(57)【要約】【課題】  積層体を所定温度になるまで短時間で均一に昇温させることができて、生産性に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供すること。【解決手段】  透光性基板２１、封止材で表面が覆われた太陽電池素子２、および裏面保護材２４が、この順で積層された積層体２０に対して、ラミネート加工を行って太陽電池モジュール１を作製する太陽電池モジュール１の製造方法であって、ラミネート加工の前に、積層体２０における透光性基板２１および裏面保護材２４をそれぞれ加熱するとともに、透光性基板２１の一主面に第１当接部材３１を、裏面保護材２４の一主面に第２当接部材３２をそれぞれ配置する予備加熱工程を行う。【選択図】  図６
2016207891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板、封止材で表面が覆われた太陽電池素子２、および裏面保護材が、この順で積層された積層体に対して、ラミネート加工を行って太陽電池モジュールを作製する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記ラミネート加工の前に、前記積層体における前記透光性基板および前記裏面保護材をそれぞれ加熱するとともに、前記透光性基板の一主面に第１当接部材を、前記裏面保護材の一主面に第２当接部材をそれぞれ配置する予備加熱工程を行う、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記予備加熱工程は、ヒーターを備えた、前記第１当接部材および前記第２当接部材で前記積層体を加熱する、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】
前記予備加熱工程は、前記透光性基板の一主面が前記積層体の最下面になり前記裏面保護材の一主面が前記積層体の最上面になるように、前記積層体を前記第１当接部材と前記第２当接部材との間に位置させる、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。
【請求項４】
前記予備加熱工程は、前記裏面保護材の一主面の変形に応じて変形する前記第２当接部材を用いる、請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記予備加熱工程は、前記ヒーターが弾性体で覆われた前記第２当接部材を用いる、請求項２乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記予備加熱工程は、前記裏面保護材の一主面に当接する複数のブロックを有する前記第２当接部材を用いる、請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記予備加熱工程は、複数の前記ブロックのそれぞれが温度制御可能に構成された前記第２当接部材を用いる、請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記予備加熱工程は、前記透光性基板の一主面の変形に応じて変形する前記第１当接部材を用いる、請求項４乃至７のいずれかに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る。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板などから成る太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールは、以下のように作製される。まず、透光性基板、受光面側封止材、電気的に接続された複数の太陽電池素子、裏面側封止材、裏面側部材を順次重畳して、積層体を作製する。その後、ラミネート装置（ラミネーター）において、積層体を減圧下で加熱しながら押圧して、受光面側封止材と裏面側封止材を溶融させてラミネート加工を行うことによって太陽電池パネルを作製する。このようなラミネート加工を経て太陽電池パネルを備えた太陽電池モジュールが作製される。
【０００３】
前述の透光性基板にはガラス基板などが用いられる。ラミネーター内部に積層体を載置して、これを加熱すると、透光性基板に反りが発生するので、積層体の温度が不均一になりやすく、良好なラミネート加工ができない。このため、ラミネーター内において、積層体の温度がほぼ均一になるまで加熱しながら放置し、その後、ラミネート加工を行っていた。ところが、積層体の温度がほぼ均一になるのに時間がかかるので、太陽電池モジュールの生産効率が悪い。
【０００４】
そこで、積層体をラミネーターに投入する前に、積層体をヒーターで予備加熱をして、積層体が所定温度になるまで昇温しておくことが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７２０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ラミネート加工前およびラミネート中に積層体を加熱する従来の方法では、積層体の下部を支持する部材を介してヒーターが配置されている。このため、積層体の上下の温度差が大きくなり、積層体の温度を短時間で均一に昇温させることが困難であった。また、積層体が均一に昇温されないと、例えば透光性基板内の温度偏差によって、透光性基板などが大きく反る。このため、積層体内の太陽電池素子が割れたり、積層体の中央部のみ加熱されて、積層体の温度分布が不均一になるので、ラミネート加工による品質が劣化する。
【０００７】
本発明の一つの目的は、透光性基板などの反りを抑制しながら積層体を短時間で均一に昇温させることができて、生産性に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供することである。
【０００８】
しかしながら、ラミネート加工前に積層体を予備加熱する従来の方法では、積層体の下部を支持する部材を介してヒーターが配置されているので、積層体の上部からの放熱によって、積層体の温度を短時間で均一に昇温させることが困難であった。
【０００９】
本発明の一つの目的は、透光性基板などの反りを抑制しながら積層体を短時間で均一に昇温させることができて、生産性に優れた太陽電池モジュールの製造方法を提供すること
である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、透光性基板、封止材で表面が覆われた太陽電池素子、および裏面保護材が、この順で積層された積層体に対して、ラミネート加工を行って太陽電池モジュールを作製する太陽電池モジュールの製造方法であって、前記ラミネート加工の前に、前記積層体における前記透光性基板および前記裏面保護材をそれぞれ加熱するとともに、前記透光性基板の一主面に第１当接部材を、前記裏面保護材の一主面に第２当接部材をそれぞれ配置する予備加熱工程を行う。
【発明の効果】
【００１１】
前述の太陽電池モジュールの製造方法によれば、積層体を所定温度まで均一に短時間で昇温させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に関係する太陽電池モジュールの受光面側の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は本発明の一実施形態に関係する太陽電池モジュールの裏面側の一例を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の一実施形態に関係する太陽電池素子の受光面側の一例を示す平面図であり、図２（ｂ）は本発明の一実施形態に関係する太陽電池素子の裏面側の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、図２（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】図４（ａ）は太陽電池素子の電極にインターコネクタを取り付けた状態を示す平面図であり、図４（ｂ）は２つの太陽電池素子を、インターコネクタを用いて接続した様子を示す平面図である。
【図５】図５は本発明の一実施形態に関係する積層体の分解断面図である。
【図６】図６は本発明の一実施形態に関係するラミネート装置の構成を示す側面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の一実施形態に関係する予備加熱部の構成を示す断面図であり、図７（ｂ）は稼動状態の予備加熱部を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に関係するラミネーターのラミネート加工部の構成を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は別の実施形態に関係する予備加熱部の構成を示す断面図であり、図９（ｂ）は別の実施形態に関係する予備加熱部の当接部の構成を示す底面の平面図である。
【図１０】図１０は別の実施形態に関係する予備加熱部の稼動状態を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、また別の実施形態に関係する予備加熱部の構成を示す断面図であり、図１１（ｂ）は稼動状態の予備加熱部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的に示したものである。
【００１４】
＜太陽電池モジュール＞
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態で作製される太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池素子２を有する太陽電池パネル３と、この太陽電池パネル３の外周部に配置されたフレーム４とを有する。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１は、主として光を受ける一主面である
第１面１ａを有し、図１（ｂ）に示すように、第１面１ａに対して反対側に位置する第２面１ｂを有する。そして、太陽電池モジュール１は、第２面１ｂ側に端子箱５等をさらに有している。端子箱５には、太陽電池モジュール１によって発生した電力を外部回路に供給するための出力ケーブル６が接続されている。
【００１６】
太陽電池パネル３の内部にある複数の太陽電池素子２は、縦方向配線であるインターコネクタ７および横方向配線８によって、直列および並列に接続されている。
【００１７】
なお、太陽電池モジュール１の大きさは、例えば、縦１〜２．５ｍ程度、横０．３〜１．５ｍ程度である。
【００１８】
＜太陽電池素子＞
図２（ａ）、図２（ｂ）および図３に示すように、太陽電池モジュール１を構成する太陽電池素子２は、主として光が入射する受光面である第１主面２ａと、この第１主面２ａの反対側に位置する第２主面２ｂとを有する。
【００１９】
また、太陽電池素子２の半導体基板として用いるシリコン基板１０は、太陽電池素子２の第１主面２ａに対応する第１表面１０ａと、この第１表面１０ａの反対側に位置する第２表面１０ｂとを有する。また、図３に示すように、シリコン基板１０は、第２表面１０ｂ側に位置する一導電型（例えばｐ型半導体）の半導体領域である第１半導体層１２と、第１表面１０ａ側に設けられた逆導電型（例えばｎ型半導体）の半導体領域である第２半導体層１３とを有する。以下、シリコン基板１０（または第１半導体層１２）に導電型がｐ型のシリコン基板を用いる太陽電池素子を例として説明する。
【００２０】
ｐ型の多結晶または単結晶のシリコン基板１０は、例えば、厚みが１００〜２５０μｍ程度であり、その形状は、特に限定されるものではない。ただし、シリコン基板１０は、平面視で１辺が１５０〜２００ｍｍ程度の略四角形状であれば、複数の太陽電池素子２を並べた太陽電池モジュール１を作製する場合において都合がよい。シリコン基板１０からなる第１半導体層１２をｐ型にする場合には、ドーパント元素として、ボロン、ガリウム等のドナー不純物をシリコン基板１０に含有させる。
【００２１】
第２半導体層１３は、第１半導体層１２における第１表面１０ａ側に積層されて設けられる。また、第２半導体層１３は、第１半導体層１２に対して逆の導電型（本実施形態の場合はｎ型）の半導体層であり、第１半導体層１２と第２半導体層１３との間でｐｎ接合部が形成される。第２半導体層１３は、例えば、シリコン基板１０の第１表面１０ａ側にドーパント元素として、リン等のアクセプタ不純物を含有させることによって形成できる。
【００２２】
図３に示すように、シリコン基板１０の第１表面１０ａ側には、照射された光の反射率を低減するための微細な凹凸構造（テクスチャ）が設けられていてもよい。テクスチャの凸部の高さは０．１〜１０μｍ程度であり、凸部の幅は０．１〜２０μｍ程度である。
【００２３】
太陽電池素子２は、第１主面２ａ側に反射防止層１５および表面電極１６を備えており、第２主面２ｂ側に裏面電極１７、保護膜１８およびパッシベーション膜１９を備えている。
【００２４】
反射防止層１５は、太陽電池素子２の第１主面２ａに照射された光の反射率を低減することによって、太陽電池素子２の光電変換効率を向上する効果を有する。この反射防止層１５は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン層等の絶縁膜、またはこれらの積層膜からなる。反射防止層１５の屈折率および厚みは、シリコン基板１０に吸
収されて発電に寄与し得る波長範囲の光に対して、低反射条件を実現できる屈折率および厚みを適宜採用すればよい。例えば、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法によって、窒化シリコンから成る反射防止層１５を成膜する。この場合では
、反射防止層１５の屈折率は１．８〜２．５程度とし、その厚みは６０〜１２０ｎｍ程度とすることができる。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、表面電極１６は、シリコン基板１０の第１表面１０ａ側に設けられた電極である。表面電極１６は、数本（例えば、図２（ａ）では３本）のバスバー電極１６ａと、複数の線状のフィンガー電極１６ｂとを有する。バスバー電極１６ａは、シリコン基板１０の第１表面１０ａにおいて、光電変換によって得られた電力を太陽電池素子２の外部に取り出すための電極であり、例えば、１〜３ｍｍ程度の幅を有している。バスバー電極１６ａの少なくとも一部は、フィンガー電極１６ｂと略垂直に交わるように電気的に接続されている。フィンガー電極１６ｂは、シリコン基板１０での光生成キャリアを集めて、バスバー電極１６ａに伝えるための電極である。フィンガー電極１６ｂは複数の線状であって、例えば３０〜２００μｍ程度の幅を有し、互いに１〜３ｍｍ程度の間隔を空けて設けられている。このような表面電極１６は、例えば、銀を主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成できる。表面電極１６の厚みは、１０〜４０μｍ程度である。なお、本実施形態において、主成分とは、全体の成分に対する含有量が５０質量％以上であることを示し、以下の記述においても同様とする。また、フィンガー電極１６ｂと同様な形状のサブフィンガー電極１６ｃをシリコン基板１０の周縁部に設けて、フィンガー電極１６ｂ同士を電気的に接続するようにしてもよい。
【００２６】
図３に示すように、パッシベーション膜１９は、シリコン基板１０の第２表面１０ｂに形成される。このパッシベーション膜１９は、第２表面１０ｂの略全面に形成される。パッシベーション膜１９は、シリコン基板１０の第２表面１０ｂにおいて、キャリア再結合の原因となる欠陥凖位を低減することができる。これにより、光生成キャリアの再結合を低減できる。パッシベーション膜１９は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン層等の絶縁膜、またはこれらの積層膜からなる。パッシベーション膜１９の厚みは、１０〜２００ｎｍ程度である。本実施形態のように、第１半導体層１２がｐ型層であれば、パッシベーション膜１９として、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法で形成
した酸化アルミニウム層等、負の固定電荷を有する膜を用いるとよい。このような負の固定電荷を有する膜では、電界効果によって少数キャリアである電子がシリコン基板１０とパッシベーション膜１９との界面から遠ざけられるために、少数キャリアの再結合がより低減される。同様に、第２半導体層１３がｎ型半導体層であれば、反射防止層１５として、ＰＥＣＶＤ法でなどで形成した窒化シリコン等の、正の固定電荷を有する膜を用いるとよい。
【００２７】
図３に示すように、保護膜１８は、パッシベーション膜１９上に形成される。保護膜１８は、湿度などの影響によるパッシベーション膜１９の変質を低減する機能を有する。また、保護膜１８は、後述する裏面電極１７の形成時においてパッシベーション膜１９を保護する機能を有する。例えば、保護膜１８は、裏面電極１７の形成時の熱等によって発生する裏面電極１７の金属成分等のパッシベーション膜１９内への拡散を低減できる。これにより、パッシベーション膜１９の特性を維持できる。保護膜１８は、ＡＬＤ法で形成した酸化シリコンの他、ＰＥＣＶＤ法などで膜厚５０〜８００ｎｍ程度に形成した窒化シリコン膜などを用いることができる。
【００２８】
また、太陽電池素子２には、パッシベーション膜１９および保護膜１８を貫通してシリコン基板１０の第２表面１０ｂに達する貫通部１１を有する。貫通部１１が位置する領域には、シリコン基板１０の第２表面１０ｂ上においてパッシベーション膜１９および保護
膜１８がない。このような貫通部１１の形状は、複数の孔状（ドット状）であってもよいし、複数の溝状（ライン状）であってもよい。貫通部１１の径（幅）は１０〜１５０μｍ、ピッチは０．０５〜２ｍｍ程度であればよい。また、このよう貫通部１１は、例えば、レーザービーム照射またはフォトリソグラフィ法を用いたエッチングなどの方法で形成される。なお、ＹＡＧレーザーを用いる方法は前述のエッチングよりも簡便であるため、好適に使用できる。この貫通部１１の内部には、後述する第３電極１７ｃが形成される。
【００２９】
裏面電極１７は、シリコン基板１０の第２表面１０ｂ側に設けられる電極である。図２（ｂ）および図３に示すように、裏面電極１７は第１電極１７ａ、第２電極１７ｂおよび第３電極１７ｃを有する。
【００３０】
第１電極１７ａは、シリコン基板１０の第２表面１０ｂにおいて、光電変換によって得られた電力を太陽電池素子２の外部に取り出すための電極である。第１電極１７ａの厚みは１０〜３０μｍ程度であり、その幅は１〜７ｍｍ程度である。第１電極１７ａは、主成分として銀を含んでいる。このような第１電極１７ａは、例えば、銀を主成分とする金属ペーストをスクリーン印刷等によって所望の形状に塗布した後、焼成することによって形成することができる。
【００３１】
第３電極１７ｃは、貫通部１１の内部を充填するように設けられる。第３電極１７ｃは、その一端部がシリコン基板１０の第２表面１０ｂの上に設けられている。これにより、シリコン基板１０で生成された光生成キャリアを取り出すことができる。また、第３電極１７ｃの形成にアルミニウムペーストを用いれば、貫通部１１の底部に位置する第２表面１０ｂ（貫通部１１内に位置する第２表面１０ｂ）にＢＳＦ層１４を形成することができる。アルミニウムペーストはアルミニウムの融点以上の最高温度を有する所定の温度プロファイルで焼成する。これにより、アルミニウムペースト中のアルミニウムとシリコン基板１０との間で相互拡散が起こってＢＳＦ層１４が形成される。アルミニウムは、ｐ型ドーパントとなりうる。このため、貫通部１１の底部に位置するシリコン基板１０の第２表面１０ｂが、シリコン基板１０中の第１半導体層１２よりもｐ型ドーパント濃度が高くなり、ＢＳＦ層１４が形成される。ＢＳＦ層１４中には、第１半導体層１２において一導電型にするので、ドープされるドーパント元素の濃度よりも高い濃度でドーパント元素が存在する。このため、シリコン基板１０の第２表面１０ｂ側において内部電界を形成する。そして、この内部電界によって、シリコン基板１０における第２表面１０ｂの表面近傍で、少数キャリアの再結合による光電変換効率の低下を低減させることができる。ＢＳＦ層１４は、例えば、シリコン基板１０の第２表面１０ｂ側に、ボロンまたはアルミニウムなどのドーパント元素を拡散させることによって形成してもよい。第１半導体層１２およびＢＳＦ層１４が含有するドーパント元素の濃度は、それぞれ５×１０１５〜１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３、１×１０１８〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度とすることができる。
【００３２】
第２電極１７ｂは、第１電極１７ａと第３電極１７ｃとを電気的に接続するように設けられている。これにより、第２電極１７ｂは、第３電極１７ｃによって集められた電気を第１電極１７ａに伝えることができる。このため、第２電極１７ｂは、すべての第３電極１７ｃに電気的に接続されている。よって、第２電極１７ｂは、第２表面１０ｂ上において第３電極１７ｃを覆うように設けられる。第２電極１７ｂは、例えばシリコン基板１０の第２表面１０ｂの第１電極１７ａが形成された領域の一部を除く略全面に形成されてもよい。また、第２電極１７ｂの厚みは１５〜５０μｍ程度であればよい。
【００３３】
第２電極１７ｂおよび第３電極１７ｃは、同一の材質で構成すればよい。この場合、貫通部１１を形成後に、電極材料のアルミニウムを主成分とするアルミニウムペーストを、貫通部１１の内部に充填しつつ第２表面１０ｂ上に塗布することができる。そして、アル
ミニウムペーストの塗布後に、所定の温度プロファイルでアルミニウムペーストを焼成することによって、第２電極１７ｂおよび第３電極１７ｃを同時に形成することができる。
【００３４】
＜複数の太陽電池素子の接続＞
複数の太陽電池素子２は、導電性接着剤を介してインターコネクタ７によって互いに電気的に接続されている。本実施形態に係るインターコネクタ７は、例えば厚さ０．１〜０．６ｍｍ程度、幅１．０〜４．０ｍｍ程度の直線形状の銅またはアルミニウムなどのリボン状の金属から成る。ここで、銅またはアルミニウムの表面を、ハンダまたはニッケルなどからなる、例えば１０〜５０μｍ程度の厚みのメッキ層などで被覆してもよい。また、インターコネクタ７の長さは、太陽電池素子１の大きさ、接続する太陽電池素子同士の間隔などを考慮して最適な長さに決定すればよい。なお、一般的な１５０〜１６０ｍｍ角程度の太陽電池素子１では、インターコネクタ７の長さは２８０〜３４０ｍｍ程度である。
【００３５】
前述の導電性接着剤はハンダまたは導電性樹脂等が使用できる。このハンダには、例えば主として錫および鉛から成るものであり、例えば、錫が６０〜６３質量％で残部が実質的に鉛から成る共晶ハンダを用いる。また、ハンダには、実質的に鉛を含まず、錫が９０〜９７質量％を含み、残部に銀または銅などを含んだものを用いてもよい。また、ハンダには、錫に亜鉛、ビスマスまたはインジウムを含むものを用いてもよい。また、他の導電性接着剤として、例えば銀や銅などの導電性フィラーを混合したエポキシ樹脂を利用してもよい。
【００３６】
太陽電池素子の接続は、まず、図４（ａ）に示すように、太陽電池素子２の第１主面２ａ側に設けられた複数のバスバー電極１６ａの各々に、インターコネクタ７（７ａ）の一端部をハンダ付けなどで接続する。次に、第２主面２ｂ側に設けられた複数の第１電極１７ａの各々にまた別のインターコネクタ７（７ｂ）の一端部をハンダ付けなどで接続する。
【００３７】
その後、図４（ｂ）に示すように、互いに隣り合う２つの太陽電池素子２（太陽電池素子２Ｓ、２Ｔ）が、以下のように電気的に接続される。太陽電池素子２Ｓの第１主面２ａ側に設けられた、バスバー電極１６ａに接続したインターコネクタ７（７ａ）の他端部を、太陽電池素子２Ｔの第２主面２ｂ側に設けられた第１電極１７ａにハンダ付けする。このような接続を複数（例えば５〜１０個程度）の太陽電池素子１に対して繰り返すことによって、複数の太陽電池素子２が直線状に直列接続された太陽電池ストリングが作製できる。
【００３８】
次に、複数の太陽電池ストリングを整列する。その後、各太陽電池ストリングの端部に位置する太陽電池素子２同士を、横方向配線８でハンダ等を用いて接続して、太陽電池ストリング同士を接続する。また、太陽電池パネル３の両端部に位置する太陽電池ストリングでは、横方向配線８を接続していない太陽電池素子１に外部導出配線２６が接続される。これにより、所定数の太陽電池素子が互いに接続されることとなる。横方向配線８および外部導出配線２６は、インターコネクタ７と同様の材料を適当な長さに切断して使用可能である。
【００３９】
＜太陽電池モジュールの製造方法＞
太陽電池パネル３の製造方法の概要について説明する。本実施形態の太陽電池モジュールの製造方法では、図５に示すように、少なくとも透光性基板２１、封止材で表面が覆われた太陽電池素子２、および裏面保護材２４が、この順で積層された積層体２０に対して、ラミネート加工と、このラミネート加工の前に予備加熱工程を行う。
【００４０】
ここで、予備加熱工程では、積層体２０における透光性基板２１および裏面保護材２４
をそれぞれ加熱するとともに、透光性基板２１の一主面に後述する第１当接部材を、裏面保護材２４の一主面に後述する第２当接部材をそれぞれ配置する。なお、予備加熱工程では、積層体２０における透光性基板２１および裏面保護材２４をそれぞれの加熱は、第１当接部材および第２当接部材の少なくとも一方に内蔵したヒーターで行ってもよいし、第１当接部材および第２当接部材とは別の外部ヒーターのみで行ってもよい。
【００４１】
また、予備加熱工程は、透光性基板２１の一主面が積層体２０の最下面になり、裏面保護材２４の一主面が積層体２０の最上面になるように、積層体２０を第１当接部材と第２当接部材との間に位置させてもよい。また、予備加熱工程において、透光性基板２１などの反りに起因して発生する裏面保護材２４の一主面の変形に応じて変形する第２当接部材を用いてもよい。また、予備加熱工程において、ヒーターが弾性体で覆われた第２当接部材を用いてもよい。また、予備加熱工程は、裏面保護材２４の一主面に当接する複数のブロックを有する第２当接部材を用いてもよい。さらに、予備加熱工程において、前述した複数のブロックのそれぞれが温度制御可能に構成されてもよい。
【００４２】
以下に、具体的な太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
【００４３】
太陽電池パネル３は以下のように作製される。図５に示すように、透光性基板２１上に表面側封止材２２を配置する。その後、隣り合う太陽電池素子２同士を接続した複数の太陽電池素子２、裏面側封止材２３および裏面保護材２４をこの順に積層して、積層体２０を作製する。このように、積層体２０は、透光性基板２１と裏面保護材２４とで、封止材で表面が覆われた太陽電池素子２を挟んでいる。この積層体２０が被ラミネート体となって、これをラミネート加工することによって太陽電池パネル３が作製される。
【００４４】
透光性基板２１としては、例えばガラスから成る基板が用いられる。このガラスは、例えば白板強化ガラス、倍強度ガラスまたは熱線反射ガラスなどが使用可能である。透光性基板２１として用いられる白板強化ガラスは、厚さ３〜５ｍｍ程度である。また、透光性基板２１は平板状の透明なポリカーネートなどの樹脂等も使用可能である。
【００４５】
表面側封止材２２および裏面側封止材２３は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略す）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを含んでいる。ＥＶＡおよびＰＶＢは、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシートに成形されたものが用いられる。積層体２０にこのような表面側封止材２２および裏面側封止材２３を用いて、後述するラミネーターによって減圧下にて加熱加圧を行なうことによって、表面側封止材２２および裏面側封止材２３が溶融する。これにより、表面側封止材２２と裏面側封止材２３とが融着し、これらが他の部材に接着させることができて、積層体２０が一体化するラミネート加工が実現できる。
【００４６】
裏面保護材２４は、外部からの水分の浸入を低減する役割を有する。この裏面保護材２４は、例えば、アルミ箔を挟んだ耐候性を有するフッ素系樹脂シート、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シート等が用いられる。また、裏面保護材２４は、太陽電池モジュール１の第２面１ｂ側からの光入射を発電に用いる場合は、ガラスまたは透光性のポリカーボネートなどの樹脂等を用いてもよい。
【００４７】
次いで、この積層体２０をラミネーターにセットし、減圧下にて加圧しながら加熱することによって、積層体２０をラミネートし、太陽電池パネル３が作製される。
【００４８】
図６に示すように、本実施形態で用いるラミネーターＬは、主に搬入部Ｌ１、ラミネート加工部Ｌ２、取り出し部Ｌ３から成る。積層体２０は、まずラミネーターＬの搬入部Ｌ１の端部であるロード部２９の搬送ベルト３５上に載置される。その後、駆動ローラー３
６が回転することによって、搬送ベルト３５が動き、積層体２０は予備加熱部３０に移動する。
【００４９】
予備加熱部３０は、図７（ａ）に示すように、ラミネート加工へ積層体２０を投入する前に、積層体２０の透光性基板２１および裏面保護材２４の両方の側を加熱する。この際に、透光性基板２１の一主面に第１当接部材３１を当接配置させ、裏面保護材２４の一主面に第２当接部材３２を当接配置させる。これらによって予備加熱工程が行われる。ただし、予備加熱部３０における積層体２０の予備加熱温度は、表面側封止材２２または裏面側封止材２３の溶融が始まる温度よりも低い温度である。表面側封止材２２および裏面側封止材２３の溶融が始まる温度が、例えば９０〜１００℃程度であれば、積層体２０の予備加熱温度は、５０〜８０℃程度に昇温することが望ましい。予備加熱による積層体２０の温度を、表面側封止材２２および裏面側封止材２３の溶融が始まる温度よりも低い温度で昇温すると、次のような利点がある。この昇温によって、表面側封止材２２および裏面側封止材２３と他の部材との接着が始まることがなく、その後のラミネート加工において、太陽電池パネルの内部に、構成部材間の間隙や気泡が残存しにくい。このように積層体２０の両方の側を加熱するとともに、透光性基板２１の一主面に第１当接部材３１を、裏面保護材２４の一主面に第２当接部材３２をそれぞれ配置することによって、透光性基板２１などの反りを抑制しながら積層体２０の均一加熱を迅速に行うことができる。
【００５０】
予備加熱工程は、透光性基板２１の一主面が最下面になり裏面保護材２４の一主面が最上面になるように、積層体２０を第１当接部材３１と第２当接部材３２との間に配置した状態で行うことが望ましい。裏面保護材２４の一主面には、インターコネクタ７または太陽電池素子２の厚みなどに起因する凹凸がある。このため、仮に裏面保護材２４の一主面を最下面にして、第１当接部材３１が裏面保護材２４の一主面に当接した場合には、伝熱面積が小さくなる。一方、前述した積層体２０の配置によって、平滑な面から成る透光性基板２１と第１当接部材３１とが当接することになるので、伝熱面積を大きくすることができる。そして、これにより、迅速な積層体２０の均一加熱が可能になる。
【００５１】
第１当接部材３１は、厚さ３０〜１００ｍｍ程度のステンレスまたはアルミニウムなどの金属から成り、直上にある搬送ベルト３５を介して積層体２０の透光性基板２１の一主面に当接している。第１当接部材３１の透光性基板２１の一主面と当接している側の面は、ラミネート加工時の圧力によって、透光性基板２１などに割れおよびクラックが発生しないように平滑な面になっている。
【００５２】
第２当接部材３２は、台座部３２ａと当接部３２ｂから成る。台座部３２ａは、例えば、厚さ３〜１０ｍｍ程度のステンレス、アルミニウムなどの金属から成る。当接部３２ｂは、例えば、厚さ３〜１０ｍｍ程度のフッ素樹脂、ポリプロピレン、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴムまたは天然ゴムなどの弾性体から成る。そして、台座部３２ａの一主面に、例えば、ネジ止めおよび接着剤の少なくとも一方の手段によって固定されている。また、台座部３２ａの他主面には、駆動シャフト３８がネジ止めなどで接続されている。駆動シャフト３８は、エアーシリンダーまたはサーボモーターに繋がって、第２当接部材３２を所定の圧力で上下方向に動かすようにしている。これにより、第２当接部材３２は、積層体２０の裏面保護材２４の一主面に当接している。
【００５３】
第１当接部材３１および第２当接部材３２は、それぞれ積層体２０を加熱する予備加熱手段を備えている。予備加熱手段は、例えば第１当接部材３１、第２当接部材３２に複数の貫通孔を設けて、この貫通孔からホットエアーを積層体２０に吹き付けるものでよい。ただし、予備加熱手段が電気ヒーターであることが、単純で安価な構造にできるので望ましい。第１当接部材３１では、第１当接部材３１内部に１本または複数本のシーズヒータ
ーなどのヒーター３７を配置して、所定の温度範囲で第１当接部材３１の上側表面を維持できるように制御するとよい。第２当接部材３２においても、当接部３２ｂにシーズヒーターなどのヒーターを配置したものを用いることができる。
【００５４】
第１当接部材３１および第２当接部材３２の平面サイズは、積層体２０の平面サイズと同一でもよい。ただし、積層体２０よりも縦横とも、１〜１０ｃｍ程度長くしておくことが積層体２０をより均一に昇温させることができるので望ましい。
【００５５】
また、予備加熱工程は、透光性基板２１などの反りに起因して発生する裏面保護材２４の最上面の変形または凹凸状態に応じて変形する第２当接部材３２を用いることが望ましい。例えば、当接部３２ｂを厚さ３〜１０ｍｍ程度のフッ素樹脂またはポリプロピレンなどの樹脂材料により作製する。これにより、裏面保護材２４の最上面に発生する、インターコネクタ７または太陽電池素子２の厚みなどに起因する凹凸などに対応して、第２当接部材３２が変形する。このため、裏面保護材２４と第２当接部材３２との当接する面積が大きくなり、伝熱面積を広げることができて、昇温速度を向上させることができる。
【００５６】
積層体２０の透光性基板２１の主面と他主面との温度差などによって、透光性基板２１が反って積層体２０に反りが発生する。このため、透光性基板２１と第１当接部材３１との当接する面積、および裏面保護材２４と第２当接部材３２との当接する面積が小さくなるので積層体２０の昇温が遅くなりやすい。一方、ヒーターが弾性体で覆われた第２当接部材３１を用いることによって、図７（ｂ）に示すように、反った積層体２０の裏面保護材２４の最上面の状態に対応して第２当接部材３２が変形する。このため、裏面保護材２４と第２当接部材３２との当接する面積が小さくなりにくく、積層体２０を均一に迅速に昇温できる。このヒーターが弾性体で覆われた第２当接部材３２は、例えば、当接部３２ｂを２枚のシート状の弾性体の間に、絶縁処理したニクロム線など発熱体を均一に配置して固定した後、貼り合わせたシート状の弾性体を用いることで構成できる。なお、２枚のシート状の弾性体は、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴムまたは天然ゴムなどが使用できる。
【００５７】
積層体２０が所定の温度まで予備加熱された後、搬送ベルト３５を動かし、積層体２０をラミネート加工部Ｌ２の内部に搬入する。図８は、本実施形態に係るラミネーターＬのラミネート加工部Ｌ２の一例を示す断面図である。図８に示すように、ラミネート加工部Ｌ２は、上チャンバ３３および下チャンバ３４から成る。また、例えば、上チャンバ３３が上昇および下降が可能であり、上チャンバ３３と下チャンバ３４との間が開閉できる。また、上チャンバ３３と下チャンバ３４との間には、搬送ベルト３５が通っており、搬送ベルト３５の動きによって、積層体２０がラミネート加工部Ｌ２の内部に搬入される。
【００５８】
ラミネート加工部Ｌ２の上チャンバハウジング４１の内部には、シリコーンゴムなどから成る伸縮自在のダイヤフラムシート４３が設けられている。ダイヤフラムシート４３と上チャンバハウジング４１とに囲まれた上チャンバ内部領域４２は、減圧できるようにチャンバの外にある真空ポンプ４４に接続されている。また、下チャンバハウジング４５には、その内部の下チャンバ真空領域４８を減圧するための真空ポンプ４９が接続されている。また、下チャンバハウジング４５の略中央にはヒーター盤４６が配置されている。
【００５９】
ヒーター盤４６は、積層体２０が十分載置できる大きさである。ヒーター盤４６は、例えば平面形状が２ｍ×１ｍ程度の長方形状であり、アルミニウムまたはステンレス等の金属部材から構成されて、その内部にシーズヒーターなどのヒーター４７が配置されている。予めヒーター４７に通電しておき、ヒーター盤４６上を一定の温度（例えば１４０〜１８０℃程度）に昇温しておく。その後、積層体２０を載置した搬送ベルト３５をこのヒーター盤４６の上面に配置する。積層体２０をヒーター盤４６上にセットした状態で、上下
両チャンバ３３、３４を閉じた後、真空ポンプ４４、４９によって上チャンバ内部領域４２および下チャンバ真空領域４８を６６〜１３３Ｐａ程度に減圧する。その後、積層体２０が、表面側封止材２２、裏面側封止材２３の溶融が始まる温度（例えば９０〜１００℃程度）に達したら、真空ポンプ４４を停止して上チャンバ内部領域４２の圧力を上げる。これによって、ダイヤフラムシート４３を膨張させて、積層体２０を減圧下で上チャンバ３３のダイヤフラムシート４３とヒーター盤４６との間で加熱しながら押圧する。このときの積層体２０の温度は１００〜１３０℃程度であり、上チャンバ内部領域４２と下チャンバ真空領域４８との最大差圧は約１気圧である。
【００６０】
この状態を１５分〜１時間程度維持して、表面側封止材２２および裏面側封止材２３を溶融させて架橋させる。この際に、積層体２０の内部にある空気（気泡）を追い出して、溶融した表面側封止材２２および裏面側封止材２３を万遍なく太陽電池素子２の周囲に充填させ、積層体２０を一体化する。
【００６１】
その後、下チャンバ真空領域４８も大気圧に戻して、上チャンバハウジング３３と下シャンバハウジング３４とを開く。次に、搬送ベルト３５を動かし、一体化した積層体２０をラミネート加工部Ｌ２から取り出し部Ｌ３へ搬送し、これを冷却した後に取り出す。
【００６２】
以上により、太陽電池パネル３が作製される。なお、ラミネート加工後、表面側封止材２２および裏面側封止材２３の架橋反応をさらに促進するために、１１０〜１６０℃程度に昇温した架橋炉内に、積層体２０を１０〜６０分間程度置いてもよい。
【００６３】
次に、太陽電池パネル３の外周部に、アルミニウムまたは樹脂などによって作製されたフレーム４をはめ込み、フレーム４のコーナー部をビス止めする。太陽電池素子２から導出された外部導出配線２６を、太陽電池パネル３の裏面側に接着剤などで取り付けられた樹脂製の端子箱５に接続して、太陽電池モジュール１が完成する。
【００６４】
＜変形例１＞
次に、別の実施形態に係る予備加熱工程を説明する。この例では、裏面保護材２４の最上面に当接する複数のブロック体３２ｂｓからなる第２当接部材３２を用いる。図９（ａ），（ｂ）に示すように、第２当接部材３２の少なくとも当接部３２ｂが、複数のブロック体３２ｂｓから構成されている。
【００６５】
例えば図９（ｂ）に示すように、当接部３２ｂが、縦方向に３２ｂａから３２ｂｃまで３分割され、横方向が３２ｂ１から３２ｂ５まで５分割されて、１５個のブロック体３２ｂｓから構成される。各々のブロック体３２ｂｓはスプリングなどにより第２当接部材３２の台座部３２ａから押し出されるように、一定の可動範囲を持って積層体２０の主面に対して略垂直な方向に一定の圧力で、各々独立して押圧が可能に構成されている。
【００６６】
図１０に示すように、積層体２０の予備加熱時に透光性基板２１などの反りに起因して積層体２０に反りが生じた場合に、積層体２０の裏面保護材２４の反り状態に対応して、第２当接部材３２の各ブロック体３２ｂｓが各々別個に裏面保護材２４の一主面に対して一定圧力で当接できる。これにより、前述の実施形態よりもさらに伝熱面積を大きくすることができて、昇温速度を速くすることができる。なお、複数のブロック体３２ｂｓからなる第２当接部材３２を用いることは、予備加熱時に透光性基板２１などの反りに起因する積層体２０の反りが大きくなる、寸法が約１．５ｍを超える辺を持つ比較的大きな太陽電池パネル３を作製するときに特に有効である。
【００６７】
さらに、この予備加熱工程においては、複数のブロック体３２ｂｓが各々独立して温度制御可能な第２当接部材３２を用いることが望ましい。例えば、図９（ｂ）に示す第２当
接部材３２の当接部３２ｂでは、１５個のブロック体３２ｂｓが各々独立して温度制御可能なように、各々ブロック体３２ｂｓが別の加熱体（ヒーター）、温度センサー、温度制御器などを備えている。
【００６８】
このような構造によれば、予備加熱時において、透光性基板２１などの反りに起因して、例えば図１０に示すように、積層体２０に上に凹状の反りが生じた場合には、積層体２０の中央部は第１当接部材３１当接する。一方、積層体２０の外周部は第１当接部材３１から離れる。このため、積層体２０の外周部からの放熱が大きくなり、この部分の昇温速度が低下する。しかし、当接部３２ｂの外周部の温度を中央部に比べ高く設定することが可能になるので、積層体２０の外周部からの放熱を考慮した昇温ができる。
【００６９】
＜変形例２＞
さらに別の実施形態に係る予備加熱工程を説明する。この例では、積層体２０の最下面に位置する透光性基板２１などの一主面の反りに応じて変形する第１当接部材３１を用いる。図１１（ａ）に示すように、第１当接部材３１が、主に台座部３１ａと当接部３１ｂとから成る。台座部３１ａは、厚さ３〜１０ｍｍ程度のステンレスまたはアルミニウムなどの金属から成り、当接部３１ｂは、厚さ３〜１０ｍｍ程度のフッ素樹脂もしくはポリプロピレンなどの樹脂材料、または、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴムもしくは天然ゴムなどのゴム弾性体などから成り、台座部３１ａの一主面にネジ止めおよび接着剤の少なくとも一方により固定されている。なお、積層体２０を加熱するヒーターは当接部３１ｂに内蔵されていてもよいし、当接部３１ｂの外部に配置されていてもよい。
【００７０】
このような構造によって、予備加熱時において、透光性基板２１などの反りに起因して、例えば図１１（ｂ）に示すように、積層体２０に上に凹状の反りが生じた場合には、第２当接部材３２の下向きの圧力が加わる。このため、第１当接部材３１の当接部３１ｂも積層体２０の反りに対応して変形するので、積層体２０の透光性基板２１側からの伝熱面積が低下しにくくなり、積層体２０の昇温速度を速くすることができる。
【００７１】
なお、当接部３１ｂは、２枚のシート状の弾性体の間に、絶縁処理したニクロム線など発熱体を均一に配置して固定した後、２枚のシート状の弾性体を貼り合わせた構造であってもよい。このように、ヒーターが弾性体で覆われた当接部３１ｂを有する第１当接部材３１を用いることができる。また、２枚のシート状の弾性体は、フッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴムまたは天然ゴムなどを用いることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１：太陽電池モジュール
１ａ：第１面
１ｂ：第２面
２：太陽電池素子
２ａ：第１主面
２ｂ：第２主面
３：太陽電池パネル
４：フレーム
５：端子箱
６：出力ケーブル
７：インターコネクタ
８：横方向配線
１０：シリコン基板
１０ａ：第１表面
１０ｂ：第２表面
１１：貫通部
１２：第１半導体層
１３：第２半導体層
１４：ＢＳＦ層
１５：反射防止層
１６：表面電極
１６ａ：バスバー電極
１６ｂ：フィンガー電極
１６ｃ：サブフィンガー電極
１７：裏面電極
１７ａ：第１電極
１７ｂ：第２電極
１７ｃ：第３電極
１８：保護膜
１９：パッシベーション膜
２０：積層体
２１：透光性基板
２２：表面側封止材
２３：裏面側封止材
２４：裏面保護材
２６：外部導出配線
２９：搬入部のロード部
３０：予備加熱部
３１：第１当接部材
３１ａ：台座部
３１ｂ：当接部
３２：第２当接部材
３２ａ：台座部
３２ｂ：当接部
３２ｂｓ：ブロック体
３３：上チャンバ
３４：下チャンバ
３５搬送ベルト
３６：駆動ローラー
３７：ヒーター
３８：駆動シャフト
４１：上チャンバハウジング
４２：上チャンバ内部の領域
４３：ダイヤフラムシート
４４、４９：真空ポンプ
４５：下チャンバハウジング
４６：ヒーター盤
４７：ヒーター
４８：下チャンバ真空領域
Ｌ：ラミネーター
Ｌ１：搬入部
Ｌ２：ラミネート加工部
Ｌ３：取り出し部
【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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【図７】
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【図９】
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【図１０】
2016207891.tif 000011
【図１１】
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【図８】
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