JP3667082B2 - 太陽電池モジュール及びその製造方法、建材及びその施工方法及び発電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュール及びその製造方法、それを用いた建材、その施工方法、発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、太陽電池モジュールの裏面側に補強板を用いた太陽電池モジュールが知られている。その一例として、図８に示すアルミフレーム材を有した汎用性のある太陽電池モジュールについて以下に簡単に説明する。
【０００３】
図８は、従来よりの太陽電池モジュールを示す斜視図であり、図９は、図８の断面ＢＢ′での部分拡大断面図である。
【０００４】
図９を参照して本例の太陽電池モジュール１の構成を述べる。本発明の太陽電池モジュール１は、光起電力素子２を透光性樹脂３により樹脂封止したものである。透光性樹脂３は、光起電力素子を封止し且つ補強板上に固定するための充填材の役割を果たす。本例においては、太陽電池モジュール１は受光面側の最表面に透光性表面保護フィルム４を有し、補強板１０５として金属補強板を有しており、それらは、それぞれ上記透光性樹脂３によって接着積層されているものである。
【０００５】
太陽電池モジュール１の側部には、アルミフレーム７が設けてある。このアルミフレームを用いて太陽電池モジュール１を所望の場所に固定することができる。本例の太陽電池モジュール１の電気出力は、補強板５に接着剤１９で固定された端子取り出し箱８より導出されているケーブル１０より行われる。
【０００６】
封止固定により太陽電池モジュールを作製するその方法の一例を以下に簡単に説明する。まず、光起電力素子を封止固定して太陽電池モジュールを作製するための充填材料として、次のものを用意する。
【０００７】
光起電力素子の表裏面を被覆し、かつ、その外側の充填材料を接着する働きをする充填材として、例えばＥＶＡ樹脂（エチレン−酢酸ビニル共重体）を厚さ４５０μｍのシート状に形成したものを表裏分の２枚を用意し、表面保護フィルムとして、例えば厚さ５０μｍのフッ素樹脂フィルムを用意する。太陽電池モジュールの裏面側に設ける補強板として、例えば厚さ０．４ｍｍのガルバリウム鋼板（５５％アルミ・亜鉛合金めっき鋼板）を用意する。
【０００８】
ここで光起電力素子としては、例えばアモルファスシリコン光起電力素子を用意する。これは厚さ１２５μｍのステンレス基板上にアモルファスシリコン半導体層を形成したものである。
【０００９】
かくして用意したものを加熱圧着することにより、封止固定する。図１０は封止固定用治具の一例を示す斜視図であり、図１１は治具の上に太陽電池モジュールを作製するための材料をのせていく過程を示すところの、図１０の線ＣＣ′部分に相当する断面図である。治具１８は、アルミニウム製の板で作られており、その上に上記光起電力素子及びその充填材となるべきものを載せて用いられる。そしてそのアルミニウム製の板には、治具としての機能を果たすために、光起電力素子及び充填材を載せる領域を囲むようにその外側に溝１９が設けられ、溝１９には耐熱性の樹脂により作製されたＯリング２０がおかれる。Ｏリング２０のすぐ内側には、真空にするための吸気口２１が設けられ、それは管２２につながり、管２２はさらに不図示の真空ポンプにつながる。また、管２２にはバルブ２６が設けられている。
【００１０】
当該治具を使用しての太陽電池モジュールの作製は、例えば次のように行われる。最初に、治具１８の上に離型用のテフロンフィルム２３を敷く。これは、充填材であるEVA樹脂がはみ出して、治具にくっつかないようにするためである。
次に、治具１８の上に上記用意したものを次のように積み重ねる。即ち、一番下に、補強板としての厚さ０．４ｍｍのガルバリウム鋼板（大同鋼板（株）製：５５％アルミ・亜鉛めっき鋼板）、その上に充填材として厚さ４５０μｍのシートに形成したＥＶＡ樹脂、アモルファスシリコン光起電力素子、同ＥＶＡ樹脂、一番上に厚さ５０μｍのフッ素樹脂フィルムを順に積み重ねた積層体２４を、離型用テフロンフィルム２３上に載置する。このとき、フッ素樹脂フィルムは、ＥＶＡ樹脂のシートサイズより大きいものを用いる。これにより、一番下に離型用のテフロンフィルム２３を敷いたのと同様に、充填材がはみ出してその他の材料部材にくっつくことを防止する。このように積み重ねた上に最後にシリコンラバー２５を載せる。これで、治具１８上への材料の積み重ねは終わる。
【００１１】
この状態で不図示の真空ポンプを動作させ、バルブ２６を開く。そうすると、シリコンラバー２５はＯリング２０と密着して、シリコンラバー２５とＯリング２０と治具１８のアルミニウム製の板との間で密閉された空間が形成され、その中は真空状態となる。これにより、補強板、充填材、光起電力素子、充填材、透光性表面保護フィルムは、シリコンラバー２５を介して、一様に大気圧により治具１８に押し付けれる。
【００１２】
このような状態にある治具を、真空ポンプを動作させたまま、即ち、真空状態を保持したまま加熱炉に投入する。加熱炉内の温度は、上記充填材の融点を超える温度に保持されている。加熱炉内で充填材が融点を超えて柔らかくなり、かつ、十分な接着力を発揮するための化学変化が完了する時間が経過した後、加熱炉より、上記真空状態に保持したままの治具を取り出す。これを室温まで冷却した後、真空ポンプの動作を停止し、シリコンラバー２５を取り除くことにより真空状態より開放する。かくして太陽電池モジュールを得ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして太陽電池モジュールを作製するのであるが、上記材料を積み重ねた後に真空にするときに、補強板であるガルバリウム鋼板と、充填材であるEVA樹脂との間の空気を、真空ポンプで完全に吸い取ることができないという問題がある。
【００１４】
即ち、図１２に示すように、充填材であるＥＶＡ樹脂３と補強板であるガルバリウム鋼板１０５との間の一部に空気２７を取り込んだ状態で他の部分が密着してしまうことがある。このことは、例えばＥＶＡ樹脂が吸湿していて、補強板の表面が非常に平滑であるときに多く発生する。いったんこのような状態になってしまうと、真空ポンプでいくら吸引してもこの部分の空気２７を吸い取ることができずに、そのまま太陽電池モジュールを封止固定して作製することとなる。その結果、ＥＶＡ樹脂と補強板とが密着していない気泡溜り部が発生することとなる。
【００１５】
一方、市場の要望で、太陽電池モジュールは大面積なものが求められる場合も増えているが、この問題は、大型、大面積な太陽電池モジュールを作製する際に、より顕著となる。太陽電池モジュールが大型、大面積化することによって、太陽電池モジュールの中央部から端部までの距離が長くなる。そのため、空気を抜くときの抵抗が非常に増大するためである。今まで、上記気泡溜り部が発生するという問題のなかった太陽電池モジュールでさえ、市場の要望に応え、単純に大型化しようとするときに、この問題が発生してきているものである。
【００１６】
この気泡溜り部は、大きなものであると、外観を著しく損なうこととなり、製品として出荷することができず、それは生産の歩留まり率を下げる要因となっており、結果として生産コストを上昇させているという問題がある。
【００１７】
一方、気泡溜り部の小さなもので、かつ、光起電力素子の裏側にある場合などは、製品出荷前の外観検査で発見することができないという問題がある。外観検査で発見できないということは、初期状態での外観上では問題ないということである。しかし、太陽電池モジュールを長期間使用しているうちに、この小さな気泡溜り部内の空気が膨張収縮を繰り返すために、大きな気泡溜り部へと成長していく場合がある。そうなると、外観上問題となる。また、その成長の過程において、気泡溜り部内で結露などの現象を起こし、水分を溜め込んでしまうことがある。その場合、その水分が光起電力素子にまで浸透して、光起電力素子の電気性能を低下させる場合があるという問題がある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に塑性変形によって形成された凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がないことを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。また本発明は、光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に塑性変形によって形成された凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【００１９】
また、本発明は、光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に凹凸形状を有し、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がなく、該凹凸形状の凸部の幅及び隣りあう凸部の中心間距離が０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、凸部の高さが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。また、本発明は、光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、該凹凸形状の凸部の幅及び隣りあう凸部の中心間距離が０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、凸部の高さが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【００２０】
さらに本発明は、光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に線状の凹凸形状を有し、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がなく、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されていることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。また、本発明は、光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に線状の凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【００２１】
また本発明は、表面に凹凸を有する補強板上に、少なくとも熱可塑性樹脂のシート部材、光起電力素子を積層し、該補強板と該熱可塑性樹脂のシート部材との間、及び該熱可塑性樹脂のシート部材と該光起電力素子との間を脱気しつつ加熱し、互いに密着固定させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法であって、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がないことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提供する。また、本発明は、表面に凹凸を有する補強板上に、少なくとも熱可塑性樹脂のシート部材、光起電力素子を積層し、該補強板と該熱可塑性樹脂のシート部材との間、及び該熱可塑性樹脂のシート部材と該光起電力素子との間を脱気しつつ加熱し、互いに密着固定させることを特徴とする建材の製造方法であって、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする建材の製造方法を提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明の太陽電池モジュール１の好適な態様の一例の構成を述べる。本発明の太陽電池モジュール１は、光起電力素子２を透光性樹脂３により樹脂封止したものである。透光性樹脂３は、光起電力素子を封止し且つ補強板上に固定するための充填材の役割を果たすものであり、熱可塑性のシート部材を用いることができる。本例においては、受光面側の最表面には透光性表面保護フィルム４を、裏面には補強板５を有しており、それらは、それぞれ上記透光性樹脂（充填材）３によって接着封止されているものである。
【００２３】
太陽電池モジュール１の側部には、フレーム７が設けてあり、このフレーム７を用いて所望の場所に固定することができる。本例の太陽電池モジュールの電気出力は、端子取り出し箱８より導出されているケーブル１０より行われる。端子取り出し箱８は接着剤９によって補強板５に固定されている。
【００２４】
補強板５の表面には凹凸形状６が形成されている。図２は凹凸形状の一例で、補強板５の光起電力素子側に凸な領域を複数形成した例である。図３は、図２のＡ-Ａ′断面の部分拡大断面図である。図中ａは凸部の幅、ｂは凸部の高さ、ｃは隣接する凸部の中心間距離である。このような凹凸形状は例えば塑性変形を生じさせることにより形成することができ、補強板が金属の場合にはプレス成形により形成することができる。プラスチック板の場合には凹凸形状を有する型を用いて硬化することにより形成することもできる。
【００２５】
補強板５に凹凸形状が形成されていることにより、光起電力素子を封止して作製するときに、充填材３と補強板５の間で、気泡溜りを形成して密着してしまうことを防止することができる。その理由は、補強板に凹凸形状があることにより、補強板と充填材シートを密着させる際に、気泡溜りを抱えにくく、また、凹凸形状にそって空気を抜きやすいためである。これにより、太陽電池モジュールの作製上の歩留まりを非常に向上させることができる。また、気泡に起因する光起電力素子の電気性能の低下の可能性もなくなり、信頼性も非常に向上する。
【００２６】
また、補強板が平滑面である場合に比べ、凹凸形状を有していることにより充填材との接触面積が増大し、接着力の増大につながる。それにより、補強板と充填材がはがれる可能性が非常に小さくなり、長期信頼性が向上する。
【００２７】
さらに補強板が光起電力素子とは反対側の面にも凹凸形状を有することにより、太陽電池モジュールの裏面の表面積を大きくすることができる。それにより、太陽電池モジュールの放熱効率を高めることができる。特に、後述する図１３（ｃ）に示すように太陽電池モジュールを設置し、モジュールの離面を通過する空気を熱エネルギー源として利用する場合に、モジュールの放熱効率が高いことは大きな利点となる。
【００２８】
なお、補強板の凸部の幅（図３のａ）及び隣接する凸部の中心間距離（図３のｃ）は、０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましい。また凸部の高さ（図３のｂ）は０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましい。凹凸がこの範囲よりも大きいと空気が抜けにくくなるおそれがある。また、凹凸がこの範囲よりも小さいと、放熱効率が下がるおそれがある。
【００２９】
最後に、上記のように作製した太陽電池モジュールに、電気出力用の端子取り出し箱８及びケーブル１０を取り付ける。簡単に説明すると、次のようである。補強板５の端子取り出し部に相当位置する部分には、予め図２に示すような穴１１を開けてある。また、封止時に予め端子部は穴１１から外に露出するようにしておく。この穴１１を利用して光起電力素子２の端子部とケーブル１０を半田付けして電気出力を行う。その際に、端子取り出し部の保護と防水の目的で、端子取り出し箱８を取り付ける。端子取り出し箱８と補強板５の接着は、例えばシリコーン系接着剤９で行う。この時同時に補強板と端子取り出し箱との間の防水性も確保している。補強板は、この端子取り出し箱の接着部領域では凹凸形状であるが、シリコーン系接着剤は、この凹凸形状を吸収して確実に接着する。
【００３０】
図４は端子取り出し箱の接着領域において凹凸形状がない補強板の例である。これにより、次のような作用効果を期待でき、太陽電池モジュールの電気信頼性も向上する。
▲１▼ 凹凸形状を吸収して接着させる必要がないので、接着させる部材として多種のものを選択できる。
▲２▼端子取り出し箱に接続されたケーブルを引っ張るなどして、端子取り出し箱を剥離させる力が働いたとしても、接着面に凹凸がないので、凸部などで剥離力の応力集中が発生するというようなことがなく、端子取り出し箱の剥離強度が強い。
【００３１】
充填材による光起電力素子の封止及び補強板への固定の方法は、上記従来例での作製方法と同様の方法とすることができる。なお、補強板５よりはみ出た充填材３及び透光性表面保護フィルム４は切り落とすことが好ましい。
【００３２】
この作製方法を採用することにより、製造装置として簡単な構成の装置を用いつつ、装置を容易に大型化することができる。このように装置を容易に大型化することができると、作製することのできる太陽電池モジュールも容易に大型化、大面積化することができ、多様な要望に応えることができる。即ち、太陽電池モジュールの大型化、大面積化に伴って生じる部材間の空気を抜く際の問題点は、本発明の手段を用いることにより解決される。
【００３３】
各構成要素について以下に説明する。
【００３４】
（補強板５）
本発明の太陽電池モジュールの裏面側に用いる補強板については、光起電力素子側の表面の少なくとも一部に凹凸形状を有していること以外に特に限定はない。しかし、補強板の形状としては、板状のものが好ましく、その材質としては、カーボンファイバー、ＦＲＰ（ガラスファイバー強化プラスチック）、セラミック、ガラスなどが挙げられ、特に好ましくは、金属製の板を用いるものである。
【００３５】
金属製の板を用いると次のような利点がある。
▲１▼ 凹凸形状の形成が容易である。例えば、所望の凹凸形状を有した金型によりプレス加工することによって容易に形成できる。
▲２▼ 可撓性を有しているので、湾曲部にも固定することのできる太陽電池モジュールを得ることができる。
▲３▼ 側部に、折り曲げ加工もしくは穴あけ加工を施すことにより、その部分を利用して太陽電池モジュールを固定することができる。
▲４▼折り曲げ加工により太陽電池一体型の建材とする事ができる。
【００３６】
このとき、金属の材質については、耐候性、耐食性、折り曲げ加工性に優れるものが好ましい。例えば、亜鉛メッキ鋼板やそれらの上にさらにフッ素樹脂や塩化ビニルなどの耐候性物質を有した鋼板や、ステンレス鋼板等が挙げられる。
【００３７】
図１３に補強板を屋根材として加工した形状の一例を示す。図１３（a）は棟側係止部３１と軒側係止部３２を互いにはぜ組む屋根材の模式的な斜視図、図１３（b）は野地板３３上に固定された固定部材３４に係止部３５を嵌挿する屋根材の一部を示す模式的な斜視図、図１３（c）は隣り合う屋根材同士の係止部３６をキャップ３７で係止する屋根材の一部を示す模式的な斜視図である。それぞれの屋根材の受光面には光起電力素子３０が設けられている。図１３（a）に示す屋根材は、まず第１の屋根材の軒側係止部３２を吊子などの固定部材で野地板に固定し、その棟側係止部３１に同様の第２の屋根材をはぜ組み、第２の屋根材の軒側係止部３２を吊子で固定するという作業を繰り返して施工される。
【００３８】
（補強板に形成する凹凸形状６）
本発明の太陽電池モジュールの補強板に設ける凹凸形状は、特に限定するものではない。しかし、補強板の端部にまで凹凸形状が形成されていることが好ましい。それにより、空気の通る道を途中で閉ざすことなく、より気泡溜りを作りにくい構成となる。
【００３９】
凹凸形状は図2、図3に示した形状でもよいが、図５に示すような線状の凹凸形状であることがより好ましい。線状の凹凸形状であることにより、部材間の空気を抜くときに、その抜く方向性を作製者の意図に従うようにすることができる。例えば、細長い長方形の補強板を用いて太陽電池モジュールを作製する場合、短辺方向に空気を抜いてやるほうが、空気を抜くための距離も短く、抵抗も小さい。そのため、補強板の短辺方向とおおよそ平行の線状の凹凸を形成することにより、空気がその凹凸を通り道として、平行に通り、脱気性がより向上する。
【００４０】
また、線状の凹凸の伸長方向が揃っていることにより、その線状の凹凸が補強リブの働きをすることとなり、この線状の凹凸の伸長方向と直角な方向に曲げようとする力に対する曲げ剛性が向上し、太陽電池モジュール全体としての強度が向上する。これにより、従来では太陽電池モジュールの曲げ剛性を補助するために、太陽電池モジュールの側部にフレーム材等を設けていたが、凹凸の伸長方向と平行方向ではそれが必要でなくなりコスト削減をはかることができる。
【００４１】
図６は別の凹凸形状の例である。図６において、点線で表す範囲１７は、光起電力素子２を配置する部分であり、この範囲内には凹凸形状６はなく、その外側の領域に凹凸形状６を形成したものである。
【００４２】
図７は図６の形状の補強板を有する太陽電池モジュールを構成する部材の封止前の断面図である。図７において、繊維材により構成されたシート部材２８が、光起電力素子２の配置領域とその外側の凹凸形状部にかかるように、かつ、補強板１５と充填材３の間に配置されている。
【００４３】
これにより、凹凸形状が光起電力素子に影響を与えることがない。例えば、結晶シリコン光起電力素子などの可撓性を有しない光起電力素子を用いても、大気圧で押し付けたときに割れるような事故は発生しない。また、ステンレス基板上に形成したアモルファスシリコン光起電力素子のように可撓性を有した光起電力素子においては、補強板の凹凸形状が光起電力素子に反映した外観となる場合があり見る人によっては、意匠上で好ましくないものとされ、嫌がられる場合もあるが、本実施形態によれば凹凸形状の模様が見えるということはなく、デザイン上でも美しい太陽電池モジュールを得ることができる。
【００４４】
一方、光起電力素子の裏面側には凹凸形状がないので、空気の抜けやすさに劣る構成となるのであるが、繊維材により構成されたシート部材２８の働きにより、空気の抜けやすさを改善している。シート部材２８は、補強板１５と充填材３の間に介在することにより、補強板１５と充填材３が密着することを防止する働きと、空気の抜ける通り道として、繊維材の隙間を提供するものである。また、繊維状シート部材２８は補強板１５の端部にまで達していないことが望ましい。繊維状シート部材２８が補強板１５の端部にまで達している場合、該端部が水分の侵入経路となり得、光起電力素子２の信頼性を損なうことがある。このシート部材２８がない端部においては、補強板１５の凹凸形状６により、空気の抜け性を確保する。
【００４５】
（光起電力素子２）
本発明の太陽電池モジュールにおける光起電力素子２については特に限定はない。それらの例として結晶シリコン光起電力素子、多結晶シリコン光起電力素子、微結晶シリコン光起電力素子、アモルファスシリコン光起電力素子、銅インジウムセレナイド光起電力素子、化合物半導体光起電力素子等が挙げられる。好ましくは、可撓性を有する光起電力素子であり、特に好ましくは、ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン光起電力素子である。可撓性を有する光起電力素子を用いることにより、上記述べてきたような製造工程において、この光起電力素子を補強板の凹凸形状の上に載置し、大気圧により押し付けられたとしても、割れるような事故は発生しない。
【００４６】
可撓性を有した光起電力素子として、ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン光起電力素子を用いることにより、例えばフィルムを基板とした光起電力素子に比べて、それ自身で剛性を有しているので、充填材との間に隙間を形成しやすく、部材間の空気を抜くときの空気の通り道が確保され、脱気性がより向上する。
【００４７】
（充填材３）
充填材３は、素子を温度変化、湿度、衝撃などの過酷な外部環境から守りかつ表面フィルム及び／又は補強材と、素子との接着を確保する。材料としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、ブチラール樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。なかでも、ＥＶＡは太陽電池用途として好適に用いられる。ＥＶＡの場合は有機過酸化物で架橋するのが一般的である。
【００４８】
光起電力素子２と補強板５との間の絶縁を確保する為に、充填材と積層して絶縁フィルムが設けられることがある。材料としては、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートが挙げられる。絶縁フィルムの両面に上述した充填材、例えばEVAやEEAなどをあらかじめ一体積層した材料を用いることにより、裏面に充填材を配置する工程を簡略化できる。
【００４９】
（繊維材により構成されたシート部材２８）
脱気を助ける為に、補強板の凹凸のない部分に配置される、繊維材により構成されたシート部材として、ガラス繊維不織布、ガラス繊維織布などを例示することができる。ガラス繊維不織布の方がコストが低く、充填材として熱可塑性樹脂を用いた場合に、ガラス繊維間をこの熱可塑性樹脂により容易に充填することできるので、より好ましい。
【００５０】
この繊維材は光起電力素子２と表面保護フィルム４との間にも設けられることがある。これにより耐スクラッチ性を向上し、少ない樹脂で光起電力素子を外部環境から十分に保護することができる。
【００５１】
（表面保護フィルム４）
表面フィルムは太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保する。材料としてはフッ素樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。なかでもフッ素樹脂は耐候性、耐汚染性に優れているため好んで用いられる。具体的にはポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂あるは四フッ化エチレン−エチレン共重合体などがある。耐候性の観点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が優れているが、耐候性および機械的強度の両立の観点と透明性の点では四フッ化エチレン−エチレン共重合体が優れている。前記充填材１０３との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、ＵＶ照射、電子線照射、火炎処理等の処理を表面フィルムの充填材と接する面に行うことが望ましい。
【００５２】
本発明の太陽電池と電力変換装置とを組み合わせて発電装置とする事ができる。電力変換装置は商用電力との連携機能を備えていてもよい。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５４】
（実施例１）
図1に示す太陽電池モジュールを作製した。ただし、補強板５として図４に示すような端子取り出し箱を接着する領域１２には凹凸形状を形成しない補強板を用いた。凹凸形状の寸法は、図３において凸部の幅aについては７ｍｍ、凸部の高さｂについては１．５ｍｍ、隣接する凸部の中心間距離ｃついては、７ｍｍとして形成した。凹凸の形成はそれぞれが表面に凹凸を有するローラー対でロールプレスすることにより行なった。
【００５５】
ここで、光起電力素子２は厚さ１２５μｍのステンレス基板上にアモルファスシリコン半導体層を形成したアモルファスシリコン光起電力素子、充填材３はＥＶＡ樹脂（エチレン−酢酸ビニル共重体）を厚さ４５０μｍのシート状に形成したものを光起電力素子の表裏に２枚を用い、透光性表面保護フィルム４は厚さ５０μｍのフッ素樹脂フィルム、補強板５は厚さ０．４ｍｍのガルバリウム鋼板を用いた。
【００５６】
予め凹凸形状６が形成されている補強板１３において、端子取り出し用の穴１１をあけるためにプレス成形するときに、上記端子取り出し箱を接着する領域１２を、このプレス型を用いて平滑面に形成し直した。これにより、端子取り出し箱の接着に厚さ０．５ｍｍの構造用両面接着テープを用いることができた。両面接着テープは、実施態様例で用いていたシリコーン接着剤に比べ、乾燥硬化させる時間が必要でない。そのため、生産工程上、太陽電池モジュールを乾燥硬化させるために保管する場所が必要ないなど非常に便利になった。
【００５７】
太陽電池モジュールの作製は従来技術と同様に行なった。図１０、１１に示した治具１８上に離型用テフロンフィルム２３を載置し、その上に一番下に補強板５、その上にシート状の充填材３、光起電力素子２、シート状の充填材３、表面保護フィルム４、と順に積み重ねた積層体２４を載置した。さらにシリコンラバー２５を被せ、この状態で不図示の真空ポンプを動作させ、バルブ２６を開いた。それにより、シリコンラバー２５はＯリング２０と密着して、シリコンラバー２５とＯリング２０と治具１８のアルミニウム製の板との間で密閉された空間が形成され、その中は真空状態となった。これにより、補強板、充填材、光起電力素子、充填材、透光性表面保護フィルムは、シリコンラバー２５を介して、一様に大気圧により治具１８に押し付けられた。凹凸形状を有する補強板を用いることにより、スムースな脱気が行われる為、補強板と充填材との間に気泡が残存することがなかった。
【００５８】
このような状態にある治具を、真空ポンプを動作させ、真空状態を保持したまま加熱炉に投入した。加熱炉内の温度は、上記充填材の融点を超える温度に保持されている。加熱炉内で充填材が融点を超えて柔らかくなり、かつ、十分な接着力発揮するための化学変化が完了する時間が経過した後、加熱炉より、上記真空状態に保持したままの治具を取り出した。これを室温まで冷却した後、真空ポンプの動作を停止し、シリコンラバー２５を取り除くことにより真空状態より開放した。かくして太陽電池モジュールを得ることができた。
【００５９】
（実施例２）
本実施例の太陽電池モジュールは、図５に示すように線状の凹凸形態を有する補強板を用いたことを特徴する以外、実施例１と同様に作製した。図５に示す線状の凹凸形状は、光起電力素子側に凸状である部分１６の幅を７ｍｍ、高さを２ｍｍ、その間隔を１０ｍｍで形成したものである。このとき、凸状である部分１６は、補強リブの働きをするので、この凸状である部分１６の伸長方向に直角となる方向の曲げ剛性が強くなり、太陽電池モジュール全体としての強度が非常に向上した。
【００６０】
（実施例３）
本実施例の太陽電池モジュールは、図６及び７に示すように、補強板１５の光起電力素子を配置する部分１７には凹凸形状を設けないで、該部分に繊維材により構成されたシート部材２８を配置したことを特徴とするもので、それ以外については実施例１と同様に作製した。繊維材により構成されたシート部材２８としては、ガラス繊維により構成された不織布を用いた。この不織布は、線径１０μｍのガラス繊維で、目付け量２０ｇ／ｍ²、厚さ１００μｍに作製されたものである。これにより気泡の残存を防ぎ、且つ完成した太陽電池モジュールの外観を好ましいものにする事ができた。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光起電力素子を充填材により封止、かつ、補強板上に固定して太陽電池モジュールを作製するときに、充填材と補強板の間で、気泡溜りを形成することがないので、外観での不良品を作製することがなく、生産性を向上させることができた。また、電気性能の低下を引き起こす可能性もなくなり、信頼性も非常に向上した。更に放熱効率を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの断面図。
【図２】本発明の太陽電池モジュールに用いる補強板の一例。
【図３】本発明の太陽電池モジュールに用いる補強板の一例の部分拡大断面図。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの実施例１に用いる補強板を示す平面図。
【図５】本発明の太陽電池モジュールの実施例２に用いる補強板を示す平面図。
【図６】本発明の太陽電池モジュールの実施例３に用いる補強板を示す平面図。
【図７】本発明の太陽電池モジュールの実施例３を作製するために、各構成材を重ねている状態を示す部分拡大断面図。
【図８】従来よりの太陽電池モジュールを示す斜視図。
【図９】従来よりの太陽電池モジュールを示す断面図。
【図１０】太陽電池モジュールを樹脂封止するために用いる治具を示す斜視図。
【図１１】太陽電池モジュールを樹脂封止するために、治具上に充填材料を積み重ねたところを示す断面図。
【図１２】補強板と充填材との間に気泡溜りが形成された様子を示す断面図。
【図１３】本発明の建材の例。
【符号の説明】
１ 太陽電池モジュール
２ 光起電力素子
３ 充填材
４ 表面保護フィルム
５、１３、１４、１５、１０５ 補強板
６ 凹凸形状
７ フレーム
８ 端子取り出し箱
９ 接着剤
１０ ケーブル
１１ 端子取り出し用の穴
１２ 端子取り出し箱を接着する領域
２８ 繊維材により構成されたシート部材

Claims (47)

1. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に塑性変形によって形成された凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がないことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 充填材として、熱可塑性樹脂のシート部材を用いたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 凹凸形状は、線状の凹凸であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
4. 光起電力素子は可撓性を有することを特徴とする請求項１項記載の太陽電池モジュール。
5. 可撓性を有する光起電力素子は、ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン光起電力素子であることを特徴とする請求項４記載の太陽電池モジュール。
6. 凹凸形状の少なくとも一部は、補強板の端部にまで達していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
7. 補強板の非受光面側は、少なくとも端子取り出し箱の接着部に相当する領域において凹凸形状がないことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
8. 補強板の、凹凸形状がない部分に接して、繊維材により構成されたシート部材が配置され、且つ凹凸形状がある部分の一部に重なっていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
9. 補強板と光起電力素子との間に絶縁部材を有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
10. 表面に凹凸を有する補強板上に、少なくとも熱可塑性樹脂のシート部材、光起電力素子を積層し、該補強板と該熱可塑性樹脂のシート部材との間、及び該熱可塑性樹脂のシート部材と該光起電力素子との間を脱気しつつ加熱し、互いに密着固定させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法であって、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がないことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
11. 凹凸形状は、線状の凹凸であることを特徴とする請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
12. 光起電力素子は可撓性を有することを特徴とする請求項１０項記載の太陽電池モジュールの製造方法。
13. 可撓性を有する光起電力素子は、ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン光起電力素子であることを特徴とする請求項１２記載の太陽電池モジュールの製造方法。
14. 凹凸形状の少なくとも一部は、補強板の端部にまで達していることを特徴とする請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
15. 補強板の非受光面側は、少なくとも端子取り出し箱の接着部に相当する領域において凹凸形状がないことを特徴とする請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
16. 補強板の、凹凸形状がない部分に接して、繊維材により構成されたシート部材が配置され、且つ凹凸形状がある部分の一部に重なっていることを特徴とする請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
17. 補強板に端子取り出し用の穴をプレス成形機により打ち抜き加工する際に、端子取り出し箱の接着部に相当する領域を、該打ち抜き型により平滑状に形成することを特徴とする請求項１５記載の太陽電池モジュールの製造方法。
18. 補強板と光起電力素子との間に絶縁部材を有することを特徴とする請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
19. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された建材において、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の一部に凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がないことを特徴とする建材。
20. 請求項１９記載の建材を、野地板上に固定部材で固定し、
    且つ隣り合う前記建材どうしを固定することを特徴とする建材の施工方法。
21. 表面に凹凸を有する補強板上に、少なくとも熱可塑性樹脂のシート部材、光起電力素子を積層し、該補強板と該熱可塑性樹脂のシート部材との間、及び該熱可塑性樹脂のシート部材と該光起電力素子との間を脱気しつつ加熱し、互いに密着固定させることを特徴とする建材の製造方法であって、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がないことを特徴とする建材の製造方法。
22. 請求項１記載の太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールに接続された電力変換装置とを有することを特徴とする発電装置。
23. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がなく、該凹凸形状の凸部の幅及び隣りあう凸部の中心間距離が０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、凸部の高さが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
24. 充填材として、熱可塑性樹脂のシート部材を用いたことを特徴とする請求項２３記載の太陽電池モジュール。
25. 凹凸形状は、線状の凹凸であることを特徴とする請求項２３記載の太陽電池モジュール。
26. 光起電力素子は可撓性を有することを特徴とする請求項２３項記載の太陽電池モジュール。
27. 可撓性を有する光起電力素子は、ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン光起電力素子であることを特徴とする請求項２６記載の太陽電池モジュール。
28. 凹凸形状の少なくとも一部は、補強板の端部にまで達していることを特徴とする請求項２３記載の太陽電池モジュール。
29. 補強板の非受光面側は、少なくとも端子取り出し箱の接着部に相当する領域において凹凸形状がないことを特徴とする請求項２３記載の太陽電池モジュール。
30. 補強板の、凹凸形状がない部分に接して、繊維材により構成されたシート部材が配置され、且つ凹凸形状がある部分の一部に重なっていることを特徴とする請求項２３記載の太陽電池モジュール。
31. 補強板と光起電力素子との間に絶縁部材を有することを特徴とする請求項２３記載の太陽電池モジュール。
32. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に線状の凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板の光起電力素子が配置される部分には凹凸形状がないことを特徴とする太陽電池モジュール。
33. 充填材として、熱可塑性樹脂のシート部材を用いたことを特徴とする請求項３２記載の太陽電池モジュール。
34. 光起電力素子は可撓性を有することを特徴とする請求項３２記載の太陽電池モジュール。
35. 可撓性を有する光起電力素子は、ステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコン光起電力素子であることを特徴とする請求項３４記載の太陽電池モジュール。
36. 凹凸形状の少なくとも一部は、補強板の端部にまで達していることを特徴とする請求項３２記載の太陽電池モジュール。
37. 補強板の非受光面側は、少なくとも端子取り出し箱の接着部に相当する領域において凹凸形状がないことを特徴とする請求項３２記載の太陽電池モジュール。
38. 補強板の、凹凸形状がない部分に接して、繊維材により構成されたシート部材が配置され、且つ凹凸形状がある部分の一部に重なっていることを特徴とする請求項３２記載の太陽電池モジュール。
39. 補強板と光起電力素子との間に絶縁部材を有することを特徴とする請求項３２記載の太陽電池モジュール。
40. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に塑性変形によって形成された凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする太陽電池モジュール。
41. 表面に凹凸を有する補強板上に、少なくとも熱可塑性樹脂のシート部材、光起電力素子を積層し、該補強板と該熱可塑性樹脂のシート部材との間、及び該熱可塑性樹脂のシート部材と該光起電力素子との間を脱気しつつ加熱し、互いに密着固定させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法であって、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
42. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された建材において、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の一部に凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする建材。
43. 請求項４２記載の建材を、野地板上に固定部材で固定し、
    且つ隣り合う前記建材どうしを固定することを特徴とする建材の施工方法。
44. 表面に凹凸を有する補強板上に、少なくとも熱可塑性樹脂のシート部材、光起電力素子を積層し、該補強板と該熱可塑性樹脂のシート部材との間、及び該熱可塑性樹脂のシート部材と該光起電力素子との間を脱気しつつ加熱し、互いに密着固定させることを特徴とする建材の製造方法であって、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする建材の製造方法。
45. 請求項４０記載の太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールに接続された電力変換装置とを有することを特徴とする発電装置。
46. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、該凹凸形状の凸部の幅及び隣りあう凸部の中心間距離が０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、凸部の高さが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする太陽電池モジュール。
47. 光起電力素子が補強板上に充填材で封止された太陽電池モジュールにおいて、前記補強板の少なくとも前記光起電力素子側の表面の少なくとも一部に線状の凹凸形状を有し、該凹凸形状と前記光起電力素子の間が前記充填材により充填されており、前記補強板に接して繊維材により構成されたシート部材が配置され、該シート部材は前記補強板の端部にまで達していないことを特徴とする太陽電池モジュール。

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