(57)【要約】【課題】  本発明は、太陽電池セルを接着性樹脂層で封止する工程において、表面保護ガラスに設けられた金属酸化物薄膜層の剥れを防止することが出来る太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】  表面保護ガラス、接着性樹脂、太陽電池セル、接着性樹脂および裏面保護シートをこの順に積層して熱圧着により成型する太陽電池モジュールの製造方法であって、該表面保護ガラスの接着性樹脂側とは反対側の表面に金属酸化物薄膜層を設け、ポリエステルフィルム上に金属層または金属酸化物層を設けた積層フィルムの金属層または金属酸化物層を該表面保護ガラスの金属酸化物薄膜層に接触させ、熱圧着加工を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面保護ガラス、接着性樹脂、太陽電池セル、接着性樹脂および裏面保護シートをこの順に積層して熱圧着により成型する太陽電池モジュールの製造方法であって、該表面保護ガラスの接着性樹脂側とは反対側の表面に金属酸化物薄膜層を設け、ポリエステルフィルム上に金属層または金属酸化物層を設けた積層フィルムの金属層または金属酸化物層を該表面保護ガラスの金属酸化物薄膜層に接触させ、熱圧着加工を行う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】
前記金属酸化物薄膜層が反射防止層である請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
ポリエステルフィルム上の金属層または金属酸化物層がアルミニウム、酸化ケイ素または酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項１または２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の製造方法に関するものであり、太陽電池セルを接着性樹脂層で封止する工程において、表面保護ガラスに設けられた金属酸化物の薄膜の剥れを防止することができる太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光エネルギーは、無尽蔵で無公害の新たなエネルギー源として注目されており、太陽光発電は、クリーンで環境に優しい発電システムとして急速に開発が進んでいる。最近は、非晶質シリコン等の薄膜型素子を利用した太陽電池が急速に普及しつつあり、一般住宅の屋根などに設置し家庭用の電源としても使用されるようになってきた。
【０００３】
太陽電池が屋根部材などに構成されて使用される際には、複数の太陽電池素子を組み合わせ、表裏面を適当なカバー材料で保護した太陽電池モジュールとして使用される。太陽電池モジュールは表面保護ガラス、接着性樹脂層、太陽電池セル、接着性樹脂層、バックシートという構成となるのが一般的である。
【０００４】
太陽電池の課題として、発電効率を向上させることが挙げられる。発電効率を上げるためには太陽電池セルそのものの発電効率を高めることはもちろんであるが、太陽電池モジュールとした際の表面保護ガラスによる太陽光の反射を低減し、太陽光エネルギーを効率よく利用することも重要である。この目的のため、太陽電池モジュール用の表面保護ガラスには、表面に反射防止の機能を有する薄膜層を設け、太陽光の反射を抑えるものが増えてきている。
【０００５】
太陽電池モジュールの製造プロセスには、表面保護ガラス、接着性樹脂層、太陽電池セル、接着性樹脂層、バックシートを積層した状態で真空圧着により封止するプロセス（以下、ラミネートと記載）がある。ラミネート時には真空状態でこれら積層体が１４０〜１９０℃の高温にさらされ、真空圧着装置の熱プレス板が表面保護ガラスと高温状態で密着する。表面保護ガラスの表面に反射防止層が形成されている場合には、このままでは反射防止層に傷が付くため、例えば特許文献１に記載されているように、フッ素樹脂をコートしたガラスクロス等を熱プレス板と表面保護ガラスの間に挟む方法が採られる。
【０００６】
フッ素樹脂コートしたガラスクロスは非常に高価なので使い捨てるのは現実的ではなく、１枚のガラスクロスを複数のモジュールのラミネートに使用するが、ラミネート時に漏れ出した接着性樹脂がガラスクロスに付着し、次に使用する際にモジュールに再付着して汚れる問題がある。これらを防ぐために、ガラスクロスと表面保護ガラスの間に使い捨てのポリエステルフィルムなどを挟みこむことも行われているが、今度はポリエステルフィルムに反射防止層が転写し剥れるという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１１４５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような太陽電池モジュールの従来の製造方法が有していた問題を解決しようとするものであり、反射防止層などの剥れを抑えて歩留まりを向上させることのできる太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、表面保護ガラス、接着性樹脂、太陽電池セル、接着性樹脂および裏面保護シートをこの順に積層して熱圧着により成型する太陽電池モジュールの製造方法であって、該表面保護ガラスの接着性樹脂側とは反対側の表面に金属酸化物薄膜層を設け、ポリエステルフィルム上に金属層または金属酸化物層を設けた積層フィルムの金属層または金属酸化物層を該表面保護ガラスの金属酸化物薄膜層に接触させ、熱圧着加工を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法である。
【００１０】
また、本発明はさらに、好ましくは、金属酸化物薄膜層が反射防止層である太陽電池モジュールの製造方法であり、ポリエステルフィルム上に設けた金属層または金属酸化物層がアルミニウム、酸化ケイ素または酸化アルミニウムからなる層であることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の太陽電池用モジュールの製造方法を用いることで、表面保護ガラス上に設けられた金属酸化物薄膜層の剥れを抑えることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池モジュールは表面保護ガラス、接着性樹脂、太陽電池セル、接着性樹脂、裏面保護シートをこの順に積層して構成される。太陽光は表面保護ガラスから入射し、接着性樹脂層を通り、太陽電池セルに到達し起電力が生ずる。
【００１３】
接着性樹脂は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法において、表面保護ガラスと裏面保護シートの間に太陽電池セルを封止し、太陽電池セルを外気の水分や機械的な衝撃から保護する機能を有するものであって、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂や、シリコーン系、フッ素系の樹脂などが選択される。
【００１４】
表面保護ガラスは、価格や耐久性により選ばれるが、太陽電池が長期使用されること、太陽光をより透過させることが望ましいことから、透明度の高い白板ガラスが好ましく用いられる。
【００１５】
表面保護ガラスに設けられる金属酸化物薄膜層は、表面保護ガラスの接着性樹脂側とは反対側の表面に形成される。これら金属酸化物薄膜層は金属酸化物を蒸着等により直接形成したものや、シロキサンなどの有機金属化合物を塗布乾燥後に焼成処理を行って有機成分を除去し、金属酸化物薄膜を形成する方法など公知の方法を採用することができる。金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化ニオブなど、およびこれらの複合酸化物が挙げられるがこれらに限定されない。
【００１６】
本発明において、表面保護ガラスに設けられる金属酸化物薄膜層は反射防止層であることが好ましい。反射防止層とする場合は金属酸化物薄膜層を含めた表面保護ガラスの総厚さは５００ｎｍ以下が一般的である。目的に応じ、これらの金属酸化物薄膜層をそれぞれの材料の屈折率を考慮し厚さや種類を組み合わせ、複数の層を形成することが適宜行われる。
【００１７】
接着性樹脂は、セルの保護性、透明性などから適切に選ばれる。好ましくはエチレン−酢酸ビニル共重合体やシリコーン樹脂などである。
【００１８】
太陽電池セルは、本特許のモジュールの製造方法で使用できるものであれば特に限定されないが、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる太陽電池セルが好ましく用いられる。
【００１９】
裏面保護シートは通常、２〜５層程度の機能性樹脂またはフィルムが積層された構造である。耐久性等の要求に応じて、フィルムとしてはポリオレフィンフィルム、ポリエステルフィルム、フッ素フィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ナイロン樹脂フィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム等から適宜選択できる。また、水蒸気バリア性等を付与するために積層体の一部にアルミ箔などの金属箔を設けても良い。また耐候性や接着力向上のため、積層体の一部に樹脂または無機物のコーティング膜または蒸着膜を設けても良い。
【００２０】
太陽電池モジュールの製造方法としては、表面保護ガラス、接着性樹脂、太陽電池セル、接着性樹脂、裏面保護シートをこの順に積層し、熱圧着加工を行う。ここで言う熱圧着加工とは、上記太陽電池モジュールの部材を熱プレス板を設けたチャンバー内に設置し、真空状態にすることで大気圧を利用してプレスする方法であり、接着性樹脂が軟化して接着する際、真空状態のため気泡が抑制できることが特徴である。
【００２１】
太陽電池モジュールを構成する積層体は熱圧着加工時に、接着性樹脂の融点を超える１４０〜１９０℃の高温にさらされ、真空圧着装置の熱プレス板が表面保護ガラスと高温状態で密着する。
【００２２】
本発明では、表面保護ガラスの表面に形成された金属酸化物薄膜層の傷付き防止のため、ポリエステルフィルム上に金属層または金属酸化物層を設けた積層フィルムの金属層または金属酸化物層を該表面保護ガラスの金属酸化物薄膜層に接触させ、さらに必要に応じ、フッ素樹脂をコートしたガラスクロス等を熱プレス板と上記積層フィルムとの間に挟み、熱圧着加工を行う。
【００２３】
ポリエステルフィルムの代表であるポリエチレンテレフタレートフィルムのガラス転移温度は８０℃程度であり、熱圧着加工の加工温度がフィルムのガラス転移温度を越えるため、金属層または金属酸化物層を設けないポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた場合は、表面保護ガラス上の金属酸化物薄膜層がポリエチレンテレフタレートフィルムに転写し剥れるという問題が発生する。ポリエステルフィルム上に金属層または金属酸化物層を設けることにより、熱圧着加工の加工温度がポリエステルフィルムのガラス転移温度を越えても、表面保護ガラスへの密着が起こらないため剥れが発生しないのである。これにより、使い捨て可能な安価な材料で剥れを防止するとともに、接着性樹脂のはみ出しによる汚れを防止することが可能となる。
【００２４】
本発明において、ポリエステルフィルム上に金属層を設けた積層フィルムの金属は特に限定されないが、価格、入手のしやすさからアルミニウムが好ましく用いられる。アルミニウムは特性上、表面に酸化物層が形成されることがあるが、酸化物の有無は何ら影響を与えない。
【００２５】
本発明において、ポリエステルフィルム上に金属酸化物層を設けた積層フィルムの金属酸化物は特に限定されないが、価格、入手のしやすさなどから酸化ケイ素、酸化アルミニウムが好ましく用いられる。これら材料の積層あるいは組み合わせを妨げない。またこれら金属酸化物には５０％未満の金属窒化物の組成物も含まれる。
【００２６】
本発明において、ポリエステルフィルム上に金属層または金属酸化物層を設けた積層フィルムの金属層または金属酸化物層の厚さは５ｎｍ〜１００ｎｍであり、好ましくは１０ｎｍ〜５０ｎｍである。５ｎｍより厚くすることで均一な膜の形成が容易であり本発明による剥離防止効果が得られやすく、また１００ｎｍ以下で十分な剥離防止機能を有する。
【００２７】
本発明のポリエステルフィルム上に金属または金属酸化物層を設けた積層フィルムは、真空蒸着、反応性蒸着、スパッタリング、ＣＶＤなど公知の方法でポリエステルフィルム上にアルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムが形成されたものである。
【００２８】
本発明において、ポリエステルフィルム上に金属層または金属酸化物層を設けた積層フィルムのポリエステルフィルムとしては、ラミネートプロセス温度の上限温度である１９０℃で溶融が起こらないものである必要があり、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンナフタレートフィルムなどが工業的に好ましく用いられる。ポリエチレンテレフタレートフィルムの融点は２５０から２６０℃であり、本ラミネートプロセス温度での使用は何ら問題がない。  
【００２９】
前記ポリエステルフィルムの厚さは５μｍ〜５０μｍのものが使用でき、好ましくは１２μｍ〜３８μｍである。５μｍ以下だとフィルムが破れやすいため作業性が悪くなり、また５０μｍを越えるとコスト高となる。
【００３０】
本発明の表面保護ガラスに形成された金属酸化物薄膜層は、反射防止の目的以外に、汚れを防止するもの、汚れをふき取りやすくするもの、静電気防止効果のものであっても、本発明の効果を享受できる。
【００３１】
ラミネートの際に、真空圧着装置の熱プレス板と積層フィルムの間に前述のごとくフッ素樹脂をコートしたガラスクロス等のクッション層を設けることは何ら限定されない。クッション層を設けることにより、本発明の積層フィルムに薄いものが使用できるのでコストが有利となる。
【実施例】
【００３２】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００３３】
［１］金属酸化物からなる薄膜（蒸着タイプ）付き表面保護ガラス板の作製
ガラス板として無色透明ソーダライムシリカガラス（旭硝子社製、厚さ：２．３ｍｍ。以下ソーダガラスと記載）を使用した。真空槽内に金属Ｓｎおよび金属Ｓｉ（Ｂドープ多結晶）をスパッタターゲットとしてカソード上に設置し、真空槽を１．３×１０−３Ｐａまで排気した。真空槽内に設置したソーダガラス上に次のようにして反射防止膜を形成した。
＜第１層＞放電ガスとして酸素２５０ｃｃ／分と窒素３５０ｃｃ／分との混合ガスを導入した。このとき、圧力は０．４５Ｐａとなった。ついで、Ｓｎの反応性ＤＣスパッタリングにより、膜厚が９８ｎｍの酸窒化スズ膜を第１層の膜として成膜した。
＜第２層＞ついで、放電ガスとしてアルゴン１００ｃｃ／分と酸素５００ｃｃ／分との混合ガスを導入した。このとき、圧力は０．３５Ｐａとなった。ついで、Ｓｉの反応性ＤＣスパッタリングにより、膜厚が１０５ｎｍの酸化シリコン膜を第２層の膜として形成した。
【００３４】
［２］金属酸化物からなる薄膜（コーティングタイプ）付き表面保護ガラス板の作製
ソーダガラス基板の一方の表面をマスクした後、０．０５ｍｏｌのホウ酸および０．００８ｍｏｌのフッ化カリウムを添加した濃度１．２５ｍｏｌ／ｌのケイフッ化水素酸のシリカ飽和水溶液（５リットル）に２時間浸漬し、取り出してマスクを除去し、洗浄、乾燥することにより、基板の他方の表面に被膜を形成した。ついでこの基板を４５０℃に加熱し、基板の一方の表面にＳｉＨ４（モノシラン）、Ｎ２（窒素）、Ｏ２（酸素）の調整されたガスを供給して、厚さが１１０ｎｍのＳｉＯ２を主成分とする金属酸化物層を成膜した。
【００３５】
[３]試験用モジュールの作成と剥れ、汚れ確認試験
（実施例１）
株式会社エヌ・ピー・シー製真空ラミネータＬＭ−５０を用いて試験用モジュールの作成を行った。ラミネータ内に、保護用の５０ｃｍ角のフッ素コートしたガラスクロス（本多産業株式会社製ＨＧＳ−Ｐ６１０）を設け、その上に４０ｃｍ角のポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミニウム蒸着を施した東レフィルム加工株式会社製ＶＭ−ＰＥＴ１５１０（厚さ１２μｍ、以下積層フィルムと記載）を未蒸着面がガラスクロス側になるように設けた。
【００３６】
その上に試験用モジュールとして、前記[１]の反射防止膜を設けた１５ｃｍ角のソーダガラス（反射防止層は積層フィルム側）、１５ｃｍ角の接着性樹脂（サンビック製エチレン・酢酸ビニル共重合体シートＰＶ−４５ＦＲ００Ｓ、厚さ０．４ｍｍ）、１２．５ｃｍ角の単結晶シリコンセル、１５ｃｍ角の接着性樹脂、１５ｃｍ角の裏面保護フィルム（東レ株式会社製「ルミラー」（登録商標）Ｘ１０Ｓ  厚さ１２５μｍ）を重ねて設けた。
【００３７】
さらにその上に４０ｃｍ角の積層フィルム（未蒸着面がガラスクロス側）を設け、その上に保護用の５０ｃｍ角のフッ素コートしたガラスクロスを設けた。
【００３８】
ラミネータのフタを閉じ、真空時間４分、プレス時間１６分、熱プレス板温度１４５℃でラミネートした。
【００３９】
ラミネート終了後、上下の保護用ガラスクロスもまとめて取り出し、ステンレスの台に２分放置して温度を下げた後にガラスクロスおよび積層フィルムを除去して試験用モジュールを取り出した。
【００４０】
試験用モジュールの反射防止層の剥れについて、試験用モジュールを表面保護ガラスを上にして水平な台の上に設置し、４０Ｗの白色蛍光灯１本を垂直上方１．５ｍの距離から照らした状態で目視確認し、剥れの無いものを○、剥れが認められるものを×とした。
【００４１】
ガラスクロスの汚れについては、ラミネート後のガラスクロスのモジュール側に使用した面について、剥れと同様の方法で蛍光灯により目視で確認し、接着性樹脂の付着が無いものを○、付着が認められるものを×とした。
【００４２】
（実施例２）
実施例１の積層フィルムを、ポリエチレンテレフタレートフィルムに酸化ケイ素蒸着を施した三菱樹脂株式会社製“テックバリア”ＴＸ（厚さ１２μｍ）にしたこと以外は実施例１と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００４３】
（実施例３）
実施例１の積層フィルムを、ポリエチレンテレフタレートフィルムに酸化アルミニウム蒸着を施した東レフィルム加工株式会社製「バリアロックス」（登録商標）１０１１ＨＧ（厚さ１２μｍ）にしたこと以外は実施例１と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００４４】
（実施例４）
実施例１のソーダガラスを前記[２]の反射防止層を設けた１５ｃｍ角のソーダガラス（反射防止層は積層フィルム側）にしたこと以外は実施例１と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００４５】
（実施例５）
実施例２のソーダガラスを前記[２]の反射防止層を設けた１５ｃｍ角のソーダガラス（反射防止層は積層フィルム側）にしたこと以外は実施例２と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００４６】
（実施例６）
実施例３のソーダガラスを前記[２]の反射防止層を設けた１５ｃｍ角のソーダガラス（反射防止層は積層フィルム側）にしたこと以外は実施例３と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００４７】
（比較例１）
実施例１の積層フィルムの替わりに、ポリエチレンテレフタレートフィルムである東レ株式会社製「ルミラー」（登録商標）Ｓ１０（厚さ５０μｍ）にしたこと以外は実施例１と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００４８】
（比較例２）
実施例１の積層フィルムの替わりに、ポリエチレンテレフタレートフィルムにシリコーン表面処理を行った東レフィルム加工株式会社製 「セラピール」（登録商標）ＭＦ（厚さ２５μｍ）にしたこと以外は実施例１と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００４９】
（比較例３）
比較例１のソーダガラスを前記[２]の反射防止層を設けた１５ｃｍ角のソーダガラス（反射防止層はフィルム側）にしたこと以外は比較例１と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００５０】
（比較例４）
比較例２のソーダガラスを前記[２]の反射防止層を設けた１５ｃｍ角のソーダガラス（反射防止層はフィルム側）にしたこと以外は比較例２と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００５１】
（比較例５）
ガラスクロスと試験用モジュールの間に積層フィルムを設けないこと以外は実施例１と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００５２】
（比較例６）
ガラスクロスと試験用モジュールの間に積層フィルムを設けないこと以外は実施例４と同様にして試験用モジュールを作成し、反射防止層の剥れ、ガラスクロスの汚れを確認した。
【００５３】
実施例１〜６、比較例１〜６の評価結果を表１に示す。表１より、金属層または金属酸化物層を設けたポリエステルフィルムを用いることで表面保護ガラス上の金属酸化物薄膜層の剥れ、ガラスクロスの汚れを防止することが出来る。
【００５４】
【表１】
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