(57)【要約】【課題】  太陽電池モジュールのさらなる低コスト化が求められる状況の中、４隅のコーナー部分における簡便な封止絶縁フィルムとバックフィルムのカット方法が求められていた。【解決手段】  封止後に、太陽電池モジュールの４箇所のコーナー部分の封止フィルムとバックフィルムを切除することで、十分な耐圧性能を維持する太陽電池モジュールを簡便に製造することができる。【選択図】図３
2015070009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも透光性基体と太陽電池セルと封止フィルムとバックフィルムとをこの順に載置する載置工程と、
前記透光性基体と前記太陽電池セルと前記封止フィルムと前記バックフィルムとを封止する封止工程と、
前記封止工程の後に太陽電池モジュールの４箇所のコーナー部分の前記封止フィルムと前記バックフィルムを切除する切除工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記切除工程において、前記透光性基体の４箇所のコーナー部分の裏面側の一部が露出するように、前記封止フィルムと前記バックフィルムとを切除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】
前記切除工程において、前記透光性基体の４箇所のコーナー部分の裏面側の一部が曲線状に露出するように、前記封止フィルムと前記バックフィルムとを切除す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】
前記切除工程において、前記封止フィルムと前記バックフィルムの切除面が９０度より小さい角度を持つように切除した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】
前記切除工程において、複数回の切除を行ったことを特徴とする請求項１から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】
受光面側から少なくとも透光性基体、太陽電池セル、封止フィルム、バックフィルムをこの順に有する太陽電池モジュールであって、
透光性基体の４箇所のコーナー部分の裏面側に封止フィルム及びバックフィルムで覆われていない領域を有することを特徴とする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】
図８（ａ），（ｂ）及び図９は太陽電池モジュールの一構成例を示している。図８（ａ），（ｂ）は製造工程の２つの場面を示す模式図であり、図９は集積型太陽電池をラミネート封止する工程を示す模式図である。
【０００３】
太陽電池セル１５５は、透光性絶縁基体１５１上に、図示は省略しているが透明導電膜からなる透明電極膜、光電変換層、裏面電極膜をこの順で積層形成している。透光性絶縁基体としてはガラスやポリイミドなどの耐熱性樹脂がある。光電変換層としてはアモルファスシリコンや微結晶シリコンなどのシリコン系光電変換膜や、ＣｄＴｅ，ＣｕＩｎＳｅ2などの化合物系光電変換膜が用いられている。
【０００４】
このように形成された太陽電池セル１５５は、図８（ａ）に示すように細長い短冊状で、透光性絶縁基体１５１のほぼ全幅にわたる長さを有しており、隣接する太陽電池同士において一方の透明電極膜と他方の裏面電極膜とを互いに接続することで複数の太陽電池セル１５５を直列に接続した集積型太陽電池１５６を構成している。
【０００５】
次に、この集積型太陽電池１５６における一端部の太陽電池セル１５５の透明電極膜の端部上に、太陽電池セル１５５とほぼ同一長さの線状のＰ型電極端子部１５７を形成し、他端部の太陽電池セル１５５の裏面電極膜の端部上に、太陽電池セル１５５とほぼ同一長さの線状のＮ型電極端子部１５８を形成している。これらＰ型電極端子部１５７及びＮ型電極端子部１５８が電極取り出し部となる。
【０００６】
次に、Ｐ型電極端子部１５７とほぼ同形・同大の銅箔からなるバスバーと呼ばれる正極集電部１６０ａを、Ｐ型電極端子部１５７の全面に対して電気的かつ機械的に接合し、Ｎ型電極端子部１５８とほぼ同形・同大の負極集電部１６０ｂを、Ｎ型電極端子部１５８の全面に対して電気的かつ機械的に接合する。これらの接合手段としては、半田付けまたは導電性ペーストなどを用いることができる。
【０００７】
上記構成において、集積型太陽電池１５６上には、接着用に配置されたＥＶＡシート１５９を介して、絶縁膜１６１で被覆されたフラットケーブルからなる正極リード線１６２と負極リード線１６３とが、互いの先端部を対向させた状態で一直線状に配置されている。
【０００８】
そして、正極リード線１６２の一端部を、正極集電部１６０ａの中央位置に接続し、他端部を、集積型太陽電池１５６のほぼ中央部に位置し、かつ集積型太陽電池１５６の面に対して垂直方向に折り曲げて出力リード部１６２ａとする。同様に、負極リード線１６３の一端部を、負極集電部１６０ｂの中央位置に接続し、他端部を、集積型太陽電池１５６のほぼ中央部に位置し、かつ集積型太陽電池１５６の面に対して垂直方向に折り曲げて出力リード部１６３ａとする。
【０００９】
この状態において、図９に示すように、正極リード線１６２及び負極リード線１６３の各出力リード部１６２ａ，１６３ａを開口部１６４ａ，１６４ａ及び開口部１６５ａ，１６５ａにそれぞれ挿通する状態で、封止絶縁フィルム１６４と耐候性・高絶縁性のための裏面保護シートとしてのバックフィルム１６５とを配置し、ラミネート工程を経て、集積型太陽電池１５６の全面にバックフィルム１６５をラミネート封止する。封止絶縁フィルム１６４としては、バックフィルム１６５や絶縁膜１６１、太陽電池セル１５５との接着性が良く長期耐候性に優れたものであればよいが、なかでもＥＶＡ（エチレンビニルアセテート樹脂）が太陽電池用としての実績があり最適である。また、バックフィルム１６５としては、ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥＴ（ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート）などの防湿層を含む３層構造のものが好ましい。
【００１０】
図１０（ａ），（ｂ）にラミネート工程を終了した段階の太陽電池モジュールの模式図を示す。大きさを比較しやすくするため、透光性絶縁基体１５１、バックフィルム１６５、封止絶縁フィルム１６４以外の部材については図示を省略した。透光性絶縁基体１５１より、バックフィルム１６５は大きくしている。また、封止絶縁フィルム１６４は、バックフィルム１６５と比べてほぼ同じか小さくしている。これは、ラミネート時に溶けて端からでてきた封止絶縁フィルムが、ラミネート装置等に付着することを防止するためである。
【００１１】
ラミネート工程の後、コーナーカット工程にて、透光性絶縁基体１５１からはみ出している封止絶縁フィルム１６４及びバックフィルム１６５をカットする。このとき、透光性絶縁基体１５１の各辺に沿って直線的にカットするため、４隅のコーナー部分がほぼ直角にカットされることになる。
【００１２】
図１１に示すように、透光性絶縁基体１５１の４隅のコーナー部分は、角部の割れ等を防止するため例えばＲ面のような湾曲面１５１ａに形成されている。そのため、直角にカットされた封止絶縁フィルム１６４及びバックフィルム１６５の角部がこの湾曲面１５１ａからちょうど直角三角形のような形状ではみ出している。バックフィルム１６５は、ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥＴの３層構造となっており、Ａｌ層を含んでいるため、コーナー部分が直角であると、Ａｌ層の露出した端面の影響で電界集中が起こり、耐圧試験を行った場合に放電が発生し、ＮＧとなってしまう可能性が高くなる。
【００１３】
そこで、本出願人は、太陽電池モジュールの裏面保護シートのはみ出したコーナー部分を自動でカットするコーナーカット装置を以前に提案している（特許文献１参照）。
【００１４】
特許文献１に記載のコーナーカット装置によれば、コーナーカット工程での切断位置の位置決めを、受け歯部材を横方向に移動させて透光性絶縁基体のコーナー部分の端面に当接させることで行うことができ、この状態で切断歯部材を閉じるように回動させることで、透光性絶縁基体の端面に沿って、はみ出した裏面保護シートのみを正確に切断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−１２９８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、太陽電池モジュールのさらなる低コスト化が求められる状況の中、さらなる簡便な４隅のコーナー部分における封止絶縁フィルムとバックフィルムのカット方法が求められていた。
【００１７】
本発明はかかる実情に鑑みて創案されたものであり、より簡便に４隅のコーナー部分における封止絶縁フィルムとバックフィルムをカットすることができ、かつ十分な耐圧性能を維持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】
【００１８】
本発明に関わる太陽電池モジュールの製造方法は、透光性基体と太陽電池セルと封止フィルムとバックフィルムとをこの順に載置する載置工程と、透光性基体と太陽電池セルと封止フィルムとバックフィルムとを封止する封止工程と、封止工程の後に太陽電池モジュールの４箇所のコーナー部分の封止フィルムとバックフィルムとを切除する切除工程を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、切除工程において、透光性基体の４箇所のコーナー部分の裏面側の一部が露出するように、封止フィルムとバックフィルムとを切除することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、透光性基体の４箇所のコーナー部分の裏面側に封止フィルム及びバックフィルムで覆われていない領域を有す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ができる。これにより、十分な耐圧性能を維持しながら、より簡便に４隅のコーナー部分における封止絶縁フィルムとバックフィルムをカットすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１を示すものであって、太陽電池モジュールの模式図である。
【図２】本発明の実施形態１を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態１を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態２を示すものであって、太陽電池モジュールの角部の模式図である。
【図５】本発明の実施形態３を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態４を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態５を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図８】従来技術を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図９】従来技術を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図１０】従来技術を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【図１１】従来技術を示すものであって、太陽電池モジュールの製造工程の一部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
［実施形態１］
実施形態１に係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について、図面を参照し説明すれば以下のとおりである。
【００２３】
図１は、本実施形態の太陽電池モジュールの模式図である。図１（ａ）は太陽電池モジュールを受光面側からみた模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ´断面を示す断面の模式図である。尚、太陽電池セルの光入射側を受光面側とし、受光面の反対側を裏面側とした。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１００は、受光面側から、透光性基体１、太陽電池セル２、封止フィルム３、バックフィルム４を有する。透光性基体１として厚さ約３ｍｍのガラス基板を用い、太陽電池セル２としてシリコン系の薄膜太陽電池セルを用いた。また、封止フィルム３として厚さ約０．４ｍｍのＥＶＡを用い、バックフィルム４としてＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥＴを用いた。
【００２５】
尚、図面では省略しているが、太陽電池モジュール１００は、太陽電池セルを集積により直列に接続しており、Ｐ型電極端子部、正極集電部、正極リード線、正極リード部、Ｎ型電極端子部、負極集電部、負極リード線、負極リード部、ＥＶＡシートを有している。また、出力リード部は、封止フィルム及びバックフィルムに設けられた穴により外部に引き出され、端子ボックスと電気的に接続した。
【００２６】
図１（ａ）、図１（ｂ）に模式的に示すように、太陽電池モジュールの４隅のコーナー部分において、透光性基体１のコーナー部分が露出するように、バックフィルム４と封止フィルム３を配置した。より具体的には、バックフィルム４は、透光性基体１の約９０度のコーナー部分を斜め４５度に直線的に切欠いた形状とした。言い換えると、バックフィルム４は略長方形のコーナー部分から、約６ｍｍの二辺を有する直角二等辺三角形を切除した形状とした。
【００２７】
また、太陽電池セル２については、露出することなく、全体が封止フィルム３とバックフィルム４で覆われる構成とした。
【００２８】
このような構成とすることで、太陽電池モジュールの高い耐圧性能を維持することができる。これは、太陽電池モジュールのコーナー部分のバックフィルムのはみ出しを確実に除去できるため、バックフィルムに含まれるＡｌ層の露出した端面での電界集中を防ぐことができるためである。さらに、透光性基体としてガラス基板を用いた場合、コーナー部分での割れを防ぐためにアールを付けることがある。アールの形状、サイズに多少の違いがあっても、コーナー部分のバックフィルムのはみ出しを確実に除去することが可能となる。
【００２９】
次に本実施形態における太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
【００３０】
本実施形態においては、まず、透光性基体の裏面側にシリコン系の薄膜太陽電池セルを形成した。薄膜太陽電池セルは集積により直列に接続した。次にＰ型電極端部に正極集電部を半田づけし、さらに一端に正極リード部を有する正極リード線の他端を正極集電部のほぼ中央部に半田づけした。同様に、ｎ型電極端部に負極集電部を半田づけし、さらに一端に負極リード部を有する負極リード線の他端を負極集電部のほぼ中央部に半田づけした。
【００３１】
次に載置工程において、太陽電池セル２の形成された透光性基体１、封止フィルム３、バックフィルム４をこの順に載置した。図２に、載置工程後の太陽電池モジュールを受光面側からみた模式図を示す。バックフィルム４は透光性基体１よりも一回り大きくしている。これは、次の封止工程において軟化した封止フィルムがバックフィルムからはみ出さないためである。さらに、封止フィルム３及びバックフィルム４には、予め２つの穴があけてあり、この２つの穴から正極と負極それぞれのリード線をバックフィルム４の裏面側に引き出した。
【００３２】
その後封止工程において、封止装置であるラミネート装置を用いて、各部材を載置した状態の太陽電池モジュールを加熱しながら加圧することで封止した。加熱により封止フィルム３として用いたＥＶＡを溶融し他の部材と接着させるとともに、加圧により各部材の接着性を向上させた。本実施形態においては、封止工程の後にさらに熱処理を行った。熱処理は、封止層としてＥＶＡを用いた場合に必要となる工程であって、ＥＶＡの架橋反応を進行させて封止状態を安定させるための工程である。熱処理は、熱処理装置を用いて行っても良く、ラミネート装置に載置したまま、加熱時間を長くする方法を用いても良い。
【００３３】
その後切除工程において、封止フィルム３とバックフィルム４のコーナー部分を切除した。図３に、切除工程を示す模式図を示す。図３は、図２におけるＢ−Ｂ´断面を用いて、切除の様子を模式的に示したものである。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、太陽電池モジュールは、少なくとも透光性基体１、太陽電池セル２、封止フィルム３、バックフィルム４からなる。封止工程において軟化した封止フィルム３がバックフィルム４とほぼ同じ箇所まで延び、透光性基体１の端面までまわり込んでいる。バックフィルムの１つのコーナー部分において、カット刃５を裏面側から押しあて、その後、端面に向けてずらすことで切除した。より具体的には、バックフィルム４の略直角のコーナー部分に対し直角二等辺三角形をつくるようにカット刃５をあて、コーナー部分の頂点に向かってずらすことで、バックフィルム４と封止フィルム３のコーナー部分を削除した。また、カット刃５は透光性基体１の裏面側の面に対し、ほぼ垂直になるようにあてた。この作業を、太陽電池モジュールの４隅のコーナー部分について行った。
【００３５】
さらに、透光性基体１の４辺の各周縁部からはみ出している封止フィルム３とバックフィルム４を切断装置で切断し、透光性基体１と封止フィルム３とバックフィルム４との大きさが、４つのコーナー部分を除いて、ほぼ同じとなるようにした。
【００３６】
その後、太陽電池モジュールのバックフィルム４の裏面側に引き出されている正極リード線、負極リード線それぞれの一端を、端子ボックスの端子台と電気的に接続することで、太陽電池モジュールを完成させた。
【００３７】
太陽電池モジュールの強度をあげ、太陽電池セルへの水分等の侵入を防ぐため、太陽電池モジュールの周縁部にフレームを嵌め込むことによりモジュール強度を持たせる構造としてもよく、接着樹脂等で端面の封止を行う構造としても良い。他の実施形態についても同様である。
【００３８】
また、本実施形態においては、封止フィルム３としてＥＶＡを用いたが、アイオノマー樹脂、ポリオレフィン樹脂等の樹脂を用いることも可能である。他の実施形態についても同様である。
【００３９】
また、本実施形態においては、シリコン系の薄膜太陽電池セルを用いた場合について述べたが、ＣｄＴｅ，ＣｕＩｎＧａＳｅ2などの化合物系太陽電池セル、有機太陽電池セルを用いてもよい。また、単結晶シリコンウエハ又は多結晶シリコンウエハを用いて作成する結晶シリコン系の太陽電池セルを用いても良い。結晶シリコン系の太陽電池セルを用いる場合は、太陽電池モジュールとして十分な出力電力を得るために、複数の太陽電池セルを、内部配線を用いて直列に電気的に接続することが望ましい。また、結晶シリコン系の太陽電池セルを用いた場合、透光性基体と太陽電池セルとの間にも封止フィルムを配置することで、透光性基体と太陽電池セルを接着し太陽電池モジュールを形成することになる。他の実施形態についても同様である。
【００４０】
［実施形態２］
実施形態２に係る太陽電池モジュールについて、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、太陽電池モジュールの４箇所のコーナー部分の封止フィルムとバックフィルムの切除の形状を曲線状とした点である。実施形態１と重複する箇所については説明を省略する。
【００４１】
図４に、本実施形態の太陽電池モジュールの１つのコーナー部を裏面側からみた模式図を示す。図４に示したように、切除の形状を太陽電池モジュールの外側に向かって凸となるような曲線状とすることもできる。このような切除の形状は、カット刃の形状を曲線とすることで形成した。曲線状とすることで、より確実にバックフィルムの端面での電界集中を防ぐことが可能となる。
【００４２】
［実施形態３］
実施形態３に係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について、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、太陽電池モジュールのコーナー部分にカット刃をあてる際に、透光性基体の裏面側の面に対し斜めになるようにカット刃をあてた点である。実施形態１と重複する箇所については説明を省略する。
【００４３】
図５に、太陽電池モジュールを構成する封止フィルム３１とバックフィルム４１のコーナー部分を切除する際の模式図を示す。図５（ａ）はカット刃５１を透光性基体１１にあてた断面を示す模式図であり、図５（ｂ）は切除後の断面を示す模式図である。本実施形態においては、カット刃５１を透光性基体１１の裏面側の面に対しほぼ４５度傾けてあて、コーナー部分の頂点に向けてずらすことで切除した。このように切除することで、封止フィルムとバックフィルムの切除面が９０度より小さい角度を持つ形状となった。
【００４４】
このように斜めにあてることで、カット刃が摩耗することを防ぐことができる。カット刃の摩耗を防ぐことにより、太陽電池モジュールの製造工程において、カット刃の交換頻度を少なくすることが可能となり、製造タクトが向上しかつ製造プロセスが安定化した。
【００４５】
［実施形態４］
実施形態４に係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について、図面を参照し説明する。実施形態１と異なる点は、太陽電池モジュールのコーナー部分にカット刃をあてる際に、透光性基体の裏面側の面に対しカット刃が直接あたることがないようにした点である。実施形態１と重複する箇所については説明を省略する。
【００４６】
図６に、太陽電池モジュールを構成する封止フィルム３２とバックフィルム４２のコーナー部分を切除する際の模式図を示す。図６（ａ）はカット刃５２を透光性基体１２に直接あたる前に止めた際の断面図であり、図６（ｂ）は切除の様子を示す模式図である。本実施形態においては、カット刃５２を透光性基体１２の裏面側の面に直接あてる前に止め、カット刃５２が透光性基体１２にあたらないように、位置関係を維持したまま横にずらすことで封止フィルム３２とバックフィルム４２を切除した。透光性基体１２の裏面側の面に封止フィルム３２が多少残ることになるが、バックフィルム４２は完全に切除されていることになる。
【００４７】
このような方法を取ることにより、より確実にカット刃の摩耗を防ぐことができる。カット刃の摩耗を防ぐことにより、太陽電池モジュールの製造工程において、カット刃の交換頻度を少なくすることが可能となり、製造タクトが向上しかつ製造プロセスが安定化した。
【００４８】
［実施形態５］
実施形態５に係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について、図面を参照し説明する。実施形態３と異なる点は、切除工程において２回切除を行った点である。実施形態３と重複する箇所については説明を省略する。
【００４９】
図７に、太陽電池モジュールを構成する封止フィルム３３とバックフィルム４３のコーナー部分を切除する際の断面の模式図を示す。図７（ａ）は、1回目のカット刃５３を透光性基体１３にあて削除を行う際の断面の模式図であり、図７（ｂ）は、２回目のカット刃５３を透光性基体１３にあて削除を行う際の断面の模式図である。
【００５０】
１回切除するだけでは、透光性基体１３の端面に封止フィルム３３が残ってしまう場合があった。２回削除することで、透光性基体１３の端面の封止フィルム３３を確実に削除することが可能となった。端面に付着した封止フィルムを確実に削除することにより、太陽電池モジュールの周縁部にフレームを嵌め込んだり、接着樹脂等で太陽電池モジュールの端面封止を行う際に、隙間ができ水分等が侵入することを防ぐことができる。
【００５１】
尚、本実施形態においては、２回切除する場合について述べたが、２回にこだわる必要はなく、複数回であれば同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５２】
以上、実施形態１から実施形態５について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した４つの実施形態それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５３】
なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１００  太陽電池パネル
１０、１１、１２、１２  透光性基体
２０、２１、２２、２２  太陽電池セル
３０、３１、３２、３３  封止フィルム
４０、４１、４２、４３  バックフィルム
５、５１、５２、５３  カット刃
【図１】
2015070009.tif 000003
【図２】
2015070009.tif 000004
【図３】
2015070009.tif 000005
【図４】
2015070009.tif 000006
【図５】
2015070009.tif 000007
【図６】
2015070009.tif 000008
【図７】
2015070009.tif 000009
【図８】
2015070009.tif 000010
【図９】
2015070009.tif 000011
【図１０】
2015070009.tif 000012
【図１１】
2015070009.tif 000013