(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池モジュールを軽量化でき、且つ太陽電池セルと発熱体との接触を抑制できる、融雪機能付きの太陽電池モジュール本体の製造方法の提供。【解決手段】受光面板１１と、太陽電池セル１２と、電気絶縁シート１３と、発熱体１４と、背面板１５とを、受光面側から背面側に向けてこの順で並べ、接着温度に加熱し、接着剤を用いて接着する工程を有し、電気絶縁シート１３の耐熱温度が、前記接着温度よりも高い、太陽電池モジュール本体の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面板と、太陽電池セルと、電気絶縁シートと、発熱体と、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で並べ、接着温度に加熱し、接着剤を用いて接着する工程を有し、
前記電気絶縁シートの耐熱温度が、前記接着温度よりも高い、太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項２】
前記電気絶縁シートは樹脂で形成され、前記耐熱温度は前記樹脂の融点である、請求項１に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項３】
前記電気絶縁シートはガラスで形成され、前記耐熱温度は前記ガラスの軟化点である、請求項１に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項４】
前記発熱体は、面状発熱体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項５】
前記面状発熱体は、導電性繊維を含む編織物で形成された発熱部と、この発熱部を通電するための電極部とを有し、
前記導電性繊維が、有機繊維と、前記有機繊維の表面を被覆するカーボンナノチューブとを含む、請求項４に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項６】
前記編織物が、絶縁性繊維で構成された経糸と、前記導電性繊維で構成された緯糸とで構成された織布である、請求項５に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項７】
前記面状発熱体は、前記背面板に導電材料を成膜して形成される、請求項４に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項８】
前記電気絶縁シートは、前記面状発熱体に電気絶縁材料を成膜して形成される、請求項４〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール本体の製造方法。
【請求項９】
太陽電池モジュール本体と、前記太陽電池モジュール本体の外周部を支持するフレームとを有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法を用いる、太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記フレームは、内周面に、前記太陽電池モジュール本体の外周部が配される溝を有し、
前記溝の内部に前記発熱体の一部が配される、請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記フレームに連結される梁をさらに有し、
前記梁は、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記梁の少なくとも一部と重なる、請求項９または１０に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記太陽電池モジュール本体と外部機器とを接続する接続端子を収容する端子ボックスをさらに有し、
前記端子ボックスは、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記端子ボックスの少なくとも一部と重なる、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１３】
受光面板と、太陽電池セルと、電気絶縁シートと、発熱体と、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で並べ、接着温度に加熱し、接着剤を用いて接着してなり、
前記電気絶縁シートの耐熱温度が、前記接着温度よりも高い、太陽電池モジュール本体。
【請求項１４】
前記電気絶縁シートは樹脂で形成され、前記耐熱温度は前記樹脂の融点である、請求項１３に記載の太陽電池モジュール本体。
【請求項１５】
前記電気絶縁シートはガラスで形成され、前記耐熱温度は前記ガラスの軟化点である、請求項１３に記載の太陽電池モジュール本体。
【請求項１６】
前記発熱体は、面状発熱体である、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール本体。
【請求項１７】
前記面状発熱体は、導電性繊維を含む編織物で形成された発熱部と、この発熱部を通電するための電極部とを有し、
前記導電性繊維が、有機繊維と、前記有機繊維の表面を被覆するカーボンナノチューブとを含む、請求項１６に記載の太陽電池モジュール本体。
【請求項１８】
前記編織物が、絶縁性繊維で構成された経糸と、前記導電性繊維で構成された緯糸とで構成された織布である、請求項１７に記載の太陽電池モジュール本体。
【請求項１９】
前記面状発熱体は、前記背面板に導電材料を成膜して形成される、請求項１６に記載の太陽電池モジュール本体。
【請求項２０】
前記電気絶縁シートは、前記面状発熱体に電気絶縁材料を成膜して形成される、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール本体。
【請求項２１】
請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール本体と、
前記太陽電池モジュール本体の外周部を支持するフレームとを有する太陽電池モジュール。
【請求項２２】
前記フレームは、内周面に、前記太陽電池モジュール本体の外周部が配される溝を有し、
前記溝の内部に前記発熱体の一部が配される、請求項２１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２３】
前記フレームに連結される梁をさらに有し、
前記梁は、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記梁の少なくとも一部と重なる、請求項２１または２２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２４】
前記太陽電池モジュール本体と外部機器とを接続する接続端子を収容する端子ボックスをさらに有し、
前記端子ボックスは、前記太陽電池モジュール本体の背面に取り付けられ、
平面視において、前記発熱体の一部が、前記端子ボックスの少なくとも一部と重なる、請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【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本体およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体と、太陽電池モジュール本体を背面側から加熱する発熱体とを有する（例えば特許文献１参照）。発熱体は、太陽電池モジュール本体を背面側から加熱することで、太陽電池モジュール本体の受光面上の雪を融かす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０４０７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、太陽電池モジュール本体に対し発熱体が後付けされており、太陽電池モジュールの重さが重かった。また、発熱体が嵩張ったり、発熱体を取り付けるためのスペースが必要であったり、モジュール設置時の作業が煩雑になったりもしていた。
【０００５】
そこで、太陽電池モジュールの軽量化やモジュール設置作業の効率化のため、太陽電池モジュール本体に発熱体を組み込むことが考えられる。この場合、太陽電池セルと発熱体とが接触し、導通しうる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールを軽量化でき、且つ太陽電池セルと発熱体との接触を抑制できる、融雪機能付きの太陽電池モジュール本体の製造方法の提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
受光面板と、太陽電池セルと、電気絶縁シートと、発熱体と、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で並べ、接着温度に加熱し、接着剤を用いて接着する工程を有し、
前記電気絶縁シートの耐熱温度が、前記接着温度よりも高い、太陽電池モジュール本体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、太陽電池モジュールを軽量化でき、且つ太陽電池セルと発熱体との接触を抑制できる、融雪機能付きの太陽電池モジュール本体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による太陽電池モジュール本体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図１の組立工程Ｓ１１によって得られる組立体を分解して示す断面図である。
【図３】図１の接着工程Ｓ１２によって得られる太陽電池モジュール本体を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による太陽電池モジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュール本体の製造方法を示すフローチャートである。図２は、図１の組立工程Ｓ１１によって得られる組立体を分解して示す断面図である。図３は、図１の接着工程Ｓ１２によって得られる太陽電池モジュール本体を示す断面図である。
【００１２】
太陽電池モジュール本体の製造方法は、図１に示すように、組立工程Ｓ１１と、接着工程Ｓ１２とを有する。
【００１３】
組立工程Ｓ１１では、図２に示すように、受光面板１１と、太陽電池セル１２と、電気絶縁シート１３と、発熱体１４と、背面板１５とを、受光面１０ａ側から背面１０ｂ側に向けてこの順で並べ、組立体１６を製造する。
【００１４】
組立体１６は、例えば、受光面板１１と、第１接着シート２１と、太陽電池セル１２と、第２接着シート２２と、電気絶縁シート１３と、第３接着シート２３と、発熱体１４と、第４接着シート２４と、背面板１５とを、受光面１０ａ側から背面１０ｂ側に向けてこの順で有する。
【００１５】
接着工程Ｓ１２では、組立体１６を接着温度に加熱し、組立体１６の構成部品（受光面板１１、太陽電池セル１２、電気絶縁シート１３、発熱体１４、背面板１５）を接着剤で接着する。接着工程Ｓ１２では、ラミネート機またはプレス機を用いて組立体１６を積層方向に挟圧してよい。接着工程Ｓ１２は、１５０〜１７０℃の温度、１５〜４０分の時間をかけて加圧条件下行われる。
【００１６】
接着剤は、受光面板１１を透過した光が太陽電池セル１２に取り込まれるように、透光性を有する。接着剤は、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate：エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ＰＶＡ（ポリビニルアセタール樹脂）、ＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エステル共重合体）、オレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、場合によっては熱硬化性樹脂により形成されるが、入手が容易であることからＥＶＡが好適に使用される。太陽電池モジュールの接着に使用されるＥＶＡの融点は約７０〜１００℃である。
【００１７】
接着剤として、第１接着シート２１、第２接着シート２２、第３接着シート２３、第４接着シート２４が用いられる。これらの接着シートは、異なる材料で形成されてもよいが、同じ材料で形成されてよい。後者の場合、接着条件の条件出しが容易である。また、後者の場合、これらの接着シートが一体化することで接着層１７が得られる。
【００１８】
接着工程Ｓ１２によって、図３に示す太陽電池モジュール本体１０が得られる。
【００１９】
太陽電池モジュール本体１０は、受光面板１１と、太陽電池セル１２と、電気絶縁シート１３と、発熱体１４と、背面板１５とを、受光面１０ａ側から背面１０ｂ側に向けてこの順で有する。受光面板１１と背面板１５とは接着層１７によって接着され、接着層１７の内部に、太陽電池セル１２と、電気絶縁シート１３と、発熱体１４とが封止される。尚、電気絶縁シート１３は受光面板１１や背面板１５と同じ大きさでもよく、電気絶縁シート１３の側面は露出していてもよい。
【００２０】
受光面板１１は、太陽電池セル１２を基準として、受光面１０ａ側に配される板のことである。受光面板１１は、太陽光に対して透光性を有する。受光面板１１を透過した光が、太陽電池セル１２に取り込まれる。受光面板１１の受光面には反射防止膜が形成されてもよい。受光面板１１における光反射が低減でき、太陽光の取り込み効率が向上できる。
【００２１】
受光面板１１は、例えばガラス板および樹脂板のいずれでもよいが、防水性や防火性、耐久性などの観点から、ガラス板であることが好ましい。受光面板１１としてのガラス板は、未強化ガラス、強化ガラスのいずれでもよい。
【００２２】
太陽電池セル１２は、受光面板１１と背面板１５との間に配設され、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池セル１２は、シリコン系、化合物系、有機系などのいずれでもよい。太陽電池セル１２は１つの太陽電池モジュール本体１０に複数備えられてよく、複数の太陽電池セル１２は直列や並列に接続される。
【００２３】
背面板１５は、太陽電池セル１２を基準として、背面１０ｂ側に配される板のことである。背面板１５は、防水性などを有する。背面板１５は、透光性を有しても有しなくてもよい。背面板１５は、例えばガラス板および樹脂板のいずれでもよいが、軽量性などの観点から、樹脂板や厚みが２ｍｍ以下の薄板ガラスであることが好ましい。背面板１５は、配線用の穴の加工性の観点からは、樹脂板であることが好ましい。
【００２４】
発熱体１４は、通電によって発熱し、受光面１０ａ上の雪を融かす。発熱体１４は、雪の降らない夏場には使用されない。太陽電池セル１２の温度が低いほど、太陽電池セル１２の発電効率が高いためである。
【００２５】
発熱体１４は、例えば降雪センサの検知結果に基づいて作動させられる。降雪センサは、太陽電池モジュール付近の降雪状態（積雪状態を含む）を検知する。降雪センサとしては、一般的なものが使用できる。例えば、降雪センサは、雪の重量による圧力を検知するもの、雪によって反射される赤外線を検知するもの、雪を融かして水分を検知するものなどがある。水分を検知する場合、外気温に基づいて、雨と雪の判別がなされる。
【００２６】
発熱体１４は、作動時に、例えば発熱体１４の温度が設定温度になるように制御される。その制御は、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれでもよい。
【００２７】
発熱体１４は、面状発熱体であってよい。面状発熱体であると、熱を均一化するための機構（均熱板等）が不要であり、好ましい。面状発熱体は、導電性繊維を含む編織物で形成された発熱部と、この発熱部を通電するための電極部とを有する。面状発熱体が編織物の構成を有し柔軟であることにより、太陽電池モジュール本体が風等により繰り返し変形される場合に発熱部が断線して発熱しなくなるリスクを大幅に低減できる。また導電性繊維の一部が断線したとしても、発熱機能が損なわれることが無い。
【００２８】
導電性繊維は、有機繊維と、この有機繊維の表面を被覆するカーボンナノチューブとを含む。カーボンナノチューブは導電層を形成する。カーボンナノチューブの割合は、有機繊維への付着性、導電発熱性などの点から、有機繊維１００質量部に対して、０．１〜５０質量部であることが好ましい。
【００２９】
有機繊維は、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選択された少なくとも一種で構成されてもよい。カーボンナノチューブの付着性、耐屈曲疲労性が良好である。
【００３０】
導電性繊維は、しなやかさ及び柔軟性の観点から、単糸繊度１１ｄｔｅｘ以下のマルチフィラメント糸又は紡績糸を含むことが好ましい。
【００３１】
導電性繊維は、マルチフィラメント糸や紡績糸などの複合糸を含む場合、複合糸の表面の６０％以上をカバーする被覆率で導電層（カーボンナノチューブ）が付着しているのが好ましい。
【００３２】
導電性繊維は、複合糸の内部にカーボンナノチューブを付着させるためには、有機繊維に振動を与えながら、カーボンナノチューブを含む分散液中に有機繊維を浸漬してもよい。
【００３３】
導電性繊維の２０℃における線電気抵抗値は、導電発熱性の観点から、１×１０−１〜１×１０５Ω／ｃｍ程度であってもよい。
【００３４】
導電性繊維は、導電性繊維同士の接触通電を抑制する観点から、カーボンナノチューブ（または導電層）の上に、電極部との接触部分を除いて、絶縁層を形成してもよい。
【００３５】
編織物は、絶縁性繊維で構成された経糸と導電性繊維で構成された緯糸とで構成された織布であってもよい。絶縁性繊維としては、導電性繊維に含まれる有機繊維を用いることができる。緯糸として導電性繊維を使用し、かつ経糸として絶縁性繊維を使用すると、カーボンナノチューブの脱落が抑制できる。
【００３６】
尚、本実施形態の発熱体１４は、図３に示すように、接着剤（詳細には第４接着シート２４）によって背面板１５と接着されるが、背面板１５に導電材料を成膜して形成されてもよい。この場合、第４接着シート２４が不要であるので、太陽電池モジュール本体１０が薄型化できる。
【００３７】
また、本実施形態の発熱体１４は、加熱ムラを抑制するため、面状発熱体が好ましいが、網目状発熱体、棒状発熱体などでもよい。
【００３８】
電気絶縁シート１３は、太陽電池セル１２と発熱体１４との間に配される。電気絶縁シート１３は、体積抵抗率が１０１2Ω・ｃｍ以上（２３℃、５０％ＲＨ）であることが好ましい。電気絶縁シート１３は、例えば接着剤（詳細には第３接着シート２３）によって発熱体１４と接着される。電気絶縁シート１３は、樹脂、ガラスのいずれで形成されてもよい。電気絶縁シート１３は単層、複層のいずれでもよい。電気絶縁シート１３は、透明、不透明のいずれでもよい。
【００３９】
電気絶縁シート１３の耐熱温度は、接着温度よりも高い。接着工程Ｓ１２における加熱と圧縮により接着剤は流動しうる。太陽電池セル１２と発熱体１４の間の接着剤（図２における第２接着シート２２、第３接着シート２３）も融点以上の加熱により流動するため、従来は太陽電池セル１２と発熱体１４とが接触する可能性があった。本実施形態によれば、電気絶縁シート１３の存在により、発熱体１４と太陽電池セル１２との接触が防止できる。
【００４０】
電気絶縁シート１３の耐熱温度とは、電気絶縁シート１３が形を保つことができる上限温度（太陽電池モジュールの製造の際に、破損等が起きる可能性の無い上限温度）をいう。
【００４１】
電気絶縁シート１３が樹脂で形成される場合、その耐熱温度は樹脂の融点である。樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などが挙げられる。ＰＥＴの融点は約２６０℃である。
【００４２】
電気絶縁シート１３がガラスで形成される場合、その耐熱温度は軟化点である。ガラスとしては、例えばソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、無アルカリガラスなどが挙げられる。例えば、ソーダライムガラスの軟化点は約７３０℃である。
【００４３】
尚、本実施形態の電気絶縁シート１３は、図３に示すように、接着剤（詳細には第３接着シート２３）によって発熱体１４と接着されるが、発熱体１４が面状発熱体である場合、面状発熱体に電気絶縁材料を成膜して形成されてもよい。この場合、第３接着シート２３が不要であるので、太陽電池モジュール本体１０が薄型化できる。
【００４４】
図４は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールを示す断面図である。太陽電池モジュール３０は、例えば、太陽電池モジュール本体１０と、フレーム３１と、梁３２と、端子ボックス３３とを有する。
【００４５】
フレーム３１は、太陽電池モジュール本体１０の外周部を支持することで、風圧などの外力による太陽電池モジュール本体１０の変形を抑制する。フレーム３１は、内周面に溝３１ａを有する。溝３１ａの内部に、固定部材３４によって太陽電池モジュール本体１０の外周部が固定される。
【００４６】
溝３１ａの内部に発熱体１４の一部が配される。発熱体１４が太陽電池モジュール本体１０に組み込まれているため、従来のように発熱体が太陽電池モジュール本体の背面側に配される場合と異なり、発熱体１４がフレーム３１を避ける必要がない。フレーム３１が加熱でき、フレーム３１上の雪が融雪できる。
【００４７】
梁３２は、フレーム３１に連結される。梁３２は、太陽電池モジュール本体１０の背面に取り付けられ、風圧などの外力による太陽電池モジュール本体１０の変形を抑制する。
【００４８】
平面視（受光面１０ａや背面１０ｂに対して垂直な方向視）において、発熱体１４の一部と梁３２の少なくとも一部とが重なる。発熱体１４が太陽電池モジュール本体１０に組み込まれているため、従来のように発熱体が太陽電池モジュール本体の背面側に配される場合と異なり、発熱体が梁を避ける必要がない。平面視において梁３２の位置に発熱体１４が配置でき、受光面１０ａが均一に加熱できる。
【００４９】
端子ボックス３３は、太陽電池モジュール本体１０の背面１０ｂに取り付けられる。端子ボックス３３は、太陽電池モジュール本体１０と外部機器（例えば別の太陽電池モジュール本体）とを電気的に接続する接続端子を収容する。
【００５０】
平面視において、発熱体１４の一部と端子ボックス３３の少なくとも一部とが重なる。発熱体１４が太陽電池モジュール本体１０に組み込まれているため、従来のように発熱体が太陽電池モジュール本体の背面側に配される場合と異なり、発熱体が端子ボックスを避ける必要がない。平面視において端子ボックス３３の位置に発熱体１４が配置でき、受光面１０ａが均一に加熱できる。そのため、受光面上の端子ボックスに対応する個所に雪が残ることが無くなり、発電効率が向上する。
【００５１】
以上、太陽電池モジュール本体およびその製造方法、太陽電池モジュールおよびその製造方法の実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  太陽電池モジュール
１０ａ  受光面
１０ｂ  背面
１１  受光面板
１２  太陽電池セル
１３  電気絶縁シート
１４  発熱体
１５  背面板
１６  組立体
１７  接着層
２１  第１接着シート
２２  第２接着シート
２３  第３接着シート
２４  第４接着シート
３０  太陽電池モジュール
３１  フレーム
３１ａ  溝
３２  梁
３３  端子ボックス
【図１】
2016111273.tif 000003
【図２】
2016111273.tif 000004
【図３】
2016111273.tif 000005
【図４】
2016111273.tif 000006