(57)【要約】【課題】  太陽電池モジュールに生じた傷を、外観を損なうことなく補修する。【解決手段】  光電変換素子１１に少なくとも熱架橋性の第１の樹脂からなる封止材１２及び、それよりも融点の高い保護フィルム１３を積層した太陽電池モジュール１０に生じた傷１６を補修するために、傷１６を覆うように補修フィルム１７を設けて、封止材１２の熱架橋温度、保護フィルム１３の融点、補修フィルム１７の融点のいずれよりも低い温度で加熱して圧着を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子に、少なくとも熱架橋性の第１の樹脂からなる封止材及び前記封止材より融点の高い第２の樹脂が積層された太陽電池モジュールの補修方法において、
前記太陽電池モジュールの受光面または非受光面に生じた傷を覆うように補修部材を設け、
前記補修部材を、前記封止材の架橋温度、前記第２の樹脂及び前記補修部材の融点の、いずれよりも低い温度で加熱して圧着することを特徴とする太陽電池モジュールの補修方法。
【請求項２】
前記補修部材が、前記受光面に設けられたエンボス構造の凹部を埋めるように、加熱して圧着することを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの補修方法。
【請求項３】
加熱温度は、架橋前の前記封止材の融点以下であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの補修方法。
【請求項４】
圧着と同時に脱気を行うことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの補修方法。
【請求項５】
前記補修部材は、基材と粘着材からなる粘着テープであり、前記補修部材の融点は、前記基材の融点であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの補修方法。
【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補修方法に関し、特に封止材に熱架橋性の熱可塑性樹脂を用いた太陽電池モジュールの補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは物流輸送時の振動、落下などにより傷がつく場合がある。特に受光面側は、施工時のミスや、長期にわたり設置している間に、雹などの飛来物により傷がつくことがある。
【０００３】
傷がついた太陽電池モジュールをそのまま使用していると、傷から進入した水分あるいは水蒸気により封止材や光電変換阻止の剥離が進行したり、封止材の添加剤が流出し封止材が変質したりするなど、特性の低下が生ずることがある。また水分を通じて地絡してしまうこともある。
【０００４】
特に、鋼板や瓦材上に光電変換素子が貼り付けられ、光の入射側にはガラスなどを設けない太陽電池モジュールは、光の入射側は樹脂フィルムだけであり、傷が付きやすい。この傷が付く原因としては物流輸送時の落下などの衝撃、施工時の工具の落下、施工終了時の足場の部材の衝突、長期使用期間中の太陽電池モジュールへの飛来物の衝突などが挙げられる。
【０００５】
従来の太陽電池モジュールの補修方法には、以下のようなものがあった。
例えば、特許文献１には、封止材料を非架橋として再融解により部分的補修を行うことが開示されている。具体的には、一般的な太陽電池モジュール用封止材として用いられているエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）の架橋物に変わり、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ビニリデンフロライド（ＶＤＦ）もしくは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフロライド（ＶＤＦ）を主成分として融点を有するフッ素ポリマーの封止材を開示している。それによると、封止材としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）の架橋物を用いた太陽電池モジュールは再溶融できないため、部分的な補修が不可能であるとしている。それに対し、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ビニリデンフロライド（ＶＤＦ）もしくは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフロライド（ＶＤＦ）を主成分として融点を有するフッ素ポリマーの封止材により光電変換素子を封止することで、非架橋であるために封止材を再溶融し、部分的な補修が可能であるとしている。
【０００６】
また、特許文献２には、熱可塑性樹脂からなる封止材を用いた太陽電池モジュールの封止材を再溶融し、部分的な補修をすることが開示されている。特許文献２では、特許文献１の問題を以下のように指摘している。
【０００７】
特許文献１において示されている封止材は、その融点が１００乃至３００℃と広範囲であり、特に２００℃以上の融点を有する封止材を簡易に加熱し、再溶融されることは困難である。さらに前述の樹脂は、融点が仮に低い場合であっても、そのメルトフローレートが低く加熱による流動性が乏しい。そのため補修が困難である。一方メルトフローレートが高すぎる場合には、加熱による封止材の流動が大きく、補修のために加熱した部分の封止材の膜厚が厚くなりすぎたり、薄くなりすぎたりする可能性がある。
【０００８】
それに対し、熱可塑性樹脂からなる封止材により封止された太陽電池モジュールの補修方法において、封止材のメルトフローレートをＪＩＳ  Ｋ７２１０の試験温度１９０℃、試験荷重２１．１８Ｎで５乃至３５ｇ／１０分とし、受光面もしくは非受光面の傷を加熱により補修することで、太陽電池モジュールの補修のための加熱により封止材が必要以上に流動するのを防ぎ、封止材の膜厚が不均一であるために生じる太陽電池モジュール表面へのごみなどの溜りを防ぎ、変換効率の低下や外観の著しい劣化を防ぐことが可能だとしている。
【０００９】
さらに、特許文献３には、表面もしくは裏面の傷を基材と粘着剤からなる粘着テープや、塗料からなる補修部材で覆うことで太陽電池モジュールを補修することが開示されている。正反射を防ぐために、太陽電池モジュール表面にエンボス加工が施されている場合には予め補修部材に波打ち処理をすることが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１０６５８９号公報（段落番号〔００２５〕〜〔００３２〕）
【特許文献２】特開２００２−２６３５８号公報（段落番号〔０００９〕〜〔００１１〕，〔００５５〕）
【特許文献３】特開平１１−３０７７９９号公報（段落番号〔００１２〕〜〔００３５〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１及び特許文献２で開示されている方法では、封止材として高い耐候性を備え、低価格である熱架橋性のＥＶＡなどの材料を用いることができない。また、耐候性を高くするためにフッ素樹脂などの保護フィルムを用いた構造をとると、保護フィルムの高い融点まで昇温しないと保護フィルム上に傷が残り、修復が不完全になるが、逆に昇温した場合には保護フィルムと封止材が混じり、やはり修復が不完全になるなどの問題があった。
【００１１】
一方、特許文献３のような補修部材に粘着テープを用いて補修を行う補修方法では、太陽電池モジュール表面に正反射を防ぐためのエンボスが設けられた場合には、粘着テープが粘着材で太陽電池モジュール表面に付着してモジュール表面になじまない。そのため、粘着テープと太陽電池モジュールとの間に、エンボスによる凹凸の形状に応じて空気の層ができ、降雨時にその空気の層に水が入り込んでしまう。これにより、モジュールの特性低下や地絡につながる、外観上補修部位が目立つなどの問題がある。また、補修部材に波打ち処理をした場合にも凹凸形状と波打ち処理形状を合わせる必要があり、補修が困難であるという問題がある。
【００１２】
さらには、加熱温度が保護フィルムや粘着テープの基材の融点以上になると、保護フィルムや粘着テープに皺がよって外観不良になり、封止材の架橋温度よりも高い温度で処理を行うと、やはり封止材の塑性変形が大きくなるという問題が生じることが明らかになっている。
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールに生じた傷を、外観を損なうことなく補修することが可能な太陽電池モジュールの補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では上記問題を解決するために、光電変換素子に、少なくとも熱架橋性の第１の樹脂からなる封止材及び前記封止材より融点の高い第２の樹脂が積層された太陽電池モジュールの補修方法において、前記太陽電池モジュールの受光面または非受光面に生じた傷を覆うように補修部材を設け、前記補修部材を、前記封止材の架橋温度、前記融点の高い樹脂及び前記補修部材の融点の、いずれよりも低い温度で加熱して圧着することを特徴とする太陽電池モジュールの補修方法が提供される。
【００１５】
このような方法によれば、補修部材を傷を覆うように設けて、さらに補修部材を、封止材の架橋温度、第２の樹脂及び補修部材の融点の、いずれよりも低い温度で加熱して圧着するので、補修部材は受光面または非受光面の凹凸に追従しつつ傷を覆うようになる。また、封止材の変形を防止し、第２の樹脂及び補修部材に皺がよって外観不良になることを防止する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽電池モジュールの補修方法によれば、光電変換素子に少なくとも熱架橋性の第１の樹脂からなる封止材及び、それよりも融点の高い第２の樹脂を積層した太陽電池モジュールに生じた傷を補修するために、傷を覆うように補修部材を設けて、封止材の熱架橋温度、第２の樹脂の融点、補修部材の融点のいずれよりも低い温度で加熱して圧着を行うことで外観を損なうことなく傷を補修することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態の太陽電池モジュールの補修方法を説明するための図であり、太陽電池モジュールの断面構成図を示している。
【００１８】
本発明の実施の形態で説明する太陽電池モジュール１０は、光電変換素子１１上の光の入射側に熱架橋性の第１の樹脂からなる封止材１２、封止材１２より融点の高い第２の樹脂（以下保護フィルムという）１３が積層され、非入射面（反対面）には封止材１４、鋼板からなる補強板１５が順次積層された構成となっている。
【００１９】
光電変換素子１１としては、例えば、ポリイミド基板に金属電極を成膜、アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと記述する）／アモルファスシリコンゲルマニウム（以下ａ−ＳｉＧｅと記述する）のタンデム構造の光電変換素子を形成したものを用いる。また、光の入射側の透明電極には、例えば、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）を用いる。
【００２０】
なお、光電変換素子１１の基板として他に、ＰＥＴ（Poly(Ethylene Terephthalate)）、ＰＥＮ（Poly(Ethylene Naphthalate)）、ポリアミド、ポリカーボネート、ＰＢＴ（Poly(Buthylene Terephthalate)）、ＰＰＳ（Poly(Phenylene Sulfide)）、液晶ポリマー、ＰＥＩ（Poly(Ether Imide)）、ＰＡＩ（Poly(Amide Imide)）などの樹脂フィルムやステンレス基板、ガラス基板を用いてもよい。また、ａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅのタンデム構造に限定しなくともよく、アモルファスカーボン（以下ａ−Ｃと記述する）、ａ−Ｓｉ、微結晶シリコン（以下μｃ−Ｓｉと記述する）、μｃ−ＳｉＧｅ、μｃ−ＳｉＣ、μｃ−Ｇｅなどを用いてもよい。またシングル構造や３層タンデム構造の光電変換素子を用いることもできる。透明電極としては、ＳｎＯ２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明導電膜を用いることもできる。
【００２１】
封止材１２、１４を構成する第１の樹脂は、熱架橋性の樹脂であり、高い耐候性を備え、低価格である架橋材入りのＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）を用いるのが望ましい。
【００２２】
保護フィルム１３を構成する第２の樹脂は、封止材１２、１４より融点の高いものであり、例えば、耐候性の高い、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体）フィルムを用いることが望ましい。なお、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）などのフィルムを用いてもよい。
【００２３】
補強板１５は、鋼板に限らず、他に瓦材、アルミニウム板、コンクリート、ステンレス基板などを用いてもよい。また、補強板１５を用いず、保護フィルムのみを用いる構成にすることもできる。さらに、封止材１４を用いて同時に補強板１５を固定する以外にも、接着剤やネジ止めにより補強材を固定するようにしてもよい。
【００２４】
なお、上記では光電変換素子１１の光の入射面側は封止材１２と表面の保護フィルム１３の２層構造としたが、ガラス繊維不織布などを挿入し、３層構造以上としてもよい。
こうして構成された太陽電池モジュール１０は、飛来物などのために傷１６が生ずる。本発明の実施の形態では、この傷１６を補修するために、傷１６を覆うように補修部材１７を太陽電池モジュール１０の受光面に設ける。
【００２５】
補修部材（以下補修フィルムという）１７は、例えば、基材と粘着材からなる粘着テープである。粘着テープは耐候性が要求されるため、保護フィルム１３と同様ＥＴＦＥを用いることが望ましい。また、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦなどのフィルムを用いてもよい。また、粘着材にはやはり耐候性が必要であるため、アクリル系の粘着材を用いることが望ましい。粘着材として他に、ブチルゴム系、シリコーン系材料、熱可塑性材料を用いてもよい。
【００２６】
さて、太陽電池モジュール１０の入射側の表面に凹凸があるような場合、単に補修フィルム１７を貼り付けるだけでは、補修フィルム１７がこうした凹凸に追従できない。そのため、補修フィルム１７と保護フィルム１３の間に空間ができる。すると、屋外での使用時にはこの凹部を通じて雨水が傷まで到達し、太陽電池モジュール１０が地絡する、封止材１２、１４の添加物が流出して耐候性が低下する、金属電極が腐食するなどの問題が生ずる。
【００２７】
そのため、本発明の実施の形態では、加熱ロールなどを用いて、補修フィルム１７を加熱して太陽電池モジュール１０の入射面に生じた傷を覆うように圧着して貼り付ける。加熱することで、粘着材の粘性が低下して、保護フィルム１３と補修フィルム１７がなじみ、間に発生する空間は少なくなり、雨水が入り込むことは無くなる。また、この加熱温度を架橋前の封止材１２、１４の架橋温度、保護フィルム１３の融点、粘着テープの基材の融点のいずれよりも低い温度とすることで、太陽電池モジュール１０の補修部位の変形を抑えることができる。また、温度を封止材１２、１４の架橋前の融点以下にすることで、さらに変形を抑えることができる。
【００２８】
なお、上記では、太陽電池モジュール１０の受光面に生じた傷についての補修について説明したが、非受光面側に補強板１５を用いず、保護フィルムのみを用いるような場合には、非受光面に生じた傷を補修することも、同様の方法で可能である。
【００２９】
前述したような凹凸は、正反射を防ぐため（防眩効果）や封止時の脱気のため、意図的に太陽電池モジュールの受光面にエンボス加工により施される場合がある。
以下では、特にエンボス加工により、凹凸（以下、エンボス構造と呼ぶ場合もある）を形成した太陽電池モジュールの補修方法について説明する。
【００３０】
図２は、受光面にエンボス加工を施した太陽電池モジュールに生じた傷の補修方法を説明する平面図である。
また、図３は、図２のＡ−Ａ線での断面図である。
【００３１】
図１と同様に、太陽電池モジュール２０は、光電変換素子２１上の光の入射側に封止材２２、保護フィルム２３が積層され、非入射面（反対面）には封止材２４、鋼板からなる補強板２５が順次積層された構成となっている。但し、封止材２２にはエンボス加工によりエンボス構造を形成してある。保護フィルム２３もこのエンボス構造に追従するように形成されている。
【００３２】
このような太陽電池モジュール２０に傷２６が生ずると、この傷２６を補修するために、傷２６を覆うように補修フィルム２７を太陽電池モジュール１０の受光面に設ける。
通常エンボスは、例えば、高さが０.０５〜０．５ｍｍ程度である。こうした構造では、エンボス構造による凹部２３ａには補修フィルム２７が追従できない。そのため図３のように、補修フィルム２７と保護フィルム２３間に空間２８が生ずる。このような空間２８は、前述したように、地絡や耐候性の低下、金属電極の腐食などの問題を引き起こすとともに、反射率が大きく、白っぽく見えてしまい外観を損なってしまうという問題を引き起こす。そこで、次に補修フィルム２７を加熱して圧着し空間２８を埋める処理を行う。
【００３３】
図４は、加熱処理後の太陽電池モジュールの平面図である。
また、図５は、図４のＡ−Ａ線での断面図である。
加熱処理は、前述したように、例えば、加熱ロールなどを用いて、補修フィルム２７を加熱して太陽電池モジュール２０の入射面に生じた傷２６を覆うように圧着して貼り付ける。加熱することで、粘着材の粘性が低下して、図５のように、保護フィルム２３と補修フィルム２７がなじみ、エンボス構造による凹部２３ａにより発生する空間２８は補修フィルム２７によって埋められて少なくなり、雨水が入り込むことは無くなる。また空間２８が現象することによって、外観も図４のように改善される。
【００３４】
なお、この加熱温度を架橋前の封止材２２、２４の架橋温度、保護フィルム２３の融点、粘着テープの基材の融点のいずれよりも低い温度とすることで、太陽電池モジュール２０の補修部位の変形を抑えることができる。また、温度を封止材２２、２４の架橋前の融点以下にすることで、さらに変形を抑えることができる。
【００３５】
以下、種々条件を変えて補修した太陽電池モジュールにおける、屋外暴露試験の結果を示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
上記の表１は、種々条件を変えて補修した太陽電池モジュールにおける、屋外暴露試験の結果を示す表である。
（実験例１）ポリイミド基板上に作製した光電変換素子を用いた太陽電池モジュールの傷の補修を行った。
【００３８】
太陽電池モジュールは、ポリイミド基板上にａ−Ｓｉ／ａ−ＳｉＧｅのタンデムセルを構成したものであり、光の入射面側には封止材として厚さ０．８ｍｍの架橋材入りのＥＶＡ、保護フィルムとして厚さ０．０３ｍｍのＥＴＦＥを順次積層し、反対面には厚さ０．８ｍｍの架橋材入りのＥＶＡ、厚さ約１ｍｍのステンレス基板の順に積層した構成となっている。これらは、１５０℃、２０分間昇温加熱処理され、９０％以上が架橋される。なお、ラミネート時に成型された剥離フィルムを用い、表面にエンボス構造を設けた。エンボス構造は幅、高さ共に０．３ｍｍ程度であった。
【００３９】
この太陽電池モジュールを次の方法で傷つけた。先端角が略６０℃の針に荷重２．４ｋｇｆをかけ、３０秒静止状態を保った後、３０ｍｍ／ｍｉｎの速度で走引し、３０ｍｍの長さで傷つけた。
【００４０】
この傷に対し補修を行った。補修は、厚さ５０μｍ程度のフッ素樹脂フィルムを基材とし、アクリル系の粘着材を用いた粘着テープを用い、傷から補修フィルム端部の沿面距離が１０ｍｍになるように粘着テープを切り出して接着して行った。接着時には、加熱ロールを用いて、補修フィルムごと補修部位を架橋前の封止材の融点以下の７０℃に加熱し、０．１ＭＰａの圧力を加えて接着した。なお、用いた封止材の軟化温度は８０℃、架橋温度は１５０℃程度である。この補修により、保護フィルム表面と補修フィルムの間の空間が残ってはいるものの減少し、外部から傷の部分に直接つながる経路がなくなった。また加熱ロールの端部の形状が転写される、補修部分が薄くなるなどの形状の問題も生じなかった。
【００４１】
こうして構成した補修済みの太陽電池モジュールの屋外暴露試験を行った。期間は１年間であり、暴露を行った場所は、海岸から１００ｍ程度に位置している。屋外暴露の期間後に、太陽電池モジュールの浸水通電試験による絶縁試験を行った。印加電圧は１０００Ｖである。
【００４２】
表１では、電流が１μＡ未満であったものが合格であるとして、○で示している。また、１μＡ以上１００μＡ未満であるものを△、１００μＡ以上のものを×で示した。実験例１の条件で補修した太陽電池モジュールは電流が１μＡ未満であり、合格であった。また、外観上の変化、部分的な膜厚変化、変形なども見られず、外観を○としている。
【００４３】
（実験例２）実験例１の場合と同じく傷の補修を行った。但し、補修部分を架橋温度の１５０℃より低い１３０℃に加熱しながら加熱ロールを用いて補修フィルムの圧着を行った。その他の条件は実験例１と同じである。その結果、補修フィルム、保護フィルム間の空間が実験例１の場合より減少したが、部分的にわずかにエンボス形状が平滑化した。そのため表１のように外観を△としている。絶縁試験の結果は、電流が１μＡ未満であったので合格であり、○としている。
【００４４】
（実験例３）実験例１の場合と同じく傷の補修を行った。但し、補修部分を脱気しながら圧着した。また、加熱温度は６０℃としている。脱気は真空ポンプで行い、エンボス部分から空気を吸引する。その他の条件は実験例１と同じである。その結果、補修フィルムと保護フィルム間にはほとんど空間が残らず、外観上ほかの部分と目立つ変化を見られなかった。よって、外観を○としている。また、絶縁試験の結果は、電流が１μＡ未満であったので合格であり、○としている。
【００４５】
表１には、さらに比較例として２つの例を挙げている。
（比較例１）ここでは、上記の実験例１、２と同じく傷の補修を行った。但し、加熱ロールではなくゴムロールで圧着を行った。つまり、加熱を行わないで圧着のみを行った。その結果、補修フィルム、保護フィルム間に空間が残り、屋外暴露試験後の絶縁試験で電流は、１００μＡ以上であった。そのため、表１では×と記している。また、外観も補修フィルムと保護フィルム間に残った空間により、反射率が大きくなり白っぽく見えてしまうという外観上の問題があり、×とした。
【００４６】
（比較例２）ここでは、比較例１と同じく傷の補修を行った。但し、封止材の架橋温度より高い１６０℃で加熱ロールによる圧着を行った。その結果、補修フィルム、保護フィルム間の空間は小さく、屋外暴露試験後の電流が１μＡ以下（表１で○としている）となったが、外観は、加熱ロール端部の後がモジュールにはっきりと残ったので、表１には×と記した。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
太陽電池モジュールに生じた傷を補修する場合に適用する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態の太陽電池モジュールの補修方法を説明するための図であり、太陽電池モジュールの断面構成図を示している。
【図２】受光面にエンボス加工を施した太陽電池モジュールに生じた傷の補修方法を説明する平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線での断面図である。
【図４】加熱処理後の太陽電池モジュールの平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線での断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  太陽電池モジュール
１１  光電変換素子
１２、１４  封止材
１３  保護フィルム
１５  補強板
１６  傷
１７  補修フィルム
【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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