(57)【要約】【課題】配線材によって複数の太陽電池セルを接続したストリングを基板上に配置して作製する際に、発生する気泡を極力取り除いて、太陽電池モジュールの品質と歩留まりの向上を図る。【解決手段】真空容器１６内に設けられた基板６上に、配線材２によって複数の太陽電池セル１を接続したストリングをスペーサ８をはさんで配置する。次に、真空ポンプ１７で吸気して真空容器１６内を真空状態にする。そして、ポンプ１２で加圧された液体状のウレタン樹脂７を塗布ヘッド１０のスリット状の開口部１０ａより当該ストリング上に吐出する。これにより、残存する気泡が極めて少ないウレタン樹脂７による保護層が形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置した配線材と太陽電池セルを液体状の樹脂で覆った後で当該樹脂を硬化させて形成する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記配線材と太陽電池セルのストリングを配置した基板を真空容器内に配置する工程と、
前記真空容器内の気体を真空ポンプで吸気して前記真空容器内を真空状態にする工程と、
前記基板上に配置された前記配線材と太陽電池セルのストリングに、塗布ヘッドのスリット状の開口から液体状の樹脂を吐出する工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記液体状の樹脂は、ウレタン樹脂である、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】
前記液体状の樹脂は、２種類の液体を混合して生成されるウレタン樹脂である、請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
太陽電池セルと配線材からなる太陽電池セルのストリングを液体状の樹脂で覆った後に当該樹脂を硬化させて形成する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池セルのストリングを配置するための基板を真空容器内に配置する工程と、
前記真空容器内の気体を真空ポンプで吸気して前記真空容器内を真空状態にする工程と、
前記液体状の樹脂を、塗布ヘッドのスリット状の開口から前記基板上に吐出して第１の樹脂層を形成する工程と、
前記太陽電池セルのストリングを、前記基板上に吐出された前記第１の樹脂層に埋め込んで配置する工程と、
前記配線材と太陽電池セルのストリング上に、前記スリット状の開口から前記液体状の樹脂を吐出して第２の樹脂層を形成する工程と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２の樹脂層のヤング率は、前記第１の樹脂層のヤング率よりも大きいことを特徴とする、請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
太陽電池セルと配線材からなる太陽電池ストリングを配置するための基板を載置する載置台が内部に配置される真空容器と、
前記真空容器内の気体を、排気管を経由して吸気する真空ポンプと、
液体状の樹脂を貯蔵するタンクと、
前記真空容器内に配置され、前記液体状の樹脂を、前記基板及び／または前記基板上に配置された配線材と太陽電池セルのストリングに吐出するスリット状の開口部を有する塗布ヘッドと、
前記タンクと前記塗布ヘッドとの間に配置され、前記塗布ヘッドから前記液体状の樹脂を塗布する際に、前記液体状の樹脂を加圧するポンプと、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項７】
前記タンクは、異なる液体状の樹脂が保存される複数のタンクで構成され、前記複数のタンクに貯蔵される異なる液体状の樹脂を所定の割合で混合して前記塗布ヘッドから塗布するための混合ユニットを更に備える請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換を行う複数の太陽電池セルを基板上に配置してなる太陽電池モジュールの製造方法とその製造装置に関し、特に太陽電池モジュールの品質を向上し、その信頼性を向上させた太陽電池モジュールの製造方法及び太陽電池モジュールの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低コスト化を目指した太陽電池モジュールとして、図１に示すような、配線材２によって接続された複数の太陽電池セル１のストリングを、基板６の上でウレタン樹脂７により覆った構造としたものが提案されている。
この太陽電池モジュールの製造方法としては、基板６上に置いた太陽電池セルのストリングの上から液体状のウレタン樹脂７の液滴を滴下することで、配線材２や太陽電池セル１をウレタン樹脂７で完全に覆う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載される方法は、滴下法と呼ばれており、液体状のウレタン樹脂７の液滴を基板６上に滴下した後に、ウレタン樹脂７を硬化させることにより、耐湿性などに優れた信頼性の高い太陽電池モジュールを製造できるという利点がある。
【０００４】
一般に、滴下法では、インクジェットヘッドやディスペンサヘッドを用いてウレタン樹脂液を太陽電池セルのストリング上に滴下する。インクジェットヘッドでウレタン樹脂液を滴下する場合、一回の滴下で形成できるウレタン樹脂の膜厚は数マイクロメートルである。したがって、厚さが数１００マイクロメートルあるストリングを完全に覆いつくすためには多数回重ねて滴下することが必要である。
【０００５】
なお、滴下法でウレタン樹脂７を滴下する際、配線材２や太陽電池セル１の裏側にもウレタン樹脂７がきちんと回り込むようにしなければならない。このため図１に示すように、基板６と太陽電池セル１の間にはスペーサ８が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５７６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような滴下法で製造した太陽電池モジュールは、ウレタン樹脂を硬化させた際に、特にスペーサ８の周辺で気泡が残ってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、液体状のウレタン樹脂を塗布した後に、これを硬化させたときに、ウレタン樹脂の中に気泡が極力残存しないようにした、太陽電池モジュールの製造方法及びその製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するための太陽電池モジュールの製造方法は、  基板上の配線材と太陽電池セルを液体状の樹脂で覆った後で当該樹脂を硬化させる太陽電池モジュールの製造方法であって、配線材と太陽電池セルのストリングを配置した基板を真空容器内に配置する工程と、真空容器内の気体を真空ポンプで吸気する工程と、真空ポンプによる吸気を行いつつ、基板上に配置された太陽電池セルのストリングに、塗布ヘッドのスリット状の開口から液体状の樹脂を吐出する工程と、を含む。なお、ここで用いられる液体状の樹脂はウレタン樹脂であり、より好ましくは、２種類の液体を混合して生成されるウレタン樹脂である。
【００１０】
また、本発明の他の太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルのストリングを配置するための基板を真空容器内に配置する工程と、真空容器内の気体を真空ポンプで吸気する工程と、液体状の樹脂を、塗布ヘッドのスリット状の開口から前記基板上に吐出して第１の樹脂層を形成する工程と、基板上に吐出された第１の樹脂層に太陽電池セルストリングを埋め込む工程と、第１の樹脂層に埋め込まれた太陽電池セルストリング上に、塗布ヘッドを用いて液体状の樹脂を吐出して第２の樹脂層を形成する工程と、を含んでいる。ここで、第１の樹脂層及び第２の趣旨層を構成する樹脂としては、いずれもウレタン樹脂が用いられるが、第１の樹脂層を構成するウレタン樹脂のヤング率は第２の樹脂層を構成するウレタン樹脂のヤング率よりも小さいことが望ましい。例えば、第２の樹脂層のウレタン樹脂のヤング率を第１の樹脂層のウレタン樹脂のヤング率に対して約１０倍程度のものを使うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明の太陽電池モジュールの製造装置は、太陽電池セルと配線材からなる太陽電池ストリングを配置するための基板を載置する載置台が内部に配置される真空容器と、この真空容器内の気体を、排気管を経由して吸気する真空ポンプと、を備えている。そして、真空容器内には、液体状の樹脂を貯蔵するタンクと、この液体状の樹脂を、基板及び／または基板上に配置された配線材と太陽電池セルのストリングに吐出するスリット状の開口部を有する塗布ヘッドと、タンクと塗布ヘッドとの間に配置され、塗布ヘッドから液体状の樹脂を塗布する際に、液体状の樹脂を加圧するポンプとが設けられている。なお、異なる液体状の樹脂材料が貯蔵されているタンクを複数設け、これらを混合ユニットで所定の割合で混合して塗布ヘッドから吐出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池モジュールの製造方法及びその製造装置によれば、太陽電池モジュールの製造工程で発生する気泡が極力少なくなるので、太陽電池モジュールの品質が安定し、歩留まりが著しく向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の太陽電池モジュールの製造方法を示した説明図である。
【図２】本発明の第一の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法の全工程を示した説明図である。
【図３】本発明の第二の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法の第一工程を示した図である。
【図４】本発明の第二の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法の第二工程を示した図である。
【図５】本発明の第二の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法の第三工程を示した図である。
【図６】本発明の第三の実施形態例の太陽電池モジュール製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第一の実施形態例の説明］
まず、図２を参照して、本発明の第一の実施形態例である太陽電池モジュール製造方法及び製造装置を説明する。
図２は、太陽電池モジュールを製造する際に発生する気泡を取り除くために、液体状の樹脂を塗布する塗布装置全体を真空容器（チャンバ）１６の内部に配置した製造装置を示す。真空容器１６内に存在している気体は、排気管１７を経由して、真空ポンプ１８によって吸気される。
【００１５】
図２に示した製造装置によって製造される太陽電池モジュールは、配線材２によってストリング構造に配置された複数の太陽電池セル１を備える。この太陽電池セル１のストリングの上に、保護用の液状樹脂が塗布されて太陽電池モジュールが製造される。
【００１６】
図２に示すように、真空容器１６内には、載置台（または移動ステージ）１４が配置され、この載置台１４上に太陽電池セル１のストリングを配置するための基板６が設けられる。ここで載置台１４は、通常真空容器１６内に固定されて配置されるが、真空容器１６の横幅を図２の断面図の横方向（水平方向）に載置台１４の２倍程度に長くすることができるならば、載置台１４を移動ステージとして用いることも可能である。
【００１７】
また、載置台１４上に置かれた基板６の上に、複数の太陽電池セル１が接続されたストリングが、スペーサ８をはさんで配置される。そして、このスペーサ８を含む太陽電池セル１のストリング上に、後述する方法で保護用の液状樹脂が塗布される。ここで、太陽電池セル１のストリングを覆う保護用の樹脂としては、ウレタン樹脂７が用いられる。また、基板６としては、ガラスエポキシ、ポリカーボネート、あるいはポリカーボネートにガラスを添加した複合材料などが用いられる。
【００１８】
ウレタン樹脂７は、タンク１３の中に液体の状態で貯蔵されており、塗布ヘッド１０のスリット状開口部１０ａから吐出を始める際にポンプ１２によって加圧される。そして、樹脂供給パイプ１１を経由して塗布ヘッド１０にウレタン樹脂が供給され、スリット状の開口部１０ａより太陽電池セル１のストリング上に吐出される。このスリット状の開口部１０aは、図２の断面図の平面以外の方向が長手方向になる形状をしており、その長手方向の開口寸法は、図２の断面図に示される太陽電池セル１の奥行き方向の最大幅よりも長く設定される必要がある。
【００１９】
そして、塗布ヘッド１０を、スリット状開口部１０ａの長手方向ではない方向、例えば長手方向と直交する方向に動かすことによって、太陽電池セル１のストリングを覆うようにウレタン樹脂７からなる保護層が形成される。
なお、真空容器１６が横方向に長くなっていて、載置台１４を横方向に移動することができるならば、塗布ヘッドを移動させる代わりに、載置台１４を移動ステージとして使うこともできる。その場合、載置台１４を開口部１０aの長手方向でない方向、例えば長手方向と直交する方向に動かしてもよい。あるいは、載置台１４と塗布ヘッド１０の両方を動かしてもよい。
【００２０】
ウレタン樹脂７の膜厚は、塗布ヘッド１０の開口部１０ａのスリットの間隔、塗布ヘッド１０または載置台１４の移動速度、塗布ヘッド１０と基板６間の距離、ポンプ１２の加圧力などを調整することにより決定される。これらのパラメータを調整することにより、例えば、一回の吐出で数１００マイクロメートルの膜厚を得ることも可能である。
このように、本発明の第一の実施形態例で示す製造方法を用いることにより、塗布ヘッド１０からの一回の吐出によるウレタン樹脂７でストリングを覆いつくすことができるので、生産性を上げ生産コストを下げることが可能となる。
【００２１】
ここで、太陽電池セル１のストリング上にウレタン樹脂７を塗布する場合、特にスペーサ８の周辺にウレタン樹脂７が回り込みにくくなり、大気下では気泡が発生しやすくなる。しかし、本実施の形態例では、ウレタン樹脂を塗布する前に、真空ポンプ１８で吸気して真空容器１６内を真空状態にするため、気泡の発生を抑制することができる。このため、液状のウレタン樹脂７を塗布後に硬化させても、ウレタン樹脂７内に残存する気泡は極めて少なくなる。
【００２２】
［第二の実施形態例の説明］
図３〜５は、本発明の第二の実施形態例である太陽電池モジュールの製造方法の第一工程から第三工程までを順に説明するための図である。
本発明の第二の実施形態例でも、真空容器１６内において真空状態で太陽電池モジュールを製造する点は同じである。本発明の第二の実施形態例が第一の実施形態例と異なる点は、基板６の一面に液状の樹脂を塗布した後に、配線材２と太陽電池セル１のストリングを、液状樹脂内に埋め込む工程を設けた点である。
【００２３】
すなわち、上述したように、第一の実施形態例では、太陽電池セル１と配線材２からなるストリング上にウレタン樹脂７を吐出するため、配線材２や太陽電池セル１の裏側まで回りこむようにウレタン樹脂７を注入しなければならない。この第二の実施形態例では、塗布された液状のウレタン樹脂７ａの中に、スペーサ８を有する太陽電池セル１のストリングを押し込むため、スペーサ８付近に残る気泡は、第一の実施形態例に比べて更に少なくすることができる。
【００２４】
まず、図３に示すように、基板６の上にウレタン樹脂７ａを吐出する。ウレタン樹脂７ａの吐出方法は第一の実施形態例とまったく同じであり、タンク１３に液体の状態で貯蔵されたウレタン樹脂７ａをポンプ１２によって加圧し、樹脂供給パイプ１１を経由して塗布ヘッド１０のスリット状の開口部１０ａより基板６上に吐出する。
【００２５】
次に、図４に示すように、配線材２によって複数の太陽電池セル１を接続したストリングとスペーサ８を、吐出されたウレタン樹脂７ａの中に沈めるように押し込む。このとき、ウレタン樹脂の粘度は十分に低く、かつ予め真空容器１６内を真空状態にしていることもあって、スペーサ８の周辺に気泡が残ることが極めて少なくなる。
【００２６】
最後に図５に示すように、塗布ヘッド１０は、ストリング全体を覆うように再度ウレタン樹脂７ｂをスリット状開口部１０ａから吐出する。ウレタン樹脂の吐出方法は図２に示した第１の実施形態例のときと同じである。
このような製造工程を真空容器１６内で行うことにより、製造される太陽電池モジュール内の気泡の発生を極めて少なくすることができ、その結果、高品質で信頼性の高い太陽電池モジュールを生産することが可能となる。
【００２７】
なお、第二の実施形態例の製造方法では、第１回目に吐出するウレタン樹脂７ａと２回目に塗布するウレタン樹脂７ｂを異なる別の樹脂材料とした。しかし、１回目に吐出されるウレタン樹脂７ａと、２回目に吐出されるウレタン樹脂７ｂは同じ樹脂材料であってよい。
【００２８】
ここでは、最初に塗布ヘッド１０から吐出するウレタン樹脂７ａとしては、比較的ヤング率の小さい柔らかい樹脂材料を用い、２回目に吐出するウレタン樹脂７ｂとしては、ウレタン樹脂７ａよりヤング率の高い樹脂材料を用いている。具体的には、ウレタン樹脂７ｂのヤング率はウレタン樹脂７ａのヤング率の１０倍程度にすることが考えられる。なお、下層に配置されるウレタン樹脂７ａのヤング率は、２MPa以下、できれば０．２MPa以下が望ましい。この場合、異なるヤング率の樹脂材料の塗布は、タンク１３の中の材料を入れ替えて用いることができるが、予め樹脂材料の異なるタンク１３を２種類設け、これを交換して用いるようにしてもよい。
【００２９】
ここで、ウレタン樹脂のヤング率を変える方法としては、ウレタン樹脂の中に軟化剤を添加することで実現できる。また、他にウレタン樹脂７ａの代わりに、柔らかい材料であるシリコン樹脂を用い、ウレタン樹脂７ｂの代わりに堅い材料であるエポキシ樹脂を用いることもできる。
【００３０】
［第三の実施形態例の説明］
図６は、本発明の第三の実施形態例である太陽電池モジュールの製造方法と装置を説明するための図である。この第三の実施形態例でも、第一及び第二の実施形態例と同様に、太陽電池セル１のストリング上への樹脂材料の塗布は、真空容器１６内において真空状態で行われる。
ただ、第三の実施形態例が第一及び第二の実施形態例と異なるところは、塗布ヘッド１０から基板６上に吐出するウレタン樹脂の作り方である。
【００３１】
図６に示すように、第三の実施形態例では、例えばポリオールからなる第１の材料が貯蔵されるタンク１３ａと、例えばイソシアネートからなる第２の材料が貯蔵されるタンク１３ｂが設けられる。
【００３２】
実際に、タンク１３ａからの第１の材料（例えばポリオール）とタンク１３ｂからの第２材料（例えばイソシアネート）は、それぞれポンプ１２ａ、１２ｂで加圧され、樹脂供給パイプ１１ａ、１１ｂを経由して混合ユニット１５に送られる。この混合ユニット１５は、第１の材料であるポリオールと第２の材料であるイソシアネートを所定の混合比で混合し、樹脂供給パイプ１１ｃを介して塗布ユニット１０に送る。塗布ユニット１０からウレタン樹脂７を塗布する方法は、図２または図３〜５に示した第一の実施形態例及び第二の実施形態例の製造方法と同じなので、ここでは説明を省略する。
【００３３】
ここで、混合ユニット１５で混合される第１の材料（ポリオール）と第２の材料（イソシアネート）の混合比は、例えば、ポリオール１００に対してイソシアネート８５が最適であることが実験で確かめられている。この混合比にすると、ポリオールとイソシアネートが完全な状態で反応されるが、他の混合比ではいずれか一方の材料が反応されない状態で残ってしまうのである。
【００３４】
［太陽電池モジュールの製造装置］
上述したように、第一の実施形態例及び第二の実施形態例の製造方法を実現するための製造装置は、図２〜図６に示すように、真空容器１６と排気管１７と真空ポンプ１８を備える。そして、真空容器１６内に、液体状のウレタン樹脂７を貯蔵するタンク１３と、ウレタン樹脂７を塗布する前に圧力を加えるポンプ１２と、スリット状の開口部１０ａを有する塗布ヘッド１０を備えている。タンク１３とポンプ１２及び塗布ヘッド１０は、樹脂供給パイプ１１により接続されている。  
以上の構成を備えた、太陽電池モジュールの製造装置により、既に説明したような第一及び第二の実施形態例の太陽電池モジュールの製造方法を実施することができる。
【００３５】
なお、ポンプ１２とタンク１３は真空容器１６の外部に配置されていてもよい。この場合は、樹脂供給パイプ１１が真空容器１６を貫通し、真空容器１６外のポンプ１２と真空容器１６内の塗布ヘッド１０が接続されることになる。
【００３６】
本発明の第三の実施形態例の製造方法を実現するための製造装置では、異なる材料を貯蔵するタンク１３ａ、１３ｂと、これら２種類の材料を混合する混合ユニット１５と、タンク１３ａ、１４ｂから混合ユニット１５へ材料を送り込むポンプ１４ａ、１４ｂを備えている。それ以外の構成は、図３〜図６に示した第一及び第二の実施形態例の製造方法を実現するための装置構成と同じである。
【００３７】
以上、本発明の第一から第三の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を変更しない限りにおいて、種々の応用例及び変形例を含むことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・太陽電池セル、２・・・配線材、３・・・ガラス基板、４・・・エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）樹脂、５・・・ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、６・・・基板、７、７ａ、７ｂ・・・ウレタン樹脂、８・・・スペーサ、１０・・・塗布ヘッド、１０ａ・・・スリット状の開口部、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・樹脂供給パイプ、１２、１２ａ、１２ｂ・・・ポンプ、１３，１３ａ、１３ｂ・・・タンク、１４・・・移動ステージ、１５・・・混合器、１６・・・真空容器（チャンバ）、１７・・・排気管、１８・・・真空ポンプ
【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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【図６】
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