(57)【要約】【課題】フッ素鋼板と裏面側封止材との界面の接着強さを強固にして、太陽電池モジュールの耐久性を向上させ得る太陽電池モジュールの封止構造及び太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】フッ素鋼板１００上で、裏面側封止材１０２と表面側封止材１０４との間に太陽電池セル１０３が内設され、表面側封止材１０４の表面側に表面保護材１０５が配置されたモジュール本体３００を、真空加圧により熱融着してラミネート封止されてなる太陽電池モジュール５００において、フッ素鋼板１００と裏面側封止材１０２との間に反応型中間層１０１を配置している。【選択図】図１
2008053420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素鋼板上で、裏面側封止材と表面側封止材との間に太陽電池セルが内設され、前記表面側封止材の表面側に表面保護材が配置されたモジュール本体を、真空加圧により熱融着してラミネート封止してなる太陽電池モジュールにおいて、前記フッ素鋼板と前記裏面側封止材との間に反応型中間層を配置したことを特徴とする太陽電池モジュールの封止構造。
【請求項２】
前記反応型中間層として、溶剤含有型１液アクリル系材料が使用されてい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封止構造。
【請求項３】
フッ素鋼板上で、裏面側封止材と表面側封止材との間に太陽電池セルが内設され、前記表面側封止材の表面側に表面保護材が配置されたモジュール本体を、真空加圧により熱融着してラミネート封止してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、前記フッ素鋼板上に反応型中間層を塗布により形成し、次いで前記反応型中間層を加熱硬化して前記反応型中間層に前記裏面側封止材を積層し、前記裏面側封止材の上に前記太陽電池セル、前記表面側封止材及び前記表面保護材を順次積層してモジュール本体を形成し、このモジュール本体を真空加圧により熱融着してラミネート封止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４】
前記反応型中間層として、溶剤含有型１液アクリル系材料が使用されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記反応型中間層の加熱硬化温度条件として、前記反応型中間層に含有する溶剤の沸点以上の温度とすることを特徴とする請求項３または４に記載の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、屋外に設置される架台上や、住宅の屋根、ビルディングの屋上等に敷設されて、太陽光を利用して電力を発生する太陽電池モジュールの封止構造及び該太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、環境保護のためクリーンなエネルギー供給体の研究開発が進められている。中でも、太陽電池はその資源が無限に近いこと、無公害であることから注目を集めている。
電力供給用や一般住宅用として太陽電池が使用される環境は、当然ながら日当たりの良好な屋外環境で年間の寒暖による温度差、気象の変化による風雨等に曝されての使用であっても、１０年以上の製品寿命を維持し得る性能が求められる。
【０００３】
図２は、従来技術に係る太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。図２において、５００は太陽電池モジュールであり、次のような封止構造を備えている。
すなわち、２００は定尺に加工された補強板としてのポリエステル鋼板であり、該ポリエステル鋼板２００の上に、裏面側封止材１０２を載せ、その上に太陽電池セル１０３を載せてから、該太陽電池セル１０３の上に表面側封止材１０４とその上に表面保護材１０５を順次積層して、太陽電池モジュール５００の組立てを行う。
かかる組立て後、上記太陽電池セル１０３からの内部リード線（図示省略）を出力端子として裏面側封止材１０２とポリエステル鋼板２００に形成された貫通孔（図示省略）から取出し、図示しない真空加熱ラミネート装置に載置し、真空度１Ｔｏｒｒで３０分（ｍｉｎ）程度減圧した後に、１５０℃で３０分（ｍｉｎ）程度の条件にて熱融着封止される。
また、折り曲げ加工代Ｗを、いわゆるハット構造に加工することにより、構造物としての剛性が付与された太陽電池モジュール５００が完成されることになる。
【０００４】
かかる太陽電池モジュール５００の構成材料としては、上記裏面側封止材１０２及び表面側封止材１０４はブリヂストン社製ＥＶＡ(エチレンビニルアセテート:商品名ＥＶＡＳＡＦＥ１４２５厚さ０．４ｍｍ)を使用している。また、上記表面保護材１０５には旭硝子社製ＥＴＦＥ(商品名:アフレックス２５Ｎ１０３０Ｄ・ＣＳ厚さ２５μｍ)を使用している。
そして、上記太陽電池セル１０３は、別工程で製造されたアモルファスシリコン太陽電池セル(厚さ０．３５ｍｍ程度)を使用している。
以上のようにして完成した太陽電池モジュール５００には、ポリエステル鋼板２００と裏面側封止材１０２、裏面側封止材１０２と太陽電池セル１０３の裏面側、太陽電池セル１０３の表面側と表面側封止材１０４、表面側封止材１０４と表面保護材１０５、そして裏面側封止材１０２と表面側封止材１０４の５箇所の封止界面が存在するが、いずれの界面も熱融着封止された後は、要求された接着性能を有している状態となっている。
【０００５】
なお、特許文献１（特開平１０−２５６５７６号公報）には、太陽電池シートの表面または裏面のいずれか一方にプラスチック製磁石シートを貼り付け、太陽電池と光触媒との２つの機能を併せ持つことにより、昼間、太陽光からの受光による起電作用と、光触媒による汚染物質の分解作用とを並行して実施可能とした太陽電池モジュールが開示されている。
また、特許文献２（特開平７−３０２９２５号公報）には、定尺に加工された補強板（屋根用基板）の上に、裏面被覆フィルムを挟んだ裏面充填材（裏面側封止材）を載せ、その上に光起電力素子（太陽電池セル）を載せてから、該光起電力素子の上に透明な表面充填材（表面側封止材）とその上に透明な表面保護材を順次積層してなる太陽電池モジュールであって、上記表面充填材（表面側封止材）の主な構成樹脂が、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピンを主成分とする６０〜８０％のフッ素含有量の多元共重合体の架橋物であり、また上記表面保護材が４０〜６０％のフッ素含有量のフィルムから構成された太陽電池モジュールが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５６５７６号公報
【特許文献２】特開平７−３０２９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２に示される従来の太陽電池モジュール５００においては、次のような問題点がある。
すなわち、図２に示される構造を備えた太陽電池モジュール５００を屋外環境に設置される架台や住宅の屋根に設置した場合には、長期間の使用で封止材等（表面保護材１０５、表面側封止材１０４、裏面側封止材１０２等）を透過した微量の水分により、ポリエステル鋼板２００と裏面側封止材１０２との界面に蟻酸等の酸を生じて絶縁抵抗が低下するという問題が生じることになる。
かかる問題を解消する手段として、ポリエステル鋼板２００をフッ素鋼板に変更する構造が考えられる。しかしながら、このようなフッ素鋼板を使用した場合、補強板としての鋼板の耐久性及び酸による絶縁抵抗の低下という問題は解決されるが、フッ素鋼板と裏面側封止材１０２との界面の接着強度が低いため、長時間の使用で上記界面に剥離が発生し易く、太陽電池モジュール５００の耐久性が低下するという問題が発生することになる。
【０００７】
また、上記特許文献１（特開平１０−２５６５７６号公報）には、太陽電池シートの表面または裏面のいずれか一方にプラスチック製磁石シートを貼り付け、太陽電池と光触媒との２つの機能を併せ持たせ太陽電池モジュールが開示されているにとどまり、また上記特許文献２（特開平７−３０２９２５号公報）には、上記表面充填材（表面側封止材）として、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピンを主成分とする６０〜８０％のフッ素含有量の多元共重合体の架橋物であり、また前記表面保護材が４０〜６０％のフッ素含有量のフィルムを用いた太陽電池モジュールが開示されているにとどまり、いずれの技術も、上述の問題を解決することはできない。
【０００８】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、上述の問題点を解決し、フッ素鋼板と裏面側封止材との界面の接着強さを強固にして、太陽電池モジュールの耐久性を向上させ得る太陽電池モジュールの封止構造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】
上記従来技術の有する課題を解決するために、請求項１の本発明は、フッ素鋼板上で、裏面側封止材と表面側封止材との間に太陽電池セルが内設され、前記表面側封止材の表面側に表面保護材が配置されたモジュール本体を、真空加圧により熱融着してラミネート封止してなる太陽電池モジュールにおいて、前記フッ素鋼板と前記裏面側封止材との間に反応型中間層を配置している。
この発明において、好ましくは、前記反応型中間層として、溶剤含有型１液アクリル系材料が使用されている。
【００１０】
また、請求項３の本発明は、前記のように構成された太陽電池モジュールの製造方法に係り、フッ素鋼板上で、裏面側封止材と表面側封止材との間に太陽電池セルが内設され、前記表面側封止材の表面側に表面保護材が配置されたモジュール本体を、真空加圧により熱融着してラミネート封止してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、前記フッ素鋼板上に反応型中間層を塗布により形成し、次いで前記反応型中間層を加熱硬化して前記反応型中間層に前記裏面側封止材を積層し、前記裏面側封止材の上に前記太陽電池セル、前記表面側封止材及び前記表面保護材を順次積層してモジュール本体を形成し、このモジュール本体を真空加圧により熱融着してラミネート封止している。
この発明において、好ましくは、前記反応型中間層として、溶剤含有型１液アクリル系材料が使用されている。
また、この発明において、前記反応型中間層の加熱硬化温度条件として、前記反応型中間層に含有する溶剤の沸点以上の温度とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上述の如く、本発明によれば、フッ素鋼板上で、裏面側封止材と表面側封止材との間に太陽電池セルが内設され、前記表面側封止材の表面側に表面保護材が配置されたモジュール本体を、真空加圧により熱融着してラミネート封止してなる太陽電池モジュールにおいて、前記フッ素鋼板と前記裏面側封止材との間に、好ましくは溶剤含有型１液アクリル系材料からなる反応型中間層を前記フッ素鋼板への塗布により形成してから、前記反応型中間層を加熱硬化し、該加熱硬化した反応型中間層上に前記裏面側封止材を積層し、その上に前記太陽電池セル、前記表面側封止材及び前記表面保護材を順次積層してモジュール本体を形成し、かかるモジュール本体を真空加圧により熱融着してラミネート封止しているので、フッ素鋼板と裏面側封止材とは、加熱硬化した反応型中間層によって接着せしめられるため、図２に示す従来技術や前記特許文献１，２のようにフッ素鋼板と裏面側封止材とを直接当接させてから、熱融着してラミネート封止するものに比べて、フッ素鋼板と裏面側封止材との間の接着強度が上昇するとともに、加熱硬化によって反応型中間層自体の強度も上昇することが可能となる。
また、特に前記反応型中間層の加熱硬化温度条件として、前記反応型中間層に含有する溶剤の沸点以上の温度（たとえば１５０℃程度）とすることにより、フッ素鋼板と裏面側封止材との間に介装される反応型中間層の剥離を確実に防止でき、高い接着強度を安定的に保持することができる。
【００１２】
これにより、長時間の使用に対しても、従来、フッ素鋼板を使用する際の課題であったフッ素鋼板と反応型中間層との封止界面の接着強度が増大し、結果として、全体の封止界面つまり、前記フッ素鋼板と反応型中間層、反応型中間層と裏面側封止材、裏面側封止材と太陽電池セルの裏面側、太陽電池セルの表面側と表面側封止材、表面側封止材と表面保護材、そして裏面側封止材と表面側封止材の封止界面の、いずれの界面においても高い接着強度を有することとなって、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る太陽電池モジュールの封止構造及び太陽電池モジュールの製造方法について、その実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの断面図である。
図１において、本実施形態の太陽電池モジュール５００は、フッ素鋼板１００、反応型中間層１０１、裏面側封止材１０２、太陽電池セル１０３、表面側封止材１０４及び表面保護材１０５を積層してモジュール本体３００を形成し、該モジュール本体３００の各層を互いに接着することにより構成されている。
フッ素鋼板１００は定尺に加工されたものが使用されている。裏面側封止材１０２と表面側封止材１０４との間には太陽電池セル１０３が内設されており、太陽電池セル１０３の下側には裏面側封止材１０２が接着され、太陽電池セル１０３の上側には表面側封止材１０４が接着されている。また、フッ素鋼板１００の上面と裏面側封止材１０２との間には、反応型中間層１０１が形成されている。
なお、Ｗは、いわゆるハット構造に加工し、構造物としての剛性を付与するための折り曲げ加工代である。
【００１５】
次に、以上のように構成される太陽電池モジュール５００の製造方法について説明する。
まず、定尺に加工されたフッ素鋼板１００の表面に反応型中間層１０１を形成する。この反応型中間層１０１を形成する方法としては、ロールコーターにより塗布する方法がある。反応型中間層１０１として使用する材料は、溶剤含有型１液アクリル系材料で、例えば信越化学製の商品名Ｒ−３を希釈溶剤としてアセトンを使用して、Ｒ−３原液濃度を５０％に希釈したものを使用する。塗布厚さとしては１０〜２０μｍが好適である。なお、塗布方法としては、上記ロールコーターによる方法の他に、スプレー塗布による方法も有効な方法である。
【００１６】
次に、上記反応型中間層１０１を加熱硬化して、フッ素鋼板１００との接着性を高める。また、かかる加熱硬化によって、反応型中間層１０１の材料強度も高められる。
上記加熱硬化の際の加熱条件としては、例えば１５０℃で３０分（ｍｉｎ）以上の条件にて行う。加熱硬化条件としては、加熱温度を、反応型中間層１０１に使用する材料に含有する希釈溶剤の沸点以上の温度（例えば上記のように１５０℃）に設定することにより、反応型中間層１０１とフッ素鋼板１００との界面の接着強さ、及び反応中間層１０１自体の材料強度も高められた状態となる。
上記のようにして、フッ素鋼板１００の表面に反応型中間層１０１を塗布し加熱硬化した後に、裏面側封止材１０２を積層し、その上に太陽電池セル１０３を積層し、次いで表面側封止材１０４とその上に表面保護材１０５を順次積層することによりモジュール本体３００を形成する。
【００１７】
その後、太陽電池セル１０３からの内部リード線（図示省略）を出力端子として裏面側封止材１０２とフッ素鋼板１００の貫通孔（図示省略）から取出し、図示しない真空加熱ラミネート装置にモジュール本体３００を載置し、この状態において真空度１Ｔｏｒｒで３０分（ｍｉｎ）程度減圧した後に、１５０℃で３０分（ｍｉｎ）の条件にて熱融着封止を行う。
また、折り曲げ加工代Ｗを、いわゆるハット構造に加工することにより、構造物としての剛性が付与された太陽電池モジュール５００が完成されることになる。
【００１８】
かかる太陽電池モジュール５００の構成材料としては、裏面側封止材１０２及び表面側封止材１０４は、ブリヂストン社製ＥＶＡ(エチレンビニルアセテート:商品名ＥＶＡＳＡＦＥ１４２５厚さ０．４ｍｍ)を使用している。また、表面保護材１０５には旭硝子社製ＥＴＦＥ(商品名:アフレックス２５Ｎ１０３０Ｄ・ＣＳ厚さ２５μｍ)を使用している。
さらに、太陽電池セル１０３は、別工程で製造されたアモルファスシリコン太陽電池セル(厚さ０．３５ｍｍ)を使用している。
【００１９】
このようにして完成した太陽電池モジュール５００には、フッ素鋼板１００と反応型中間層１０１、反応型中間層１０１と裏面側封止材１０２、裏面側封止材１０２と太陽電池セル１０３の裏面側、太陽電池セル１０３の表面側と表面側封止材１０４、表面側封止材１０４と表面保護材１０５、そして裏面側封止材１０２と表面側封止材１０４の６箇所の封止界面が存在するが、いずれの界面も熱融着封止された後は、十分な接着強度を有している状態である。
【００２０】
以上の構成及び製造方法によって完成した太陽電池モジュール５００において、フッ素鋼板１００と裏面側封止材１０２とを反応型中間層１０１を介して接着したものについて、接着性能確認実験を行った結果、かかる太陽電池モジュール５００は、十分な接着強度を有することが確認された。
さらに、かかる太陽電池モジュール５００を屋外環境に設置される架台や住宅の屋根に設置して、長期間の耐久性確認試験を行った結果、長期間の使用においても接着強度が低下するという問題は発生せず、良好な耐久性を示した。
【００２１】
このように本発明の実施形態によれば、フッ素鋼板１００上で、裏面側封止材１０２と表面側封止材１０４との間に太陽電池セル１０３が内設され、表面側封止材１０４の表面側に表面保護材１０５が配置されたモジュール本体３００を、真空加圧により熱融着してラミネート封止してなる太陽電池モジュール５００において、フッ素鋼板１００と裏面側封止材１０２との間に、溶剤含有型１液アクリル系材料からなる反応型中間層１０１を該フッ素鋼板１００への塗布により形成してから、反応型中間層１０１を加熱硬化し、該加熱硬化された反応型中間層１０１上に裏面側封止材１０２を積層し、その上に太陽電池セル１０３、表面側封止材１０４、表面保護材１０５を順次積層してモジュール本体３００を形成し、かかるモジュール本体３００を真空加圧により熱融着してラミネート封止しているので、フッ素鋼板１００と裏面側封止材１０２とは、加熱硬化した反応型中間層１０１によって接着せしめられることになり、図２に示す従来技術や上記特許文献１，２のようにフッ素鋼板１００と裏面側封止材１０２とを直接当接させてから、熱融着してラミネート封止するものに比べて、フッ素鋼板１００と裏面側封止材１０２との間の接着強度が上昇するとともに、上記加熱硬化によって反応型中間層１０１自体の強度も上昇することが可能となる。
【００２２】
また、特に上記反応型中間層１０１の加熱硬化温度条件として、上記反応型中間層１０１に含有する溶剤の沸点以上の温度（たとえば１５０℃程度）とすることにより、フッ素鋼板１００と裏面側封止材１０２との間に介装される上記反応型中間層１０１の剥離を確実に防止でき、高い接着強度を安定的に保持することができる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す断面図である。
【図２】従来技術の太陽電池モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００  フッ素鋼板
１０１  反応型中間層
１０２  裏面側封止材
１０３  太陽電池セル
１０４  表面側封止材
１０５  表面保護材
３００  モジュール本体
５００  太陽電池モジュール
Ｗ  折曲げ加工代
【図１】
2008053420.tif 000003
【図２】
2008053420.tif 000004