(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、太陽電池の表裏面それぞれに設けられて太陽電池を封入するＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニル・アセテート樹脂）から構成された充填材と、充填材の一面側に設けられた保護板とを有し、これら部材全体の周辺部の側面に対して枠体を接合したスーパーストレート構造の太陽電池モジュールであって、
前記充填材の他面側に裏面材を設けるとともに、前記保護板の外周サイズを前記充填材の外周サイズより大きく設定し、前記裏面材の周縁端縁が保護板の側縁内側に入った位置で保護板の板面に接する状態として保護板周辺板面部と前記裏面材との間に段差部を形成し、この段差部に、充填材の周縁を封止するシリコーン樹脂からなる封止樹脂を配設したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
太陽電池の表裏面それぞれに設けられるＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニル・アセテート樹脂）から構成された充填材の外周サイズより大きい外周サイズを有する保護板を用意し、この保護板の面上に、表面側充填材、太陽電池、裏面側充填材をこの順に積層して表裏面の充填材の間に太陽電池を封入したうえで、これら充填材の上面に裏面材を積層し、前記裏面材の周縁端縁が保護板の側縁内側に入った位置で保護板の板面に接する状態とすることで、保護板周辺面部と前記裏面材との間に段差部を形成し、全体を加熱・加圧して全体を一体化し、次いで前記段差部に、充填材の周縁を封止するためのシリコーン樹脂からなる封止樹脂をコーティングし、この封止樹脂を硬化した後、枠体を接合することを特徴とするスーパーストレート構造の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記封止樹脂を収納しているディスペンサーの吐出口を前記段差部に沿って移動させながらその吐出口より前記封止樹脂を前記段差部にコーティングすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に大量生産換言すれば全オートメーションを可能となすための、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、太陽電池モジュールの生産は手作りに頼っている工程がほとんどであった。図６は多結晶型または単結晶型の太陽電池モジュールの製造過程の一段階における太陽電池モジュール５０の構造を示す断面図である。図６において、５１は太陽電池セルをマトリクス状に組み立てて電気的に接続してなる太陽電池、５２，５３は太陽電池５１の表面側（図面上では下側）および裏面側に積層接合した透明な樹脂例えばＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニール・アセテート樹脂）を平板状にした充填材、５４は表面側充填材５２に積層接合したガラス板など透明部材からなる保護板、５５は裏面側充填材５３に積層接合した耐候性フィルムなどからなる裏面材である。表面側充填材５２と裏面側充填材５３とは太陽電池５１の側縁も被覆しており、その被覆のために表面側充填材５２と裏面側充填材５３とは一体となっている。つまり、太陽電池５１は充填材５２，５３を介在させた状態で保護板５４と裏面材５５とによって挟持された状態となっており、この状態で加熱・加圧することにより一体化され、全体が平板状に構成されている。
【０００３】
太陽電池モジュールは太陽光・外気にさらされる箇所に設置されることから、雨水の降り注ぎを受ける。表裏の充填材５２，５３は雨水が太陽電池５１に浸入しその機能を阻害することを防止するためのものである。雨水は端面部から浸入しやすいため、端面処理には充分に注意を払っている。そこで、端部において表面側充填材５２と裏面側充填材５３とが一体となった充填材周辺部５６をとりあえず保護板５４の端部外側まではみ出るまで充分に多量の充填材５２，５３を充填するようにしている。このようなはみ出し部分５６ａが生じるまでに充分多量の充填材５２，５３を充填するようにしているので、充填材周辺部５６の充填量は充分となり、雨水浸入防止機能が高いものとなる。このような余分のはみ出し部分５６ａを作るのは、加熱によって全体を一体化するときに充填材５２，５３を構成するＥＶＡ樹脂が収縮するので、その収縮分を見込んで余分に充填しているという理由もある。そのために、太陽電池モジュール５０の製造の過程で、あらかじめ両充填材５２，５３の寸法および裏面材５５の寸法を保護板５４の寸法より大きくなるように設定している。ただし、はみ出し部分５６ａは他物への樹脂の付着を招いたり、形状面での不体裁となったり、太陽電池モジュール５０をフレームに取り付ける場合の邪魔になったりするために、図７に示すように手作業によりカッター５７を用いてはみ出し部分５６ａの全周を切断し除去し、さらに図８に示すように切断端面の周囲に防水用のブチルゴムからなる封止テープ５８を手作業にて巻き付け、はみ出し部分５６ａの除去による防水性の低下を補うようにしている。５８ａは離型紙である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
充填材周辺部５６の余分なはみ出し部分５６ａをカッター５７で切断し除去する工程は手作業で行っており、切断後に切断端面に封止テープ５８を巻き付ける工程も手作業で行っているが、これらの工程を自動化することは非常にむずかしいことである。また、切断されて除去されたＥＶＡ樹脂からなる充填材５２．５３のはみ出し部分５６ａや耐候性フィルムからなる裏面材５５の一部は再生利用することが不可能で破棄していたために材料の無駄が生じている。これら人手作業や材料破棄が原因で太陽電池モジュールのコストアップを招いている。
【０００５】
本発明は、近年の太陽電池モジュールの需要拡大に鑑みて、大量生産に適した自動化を図る上で好適な構造を提案し、コストダウンを図ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１の太陽電池モジュールは、次のような構成となっている。すなわち、太陽電池と、太陽電池の表裏面それぞれに設けられて太陽電池を封入するＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニル・アセテート樹脂）から構成された充填材と、充填材の一面側に設けられた保護板とを有し、これら部材全体の周辺部の側面に対して枠体を接合したスーパーストレート構造の太陽電池モジュールであって、前記充填材の他面側に裏面材を設けるとともに、前記保護板の外周サイズを前記充填材の外周サイズより大きく設定し、前記裏面材の周縁端縁が保護板の側縁内側に入った位置で保護板の板面に接する状態として保護板周辺板面部と前記裏面材との間に段差部を形成し、この段差部に、充填材の周縁を封止するシリコーン樹脂からなる封止樹脂を配設している。
【０００７】
太陽電池に対する雨水の浸入防止は表面および裏面の充填材だけでは不充分であり、特に充填材の周縁は強い防水性が要求されるが、本発明では、前記段差部において封止樹脂をコーティングしてあるので防水性は強固なものとなる。また、従来の場合のような充填材周辺部の余分なはみ出し部分が生じないので、当然そのはみ出し部分を手作業によりカッターで切断する作業および切断面に対して手作業で封止テープを巻き付ける作業を不要化する構造となっている。また、切断したはみ出し部分を破棄することに伴う無駄が生じない構造となっている。さらに、段差部をガイドとして封止樹脂のディスペンサーを移動させながら、封止樹脂を段差部にコーティングすることが可能な構造となっている。すなわち、近年の太陽電池モジュールの需要拡大に伴う大量生産に適した自動化を図る上で好適な構造となっている。そして、そのようにして自動化で製造された太陽電池モジュールは、そのコストダウンを図る上で有利なものとなっている。
【０００８】
充填材がＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニール・アセテート樹脂）から構成されているものである。ＥＶＡ樹脂による充填材は非常に高い防水性を発揮する反面、価格が比較的高いものである。しかし、上記のように余分なものの切り取り廃棄が不要であるから、不必要なコストアップを避けることができる。
【０００９】
また、封止樹脂をシリコーン樹脂としたものである。ブチレンゴムなどで封止する場合に比べて高い防水性を発揮する。
【００１０】
本発明に係る請求項２の太陽電池モジュールの製造方法は、次のような工程から成り立っている。すなわち、この発明は、太陽電池の表裏面それぞれに設けられるＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニル・アセテート樹脂）から構成された充填材の外周サイズより大きい外周サイズを有する保護板を用意し、この保護板の面上に、表面側充填材、太陽電池、裏面側充填材をこの順に積層して表裏面の充填材の間に太陽電池を封入したうえで、これら充填材の上面に裏面材を積層し、前記裏面材の周縁端縁が保護板の側縁内側に入った位置で保護板の板面に接する状態とすることで、保護板周辺面部と前記裏面材との間に段差部を形成し、全体を加熱・加圧して全体を一体化し、次いで前記段差部に、充填材の周縁を封止するためのシリコーン樹脂からなる封止樹脂をコーティングし、この封止樹脂を硬化した後、枠体を接合している。この発明は、請求項１の太陽電池モジュールの構造を利用した太陽電池モジュールの自動的な製造方法である。加えて、段差部をガイドとして、その段差部に封止樹脂を充填する形態を取れる。したがって、全体として工数を極力少なくし、各工程を能率的に進めることができるため、大量生産に適し、品質の安定化、信頼性の向上、製品コストの低減を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る請求項３の太陽電池モジュールの製造方法は、上記請求項２において、封止樹脂を収納しているディスペンサーの吐出口を前記段差部に沿って移動させながらその吐出口より前記封止樹脂を前記段差部にコーティングするものである。段差部にわたって封止樹脂をきわめて効率良くしかも安定的に供給してコーティングすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は実施の形態に係る太陽電池モジュールの分解状態の斜視図、図２は製造過程の一段階での端面処理状態を示す拡大した断面図、図３は封止樹脂のコーティングの様子を示す概略の斜視図である。図２および図３は上下（表裏）の位置関係が図１とは逆になっている。
【００１５】
太陽電池モジュール１０は図１および図２に示すように、太陽電池１１と表面側充填材１２と裏面側充填材１３と保護板１４と裏面材１５と端面処理のための封止樹脂１６とを構成要素としている。太陽電池１１は多結晶型または単結晶型の太陽電池セル１１ａをマトリクス状に配列し、インターコネクタ等により電気的に直列または並列に接続して矩形平板状のスーパーストレート構造としたものである。表面および裏面の充填材１２，１３は透明な樹脂例えばＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニール・アセテート樹脂）から矩形平板状に構成されたものであり、太陽電池１１に対して雨水が浸入するのを防止する機能を有する。保護板１４は透明で強度の高い板材例えばガラス板または透明フィルムから矩形平板状に構成されている。この保護板１４は太陽電池モジュールの使用時に太陽光を入射する面になる。裏面材１５は樹脂製またはガラス製または金属製の耐候性フィルムから矩形平板状に構成されている。封止樹脂１６としては例えばシリコーン樹脂などの合成樹脂系の接着剤やシリコーンゴムなどの合成ゴム系の接着剤が利用される。
【００１６】
準備段階の作業を説明する。寸法関係が分かりやすい図２を参照しながら説明する。太陽電池１１のサイズよりも少し大きくかつ保護板１４のサイズより小さなサイズとなるように表面側充填材１２および裏面側充填材１３を切断しておく。太陽電池１１の周縁を被覆することとなることから周辺部で一体となる充填材周辺部１７は平面方向で太陽電池１１の周縁よりわずかに外側に膨出する状態となる。膨出した充填材周辺部１７は断面形状で直角のコーナー部を有するのではなく湾曲している。そのような充填材周辺部１７のサイズよりも少し大きいサイズとなるように保護板１４を切断しておく。裏面材１５は次のように切断する。裏面材１５の周縁１５ａは充填材周辺部１７の表面をその湾曲形状に沿った状態で覆うことになるが、裏面材１５の周縁１５ａの端縁１５ｂが保護板１４の側縁１４ａより内側に入った位置で保護板１４の板面に接することとなるサイズに裏面材１５を切断しておく。
【００１７】
次に、各要素を一体化して太陽電池モジュール１０を製作する工程を図２に基づいて説明する。図２は断面図であるが、分かりやすくするためにハッチングを省略する。この説明において図１を参照するときは上下関係を反対にして考える必要がある。使用時と製造時とでは上下（表裏）関係は逆になっているからである。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、保護板１４に、表面側充填材１２に対して太陽電池１１を天地反転した状態で積層し、太陽電池１１に対して裏面側充填材１３を積層する。この積層に当たって、表面および裏面の充填材１２，１３の周辺部が太陽電池１１の側縁より外側に少しはみ出す状態とする。このはみ出し状態は全周にわたるものである。図２（ｂ）に示すように、太陽電池１１の側縁よりはみ出した表面および裏面の充填材１２，１３が自重で垂れ下がって一体化し充填材周辺部１７となす。前述したように、この充填材周辺部１７は太陽電池１１の側縁より膨出しており、また湾曲している。この充填材周辺部１７も全周にわたるものである。
【００１９】
次に、図２（ｃ）に示すように、裏面側充填材１３に対して裏面材１５を積層する。この積層に当たって、裏面材１５の周縁１５ａを充填材周辺部１７に対してその湾曲形状に沿って被覆させるようにする。このような被覆は全周にわたるものである。太陽電池１１に対する雨水の浸入防止を図るため当然のことである。また、このとき充填材周辺部１７および裏面材１５の周縁１５ａが保護板１４の側縁１４ａよりも内側に位置する状態で積層する。繰り返しになるが、裏面材１５の周縁１５ａの端縁１５ｂが保護板１４の側縁１４ａより内側に入った位置で保護板１４の板面に接する状態とする。このような積層とすることにより、保護板１４の周辺部において、保護板１４の板面すなわち保護板周辺板面部１４ｂと充填材周辺部１７および裏面材１５の周縁１５ａとの間に段差部１８を作っておく。この段差部１８も全周にわたるものである。段差部１８は、後の工程において封止樹脂１６をコーティングする箇所となる。
【００２０】
次に、図２（ｃ）の状態に製作したものに対して一体化の処理を施す。すなわち、１５０℃程度の温度で加熱しながら、真空状態とした後に加圧するラミネート工程を経ることにより、図２（ｃ）に示す構造のものの全体を一体化する。
【００２１】
次に、図２（ｄ）に示すように、保護板１４の保護板周辺板面部１４ｂと裏面材１５の周縁１５ａとの間に形成されている段差部１８に対してシリコーン樹脂などの封止樹脂１６をコーティングし、加熱によりコーティングした封止樹脂１６を乾燥硬化させる。封止樹脂１６のコーティングにおいては、図３に示すように封止樹脂をあらかじめ充填してあるディスペンサー１９を用いる。ディスペンサー１９は図示しないホルダーを介してＸＹトラバーサによりＸＹ二次元平面上で任意の方向に任意の距離だけ移動されるようになっている。したがって、あらかじめＸＹトラバーサに対して太陽電池モジュール１０の形状・寸法をインプットしておくことにより、ディスペンサー１９の吐出口を段差部１８に沿わせて移動させながら、ディスペンサー１９のシリンジのピストンを駆動することにより封止樹脂１６を吐出させて段差部１８に注入充填することができる。この封止樹脂１６の充填は全周にわたるものである。段差部１８において充填された封止樹脂１６は保護板１４の保護板周辺板面部１４ｂと裏面材１５の周縁１５ａとにわたってコーティングされ、太陽電池１１に対する防水性を確保する。なお、封止樹脂１６として速硬性のものを用いると、コーティング後の乾燥硬化のための加熱の工程を省略ないし簡略化することが可能となる。
【００２２】
以上の全工程の処理は製造装置によってオートマチックに行われる。これにより、矩形平板状の太陽電池モジュール１０が作られる。
【００２３】
従来のはみ出し部分５６ａができる図６の状態と本実施の形態の段差部１８を作る図２（ｃ）との比較から明らかなように、本実施の形態においては、従来の場合のような余分なはみ出し部分５６ａのカッター５７による手作業の切断は不要である。また、段差部１８に封止樹脂１６を充填するに当たって、段差部１８をトラバースの基準としてディスペンサー１９を移動させることができるため、段差部１８に対する封止樹脂１６の充填も自動化することができ、従来の場合のような切断端面に対する手作業による封止テープ５８の巻き付けは不要である。従来のように切断した部分（ＥＶＡ樹脂からなる充填材のはみ出し部分５６ａやそれに付いている耐候性フィルムからなる裏面材の一部）を破棄するといったこともなく、材料の無駄を生じさせないですむ。
【００２４】
なお、上記実施の形態においては固形状態の表面および裏面の充填材１２，１３を太陽電池１１に積層したが、これに代えて、高温化することにより流動性をもたせた充填材原料を太陽電池１１の表裏両面に対して自動的に塗布するようにしてもよい。
【００２５】
図４は上記のように製作された多結晶型または単結晶型の太陽電池モジュール１０を用いて作ったフレーム付き太陽電池パネル３０を示す。図の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。太陽電池モジュール１０の周辺部の４つの側面に対してそれぞれ金属製または合成樹脂製の枠体３１を太陽電池１１に対し電気的・熱的絶縁性をもって接合したものである。この太陽電池パネル３０の表面はガラス板などの保護板１４となっている。
【００２６】
図５は上記のように製作された多結晶型または単結晶型の太陽電池モジュール１０を用いて作ったフレームレス太陽電池パネル４０を示す。図の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図４には図示しなかったが、裏面に端子ボックス４１が取り付けられ、その端子ボックス４１から延出された出力ケーブル４２が配線されている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る請求項１の太陽電池モジュールによれば、従来の場合のような充填材周辺部の余分なはみ出し部分を手作業によりカッターで切断する作業および切断面に対して手作業で封止テープを巻き付ける作業を不要化する構造となっており、切断したはみ出し部分を破棄することに伴う無駄が生じないので、また、段差部をガイドとして封止樹脂のディスペンサーを移動させながら、封止樹脂を段差部にコーティングすることが可能な構造となっているので、その製造を自動化することが比較的に容易であり、大量生産に適するので、品質の安定性と信頼性を確保しながら、低廉な太陽電池モジュールとすることができる。
【００２８】
また、充填材として防水性の高いＥＶＡ樹脂（エチレン・ビニール・アセテート樹脂）が採用されているので、余分なものの切り取り廃棄が不要であるから、不必要なコストアップを避けることができる。
【００２９】
さらに、封止樹脂をシリコーン樹脂とすることで、ブチルゴムなどに比べて高い防水性を発揮する。
【００３０】
本発明に係る請求項２の太陽電池モジュールの製造方法は、請求項１の太陽電池モジュールの構造を利用した自動的な製造方法となっているから、従来の場合のような充填材周辺部の余分なはみ出し部分の切断工程を不要としているとともに、切断面に封止テープを巻き付ける作業を不要化している。加えて、段差部をガイドとして、その段差部に封止樹脂を充填する形態を取れる。したがって、全体として工数を極力少なくし、各工程を能率的に進めることができるため、大量生産に適し、品質の安定化、信頼性の向上、製品コストの低減を図ることができる。
【００３１】
本発明に係る請求項３の太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記封止樹脂を収納しているディスペンサーの吐出口を前記段差部に沿って移動させながらその吐出口より前記封止樹脂を前記段差部にコーティングするから、封止樹脂をきわめて効率良くしかも安定的に供給してコーティングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの分解状態の斜視図である。
【図２】実施の形態における製造過程の一段階での端面処理状態を示す拡大した断面図である。
【図３】実施の形態における封止樹脂のコーティングの様子を示す概略の斜視図である。
【図４】太陽電池モジュールを用いて作ったフレーム付き太陽電池パネルを示す平面図と正面図である。
【図５】太陽電池モジュールを用いて作ったフレームレス太陽電池パネルを示す平面図と正面図である。
【図６】従来の技術に係る太陽電池モジュールの製造過程の一段階での断面図である。
【図７】従来の技術の場合の充填材周辺部のはみ出し部分の切断作業を示す斜視図である。
【図８】従来の技術の場合の封止テープ巻き付け作業を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０……太陽電池モジュール
１１……太陽電池
１１ａ…太陽電池セル
１２……表面側充填材（ＥＶＡ樹脂）
１３……裏面側充填材（ＥＶＡ樹脂）
１４……保護板（ガラス板）
１４ａ…保護板の側縁
１４ｂ…保護板周辺板面部
１５……裏面材（耐候性フィルム）
１５ａ…裏面材の周縁
１５ｂ…裏面材の端縁
１６……封止樹脂（シリコーン樹脂）
１７……充填材周辺部
１８……段差部
１９……ディスペンサー
【図１】
0003785263.tif 000002
【図２】
0003785263.tif 000003
【図３】
0003785263.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003785263.tif 000006
【図６】
0003785263.tif 000007
【図７】
0003785263.tif 000008
【図８】
0003785263.tif 000009