(57)【要約】【課題】ロール法による太陽電池モジュールの製造に適したリード線の引き出し構造を提供する。【解決手段】リード線引出し電極シートを金属板とし、太陽電池セルとの電気的接続部を櫛状形状とし、低融点金属または導電性粘着テープにより太陽電池セルと接続し、リード線を引き出す部分には、モジュールの背面側接着剤との剥離手段を備える。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面側透光性保護膜、表面側透光性接着剤、太陽電池セル、リード線引き出し電極シート、背面側接着剤、背面保護膜から構成される太陽電池モジュールおいて、リード線引き出し電極シートが金属板であり、太陽電池セルとの電気的接続部に櫛状形状を形成し、櫛状形状部の一部または全部を低融点金属で電気的に接続し、電気的接続部と電位の異なる太陽電池セル面部分に接触する部位には絶縁層を形成し、外部リード線を引出す部分には、背面側接着材との剥離手段を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
少なくとも表面側透光性保護膜、表面側透光性接着剤、太陽電池セル、リード線引き出し電極シート、背面側接着剤、背面保護膜から構成される太陽電池モジュールおいて、リード線引き出し電極シートが金属板であり、太陽電池セルとの電気的接続部に櫛状形状を形成し、櫛状形状部の一部または全部を導電性粘着テープにより太陽電池セルと電気的に接続し、電気的接続部と電位の異なる太陽電池セル面部分に接触する部位には絶縁層を形成し、リード線を引出す部分には、背面側接着材との剥離手段を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２記載の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルが電極を形成したプラスチック基板上に電気的活性層を形成したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３記載の太陽電池モジュールにおいて、表面側透光性保護膜および背面保護膜が５０μｍ厚み以下１０μｍ以上のプラスチックフィルムであ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールの外部リード線を引き出すための電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例として、表面が耐侯性のフッ素系フィルムで構成された太陽電池モジュールを図６に示す（例えば、特許文献１参照。）。表面側より少なくとも片面がコロナ放電処理された厚み５０μｍのＥＴＦＥフィルム６１、厚み０．４〜０．８ｍｍシート状ＥＶＡ６２、受光面側が１５〜３５μｍの厚みで塗装されたＳＵＳ基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル６３、０．４〜０．８ｍｍシート状ＥＶＡ６４、表面に腐食防止用のアルミニウム−亜鉛合金を構成した鉄板（背面保護膜）６５、鉄板６５には、出力を外部に取り出すためのリード線を貫通される孔が開けられており、その部分からリード線が引き出され、端子ボックスに接続される。これらのモジュールは、前記の順に重ね合わされた後、真空ラミネータを用いて、約１２０℃〜１６０℃の温度で加熱加圧し、接着固定を行った後、１３０℃〜１６０℃の乾燥機中でＥＶＡが加熱硬化される。次に電気出力を外部に取り出すための端子ボックスが取り付けられる。
これらのモジュール構成、製造方法では、下記の問題点がある。
１．薄板状のリード線を背面の孔から引き出すため、自動化が困難である。
２．電気的接続手段として半田付けを行うとプラスチック基板と太陽電池セルの金属電極との熱膨張係数の差による応力により付着力が低下する問題がある。
３．ロールラミネート時にリード線引き出し部の凹凸のため、気泡が残留し易い。
４．真空ラミネータを用いるためラミネートに時間がかかる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３５０１１７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ロール法によるモジュールの製造に適したリード線引出し構造を有する太陽電池モジュールを提供することにある。
【０００５】
【課題を達成するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、
少なくとも表面側透光性保護膜、表面側透光性接着剤、太陽電池セル、リード線引き出し電極シート、背面側接着剤、背面保護膜から構成される太陽電池モジュールおいて、リード線引き出し電極シートが金属板であり、太陽電池セルとの電気的接続部に櫛状形状を形成し、櫛状形状部の一部または全部を低融点金属で電気的に接続し、電気的接続部と電位の異なる太陽電池セル面部分に接触する部位には絶縁層を形成し、外部リード線を引出す部分には、背面側接着材との剥離手段を備え太陽電池モジュールとする。
【０００６】
もしくは、
少なくとも表面側透光性保護膜、表面側透光性接着剤、太陽電池セル、リード線引き出し電極シート、背面側接着剤、背面保護膜から構成される太陽電池モジュールおいて、リード線引き出し電極シートが金属板であり、太陽電池セルとの電気的接続部に櫛状形状を形成し、櫛状形状部の一部または全部を導電性粘着テープにより太陽電池セルと電気的に接続し、電気的接続部と電位の異なる太陽電池セル面部分に接触する部位には絶縁層を形成し、リード線を引出す部分には、背面側接着材との剥離手段を備えた太陽電池モジュールとする。
【０００７】
ここで、太陽電池セルが電極を形成したプラスチック基板上に電気的活性層を形成したものであることが適切である。また、表面側透光性保護膜および背面保護膜が５０μｍ厚み以下１０μｍ以上のプラスチックフィルムであると好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
太陽電池モジュールをロール法で製造するためには、特にリード線引き出し部の構造が重要である。
【０００９】
本発明の実施形態の１例を図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す。太陽電池セル２２の背面側の両端に、リード線引出し電極２２０が構成される。リード線引出し電極２２０の大きさは約５ｃｍ角で接着剤層も含めた合計厚みが０．２ｍｍ以下０．１ｍｍ以上で、太陽電池セルと接する面から順に接着剤２２４、絶縁フィルム２２２、接着剤２２３、金属板２２１が形成され、太陽電池セルとの接続部には、接着剤２２４、絶縁フィルム２２２形成されておらず、金属板２２１には櫛状形状が形成されている。太陽電池セルとの電気的接続は、半田付け、または導電性粘着剤付アルミニウムテープ等２２５により固定され電気的に接続される。
【００１０】
リード線引出し電極２２０は、貯蔵弾性率が１０７Ｐａ以下１０２Ｐａ以上の接着材（または粘着材）２２４により太陽電池セルに接着されている。
【００１１】
前記の外部リード線引出し位置（図２（Ａ）に示す）には、図２（Ｂ）に示すように、表面処理していないＥＴＦＥフィルム２２６が背面側接着材とリード線引出し電極の接着防止の目的で設置されている。モジュールラミネート後に半田コテ等の先端に加熱手段を有する工具により外部リード線引き出し電極部を露出させる。
【００１２】
半田付けの場合には、図２（Ｄ）に示す形状、櫛状電極の先端近傍に０．５〜３ｍｍφの孔を開け、孔の近傍のみ半田付けを行ないう。また、櫛状電極の幅を０．５〜３ｍｍとする。
【００１３】
係る構成を採用することにより、下記の作用が奏せられる。
【００１４】
モジュールの背面に０．１ｍｍ以下と薄いリード線引出し電極を構成することによりロール法での太陽電池モジュールの製造が可能になり、薄いリード線引出し電極を構成する接着剤（または、粘着材）層の３０℃における貯蔵弾性率を１０７Ｐａ以下にすることにより、太陽電池モジュールの巻き取りが可能になる。リード線引き出し電極の大きさを３ｃｍ角以上２０ｃｍ角以下（長方形でも良い。幅３ｃｍ以上、長さ３０ｃｍ以下）と大きくすることにより、水分浸入経路が長くなり、背面材に開けられた孔からの水分浸入が実用上問題のないレベルまで低減する。
【００１５】
また、太陽電池セルとの接続部には、孔または櫛状に形成された金属板を用いているため、応力集中個所が分散され、接続信頼性が向上する。
【００１６】
さらに、端子ボックス側に構成された接続リード線と半田付けにより電気的に接続される。端子ボックス側に引出しリード線が構成されているため引出しリード線の形状を固定し易く、したがって半田付けの自動化が容易である。
以下に発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【００１７】
太陽電池モジュールの構成、製造方法について述べる。
１．モジュールの構成
図１に示される太陽電池モジュールは、表面側透光性保護膜１として３６μｍ厚みの両面をコロナ処理したＥＴＦＥフィルム、表面側透光性接着剤２として０．４ｍｍ厚みのシート状のＥＶＡ、太陽電池セル４としてプラスチック基板ａ−Ｓｉセルを、背面側接着剤５として０．４ｍｍ厚みのシート状のＥＶＡ、背面保護膜６として黒色に着色された厚さ３６μｍのＥＴＦＥシートを用いた。
２．太陽電池セルの製造
プラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池セルを用いる。本実施例に用いた太陽電池セルは幅４２０ｍｍ長さ２６０ｍ、厚み５０μｍのカプトン基板上に幅４００ｍｍ、長さ８００ｍｍの太陽電池セルが２００枚構成されているものである。
３．リード線引出し電極のセルへの取り付け。
【００１８】
太陽電池セル背面の図２（Ａ）に示す位置にリード線引出し電極が構成される。図２のリード線引出し電極２２０の構成は、大きさ５ｃｍ角で厚み５０μｍの錫メッキ銅箔、大きさ５５ｍｍ×４０ｍｍで厚み２５μｍのカプトンフィルム２２２、錫メッキ銅箔２２１と絶縁フィルム２２２の間の接着剤２２３および太陽電池セルと絶縁フィルム間の接着剤層２２４から構成される。太陽電池セルと電気的に接続する部分には絶縁層は構成されず、先端に３〜８ｍｍの孔を開けた櫛状形状、もしくは角孔が形成されている。
【００１９】
リード線引出し電極２２０の取り付けは、導電粘着材付アルミテープ、または導電粘着材付ニッケル、導電粘着材付銅箔テープ、または半田を用いて電気的に接続される。
４．太陽電池モジュールのラミネート
図３にロール法によるモジュール製造装置の概要を示す。背面保護膜（幅４５０ｍｍ）６と背面接着剤層（幅４４０ｍｍ）５が重ね合わせて巻かれたコイルを取り付けたシート供給部３１から背面保護膜および背面接着剤層を巻き出し、太陽電池セルマウント装置３２の上で太陽電池セルと表面側太陽電池セル用保護膜（幅４１０ｍｍ）３をセル固定ロール３３により熱融着する。表面側透光性保護膜１、表面側透光性接着剤２を重ね合わせて巻かれたコイル（図示省略）から巻き出された、重ね合わせシート３４をラミネートロールＡとＢにより加熱加圧処理し一体化する。
この時の各部の設定条件は下記の通りである。
【００２０】
セル加熱ロール温度１３０℃
ラミネートロール温度　１５０℃
シート搬送速度　１ｍ／分
５．　太陽電池モジュールのキュアー
鋼板と厚み３ｍｍ、硬度５０のシリコーンゴムの間に太陽電池モジュールを挟み１５０℃加熱炉中で１ｈ加熱硬化される。
６．　端子ボックスの取り付け
図５（Ａ）に示す様にリード線接続部を僅かに加圧するように構成された電気的接続部を有する端子ボックスが、太陽電池モジュールの背面に接着される。
表面側透光性保護膜としては、公知のフッ素系保護膜（ＥＴＦＥ，ＦＥＰ）、フッ素系保護膜の片面にＳｉＯ２等を蒸着したフィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルム、紫外線吸収材入りクリアー塗料を表面に塗布したＰＥＴフィルムが等を用いることができる。
【００２１】
表面側透光性接着剤としては、シート状ＥＶＡ（過酸化物架橋タイプおよび、熱可塑性タイプ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＭ）、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、ビニルメトキシシラングラフト化ポリエチレン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
【００２２】
背面側接着剤としては、シート状ＥＶＡ（過酸化物架橋タイプおよび、熱可塑性タイプ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＭ）、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、ビニルメトキシシラングラフト化ポリエチレン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂および前期各樹脂にカ−ボン等の顔料を配合し着色したシートを用いるができる
リード線引出し電極の構成は、金属板の材質は銅箔で、半田メッキ、または錫、または錫と銀の合金をメッキ、または浸漬、溶射法等で構成したものを用いることができる。半田メッキ、錫メッキ等の厚みは、１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。
【００２３】
１μｍ以下では、銅の酸化防止に効果がなく、５μｍ以上では、製造時間が長くなる問題がある。
【００２４】
金属板の厚みとしては、０．１ｍｍ以下の薄いものが良く、より好ましくは、０．０５ｍｍ以下で０．０３ｍｍ以上である。
【００２５】
絶縁フィルムとしては、耐熱温度は１５０℃以上が好ましい。この理由としては、半田付けの際の変形防止である。耐熱温度が高いフィルムとしては、ポリイミドフィルム、アラミド樹脂フィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、液晶系ポリエステル樹脂フィルム等が挙げられる。
【００２６】
絶縁フィルムの厚みは１００μｍ以下２５μｍが好ましく、より好ましくは５０μｍ以下である。
【００２７】
また接着剤層の厚みとしては５０μｍ以下２０μｍ以上が好ましい。より好ましくは３０μｍ以下である。
【００２８】
この理由としては、リード線引き出し電極全体の厚みが厚くなると、太陽電池セルと電気的に接続した際に太陽電池セルを変形する恐れや、接続部に応力がかかる恐れがある等の問題点があるからである。
（実施例１）
１．モジュールの構成
太陽電池モジュールは、表面側透光性保護膜１として３６μｍ厚みの両面をコロナ処理したＥＴＦＥフィルム、表面側透光性接着剤２として０．４ｍｍ厚みのシート状のＥＶＡ（過酸化物架橋タイプ）、表面側太陽電池セル用保護膜３として表面をコロナ放電処理して、ＥＳＣＡで分析した表面組成が酸素量１０ａｔ％、窒素量３ａｔ％である厚さ２５ｍｍのＦＥＰフィルムを用いた。太陽電池セル４としてプラスチック基板ａ−Ｓｉセルを、背面側接着剤５として０．４ｍｍ厚みのシート状のＥＶＡ、背面保護膜６として黒色に着色された厚さ３６μｍのＥＴＦＥシートを用いた。
２．太陽電池セルの製造
プラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池セルを用いる。本実施例に用いた太陽電池セルは幅４２０ｍｍ長さ２００ｍ、厚み５０μｍのカプトン基板上に幅４００ｍｍ、長さ８００ｍｍの太陽電池セルが２００枚構成したものである。
３．リード線引出し電極のセルへの取り付け。
【００２９】
太陽電池セル２２の背面の図２（Ａ）に示す位置にリード線引出し電極２２０が構成される。図２（Ｂ）のリード線引出し電極２２０の構成は、大きさ５ｃｍ角で厚み５０μｍの錫メッキ銅箔２２１、大きさ５５ｍｍ×４０ｍｍで厚み２５μｍのカプトンフィルム２２２、錫メッキ銅箔２２１と絶縁フィルム２２２の間の接着材層２２３および太陽電池セルと絶縁フィルム間の接着剤層２２４から構成される。太陽電池セルと電気的に接続する部分には絶縁フィルムは形成されず、１０ｍｍ間隔に櫛状形状が形成されている。
【００３０】
リード線引出し電極の取り付けは、導電粘着材付アルミテープ２２５を用い電気的に接続した。
【００３１】
外部リード線接続部相当する部分には、外部リード線取り付け部を露出させる目的で、表面処理していない厚み２５μｍ大きさ約２０ｍｍ角のＥＴＦＥフィルム２２６を貼り付けた。
４．太陽電池モジュールのラミネート
図３にロール法によるモジュール製造装置の概要を示す。背面保護膜（幅４５０ｍｍ）６と背面接着剤層（幅４４０ｍｍ）５が重ね合わせて巻かれたコイルを取り付けたシート供給部３１から背面保護膜および背面接着剤層を巻き出し、太陽電池セルマウント装置３２の上で太陽電池セルと表面側太陽電池セル用保護膜（幅４１０ｍｍ）３をセル固定ロール３３により熱融着する。表面側透光性保護膜１、表面側透光性接着剤２を重ね合わせて巻かれたコイル（図示省略）から巻き出された、重ね合わせシート３４をラミネートロールＡとＢにより加熱加圧処理し一体化する。
この時の各部の設定条件は下記の通りである。
【００３２】
セル加熱ロール温度１３０℃
ラミネートロール温度　１５０℃
シート搬送速度　１ｍ／分
５．　太陽電池モジュールのキュアー
図４に示す様に、鋼板と厚み３ｍｍ、硬度５０のシリコーンゴムの間に挟み１５０℃加熱炉中で１ｈ加熱硬化される。
６．　外部引出し電極の露出
太陽電池モジュールの背面から、図５（Ｂ）の斜線で示す部分を、カッターナイフ、先端の尖った半田ゴテ、下止点精度の良い押圧プレス等により切り込みを入れて剥ぎ取る。この際、図示する外部電極露出用フィルムが存在することが、剥ぎ取りのために効果的である。
７．　端子ボックスの取り付け
図５（Ａ）に示す様にリード線接続部を僅かに加圧するように構成された電気的接続部を有する端子ボックスに接着される。
（実施例２）
実施例１のリード線引き出し電極に変えて櫛歯の先端に、孔を開けた金属板を用い、太陽電池セルとの接続を、低融点金属である半田により半田付けを用いた以外は実施例１と同様に作成した。ここで、接合温度としては、プラスティック基板の場合、３５０℃以下、より好ましくは３００℃以下が良い。この温度で接合できる材料の融点は、３００℃以下、好ましくは２００℃以下である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の太陽電池モジュールは、ロールラミネート法で容易にラミネートでき、従来の真空ラミネート法に比較して、量産性に優れている。
【００３４】
従来の真空ラミネート法では、２ｍ〜３ｍ／１０分であった生産量が、ロールラミネート法では、１０ｍ／１０分であり、３〜５倍の生産能力を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を説明するための太陽電池モジュールの断面図
【図２】リード線取り出し電極部の取り付け位置を示す図で、（Ａ）はリード線引出し部の構成位置を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ部断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ部断面図、（Ｄ）はリード線引出し電極の形状を示す図
【図３】ロール法による太陽電池モジュール製造装置の概要を示す図
【図４】太陽電池モジュールのキュアー工程の概要を示す断面図
【図５】太陽電池モジュールのリード線引出し部の拡大図で、（Ａ）は端子ボックスの接続構造を示す図、（Ｂ）は太陽電池モジュールのリード線引出し部の拡大図
【図６】従来の太陽電池モジュールの積層構造を示す模式図。
【符号の説明】
・　表面側透光性保護膜
・　表面側透光性接着剤
・　表面側太陽電池セル用保護膜
・　プラスチック基板ａ−Ｓｉ太陽電池セル
・　表面側接着剤
・　背面保護膜
【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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