤング率が当該第１封止材の硬化後のヤング率よりも小さい第２封止材で構成された第２封止層と、を備え、
前記太陽電池セルは、前記第１封止層を介して前記背面板から曲げ力を受けて前記表面保護板側に凸となるように湾曲している、
請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
車両上方側から見て前記背面板が車両前後方向及び車両幅方向に延在した状態で車両のルーフ部に配置されている、
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
板状の背面板の一方側の面に熱硬化前の第１封止材を塗布し、当該第１封止材によって当該背面板を構成する材質の線膨張率よりも線膨張率が小さい材質で構成された太陽電池セルを接着し、当該第１封止材を熱硬化させてサブモジュールを形成する第１工程と、
上型に表面保護板を配置し、下型に前記太陽電池セルが当該上型側となるように前記サブモジュールを配置し、当該上型と当該下型とを型合わせした状態で熱硬化後のヤング率が前記第１封止材の熱硬化後のヤング率よりも小さい第２封止材を当該表面保護板と当該サブモジュールとの間に注入し、当該第２封止材を熱硬化させて太陽電池モジュールを形成する第２工程と、
を備えた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】
下記特許文献１には、太陽電池モジュールに関する発明が開示されている。この太陽電池モジュールでは、ガラス製の基材に太陽電池セルが封止材で固定されており、この基材の曲面形状の凹凸方向と、この太陽電池セルの曲面形状の凹凸方向とが同じ方向に設定されている。このため、基材に太陽電池セルを固定するときに、太陽電池セルに歪みが生じることを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７４５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記先行技術では、太陽電池モジュールにおける太陽光入射側の面に向かって局部的な荷重が入力されたときに、この荷重が太陽電池セルに及ぼす影響を抑制するという点において改善の余地がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、局部的に荷重が入力されたときに、この荷重が太陽電池セルに及ぼす影響を抑制することができる太陽電池モジュール及びその製造方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、板状に形成されて一方側の面を構成し、かつ太陽光を透過可能な表面保護板と、前記表面保護板における前記一方側と反対側の他方側に配置された板状の太陽電池セルと、前記太陽電池セルの前記他方側に配置された板状の背面板と、前記表面保護板と前記背面板との間に介在し、かつ前記太陽電池セルを封止する封止材で構成された封止層と、を備え、前記背面板には、前記太陽電池セルの板厚方向から見て当該太陽電池セルと重なり、かつ当該太陽電池セル側に凸となるように湾曲している凸湾曲部が設けられ、前記太陽電池セルは、前記凸湾曲部に沿って湾曲して配置され、前記凸湾曲部における前記太陽電池セルの板厚方向に作用する荷重に対する剛性は、当該太陽電池セルにおける当該板厚方向に作用する荷重に対する剛性よりも高く設定されている。
【０００７】
請求項１に記載の本発明によれば、太陽電池モジュールの一方側の面が、板状に形成されて太陽光を透過可能な表面保護板によって構成されている。また、表面保護板における太陽電池モジュールの一方側と反対側の他方側には、板状の太陽電池セルが配置されており、当該太陽電池セルの当該他方側には、板状の背面板が配置されている。そして、太陽電池セルは、表面保護板と背面板との間に介在する封止材で封止されており、当該封止材によって封止層が構成されている。上記のように構成された本発明では、太陽電池モジュールの一方側の面を太陽光入射側に向けて配置することで、太陽光をエネルギー源として発電することができる。
【０００８】
ところで、太陽電池モジュールの一方側の面に向かって局部的な荷重が入力されると、この荷重が太陽電池セルに影響を及ぼすことが考えられる。
【０００９】
ここで、本発明では、背面板に凸湾曲部が設けられており、当該凸湾曲部は、太陽電池セルの板厚方向から見て当該太陽電池セルと重なり、かつ当該太陽電池セル側に凸となるように湾曲している。このため、凸湾曲部は、太陽電池モジュールの一方側の面に向かって入力される局部的な荷重に対してアーチ構造として機能し、その結果、当該荷重による背面板の変形が抑制され、ひいては当該変形の影響が太陽電池セルに及ぶことを抑制することができる。
【００１０】
また、凸湾曲部における太陽電池セルの板厚方向に作用する荷重に対する剛性は、太陽電池セルにおける当該板厚方向に作用する荷重に対する剛性よりも高く設定されている。さらに、太陽電池セルは、封止材を介して背面板に固定されている。このため、凸湾曲部によって太陽電池セルを太陽電池セルの板厚方向に作用する荷重に対して補強することができ、当該荷重によって太陽電池セルが変形することを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、請求項１に記載の発明において、前記太陽電池セルは、前記背面板に沿って複数配置されており、前記一方側から見て前記背面板における前記太陽電池セル同士の間には、当該一方側が凹となるように湾曲している凹湾曲部が設けられている。
【００１２】
請求項２に記載の本発明によれば、太陽電池モジュールの一方側から見て、背面板に沿って複数配置された太陽電池セル同士の間に当該一方側が凹となるように湾曲している凹湾曲部が設けられている。このため、太陽電池モジュールの製造時において、表面保護板と背面板との間に封止材を注入するときに、凹湾曲部を当該封止材の流路として用いることができる。その結果、表面保護板と背面板との間に短時間で封止材を注入することが可能となり、太陽電池セルの周辺部に気泡が発生することを抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記背面板は、前記太陽電池セルを構成する材質の線膨張率よりも線膨張率が大きい材質で構成されており、前記封止層は、前記太陽電池セルの前記他方側に配置され、当該太陽電池セルを封止する熱硬化性の第１封止材で構成された第１封止層と、前記第１封止層の前記一方側に配置され、前記第１封止材と共に前記太陽電池セルを封止し、かつ硬化後のヤング率が当該第１封止材の硬化後のヤング率よりも小さい第２封止材で構成された第２封止層と、を備え、前記太陽電池セルは、前記第１封止層を介して前記背面板から曲げ力を受けて前記表面保護板側に凸となるように湾曲している。
【００１４】
請求項３に記載の本発明によれば、封止層が第１封止層と第２封止層とを備えており、第１封止層は、太陽電池セルにおける太陽電池モジュールの他方側に配置されて当該太陽電池セルを封止する熱硬化性の第１封止材で構成されている。一方、第２封止層は、第１封止層における太陽電池モジュールの一方側に配置されて第１封止材と共に太陽電池セルを封止する第２封止材で構成されている。
【００１５】
ところで、上述したように、太陽電池セルは背面板によって補強されているものの、太陽電池セル自体も太陽電池モジュールの一方側の面に向かって入力される局部的な荷重を支持できることが好ましい。
【００１６】
ここで、本発明では、背面板が太陽電池セルを構成する材質の線膨張率よりも線膨張率が大きい材質で構成されている。このため、背面板が第１封止材の熱硬化時の温度から常温となるまでの当該背面板の単位体積当たりの収縮量が、太陽電池セルが第１封止材の熱硬化時の温度から常温となるまでの当該太陽電池セルの単位体積当たりの収縮量よりも大きくなる。そして、太陽電池セルは、当該太陽電池セルと背面板との間に介在する第１封止層を介して背面板から当該背面板の収縮による曲げ力を受けて表面保護板側に凸となるように湾曲している。
【００１７】
また、本発明では、第２封止材の硬化後のヤング率が、第１封止材の硬化後のヤング率よりも小さいため、背面板から太陽電池セルに当該背面板による曲げ力を伝達しやすくすることができる。一方で、太陽電池セルから表面保護板に当該太陽電池セルによる曲げ力が伝達されることを抑制することができる。
【００１８】
その結果、本発明において、太陽電池セルは、アーチ構造として機能し、太陽電池セルが背面板から曲げ力を受けない構成と比し、太陽電池モジュールの一方側の面に向かって入力される局部的な荷重に対する太陽電池セルの耐荷重性能を向上させることができる。
【００１９】
請求項４に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の発明において、車両上方側から見て前記背面板が車両前後方向及び車両幅方向に延在した状態で車両のルーフ部に配置されている。
【００２０】
請求項４に記載の本発明によれば、太陽電池モジュールが、車両上方側から見て背面板が車両前後方向及び車両幅方向に延在した状態で車両のルーフ部に配置されている。このため、太陽電池モジュールを車両の側部等に配置する場合と比し、太陽光の受光面積を広く確保することができる。
【００２１】
ところで、太陽電池モジュールを車両のルーフ部に配置すると、降雹等によって太陽電池モジュールに局部的に荷重が入力されることが考えられる。ここで、本発明では、上述したように、背面板に凸湾曲部が設けられており、当該凸湾曲部が降雹等による荷重に対してアーチ構造として機能するため、当該荷重の影響が太陽電池セルに及ぶことを抑制することができる。
【００２２】
請求項５に記載の本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、板状の背面板の一方側の面に熱硬化前の第１封止材を塗布し、当該第１封止材によって当該背面板を構成する材質の線膨張率よりも線膨張率が小さい材質で構成された太陽電池セルを接着し、当該第１封止材を熱硬化させてサブモジュールを形成する第１工程と、上型に表面保護板を配置し、下型に前記太陽電池セルが当該上型側となるように前記サブモジュールを配置し、当該上型と当該下型とを型合わせした状態で熱硬化後のヤング率が前記第１封止材の熱硬化後のヤング率よりも小さい第２封止材を当該表面保護板と当該サブモジュールとの間に注入し、当該第２封止材を熱硬化させて太陽電池モジュールを形成する第２工程と、を備えている。
【００２３】
請求項５に記載の本発明によれば、第１工程では、板状の背面板の一方側の面に熱硬化前の第１封止材を塗布し、当該第１封止材によって太陽電池セルを接着し、第１封止材を熱硬化させてサブモジュールを形成する。また、第２工程では、上型に表面保護板を配置し、下型に太陽電池セルが当該上型側となるようにサブモジュールを配置する。そして、上型と下型とを型合わせした状態で第２封止材を表面保護板とサブモジュールとの間に注入し、当該第２封止材を熱硬化させて太陽電池モジュールを形成する。
【００２４】
ここで、本発明では、背面板を構成する材質の線膨張率よりも太陽電池セルを構成する材質の線膨張率の方が小さい。このため、背面板が第１封止材の熱硬化時の温度から常温となるまでの当該背面板の単位体積当たりの収縮量が、太陽電池セルが第１封止材の熱硬化時の温度から常温となるまでの当該太陽電池セルの単位体積当たりの収縮量よりも大きくなる。
【００２５】
その結果、太陽電池セルは、当該太陽電池セルと背面板との間に介在する第１封止層を介して第１封止材の熱硬化時の温度から常温になっていく背面板から当該背面板の収縮による曲げ力を受けて表面保護板側に凸となるように湾曲する。
【００２６】
また、本発明では、第２封止材の熱硬化後のヤング率が、第１封止材の熱硬化後のヤング率よりも小さいため、背面板から太陽電池セルに当該背面板による曲げ力を伝達しやすくすることができる。一方で、太陽電池セルから表面保護板に当該太陽電池セルによる曲げ力が伝達されることを抑制することができる。したがって、本発明において、太陽電池セルは、アーチ構造として機能することが可能となり、太陽電池セルが背面板から曲げ力を受けない構成と比し、太陽電池モジュールの一方側の面に向かって入力される局部的な荷重に対する太陽電池セルの耐荷重性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、局部的に荷重が入力されたときに、この荷重が太陽電池セルに及ぼす影響を抑制することができるという優れた効果を有する。
【００２８】
請求項２に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、荷重が入力されたときに、太陽電池セルの周辺部の気泡を起点として太陽電池セルと封止材とが剥離するのを抑制することができるという優れた効果を有する。
【００２９】
請求項３に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、局部的に荷重が入力されたときに、この荷重を太陽電池セルによって支持することができるという優れた効果を有する。
【００３０】
請求項４に記載の本発明に係る太陽電池モジュールは、発電の効率化と車両のルーフ部への局部的な荷重による太陽電池セルへの影響の抑制との両立を図ることができるという優れた効果を有する。
【００３１】
請求項５に記載の本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、局部的に荷重が入力されたときに、この荷重が太陽電池セルに及ぼす影響を抑制することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を模式的に示す拡大断面図（図４の１−１線に沿って切断した断面を模式的に示す断面図）である。
【図２】本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造工程を模式的に示しており、（Ａ）は第１工程における金型と太陽電池モジュールの構成要素との関係を示す断面図であり、（Ｂ）は第２工程における金型と太陽電池モジュールの各構成要素との関係を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る太陽電池モジュールの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】本実施形態に係る太陽電池モジュールが搭載された車両の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図１〜図４を用いて、本発明に係る太陽電池モジュールの実施形態の一例について説明し、次いで本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法について説明することにする。本実施形態では、図４に示されるように、一例として、「太陽電池モジュール１０」が「車両１２」の「ルーフ部１４」に配置されている。なお、太陽電池モジュール１０及び車両１２の説明に用いる各図（図１及び図４）に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。
【００３４】
まず、図４を用いて、ルーフ部１４の構成について説明する。ルーフ部１４は、車両前後方向に延在し、かつ車両前後方向から見た断面が閉断面とされている一対のルーフサイドレール１６を含んで構成されている。そして、太陽電池モジュール１０は、一対のルーフサイドレール１６間に配置されており、当該太陽電池モジュール１０は、ルーフサイドレール１６に設けられた図示しないフランジ部に図示しない取付部材によって取り付けられている。つまり、太陽電池モジュール１０は、ルーフパネルの一部を構成していると捉えることもできる。なお、ルーフ部１４の上面は、車両幅方向から見て車両上方側に凸となって湾曲しているが、各図では模式的に平坦面として図示している。
【００３５】
太陽電池モジュール１０は、図１及び図３にも示されるように、車両上方側からこの順に配置された「表面保護板１８」と、「太陽電池セル２０」と、「背面板２２」とを含んで構成されている。
【００３６】
表面保護板１８は、板状に形成されて太陽電池モジュール１０の「一方側の面１０Ａ」（車両上方側の面）を構成している。詳しくは、表面保護板１８は、車両上下方向から見て車両前後方向及び車両幅方向に延在し、かつ板厚ｔ１が０．８[ｍｍ]に設定されており、太陽光を透過可能な透明の樹脂材、具体的にはポリカーボネート（ＰＣ）樹脂で構成されている。この表面保護板１８は、太陽電池セル２０を雨やガスによる侵食及び物理的な衝撃から保護するために設けられており、太陽電池セル２０を保護可能でかつ太陽光を透過可能であれば、ポリカーボネート樹脂以外の樹脂で構成されていてもよい。
【００３７】
例えば、表面保護板１８を構成する樹脂として、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合（ＡＢＳ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂等が挙げられる。
【００３８】
一方、太陽電池セル２０は、板状とされており、その板厚方向から見て１辺の長さが１２５[ｍｍ]に設定された正方形の４つの角部がそれぞれ二等辺三角形状に切り取られた八角形状とされており、その板厚ｔ２が０．２[ｍｍ]に設定されている。この太陽電池セル２０は、一例として、多結晶シリコン型とされており、そのヤング率ＥＡが５０[ＧＰａ]〜６０[ＧＰａ]程度となっている。なお、太陽電池セル２０には、従来から公知の太陽電池セルを用いることが可能であり、例えば、シリコン型（単結晶シリコン型、微結晶シリコン型、アモルファスシリコン型等）、化合物半導体型（ＩｎＧａＡｓ型、ＧａＡｓ型、ＣＩＧＳ型、ＣＺＴＳ型等）、色素増感型、有機薄膜型等、任意の太陽電池セルが用いられる。
【００３９】
上記のように構成された太陽電池セル２０は、その板厚方向を車両上下方向とされて、表面保護板１８における太陽電池モジュール１０の他方側（車両下方側）に配置されている。また、太陽電池セル２０は、車両上下方向から見て太陽電池セル２０の長辺を成す一対の周縁部２０Ａと、太陽電池セル２０の長辺を成し、かつ当該周縁部２０Ａと直交して延びる一対の周縁部２０Ｂとを備えている。そして、太陽電池セル２０は、周縁部２０Ａの延在方向を車両幅方向とされかつ、周縁部２０Ｂの延在方向を車両前後方向とされた状態で、車両幅方向及び車両前後方向に複数列配置されている。また、隣接する太陽電池セル２０は、車両上下方向から見て、これらの周縁部２０Ａ同士の間隔Ｄ１及びこれらの周縁部２０Ｂ同士の間隔Ｄ２が、それぞれ４[ｍｍ]に設定された状態で配置されている（図４参照）。
【００４０】
より詳しくは、太陽電池セル２０は、所謂バックコンタクト型とされており、その周縁部２０Ａの裏側（車両下方側）には、当該周縁部２０Ａの延在方向に間隔を空けて複数の図示しない電極が設けられている。これらの電極には、図示しないタブ線が接続されており、当該タブ線を介して各太陽電池セル２０が電気的に接続されている。また、太陽電池セル２０で発電された電力は、太陽電池モジュール１０に接続された図示しないケーブルを介して車両１２に搭載された電子機器に供給されるようになっている。そして、上述したように、太陽電池セル２０における太陽電池モジュール１０の他方側には、背面板２２が配置されており、太陽電池セル２０は、背面板２２によって支持されている。
【００４１】
ここで、本実施形態では、背面板２２の構成に第１の特徴があり、表面保護板１８と背面板２２との間に介在しかつ太陽電池セル２０を封止する「封止層２４」の構成に第２の特徴がある。以下、背面板２２及び封止層２４の構成について詳細に説明することにする。
【００４２】
背面板２２は、一例として、ヤング率ＥＢが７０[ＧＰａ]程度でかつ、板厚ｔ３が１．２[ｍｍ]に設定されたアルミニウムの板材によって構成されており、車両上下方向から見て車両前後方向及び車両幅方向に延在している。なお、背面板２２に、アルマイト処理、電着塗装、焼付塗装等を施すことで、当該背面板２２の電気絶縁性を確保するようにしてもよい。また、背面板２２は、鉄等のアルミニウム以外の金属の板材で構成されていてもよい。
【００４３】
この背面板２２には、複数の「凸湾曲部２２Ａ」及び複数の「凹湾曲部２２Ｂ」が設けられている。凸湾曲部２２Ａは、背面板２２における太陽電池セル２０の板厚方向（車両上下方向）から見て太陽電池セル２０と重なる部分に配置されており、太陽電池セル２０側（車両上方側）に凸となるように湾曲している。一方、凹湾曲部２２Ｂは、太陽電池モジュール１０の一方側（車両上方側）から見て背面板２２における太陽電池セル２０同士の間に配置されており、太陽電池モジュール１０の一方側が凹となるように湾曲している。
【００４４】
より詳しくは、凸湾曲部２２Ａと凹湾曲部２２Ｂとは連続して設けられており、凸湾曲部２２Ａは、車両上方側から見て凹湾曲部２２Ｂによって正方形状に区画された状態となっている。つまり、凸湾曲部２２Ａは、車両上方側から見て車両幅方向及び車両前後方向に複数列配置されており、凹湾曲部２２Ｂは、車両上方側から見て格子状に配置されている。
【００４５】
また、凸湾曲部２２Ａは、その曲率半径Ｒ１が２０００[ｍｍ]〜４０００[ｍｍ]に設定され、かつその曲率中心が車両上下方向から見たときの凸湾曲部２２Ａの中心部と重なる位置に位置する球面状とされている。つまり、凸湾曲部２２Ａは、シェル構造又はドーム構造となるように構成されていると捉えることもできる。
【００４６】
さらに、凸湾曲部２２Ａにおける太陽電池セル２０の板厚方向に作用する荷重に対する剛性は、当該太陽電池セル２０における当該板厚方向に作用する荷重に対する剛性よりも高く設定されている。詳しくは、太陽電池セル２０における当該太陽電池セル２０の板厚方向（車両上下方向）の曲げの中立軸に対する断面２次モーメントをＩ１とし、凸湾曲部２２Ａにおける当該板厚方向の曲げの中立軸に対する断面２次モーメントをＩ２とする。そして、これらと上述した太陽電池セル２０のヤング率ＥＡ及び背面板２２（凸湾曲部２２Ａ）のヤング率ＥＢとの間には、Ｉ２×ＥＢ＞Ｉ１×ＥＡの関係が成り立っている。
【００４７】
一方、凹湾曲部２２Ｂは、上述したように、隣接する凸湾曲部２２Ａの境界部分を構成しており、その延在方向から見た断面視で太陽電池モジュール１０の他方側に凸となって湾曲している。また、凹湾曲部２２Ｂは、その延在方向から見た断面視において、曲率半径Ｒ２が２[ｍｍ]〜５[ｍｍ]に設定されている。なお、凹湾曲部２２Ｂの曲率半径Ｒ２は、間隔Ｄ２を基準として、Ｄ２／２[ｍｍ]程度に設定されていてもよい。
【００４８】
封止層２４は、図１に示されるように、「第１封止層２６」と「第２封止層２８」とを備えている。第１封止層２６は、太陽電池セル２０における太陽電池モジュール１０の他方側に配置されて太陽電池セル２０を封止する熱硬化性の「第１封止材３０」で構成されている。一方、第２封止層２８は、第１封止層２６における太陽電池モジュール１０の一方側に配置され、第１封止材３０と共に太陽電池セル２０を封止する熱硬化性の「第２封止材３２」で構成されている。
【００４９】
より詳しくは、第１封止材３０としては、熱可塑性樹脂、架橋樹脂等が挙げられ、例えば、アイオノマー樹脂やオレフィン系樹脂が挙げられる。また、該第１封止材３０は、一例として、次の条件を満たしている。すなわち、第１の条件として、熱硬化温度が１００[℃]以上の樹脂であることが挙げられる。また、第２の条件として、硬化後のヤング率が１００[ＭＰａ]以上であることが挙げられ、当該ヤング率が２５０[ＭＰａ]以上８００[ＭＰａ]以下であることがより好ましい。なお、第１封止材３０の接着性や対候性等を向上させるために、第１封止材３０に各種添加剤が配合されていてもよい。第１封止材３０の添加剤としては、例えば、シランカップリング剤等の接着向上剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤及び変色防止剤等が挙げられる。
【００５０】
ここで、本実施形態では、太陽電池セル２０を構成する材質の線膨張率が４．０[×１０−６／℃]程度であり、背面板２２を構成する材質の線膨張率が２３[×１０−６／℃]程度である。このため、背面板２２が第１封止材３０の熱硬化時の温度から常温（５[℃]〜３５[℃]）となるまでの背面板２２の単位体積当たりの収縮量が、太陽電池セル２０が当該熱硬化時の温度から常温となるまでの太陽電池セル２０の単位体積当たりの収縮量よりも大きくなる。そして、本実施形態では、太陽電池セル２０が、当該太陽電池セル２０と背面板２２との間に介在する第１封止層２６を介して背面板２２から当該背面板２２の収縮による曲げ力を受けて表面保護板側１８側（車両上方側）に凸となるように湾曲した状態で封止されている。これは、太陽電池セル２０が、シェル構造又はドーム構造となるように湾曲されていると捉えることもできる。
【００５１】
一方、第２封止材３２としては、熱硬化や熱架橋前において液状を維持可能な樹脂が挙げられ、例えば、二液型ＲＴＶ（Ｒｏｏｍ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ）シリコーンゴム等が挙げられる。なお、本実施形態では、一例として、第２封止材３２として、信越化学工業社製：ＫＥ−１０９Ｅ−Ａと信越化学工業社製：ＫＥ−１０９Ｅ−Ｂとが重量比が１対１となるように混合されたものが用いられている。また、第２封止材３２に用いられることが可能な二液混合硬化型樹脂としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂及びエポキシ樹脂等が挙げられる。なお、第２封止材３２の硬化後のヤング率は、１[ＭＰａ]〜２０[ＭＰａ]程度となっている。
【００５２】
次に、図２を主に用いて、太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。
【００５３】
まず、太陽電池モジュール１０の製造に用いられる金型３４の構成の一例について説明する。なお、図２に示される矢印ＵＰは金型上方を示し、矢印ＯＵＴは金型外側を示している。金型３４は、「上型３６」と、当該上型３６と型合わせされる「下型３８」と、当該下型３８と一体的に設けられた注入部４０とを含んで構成されている。
【００５４】
上型３６には、上側キャビティ部３６Ａが形成されており、当該上側キャビティ部３６Ａの金型上方側の面は、表面保護板１８の形状に対応し、かつ当該表面保護板１８を固定可能な上側成形面３６Ａ１とされている。詳しくは、上型３６には、図示しない真空吸着機構が設けられており、当該真空吸着機が作動することによって表面保護板１８を上側成形面３６Ａ１に固定することが可能となっている。
【００５５】
また、上型３６の周壁部３６Ｂには、上側キャビティ部３６Ａの内側と外側とを連通するエアー排出部４２が複数個所に設けられており、後述するように、第２封止材３２の注入時において、上側キャビティ部３６Ａの内側の空気を金型３４の外側に排出することが可能となっている。
【００５６】
一方、下型３８には、下側キャビティ部３８Ａが形成されており、当該下側キャビティ部３８Ａの金型下方側の面は、背面板２２の形状に対応し、かつ当該背面板２２を配置可能な下側成形面３８Ａ１とされている。また、下型３８には、その下面部３８Ｂと下側キャビティ部３８Ａとを連通する連通部４４が設けられており、当該連通部４４には、注入部４０が設けられている。
【００５７】
注入部４０は、金型上下方向に延びる円筒状に形成されており、その一端部４０Ａ側が、所定長さ下側キャビティ部３８Ａの内側に突出された状態となっている。この注入部４０は、下型３８の複数個所に配置されており、詳しくは、下側成形面３８Ａ１において、背面板２２の凹湾曲部２２Ｂが交差している箇所に対応する位置に配置されている。そして、図２以外には図示していないが、背面板２２における凹湾曲部２２Ｂの交差している箇所には、注入部４０が挿通可能な被挿通部４６が形成されている。
【００５８】
また、注入部４０の他端部４０Ｂ側には、図示しない液状樹脂成形機が接続されており、当該液状樹脂成形機は、第２封止材３２の主剤と副剤とを一定の比率で混合し、当該第２封止材３２を注入部４０に注入するようになっている。なお、注入部４０は、下型３８と一体に設けられていてもよく、この場合には、下型３８に液状樹脂成形機用の被接続部が設けられることとなる。
【００５９】
続いて、金型３４を用いた太陽電池モジュール１０の製造工程について説明する。
【００６０】
第１工程では、まず、背面板２２の一方側の面２２Ｃに第１封止材３０を塗布し、当該第１封止材３０を介して、凸湾曲部２２Ａに太陽電池セル２０を張り付ける。そして、背面板２２が１００[℃]程度まで加熱されることで、第１封止材３０は、熱硬化（熱架橋）し、その結果、「サブモジュール４８」が形成される。このように形成されたサブモジュール４８は、図２（Ａ）に示されるように、太陽電池セル２０が上型３６側となるように、かつ背面板２２の被挿通部４６に注入部４０が挿通されるように位置合わせされて、下型３８の下側成形面３８Ａ１に配置される。一方、上型３６では、真空吸着機が作動することによって、表面保護板１８に負圧Ｐが作用し、上側成形面３６Ａ１に表面保護板１８が固定される。
【００６１】
第２工程では、図２（Ｂ）に示されるように、上型３６と下型３８とが型合わせされた状態で、第２封止材３２が表面保護板１８とサブモジュール４８との間に注入される。詳しくは、第２封止材３２の注入時において、金型３４は、６０[℃]程度の温度に保温された状態となっており、この状態で液状樹脂成形機から注入部４０を介して第２封止材３２が表面保護板１８とサブモジュール４８との間に充填される。なお、第２封止材３２の充填時において、表面保護板１８とサブモジュール４８との間の空気Ａは、エアー排出部４２を経て金型３４の外側に排出される。そして、表面保護板１８とサブモジュール４８との間に充填された第２封止材３２が熱硬化し、太陽電池モジュール１０が形成される。
【００６２】
（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
【００６３】
本実施形態では、図１に示されるように、太陽電池モジュール１０の一方側の面１０Ａが、板状に形成されて太陽光を透過可能な表面保護板１８によって構成されている。また、表面保護板１８における太陽電池モジュール１０の他方側には、板状の太陽電池セル２０が配置されており、当該太陽電池セル２０の当該他方側には、板状の背面板２２が配置されている。そして、太陽電池セル２０は、表面保護板１８と背面板２２との間に介在する第１封止材３０及び第２封止材３２で封止されており、第１封止材３０及び第２封止材３２によって封止層２４が構成されている。そして、上記のように構成された太陽電池モジュール１０では、その面１０Ａを太陽光入射側に向けて配置することで、太陽光をエネルギー源として発電することができる。
【００６４】
ところで、太陽電池モジュール１０の面１０Ａに向かって局部的な荷重が入力されると、この荷重が太陽電池セル２０に影響を及ぼすことが考えられる。
【００６５】
ここで、本実施形態では、背面板２２に凸湾曲部２２Ａが設けられており、当該凸湾曲部２２Ａは、太陽電池セル２０の板厚方向から見て太陽電池セル２０と重なり、かつ太陽電池セル２０側に凸となるように湾曲している。このため、凸湾曲部２２Ａは、太陽電池モジュール１０の面１０Ａに向かって入力される局部的な荷重に対してアーチ構造として機能する。
【００６６】
詳しくは、凸湾曲部２２Ａに太陽電池モジュール１０の面１０Ａ側から入力される局部的な荷重は、凸湾曲部２２Ａにおいて当該凸湾曲部２２Ａに沿う方向に圧縮荷重として作用し、当該凸湾曲部２２Ａで支持される。その結果、太陽電池モジュール１０の面１０Ａに向かって入力される局部的な荷重による背面板２２の変形が抑制され、ひいては当該変形の影響が太陽電池セル２０に及ぶことを抑制することができる。
【００６７】
また、凸湾曲部２２Ａにおける太陽電池セル２０の板厚方向に作用する荷重に対する剛性は、太陽電池セル２０における当該板厚方向に作用する荷重に対する剛性よりも高く設定されている。さらに、太陽電池セル２０は、第１封止材３０及び第２封止材３２を介して背面板２２に固定されている。このため、凸湾曲部２２Ａによって太陽電池セル２０を太陽電池セル２０の板厚方向に作用する荷重に対して補強することができ、当該荷重によって太陽電池セル２０が変形することを抑制することができる。したがって、本実施形態では、太陽電池モジュール１０に局部的に荷重が入力されたときに、この荷重が太陽電池セル２０に及ぼす影響を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、太陽電池モジュール１０の一方側から見て、背面板２２に沿って複数配置された太陽電池セル２０同士の間に当該一方側が凹となるように湾曲している凹湾曲部２２Ｂが設けられている。このため、太陽電池モジュール１０の製造時において、表面保護板１８と背面板２２との間に第２封止材３２を注入するときに、凹湾曲部２２Ｂを第２封止材３２の流路として用いることができる。その結果、表面保護板１８と背面板２２との間に短時間で第２封止材３２を注入することが可能となり、太陽電池セル２０の周辺部に気泡が発生することを抑制することができる。したがって、本実施形態では、太陽電池モジュール１０に荷重が入力されたときに、太陽電池セル２０の周辺部の気泡を起点として太陽電池セル２０と第２封止材３２とが剥離するのを抑制することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、封止層２４が第１封止層２６と第２封止層２８とを備えており、第１封止層２６は、太陽電池セル２０における太陽電池モジュール１０の他方側に配置されて当該太陽電池セル２０を封止する熱硬化性の第１封止材３０で構成されている。一方、第２封止層２８は、第１封止層２６における太陽電池モジュール１０の一方側に配置されて第１封止材３０と共に太陽電池セル２０を封止する第２封止材３２で構成されている。
【００７０】
ところで、上述したように、太陽電池セル２０は背面板２２によって補強されているものの、太陽電池セル２０自体も太陽電池モジュール１０の面１０Ａに向かって入力される局部的な荷重を支持できることが好ましい。
【００７１】
ここで、本実施形態では、背面板２２が太陽電池セル２０を構成する材質の線膨張率よりも線膨張率が大きい材質で構成されている。このため、背面板２２が第１封止材３０の熱硬化時の温度から常温となるまでの背面板２２の単位体積当たりの収縮量が、太陽電池セル２０が第１封止材３０の熱硬化時の温度から常温となるまでの太陽電池セル２０の単位体積当たりの収縮量よりも大きくなる。そして、太陽電池セル２０は、当該太陽電池セル２０と背面板２２との間に介在する第１封止層２６を介して背面板２２から当該背面板２２の収縮による曲げ力を受けて表面保護板１８側に凸となるように湾曲している。
【００７２】
また、本実施形態では、第２封止材３２の硬化後のヤング率が第１封止材３０の硬化後のヤング率よりも小さいため、背面板２２から太陽電池セル２０に当該背面板２２による曲げ力を伝達しやすくすることができる。一方で、太陽電池セル２０から表面保護板１８に当該太陽電池セル２０による曲げ力が伝達されることを抑制することができる。
【００７３】
その結果、本実施形態において、太陽電池セル２０は、太陽電池モジュール１０の面１０Ａに向かって入力される局部的な荷重に対してアーチ構造として機能する。詳しくは、太陽電池セル２０に太陽電池モジュール１０の面１０Ａ側から入力される局部的な荷重は、太陽電池セル２０において当該太陽電池セル２０に沿う方向に圧縮荷重として作用し、当該太陽電池セル２０で支持される。その結果、太陽電池セル２０が背面板２２から曲げ力を受けない構成と比し、太陽電池モジュール１０の面１０Ａに向かって入力される局部的な荷重に対する太陽電池セル２０の耐荷重性能を向上させることができる。したがって、本実施形態では、太陽電池モジュール１０に局部的に荷重が入力されたときに、この荷重を太陽電池セル２０によって支持することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、太陽電池モジュール１０が、車両上方側から見て背面板２２が車両前後方向及び車両幅方向に延在した状態で車両１２のルーフ部１４に配置されている。このため、太陽電池モジュール１０を車両１２の側部等に配置する場合と比し、太陽光の受光面積を広く確保することができる。
【００７５】
ところで、太陽電池モジュール１０を車両１２のルーフ部１４に配置すると、降雹等によって太陽電池モジュール１０に局部的に荷重が入力されることが考えられる。ここで、本実施形態では、上述したように、背面板２２に凸湾曲部２２Ａが設けられており、当該凸湾曲部２２Ａが降雹等による荷重に対してアーチ構造として機能するため、当該荷重の影響が太陽電池セル２０に及ぶことを抑制することができる。また、太陽電池セル２０が第１封止層２６から曲げ力を受けて表面保護板１８側に凸となるように湾曲しているため、太陽電池セル２０で降雹等による荷重を支持することができる。
【００７６】
さらに、上記のように構成された太陽電池モジュール１０は、太陽電池モジュール１０に沿う方向（太陽電池モジュール１０の板厚方向の曲げの中立軸に沿う方向）の荷重に対する全体的な剛性が確保されている。このため、洗車時等に太陽電池モジュール１０が手押しされても、太陽電池モジュール１０がバックリングすることを抑制することができる。したがって、本実施形態では、太陽電池モジュール１０による発電の効率化と、車両１２のルーフ部１４への局部的な荷重による太陽電池セル２０への影響の抑制との両立を図ることができる。
【００７７】
＜上記実施形態の補足説明＞
（１）  上述した実施形態では、太陽電池モジュール１０が車両１２のルーフ部１４に配置されていたが、これに限らない。例えば、車両１２の構成等に応じて、車両１２のサイドドア等に太陽電池モジュール１０を、その面１０Ａが車両幅方向外側を向くように配置してもよい。
【００７８】
（２）  また、上述した実施形態では、背面板２２の凸湾曲部２２Ａを球面状としたが、これに限らない。例えば、太陽電池セル２０の構成等に応じて、凸湾曲部２２Ａを円筒アーチ状とするような構成としてもよい。
【００７９】
（３）  さらに、上述した実施形態では、背面板２２がアルミニウムの板材によって構成されていたが、これに限らない。すなわち、太陽電池セル２０のヤング率ＥＡ及び断面２次モーメントＩ１と凸湾曲部２２Ａのヤング率ＥＢ及び断面２次モーメントＩ２との間に、Ｉ２×ＥＢ＞Ｉ１×ＥＡの関係が成り立っていれば、背面板２２の材質は、適宜変更可能である。例えば、背面板２２をＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ）とすることで、背面板２２の軽量化を図ることが可能である。
【００８０】
（４）  加えて、上述した実施形態では、封止層２４を構成するのに、第１封止材３０と第２封止材３２とを用いたが、これに限らない。例えば、太陽電池モジュール１０の製造工程等に応じて、一種類の封止材を用いて封止層２４を構成してもよい。また、封止層２４を構成する封止材には、熱硬化性を有する樹脂以外の樹脂で構成されているものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０      太陽電池モジュール
１０Ａ    一方側の面
１２      車両
１４      ルーフ部
１８      表面保護板
２０      太陽電池セル
２２      背面板
２２Ａ    凸湾曲部
２２Ｂ    凹湾曲部
２４      封止層
２６      第１封止層
２８      第２封止層
３０      第１封止材
３２      第２封止材
３６      上型
３８      下型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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