(57)【要約】【課題】真空ラミネート装置の処理空間にモジュール構成材料をフェースアップに配置した状態で、太陽電池モジュールの受光面を平坦面に仕上げてラミネート処理が行なえるようにする。【解決手段】薄膜太陽電池の受光面側にシート状の封止接着剤と表面保護材，非受光面側に封止接着剤と裏面補強材５等のモジュール構成材料８を一体にラミネートした太陽電池モジュールの製造方法で、基板１０，脱気用枠体１１，および柔軟なダイヤフラム１２で構成した真空ラミネート装置９を使い、該装置に前記モジュール構成材料８を重ね合わせて配置し、処理空間を真空引き，加熱してラミネートする際に、受光面が上向きのフェースアップ積層で処理空間内に配置したモジュール構成材料に対し、剥離シート１６を介して最受光面側に平坦な当て板材（例えばアルミ板）１７を押し当ててラミネート処理を行う。【選択図】      図１
2004311571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜太陽電池の受光面側にシート状の封止接着剤と表面保護材，非受光面側に封止接着剤と裏面補強材を重ね合わせて一体にラミネートした太陽電池モジュールの製造方法であって、基板の周囲を脱気用枠体で囲み、その上に柔軟なダイヤフラムを被せた構成になる真空ラミネート装置を使用し、該装置の基板と枠体とダイヤフラムとで囲まれたラミネート処理空間内に前記のモジュール構成材料を重ね合わせて配置した上で、ラミネート処理空間を真空引きおよび加熱してラミネート処理を行う際に、
前記の真空ラミネート装置に対して、薄膜太陽電池の受光面を上に向けたフェースアップ積層でモジュール構成材料をラミネート処理空間内に配置するとともに、その最受光面側に剛性を有する平坦な当て板材を押し当ててラミネート処理を行う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２】
請求項１に記載の製造方法において、モジュール構成部材の表面保護材と当て板材の間に剥離用シートを介挿してラミネート処理を行う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３】
請求項１に記載の製造方法において、当て板材が金属板，ガラス板もしくは耐熱性の強化プラスチック板で、そのヤング率が９０００Ｎ／ｍｍ２  以上であることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜太陽電池に表面保護材，裏面補強材の外装を施して耐候性，機械強度を強化した太陽電池モジュールの製造方法、詳しくはモジュール構成部材の真空ラミネート処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になり、クリーンエネルギーの利用化促進から個人住宅用を中心に太陽電池の普及化が進んでおり、また軽量，薄形，大面積化および量産性の面で有利な太陽電池として、最近ではフィルム状のプラスチック基板に光電変換素子を形成した薄膜太陽電池が多く採用されるようになっている。ところで、この薄膜太陽電池自身は機械的強度，  耐候性も殆どないことから、太陽電池の表面を封止接着剤と表面保護材で覆い、さらに裏面側には封止接着剤と補強材を貼り合わせて耐候性，機械的強度を高めるように構成したサブストレート型太陽電池モジュールで屋外での使用に対応させるようにしている。
【０００３】
図３，図４は前記したサブストレート型太陽電池モジュール，および薄膜太陽電池を模式的に表したものであり、各図において、１はフィルム状プラスチック基板の上に非晶質の光電変換素子（アモルファスシリコンのｐｉｎ接合）を形成した薄膜太陽電池、２，３は太陽電池１の両面に貼り合わせて封止するシート状の封止接着剤（例えばＥＡＶ樹脂）、４は太陽電池１の最受光面（表面）側に積層した耐候性のあるフィルム状の表面保護材（例えばＥＴＦＥ樹脂）、５は裏面補強材、例えば厚さ０．４ｍｍ程度のガルバリウム鋼板（登録商標）、６は薄膜太陽電池１の＋極，−極の集電用電極１ａ，１ｂに接続してモジュールから引き出した電力取出用の内部リード線（例えば半田めっきした銅箔板）、７は内部リード線６の配線経路に沿って貼り合わせた粘着性絶縁テープである。なお、裏面補強材５として、鋼板の代わりに樹脂シート（例えばＤＸシート）を用いる場合もある。
【０００４】
また、上記のモジュール構成材料を積層して太陽電池モジュールを組み立てる方法として真空ラミネート装置を用い、この真空ラミネート装置の処理空間内に前記したモジュール構成材料８を重ねて配置した上で、処理空間を真空引き，加熱して一体にラミネートし、太陽電池モジュールを成形するようにした製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
次に、太陽電池モジュールの製造に用いる真空ラミネート装置の構成を図５，図６で説明する。すなわち、図示のように真空ラミネート装置９は、平坦な金属板で作られた基板１０と、該基板１０の上面外周を包囲するように立設した脱気用枠体１１と、この上に被せてラミネート処理空間を密封する柔軟性材料（例えば、シリコーンゴム）で作られたシート状のダイヤフラム（上蓋）１２とからなる。ここで、前記の脱気用枠体１１は断面三角形の板金品になり、その外周側のフランジ部を基板１０の上面に接合し、内周側の先端と基板１０との間に排気空気流の通路となる細隙を形成しており、この枠体１１の周壁から外方に引き出した排気ポート１１ａにバルブ１３を介して真空ポンプ１４を接続するようにしている。なお、脱気用枠体１１は基板１０の上に溶接接合（例えばＴＩＧ溶接）した上で、さらに気密性を確保するために枠体１１の外周フランジ部と基板１０との間にシーラント材で気密シールしている。また、枠体１１の先端と基板１０との間に形成した細隙が真空圧による枠体の変形によって潰れないようにするために、この部分には通気性シート（例えば、ステンレスワイヤで編んだ平織り金網）を介挿して敷設している。
【０００６】
次に、前記の真空ラミネート装置９を使って図３，図４に示した太陽電池モジュールを製作する際の手順を図７で説明する。まず、外周を脱気用枠体１１で囲まれた基板１０の上に通気性の剥離シート（ＰＦＡシート）１６を敷き、その上に図４で述べた太陽電池モジュールの構成材料８を位置合わせして順に重ねる。さらに、その上に別な剥離シート１６を敷いた上で、脱気用枠体１１の全周を覆うように上蓋としてダイヤフラム１２を被せる。
【０００７】
このセット状態で真空ラミネート装置９を加熱炉に搬入し、脱気用枠体１１の排気ポート１１ａにバルブ１３を介して真空ポンプ１４を接続する。続いて、真空ポンプ１４を始動し、モジュール構成材料を配置したラミネート処理空間（基板１０と脱気用枠体１１とダイヤフラム１２とで囲まれた空間）を真空引きし、積層した構成材料の間に残留している空気を脱気して系外に排出するとともに、封止接着剤が硬化するように炉内温度（略１５０℃）で加熱する。
【０００８】
上記の真空引きにより、ダイヤフラム１２が枠体１１の周面に密着してラミネート処理空間が減圧され、周囲圧力（大気圧）との差圧により基板１０とダイヤフラム１２との間にサンドイッチ状に挟まれたモジュール構成材料８の積層体に加圧力Ｐが加わるとともに、同時に加熱炉からの加熱により封止接着剤が硬化して各材料が一体にラミネートされるようになる。そして、封止材料の硬化時間が経過したところでバルブ１３を閉じ、ラミネート装置９の処理空間を真空圧に維持したままラミネート装置９を加熱炉から取り出して自然冷却し、最後にバルブ１３を開いて処理空間を大気圧に戻してダイヤフラム１２を取り除き、ラミネート処理した太陽電池モジュールの完成品を取り出す。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−８７７４３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の真空ラミネート装置９を用いて太陽電池モジュールのラミネート処理を行う場合に、処理空間にセットするモジュール構成材料８の並べ方としては、薄膜太陽電池の受光面を上にして基板１０の上に重ねて配置するフェースアップ積層と、受光面を下に向けて配置するフェースダウン積層とがある。
【００１１】
ここで、受光面を下に向けたフェースダウン積層で配置すると、図７で示すようにラミネート処理によりモジュール構成材８の最受光面側が平坦な基板１０に押し当てられて脱気，加熱されるので、ラミネート処理後の完成状態では受光面（表面保護材の表面）が平坦に仕上がる。
【００１２】
これに対して、受光面を上に向けたフェースアップ積層で配置すると、真空引きにより柔軟に変形可能なダイヤフラム１２がモジュール構成材料８の最受光面に押し当てられるため、ラミネート処理後の太陽電池モジュールは受光面が平坦に仕上がらない。また、図４のように薄膜太陽電池１のフィルム基板に箔導体の内部リード線６を重ねて配線した構造では、内部リード線６と光電変換素子領域との間に厚み方向の段差が残る。このために、ラミネート処理した後の状態では受光面側（表面保護材の表面）に内部リード線６との段差に起因する局部的な盛り上がり部分（凸部）が生じて太陽電池モジュール製品の外観性が損なわれるほか、太陽電池モジュールの取り扱い時に受光面の前記凸部が擦られるなどして、モジュールの受光面が傷付き、これが原因で耐候性が劣化するようになるといった問題が派生する。
【００１３】
一方、真空ラミネート装置の処理空間内に太陽電池モジュールの構成材料８を順に重ねて配置するセッティング作業について考察すると、フェースアップ積層で配置する場合には、最初に裏面補強材（不透明材料）５を置き、その上にシート状の封止接着剤３，薄膜太陽電池１，透明な封止接着剤２，表面保護材４を順に所定に重ね位置に位置合わせして重ねていくので、その積層作業の過程で封止接着剤２，表面保護材４を透視して薄膜太陽電池１との相対的な重なり状態を目視チェックしながら作業を進めることができる。
【００１４】
これに対して、フェースダウン積層で配置すると、真空ラミネート装置の基板１０に対して透明な表面保護材４，封止接着剤２を先に配置し、その上に薄膜太陽電池１を並べた後、最後に不透明な裏面補強材５をおくことになる。したがって、各構成材料を重ね合わせてセットした状態では、裏面補強材５が最上位置に重なるため、薄膜太陽電池１との相対的な重なり状態を目視チェックすることができない。このために、薄膜太陽電池１の上に重ね合わせた封止接着剤２と裏面補強材５との間に相対的なずれが生じて太陽電池が多少側方にはみ出しても、これを目視チェックすることが困難で、そのままラミネート処理を施すとモジュールの封止が不完全となるおそれもある。
【００１５】
このことから、太陽電池モジュールのラミネート処理工程では、フェースアップ積層の状態でモジュール構成材料を真空ラミネート装置の処理空間に配置するのが好ましい。しかしながら、先述のようにモジュール構成材料をフェースアップ積層にしてラミネート処理すると、ラミネート装置へのセット状態を目視チェックできる利点がある反面、太陽電池モジュールの受光面が平坦に仕上がらないといった相反する課題が残る。
【００１６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、真空ラミネート装置を使用して太陽電池モジュールの構成材料をラミネート処理する際に、モジュール構成材料をフェースアップ積層としてラミネート装置の処理空間に配置した場合でも、ラミネート処理でモジュールの受光面を平坦面に仕上げることができるように改良した太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、薄膜太陽電池の受光面側にシート状の封止接着剤と表面保護材，非受光面側に封止接着剤と裏面補強材を重ね合わせて一体にラミネートした太陽電池モジュールの製造方法であって、基板の周囲を脱気用枠体で囲み、その上に柔軟なダイヤフラムを被せた構成になる真空ラミネート装置を使用し、該真空ラミネート装置の基板と枠体とダイヤフラムとで囲まれたラミネート処理空間内に前記太陽電池モジュールの構成材料を重ね合わせて配置した上で、ラミネート処理空間を真空引きおよび加熱してラミネート処理を行う際に、
前記の真空ラミネート装置に対して、薄膜太陽電池の受光面を上に向けたフェースアップ積層でモジュール構成材料をラミネート処理空間内に配置するとともに、その最受光面の上に剛性を有する平坦な当て板材を押し当ててラミネート処理を行う（請求項１）こととする。
【００１８】
これにより、ラミネート処理時には太陽電池モジュールの最受光面に剛性がある平坦な当て板材が当接し、この当て板材の背後からラミネート装置のダイヤフラムを介して加圧力を受けるようになり、かつこの状態を保ったまま加熱処理により封止材料が硬化する。したがって、ラミネート処理後の状態では、太陽電池モジュールの受光面が平坦面に仕上がるようになる。
【００１９】
また、本発明によれば、前記方法の実施には次記のような態様を付加して行うこととする。
【００２０】
（１）  モジュール構成部材の表面保護材と当て板材の間に剥離用シートを介在させてラミネート処理を行うようにし（請求項２）、処理中に流れ出た接着剤でモジュールと当て板材とが貼り付くのを防ぐようにする。
【００２１】
（２）  当て板材は、ラミネート処理中の真空加圧を受けてそれ自身が変形することのないようにするために、剛性の高い金属板，ガラス板，もしくは耐熱性の高い強化プラスチック板を用いるものとし、実用的にはそのヤング率を９０００Ｎ／ｍｍ２  以上とする（請求項３）。なお、このヤング率の値はエポキシ樹脂に強化材としてガラスを混在させたＦＲＰ（強化プラスチック）のヤング率に相当するもので、これにより太陽電池モジュールの受光面が平坦に仕上がるのを保証できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、図１は真空ラミネート装置を使って太陽電池モジュールをラミネート処理している状態を表す図、図２はラミネート装置にフェースアップ積層でセットするモジュール構成材料を模式的に表した図であり、実施例の図中で図３〜図７に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
【００２３】
この実施例においては、真空ラミネート装置９に対し、先ず基板１０の上に剥離シート１６（例えばＰＦＡシート）を敷いてその上に図２のようにモジュール構造材料８の各材料をフェースアップ積層として裏面補強材５，封止接着剤３，薄膜太陽電池１，封止接着剤２，表面保護材４の順に重ね合わせて配置し、さらにモジュール構成材料８の上面（受光面側）には剥離シート１６を挟んで剛性のある平坦な当て板材（例えば、板圧１ｍｍのアルミ板）  １７を重ねた上で、最後に上蓋としてのダイヤフラム１２を被せる。
【００２４】
続いて図７で述べたと同様に真空ラミネート装置９を加熱炉に搬入し、ここで真空引きによりラミネート処理空間を圧力１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）まで減圧し、さらにこの真空圧を保ちながら炉内温度を１５５℃で３０分加熱してモジュール構成材料８を一体にラミネートして太陽電池モジュール（モジュールサイズ５００×２００ｍｍ）を作製する。
【００２５】
この方法では、ラミネート処理中に平坦な剛性の当て板材１７をモジュール構成材料８の受光面側に押し当てて真空引きし、この状態を保ちながら封止接着剤を硬化させて各構成材料をラミネートする。これにより、図３，図４で述べたように薄膜太陽電池１のフィルム基板に貼り付けた内部リード線６で光電変換素子面との間に段差があっても、この段差は封止接着剤２が流動することにより吸収され、ラミネート処理された太陽電池モジュールの受光面は当て板材１７との当接により平坦面に仕上がるようになる。
【００２６】
なお、当て板材１７としては、アルミ板の他にガラス板，あるいはガラス繊維入りのエポキシ樹脂板（ＦＲＰ板）を採用してもよい。また、当て板１７は、真空引きによる加圧力で変形しないように、ヤング率９００Ｎ／ｍｍ２  以上の剛性材を用いるものとする。また、当て板材１７は真空ラミネート装置９のダイヤフラム１２とは別部品としてモジュール構成材料８の上に重ねるほか、あらかじめダイヤフラム１２の内面に貼り付けておき、モジュール構成材料８をラミネート処理空間に配置した後、その上にダイヤフラム１２を被せる際に当て板１７を重ね合わせるようにして実施することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、薄膜太陽電池の受光面側にシート状の封止接着剤と表面保護材，非受光面側に封止接着剤と裏面補強材をラミネートして一体化する太陽電池モジュールの製造方法であって、基板の周囲を脱気用枠体で囲み、その上に柔軟性なダイヤフラムを被せた構成なる真空ラミネート装置を用い、該装置の基板と枠体とダイヤフラムとで囲まれたラミネート処理空間内に前記のモジュール構成材料を重ね合わせて配置した上で、ラミネート処理空間を真空引きおよび加熱してラミネート処理を行う際に、前記の真空ラミネート装置に対して、薄膜太陽電池の受光面を上に向けたフェースアップ積層でモジュール構成材料をラミネート処理空間内に配置するとともに、その最受光面側に剛性を有する平坦な当て板材を押し当ててラミネート処理を行うようにしたことにより、
モジュールの各構成材料を重ね合わせて真空ラミネート装置の処理空間に配置する際に、上方から受光面側の透明な材料を透視して薄膜太陽電池とその上に重ねた封止接着剤，表面保護材との重なり合いが適正か，位置のずれがないかを目視チェックすることができ、しかもラミネート処理中はモジュールの最受光面に剛性のある平坦な当て板材を押し当てて真空引き，加熱を加えることで、太陽電池モジュールの最受光面を平坦に仕上げることができる。
【００２８】
また、ラミネート処理の際に当て板材料とモジュール構成材料との間に剥離シートを介挿したことで、当て板材が太陽電池モジュールの受光面に結着してしまう不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の説明図デ真空ラミネート装置を使って太陽電池モジュールをラミネート処理している状態を表す図
【図２】図１の真空ラミネート装置にフェースアップ積層でセットするモジュール構成材料を模式的に表した図
【図３】太陽電池モジュールの積層構造を模式的に表した分解斜視図
【図４】図３における薄膜太陽電池の平面図
【図５】図３の太陽電池モジュールのラミネート処理に用いる真空ラミネート装置の本体の構成斜視図
【図６】図５の本体にダイヤフラムを組み合わせた断面側視図
【図７】図６の真空ラミネート装置の処理空間に図３のモジュール構成部材を配置して行うラミネート処理の状態を表す断面側視図
【符号の説明】
１    薄膜太陽電池
２，３  封止接着剤材
４    表面保護材
５    裏面補強材
８    モジュール構成材料
９    真空ラミネート装置
１０    基板
１１    脱気用枠体
１１ａ  排気ポート
１２    ダイヤフラム
１６    剥離シート
１７    当て板材
【図１】
2004311571.tif 000003
【図２】
2004311571.tif 000004
【図３】
2004311571.tif 000005
【図４】
2004311571.tif 000006
【図５】
2004311571.tif 000007
【図６】
2004311571.tif 000008
【図７】
2004311571.tif 000009