(57)【要約】半導体結晶基板（１３）を撓んだ状態で支持材に固定する。半導体結晶基板（１３）を、表面カバー材（１１）と裏面カバー材（１２）との間に設けられた透明樹脂材（１６）に固着することが好ましい。
2004534404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体結晶基板と、
曲面構造を有する支持材と、を備える太陽電池モジュールであって、
前記半導体結晶基板を撓んだ状態で前記支持材に固定したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記半導体結晶基板は、曲面構造を有する表面カバー材と裏面カバー材との間に挟まれてい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。
【請求項３】
前記半導体結晶基板は撓んだ状態で透明樹脂材に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記半導体結晶基板は、単結晶または多結晶のシリコン基板から構成されてい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。
【請求項５】
前記半導体結晶基板は１５０μｍ以下の厚さを有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。
【請求項６】
前記透明樹脂材は、エチレンビニルアセテートフィルムからなることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
複数の半導体結晶基板が前記支持材に固定され、前記半導体結晶基板は配線により互いに電気的に接続されてい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。
【請求項８】
前記太陽電池モジュールは半円筒形状であ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。
【請求項９】
半導体結晶基板を未硬化の樹脂材の間に挟み込み、
未硬化の前記樹脂材を前記半導体結晶基板と共に曲面構造を有する表面カバー材に対して押圧し、
未硬化の前記樹脂材を加熱して硬化させることで前記半導体結晶基板を撓んだ状態に保持させると共に前記樹脂材を前記表面カバー材に固着させる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１０】
平面部材を用意し、
前記平面部材を加熱し撓ませて前記曲面構造を形成することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
平面部材を用意し、
前記平面部材を押圧しながら加熱することにより前記平面部材を撓ませて前記曲面構造を形成することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記樹脂材は真空炉内で加熱され硬化されることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記半導体結晶基板は、単結晶または多結晶のシリコン基板から構成されることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記半導体結晶基板は１５０μｍ以下の厚さを有することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記樹脂材の間に複数の半導体結晶基板を配置することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１６】
屋根瓦を形成するための型を使用して前記曲面構造を形成することを特徴とする請求項９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及びその製造方法に係り、特に薄膜状の半導体結晶基板を備えた太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光の放射エネルギーを吸収して直接電力に変換する半導体の電気接合装置である。太陽光の放射エネルギーを効率よく吸収するためには、太陽電池モジュールを、曲面を有する屋根等の上に設置することが好ましい。従来から、曲面構造の表面に太陽電池モジュールを形成し、太陽光を電力に効率よく変換する要望が存在していた。このような、曲面構造、即ち曲面を有する構造、を有する場所に設置が可能な太陽電池モジュールは、曲面構造を有するシート上にアモルファス太陽電池を形成することにより製造することが可能である。しかしながら、アモルファス太陽電池は、太陽光の電力への変換効率が低く、比較的狭い面積で大きな電力を得ようとするには問題があった。
【０００３】
一方で、単結晶・多結晶シリコン基板を用いた太陽電池は、太陽光を高効率で電力に変換することが可能である。ところが、これらの太陽電池は一般にその厚さが厚いため曲げることが難しく、平板状の太陽電池を用いた太陽電池モジュールが市場に供給されていた。しかしながら、太陽電池モジュールが平板状だけではなく曲面状に形成できれば、その設置可能な領域が格段に増加する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、曲面構造を有し、太陽光を高効率で電力に変換することができる太陽電池モジュール及びその製造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】
【０００５】
本発明に係る太陽電池モジュールは、半導体結晶基板と、曲面構造を有する支持材とを備え、前記半導体結晶基板を撓んだ状態で前記支持材に固定したことを特徴とする。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、半導体結晶基板を未硬化の樹脂材の間に挟み込み、未硬化の前記樹脂材を前記半導体結晶基板と共に曲面構造を有する表面カバー材に対して押圧し、未硬化の前記樹脂材を加熱して硬化させることで前記半導体結晶基板を撓んだ状態に保持させると共に前記樹脂材を前記表面カバー材に固着させることを特徴とする。
【０００６】
上述した本発明によれば、太陽電池を構成する半導体結晶基板は、例えばその厚みが１５０μｍ以下と極めて薄いので、半導体結晶基板を撓ませて曲面構造を有する支持材に固定することが可能である。これにより、曲面構造を有する太陽電池モジュールが製造でき、しかも、半導体結晶基板を用いることにより太陽光を高効率で電力に変換することができる。
本発明の上述した又はそれ以外の目的、特徴、及び効果は、本発明の例示である好ましい態様を示す図面と共に以下の説明で明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールについて図１乃至図４を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール１０は、曲面構造（曲面を有する構造）を有する表面カバー材１１と、裏面カバー材１２と、表面カバー材１１と裏面カバー材１２との間に挟まれた複数の太陽電池１３とを備えている。それぞれの太陽電池１３は、厚さ１５０μｍ以下の単結晶または多結晶のシリコン基板から構成されている。これらの太陽電池１３は、本来平板状である。図１に示すように、太陽電池１３の厚さが薄いため、これらは湾曲した状態で透明樹脂材１６の中に固定されている。太陽電池１３は、配線１４により相互に電気的に接続されている。本実施形態では、表面カバー材１１、裏面カバー材１２、透明樹脂材１６が支持材を構成する。厚さ１５０μｍ以下の単結晶シリコン基板として、例えば日本国特許出願１１−１２５０６４号（日本国出願公開２０００−３１９０８８号）、もしくは日本国特許出願２０００−２７５３１５号に開示されている装置で作られるリボン状結晶またはウエブ結晶が利用できる。
【０００８】
表面カバー材１１は透明なガラスまたはプラスチックから作られている。例えば、表面カバー材１１としては、厚さ約３．２ｍｍの太陽電池モジュール用のガラス板を曲げ加工したものが好適に用いられる。裏面カバー材１２は、フッ素系の薄膜、アルミニウム等の金属板、樹脂板、またはガラス板などが好適である。裏面カバー材１２は、表面カバー材１１に対応した曲率半径を有している。表面カバー材１１の曲率半径は、太陽電池１３の撓み性から最小５０ｍｍ程度にまで小さくすることができる。透明樹脂材１６には、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの接着フィルムが用いられる。この透明樹脂材１６は、架橋した（硬化した）状態で撓んだ状態の太陽電池１３を保持すると共に、表面カバー材１１及び裏面カバー材１２に接合されている。透明樹脂材１６は可視光線に対して透明であり、表面カバー材１１を通過して入射した太陽光をほとんど損失なく太陽電池１３の受光面に伝達することができる。
【０００９】
次に、太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。図２Ａは曲面構造を有する表面カバー材の製造方法を示す。まず、凹状の面２１ａを有する例えばＳＵＳ３０４などの金属から構成される型２１を準備する。但し、型２１の材料は１０００℃程度の温度に耐えうるものであればよい。また、平板状の太陽電池モジュールに好適な、例えばソーダガラス、合成石英ガラスなどからなるガラス板２２を準備する。そして、このガラス板２２を凹面２１ａを有する型２１の上に載置する。この状態で、型２１及びガラス板２２を７５０〜８５０℃程度にまで炉中で加熱する。これにより、ガラス板２２は、型２１の凹面２１ａに沿うように自重で曲げられる。そして、ガラス板２２が割れないようにゆっくりとその温度を下げていくことで、曲面構造を有する表面カバー材１１が形成される。このようにして、図２Ｂに示すように、ガラス２２は曲面構造となり、表面カバー材１１として用いられる。なお、本実施形態では、ガラス板２２が平面部材に相当する。
【００１０】
この実施形態では、凹面２１ａを有する型２１を用い、平坦なガラス板２２をその自重を利用して曲げることで曲面構造を有する表面カバー材１１が形成される。これに代えて、２つの型などの適当な工具を用いて平坦なガラス板２２を型などに挟み込んだ状態で加熱変形させることにより平坦なガラス板２２を強制的に曲げるようにしてもよい。また、型２１に代えて、軟化したガラスをロール等を用いて曲面構造に成形してもよい。市販の曲面ガラス板を表面カバー材１１として使用してもよい。なお、表面カバー材１１は、ポリカーボネート等のプラスチック材であってもよい。表面カバー材１１がプラスチック材である場合には、射出成形法等を用いて湾曲した形状の表面カバー材を形成することができる。
【００１１】
図３は、図１に示す太陽電池モジュールの製造方法の一例を示す。図３に示すように、図２Ａ及び図２Ｂに示す方法や他の方法を用いて成形した表面カバー材１１と、未硬化のエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）フィルム１６ａ，１６ｂと、太陽電池１３と、裏面カバー材１２とを準備する。それぞれの太陽電池１３は、長さ１０ｃｍ、幅５ｃｍ、厚さ１５０μｍ以下の単結晶または多結晶のシリコン基板から構成されている。これらの太陽電池１３は、配線１４により相互に電気的に接続されている。その太陽電池１３を挟み込むようにＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂが配置される。そして、表面カバー材１１と裏面カバー材１２は、ＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂ、太陽電池１３からなる積層構造の上下に配置される。ここで、裏面カバー材１２は、例えばフッ素系のフィルム材であり、耐水性、耐湿性などの耐環境性に優れた材料が選定される。
【００１２】
次に、凸型の押し型２５と凹型の押し型２６との間に、表面カバー材１１、裏面カバー材１２、ＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂ、太陽電池１３からなる積層構造を挟み込む。そして、凸型の押し型２５を凹型の押し型２６に対して押圧し、積層構造を真空炉内で２００℃程度の温度で加熱圧着させる。この積層構造の加熱圧着は、１３３Ｐａ以下の真空下で、約２００℃に維持させたまま約３０分程度行うことが好ましい。
【００１３】
なお、この真空排気は、ＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂ間に形成された微小な空間または空隙から空気を抜くことを主たる目的としているため、必ずしも真空炉を用いる必要はなく、局部的な真空排気方法を用いてＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂ間の空気を排気してもよい。加圧工程では、上述した押し型２５，２６を用いることなく、空圧や水圧などによって積層構造を加圧することもできる。
【００１４】
また、図４に示すように、表面カバー材１１を凸型の押し型２５側に配置し、裏面カバー材１２を凹型の押し型２６側に配置してもよい。この配置では、ＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂは太陽電池１３と共に表面カバー材１１の凸面に固着される。したがって、完成した太陽電池モジュールを、凹面を有する屋根などに設置することができる。
【００１５】
積層構造は真空炉にて加熱され固着されるため、ＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂ間にある空気が抜かれ、このＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂには架橋状態が形成され、これにより樹脂が硬化する。したがって、ＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂは、太陽電池１３を撓んだ状態で保持すると共に、表面カバー材１１と裏面カバー材１２とに強固に接着される。加圧下で加熱すると、ＥＶＡフィルム１６ａ，１６ｂは透明樹脂材１６になり、これにより、強固な太陽電池モジュールの積層構造が製作される。製作された太陽電池モジュールの積層構造の余分な部分をカッティングし、配線用電極の形成などの処理を行い、半円筒形状の太陽電池モジュール１０が得られる。太陽電池モジュール１０の曲率半径は、各太陽電池１３の大きさ、配線材、その他の条件に依存するが、最小５０ｍｍ程度の曲率半径の太陽電池モジュールが得られる。
【００１６】
上記実施の形態では、凹面２１ａを有する型２１を用いて太陽電池モジュールの曲面構造が形成される。これに代えて、太陽電池モジュールを屋根瓦の最表面に適合させるために屋根瓦の型を用いて太陽電池モジュールの曲面構造を形成してもよい。これにより、太陽電池モジュールを屋根瓦の最表面に設置することができ、太陽光を効率よく電力に変換することができる。各種建物の屋根はその美観上から曲面構造を有することが多いが、そのような曲面状の屋根の建材として本発明に係る太陽電池モジュールを好適に使用することができる。また、電柱に本発明に係る太陽電池モジュールを設置することも可能である。
【００１７】
本発明に係る太陽電池モジュールは、曲面構造を有すると共に、高効率で太陽光を電力に変換することができる。本発明に係る太陽電池モジュールは曲面構造を有しているので、従来の平板状の太陽電池モジュールに比べてその設置場所を著しく拡大することが可能となる。
【００１８】
これまで本発明の好ましい一実施例を詳細に示したが、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は太陽電池モジュール及びその製造方法に好適に用いられ、特に薄膜状の半導体結晶基板を備えた太陽電池モジュール及びその製造方法に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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断面図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは表面カバー材の形成方法を説明するための図である。
【図３】図３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説明するための概略図である。
【図４】図４は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説明するための概略図である。
【国際公開パンフレット】
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2004534404.tif 000006
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2004534404.tif 000008
2004534404.tif 000009
2004534404.tif 000010
2004534404.tif 000011
2004534404.tif 000012
2004534404.tif 000013
2004534404.tif 000014
【国際調査報告】
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