(57)【要約】【課題】歩留りの改善された太陽電池モジュールを製造し得る方法を提供する。【解決手段】太陽電池１０と配線材１１とを樹脂接着剤２１を介在させて対向させた状態で加圧しながら加熱する加熱加圧工程を行う。加熱加圧工程の後、太陽電池１０と配線材１１とを加圧しながら冷却する冷却工程を行う。【選択図】図３
2013026611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線材により電気的に接続された太陽電池を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池と前記配線材とを樹脂接着剤を介在させて対向させた状態で加圧しながら加熱する加熱加圧工程と、
前記加熱加圧工程の後、前記太陽電池と前記配線材とを加圧しながら冷却する冷却工程と、
を有する、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記加熱加圧工程においては、加熱された加熱ツールを用いて前記太陽電池と前記配線材とを加圧しながら加熱し、
前記冷却工程においては、前記加熱ツールとは異なる冷却ツールにより加圧しながら冷却する。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記冷却工程における前記太陽電池と配線材との加圧を、前記樹脂接着剤の温度が６０℃以下となるまで行う。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記太陽電池モジュールは複数の太陽電池を備え、
前記複数の太陽電池のうちの一の太陽電池を冷却する前記冷却工程と並行して、前記複数の太陽電池のうちの他の太陽電池と前記配線材との前記加熱加圧工程を行う。
【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製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷が小さいエネルギー源として、配線材で電気的に接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが大いに注目されている。特許文献１には、太陽電池モジュールの製造に際し、太陽電池と配線材との間に樹脂接着剤を介在させた状態で圧着ツールにより加熱しながら加圧することにより、太陽電池と配線材とを接着する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ  ２００９／０１１２０９  Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、太陽電池モジュールの製造方法では、更なる歩留りの改善が期待されている。
【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の製造方法は、配線材により電気的に接続された太陽電池を備える太陽電池モジュールの製造方法に関する。本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、加熱加圧工程と、冷却工程とを有する。加熱加圧工程は、太陽電池と配線材とを樹脂接着剤を介在させて対向させた状態で加圧しながら加熱する工程である。冷却工程は、加熱加圧工程の後、太陽電池と配線材とを加圧しながら冷却する工程である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、歩留りの改善された太陽電池モジュールを製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態において製造される太陽電池モジュールの略図的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの製造工程を表す模式的側面図である。
【図３】本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの製造工程を表す模式的側面図である。
【図４】本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの製造工程を表す模式的側面図である。
【図５】実施例及び比較例における樹脂接着剤の温度変化を表すグラフである。なお、実線で表されたグラフが実施例を表し、破線で表されたグラフが比較例を表す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【０００９】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１に示されるように、本実施形態において製造される太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池１０を備えている。太陽電池１０の種類は特に限定されない。太陽電池１０は、例えば、シリコンなどの半導体材料からなる基板を備えるものであってもよい。太陽電池１０は、一主面側にｐ側電極及びｎ側電極が配された裏面接合型の太陽電池であってもよいし、一主面側にｐ側電極が配されており、他主面側にｎ側電極が配された太陽電池であってもよい。
【００１１】
複数の太陽電池１０は、配線材１１により電気的に接続されている。配線材１１と太陽電池１０とは、樹脂接着剤を用いて接着されている。即ち、配線材１１と太陽電池１０とは、樹脂接着剤の硬化物を含む接着層１２により接着されている。なお、接着層１２は、導電材を含む異方導電性樹脂接着剤の硬化物からなるものであってもよい。
【００１２】
樹脂接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、シリコン系接着剤等が好ましく用いられる。
【００１３】
複数の太陽電池１０は、第１の保護部材１４と第２の保護部材１５との間に充填された充填材層１３中に設けられている。なお、第２の保護部材１５は、例えば、透光性を有するガラス板やプラスチック板等の透光性を有する部材により構成することができる。第１の保護部材１４は、例えば、樹脂フィルムや、金属箔を介在させた樹脂フィルムにより構成することができる。充填材層１３は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の樹脂により構成することができる。
【００１４】
太陽電池モジュール１の製造方法の一例について説明する。
【００１５】
まず、複数の太陽電池１０と複数の配線材１１とを準備する。次に、複数の太陽電池１０を、配線材１１を用いて電気的に接続していく。その後、第１の保護部材１４及び第２の保護部材１５の間において、配線材１１により電気的に接続された複数の太陽電池１０を、充填材層１３を用いて封止する。具体的には、例えば、第２の保護部材１５の上に、ＥＶＡシートなどの樹脂シートを載置する。樹脂シートの上に、複数の太陽電池１０を配置する。その上に、ＥＶＡシートなどの樹脂シートを載置し、さらにその上に、第１の保護部材１４を載置する。これらを、減圧雰囲気中において、加熱圧着してラミネートすることにより太陽電池モジュール１を完成させることができる。
【００１６】
次に、太陽電池１０と配線材１１とを樹脂接着剤により接着する工程について説明する。
【００１７】
本実施形態では、太陽電池１０と配線材１１とを樹脂接着剤を介在させて対向させた状態で加圧しながら加熱する加熱加圧工程を行う。加熱加圧工程の後、太陽電池１０と配線材１１とを加圧しながら冷却する冷却工程を行う。なお、冷却には、積極的な冷却機構を用いた冷却と、相対的に低温な部材または雰囲気と接触させて放熱させることによる冷却との両方が含まれるものとする。
【００１８】
詳細には、まず、太陽電池１０の上に、樹脂接着剤２１を介在させて配線材１１の一方側部分を配する。そして、後述する本圧着工程よりも低温低圧力で加圧することにより、太陽電池１０と配線材１１とを仮圧着させる（仮圧着工程）。この仮圧着工程を繰り返し行うことにより、図２に示される、複数の太陽電池１０を有する太陽電池ストリング２を作製する。ここでは、太陽電池ストリング２が１２個の太陽電池１０を有する例について説明する。
【００１９】
次に、本圧着工程を行う。具体的には、加熱された加熱ツール２２ａ〜２２ｃを用いて太陽電池１０と配線材１１と樹脂接着剤２１とを加圧しながら加熱する（加熱加圧工程）。具体的には、太陽電池ストリング２を構成する１２個の太陽電池１０のうち、配列方向ｘのｘ１側から１番目、５番目、９番目に位置する太陽電池１０と配線材１１と樹脂接着剤２１とを加圧しながら加熱する。
【００２０】
加熱加圧工程における加熱ツール２２ａ〜２２ｃの温度は、使用する樹脂接着剤２１の種類等に応じて適宜設定することができる。例えば樹脂接着剤２１がエポキシ系接着剤の場合、加熱加圧工程における加熱ツール２２ａ〜２２ｃの温度は、１４０℃〜２３０℃程度とすることができる。加熱加圧工程におけるプレス圧は、０．０１ＭＰａ〜３．０ＭＰａとすることができる。加熱加圧工程におけるプレス時間は、２秒〜２０秒とすることができる。
【００２１】
加熱ツール２２ａ〜２２ｃの加熱方式は、特に限定されず、例えば、抵抗加熱方式であってもよいし、パルスヒート方式であってもよい。
【００２２】
次に、加熱加圧された太陽電池１０及び配線材１１を加熱ツール２２ａ〜２２ｃから取り外す。その後、図３に示されるように、太陽電池ストリング２を、加熱ツール２２ａ〜２２ｃに対して配列方向ｘのｘ１側に相対的に移動させる。移動後、加熱ツール２２ａ〜２２ｃのｘ１側に配された冷却ツール２３ａ〜２３ｃを用いて加圧しながら太陽電池１０及び配線材１１の冷却を行う。冷却ツール２３ａ〜２３ｃは、例えば加熱手段を備えない金属板で構成されている。
【００２３】
なお、冷却ツール２３ａ〜２３ｃによる加圧は、樹脂接着剤（接着層１２）の温度が６０℃以下となるまで行うことが好ましく、４０℃以下となるまで行うことがより好ましい。冷却ツール２３ａ〜２３ｃによるプレス圧は、例えば、０．０１ＭＰａ〜２．０ＭＰａとすることができる。
【００２４】
本実施形態では、ｘ１側から１番目、５番目、９番目に位置する太陽電池１０と配線材１１との冷却工程と同時に、ｘ１側から２番目、６番目、１０番目に位置する太陽電池１０と配線材１１とに対して、加熱ツール２２ａ〜２２ｃにより加熱加圧工程が行われる。その後、太陽電池ストリング２を加熱ツール２２ａ〜２２ｃに対して配列方向ｘのｘ１側に相対的に移動させる。移動後、図４に示されるように、ｘ１側から２番目、６番目、１０番目に位置する太陽電池１０と配線材１１との冷却工程と、ｘ１側から３番目、７番目、１１番目に位置する太陽電池１０と配線材１１との加熱加圧工程を行う。
【００２５】
次に、太陽電池ストリング２を加熱ツール２２ａ〜２２ｃに対して配列方向ｘのｘ１側にさらに相対的に移動させる。移動後、ｘ１側から３番目、７番目、１１番目に位置する太陽電池１０と配線材１１との冷却工程と、ｘ１側から４番目、８番目、１２番目に位置する太陽電池１０と配線材１１との加熱加圧工程を行う。
【００２６】
次に、太陽電池ストリング２を加熱ツール２２ａ〜２２ｃに対して配列方向ｘのｘ１側にさらに相対的に移動させる。移動後、ｘ１側から４番目、８番目、１２番目に位置する太陽電池１０と配線材１１との冷却工程を行う。このとき、ｘ１側から５番目、９番目に位置する太陽電池１０と配線材１１とに対して加熱加圧工程は行わない。すでに加熱加圧工程が行われているからである。例えば、加熱ツール２２ａ〜２２ｃを加圧しなければ良い。
【００２７】
以上により、太陽電池１０と配線材１１とを接着する。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態では、加熱加圧工程が終了した太陽電池１０と配線材１１とを、加圧しながら冷却する冷却工程を行う。このため、熱膨張した配線材１１が冷却時に収縮する際に、配線材１１或いは接着層１２に与える応力を小さくすることができる。この結果、太陽電池１０と配線材１１との熱膨張率差に起因して太陽電池ストリング２内に生じる残留応力を小さくすることができる。従って、改善された信頼性及び出力特性を有する太陽電池モジュール１を良好な歩留りで製造することができる。また、太陽電池１０が反ることを抑制することができる。
【００２９】
さらに改善された信頼性を実現し、太陽電池１０の反りをさらに抑制する観点からは、冷却時における太陽電池１０と配線材１１との加圧を、樹脂接着剤（接着層１２）の温度が６０℃以下となるまで行うことが好ましく、４０℃以下となるまで行うことが好ましい。
【００３０】
尚、冷却ツール２３ａ〜２３ｃにより加圧する工程は、冷却工程開始時から終了時までのどの期間に設けても良いが、上記の実施形態のように、冷却工程開始後すみやかに行うことが好ましい。そうすることにより、単位時間当りの冷却温度を大きくすることができ、大きい効果を得ることができるからである。さらに、冷却するために必要な時間を短くすることができ、生産性を向上させることができるからである。尚、上記冷却工程に加えて、太陽電池１０と配線材１１とを加圧しないで冷却する別の冷却工程をさらに行っても良い。
【００３１】
ところで、加熱ツール２２ａ〜２２ｃで加圧したまま、加熱ツール２２ａ〜２２ｃの温度を低下させることにより太陽電池１０と配線材１１との冷却を行うことも考えられる。この場合は、冷却工程開始時から遅滞なく加圧を開始することができる。また、別途冷却ツール２３ａ〜２３ｃを設ける必要もない。しかしながら、加熱ツール２２ａ〜２２ｃを用いて冷却まで行おうとすると、冷却に要する時間が長くなる。さらに、次に行う加熱加圧工程に先だって、冷却された加熱ツール２２ａ〜２２ｃを再加熱しておく必要がある。また、冷却が終了するまでは加熱ツール２２ａ〜２２ｃを他の太陽電池１０と配線材１１との加熱加圧に用いることができない。このため、太陽電池モジュール１の生産効率が低下する。
【００３２】
それに対して本実施形態では、加熱加圧工程で用いる加熱ツール２２ａ〜２２ｃとは別途に設けられた冷却ツール２３ａ〜２３ｃを用いて冷却時の加圧を行う。このため、冷却に要する時間を短くすることができ、かつ加熱ツール２２ａ〜２２ｃを冷却したり再加熱したりさせなくてもよい。また、冷却工程を行っている期間においても、加熱ツール２２ａ〜２２ｃを用いて他の太陽電池１０と配線材１１との加熱加圧を行うことができる。従って、太陽電池モジュール１を改善された生産効率で製造することができる。
【００３３】
特に、本実施形態では、複数の太陽電池１０の一の太陽電池１０を冷却する工程と並行して、他の太陽電池１０と配線材１１との加熱加圧工程を行うことができる。従って、太陽電池モジュール１をさらに改善された生産効率で製造することができる。
【００３４】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００３５】
（実施例）
上記実施形態において説明した製造方法と同様の製造方法で太陽電池モジュールを製造した。実施例における樹脂接着剤の温度変化を図５に実線で示す。
【００３６】
また、一枚の太陽電池の片面に配線材を貼り付けて、最大そり量を測定した。その結果、太陽電池の反り量は、約５ｍｍであった。尚、太陽電池モジュール製造の主な条件は以下の通りである。
【００３７】
太陽電池の形状寸法：１２５ｍｍ×１２５ｍｍ
樹脂接着剤の種類：エポキシ系接着剤
樹脂接着剤のガラス転移温度：１６０℃
加熱ツールの温度：２２０℃
加熱加圧時の圧力：０．２ＭＰａ
加熱加圧の時間（Ｔ１−Ｔ０）：１０秒
冷却時の圧力：０．１ＭＰａ
冷却時の加圧開始時の樹脂接着剤の温度：１５０℃
冷却時の加圧終了時の樹脂接着剤の温度：６０℃
冷却ツールにより加圧した時間（Ｔ２−Ｔ１）：５秒
【００３８】
（比較例）
冷却ツールによる加圧を行わなかったこと以外は実施例と同様にして太陽電池モジュールを製造した。比較例における樹脂接着剤の温度変化を図５に破線で示す。
【００３９】
また、実施例と同様に１枚の太陽電池の最大そり量を測定した。その結果、太陽電池の反り量は、約１０ｍｍであった。
【００４０】
以上の結果から、冷却工程の少なくとも一部を、太陽電池と配線材とを加熱しながら行うことにより、太陽電池の反りを抑制できることが分かる。また、迅速に冷却でき、生産性を向上できることが分かる。
【００４１】
尚、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。例えば、加熱加圧工程における加圧と、冷却工程における加圧とを同一のツールを用いて行ってもよい。その場合、ツールの加熱方式は、パルスヒート方式であることが好ましい。この場合、ツールの加熱及び冷却を短期間で行うことができるためである。
【００４２】
仮圧着工程を行わずに、本圧着工程のみにより太陽電池と配線材との接着を行ってもよい。
【００４３】
また、冷却工程中に送風機等の冷却手段を別途設けても良い。
【００４４】
以上のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…太陽電池モジュール
１０…太陽電池
１１…配線材
１２…接着層
２１…樹脂接着剤
２２ａ〜２２ｃ…加熱ツール
２３ａ〜２３ｃ…冷却ツール
【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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