(57)【要約】  所定数の太陽電池セルを直列に接続した太陽電池ストリングを複数形成し（Ｓ１０）、太陽電池ストリングの延びる第１方向に対して交差する第２方向に沿って複数の太陽電池ストリングを並べ、隣接するＮ−１番目、Ｎ番目の太陽電池ストリングの第１方向の一方端における間隔が、他方端における間隔よりも小さくなるように配置（Ｓ１２）し、配置した複数の太陽電池ストリングを互いに接続して太陽電池接続体を形成（Ｓ１４）し、曲面を有する第１保護部材の上に、第１充填材シート、太陽電池接続体、第２充填材シート、第２保護部材の順に積み重ね（Ｓ１６）、第２保護部材の上から圧力を加えて（Ｓ１８）曲面形状の太陽電池モジュールを形成する（Ｓ２０）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数の太陽電池セルを直列に接続した太陽電池ストリングを複数形成し、
前記太陽電池ストリングの延びる第１方向に対して交差する第２方向に沿って複数の前記太陽電池ストリングを並べ、かつ、隣接するＮ−１番目、Ｎ番目の前記太陽電池ストリングの第１方向の一方端における間隔が、他方端における間隔よりも小さくなるように配置し、
配置した複数の前記太陽電池ストリングを互いに接続して太陽電池接続体を形成し、
三次元曲面を有する第１保護部材の上に、第１充填材シート、前記太陽電池接続体、第２充填材シート、第２保護部材の順に積み重ね、第２保護部材の上から圧力を加えて曲面形状の太陽電池モジュールを形成する、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記太陽電池接続体は、隣接するＮ−１番目、Ｎ番目、Ｎ＋１番目の前記太陽電池ストリングについて、
前記第１方向の一方端においては、Ｎ−１番目とＮ番目の太陽電池ストリングの間隔よりもＮ番目とＮ＋１番目の太陽電池ストリングの間隔が大きくなるように配置するとともに、前記第１方向の他方端においては、Ｎ−１番目とＮ番目の太陽電池ストリングの間隔よりもＮ番目とＮ＋１番目の太陽電池ストリングの間隔が小さくなるように配置する、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記太陽電池接続体は、隣接するＮ−１番目とＮ番目の前記太陽電池ストリングを第１方向の一方端において電気的に接続して構成される、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記太陽電池接続体は、隣接するＮ番目とＮ＋１番目の前記太陽電池ストリングを第１方向の他方端において電気的に接続して構成される、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
第１充填材シートと第２充填材シートの中で裏面側充填材シートとなる充填材シートが有色充填材シートである、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
第1充填材シートと第２充填材シートの少なくとも一方は、
その外周端に、端部から中央部に向かって延びる切り込みを複数有する、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、太陽電池モジュールの製造方法に係り、特に曲面を有する太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土地や建物に設置される太陽電池モジュールは、平面状の外形を有するものが用いられる。しかし、車等に太陽電池モジュールを設置する場合には、車の車体の３次元形状に合わせた曲面を有することが望まれる。【０００３】
例えば、特許文献１には、自動車等に搭載される太陽電池モジュールとして、自動車のルーフ形状に対応した曲面構造とすることが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１９６１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
曲面を有する太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池セルの割れを抑制することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、所定数の太陽電池セルを直列に接続した太陽電池ストリングを複数形成し、太陽電池ストリングの延びる第１方向に対して交差する第２方向に沿って複数の太陽電池ストリングを並べ、かつ、隣接するＮ−１番目、Ｎ番目の太陽電池ストリングの第１方向の一方端における間隔が、他方端における間隔よりも小さくなるように配置し、配置した複数の太陽電池ストリングを互いに接続して太陽電池接続体を形成し、三次元曲面を有する第１保護部材の上に、第１充填材シート、太陽電池接続体、第２充填材シート、第２保護部材の順に積み重ね、第２保護部材の上から圧力を加えて曲面形状の太陽電池モジュールを形成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、曲面を有する太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池セルの割れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造方法で製造された太陽電池モジュールが搭載される車を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態で製造された太陽電池モジュールの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態で製造された太陽電池モジュールの上面図である。
【図４】本発明の実施の形態における太陽電池ストリングの一部を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールのＡ−Ａ断面における断面図である。
【図６】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールを製造する手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態における太陽電池接続体の上面図である。
【図８】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造方法における部材を配置する手順を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの製造方法で用いられる第１樹脂シートの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下では、全ての図面において同一または対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１は、車１０の車体１２のルーフ部に設けられた凹部に嵌め込まれた太陽電池モジュール１６を示す図である。図２は、太陽電池モジュール１６の斜視図である。図３は、太陽電池モジュール１６の上面図である。
【００１１】
図３に示されるように、太陽電池モジュール１６は、太陽電池接続体１８を有する。太陽電池接続体１８は、複数の太陽電池ストリング２４〜２９を、太陽電池ストリング２４〜２９各々の延びる方向である第１方向に対して交差する方向に沿って順に配列され、電気的に接続して構成される。
【００１２】
接続部材３０，３２は、６つの太陽電池ストリング２４〜２９を直列に接続するための導電体である。出力部材４０は、太陽電池接続体１８から発電した電力を外部へ出力するための配線である。
【００１３】
より具体的には、接続部材３０は、隣接する太陽電池ストリング２４と２５、２６と２７、２８と２９の一方端を互いに接続する。接続部材３２は、隣接する太陽電池ストリング２５と２６、２７と２８の他方端を互いに接続する。つまり、接続部材３０，３２により、太陽電池ストリング２４〜２９は、直列に接続される。
【００１４】
出力部材４０は、太陽電池接続体１８の両端に位置する太陽電池ストリング２４，２９の一方端に接続される。このようにして、太陽電池接続体１８が構成される。
【００１５】
太陽電池ストリング２４〜２９は、複数の太陽電池セル２２を第１方向に沿って列となるように配置し、接続して構成される。
【００１６】
より具体的には、図４に示すように、接続用電極となる集電電極７８と、細線電極８０とを受光面及び裏面に有する太陽電池セル２２は、第１方向に集電電極７８の延在方向が沿うようにして配列される。そして、隣接する太陽電池セル２２のうち、一方の太陽電池セル２２の受光面の集電電極７８と、他方の太陽電池セル２２の裏面の集電電極７８と、に配線部材９０が図示しない接着剤で接続される。これにより、所定数の太陽電池セル２２は直列に接続される。接続された所定数の太陽電池セル２２の両端に位置する太陽電池セル２２の配線部材９０が接続されていない集電電極７８には、太陽電池ストリングの接続部となる配線部材９２が図示しない接着剤で接続され、太陽電池ストリング２４〜２９が構成されている。なお、本実施の形態では、太陽電池セル２２の受光面及び裏面に、３本の集電電極７８を有するものとし、それぞれに配線部材９０，９２が接続されている。
【００１７】
本実施の形態の太陽電池セル２２は、基板の受光面上に、ｉ型非晶質シリコン層と、ｐ型非晶質シリコン層とを、また基板の裏面上に、ｉ型非晶質シリコン層と、ｎ型非晶質シリコン層とを積層し、光電変換部の構造をｐｉｎ接合を有するものとした。さらには、ｐ型非晶質シリコン層及びｎ型非晶質シリコン層上に透明導電膜（ＴＣＯ）、集電電極７８と細線電極８０を積層する両面発電型の太陽電池セル２２とした。
【００１８】
配線部材９０，９２は、銅等の金属導電性材料で構成される薄板が用いられる。薄板に代えて撚り線状のものを用いることもできる。導電性材料としては、銅の他に、銀、アルミニウム、ニッケル、錫、金、あるいはこれらの合金を用いることができる。
【００１９】
接着剤は、導電性を有する半田の他、アクリル系、柔軟性の高いポリウレタン系、あるいはエポキシ系等の熱硬化性樹脂接着剤とすることができる。熱硬化性樹脂接着剤の場合には、ニッケル、銀、金コート付ニッケル、錫メッキ付銅等からなる導電性粒子を含んでいてもよい。接着剤として絶縁性の樹脂接着剤を用いた場合にあっては、配線部材９０，９２または集電電極７８の互いに対向する面のいずれか一方または双方を凹凸化されていることが好ましい。
【００２０】
次に図５を用いて、太陽電池モジュール１６の積層構造について説明する。図５は、図３の第１方向と交差する方向に沿ったＡ−Ａ線における断面図である。太陽電池モジュール１６は、受光面側から第１保護部材５４、第１充填材５０、太陽電池接続体１８、第２充填材５２、第２保護部材５６を順次積層して構成される。
【００２１】
第１保護部材５４は、汚染物質、異物、水分等の侵入を防ぐ機能等を有し、３次元曲面形状を有する板体、構造体が用いられる。また本実施の形態では、第１保護部材５４を太陽電池接続体１８の受光面側に配置するため、第１保護部材５４は透光性を有するガラス板、樹脂板等の部材を用いることができる。具体的には、本実施の形態では、第１保護部材５４は、車１０の車体１２のルーフ部の外形形状に合わせた曲面形状を有し、受光面側に向かって突き出す凸形状を有するガラス板を用いた。
【００２２】
第２保護部材５６は、汚染物質、異物、水分等の侵入を防ぐ機能等を有する板体やフィルムを用いることもできる。例えば、アルミ箔を内部に有する樹脂フィルム等の積層フィルムを用いることができる。
【００２３】
第１充填材５０は、太陽電池モジュール１６において、衝撃の緩衝材としての役割と、汚染物質、異物、水分等の侵入を防ぐ機能等を有し、層状に形成されるシート部材である。第１充填材５０は、耐熱性、接着性、柔軟性、成形性、耐久性等を考慮して材質が選定される。第１充填材５０は外部からの光を取り入れるため、できるだけ高い無色透明性を有し、入射した光を吸収したり反射することなく透過させる透明充填材が用いられる。例えば、ポリエチレン系のオレフィン樹脂やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等が用いられる。ＥＶＡ以外には、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることもできる。
【００２４】
第２充填材５２は、第１充填材５０と同様に、耐熱性、接着性、柔軟性、成形性、耐久性等を考慮して材質が選定される。第２充填材５２としては、ポリエチレン系のオレフィン樹脂やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等が用いられる。ＥＶＡ以外には、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を用いることもできる。太陽電池モジュール１６の仕様によっては、第２充填材５２として透明な充填材を用い、入射した光を透過させ、第２保護部材５６で光を反射し、発電効率を向上させることできる。この他、第２充填材５２として有色の充填材を用い、太陽電池セルと同系色として意匠性を高める、または白色に着色して入射した光を反射させ、発電効率を向上させることできる。第２充填材５２を白色とする場合にあっては、上記の無色透明性を有する充填材に、白色に着色するための添加材として、酸化チタンや酸化亜鉛等の無機顔料が添加されたものを用いることができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、第１保護部材を受光面側の保護部材とし、第２保護部材を裏面側の保護部材としたが、これは受光面側の保護部材が曲面を有するものとして説明を行ったためである。しかしながら、これに限られず裏面側の保護部材が曲面を有する構造としてもよい。この場合にあっては、第１保護部材が裏面側の保護部材となり、第２保護部材が受光面側の保護部材となる。このため、第２の保護部材は、透光性を有するガラス板、樹脂板等の部材が用いられる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、第１保護部材を受光面側の保護部材とし、第２保護部材を裏面側の保護部材としたが、これは受光面側の保護部材が曲面を有するものとして説明を行ったためである。しかしながら、これに限られず裏面側の保護部材が曲面を有する構造としてもよい。この場合にあっては、第１保護部材が裏面側の保護部材となり、第２保護部材が受光面側の保護部材となる。このため、第２の保護部材は、透光性を有するガラス板、樹脂板等の部材を用いられる。
【００２７】
また、本実施の形態では、第１保護部材の曲面が外部側に突き出る形状としたが、第１保護部材が内部側に窪む曲面を有するものであってもよい。さらに、光電変換部の構造をｐｉｎ接合としたが、広義のｐｎ接合であればよく、積層して形成するヘテロ型に限らず、ドーパントを拡散することによって形成したものでもよい。加えて、本実施の形態では、太陽電池セル２２を両面発電型としたが、これに限らず、裏面側のほぼ全面にアルミニウム膜等の金属膜を備えた片面発電型の太陽電池セルであってもよい。また、集電電極や細線電極が受光面及び裏面に形成された太陽電池セルに限らず、集電電極や細線電極が裏面にのみ形成された裏面接合型の太陽電池セルを用いてもよい。なお、太陽電池セル２２として、裏面接合型の太陽電池セルが用いられた場合においては、太陽電池ストリングは、太陽電池セルの集電電極が形成された辺同士が隣接するようにして構成されるようにする等、適宜変更し、形成されている。
【００２８】
次に、かかる構成の太陽電池モジュール１６を製造する手順について説明する。図６は、太陽電池モジュール１６を製造する手順を示すフローチャートである。
【００２９】
始めに、太陽電池ストリングの形成について説明を行う。まず、受光面及び裏面に集電電極７８と、細線電極８０とを有する太陽電池セル２２を複数準備する。所定数の太陽電池セル２２は、第１の方向に集電電極７８の延在方向が沿うようにして配列する。そして、隣接する太陽電池セル２２うち、一方の太陽電池セル２２の受光面側の集電電極７８と、他方の太陽電池セル２２の裏面側の集電電極７８と、に配線部材９０を接着剤で接続する。接続された所定数の太陽電池セル２２の両端に位置する太陽電池セル２２の配線部材９０が接続されていない集電電極７８には、太陽電池ストリングの接続部となる配線部材９２を接着剤で接続し、太陽電池ストリングを形成する（図６のＳ１０）。
【００３０】
次に、太陽電池接続体１８の形成について説明を行う。初めに、太陽電池ストリングの第１方向を揃え、隣接する太陽電池ストリングの同一端側において、極性が逆の電力を出力する配線部材９２が隣接するように６列の太陽電池ストリングを第２方向に沿って仮配置する。そして、６列の太陽電池ストリングは太陽電池接続体１８を形成するための所定位置にセッティングし、接続する。以下では、図７を用い、便宜の為に太陽電池ストリング２４〜２９が第２方向に沿って順に配列されたものとして、具体的なセッティング・各部材の接続について説明を行う。
【００３１】
太陽電池ストリング２４，２５は、一方端側から他方端側に向けて太陽電池ストリング間の間隔が広がるように、太陽電池ストリングの第１方向を非平行としてセッティングを行う。そして、太陽電池ストリング２４，２５の一方端側に位置する配線部材９２を接続部材３０で直列に接続する。つまり、接続部材３０と各太陽電池ストリングとがなす角度が鈍角となるように配置し、接続する。同様に、太陽電池ストリング２６，２７及び太陽電池ストリング２８，２９は、一方端側から他方端側に向けて太陽電池ストリング間の間隔が広がるように、太陽電池ストリングの第１方向を非平行としてセッティングを行い、一方端側に位置する配線部材９２を接続部材３０で直列に接続する（図６のＳ１２）。
【００３２】
また同時に、太陽電池ストリング２５，２６は、他方端側から一方端側に向けて太陽電池ストリング間の間隔が広がるように、太陽電池ストリングの第１方向を非平行としてセッティングを行う。そして、太陽電池ストリング２５，２６の他方端側に位置する配線部材９２を接続部材３２で直列に接続する。つまり、接続部材３２と各太陽電池ストリングとがなす角度が鈍角となるように配置し、接続する。同様に、太陽電池ストリング２７，２８は、他方端側から一方端側に向けて太陽電池ストリング間の間隔が広がるように、太陽電池ストリングの第１方向を非平行としてセッティングを行い、他方端側に位置する配線部材９２を接続部材３２で直列に接続する（図６のＳ１２）。
【００３３】
この結果、太陽電池ストリング２４〜２９は、接続部材３０，３２によりジグザクとなるように配置され、接続される。つまり、隣接する太陽電池間の間隔は、一方端側においては太陽電池ストリング２４側から密、疎の順で周期的になる一方、他方端側においては太陽電池ストリング２４側から疎、密の順で周期的となるように配置される。なお、太陽電池ストリングの間隔は、３次元曲面を有する第１保護部材５４の曲率に応じて設定する。
【００３４】
そして、接続部材３０，３２で接続された太陽電池ストリング２４〜２９において、第２方向において両端に位置する太陽電池ストリング２４，２９には、他方端に位置する配線部材９２に出力部材４０が接続されることにより、太陽電池接続体１８を形成する（図６のＳ１４）。
【００３５】
次に、第１保護部材５４の上に第１樹脂シート４９、太陽電池接続体１８、第２樹脂シート５１、第２保護部材５６を順次積層し、配置する。以下では、基台１００上において積層工程を行う（図６のＳ１６）こととし、図８を用いて説明を行う。
【００３６】
始めに、第１保護部材５４の上に第１樹脂シート４９を積層する。第１樹脂シート４９は、後述する圧着・加熱工程を行い、第１充填材５０となる柔軟性を有するシート部材である。なお、３次元曲面を有する第１保護部材５４の上に第１樹脂シート４９を配置するに当たっては、図９に示すように第１樹脂シート４９の外周端に、端部から中央部に向かって延びる切り込み６０を複数形成することが好ましい。図９では、第１樹脂シート４９の平面形状は、太陽電池接続体１８の平面形状が矩形であることに対応し、矩形形状である。この矩形の向かい合う辺にはそれぞれ同数の切り込み６０が、線対称に対応して設けられる。
【００３７】
各切り込みは、ほぼ等間隔で設けられる。切り込みの長さの一例を挙げると、第１樹脂シート４９の辺の長さの約１／１０から１／６程度である。切り込みの形状は、スリット状の他、くさび型等とすることができる。
【００３８】
これにより、第１樹脂シート４９は、第１保護部材５４の上に置かれると、切り込み６０により第１保護部材５４の裏面側の曲面にほぼ倣って、湾曲して配置することができる。
【００３９】
第１樹脂シート４９の上に太陽電池接続体１８を配置する。太陽電池接続体１８は、平板上において、第１方向に延びる複数の太陽電池ストリングが非平行に配置接続されていることにより、第１保護部材５４の曲面に応じて変形した第１樹脂シート４９上に配置した場合にあっては、隣接する太陽電池ストリングは、重畳することなく配置することができる。
【００４０】
太陽電池接続体１８の上に第２樹脂シート５１を配置する。第２樹脂シート５１は、後述する加圧工程を行うことで、第２充填材５２となる柔軟性を有するシート部材である。
【００４１】
なお、第１樹脂シート４９同様、３次元曲面を有する第１保護部材５４の上に第２樹脂シート５１を配置するに当たっては、第２樹脂シート５１の外周端に、端部から中央部に向かって延びる切り込みを複数形成することが好ましい。第２樹脂シート５１における切り込みの形成方法については、第１樹脂シート４９と同様にして形成することができる。
【００４２】
加えて、第２樹脂シート５１に切り込みを形成する場合にあっては、曲面を有する太陽電池モジュール１６において、皺等が発生して視覚性が低下することを防止するために、皺等が目立たないように、有色の第２樹脂シート５１を用いることがより好ましい。次に、第２樹脂シート５１の上に第２保護部材５６を配置する。
【００４３】
そして、基台１００の上に、第１保護部材５４、第１樹脂シート４９、太陽電池接続体１８、第２樹脂シート５１、第２保護部材５６が順次積層されたものを、第２保護部材５６側から弾性体１３０を用いて加圧する（図６のＳ１８）。弾性体１３０としては、気密性のあるラバーシート等を用いることができる。これにより、第１保護部材５４、第１樹脂シート４９、太陽電池接続体１８、第２樹脂シート５１、第２保護部材５６のそれぞれの間の空気を抜き、密着させることができる。なお、必要に応じて加圧後、もしくは加圧と同時に加熱を行ってもよい。
【００４４】
この結果、第１樹脂シート４９及び第２樹脂シート５１が第１充填材５０及び第２充填材５２となり、第１保護部材５４、第１充填材５０、太陽電池接続体１８、第２充填材５２、第２保護部材５６が一体化し、太陽電池モジュール１６が完成する（図６のＳ２０）。
【００４５】
このように、第１方向に延びる複数の太陽電池ストリングが非平行に配置した太陽電池接続体１８を用いることにより、隣接する太陽電池ストリングが重畳し、太陽電池セル２２の割れをより良く防止しつつ、完成した太陽電池モジュール１６においては略均等な間隔で太陽電池ストリングを配置した意匠性を高めることができる。
【００４６】
上記の実施の形態では、車の車体のルーフ部に設けられる凹部に嵌め込まれる太陽電池モジュールを述べた。しかし、太陽電池モジュールの嵌め込み位置は、ルーフ部以外であってもよく、例えば、車のボンネット部、トランク部、ドア部でもよい。
【００４７】
また上記の実施の形態で述べる材質、厚さ、寸法、太陽電池セルの数等は説明のための例示であって、太陽電池モジュールの仕様に応じ、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、曲面を有する太陽電池モジュールの製造に利用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  車、１２  車体、１６  太陽電池モジュール、１８  太陽電池接続体、２２  太陽電池セル、２４，２５，２６，２７，２８，２９  太陽電池ストリング、３０，３２  接続部材、４０  出力部材、４９  第１樹脂シート、５０  第１充填材、５１  第２樹脂シート、５２  第２充填材、５４  第１保護部材、５６  第２保護部材、７８  集電電極、８０  細線電極、９０，９２  配線部材、１００  基台、１３０  弾性体。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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