JP2017005144A

JP2017005144A - 太陽電池モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2017005144A
Application number: JP2015118552A
Authority: JP
Inventors: 和峰木村; Kazutaka Kimura; 大地佐藤; Daichi Sato; 博隆稲葉; Hirotaka Inaba
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】前面板の平滑度を向上させることが可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】前面板３と太陽電池５が封止された封止材６と背面板４とが積層された積層体２から真空引きする第１工程と、積層体２を積層方向に圧縮する第２工程とを行う太陽電池モジュール１の製造方法において、封止材６が軟化する温度より高い所定温度で軟化するスペーサ８を前面板３と背面板４とに連結させて配置し、所定温度より低い温度にした後に第１工程を行い、かつ所定温度より高い温度にした後に第２工程を行う。【選択図】図１

Description

この発明は、前面板と背面板との間に封止材と太陽電池とが配置された太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールにおいて、表面の平滑度を高めるために、前面板（表面板）外面に表面平滑板を配置して、真空ラミネーションをする必要がある。特許文献１には、前面板と背面板との間に、突起部（スペーサ）を配置した太陽電池モジュールが記載されている。特許文献１に記載の発明では、ポリカーボネート製のスペーサを封止材層の内部で、前面板と背面板とに接触させるように配置している。このスペーサは、バイメタル変形を抑制するための第１プレス圧において、プレス圧の圧縮応力によって弾性変形する。そして、封止材層に含まれるエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂を架橋させて接着させる第２プレス圧の際には、プレス圧の圧縮応力によって潰されるように構成されている。特許文献１には、このスペーサにより、第２プレス圧のときにＥＶＡ樹脂に均等に加圧することができ、ＥＶＡ架橋を確実に行うことができると記載されている。

特開２０１０−２６７７１７号公報

特許文献１に記載されたスペーサは、第１プレス圧には弾性変形し、第２プレス圧では、押しつぶされるようなポリカーボネート製のスペーサを用いることにより、封止材層にＥＶＡ架橋のばらつきを低減させることができるとしている。しかしながら、特許文献１に記載のスペーサは、第２プレス圧では押しつぶされるが、第１プレス圧より高い応力を有している。つまり、スペーサが第２プレス圧によって押しつぶされるとしても、表面板におけるスペーサが配置されている箇所には上述したような応力が発生する。したがって、このスペーサからの反力によって、第２プレスにおける圧力が、面内に均等に伝わらず、太陽電池モジュールにおける前面板の平滑度が悪化するおそれがある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、前面板の平滑度を向上させることが可能な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するものである。

上記目的を達成するために、この発明は、前面板と太陽電池が封止された封止材と背面板とが積層された積層体から真空引きする第１工程と、前記第１工程を受けた前記積層体を積層方向に圧縮する第２工程とを行う太陽電池モジュールの製造方法において、前記封止材が軟化する温度より高い所定温度で軟化するスペーサを前記前面板と前記背面板とに連結させて配置し、前記所定温度より低い温度にした後に前記第１工程を行い、かつ前記所定温度より高い温度にした後に前記第２工程を行うことを特徴とするものである。

この発明によれば、上述したようなスペーサにより、第１工程のときは、スペーサの軟化温度より低い状態で行われるため、表面転写板を前面板に乗せたとしてもスペーサはつぶれない。また、プレス工程のときは、スペーサの軟化温度より高い状態で行われるため、スペーサの軟化温度より低い状態で第２工程を行うときと比較して、スペーサが軟化しているため、容易に変形する。そのため、第２工程を行ったとしても、プレスによる圧縮が前面板に均一に伝達されやすくなり、前面板の平滑度を向上させることができる。

この発明に係る太陽電池モジュールを説明する図であり、（ａ）は、この発明に係る太陽電池モジュールを上から見た上面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるI-I線断面図である。図１における太陽電池モジュールの製造方法を説明する図１（ｂ）に対応するI-I線断面図で、（ａ）は、この発明に係る第１工程を説明する図で、（ｂ）は、この発明に係る第２工程を説明する図である。図１における太陽電池モジュールの製造方法を説明する図１（ｂ）に対応するI-I線断面図である。この発明に係る太陽電池モジュールの他の構成を説明する図１（ｂ）に対応する断面図である。

以下、図面を参照してこの発明に係る太陽電池モジュール１の構成について説明する。この発明に係る太陽電池モジュール１の積層体２は、前面板（受光側板）３と、背面板４と、前面板３と背面板４との間に配置され、太陽電池５を包埋する封止材６とから構成された封止材層７とによって形成されている。図１に示すように、積層体２は、前面板３、封止材層７、背面板４の順に積層されて形成される。また、前面板３と背面板４とに連結されたスペーサ８が封止材層７を貫通して配置される。この積層体２の基本的な構造は、従来知られている太陽電池モジュールとほぼ同様である。

前面板３は、太陽電池モジュール１が設置されたときに、外面、つまり、光の当たる面を構成する部材であるため、長期にわたる耐候性および光透過性を維持できるような材料、例えばポリカーボネート、ＰＭＭＡ（アクリル樹脂）によって構成される。この発明に係る太陽電池モジュール１では、前面板３の厚さは、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍで形成される。背面板４は、剛性材料、例えば、アルミ合金によって形成される。この発明に係る太陽電池モジュール１は、背面板４の厚さが、１．２ｍｍで構成される。なお、スペーサ８が配置される前面板３の該当箇所を黒色に塗装することで外部からの視認を抑制し、外観を保つ構成にしてもよい。

封止材層７を構成する封止材６は、加熱および加圧することで軟化され、太陽電池５、前面板３、背面板４と接着されるように構成される。また、封止材６は、透明性や柔軟性のほか、接着性、引張強度、耐候性などが必要であるため、例えば、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、イオン架橋ポリオレフィン樹脂のいずれかもしくは組み合わせによって構成される。

封止材層７を構成し、封止材６に包埋された太陽電池５は、結晶Ｓｉ（シリコン）によって構成され、図１に示すように、封止材６に包まれた状態で前面板３と背面板４との間に配置される。太陽電池モジュール１は、図１に示すように、多数の太陽電池５が敷き詰められて配置され、１つのモジュールから所定の定格出力が得られるように互いにリード線９によって接続される。また、太陽電池５の位置と異なる位置に前面板３と背面板４とに連結されたスペーサ８が配置される。

スペーサ８は、封止材６が軟化する温度より高い所定温度で軟化する気泡構造の可塑性樹脂、例えば、発砲ポリプロピレンによって構成される。スペーサ８は、太陽電池５が配置されていない箇所で、かつ敷き詰められた太陽電池５の四隅が集まる箇所に取り付けられる。なお、この発明に係る太陽電池モジュール１は、太陽電池５の四隅が集まる箇所の一部にスペーサ８が取り付けられるが、太陽電池５の四隅が集まる箇所のすべてに取り付けられていてもよい。

この発明に係る太陽電池モジュール１を組み付ける工程を図２および図３を用いて説明する。まず、図２（ａ）に示すように、前面板３の表面の平滑度を向上させるために、前面板３との接触面を鏡面加工した金属製の表面転写板１０を前面板３の上に配置し、この発明に係る第１工程である真空引きをする。真空引きは、図示しない真空引きをする装置の熱板１１の上に太陽電池モジュール１を載置し、ラミネータラバー１２で覆う。そして、装置の内部を高温にした後、ラミネータラバー１２の内部と外部とのどちらも真空状態にする。このとき、空気を膨張させるために装置の内部の温度が高温にされるが、スペーサ８が軟化する所定温度より低い温度である。真空引きを行うことにより封止材６から空気が抜かれ、積層体２を密着させたときに、封止材６から気泡が発生することを防止する。

次に、真空引きを行った後、装置の内部をスペーサ８が軟化する所定温度以上の高温にして、太陽電池モジュール１の積層体２を密着させるための第２工程であるプレス工程を行う。プレス工程は、太陽電池モジュール１が配置されたラミネータラバー１２の内部を真空に保った状態から、ラミネータラバー１２の外部を真空状態から解放して元の気圧、つまり、大気圧に戻す。このとき、図２（ｂ）に示すように、ラミネータラバー１２の内部は真空状態のため、ラミネータラバー１２は大気圧を受け、太陽電池モジュール１を積層方向に圧縮する。この工程により、封止材６が前面板３、背面板４および太陽電池５を接着する。プレス工程を行った太陽電池モジュール１は、図３（ａ）に示すように、装置から取り出されてしばらく冷却された後、図３（ｂ）に示すように、表面転写板１０を取り外してこの発明に係る太陽電池モジュール１が完成する。

上述した工程のうち、真空引き工程は、スペーサ８が軟化する所定温度より低い温度で真空引きが行われる。つまり、真空引き工程を行うとき、スペーサ８は硬化した状態で前面板３と背面板４とに連結される。したがって、スペーサ８が前面板３と背面板４との隙間を保つため、封止材６が軟化していても、表面転写板１０の重量によって前面板３から封止材６に荷重がかかることを抑制し、封止材６から十分に空気を抜くことができる。

また、プレス工程は、スペーサ８が軟化する所定温度以上の高温にされて行われるため、スペーサ８が軟化された状態でプレスされる。つまり、プレス工程によって太陽電池モジュール１がその積層方向に圧縮されるときスペーサ８は軟化しているため、スペーサ８が容易に圧縮されて変形もしくは押しつぶされる。また、スペーサ８は、気泡構造の熱可塑性樹脂であるため、つぶされたときに周りに広がりにくい。したがって、プレス工程におけるプレス圧が前面板３に均一に伝達されやすくなり、太陽電池モジュール１の平滑度を向上させることができる。

なお、スペーサ８は、上述したような工程によって形成される種々の太陽電池モジュール１に用いることができ、例えば図４に示す太陽電池モジュール１にも適用できる。図４を用いて、この発明に係る太陽電池モジュール１の他の構成について説明する。以下の説明において、上述した各部材と同等の機能を有する部材には、上述の説明と同様の符号を付している。

この発明における太陽電池モジュール１の他の構成は、中央が突出して３Ｄ付形されたレンズ形状（曲面形状）を有している。前面板３は、３Ｄ付形されたフロートガラスによって構成され、その厚さは、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍに形成される。背面板４は、ＰＥＴ（ポリエチテレンテレフタレート）、ＰＭＭＡ、フィルムによって構成され、その厚さは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに形成される。なお、封止材６および太陽電池５は、上述した封止材６と同等の構成によって形成される。この構成を有する太陽電池モジュール１に、上述したスペーサ８を用いても、同様の効果を得ることができる。また、前面板３のスペーサ８が連結する箇所に黒のセラミック塗装を施して外部からの視認を抑制し、外観を保つ構成にしてもよい。

なお、この発明に係るスペーサ８は、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、スペーサ８は、シリコーン樹脂によって形成されていてもよい。また、上述した構成は、この発明を好適に行うための一例であり、構成や形状等がこれに特定されるものではない。

１…太陽電池モジュール、２…積層体、３…前面板、４…背面板、５…太陽電池、６…封止材、８…スペーサ。

Claims

前面板と太陽電池が封止された封止材と背面板とが積層された積層体から真空引きする第１工程と、前記第１工程を受けた前記積層体を積層方向に圧縮する第２工程とを行う太陽電池モジュールの製造方法において、
前記封止材が軟化する温度より高い所定温度で軟化するスペーサを前記前面板と前記背面板とに連結させて配置し、前記所定温度より低い温度にした後に前記第１工程を行い、かつ前記所定温度より高い温度にした後に前記第２工程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。