(57)【要約】【課題】複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールを製造する際に不適切なモジュール製造を抑制できる、太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】積層された複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュール１０であって、太陽電池セル１の光入射面側に配される第１の樹脂６と、太陽電池セル１の光入射面側と反対面側に配され、第１の樹脂６と異なる粘度を有する第２の樹脂７と、を備えた太陽電池モジュール１０。【選択図】図１
2013051279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルの光入射面側に配される第１の樹脂と、
前記太陽電池セルの前記光入射面側と反対面側に配され、前記第１の樹脂と異なる粘度を有する第２の樹脂と、
を備える太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池セルの前記光入射面から突出した電極を備える、請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第２の樹脂の粘度は、前記第１の樹脂の粘度よりも高い、請求項１又は２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池セルの光出射面側に配される第２の太陽電池セルの光入射面側に配され、前記第１の樹脂と異なる粘度を有する第３の樹脂を備える、請求項１〜３のいずれか一項記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第３の樹脂の粘度は、前記第１の樹脂の粘度よりも高い、請求項４記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第２の太陽電池セルの前記光入射面側と反対面側に配され、絶縁破壊強さが２ｋＶ／ｍｍ以上である第４の樹脂を備える、請求項４又は５記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
太陽電池セルの光入射面側に第１の樹脂を設け、前記太陽電池セルの前記光入射面側の反対面側に前記第１の樹脂と異なる粘度を有する第２の樹脂を設けた、太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池モジュールを光の照射位置に配置する配置工程と、
前記太陽電池モジュールの光入射面に向けて光を照射し、前記光の少なくとも一部を反射させ、前記太陽電池モジュールの側面に前記光を入射させ、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を硬化させる硬化工程と、
を備える太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記硬化工程において、前記太陽電池モジュールの側面側に配置された導光部材により前記光の少なくとも一部を反射させる、請求項７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記光が紫外線である、請求項７又は８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太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池セルを封止する封止樹脂として、エチレンー酢酸―ビニル共重合体（ＥＶＡ）を用いた太陽電池モジュールが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような太陽電池モジュールにおいては、例えば、太陽電池セルと前面のガラス板の間や、太陽電池セルとバックシートの間にＥＶＡ樹脂シートを挿入し、真空ラミネータ装置内で熱プレスすることによって成型される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０７４６４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、上述のＥＶＡ樹脂を用いた方法においては、複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールを好適に成形できない場合がある。図６及び図７は、複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールの成形にＥＶＡ樹脂を用いた場合の説明図である。
【０００６】
図６に示すように、ガラス板３ｂ、セル１ｂ、ガラス板４ｂ、セル２ｂ及び支持基板５ｂの各間にＥＶＡ樹脂５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ及び５０ｅを介在させて積層し、熱板５１及びプレス５２を用いてモジュール６０を成形する場合には、ＥＶＡ樹脂の配置場所によって、熱板５１から供給される熱量が大きく異なる。図７の線ｂに示すように、熱板５１から距離が最も近いＥＶＡ樹脂５０ｅは、ラミネート時間Ａにおいて最適な架橋状態となる。一方、熱板５１からの距離が最も遠いＥＶＡ樹脂５０ｂは、図７の線ａで示すようにラミネート時間Ａでは架橋が十分に進行せず、未架橋状態が残ってしまう。
【０００７】
また、図７の線ａのように、熱板５１から最も離れたＥＶＡ樹脂５０ｂが最適な架橋状態となるようにラミネート時間Ｂまで加熱する場合には、熱板５１からの距離が最も短いＥＶＡ樹脂５０ｅには必要以上の熱量が供給されてしまう（図７の線ｂ）。その結果、ＥＶＡ樹脂５０ｅには黄変や発泡などが生じてしまう恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールを製造する際に不適切なモジュール製造を抑制できる、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】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールは、積層された複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールであって、上記太陽電池セルの光入射面側に配される第１の樹脂と、上記太陽電池セルの光入射面側と反対面側に配され、第１の樹脂と異なる粘度を有する第２の樹脂と、を備えた構成を有する。
【００１０】
上記太陽電池モジュールは、太陽電池セルの光入射面側に配される第１の樹脂と、光入射面側と反対面側に配される第２の樹脂とを備え、第１の樹脂と第２の樹脂とが互いに異なる粘度を有する。このような太陽電池モジュールでは、第１の樹脂の粘度は反対面側の第２の樹脂と異なり、光入射面から突出した電極が形成される場合であっても、光入射面に配されることが可能となる。これにより、当該太陽電池セルを充分に封止した、複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールを製造する際に不適切なモジュール製造が抑制された、耐久性及び外観に優れた太陽電池モジュールとなる。
【００１１】
本発明の太陽電池モジュールは、上記太陽電池セルの光入射面から突出した電極を備えることが好ましい。本発明の太陽電池モジュールにおいては、第１の樹脂の粘度は反対面側の第２の樹脂と異なり、突出した電極が形成された太陽電池セルの光入射面に配されることが可能となる。これにより、当該太陽電池セルを充分に封止し、複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールを製造する際に不適切なモジュール製造が抑制された、耐久性及び外観に優れた太陽電池モジュールとなる。また、突出した電極を光入射面側に備えたセルは、電気的接続性に優れ、当該電極は第１の樹脂によって保護されるため、太陽電池モジュールは耐久性に優れる。
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、第２の樹脂の粘度は、第１の樹脂の粘度よりも高いことが好ましい。第１の樹脂の粘度が第２の樹脂の粘度よりも低いことによって、太陽電池セルの光入射面側に透明基材が配される場合や、太陽電池セルの光入射面から突出した電極が配される場合でも、第１の樹脂を太陽電池セルの光入射面側に配することが容易となる。また、第２の樹脂の粘度が、第１の樹脂の粘度よりも高いことによって、第２の樹脂内にボイドが発生しにくくなり、光透過性が向上することから、後述する第２の太陽電池セルにより多くの光が入射し、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の太陽電池モジュールにおいては、上記太陽電池セルの光出射面側に配される第２の太陽電池セルの光入射面側に配され、上記第１の樹脂と異なる粘度を有する第３の樹脂を備えることが好ましい。第２の太陽電池セルの光入射面側に、上記第１の樹脂と異なる粘度を有する第３の樹脂を備えることによって、第３の樹脂内にボイドが発生しにくくなり、光透過性が向上し、第２の太陽電池セルへより多くの光が入射しやすくなる。これにより、太陽電池モジュールの発電効率が向上する。
【００１４】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、第３の樹脂の粘度は、第１の樹脂の粘度よりも高いことが好ましい。第３の樹脂の粘度が、第１の樹脂の粘度よりも高いことによって、第３の樹脂内にボイドがより発生しにくくなり、光透過性が向上することから、第２の太陽電池セルにより多くの光が入射しやすくなり、太陽電池モジュールの発電効率が向上する。
【００１５】
本発明の太陽電池モジュールにおいて、上記第２の太陽電池セルの光入射面側と反対面側に配され、絶縁破壊強さが２ｋＶ／ｍｍ以上である第４の樹脂を備えることが好ましい。第２の太陽電池セルの光入射面側と反対面側に、絶縁破壊強さが２ｋＶ／ｍｍ以上である第４の樹脂が配されると、絶縁性を向上させることができ、第２の太陽電池セルが支持基板の近くに配置される場合であっても、第２の太陽電池セルで発生した電流の一部がリークしにくくなる。
【００１６】
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの光入射面側に第１の樹脂を設け、太陽電池セルの光入射面側の反対面側に、第１の樹脂と異なる粘度を有する第２の樹脂を設けた、太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池モジュールを光の照射位置に配置する配置工程と、太陽電池モジュールの光入射面に向けて光を照射し、その少なくとも光の一部を反射させ、太陽電池モジュールの側面に光を入射させ、第１の樹脂及び第２の樹脂を硬化させる硬化工程と、を備えた構成を有する。
【００１７】
上記太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュールを光の照射位置に配置し、太陽電池モジュールの光入射面に向けて光を照射し、その光の少なくとも一部を反射させる。反射した光は、太陽電池モジュールの側面に入射することによって、第１の樹脂及び第２の樹脂を速やかに硬化させることができ、複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールを製造する際に不適切なモジュール製造が抑制された、耐久性及び外観に優れた太陽電池モジュールを製造することができる。また、本製造方法によれば、太陽電池モジュールが第２の太陽電池セルや第３の樹脂、第４の樹脂を備える場合であっても、側面から光を反射させることによって、太陽電池モジュールを一体的に成形することができる。これにより、一段毎にセルを積層し加熱するモジュールの成形方法に比べ成形時間を大幅に短縮することができ、モジュールコストの低減につながる。また、従来のように複数のセルに強い圧力を加えてプレスしなくてもよいことから、セルが割れるなどの不具合も減少させることができる。
【００１８】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法においては、上記硬化工程において、太陽電池モジュールの側面側に配置された導光部材により光の少なくとも一部を反射させることが好ましい。太陽電池モジュールの側面側に配置された導光部材により、光の少なくとも一部を反射させることによって、より効率的に光が太陽電池モジュールの側面に入射し、第１の樹脂及び第２の樹脂等を速やかに硬化させることが可能となる。
【００１９】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法においては、光が紫外線であることが好ましい。紫外線を用いることにより、第１の樹脂及び第２の樹脂等をより容易に硬化させやすくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールを製造する際に不適切なモジュール製造を抑制できる、太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成の一部を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成の一部を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成の一部を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造工程を示す説明図である。
【図６】複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールの成形に、ＥＶＡ樹脂を用いた場合の説明図である。
【図７】複数の太陽電池セルを積層した太陽電池モジュールの成形に、ＥＶＡ樹脂を用いた場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール１０の構成を示す断面図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、第１の太陽電池セル１、第２の太陽電池セル２、第１の太陽電池セル１の上面側（光入射面側）に配置された第１の透明基材３、第２の太陽電池セル２の上面側（光入射面側）に配置された第２の透明基材４、第２の太陽電池セル２の下面側（光出射面側）に配置された支持基板５が積層されて構成されている。この太陽電池モジュール１０は、２種以上の太陽電池セルを機械的接合した多接合セル（メカニカルスタック）である。
【００２４】
第１の太陽電池セル１は、第１の透明基材３が配置された上面側（光入射面側）で受光できる片面入射型の太陽電池セルでもよく、上面側と第２の透明基材４が配置された下面側（光出射面側）の双方で受光できる両面入射型の太陽電池セルでもよい。第１の太陽電池セル１は、特に制限されないが、太陽電池モジュール１０において最も太陽光に近い部分に配置されており、ＩｎＧａＰ型セルが好ましい。
【００２５】
第２の太陽電池セル２は、太陽電池モジュール１０において第１の太陽電池セル１の下面側に配されるため、第２の透明基材４が配置された上面側（光入射面側）で受光できる片面入射型の太陽電池セルであることが好ましい。第２の太陽電池セル２は、特に制限されないが、第１の太陽電池セル１よりも太陽光から遠い部分に配置されており、Ｓｉ型セルが好ましい。
【００２６】
第１の透明基材３は、第１の太陽電池セル１の上面側を保護するために強度が高く、光を入射しやすくするために光透過性に優れたものであれば特に制限されず、例えばガラス板が用いられる。また、第２の透明基材４も、第２のセル２の上面側を保護するために強度が高く、光を入射しやすくするために光透過性に優れたものであれば特に制限されず、ガラス板が好適に用いられる。
【００２７】
支持基板５は、太陽電池モジュール６０の下部に配置され、絶縁性や強度に優れるものが好ましい。
【００２８】
また、本実施形態の太陽電池モジュール１０は、図１に示すように、第１の透明基材３と第１の太陽電池セル１の間に第１の樹脂６を、第１の太陽電池セル１と第２の透明基材４の間に第２の樹脂７を、第２の透明基材４と第２の太陽電池セル２の間に第３の樹脂８を、及び、第２の太陽電池セル２と支持基板５の間に第４の樹脂９を介在させ、構成されている。以下、第１〜第４の樹脂について説明する。なお、本実施形態において第１〜４の樹脂は樹脂層を形成しており、成形段階（硬化前）においては樹脂組成物として用いられることが好ましい。
【００２９】
第１の樹脂６は、第１の太陽電池セル１における光入射面側に配され、第１の太陽電池セル１と第１の透明基材３とを接合及び封止する（図２）。ここで、第１の太陽電池セル１への光透過を確保するため、第１の樹脂６は高透明性を有する樹脂であることが好ましい。第１の樹脂６の屈折率は、好ましくは１．４５〜１．５５である。
【００３０】
また、第１の樹脂６が高透明性を有する樹脂であるためには、内部透過率は好ましくは９８％以上である。
【００３１】
また、図２に示すように、第１の太陽電池セル１における光入射面側には、第１の透明基材３と電気的コンタクトを得るために、突出した電極１１（スタッドバンプ）が形成されている。この電極１１の高さは２５〜１００μｍであるため、第１の太陽電池セル１と第１の透明基材３の間に２５〜１００μｍの空隙（ギャップ）が発生する。よって、このギャップを封止するため、第１の樹脂６はギャップ間に流し込めるような流動性の高い、低粘性の樹脂であることが好ましい。第１の樹脂６の粘度は好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００３２】
第１の樹脂６は、上記粘度、屈折率及び内部透過率を備えた樹脂として、例えば、表１に示すラジカル型アクリレートを用いることができる。これらのラジカル型アクリレートは光、好ましくは紫外線で硬化するため、接合及び封止が容易である点でも好ましい。
【００３３】
【表１】
2013051279.tif 000003
【００３４】
図３に示すように、第２の樹脂７は、第１の太陽電池セル１における光入射面側の反対面側に配され、第１の太陽電池セル１と第２の透明基材４とを接合及び封止し、また、第３の樹脂８は、第２の太陽電池セル２における光入射面側に配され、第２の太陽電池セル２と第２の透明基材４とを接合及び封止する。ここで、第２の樹脂７及び第３の樹脂８は、第２の太陽電池セル２への光透過を確保するため、高透明性を有する樹脂であることが好ましく、第１の樹脂６と同様に、屈折率は好ましくは１．４５〜１．５５である。
【００３５】
また、第２の樹脂７及び第３の樹脂８が高透明性を有する樹脂であるためには、内部透過率は好ましくは９８％以上である。
【００３６】
また、図３に示すように、第２の樹脂７及び第３の樹脂８が低粘性であると、第２の樹脂７内にボイド１２が発生しやすくなる。このボイドの界面と第２の樹脂７又は第３の樹脂８の屈折率が異なると、ボイド界面で反射損失が生じてしまう。例えば光１３ａはボイド１２に当たらずに透過するが、光１３ｂ、１３ｃはボイド界面で反射してしまい、第２の樹脂７及び第３の樹脂８の光透過性が低下してしまう。このため、第２の樹脂７及び第３の樹脂８は高粘性の樹脂であることが好ましい。第２の樹脂７及び第３の樹脂８の粘度は好ましくは２０００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００３７】
第２の樹脂７及び第３の樹脂８は、上記粘度、屈折率及び内部透過率を備えた樹脂として、例えば、表２に示すラジカル型アクリレートを用いることができる。これらのラジカル型アクリレートは光、好ましくは紫外線で硬化するため、接合及び封止が容易である点でも好ましい。
【００３８】
【表２】
2013051279.tif 000004
【００３９】
図４に示すように、第４の樹脂９は、第２の太陽電池セル２における光入射面側と反対面側に配され、第２の太陽電池セル２と支持基板５とを接合及び封止する。ここで、第４の樹脂９の絶縁性が低いと、第２の太陽電池セル２で発生した電流１５の一部が支持基板５へリークする恐れがある。そのため、第４の樹脂９の絶縁破壊強さは好ましくは２ｋＶ／ｍｍ以上である。第４の樹脂９の絶縁破壊強さが２ｋＶ／ｍｍ未満であると、絶縁性が不足し、第２の太陽電池セル２で発生した電流の一部が支持基板５へリークしてしまう可能性がある。
【００４０】
第４の樹脂９は、上記絶縁破壊強さを備えた樹脂として、例えば、表３に示すカチオン重合型オキセタンを用いることができる。これらのカチオン重合型オキセタンは光、好ましくは紫外線で硬化することから、接合及び封止が容易である点でも好ましい。また、これらのカチオン重合型オキセタンＵＶ硬化樹脂は、耐食性、耐湿性、耐溶剤性及び耐酸性に優れるため、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることができる。
【００４１】
【表３】
2013051279.tif 000005
【００４２】
次に、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法について、図５を用いつつ説明する。
【００４３】
図５は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造工程を示す説明図である。図５の（ａ）に示すように、第１の太陽電池セル１、第１の樹脂６、第２の樹脂７、第２の太陽電池セル２、第３の樹脂８、第４の樹脂９、第１の透明基材３、第２の透明基材４及び支持基板５が積層された太陽電池モジュール１０は、支持台２２上に設けられた導光部材２５中に、絶縁ペースト２７を用いて配置される（配置工程）。
【００４４】
導光部材２５は、太陽電池モジュール１０の側面近傍に配置された２つの反射板２６を備えている。この反射板２６は、上方に設置されたランプ２０からの光１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ及び１３ｇを第１の樹脂６〜第４の樹脂９へ反射させ、面内均一入射することにより、速やかに硬化させることができる（硬化工程）。反射板２６の角度θは、上方からの光を太陽電池モジュール１０の側面に反射させる観点から、３０〜７０°が好ましく、４０〜６０°がより好ましく、さらに好ましくは４０〜５０°であり、上方からの光を太陽電池モジュール１０の側面に直角に反射させる観点から約４５°であることが特に好ましい。
【００４５】
また、反射板２６は、光を反射させることができる部材であれば特に制限されないが、アルミや銀などの金属を蒸着させた反射板や、これらの金属を蒸着させたフィルムを反射板の表面に用いることが耐久性向上などの観点から好ましい。導光部材２５は、反射板２６以外の部分（例えば底部）は、ガラスやプラスチックレンズなどを用いてもよい。
【００４６】
図５の（ｂ）に示すように、支持台２２上に設けられた導光部材２５中に配置された太陽電池モジュール１０は、コンベア２１で移動し、光の照射位置に配置され、一定時間ランプ２０から光が照射され、太陽電池モジュール１０の成形が行われる。光の照射位置とは、太陽電池モジュール１０における第１の樹脂６等を硬化、接合させるために照射させる光を受けるための位置であり、例えば上方から光を照射する場合にはその光が届く例えば下側の位置をいう。本製造方法によれば、数分程度と短い時間で成形することが可能となる。また、ランプ２０は、紫外線を照射するＵＶランプが好ましい。
【００４７】
なお、図５に示した製造方法においては、支持基板５を用いているが、支持台２２をモジュールにおける支持基板として用いることもできる。この場合、第２の太陽電池セル２を支持台２２上に直接配置すればよい。
【００４８】
また、図５の（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１０と導光部材２５を一体化させることによって、集光型モジュール３０として用いることも好ましい。
【００４９】
以上、本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュールを一体的に成形することが可能であり、成形速度も速く、従来のように強い圧力でプレスしなくてもよいため、セルへの負荷も低減され、耐久性や外観に優れた太陽電池モジュールを製造することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・第１の太陽電池セル、２・・・第２の太陽電池セル、３・・・第１の透明基材、４・・・第２の透明基材、５・・・支持基板、６・・・第１の樹脂、７・・・第２の樹脂、８・・・第３の樹脂、９・・・第４の樹脂、１０・・・太陽電池モジュール、２５・・・導光部材、２６・・・反射板、３０・・・集光型モジュール。
【図６】
2013051279.tif 000006
【図７】
2013051279.tif 000007
【図１】
2013051279.tif 000008
【図２】
2013051279.tif 000009
【図３】
2013051279.tif 000010
【図４】
2013051279.tif 000011
【図５】
2013051279.tif 000012