(57)【要約】    【課題】残留ひずみの少なく、太陽電池モジュール基板の有効利用を図ることのできる太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。    【解決手段】少なくとも受光側透光性保護フィルム１、受光側透光性接着剤フィルム２、フレキシブルな基板とその上に形成された光電変換素子とからなる太陽電池セル３、背面側接着剤フィルム４および背面保護フィルム５の順に積層され、太陽電池セルの両側あるいは周囲に補強部材７が配置されたフレキシブルな太陽電池モジュールおいて、前記補強部材を太陽電池セル基板と同じ材料からなるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも受光側透光性保護フィルム、受光側透光性接着剤フィルム、フレキシブルな基板とその上に形成された光電変換素子とからなる太陽電池セル、背面側接着剤フィルムおよび背面保護フィルムの順に積層され、太陽電池セルの両側あるいは周囲に補強部材が配置されたフレキシブルな太陽電池モジュールおいて、前記補強部材は太陽電池セル基板と同じ材料からなることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
少なくとも受光側透光性保護フィルム、受光側透光性接着剤フィルム、フレキシブルな基板とその上に形成された光電変換素子とからなる太陽電池セル、背面側接着剤フィルムおよび背面保護フィルムを積層する工程を含む太陽電池モジュールの製造方法において、前記工程は前記各フィルムを回転する加熱されたロールの間に送り、加圧す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフレキシブルな太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
受光側透光性保護フィルム、受光側透光性接着剤フィルム、太陽電池セル、背面側接着剤フィルム、背面保護フィルムから構成され、太陽電池セルの両側あるいは周囲に補強部材が配置されたフレキシブルな太陽電池モジュールは、例えば、特許文献１に記載されている。
図１はフレキシブルな太陽電池モジュールの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。これらの太陽電池モジュールは、受光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（エチレンテレフタレート）からなる受光側透光性保護フィルム１、厚み0.4〜0.8mmのＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）からなる受光側透光性接着剤フィルム２、受光面側が15〜35μmの厚みで塗装されたＳＵＳ（ステンレス鋼）基板およびその上に形成されたa-Si光電変換素子からなる太陽電池セル３、0.4〜0.8mmシート状のＥＶＡからなる背面側接着剤フィルム４、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からなる背面保護フィルム５、太陽電池セル３間を接続する配線６、太陽電池セル３の側面に配置された補強部材７および端子ボックス８で構成される。太陽電池セル３および背面保護フィルム５はプラスチックからなる場合もある。これらの太陽電池モジュールは、前記順に重ね合わされた後、真空ラミネータを用いて、約120℃〜160℃の温度で加熱加圧され、接着固定された後、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。
【０００３】
これらの太陽電池モジュール構成、製造方法では、下記の問題点がある。
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。
ロール法を適用するためには、ＥＶＡによるロール表面の汚れや、ロールへの付着の防止。
ロール成形後、冷却、巻き取りまでのフィルムの伸びの防止。
特に所定寸法に切断された太陽電池セルの場合は、セルとセルの間の伸びが顕著になる。
ＥＶＡを用いた場合は、ＥＶＡの加水分解により発生する酢酸等により太陽電池セルの構成材料である、ＩＴＯ、金属電極、ZnO等が変質し特性が低下する問題が一部の太陽電池セルである。
【特許文献１】特開２０００−１３８３８９公報（第３−４頁、第1、２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロール法に従って太陽電池モジュールを加熱加圧し、加熱装置でキュアーし、太陽電池モジュールを巻き取る方法で太陽電池モジュールを作製する場合、巻き取りに必要な張力が必要なために、太陽電池セルの間の部分は太陽電池セルの基板による補強がなく太陽電池モジュールの力学的に弱い部分であり、伸び変形を起こす場合があった。その対策のため、太陽電池モジュールの側面に、金属薄板あるいは、または、ガラス織布からなる補給部材を配置することにより太陽電池モジュールの強度補強を行っていた。
しかし、本方法は真空ラミネータを用いる場合は有効であるが、ロール法を適用し、加熱ロールで加圧加熱し、加熱炉中で僅かな引っ張り力を加えながら、徐々に加熱硬化し巻き取る方法では、下記の問題点がある。
補強部材がガラス繊維織布の場合は、加熱ロールで過熱加圧するだけではガラス繊維織布中の空気と封止樹脂を十分に置換することができず、十分な補強効果が得られないだけでなく、屋外での使用中に織布中の空気が膨張し、膨れは発生する問題があった。
【０００５】
また、補強部材として金属を用いた場合は、封止樹脂の硬化による収縮と引っ張り力による太陽電池モジュールの伸び変形により、太陽電池モジュール中の補強金属には残留応力が残り、縮み易くなっている。
冷却後、太陽電池モジュールを所定寸法に切断したときに太陽電池モジュールが変形する問題があった。
この原因は、プラスチック基板から太陽電池素子と補強金属とのクリープ性の違いによると推定される。
プラスチック基板についても、補強金属と同様の力が懸かっているが、封止樹脂を硬化するための加熱と、封止樹脂であるＥＶＡの硬化時に発生するブタノール等の過酸物分解残渣の影響により、残留ひずみが緩和される。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点を解決して、残留ひずみの少なく、太陽電池モジュール基板の有効利用を図ることのできる太陽電池モジュールおよびそ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】
【０００７】
本発明の目的を達成するため、少なくとも受光側透光性保護フィルム、受光側透光性接着剤フィルム、フレキシブルな基板とその上に形成された光電変換素子とからなる太陽電池セル、背面側接着剤フィルムおよび背面保護フィルムの順に積層され、太陽電池セルの両側あるいは周囲に補強部材が配置されたフレキシブルな太陽電池モジュールおいて、前記補強部材を太陽電池セル基板と同じ材料からなるようにする。
少なくとも受光側透光性保護フィルム、受光側透光性接着剤フィルム、フレキシブルな基板とその上に形成された光電変換素子とからなる太陽電池セル、背面側接着剤フィルムおよび背面保護フィルムを積層する工程を含む太陽電池モジュールの製造方法において、前記工程は前記各フィルムを回転する加熱されたロールの間に送り、加圧することとする。
【発明の効果】
【０００８】
受光側透光性保護フィルム、受光側透光性接着剤フィルム、フレキシブルな基板とその上に形成された光電変換素子とからなる太陽電池セル、背面側接着剤フィルムおよび背面保護フィルムの順に積層され、太陽電池セルの両側あるいは周囲に補強部材が配置されたフレキシブルな太陽電池モジュールおいて、前記補強部材を太陽電池セル基板と同じ材料からなるようにしたため、太陽電池セルと補強材の熱膨張が同じとなり、太陽電池モジュール内に熱膨張のむらが生じないようになるため、太陽電池モジュール製造時にしわが生じたりせず、また使用時の環境温度変化の影響も受けにくく信頼性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る太陽電池モジュールも構成は従来の技術で示した図１に同じであるが、搬送張力による太陽電池セル間の伸びを防止する目的で帯状の補強部材７として、太陽電池セルの基板と同じ材料を用いている。
本発明について具体例を用いて、本発明に係る太陽電池モジュールの構成を製造工程に沿って述べる。
１.太陽電池モジュールの構成
図１に示される太陽電池モジュールは、受光側透光性保護フィルム１として36μm厚みの両面をコロナ処理されたＥＴＦＥフィルム、受光側透光性接着剤フィルム２として0.４mm厚みのシート状のＥＶＡ、太陽電池セル３としてプラスチック基板の太陽電池セル（次に説明する）を、背面側接着剤フィルム４として0.４mm厚みのシート状のＥＶＡ、背面保護フィルム５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
例えばカプトンからなるプラスチックよりなる基板を用いたa-Si太陽電池セルを用いる。太陽電池セルは先ず長尺の基板上に、基板幅より狭く、適当な長さの範囲に光電変換素子が数百枚形成されている領域が10ないし数10mmおきに一列に配列されたものである。
【００１０】
上記の光電変換素子が形成された後、長尺の基板から、まず両側部を適当な幅（数10mm）だけ切り離し、次いで切断して個別の太陽電池セルとした。切断された基板側部は、ロールに巻き取っておき、補強部材として用いた。
補強部材としては、別途基板と同じ材質同じ厚さの帯を用意しても問題はない。
３.リード線引出し電極のセルへの取り付け。
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、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２はロール方式の太陽電池モジュール製造装置の主要部の断面図である。太陽電池モジュール製造装置はシート供給装置（図示せず）から送り出された受光側透光性保護フィルム１および受光面側透光性接着剤フィルム２上に、個別の太陽電池セル３を重ね、ラミネートするため加熱テーブルＴ上で加熱ロ−ルＲ１で１次ラミネートする、そして背面側保護フィルム１および背面側接着剤フィルム２および、保護部材７を送り込み、加熱ロールＲ２、Ｒ３で挟み２次ラミネートする。
５.太陽電池モジュールの接着力発現
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100℃加熱炉中で1h加熱される。このとき、太陽電池セル構成材料表面に吸着された微量水分により、接着剤中のシラン化合物が加水分解し、接着金属表面と反応し、接着性が向上すると考えられる。
【００１１】
受光側透光性保護フィルムとしては、公知のフッ素系保護フィルム（ＥＴＦＥ、ＦＥＰ）、フッ素系保護フィルムの片面に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フィルム等を用いることができる。
受光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。
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。
【００１２】
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。
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。  
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以下である。
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。
【００１３】
絶縁フィルムの厚みは50μm以下が好ましく、より好ましくは25μm以下である。
また接着剤層の厚みとしては50μm以下が好ましい。より好ましくは30μm以下である。
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おそれや、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。
背面側保護フィルムとしては、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリプロピレン樹脂、環状脂肪族-ポリエチレン共重合体、ポリシクロペンテン樹脂（ＴＰＸ）、ポリカーボネート、アクリル樹脂のシート、およびこれらのシートの少なくとも片面にSiOx、あるいはSiOxとAlxOxとの混合物を蒸着した前記の各樹脂のシート、およびアルミ箔、鉄箔等の両面もしくは、片面に樹脂フィルムシートを接着剤により貼り付けたシートを用いることができる。
実施例１
長尺の太陽陽電池セルは幅480mm、長さ260m、厚み50μmのカプトン基板上に幅400mm、長さ800mmの範囲に光電変換素子が200枚形成されている領域が10mmおきに一列に配列されたものである。
【００１４】
上記の長尺の基板から、まず両側部を38mm幅切り離し、次いで805mm長に切断して個別の太陽電池セルとした。切断された基板側部は、ロールに巻き取っておき、補強部材として用いた。
太陽電池モジュール製造装置に切断された太陽電池セルを1枚ごとに所定間隔でラミネート装置（図２）に供給した。その両側には、補強部材７を配置し、上記の工程により太陽電池モジュールを作製した。この時の各部の設定条件は下記の通りである。
セル加熱ロール温度130℃、加圧力  10kg。
ラミネートロール温度  150℃、加圧力  100kg。
シート搬送速度  １m／分。
比較例１
実施例における接着材、構造1に変えてＥＶＡ（加熱架橋タイプ）を用いた。同様に太陽電池モジュール製造装置で作成後、工程５の加熱炉の温度を150℃にした以外は、実施例と同様に作製した。
【００１５】
各実施例および比較例の太陽電池モジュールについて高温放置試験、ヒートサイクル試験、ウエザロ試験で信頼性を評価した結果を表１に示す。
ヒートサイクル試験：−40℃〜90℃  （３時間サイクル）、変換効率（Eff）が5％変化するのに要する回数
△Eff=1-（ウエザロ試験1000h後のEff／安定化処理後のEff）
高温高湿放置試験：85℃、95％RH中に太陽電池モジュールを放置し300ｈ毎に変換効率を測定。
キセノンランプウエザロ試験機：光量1SUN、太陽電池モジュール温度70℃、相対湿度60％。
各試験サンプルには事前に500hの光安定化処理を実施した。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
この結果から本発明の太陽電池モジュールは比較例に比べ高温高湿放置試験の寿命が2倍以上であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】フレキシブルな太陽電池モジュールの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。
【図２】ロール方式の太陽電池モジュール製造装置の主要部の断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    受光側透光性保護フィルム
２    受光側透光性接着剤フィルム
３    太陽電池セル
４    背面側接着剤フィルム
５    背面保護フィルム
６    配線
７    補強部材
８    端子部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３    加熱ロール
Ｔ    加熱テーブル
【図１】
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【図２】
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