(57)【要約】  太陽電池モジュールの製造方法は、第１の太陽電池と第２の太陽電池を隣接するように配置する第１の工程（Ｓ１）と、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接着剤としての熱硬化性樹脂フィルムを配置する第２の工程（Ｓ２）と、接着剤上に、第１の太陽電池と第２の太陽電池にまたがるように接続部材を配置する第３の工程（Ｓ３）と、接続部材の第１の太陽電池と第２の太陽電池に重畳する部分を同時に加圧し、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接続部材を仮固定する第４の工程（Ｓ４）と、接着剤を硬化させ、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接続部材を固定する第５の工程（Ｓ５）とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の太陽電池と第２の太陽電池を隣接するように配置する第１の工程と、
前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に接着剤を配置する第２の工程と、
前記接着剤上に、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池にまたがるように接続部材を配置する第３の工程と、
前記接続部材の前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に重畳する部分を同時に加圧し、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に前記接続部材を仮固定する第４の工程と、
前記接着剤を硬化させ、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に前記接続部材を固定する第５の工程と、
を有する、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記配線部材として可撓性基板に配線パターンが形成されたものを用いる、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】
前記接着剤としてフィルム状部材を用いる、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】
第１の太陽電池と第２の太陽電池を隣接するように配置する第１の手段と、
前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に接着剤を配置する第２の手段と、
前記接着剤上に、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池にまたがるように接続部材を配置する第３の手段と、
前記接続部材の前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に重畳する部分を同時に加圧し、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に前記接続部材を仮固定する第４の手段と、
前記接着剤を硬化させ、前記第１の太陽電池と前記第２の太陽電池に前記接続部材を固定する第５の手段と、
を行う、太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項５】
前記配線部材として可撓性基板に配線パターンが形成されたものを用いる、請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項６】
前記接着剤としてフィルム状部材を用いる、請求項４または５に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【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及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池システムを簡便に形成することが可能となるように、複数の太陽電池を平面的に配置し、一体化した太陽電池モジュールとすることが行われる。【０００３】
特許文献１は、裏面接合型太陽電池を用いた太陽電池モジュールを開示する。特許文献１では、裏面接合型太陽電池を用いた太陽電池モジュールの製造方法として、隣接して配置された太陽電池のｎ側電極とｐ型電極を配線材で接続して構成する方法が開示されている。そして配線材は、半田を用いてｎ側電極及びｐ側電極に接合するものとされている。【０００４】
裏面接合型太陽電池においては、発電効率の向上を図るため、パターンの細線化が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８２１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パターンの細線化に伴い、半田のにじみにより隣接する電極間でリークが生じるおそれがあり、接着剤による接続が検討されている。この接着剤による接続工程の歩留まり向上が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、第１の太陽電池と第２の太陽電池を隣接するように配置する第１の工程と、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接着剤を配置する第２の工程と、接着剤上に、第１の太陽電池と第２の太陽電池にまたがるように接続部材を配置する第３の工程と、接続部材の第１の太陽電池と第２の太陽電池に重畳する部分を同時に加圧し、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接続部材を仮固定する第４の工程と、接着剤を硬化させ、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接続部材を固定する第５の工程と、を有する。【０００８】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置は、第１の太陽電池と第２の太陽電池を隣接するように配置する手段と、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接着剤を配置する手段と、接着剤上に、第１の太陽電池と第２の太陽電池にまたがるように接続部材を配置する手段と、接続部材の第１の太陽電池と第２の太陽電池に重畳する部分を同時に加圧し、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接続部材を仮固定する手段と、接着剤を硬化させ、第１の太陽電池と第２の太陽電池に接続部材を固定する手段と、を行う。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成により、太陽電池モジュールを効率よく歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施の形態の一例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の断面図である。
【図２】図１における太陽電池ストリングの接続構造を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の一例における太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態の一例における太陽電池モジュールの製造方法の接着工程を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の一例における太陽電池モジュールの製造方法の仮固定工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１（ａ）は、太陽電池モジュール１の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部を拡大した図である。図２は、図１における太陽電池モジュール１を裏面側から見た平面図である。
【００１３】
太陽電池モジュール１は、受光面保護部材８、受光面充填材６、太陽電池接続体１０、裏面充填材７、裏面保護部材９の順で積層し、構成される。
【００１４】
受光面保護部材８は、透光性に加え、耐湿性などの耐候性を有する板体、フィルムが用いられる。受光面保護部材８としては、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルム等を用いることができる。
【００１５】
受光面充填材６は、透光性と柔軟性のある樹脂フィルムが用いられる。受光面充填材６としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等のフィルムを用いることができる。
【００１６】
裏面充填材７は、柔軟性のある樹脂フィルムが用いられる。受光面充填材６と同様、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等のフィルムを用いることができる。なお、裏面充填材７は、受光面充填材６と異なり、透光性を有さなくてもよい。このため、着色された樹脂フィルムを用いることも可能であり、意匠性を持たせるために太陽電池と同系色に着色した樹脂フィルムや、光を良く拡散させるために白色に着色した樹脂フィルムとしてもよい。
【００１７】
裏面保護部材９は、耐湿性などの耐候性を有する板体、フィルムが用いられる。裏面保護部材９は、受光面保護部材８と同様、ガラス板、樹脂板、樹脂フィルム等を用いることができる。なお、裏面保護部材９は、受光面保護部材８と異なり、透光性を有さなくてもよい。このため、裏面保護部材として、不透明な板体やフィルムとすることができ、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。
【００１８】
太陽電池接続体１０は、複数の太陽電池ストリング２が接続されることによって構成される。太陽電池ストリング２の構成について、以下で詳細に説明する。
【００１９】
（太陽電池ストリングの構成）
太陽電池ストリング２は、複数の太陽電池３が一列に配置され、隣接する太陽電池３同士にまたがるように接続部材５が配置され、電気的に接続されることによって形成される。
【００２０】
太陽電池３は、裏面にｐ側電極１１及びｎ側電極１２を有するものが用いられる。ｐ側電極１１は、細線電極１１ａと、細線電極１１ａの収集した正孔を収集する集電極１１ｂを有する。またｎ側電極１２は、細線電極１２ａと、細線電極１２ａの収集した電子を収集する集電極１２ｂを有する。細線電極１１ａと細線電極１２ａは直線形状とされ、延在方向が同一方向に沿い、延在方向と交差する方向に交互にそれぞれｐ領域及びｎ領域上に複数配置される。そして、集電極１１ｂと集電極１２ｂは、細線電極１１ａと細線電極１２ａの延在方向両端の対峙する位置に形成され、それぞれ細線電極１１ａ、細線電極１２ａにそれぞれ接続されている。つまり、ｐ側電極１１とｎ側電極１２は、ｐ領域とｎ領域と同様にそれぞれくし歯形状を有しており、くし歯形状が噛み合った形となるよう配置されている。
【００２１】
ｐ側電極１１及びｎ側電極１２は、銅や錫、ニッケル等の金属層、又は酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等の透光性導電酸化物で構成される透明導電膜（ＴＣＯ）と銅や錫、ニッケル等の金属層からなる積層体とすることができる。
【００２２】
細線電極１１ａと細線電極１２ａは、それぞれ延在方向に対して交差する幅方向の長さが１．５ｍｍから３ｍｍ程度とすることが好ましく、厚さは２０μｍから１６０μｍ程度とすることが好ましい。集電極１１ｂと集電極１２ｂは、それぞれ延在方向に対して交差する幅方向の長さが１．５ｍｍから３ｍｍ程度とすることが好ましく、厚さは２０μｍから１６０μｍとすることが好ましい。
【００２３】
なお、太陽電池３を裏面接合型のヘテロ接合を有するものとした場合にあっては、ｎ型結晶シリコンからなる基板が用いられ、基板側からｐ型領域には、ｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層が、またｎ型領域には、ｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層が順次積層された構成のものとすることができる。太陽電池３は、この他、拡散型の裏面接合型の太陽電池でもよく、その他、スルーホールを用いて裏面にｐ型電極およびｎ型電極を形成したものでもよい。
【００２４】
接続部材５は、隣接する太陽電池３の間を電気的に接続する配線材である。本実施形態では、接続部材５として、可撓性の絶縁シートの片面に導電性薄膜を設けたフレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ：ＦＰＣ）を用いた。具体的には、ＦＰＣとしては、ポリイミド樹脂フィルム１５に所定形状の銅箔１６が形成されたものとした。この他、銅等の金属導電性材料で構成される薄板を用いることができ、また、薄板に代えて撚り線状のものを用いることができる。箔、薄板、撚り線としては、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。
【００２５】
（太陽電池３の間の接続構造）
以下では、太陽電池ストリング２の接続構造について図２を用い、説明を行う。以下では、説明の便宜の為、隣接する２つの太陽電池３を区別し、一方を太陽電池３Ａとし、他方を太陽電池３Ｂとして説明を行う。隣接する２つの太陽電池３の間では、異なる極性の集電極が対向するように配置される。つまり、太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂと、太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂが対向するように、太陽電池３Ａ，３Ｂが配置される。そして、太陽電池３Ａのｎ側電極１２と、太陽電池３Ｂのｐ側電極１１に、接続部材５がまたがるように配置される。より具体的には本実施形態では、太陽電池３Ａの集電極１２ｂと、太陽電池３Ｂの集電極１１ｂに、接続部材５の銅箔１６が重畳するように配置される。重畳した接続部材５と太陽電池３Ａ、接続部材５と太陽電池３Ｂは、接着剤４により物理的に固定され、接続される。
【００２６】
接着剤４は、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が用いられる。接着剤４は、絶縁性の材料に限らず、導電性粒子が含まれた異方性導電材料としてもよく、導電性粒子としては、ニッケル、銀、金コート付ニッケル、錫メッキ付銅等を用いることができる。
【００２７】
（太陽電池ストリング２の製造方法）
図３は、太陽電池モジュール１の製造方法の手順を示すフローチャートである。始めに複数の太陽電池３を用意する。そして、隣接する太陽電池３Ａ，３Ｂにおいて、太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂと、太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂが対向するようにして、所定の間隔を設け、太陽電池３Ａ，３Ｂを配置する（第１の手段による第１の工程、図３のＳ１）。
【００２８】
次に接着剤４となる熱硬化性樹脂シート４Ａを用意する。熱硬化性樹脂シート４Ａは、太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂ上、太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂ上にそれぞれ配置される（第２の手段による第２の工程、図３のＳ２）。熱硬化性樹脂シート４Ａは、例えば矩形形状を有するものを用いる。本実施形態では、剥離紙４Ｂに接着剤４となる熱硬化性樹脂シート４Ａが形成されたものを用いる。
【００２９】
図４に示すように、剥離紙４Ｂに形成された熱硬化性樹脂シート４Ａを太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂと、太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂに同時に押し当て、圧着する。なお、本工程で用いられる加圧装置は、加圧部２０の加圧面にゴムなどの弾性体からなるクッション部２１が設け、加圧領域に均一に圧力が加わる構成とした。そして、集電極１２ｂ及び集電極１１ｂ上に熱硬化性樹脂シート４Ａを圧着後、熱硬化性樹脂シート４Ａを剥離紙４Ｂから剥離する。このようにして、集電極１２ｂ及び集電極１１ｂ上に熱硬化性樹脂シート４Ａを接着する接着工程を行う。
【００３０】
なお、熱硬化性樹脂シート４Ａを太陽電池３Ａ，３Ｂに接着する際には、より接着し易くするため、熱硬化性樹脂シート４Ａが変質して硬化しない温度で加熱し、軟化させてから、または軟化させつつ圧着してもよい。本実施形態では、接着剤４としてエポキシ等の熱硬化性樹脂をからなる異方性導電フィルム（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ：ＡＣＦ）を用いた為、反応開始温度である１００℃以下の６０℃程度で、後述する熱硬化性樹脂シート４Ａを硬化させる固定工程に比べ短時間の加熱・低圧力での加圧を行い、接着し易くした。
【００３１】
次に、接続部材５を太陽電池３Ａ及び太陽電池３Ｂの熱硬化性樹脂シート４Ａ上に配置する（第３の手段による第３の工程、図３のＳ３）。接続部材５としては、ポリイミド樹脂フィルム１５に所定形状の銅箔１６が形成されたＦＰＣを用いる。この場合、接続部材５を、太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂと太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂの熱硬化性樹脂シート４Ａ上に配置する。より具体的には、接続部材５の銅箔１６が集電極１２ｂ及び集電極１１ｂ上に重なるように配置する。
【００３２】
そして図５に示すように、接続部材５の太陽電池３Ａ及び３Ｂ上の部分を同時に加圧し、熱硬化性樹脂シート４Ａを太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂ及び太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂ上に仮固定する（第４の手段による第４の工程、図３のＳ４）。なお、本工程で用いられる加圧装置は、加圧部２０の加圧面にゴムなどの弾性体からなるクッション部２１が設け、加圧領域に均一に圧力が加わる構成にするとともに、弾性体の弾性及び厚みを適当なものとし、加圧時に接続部材５と太陽電池３Ａ，３Ｂの位置ズレが生じないものとした。
【００３３】
本実施形態では、接着剤の接着工程と同様に、ＡＣＦの反応開始温度である１００℃以下の６０℃程度で、後述する熱硬化性樹脂シート４Ａの硬化させる固定工程に比べ、短時間の加熱・低圧力での加圧を行い、熱硬化性樹脂シート４Ａを軟化させ、加圧することにより接着する。このようにして、接続部材５と太陽電池３Ａ、及び接続部材５と太陽電池３Ｂを物理的に接続する仮固定工程を行う。
【００３４】
また、接続部材５を配置する際にあっては、接続部材５及び太陽電池３Ａ，３Ｂそれぞれにアライメントマークを設け、太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂ及び太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂ上に接続部材５の銅箔１６が配置されるようにしてもよい。
【００３５】
次に、熱硬化性樹脂シート４Ａを硬化させ、接着剤４とすることにより、接続部材５を太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂ及び太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂに物理的・電気的に接続する。接続部材５の太陽電池３Ａ及び３Ｂと重畳する部分を同時に加熱・加圧し、熱硬化性樹脂シート４Ａを硬化させる。本実施形態では、接着工程及び仮固定工程に比べ高い圧力で加圧しつつ、熱硬化性樹脂シート４Ａの反応開始温度である１００℃以上で加熱し、硬化させ、接着剤４とした。このようにして、接続部材５と太陽電池３Ａ、及び接続部材５と太陽電池３Ｂを電気的・物理的に接続する固定工程を行う（第５の手段による第５の工程、図３のＳ５）。なお、本工程は、仮固定工程と同様に、図５に示した加圧部２０の加圧面にゴムなどの弾性体からなるクッション部２１が設けた装置を用い、加熱・加圧条件を変えることにより行った。
【００３６】
次に、複数の太陽電池ストリング２を接続し、太陽電池接続体１０を形成する。そして、受光面保護部材８、受光面充填材６、太陽電池接続体１０、裏面充填材７、裏面保護部材９の順で順次積層し、ラミネート後、加熱して一体化する。このようにして、太陽電池モジュール１を形成する。なお、受光面保護部材８および裏面保護部材９の端部に、アルミニウム等の金属からなるフレームを配置してもよい。
【００３７】
以上のように、本発明の実施形態では、接続部材５の太陽電池３Ａ及び３Ｂと重畳する部分を同時に加圧する。これにより、接続部材５の太陽電池３Ａ及び３Ｂと重畳する部分に、太陽電池３Ａ，３Ｂの裏面に対する法線方向からより確実に圧力を加えることができる。この結果、太陽電池３Ａ，３Ｂの端部を加圧することなく、接続部材５を太陽電池３Ａ及び３Ｂに接続することができ、割れや欠けをより良く防止することができる。
【００３８】
より具体的には、接続部材５の両端が太陽電池３Ａ及び３Ｂに同時に固定されることにより、太陽電池３の割れや欠けをより良く防止することができる。例えば、めっき等でｐ側電極１１及びｎ側電極１２を形成した場合にあっては、電界が特定の場所に集中し、突起物ができることがある。このような場合、この突起部が接続部材５と接触し、加圧されることで太陽電池３の割れや欠けが生じることをより良く防止することができる。また、ＦＰＣを用いた場合にあっては、ポリイミド樹脂フィルム１５に形成された銅箔１６が太陽電池３Ａ，３Ｂの辺や電極の突起部と接触し、加圧されることにより生じる断線をより良く防止することができる。したがって、仮固定工程において、接続部材５の太陽電池３Ａ及び３Ｂと重畳する部分を同時に加圧する工程とすることが特に好ましい。
【００３９】
加えて、本発明の実施の形態では、仮固定工程後、接着剤４により固定する固定工程を行う。つまり、一度、太陽電池３Ａ及び太陽電池３Ｂの適切な位置に接続部材５を仮固定後、熱硬化性樹脂シート４Ａを溶融し、硬化させ、接着剤４として固定する。この結果、熱硬化性樹脂シート４Ａを加熱・加圧した際において、太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂ及び太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂ上に配置された接続部材５の銅箔１６の位置ズレを抑制することができる。ひいては、接続部材５が他の部材と接触して生じる断線をより良く防止することができる。
【００４０】
上記で述べた寸法、材料、温度等は、説明のための例示であって、太陽電池モジュールの仕様等によって適宜変更が可能である。例えば上記実施形態では、接続部材５を太陽電池３Ａのｎ側の集電極１２ｂと、太陽電池３Ｂのｐ側の集電極１１ｂに接続する構成について説明した。しかしながら、この構成に限られず、集電極を有さない太陽電池などにあっては、接続部材５を太陽電池３Ａのｎ側の細線電極１２ａと、太陽電池３Ｂのｐ側の細線電極１１ａに接続する構成してもよい。
【００４１】
この場合、接続部材５は、細線電極１１ａ，１２ａの各々と直接電気的に接続される。そのため、接続部材５としてＦＰＣを用いた場合にあっては、銅箔１６は細線電極１１ａ，１２ａに応じた形状とされる。具体的には細線電極１１ａ，１２ａの延在方向と交差する方向に延びる直線部から細線電極１１ａ側、及び細線電極１２ａ側に向かう接続部が交互に延びた構成とされる。
【００４２】
しかし、接続部材５の接続工程において、太陽電池３Ａの細線電極１２ａ及び太陽電池３Ｂの細線電極１１ａに応じた形状の加圧・加熱装置とすることにより、接着剤４としてＡＣＦを用いた場合にあっては、部分的に導電させつつ、物理的に接着することができる。このため、この場合にあっては細線電極１１ａ，１２ａに応じて銅箔１６を形成する必要はなく、銅箔１６を細線電極１１ａ，１２ａと重畳するようにさえにすればよく、矩形形状などの任意の形状とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、太陽電池モジュールの製造に利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  太陽電池モジュール、２  太陽電池ストリング、３，３Ａ，３Ｂ  太陽電池、４  接着剤、４Ａ  熱硬化性樹脂シート、４Ｂ  剥離紙、５  接続部材、６  受光面充填材、７  裏面充填材、８  受光面保護部材、９  裏面保護部材、１０  太陽電池接続体、１１  ｐ側電極、１１ａ，１２ａ  細線電極、１１ｂ，１２ｂ  集電極、１２  ｎ側電極、１５  ポリイミド樹脂フィルム、１６銅箔、２０  加圧部、２１  クッション部。
【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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【国際調査報告】
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2014119252.tif 000009
2014119252.tif 000010
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