(57)【要約】  【課題】  簡単安価な方法で曲面状の太陽電池モジュールを製造する方法を提供する。  【解決手段】  複数の支持部材２０を、該支持部材２０の一端部同士が連なって載置面６を形成するように配置する工程と、曲面を有する透光性部材１１を、該曲面が支持部材２０に対向するようにして載置面６上に載置する工程と、所定の形状検知部材により前記曲面の形状を検知し、該形状に応じて前記一端部同士を相対的に移動させる工程と、透光性部材１１上に封止材１４、１５及び一以上の太陽電池素子１２を配置してモジュール本体３０を形成する工程と、支持部材２０と所定の押圧部材３とを用いてモジュール本体３０を押圧する工程と、を備えて成る太陽電池モジュールの製造方法とする。  【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支持部材を、該支持部材の一端部同士が連なって載置面を形成するように配置する工程と、
曲面を有する透光性部材を、該曲面が前記支持部材に対向するようにして前記載置面上に載置する工程と、
所定の形状検知部材により前記曲面の形状を検知し、該形状に応じて前記一端部同士を相対的に移動させる工程と、
前記透光性部材上に封止材及び一以上の太陽電池素子を配置してモジュール本体を形成する工程と、
前記支持部材と所定の押圧部材とを用いて前記モジュール本体を押圧する工程と、を備える太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記曲面形状の検知は、圧力を検知することによって行われ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】
前記形状検知部材は前記支持部材の所定部位に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記載置工程において、前記透光性部材は所定の加熱部材を介して前記載置面上に載置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか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、太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池素子は、一般的に、厚みが薄い単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製する。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外で雨などからこれを保護する必要があるため、太陽電池素子を透光性部材とエチレンビニルアセテート共重合体（以下ＥＶＡと略する）などを主成分とする封止材で封入して、太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
このように、太陽電池素子を透光性部材とＥＶＡなどで封止するラミネート装置は、ラミネーターと呼ばれている。
【０００４】
図８は、太陽電池モジュールの製造方法に用いられるラミネート装置の一例を示す断面図である。図８において、１は上チャンバーハウジング、２は上チャンバー真空領域、３はダイヤフラムシート、４は上チャンバー用真空ポンプ、５は下チャンバーハウジング、６は載置面、７はモジュール本体（ラミネートする太陽電池モジュールの各部材）、９は下チャンバー真空領域、１０は下チャンバー用真空ポンプを示す。
【０００５】
上チャンバー１と下チャンバー５は開閉可能な構造となっており、上チャンバーハウジング１の内部には、ゴムなどから成る膨張自在なダイヤフラムシート３が設けられている。このダイヤフラムシート３と上チャンバーハウジング１に囲まれた内部の領域２は減圧できるように、チャンバーの外にある真空ポンプ４がつながっている。
【０００６】
下チャンバーハウジング５には、その内部９を減圧するための真空ポンプ１０がつながっており、またその内部のほぼ中央には、載置面６が配置されている。
【０００７】
この載置面６は、例えば２ｍ×１ｍ程度の大きさでアルミニウム等の金属部材から成り、その内部にヒーター（図示せず）が配置されている。
【０００８】
太陽電池モジュールの製造に係るラミネート工程は、まず下チャンバーにある載置面６上に透光性部材を置き、その上にＥＶＡシート、接続を行った太陽電池素子、ＥＶＡシート、最上部に裏面材（これらをモジュール本体７とする）を置く。この状態で上下両チャンバーを閉じた後、下チャンバーを減圧するとともに、モジュール本体７を加熱する。さらに上チャンバーに徐々に大気を導入することにより、モジュール本体７を上チャンバー１のダイヤフラムシート３と載置面６との間で加熱押圧してラミネートする（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
従来の一般的な太陽電池モジュールは平板状であるため、その製造工程のラミネートは上記のようなラミネーターにより行われてきたが、例えば自動車の屋根などの曲面形状に合致する形状を有する太陽電池モジュールを作製する場合は、上記のようなラミネーターで作製すると、曲面を有する透光性部材は局所的に大きな圧力を受けて破損するおそれがあるという問題があった。
【００１０】
この問題を解決するために、平面状透光板の裏面に、透光性接着剤で太陽電池素子を貼着後、この透光板を加熱して軟化させ、加圧成型機などで上下の型で挟み込み、所望の形状に曲げて、曲面状の太陽電池モジュール製造方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７９２６１号公報
【特許文献２】特開平３−２０４９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の太陽電池モジュールの製造方法では、透光板を曲面状に加工するために所定の型が必要であると共に、ラミネート後再度加熱して曲面状に加工するという二回の加熱が必要であるため、その工数と装置が必要となり太陽電池モジュールのコストが上昇してしまうという問題があった。
【００１２】
このため本発明は、簡単安価な方法で曲面状の太陽電池モジュールを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、複数の支持部材を該支持部材の一端部同士が連なって載置面を形成するように配置する工程と、曲面を有する透光性部材を該曲面が前記支持部材に対向するようにして前記載置面上に載置する工程と、所定の形状検知部材により前記曲面の形状を検知し、該形状に応じて前記一端部同士を相対的に移動させる工程と、前記透光性部材上に封止材及び一以上の太陽電池素子を配置してモジュール本体を形成する工程と、前記支持部材と所定の押圧部材とを用いて前記モジュール本体を押圧する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また前記曲面形状の検知は、圧力を検知することによって行われることが望ましい。
【００１５】
また前記形状検知部材は前記支持部材の所定部位に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
さらに前記載置工程において、前記透光性部材は所定の加熱部材を介して前記載置面上に載置されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、複数の支持部材を該支持部材の一端部同士が連なって載置面を形成するように配置する工程と、曲面を有する透光性部材を該曲面が前記支持部材に対向するようにして前記載置面上に載置する工程と、所定の形状検知部材により前記曲面の形状を検知し、該形状に応じて前記一端部同士を相対的に移動させる工程と、前記透光性部材上に封止材及び一以上の太陽電池素子を配置してモジュール本体を形成する工程と、前記支持部材と所定の押圧部材とを用いて前記モジュール本体を押圧する工程とを備えることから、載置面の形状を透光性部材の曲面形状へ正確に追従させることができるため、透光性部材の曲面形状に合わせた載置面を有する型をその都度作成することなく、且つ、透光性部材に加わる押圧負荷を低減しつつ、ラミネートによる封止を行うことが可能となる。
【００１８】
また前記曲面形状の検知が、圧力を検知することによって行われることが好ましく、これによって押圧工程において透光性部材へ加わる押圧負荷のバラつきを抑制することが可能となる。
【００１９】
また前記形状検知部材が、前記支持部材の所定部位に設けられていることが好ましく、これによってより効果的に透光性部材へ加わる押圧負荷のバラつきを抑制することができる。
【００２０】
さらに前記載置工程において、前記透光性部材は所定の加熱部材を介して前記載置面上に載置されることが好ましく、これによって透光性部材の曲面に対して加わる熱のバラつきを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２２】
≪太陽電池モジュール≫
まず始めに、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法によって作られた太陽電池モジュールについて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を用いて形成された太陽電池モジュールを示す斜視図である。図２は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法に係る太陽電池モジュールの分解断面図である。図１および図２において、１１は透光性部材、１２は太陽電池素子、１３は接続タブ、１４は受光面側封止材、１５は裏面側封止材、１６は裏面シート、３０はモジュール本体を示す。
【００２４】
図１に示すように、本発明は、曲面を有する透光性部材１を用いて太陽電池モジュールを形成することを特徴とする。
【００２５】
透光性部材１１は、ガラスや合成樹脂（ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等）などからなる基板が用いられる。ガラスとしては、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられ、例えば厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが好適に使用される。合成樹脂としては、例えば厚みが５ｍｍ程度のものが好適に使用される。透光性部材１１の曲面形状は、その軟化点以上の温度に加熱しながら型押し加工することや削り出しなどの機械加工などにより作製すれば良い。
【００２６】
太陽電池素子１２は、例えば厚み０．１〜０．３ｍｍ程度の単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板などを用いて形成される。具体的には、シリコン基板に不純物を熱拡散することなどによりＮ型領域とＰ型領域が作製され、その界面部分で半導体接合が形成される。そしてシリコン基板の受光面側には、例えば窒化シリコン膜などから成る反射防止膜がプラズマＣＶＤ法などで形成され、シリコン基板の表面及び裏面にはそれぞれ表面電極及び裏面電極が例えば銀などを含む導電ペーストをスクリーン印刷して形成され、その電極をハンダで被覆することにより形成される。
【００２７】
接続タブ１３は、厚みが０．１〜１．０ｍｍ程度で、またその幅は太陽電池素子１２の受光面に接続タブ１３自身により影を作らないように、太陽電池素子１２の電極の幅と同じかそれ以下にする。さらに接続タブ１３の長さは、その電極のほぼ全てに重なり、さらに所定の太陽電池素子１２間の間隔と隣り合う太陽電池素子１２の裏面側電極に重なり接続できる長さにする。例えば幅７５ｍｍの多結晶シリコン基板を有する太陽電池素子１２を使用する場合、接続タブ１３の幅は１〜３ｍｍ程度、その長さは１３０〜１５０ｍｍ程度である。接続タブ１３が太陽電池素子１２の電極のほぼ全てに重なるようにするのは、その電気抵抗成分を少なくするためである。またこの接続タブ１３の材質は、銀、銅、アルミニウム、鉄などの良導電性の金属材料からなり、その導電性やハンダコートのしやすさなどを考慮して、銅箔材が好適である。また接続タブ１３は、太陽電池素子１２の電極へハンダ付けし易いようにその全面にハンダコートされる。これは銅箔などをハンダ槽にディピングすることやメッキすることにより、片面２０〜７０ミクロン程度のハンダを被覆することにより行われる。
【００２８】
太陽電池モジュール作製時には太陽電池素子１２の電極と接続タブ１３をハンダ付けにて接続することにより、太陽電池モジュールから所定の電気出力が発生する様に複数の太陽電池素子１２を直並列につなぐ。
【００２９】
受光面側封止材１４および裏面側封止材１５は、ＥＶＡやポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機により厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらはラミネート装置により減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化、融着して他の部材と一体化する。
【００３０】
受光面側封止材１４に用いるＥＶＡやＰＶＢは、入射光量の観点から透明のものを用いることが好ましいが、必要に応じて酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させることが可能である。また、裏面側封止材１５に用いるＥＶＡやＰＶＢは透明でも構わないし、太陽電池モジュールの設置される周囲の設置環境に合わせ酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させても構わない。
【００３１】
裏面シート１６は、水分が透過しないように、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナまたはシリカを蒸着しポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。
【００３２】
上述したような曲面状の透光性部材１１の上に、受光面側封止材１４、接続タブ１３で接続した太陽電池素子１２、裏面側封止材１５および裏面シート１６を、この順で載置することでモジュール本体３０が構成される。
【００３３】
そして、このモジュール本体３０を後述のように押圧することで、太陽電池モジュールが形成される。
【００３４】
≪太陽電池モジュールの製造方法≫
次に、本発明の太陽電池モジュールの製造方法について、図３から図６を用いて詳細に説明する。なお、特記しない限り、上述の太陽電池モジュールの構成要素と同様の部材を用いるものとし、ラミネート装置についても特記しない限り図８に示すものを用いるものとする。
【００３５】
図３は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、形状検知部材を備えた複数の支持部材からなる載置面上に曲面を有する透光性部材を載置した状態を示す側面図である。図４は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法に係る支持部材の一例を示す側面図であり、図５はその断面構造図である。図３、図４および図５において、２０は支持部材、２１は加熱部材、２２は支持部材の上部、２３は間隙部、２４は支持部材の下部、２５は支持部材のネジ部、２６は支持部材の一端部、２７は形状検知部材、２８は形状検知部材からのリード線、２９は形状検知部材を載置するためのプレート板、３２は圧力感知部を示す。
【００３６】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、複数の支持部材２０を、該支持部材の一端部２６同士が連なって載置面６を形成するように配置する工程と、曲面を有する透光性部材１１を、該曲面が支持部材２０に対向するようにして載置面６上に載置する工程と、所定の形状検知部材により前記曲面の形状を検知し、該形状に応じて前記一端部同士を相対的に移動させる工程と、透光性部材１１上に封止材１４、１５及び一以上の太陽電池素子１２を配置してモジュール本体３０を形成する工程と、支持部材２０と所定の押圧部材３とを用いてモジュール本体３０を押圧することで太陽電池素子１２を封止する工程とを備えて成るものである。
【００３７】
以下、各工程について説明する。
【００３８】
＜支持部材の配置工程＞
図６は本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の順序の一例を示すものである。
【００３９】
まず、図６（Ａ）に示すように、複数の支持部材２０を、該支持部材２０の一端部同士が連なって載置面６を形成するように配置する。
【００４０】
支持部材２０は、例えば直径１０〜３０ｍｍ程度のステンレスなどの金属からなる略円柱状の外形を有する。
【００４１】
上部２２は先端が凸状（半円球形状）に加工されており、その最上部が支持部材の一端部２６となり、また下部２４は中空で、その内部には所定部分にプレート板２９がネジ止めや溶接などで固定され、このプレート板２９上には圧力値を電気信号に変換するロードセルなどの形状検知部材２７が設けられている。ロードセルの圧力感知部３２は間隙部２３を介して上部２２に繋がれている。
【００４２】
なお、下部２４には雄ネジ２５が切り込まれており、このネジ部２５はシーケンサーなどにより制御されるサーボーモーター（不図示）などに螺合されていて、それぞれの支持部材２０が個別に上下方向に移動可能な構造になっている。
【００４３】
また、各々の支持部材２０の上部２２に加わる圧力値を電気信号に変換して形状検知部材からのリード線２８を通じてラミネーター外部に導出し、コンピューターなどでその各々の圧力値を処理し、すべての支持部材２０に係る圧力値がほぼ等しくなるように支持部材２０を上下するよう予めプログラムしておく。
【００４４】
＜透光性部材の載置工程、並びに、モジュール本体の形成工程＞
次に、図６（Ｂ）に示すように、曲面を有する透光性部材１１を、該曲面が支持部材２０に対向するようにして載置面６上に載置する。
【００４５】
そして、図６（C）に示すように、透光性部材１１上に、封止材１４、１５及び一以上の太陽電池素子１２を配置してモジュール本体３０を形成する。例えば、受光面側封止材１４、接続タブ１３で接続した太陽電池素子１２、裏面側封止材１５、裏面シート１６を順に載置することが好ましい。
【００４６】
ここで、透光性部材１１は後述する加熱部材２１を介して載置面６上に載置されることが好ましく、これによって透光性部材１１の曲面に対して加わる熱のバラつきを抑制することが可能となる。
【００４７】
＜支持部材一端部の移動工程＞
次に、図６（D）に示すように、所定の形状検知部材により前記曲面の形状を検知し、該形状に応じて前記一端部同士を相対的に移動させる。
【００４８】
そして、支持部材の上部２２に加わる圧力値が等しくなるように、透光性部材１１の曲面形状に合わせて支持部材２０を上下に移動させて、支持部材２０の上下の移動が安定した時に、サーボーモーターの回転軸をロックする等の方法で支持部材２０の位置を固定するようにすればよい。
【００４９】
このように、載置面６の形状を透光性部材１１の曲面形状へ正確に追従させることができるため、透光性部材１１の曲面形状に合わせた載置面６を有する型をその都度作成することなく、透光性部材１１に加わる押圧負荷を低減しつつラミネートすることが可能となる。
【００５０】
本実施形態では、曲面形状の検知を、上述のように、圧力を検知することによって行うことから、ラミネート工程において透光性部材１１へ加わる押圧負荷のバラつきを抑制することが可能となる。特に、形状検知部材２７を支持部材２０の所定部位に設けることで当該効果をより効果的に発揮することができる。
【００５１】
＜モジュール本体の押圧工程＞
次に、図６（Ｄ）に示すように、支持部材２０と所定の押圧部材（ダイヤフラムシート）３とを用いてモジュール本体３０を押圧することで、透光性部材１１、封止材１４、１５および太陽電池素子１２を互いに圧着する。同時に、太陽電池素子１２を封止するようにすることが好ましい。
【００５２】
具体的には、上下両チャンバーを閉じ、下チャンバーを５０〜１５０Ｐａ程度減圧するとともに、加熱部材２１に通電してモジュール本体３０を１２０〜２００℃程度に昇温しする。その後さらに上チャンバーに徐々に大気を導入することにより、モジュール本体３０をダイヤフラムシート３と支持部材２０との間で加熱押圧して５〜２０分程度保持することでラミネートを行う。
【００５３】
これにより、受光面側封止材１４および裏面側封止材１５が軟化して太陽電池素子１２を封止すると共に、透光性部材１１に局所的に圧力が集中することなく曲面形状に沿うように均一に押圧することができるため、曲面を備えた任意の形状の太陽電池モジュールを歩留り良く簡単安価な方法でラミネートすることができる。
【００５４】
加熱部材２１としては、ラバーヒーターのように、２枚の屈曲性のある耐熱性の部材の間にニクロム線や導電性カーボンブラックやニッケル等の金属粉末を含有した発熱抵抗体用塗料を配置または塗布したものが好適に用いられ、例えばモジュール本体３０を均一に昇温する観点からモジュール本体３０の大きさより各辺１０〜３０ｍｍ程度大きなものを用いることが好ましい。また加熱部材２１は、あまりに薄くまた弾力性に富むものでは、透光性部材１１が支持部材２０の当接する部分のみに圧力が集中し、透光性部材１１に割れやクラックの発生する場合があるため、屈曲性を持ちながらも適度の硬度を備えたもの、例えばシリコンゴムシートやポリイミドシートで作製された、総厚が１〜６ｍｍ程度のものが好適に用いられる。
【００５５】
このようなラミネート（加熱押圧）による太陽電池素子の封止工程の後、モジュール本体３０を大気圧下の温度１００〜２００℃程度の架橋炉内で３０〜６０分程度処理し、封止材の架橋反応を促進する（架橋工程）。
【００５６】
以上のようにして、本発明に係る太陽電池モジュールが形成される。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。
【００５８】
例えば、太陽電池素子１２は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系などでも透光性部材の裏面に太陽電池素子１２を配置し、封止材１４、１５をラミネートして太陽電池素子１２を封入する太陽電池モジュールであれば適用される。
【００５９】
また、曲面形状の検知の方法としては、上述したような圧力を検知する方法に代えて、例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像装置を用いて曲面形状を認識し、この情報により支持部材を相対的に移動させる方法、或いは、支持部材がその内部にスプリングを備えた二重管構造のバネ圧プローブの構造を用いた方法を採用することができる。これらの方法であっても上述のような作用効果を得ることができ、さらに、前者の方法は複雑な曲面形状を持った透光性部材でも確実にその曲面形状を認識できる点で好ましく、後者の方法はコンピューターによる情報の処理が不要となり、装置の構造を簡略化できる点で好ましい。
【００６０】
さらに、上述の実施形態で説明した各工程の実施順序に代えて、図７に示すように、支持部材の配置工程、透光性部材の載置工程、支持部材一端部の移動工程、モジュール本体の形成工程およびモジュール本体の押圧工程の順で行っても良い。この場合であっても上述のような作用効果を得ることができ、さらに透光性部材を樹脂などの軽量なもので作成した場合は、モジュール本体から透光性部材を除いたものの他の部材の重量に依らず、透光性部材の曲面形状に対する確実な載置面の追従が可能となる点で好ましい。また、支持部材一端部の移動工程とモジュール本体の押圧工程とを実質的に同時に行っても良い。すなわち、モジュール本体３０への押圧に伴って載置面６に加わる圧力を検知することで支持部材一端部の移動を行うように制御することができる。この場合であっても上述のような作用効果を得ることができ、さらにラミネートの係る時間を短縮でき好ましい。
【００６１】
さらに、上述の実施形態において、加熱部材２１を支持部材２０と透光性部材１１との間に配置するようにしたが、これに代えて、加熱部材２１を裏面シート１６の上に配置してもよく、またモジュール本体３０の両側に載置しても良い。前者は透光性部材１１に対し熱が徐々に伝わるため透光性部材１１が均一に昇温でき、透光性部材１１が割れることが無い点で好ましく、後者はモジュール本体３０の昇温時間が短縮できる点で好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を用いて形成された太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの製造方法に係る太陽電池モジュールの分解断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、形状検知部材を備えた複数の支持部材からなる載置面上に曲面を有する透光性部材を載置した状態を示す側面図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの製造方法に係る支持部材の一例を示す側面図である。
【図５】図４の支持部材についての断面構造図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。
【図８】太陽電池モジュールの製造方法に用いられるラミネート装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：上チャンバーハウジング
２：上チャンバー真空領域
３：押圧部材（ダイヤフラムシート）
４：上チャンバー用真空ポンプ
５：下チャンバーハウジング
６：載置面
７、３０：モジュール本体
９：下チャンバー真空領域
１０：下チャンバー用真空ポンプ
１１：曲面を有する透光性部材
１２：太陽電池素子
１３：接続タブ
１４：受光面側封止材
１５：裏面側封止材
１６：裏面シート
２０：支持部材
２１：加熱部材
２２：支持部材の上部
２３：間隙部
２４：支持部材の下部
２５：支持部材のネジ部
２６：支持部材の一端部
２７：形状検知部材
２８：形状検知部材からのリード線
２９：形状検知部材の載置するためのプレート板
３２：圧力感知部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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