(57)【要約】【課題】太陽電池のモジュール化工程で、外観悪化と太陽電池セルの出力低下を招くことなく、太陽電池ストリングの位置ずれを防止する太陽電池モジュールの製造方法を得ること。【解決手段】複数の太陽電池セル２２を第１の方向に接続して太陽電池ストリング２１を形成し、太陽電池ストリング２１を第２の方向に並行して配置して太陽電池ストリング群を形成し、受光面側保護材上に第１封止材と太陽電池ストリング群２０を積層させ、第２の方向に隣接して配置される太陽電池セル２２間を結ぶように第１封止材よりも融点の低い仮止め封止材２５を配置し、太陽電池ストリング群２０上に第２封止材と裏面側保護材とを積層させ、受光面側保護材上の積層体を加熱し、加熱した状態で受光面側保護材と裏面側保護材とに圧力を加えて、太陽電池ストリング群２０を第１および第２封止材で封止する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に複数配列された太陽電池セルを第１配線材によって電気的に接続し、太陽電池ストリングを形成する太陽電池ストリング形成工程と、
前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記太陽電池ストリングを配置し、前記太陽電池ストリング間を第２配線材によって電気的に接続し、太陽電池ストリング群を形成する太陽電池ストリング群形成工程と、
第１基板上に第１封止材と前記太陽電池ストリング群を積層させる第１積層工程と、
前記第２の方向に隣接して配置される前記太陽電池セル間を結ぶように、前記第１封止材よりも融点の低い仮止め封止材を配置する仮止め封止材配置工程と、
前記仮止め封止材を配置した前記太陽電池ストリング群上に、第２封止材と、第２基板とを順に積層させる第２積層工程と、
前記第１基板上の積層体を加熱する加熱工程と、
前記加熱した状態で前記第１基板と前記第２基板とに圧力を加えて、前記太陽電池ストリング群を前記第１および第２封止材で封止する封止工程と、
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２】
前記加熱工程では、前記第１封止材と前記第２封止材とが溶融する温度まで加熱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。
【請求項３】
前記加熱工程は、前記仮止め封止材が溶融し、前記第１封止材と前記第２封止材とが溶融しない温度まで前記積層体を加熱し、前記仮止め封止材を固化させて、前記仮止め封止材で前記太陽電池セルを仮止めした後、前記第１封止材と前記第２封止材とが溶融する温度まで前記積層体を加熱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。
【請求項４】
前記第１および第２封止材は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ウレタン樹脂またはオレフィン系の樹脂、シリコン、ＰＶＡであり、
前記仮止め封止材は、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ウレタン樹脂およびオレフィン系の樹脂、シリコン、ＰＶＡのうち前記第１および第２封止材よりも融点が低い材料であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第１および第２封止材は、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ウレタン樹脂またはオレフィン系の樹脂、シリコン、ＰＶＡであり、
前記仮止め封止材は、前記第１および第２封止材と同じ材料に、前記第１および第２封止材に比して融点が低くなるように添加剤が添加された材料であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
第１の方向に太陽電池セルが複数配列され、電気的に接続された太陽電池ストリングが、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数並行して配置され、電気的に接続された太陽電池ストリング群が、第１基板と第２基板との間で封止材によって封止される太陽電池モジュールにおいて、
前記第２の方向に隣接して配置される前記太陽電池セル間を固定し、前記封止材に比して融点が低い材料からなる仮止め封止材を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽電池ストリングを備える太陽電池モジュールとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池ストリングを互いに並行に配置し、電気的に接続した構造を有する。このような太陽電池モジュールは、一般的に以下のように製造される。まず、複数の太陽電池セルを第１の方向に沿って配列させ、配線材を用いて複数の太陽電池セルを互いに電気的に接続する工程を繰返すことによって複数の太陽電池ストリングを形成する。ついで、複数の太陽電池ストリング同士を第１の方向に垂直な第２の方向に並行に配置し、配線材を用いて互いに電気的に接続することによって太陽電池ストリング群を形成する。そして、受光面側保護材、第１封止材、太陽電池ストリング群、第２封止材および裏面側保護材を順次積層することよって積層体を形成し、第１および第２封止材を加熱することによって、第１および第２封止材を硬化させる。これによって、積層体は一体的にモジュール化され、太陽電池モジュールが得られる。
【０００３】
このような太陽電池モジュールの製造方法において、仮止めテープを用いて、太陽電池ストリング群に含まれる各太陽電池セルを第１封止材に仮止めする手法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。このような手法によれば、積層体を形成する工程において、各太陽電池セルの位置ずれの発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２４２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、仮止めテープを使用しているので、ラミネート工程後にテープの後が残ってしまい、外観が悪化してしまうという問題点があった。
【０００６】
また、一般的に仮止めテープは耐候性が低く、時間の経過によって黄変が発生する。そのため、第１封止材にＵＶ（UltraViolet）吸収剤を添加することによって、仮止めテープの黄変を防ぐ方法が考えられる。しかし、この方法では、太陽電池セルの受光面側でＵＶ光がカットされてしまうため、太陽電池セルの出力が低下してしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、太陽電池のモジュール化工程において、外観悪化と太陽電池セルの出力低下を招くことなく、太陽電池ストリングの位置ずれを防止することができる太陽電池モジュールとその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法は、第１の方向に複数配列された太陽電池セルを第１配線材によって電気的に接続し、太陽電池ストリングを形成する太陽電池ストリング形成工程と、前記第１の方向に垂直な第２の方向に前記太陽電池ストリングを配置し、前記太陽電池ストリング間を第２配線材によって電気的に接続し、太陽電池ストリング群を形成する太陽電池ストリング群形成工程と、第１基板上に第１封止材と前記太陽電池ストリング群を積層させる第１積層工程と、前記第２の方向に隣接して配置される前記太陽電池セル間を結ぶように、前記第１封止材よりも融点の低い仮止め封止材を配置する仮止め封止材配置工程と、前記仮止め封止材を配置した前記太陽電池ストリング群上に、第２封止材と、第２基板とを順に積層させる第２積層工程と、前記第１基板上の積層体を加熱する加熱工程と、前記加熱した状態で前記第１基板と前記第２基板とに圧力を加えて、前記太陽電池ストリング群を前記第１および第２封止材で封止する封止工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、太陽電池ストリングの配列方向における隣接する太陽電池セルの仮固定に、封止材に比して融点の低い材料からなる仮止め封止材を用いるようにしたので、仮止めテープを用いる場合に比して外観悪化と太陽電池セルの出力低下を招くことなく、太陽電池ストリングの位置ずれを防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態による太陽電池モジュールの構成の一例を模式的に示す側面図である。
【図２】図２は、実施の形態による太陽電池モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図３】図３は、太陽電池モジュールの製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、太陽電池モジュールの製造方法の一例を模式的に示す上面図である。
【図５】図５は、ラミネート装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールとその製造方法を詳細に説明する。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、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。さらに、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
図１は、実施の形態による太陽電池モジュールの構成の一例を模式的に示す側面図であり、図２は、実施の形態による太陽電池モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。太陽電池モジュール１０は、第１基板である受光面側保護材１１と第２基板である裏面側保護材１３との間で第１封止材１２ａおよび第２封止材１２ｂによって太陽電池ストリング群２０が固定された構造を有する。
【００１３】
受光面側保護材１１は、太陽電池ストリング群２０の表面（受光面）を保護する平板状部材である。受光面側保護材１１として、透光性および耐湿性を有するガラスや透光性プラスチックなどを用いることができる。
【００１４】
裏面側保護材１３は、太陽電池ストリング群２０の裏面を保護する部材である。裏面側保護材１３として、たとえばＰＥＴ（Polyethylene  Terephthalate）などの樹脂フィルムやＡｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。
【００１５】
第１封止材１２ａおよび第２封止材１２ｂは、裏面側保護材１３と受光面側保護材１１との間の太陽電池ストリング群２０を封止する。第１封止材１２ａおよび第２封止材１２ｂとして、たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン系の樹脂、シリコン、ＰＶＡ（polyvinyl  alcohol）などを用いることができる。
【００１６】
太陽電池ストリング群２０は、第１の方向に延在する複数の太陽電池ストリング２１が第２の方向に並行して配置された構造を有する。第２の方向に並行に配置された太陽電池ストリング群２０間は、直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。この例では、５個の太陽電池ストリング２１が第２配線材である渡り配線材２４によって直列に接続されて太陽電池ストリング群２０を構成する場合を示している。
【００１７】
また、太陽電池ストリング２１は、第１の方向に複数配列された太陽電池セル２２が直列に接続された構造を有する。具体的には、ある太陽電池セル２２の受光面側電極が、第１の方向に隣接する一方の太陽電池セル２２の裏面側電極と、第１配線材であるタブ電極２３を介して接続され、裏面側電極が第１の方向に隣接する他方の太陽電池セル２２の受光面側電極とタブ電極２３を介して接続される。この例では、１０個の太陽電池セル２２が直列に接続されて太陽電池ストリング２１を構成する場合が示されている。
【００１８】
この実施の形態では、第１封止材１２ａおよび第２封止材１２ｂで封止される太陽電池ストリング群２０において、第２の方向に隣接する太陽電池セル２２（太陽電池ストリング２１）間での位置ずれを防止する仮止め封止材２５が配置される。仮止め封止材２５は、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂよりも融点が低い樹脂材料からなり、速やかに軟化されるとともに架橋が開始される材料であることが好ましい。仮止め封止材２５として、たとえば第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂと同じ樹脂に、所定の添加剤を加えて融点を低くした樹脂を用いることができる。また、仮止め封止材２５として、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂとは異なる材料でかつ第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂよりも融点の低いエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン系の樹脂、シリコン、ＰＶＡなどを用いることができる。なお、図２における仮止め封止材２５の位置は一例であり、この配置に限定されるものではない。このような仮止め封止材２５は、外観上は、第１封止材１２ａに溶け込み、区別できない状態となり、仮止めシールのように外観を損なうことがない。
【００１９】
太陽電池セル２２（太陽電池ストリング２１）間の固定に用いられる仮止め封止材２５は、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂと同様に高い耐候性を有するので、仮止めシールのように黄変することがない。また、黄変しないので、太陽電池ストリング群２０の受光面側に配置される第１封止材１２ａにＵＶ吸収剤を添加する必要がなく、太陽電池セル２２に到達する前にＵＶ光が吸収されることによる太陽電池セル２２の出力低下を防止することもできる。
【００２０】
つぎに、このような太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。図３は、太陽電池モジュールの製造方法の一例を模式的に示す斜視図であり、図４は、太陽電池モジュールの製造方法の一例を模式的に示す上面図である。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示されるように、配列方向である第１の方向に沿って、複数個の太陽電池セル２２を配置し、タブ電極２３によって互いに直列に接続し、太陽電池ストリング２１を形成する。この太陽電池ストリング２１を所定の本数準備する。
【００２２】
ついで、図３（ｂ）に示されるように、所定の本数の太陽電池ストリング２１を互いに平行に配置し、渡り配線材２４によって太陽電池ストリング２１間を接続し、太陽電池ストリング群２０を形成する。ここでは、各太陽電池ストリング２１が渡り配線材２４によって電気的に直列に接続されるものとする。
【００２３】
その後、太陽電池ストリング群２０をラミネート加工する。図５は、ラミネート装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。ラミネート装置は、下チャンバ部１１０と上チャンバ部１２０との２気室を有する真空容器で、下チャンバ部１１０と上チャンバ部１２０内の圧力を、真空や大気圧にコントロールすることによって太陽電池モジュール１０をラミネート加工する装置である。
【００２４】
下チャンバ部１１０は、上に開口部を有する凹形状の容器部材１１１と、被加工物である太陽電池モジュール１０を載置する容器部材１１１内に設けられる板状の基板保持部１１２と、を有する。基板保持部１１２には、載置される太陽電池モジュール１０を加熱するヒータ１１３が設けられる。さらに、容器部材１１１の底部には、吸排気口１１４が設けられ、配管１３１を介して排気手段である真空ポンプ１３０に接続されている。
【００２５】
上チャンバ部１２０は、下チャンバ部１１０に載置された太陽電池モジュール１０を覆うように、下に開口部を有する凹形状の蓋部材１２１と、蓋部材１２１の凹部の深さ方向の所定の位置に凹部を覆うように設けられるダイアフラム１２２と、を有する。ダイアフラム１２２は、たとえば耐熱ゴムやシリコン樹脂などで構成される。また、蓋部材１２１の上部には、吸排気口１２３が設けられ、配管１３２を介して真空ポンプ１３０に接続されている。
【００２６】
上チャンバ部１２０と下チャンバ部１１０の少なくともいずれか一方には、図示しないチャンバ駆動部が設けられ、上下方向に移動可能な構成となっている。このチャンバ駆動部によって、下チャンバ部１１０に載置された太陽電池モジュール１０を密閉して覆うように下チャンバ部１１０と上チャンバ部１２０とが接触される。
【００２７】
下チャンバ部１１０と真空ポンプ１３０との間を結ぶ配管１３１と、上チャンバ部１２０と真空ポンプ１３０とを結ぶ配管１３２には、下チャンバ部１１０と上チャンバ部１２０とを別々の気圧状態とすることができるようにそれぞれバルブ１３５が設けられている。
【００２８】
このような構造のラミネート装置の基板保持部１１２上に、平板状の受光面側保護材１１を載置する。ついで、受光面側保護材１１上に、第１封止材１２ａと、渡り配線材２４によって接続された太陽電池ストリング群２０と、を順に積層させるように配置する。さらに、図４に示されるように、太陽電池ストリング群２０の第２の方向に隣接する所定の位置の太陽電池セル２２間を接続するように仮止め封止材２５を配置する。その後、仮止め封止材２５を配置した太陽電池ストリング群２０上に、第２封止材１２ｂと裏面側保護材１３と、を順に積層する。
【００２９】
ついで、チャンバ駆動部によって下チャンバ部１１０と上チャンバ部１２０とを接触させ、真空ポンプ１３０で下チャンバ部１１０と上チャンバ部１２０の内部を排気しながら、基板保持部１１２のヒータ１１３で被加工物を加熱する。このとき、仮止め封止材２５の硬化温度以上に加熱を行うことで、仮止め封止材２５が、軟化するとともに架橋が開始され、硬化する。これによって、第２の方向に隣接する太陽電池ストリング２１間が局所的に仮固定される。
【００３０】
この加熱の方法として、たとえば、設定温度を、仮止め封止材２５の融点よりも高い第１封止材１２ａ、第２封止材１２ｂの融点温度にし、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂ、仮止め封止材２５を同時に加熱することによって、仮止め封止材２５による第２の方向に隣接する太陽電池ストリング２１間の固定とともに、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂとを溶融させる。
【００３１】
その後、上チャンバ部１２０内を大気開放することによって、上チャンバ部１２０に設けられたダイアフラム１２２が膨張し、被加工物が基板保持部１１２上で狭圧される。基板保持部１１２上で第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂを構成する樹脂が溶融しながら減圧されることで、被加工物内部の気泡を抜きながら樹脂材によって密閉封止されることでラミネート加工される。仮止め封止材２５によって第２の方向に隣接する太陽電池ストリング２１間は仮止めされているので、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂの硬化時の位置ずれが抑制される。以上によって、ラミネート加工が完了し、図１と図２に示される構造の太陽電池モジュール１０が製造される。
【００３２】
なお、上記した説明では、仮止め時の設定温度として、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂの融点温度にする場合を例示したが、これに限定されるものではない。たとえば、設定温度を仮止め封止材２５の融点温度にまず設定し、仮止め封止材２５を架橋させて硬化させた後、つぎに設定温度を第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂの融点温度に設定し、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂとを加熱して架橋させるようにしてもよい。
【００３３】
この実施の形態では、太陽電池ストリング群２０を封止する第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂよりも融点の低い樹脂を仮止め封止材２５として用いて、太陽電池ストリング２１の配列方向に隣接する太陽電池セル２２間を固定するようにした。これによって、仮止めテープを用いないので、太陽電池モジュール１０の外観を損ねることがない。また、仮止め封止材２５は、第１封止材１２ａと第２封止材１２ｂと同様に高い耐候性を有するので、黄変することがなく、太陽電池セル２２の受光面側の第１封止材１２ａにＵＶ吸収剤を設ける必要がない。その結果、太陽電池セル２２での発電効率の低下を抑制することができ、従来に比して出力の低下を防ぐことができるという効果を有する。
【符号の説明】
【００３４】
１０  太陽電池モジュール
１１  受光面側保護材
１２ａ，１２ｂ  封止材
１３  裏面側保護材
２０  太陽電池ストリング群
２１  太陽電池ストリング
２２  太陽電池セル
２３  タブ電極
２４  渡り配線材
２５  仮止め封止材
１１０  下チャンバ部
１１１  容器部材
１１２  基板保持部
１１３  ヒータ
１１４  吸排気口
１２０  上チャンバ部
１２１  蓋部材
１２２  ダイアフラム
１２３  吸排気口
１３０  真空ポンプ
１３１，１３２  配管
１３５  バルブ
【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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