(57)【要約】【課題】接着部材の配置を最適化し、バックフィルム側への力の伝達を制御することで、架台との連結状態の時にも耐久性に優れた構造を得ること。【解決手段】透光性の基板としてのガラス基板１と、このガラス基板１上に形成された薄膜太陽電池セル２と、薄膜太陽電池セル２を覆うように薄膜太陽電池セル２の裏面側に貼着されたバックフィルム４と、バックフィルム４に装着された補強材７とを具備した太陽電池モジュール１０であって、補強材７は、弾性率の異なる第１および第２の接着部材６，５により、バックフィルム４に固着される。【選択図】図１−２
2013258282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の基板と、
前記基板上に形成された太陽電池セルと、
前記太陽電池セルを覆うように前記太陽電池セルの裏面側に貼着されたバックフィルムと、
前記バックフィルムに装着された補強材とを具備した太陽電池モジュールであって、
前記補強材は、第１および第２の接着部材により、前記バックフィルムに固着されており、
前記第１および第２の接着部材は弾性率が互いに異なり、
前記第２の接着部材は前記第１の接着部材よりも破断伸びが大きい、
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第１の接着部材は、ショア硬度がＡ２５〜Ａ７０を有する接着剤であり、
前記第２の接着部材は、両面テープ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３】
前記第２の接着部材は、破断伸びが２４０％以上で３０℃における貯蔵弾性率が（５×１０5〜７×１０6Ｐａ）の範囲であ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】
前記両面テープは、前記接着剤に対して面積比率１〜１０％の範囲で前記補強材と前記バックフィルムとを接合す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５】
前記接着剤が縮合型のシリコーン系接着剤であ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６】
前記接着剤の硬化温度が５０℃以下であり、厚みが０．５〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記補強材が、アルミニウム合金、ＺＡＭ鋼板（登録商標）、メッキ鋼板、ステンレスのいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記接着剤と前記両面テープとの間に非接着部が存在す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９】
前記バックフィルムがＰＥＴ系材料を含有する積層フィルムであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールを製造する方法であって、
透光性の基板と、
前記基板上に形成された太陽電池セルと、
前記太陽電池セルを覆うように太陽電池セルの裏面側に貼着されたバックフィルムとを具備した太陽電池モジュールを形成する工程と、
補強材に第２の接着部材を貼着する工程と、
前記補強材上の第２の接着部材に隣接して第１の接着部材を配する工程と、
前記バックフィルムに対し、前記第１および第２の接着部材の装着された補強材を位置合わせし、固着する工程とを含む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１１】
前記第２の接着部材を貼着する工程は、前記補強材に両面テープを貼着する工程であり、
前記固着する工程は、前記両面テープで前記バックフィルムと前記補強材とを固定しながら、前記第１の接着部材を加熱硬化させる工程である請求項１０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およびその製造方法に係り、特に、地面や建物の屋上などに据付ける太陽電池モジュール（パネル）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池パネルを地面に据え付けるときには、太陽電池パネルの周囲に金具付きの金属製のフレーム部材を取り付け、この金具と架台を介して、地面と連結することが通常である。しかし、この方法では部品が多くなり、架台の設置のために部材コストが高騰するという課題があった（特許文献１）。
【０００３】
この課題を解決する方法として、特許文献２では、太陽電池の固定に両面テープと接着剤を用いて建材と一体化したモジュールを形成する技術が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３２７８０号公報
【特許文献２】特許４３７７５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、２枚のガラス基板で太陽電池セルを挟んで形成した太陽電池モジュールに代えて、複数の薄膜太陽電池を集積形成したガラス基板を、封止材あるいはエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）ラミネート材等の充填材と、耐候性を有するバックフィルムとを用いて実装した集積型の薄膜太陽電池モジュールが提案されている。
【０００６】
このような集積型の薄膜太陽電池モジュールの実装に際しては、部品点数を減らし簡素化した固定方法を可能にするため、接着剤を用いて補強材を太陽電池に貼り付け、その補強材と架台を連結して地面と固定する方法が考えられている。
【０００７】
ここで、太陽電池の裏面に補強材を接着する場合、接着剤は、太陽電池を保護しているバックフィルムと補強材を接着することになるため、接着部の信頼性に加え、バックフィルム自体の密着性のバラツキも問題となる。この方法を採用した場合、設置時に突風が一定以上の大きさで生じると、接着剤の界面で破壊が起こることがある。また、太陽電池の保護のためのバックフィルムに剥がれが生じることもある。このように、太陽電池の裏面に補強材を接着する実装構造の場合、様々な接着破壊形態が発生することがわかった。
【０００８】
また、破壊するモードが一定しないため、結果として強度にもバラツキが生じることになり、長期の信頼性を含めた架台の設置時の構造物の強度を設計することが困難となる。
【０００９】
このように、補強材とバックフィルムとを用いた太陽電池モジュールにおいては、地面に設置する際、補強材を設置すると、強風が発生した場合に、応力集中が生じ、補強材の接着部は剥がれなくても、ある確率でバックフィルムが浮き上がるという問題があった。接着層を薄くするとその問題は顕著になる。このため、接着層を薄くしながら剥離に強い構造が求められている。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、接着部材の配置を最適化し、バックフィルム側への力の伝達を制御することで、架台との連結状態の時にも耐久性に優れた構造を提供することを目的とする。
【００１１】
また、万が一非常に大きな風圧に見舞われて破壊が生じたとしても、あらかじめ設計した箇所が微小破壊して、バックフィルムの浮き上がりなどの大きな破壊に至ることのない設置構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、透光性の基板と、前記基板上に形成された太陽電池セルと、前記太陽電池セルを覆うように前記太陽電池セルの裏面側に貼着されたバックフィルムと、前記バックフィルムに装着された補強材とを具備した太陽電池モジュールであって、前記補強材は、第１および第２の接着部材により、前記バックフィルムに固着されており、前記第１および第２の接着部材は弾性率が互いに異なり、前記第２の接着部材は前記第１の接着部材よりも破断伸びが大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、２種類以上の弾性率の異なる接着部材を併用することで、風などの外力が発生するときの応力集中を低減し、特にバックフィルム側への応力集中を回避する。弾性率に差を設けているため、低弾性率の箇所が選択的に変形し易くなる。従って、バックフィルムの密着強度にバラツキがあったとしても、補強材と接着剤の組み合わせにより、そのバラツキが構造物全体の信頼性に影響しなくなり、強風による破壊が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの裏面側を示す図である。
【図１−２】図１−２は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールを示す図であり、図１−１のＡ−Ａ断面図である。
【図２−１】図２−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに用いられる補強材を示す斜視図である。
【図２−２】図２−２は、図２−１のＣ−Ｃ断面図である。
【図３−１】図３−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに用いられる補強材の変形例（別形状例）を示す断面図である。
【図３−２】図３−２は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに用いられる補強材の更なる変形例（別形状例）を示す断面図である。
【図４−１】図４−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。
【図４−２】図４−２は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。
【図４−３】図４−３は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。
【図４−４】図４−４は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの補強材に第１および第２の接着剤を形成した状態を示す上面図である。
【図６】図６は、加圧試験の様子を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例３の太陽電池モジュールの補強材に第１および第２の接着剤を形成した状態を示す上面図である。
【図８】図８は、本発明の実施例４の太陽電池モジュールの補強材に第１および第２の接着剤を形成した状態を示す上面図である。
【図９】図９は、本発明の実施例５の太陽電池モジュールの補強材に第１および第２の接着剤を形成した状態を示す上面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例６の太陽電池モジュールの補強材に第１および第２の接着剤を形成した状態を示す上面図である。
【図１１−１】図１１−１は、本発明の実施例７の太陽電池モジュールの裏面側を示す図である。
【図１１−２】図１１−２は、本発明の実施例７の太陽電池モジュールを示す図であり、図１１−１のＤ−Ｄ断面図である。
【図１１−３】図１１−３は、本発明の実施例７の太陽電池モジュールの補強材の第１および第２の接着剤を形成した状態を示す上面図である。
【図１２−１】図１２−１は、比較例の太陽電池モジュールの裏面側を示す図である。
【図１２−２】図１２−２は、比較例の太陽電池モジュールを示す図であり、図１２−１のＥ−Ｅ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールおよびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる太陽電池モジュールの断面図は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係や各部材の厚みの比率などは現実のものとは異なる。
【００１６】
実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの裏面側からみた図、図１−２は、図１−１のＡ−Ａ断面図である。図２−１は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールに用いられる補強材を示す斜視図、図２−２は、図２−１のＣ−Ｃ断面図である。本実施の形態１の太陽電池モジュール１０は、レール状の補強材７が、弾性率の異なる第１の接着部材６および第２の接着部材５により、貼着固定されたことを特徴とする。この太陽電池モジュール１０は、透光性の基板としてのガラス基板１上に形成された薄膜太陽電池セル２と、薄膜太陽電池セル２を覆うように裏面側に封止樹脂３によって貼着されたバックフィルム４とを具備しており、このバックフィルム４に補強材７が貼着されている。この太陽電池モジュール１０は、３．２ｍｍの厚さのガラス基板１上に薄膜を積層することで太陽電池を構成しており、裏面側は基板保護のための封止樹脂３が封入され、保護用のバックフィルム４が貼り付けられている。補強材７はＺＡＭ鋼板（日新製鋼製のめっき鋼板：登録商標）と指称される亜鉛-アルミニウム６％-マグネシウム３％のめっき層を持つ高耐食溶融めっき鋼板で形成された、レール状の構造部材である。８は、補強材７と架台（図示せず）との連結部材である。なお図１−１では接着面をわかり易く示すために、上側の補強材７ははずした状態にしている。
【００１７】
そして、この補強材７とバックフィルム４は、相対的に破断伸びが小さく、弾性率の高い第１の接着部材６としての接着剤Ａと、第２の接着部材５として、相対的に破断伸びが大きく、弾性率の低い接着剤Ｂを備えた両面テープによって接着されている。補強材７は、連結部材８を介して、地面へ繋がっている架台と機械的に締結されている。つまり、異なる弾性率と異なる伸び率をもつ、接着剤と両面テープとの配置を最適化し、支持性を確保しつつ、歪緩和を高め、バックフィルム側への力の伝達を制御することで、架台との連結状態の時にも耐久性に優れた構造を提供する。また、万が一非常に大きな風圧に見舞われて破壊が生じたとしても、あらかじめ設計した箇所が微小破壊して、バックフィルムの浮き上がりなどの大きな破壊に至ることのない設置構造を得る。
【００１８】
本発明は、太陽電池モジュールを構成するパネルの面積が５００ｍｍ×１０００ｍｍから１２００〜２５００ｍｍ程度の大型サイズのパネルを接着補強する場合において特に有効である。パネルとは透光性の基板上に太陽電池セルを形成し、バックフィルムで封止した構造体を指し、太陽電池モジュールはその機能を含めていうものとし、ここでは補強材を装着したものとして扱うこともある。
【００１９】
透光性の基板としてのガラス基板１上に形成された薄膜太陽電池（薄膜太陽電池セル２）の背面側を覆う、封止樹脂３としては、例えばＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）やＰＶＢ（ポリビニルブチラール）などを主成分とした熱可塑性の樹脂が挙げられる。これらの封止剤に加えて、裏面全体にアルミニウムなどの金属を表面に蒸着する金属蒸着処理など、耐久性を向上させるための処理がなされていてもよい。
【００２０】
バックフィルム４を構成する材料としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などのＰＥＴ系材料、あるいはポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）などのＰＶＦ系材料を積層して、真空ラミネートで封止したもの、などの積層フィルムが挙げられる。バックフィルム４の厚みは、０．０５〜０．５ｍｍが適正領域で、耐食性を確保するために２〜５層になっていても良い。
【００２１】
補強材７としては、図２−１および図２−２に示すように、角筒状をなす部材が用いられる。７ｈは穴（逃げ孔）であり、応力吸収作用をもつ。図２−１は斜視図、図２−２は図２−１のＣ−Ｃ断面図である。ここでは厚みtｔ３ｍｍ、幅ｔw５０ｍｍの角筒が用いられる。剛性を担保する観点から補強材７としては、金属製の材料が望ましいが剛性材料であればセラミックや樹脂などの絶縁性基板であってもよい。補強材７としては、加工性に優れた材料であるアルミニウム合金を用いてもよいし、亜鉛メッキ鋼板、塗装鋼板、ＺＡＭ鋼板（登録商標：後述する）、ステンレスなど耐食性のよいものであればよい。特に軽量化が必要であれば繊維強化プラスチックなどを用いても良い。
【００２２】
アルミニウム合金であれば、表面を腐食抑制のためのアルマイト処理や化成処理やトップコートがなされていてもかまわない。レール状の補強材を用いる場合、レールの幅（接着面積）は２０ｍｍ〜１００ｍｍ程度が望ましい。幅が２０ｍｍより小さい場合では、補強材との接着の面積が小さくなりすぎるため、応力集中が激しくなるためである。接着面積はいくら広くてもかまわないが１００ｍｍより幅が広いと接着剤を拡げるのに適していないため、レール一本の接着幅は２０〜１００ｍｍ程度であることが望ましい。さらに望ましくは、接着剤の拡げ易さも考慮すると、レール一本の接着幅は２０〜７０ｍｍ程度であることが望ましい。
【００２３】
補強材７の形状は、接着して太陽電池モジュール（パネル）１０の曲げ剛性を向上することが出来るものであれば良い。角筒状のほか、図３−１に補強材の変形例を断面図で示すように、Ｈ型であっても良いし、図３−２に補強材の更なる変形例を断面図で示すように、Ｌ字であってもよい。あるいは、コの字、Ｃ字型であってもよい。Ｈ型の場合は例えば厚みtｔ３ｍｍ、幅ｔw５０ｍｍ、高さｔｈ２５ｍｍであっても良い。また、Ｌ字型の場合は例えば厚みtｔ１．６ｍｍ、幅ｔw４５ｍｍであっても良い。アルミニウムの押し出し材を用いる場合、加工性に優れていることから、任意の形状にすることが容易である。
【００２４】
補強材７の接着面は、平坦面であってもよいし、レールの真ん中に逃げ孔あるいは、空気抜きの筋を形成したものであってもよい。接着性を向上させるためにショットブラストなどによって微細な凹凸が設けられていても良い。補強材７は一本で繋がっており、長さは太陽電池モジュールの外形すなわちガラス基板１の大きさに依存するが５００ｍｍ〜２０００ｍｍが一般的である。
【００２５】
太陽電池モジュール１０に対する補強材７の本数は補強材７の剛性によるが、通常１枚の太陽電池モジュール１０に対して接着される数は２〜５本であり、製造容易性の観点から２〜３本とするのがより望ましい。
【００２６】
本実施の形態の太陽電池モジュール１０は補強材７がアルミニウム合金製もしくは、耐食性を付与された鉄か、ステンレスを用いて形成され、さらにこの補強材７の長さが５００ｍｍ〜２０００ｍｍという大型サイズである場合に特にその効果を発揮する。
【００２７】
接着した状態で、補強材７として機能するためには太陽電池モジュール１０自体の曲げ剛性に対して、補強材７の曲げ剛性の合計が１０倍から２００倍の比率になるような形状とするのが望ましい。剛性が１０倍よりも低いとパネルへの補強の効果が低い。一方、補強材７の剛性の上限は無いが、施工を簡素化するために、軽いが強度が低い樹脂製の補強材を用いた施工を考慮しても、補強材７は２００倍以下の剛性をもつ程度で十分である。
【００２８】
耐久性試験については、太陽電池モジュール１０が設置される環境において破壊しないことが必要であり、最低限必要とされる耐久性としては９０℃〜−４０℃のヒートサイクル性が挙げられる。ヒートサイクル試験を合格できる組み合わせにおいて、且つ風圧による力がパネル全体にかかり、補強材７や補強材７との接着領域の局所変形が発生したときにも太陽電池モジュール１０を傷めないかどうかを確認することが必要である。太陽電池モジュール（ガラスと太陽電池基板と、封止材とバックフィルムの複合体）と金属製の補強材７を接着するには、線膨張率の差が存在するために、接着剤の弾性率は高いものを使用することは困難である。
【００２９】
補強材７とバックフィルム４を接着するための第１の接着部材６としての接着剤Ａは、接着できるものであればどのような種類のものでもかまわない。付加型のシリコーン接着剤であってもよいし、縮合型のシリコーン系接着剤であってもかまわない。また、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、変性シリコーン系のいずれの接着剤であってもよい。さらにまた、充填剤が入っていても良いが、弾性率が高すぎる樹脂で補強材７とバックフィルム４を接着すると、容易にフィルム破壊や接着界面の破壊が生じてしまうので、第１の接着部材６を構成する樹脂の弾性率として３０℃におけるショア硬度についてはＡ２５〜Ａ７０（弾性率が）とするのが望ましい。Ａ２５以下では、接合体として弱すぎるからである。ここでショア硬度ショアＡは、一般ゴムの硬さを測定する規格で、非測定物の表面に圧子（押針とかインデンタと呼ばれる）を押し込み変形させ、その変形量（押込み深さ）を測定し、数値化するデュロメータ（スプリング式ゴム硬度計）を用いて測定されるものである。
【００３０】
第１の接着部材６を構成する接着剤Ａとして粘着テープでも構造体を設計することは可能であるが、強度を伝達する主たる接合物質が粘着テープであると変形量が大きすぎて、３０００Ｐａ以上の荷重がかかるケースでは、クリープ剥離などが生じる可能性がある。接着剤Ａとしては構造用接着剤として成立するものが望ましい。構造用接着剤とは、長時間大きな荷重がかかっても接着特性の低下が少なく、信頼性の高い接着剤である（ＪＩＳ  Ｋ６８００）。
【００３１】
第１の接着部材６を構成する接着剤Ａの塗布厚みは、厚くすると接着剤層に応力が逃げて、応力集中の低減には有利になる。接着剤だけでも３ｍｍ以上の厚さを取れば応力が逃げやすい構造となり得ることもあるが、本発明では、０.２ｍｍ〜３ｍｍ程度の範囲でも十分な効果を得ることが出来る。これにより、より薄型の太陽電池モジュールを得ることが可能となる。
【００３２】
第１の接着部材６を構成する接着剤Ａの硬化パターンは室温で硬化できるものが望ましい。弾性率が高くない接着剤を用いるとはいえ、接着面積が大きくなると発生する熱応力が無視できないからである。
【００３３】
第２の接着部材５を構成する接着材Ｂ（両面テープ）の破断伸びはＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に規定される３号ダンベル試験片形状で、テープの長さ方向に切って試験速度５００ｍｍ／ｍｉｎで確認した。
【００３４】
第２の接着部材５を構成する接着材Ｂ（両面テープ）は、第１の接着部材６を構成する接着剤Ａより弾性率自体は高くても低くてもかまわないが弾性率が異なるものを用いるとともにこれらの弾性率がかけ離れたものを用いないことが重要である。第２の接着部材５を構成する接着剤Ｂの弾性率が低すぎると応力分布の変化をもたらすのに影響が小さくなる。大きすぎると応力集中を緩和する効果がなくなってしまうからである。
【００３５】
本発明者らは、鋭意検討した結果、一定の弾性率の範囲で、第１の接着部材６および第２の接着部材５の弾性率がわずかに異なり、第２の接着部材５を構成する接着材Ｂ（両面テープ）の破断伸びが第１の接着部材６よりも大きければ、十分バックフィルム４の保護に有効であることを知見した。
【００３６】
第１の接着部材６を構成する接着剤Ａは硬さがショアＡで硬さがＡ２５〜Ａ７０であるのが望ましい。Ａ２５以下では、接合体として弱すぎるからである。一方、ショアＡ７０より大きいとヒートサイクルを行った場合、接着剤Ｂと併用したとしてもバックフィルム４を損傷してしまうからである。
【００３７】
第１の接着部材６を構成する接着剤Ａ、第２の接着部材５を構成する接着剤Ｂともに、補強材７や太陽電池モジュール（パネル）１０の反りに対応できる必要がある。補強材７は製造の精度によるが概ね、１ｍの補強に対して０．５ｍｍ程度のそりが生じる。このそりに追随するには０．５ｍｍ以上の厚みであることが重要である。接着剤は押し付けると容易に流動して、形状のそりに追随するが第２の接着部材５を粘着テープで構成する場合には流動しないので少なくとも補強材７のそりよりも大きい厚みであることが重要である。
【００３８】
第２の接着部材５を構成する両面テープである、粘着テープの種類としては、ゴム系、シリコーン系、アクリル系などのいずれであっても良い。補強材７や太陽電池モジュール１０の反りに追随するために、テープの厚みは０．５ｍｍ以上であるものが望ましい。また、両面テープは、第１の接着部材６を構成する接着剤Ａに対して面積比率１〜１０％の範囲とするのが望ましい。また伸びの生じ易い、端部については第２の接着部材５である両面テープとし、他の領域は、第１の接着部材６すなわち接着剤Ａとすることで、歪緩和と支持強度の両方を確実にすることができる。１０％を越えると、硬化後の支持強度が十分でない。
【００３９】
第１の接着部材６を構成する接着剤Ａの硬さと著しく離れないという第２の接着部材５を構成する粘着テープの物性は、具体的には３０℃、引っ張りモードにて周波数１Hzでの動的粘弾性測定における貯蔵弾性率E’が５×１０5Ｐａ〜７×１０6になるような接合材料（接着部材）を用いるのが望ましい。また、シリコーン接着剤と同等以上の貯蔵弾性率を有する材料であることは重要であり、具体的には両面テープの破断伸びが２４０％以上であればよい。このような特性を示す両面テープは、基材にアクリルフォームやポリエチレンフォームの入ったテープを用いることが適している。このとき、第１の接着部材６を構成する接着剤Ａは破断伸びがこれより小さく、２２０％以下のものが望ましい。第１の接着部材６を構成する接着剤Ａの破断伸びが２２０％を越えると、変形量が大きくなり支持性が低下する。これにより、両面テープの伸びによって、歪緩和を実現しつつ、第１の接着部材６によって、支持強度を高めている。
【００４０】
また、第１の接着部材６についても、前述のとおり太陽電池のモジュール側の寸法のそりの観点から０．５ｍｍ以上の範囲で用いることがより望ましい。ここで上限は、３．０ｍｍ程度である。これは薄型化および歪吸収という観点から３．０ｍｍを越えないようにするのが望ましいためである。また第１の接着部材６の硬化温度については、５０℃以下とするのが望ましい。これは高温工程を経ることなく製造できることで、応力歪の発生を抑制することができるためである。
【００４１】
本実施の形態の太陽電池モジュール１０の構成は、バックフィルム４を保護することを目的にしているが、補強材７が太陽電池モジュール１０と離れないように、補強材７と太陽電池モジュールの間に抜け落ち防止の金具などが固定されていても、本発明の機能に対して何ら問題はない。
【００４２】
次に本発明の実施の形態１の太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。図４−１〜図４−４は、本発明の実施の形態１の太陽電池モジュールの製造工程を示す工程説明図である。太陽電池セルそのものについては通例の薄膜太陽電池を用いているが、薄膜太陽電池セルを形成するガラス基板１としては１７００×１２００ｍｍ程度の大型の基板を用い、薄膜工程により、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの透明導電膜（ＴＣＯ）からなる第１の電極、順次所望の導電型のアモルファスシリコン層を形成し、ｐｉｎ接合を形成した後、第２の電極としてアルミニウム電極などを形成する。このとき、セル間配線も行うように、パターニングを行ない、封止樹脂３としてＥＶＡ系の熱可塑性フィルムを塗布し、ＰＥＴ材などからなるバックフィルム４をラミネートして、太陽電池パネルを形成する。
【００４３】
続いて、補強材７として、アルミニウム合金を角パイプ状に加工したものを準備した。接着に先立ち、バックフィルム４の表面と、アルマイトの表面の接着する箇所を大気圧プラズマにて表面処理を行って、接着表面の接着性を改善した。そしてまず、図４−１に示すように、補強材７の一面に、第２の接着部材５として両面テープを貼着する。このとき接着面の面積の１−１０％程度に第２の接着部材５を形成する。
【００４４】
この後、図４−２に示すように、第２の接着部材５の形成された補強材７の接着面に第１の接着部材６としてのシリコーン系接着剤を塗布した。
【００４５】
このようにして、図４−３に示すように、上記太陽電池パネルを平らな面上に置き、その上に第１の接着部材６及び第２の接着部材５の形成された補強材７をのせ、加圧する。
【００４６】
図４−４は補強材を固着した太陽電池モジュールを太陽電池パネル側から見た図である。このようにして、補強材付きの太陽電池モジュール１０が完成する。
【００４７】
この方法によれば、固着に際し、第２の接着部材５としての両面テープでバックフィルム４と補強材７とを固定しながら、第１の接着部材６としてのシリコーン系接着剤を加熱硬化させることで、位置ずれもなく作業性に優れた固定が可能となる。また歪の発生も低減され、製造歩留まりが向上する。本実施の形態の方法によれば、２種類あるいはそれ以上の弾性率の異なる接着部材を併用することで、風などの外力が発生するときの応力集中を低減し、特にバックフィルム側への応力集中を回避することができる。また、弾性率に差を設けているため、低弾性率の箇所が選択的に変形し易くなる。従って、バックフィルムの密着強度にバラツキがあったとしても、補強材と接着剤の組み合わせにより、そのバラツキが構造物全体の信頼性に影響しなくなり、強風による破壊が生じにくくなる。
【００４８】
前記実施の形態では、第２の接着部材として両面テープを用いたが、必ずしも両面テープである必要はなく、第２の接着部材よりも破断伸びが大きく、互いに弾性率が異なる材料であればよい。
【００４９】
以下に実施例を記す。太陽電池モジュール（パネル）１０を構成するガラス基板１として１７００×１２００ｍｍの大きさのものを用いた場合の補強材７の接着構造について説明する。３．２ｍｍの厚みのガラスに、０．５ｍｍの厚さのＥＶＡ系の熱可塑性フィルムを塗布し、太陽電池基板及び電極を載せ、再度０．５ｍｍの厚みのＥＶＡ系の熱可塑性樹脂フィルムで封じ、その後、０．５ｍｍの厚みの３層積層型のＰＥＴ材からなるバックフィルム４をラミネートした。
【００５０】
補強材７として、アルミニウム合金を角パイプ状に加工したものを準備した。１７００ｍｍ×外側５０ｍｍで肉厚３ｍｍの６０６１−Ｔ６のアルミニウム合金材について、地面との固定用部材との連結のために端部近くに直径１１ｍｍの穴を空け、その後アルマイト処理を行ったものを用いる。
【００５１】
接着前に、バックフィルム４の表面と、アルマイトの表面の接着する箇所を大気圧プラズマにて表面処理を行って、接着表面の接着性を改善した。
【００５２】
実施例１．
アルミニウム製の補強材７の接着面に、第２の接着部材５として、端部から１０ｍｍの幅で厚み０．５ｍｍのＰＥフォーム入りのアクリル系の両面テープを貼り付けた。その後、第１の接着部材６として２液縮合型のシリコーン系接着剤を両面テープが載っていない箇所にビード状にプランジャーポンプで圧送し、スタティックミキサーで混合して塗布した。
【００５３】
その後、第１の接着部材６としての接着剤と、第２の接着部材５としての両面テープが載ったバックレール型の補強材７を、プラズマ処理したバックフィルム４の面に対して接着した。１７００×５０ｍｍに対して５０ｋｇｆの荷重を３０秒印加して、両面テープを固定し、接着剤を延ばした。その後、５０ｋｇｆの荷重を解放して、室温にて１０日間放置し接着剤が十分に硬化してから耐久性試験を実施した。接着の状態を図１−１および図１−２に示す。接合に用いた第２の接着部材５としての両面テープの弾性率は、３０℃において、引張り弾性率を１Ｈｚで測定したところ貯蔵弾性率が４．５×１０6Ｐａであった。また、第１の接着部材６としての２液縮合型シリコーン系接着剤のショア硬度はＡ５６であった。このときの第２の接着部材５の面積比率は２．２％であった。
【００５４】
室温で１０日放置した後、バックレール状の補強材７が接着した部材に対して耐久性試験を実施する。第１の試験として９０℃〜−４０℃のヒートサイクル試験槽に投入して３００回、ヒートサイクルを実行した。このようにして、ヒートサイクル履歴を形成した後に取り出して、補強材７とバックフィルム４との接着部及びバックフィルム４の浮き上がりを確認した。
【００５５】
ヒートサイクルでの浮き上がりを確認した後に、バックレール状の補強材７に空いている穴と地面にアンカー固定しているＺＡＭ鋼板（登録商標）とをネジで締結した。その状態で、図６に説明図を示すように、面あたり４０００Ｐａに相当する静荷重を印加した。Ｐは荷重を印加する領域を示す。その後、第１および第２の接着部材６，５とバックフィルム４との接着部及びバックフィルム４の浮き上がりを評価した。その結果を表１に示す。なお以下の各表中、第１の接着部材を接着剤Ａ、第２の接着部材を接着剤Ｂとした。
【００５６】
【表１】
2013258282.tif 000003
【００５７】
比較例１として、第２の接着部材５としての両面テープを貼る以外は実施例１と同じ工程を経て作成した。つまり実施例１の第１の接着部材６と同じ領域を同じ接着剤で貼着し、それ以外の領域では貼着しなかった。図１２−１は、比較例の太陽電池モジュールの裏面側を示す図、図１２−２は、比較例の太陽電池モジュールを示す図であり、図１２−１のＥ−Ｅ断面図である。同一部位には同一符号を付したので、ここでは説明を省略するが、第２の接着部材５である両面テープによる接着を行なっていない他は前記実施の形態１（実施例１）と同様である。なお図１２−１でも、接着面をわかり易く示すために、上側の補強材７ははずした状態にしている。
【００５８】
実施例２．
実施例２は実施例１と同様、エポキシ変性シリコーンとアクリルフォーム入り粘着剤の構成で、端部の接着構造を図５の通りにし、補強材を図３−２に断面図を示したＬ型断面構造のＺＡＭ鋼板（登録商標）とした。他は前記実施例１と同様である。評価試験結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】
2013258282.tif 000004
【００６０】
実施例３．
実施例３は実施例１と同様、エポキシ変性シリコーンとＰＥフォーム入り粘着剤の構成で、端部の接着構造を図７の通りにした。このときの第２の接着部材５の面積比率は５％であった。他は前記実施例１と同様である。評価試験結果を表３に示す。
【００６１】
実施例４．
実施例４は実施例１と同様、エポキシ変性シリコーンとＰＥフォーム入り粘着剤の構成で、端部の接着構造を図８の通りにした。このときの第２の接着部材５の面積比率は６％であった。他は前記実施例１と同様である。評価試験結果を表３に示す。
【００６２】
実施例５．
実施例５は実施例１と同様、エポキシ変性シリコーンとＰＥフォーム入り粘着剤の構成で、端部の接着構造を図９の通りにした。このときの第２の接着部材５の面積比率は８％であった。他は前記実施例１と同様である。評価試験結果を表３に示す。
【００６３】
【表３】
2013258282.tif 000005
【００６４】
実施例６．
実施例６は実施例１と同様、エポキシ変性シリコーンとＰＥフォーム入り粘着剤の構成で、端部の接着構造を図１０の通りにした。ここでは第１の接着部材６である接着材Ａの硬度を低くし２９とした点および、第２の接着部材５である両面テープの面積比率を５％とした点以外は前記実施例１と同様である。評価試験結果を表４に示す。
【００６５】
実施例７．
実施例７は実施例１と同様、エポキシ変性シリコーンとＰＥフォーム入り粘着剤の構成で、端部の接着構造を図１１−１から１１−３の通りにした。ここでは第１の接着部材６である接着材と第２の接着部材５である両面テープとの間に非接着部つまり隙間を形成したものである。ここでも第１の接着部材６である接着材Ａの硬度を低くし２９とした点および、第２の接着部材５である両面テープの面積比率を１０％とした点以外は前記実施例１と同様である。評価試験結果を表４に示す。第１の接着部材６および第２の接着部材５の間に隙間を形成し、非接着部を残すことで自由空間が存在することになり、歪吸収率が向上する。また、製造時の位置ずれに対しても、ずれを吸収し、信頼性の高い実装が可能となる。なお図１１−１での接着面をわかり易く示すために、上側の補強材７ははずした状態にしている。
【００６６】
【表４】
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【００６７】
実施例８．
実施例８は、第１の接着部材（接着剤Ａ）に代えてエポキシ変性シリコーンを用い、第２の接着部材５である低弾性接着剤としては実施例１と同様、ＰＥフォーム入りのアクリル系両面テープを貼り付けた。結果を表５に示すが、両面テープの弾性率は４．５×１０6Ｐａであった。アルミニウム製の補強材７の接着面に、中央部に６８ｍｍの幅で厚み０．５ｍｍのＰＥフォーム入りアクリル系両面テープを２箇所貼り付けた。このときの第２の接着部材５の面積比率は８％であった。実施例８は、第１の接着部材６（接着剤Ａ）および第２の接着部材５に代えて低弾性率の接合剤を併用したものであるが、評価試験後に保護のためのバックフィルム４に若干の剥がれが生じた。これは第１の接着部材としてショアＡ７６のエポキシ変性シリコーンを用いたためと考えられる。第１の接着部材６としてはショアＡ７０を超えない、シリコーン系樹脂などの樹脂材料を用いるのが望ましい。
【００６８】
【表５】
2013258282.tif 000007
【００６９】
比較例においては、ヒートサイクルもしくは、静荷重試験後にバックフィルムの浮き上がりが散見されるのに対して、本発明の実施例２−７ではバックフィルムの浮き上がりは認められない。
【００７０】
なお、前記実施の形態では、ガラス基板上に薄膜太陽電池セルを集積化して形成した太陽電池基板を用いたが、これに限定されることなく、ガラス基板などの透光性基板上に、単結晶シリコン基板あるいは多結晶シリコン基板を用いて形成した結晶系太陽電池セルを貼着して形成した太陽電池基板等にも適用可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールおよびその製造方法は、強風などによる応力集中に対してもバックフィルムの剥がれを抑制することができることから、特に、大型の太陽電池モジュールに適している。
【符号の説明】
【００７２】
１  ガラス基板
２  薄膜太陽電池セル
３  封止樹脂
４  バックフィルム
５  第２の接着部材（両面テープ）
６  第１の接着部材
７  補強材
８  連結金具
１０  太陽電池モジュール
【図１−１】
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【図１−２】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１１−３】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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