JP3875708B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関する。特に、受光面側透明板と裏面板との間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法に関する。
近年、環境保護の意識が高まり、太陽光発電はその重要性を一段と増している。太陽電池セルは、保護材で挟まれ、透明樹脂で封止されて太陽電池モジュールとして屋外で使用される。封止のための透明樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと略することがある。）樹脂などが使用されており、それを保護材と太陽電池セルの間に挟んで、加熱溶融してから固化させることで封止している。太陽電池セルを効率的に配置して配線するためには、複数の太陽電池セルを一つの太陽電池モジュール内に封止することが好ましい。
また、太陽電池の設置場所も最近では多様になっており、建築物の屋根の上のみではなく、壁の部分にも使用されるようになってきている。壁に使用する場合には、外壁に取り付けるのみではなく、壁そのものを太陽電池モジュールで構成することも行われている。このとき、複数の太陽電池セルの間に間隔を設け、太陽電池の表裏面を透明材料で形成すれば、壁の内部に光を取り入れることの可能な採光型の太陽電池モジュールにすることができる。
実用新案登録第２５００９７４号公報には、２枚の接着シート間に太陽電池を挟持するように、接着シートを介して２枚の板状体を接合してなる積層体において、太陽電池の外側で接着シート間に形成される隙間に、太陽電池と略等しい厚さのシート片を挟み込んだ積層体が記載されている。このような構成にすることによって、積層体の周縁部の厚みを均一にでき、また前記隙間に外部から水分などが浸入しにくいので剥離を防止することができるとしている。接着シートとしてＥＶＡを使用し、板状体として両面とも板ガラスを使用することが記載されている。
特開昭５９−０２２９７８号公報には、エチレン系共重合体及び有機過酸化物を含有し、その両面にエンボス模様が施されている太陽電池モジュール用充填接着材シートが記載されている。当該接着材シートは、エンボス模様を有することで、シートのブロッキングを防止でき、モジュール化過程での脱気性に優れ、気泡を生じにくいとされている。該公報の実施例には、真空ラミネータ中で減圧したまま１５０℃まで昇温し、１５０℃で１時間減圧を続けてから冷却し、減圧を停止する貼り合せ方法が記載されている。
特開平０９−０３６４０５号公報には、表面部材と裏面部材との間に光起電力素子が封止材樹脂を介して積層体とされ、該積層体が、５Ｔｏｒｒ以下の真空度で５〜４０分間保持された後、５Ｔｏｒｒ以下の真空度において加熱圧着され、該加熱圧着後に冷却されて貼り合された太陽電池モジュールが記載されている。このような条件で加熱圧着することによって表面部材の剥離の生じにくい、気泡残りの生じにくいモジュールが提供されるとされている。また、太陽電池セルと封止材樹脂との間に不織布を挿入し、不織布中の空隙を伝って積層体の空気を逃がすことによって気泡残りの問題を改善できることも記載されている。
特開昭６１−０６９１７９号公報には、太陽電池セルを充填材を介してカバーガラスと裏面材料との間に積層した太陽電池パネル積層体を、二重真空方式により脱気し、加熱後加圧による貼り合せ工程を有する太陽電池パネルの製造方法において、充填材としてＥＶＡを使用し、二重真空室を特定の温度範囲に特定の時間保持する太陽電池パネルの製造方法が記載されている。特定の温度条件で貼り合せることで、ＥＶＡを発泡、黄変させることなく、全て架橋させることができるとしている。実施例に記載された条件では、ヒーター側の基板表面の温度が１４０℃に達したところで真空圧着し、１４８℃で架橋反応させた後、５０℃以下に冷却してから真空圧着を解除している。
しかしながら、多数のセルを連結して２枚の板の間に挟んで加熱圧着して封止する際には、太陽電池セルの損傷を避けることは困難であった。特に、セル枚数が多くてモジュール全体の面積が大きい場合には、大きな荷重が不均一にかかりやすく、過剰な荷重を受ける一部のセルの破損が避けられなかった。モジュール内では多数のセルは相互に直列に連結されているので、一つのセルが破損すると連結されている一連のセルが機能を果たさなくなる。セルの破損が生じた場合には、単に外観を損なうのみならず、発電性能も大きく低下してしまうので、不良品として廃棄せざるを得ない。したがって、できるだけセルの破損が生じにくい封止方法が望まれているところである。
第１の発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、複数の太陽電池セルを配列して透明樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することのできる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。
また、上記先行文献には、架橋剤を含有するＥＶＡシートを用いて太陽電池セルを封止することが記載されている。そして、上記先行文献に記載された方法では、温度を上昇させて架橋反応を進行させているときにも、積層体を高真空下に配置し、大気圧によって上下からの強い押圧を継続していた。
しかしながら、架橋反応が進行するほどの高温においては、封止樹脂は粘度の低下した液体になっており、そこで上下から強く押圧したのでは、積層体端部から樹脂がはみ出すだけでなく、樹脂の移動に伴って、太陽電池セルも移動してしまうおそれがあった。樹脂がはみ出したり、太陽電池セルが移動したりしたのでは、外観が悪化するだけでなく、セルに接続された配線が断線するおそれもあり、改善が望まれていた。かといって、減圧操作なしに貼り合せたのでは、製品中に気泡が残存しやすく、やはり外観が悪化することになる。
第２の発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、気泡残り、太陽電池セルの移動あるいは封止樹脂の端面からのはみ出しが抑制できる外観良好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。
第１の発明は、受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、複数の太陽電池セルを所定の間隔をあけて配列して相互に導線で接続し、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第１封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第２封止樹脂シートを配置し、太陽電池セル間の間隙部には第１封止樹脂シートと第２封止樹脂シートで挟持されるように、太陽電池セルの厚みと導線の厚みとの合計値よりも０．２ｍｍ以上厚い封止樹脂シート片を配置してから、受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止す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る。
太陽電池セル間の間隙部に太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片を配置することによって、内部を減圧した際に、表裏両面からの大気圧による荷重が太陽電池セルに直接かかることがなく、前記シート片がその荷重を受ける。そして、温度が上昇するにしたがって樹脂は軟化して荷重のかかったシート片の厚みが減少していき、セル又はセルに接続された導線の部分と、上下の封止樹脂シートとが接触することになるが、そのときには樹脂シート全体が軟化しているので局所的な荷重がかかることがなく、セル又はセルに接続された導線が軟化した封止樹脂シートに埋まりこむように密着することができる。これによって、最初の減圧工程でのセル割れを防止することができる。
このとき、前記封止樹脂シート片の幅が、前記間隙部の幅よりも狭いことが好ましく、前記封止樹脂シート片の幅が、前記間隙部の幅の０．１〜０．９５倍であることがより好ましい。前記封止樹脂シート片相互の間に間隔をあけて配置し、そこから内部の空気を排出することも好ましい。また、前記封止樹脂シートが、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂からなることも好ましい。
第２の発明は、受光面側透明板と裏面板との間に太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、封止樹脂が架橋可能な熱可塑性樹脂であり、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第１封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第２封止樹脂シートを配置してから、封止処理容器内に導入して、熱可塑性樹脂が溶融しない温度において封止処理容器内を減圧する工程（工程１）、減圧したままで熱可塑性樹脂の融点付近以上まで昇温する工程（工程２）、前記封止処理容器内の圧力を上昇させる工程（工程３）、架橋反応が進行する温度範囲まで昇温して架橋反応を進行させる工程（工程４）、及び冷却する工程（工程５）の各工程からなる封止操作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である。
太陽電池セルを樹脂で封止するに際して、まず減圧操作を施すことによって、封止樹脂中の気泡残りを抑制することができる。しかも、融点付近以上の温度まで昇温して封止樹脂が溶融又は軟化したところで、減圧度を下げて圧力を上昇させることによって、封止樹脂が溶融又は軟化した状態にあるときに上下から過剰な圧力がかかるのを防止することができる。さらに、架橋反応を進行させるために封止樹脂の溶融粘度が低くなっているときにも上下から高い圧力をかけないので、セルの移動や、樹脂のはみ出しを抑制することができる。
このとき、工程１において、０．０１ＭＰａ以下まで減圧することが好ましい。工程２の昇温操作で到達する温度が、前記熱可塑性樹脂の融点をＴｍとしたときに、（Ｔｍ−２０）℃以上（Ｔｍ＋５０）℃以下であることが好ましい。工程３において、圧力を上昇させる際の温度が１２０℃以下であることが好ましい。工程３において、前記封止処理容器内の圧力を上昇させながら同時に昇温することが好ましい。工程３において、昇温速度（℃／分）に対する昇圧速度（ＭＰａ／分）の比が０．００１〜０．１（ＭＰａ／℃）であることが好ましい。また、工程３で封止処理容器内の圧力を上昇させた後、一旦冷却してから、工程４で架橋反応が進行する温度範囲まで昇温することが好ましい。工程４において、前記封止処理容器内の圧力を０．０５ＭＰａ以上かつ大気圧以下に保って架橋反応を進行させることも好ましい。
前記太陽電池モジュールが、複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールであって、複数の太陽電池セルが所定の間隔をあけて配列されて相互に導線で接続されてなることが、本発明の好適な実施態様である。また、前記熱可塑性樹脂がエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂であることが好適である。
上記第１及び第２の発明において、受光面側透明板又は裏面板の少なくとも一方が強化ガラス又は倍強度ガラスからなることが好適である。また、製造される太陽電池モジュールが採光型太陽電池モジュールであることが好適な実施態様である。
第１の発明によれば、複数の太陽電池セルを配列して透明樹脂で封止する際に、太陽電池セルの破損を防止することのできる太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。また、第２の発明によれば、気泡残り、太陽電池セルの移動あるいは封止樹脂の端面からのはみ出しが抑制できる外観良好な太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。これらの製造方法によって製造されてなるモジュールは、採光型太陽電池モジュールとして有用である。
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。第１図は本発明の太陽電池モジュールの断面模式図である。第２図は工程１において減圧中の積層体の断面模式図である。第３図は工程２において加熱昇温途中の積層体の断面模式図である。第４図は工程５において冷却された後の積層体の断面模式図である。
本発明の製造方法によって得られる太陽電池モジュール１は、受光面側透明板２と裏面板３との間に太陽電池セル４が樹脂５で封止されてなるものである。太陽電池モジュール１中に封止される太陽電池セル４の数は、一つであっても良いが、複数の太陽電池セル４が封止されたものであることが好ましい。通常、隣接する太陽電池セル４の受光面６と裏面７とが、導線８を介して接続される。その場合の断面模式図を第１図に示す。
本発明で使用される太陽電池セル４は、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池など、各種の太陽電池のセルが使用可能である。これらの太陽電池セルは一般的には１ｍｍ以下、より一般的には０．５ｍｍ以下の厚さの薄板であり、１辺が５ｃｍ以上の四角形であることが多い。その基板の材質は、シリコンやゲルマニウム等の半導体基板、ガラス基板、金属基板などを使用できるが、シリコン基板の場合、コスト面の要請から薄板化が望まれている一方で、硬くて脆い材質であることから、封止時に特に割れ易く、第１の発明の製造方法を採用する意義が大きいものである。
１つの太陽電池モジュール１に封入される太陽電池セル４の個数は、特に限定されず、１枚だけであっても良い。その場合には太陽電池セル４から外部への配線が接続されるだけになる。しかしながら、１つの太陽電池モジュール１に封入される太陽電池セル４の個数が多いほど、気泡が発生しやすくなるし、封止操作中に太陽電池セル４が移動した場合に、外観上問題になりやすい。したがって、複数の太陽電池セル４を１つの太陽電池モジュール１に封入する場合に第２の発明の製造方法を採用する実益が大きい。また、１つの太陽電池モジュール１に封入される太陽電池セル４の個数が多いほど、太陽電池セル４の破損に由来する不良品率が上昇することから、第１の発明の製造方法を採用する実益が大きい。したがって、１０個以上、好適には３０個以上の太陽電池セル４が一つの太陽電池モジュール１内に配置されることが好ましい。
隣接する太陽電池セル４間の距離は特に限定されず、近接していても良いが、通常１ｍｍ以上であり、これ以下の場合には隣接する太陽電池セル４同士が接触して封止する際にセルが破損するおそれがある。間隔を大きくすることで、採光型の太陽電池モジュールとして使用する際の採光量も増加するので、５ｍｍ以上、より好適には１０ｍｍ以上、さらに好適には３０ｍｍ以上の間隔とするのが好ましい。第１の発明の製造方法を採用する場合、隣接する太陽電池セル４間の距離は通常５ｍｍ以上であり、これ以下の場合には太陽電池セル４間の間隙部９に封止樹脂シート片１１を配置することが困難となり、封止の際に封止樹脂シート片１１が太陽電池セル４又は導線８を損傷することもある。
複数の太陽電池セル４を封入する場合、複数の太陽電池セル４は、所定の幅の間隙部９を介して配列して相互に導線８で接続されることが好ましい。このとき、隣接する太陽電池セル４同士は、受光面６及び裏面７との間で導線８によって接続され、直列方式で多数の太陽電池セル４が接続される。受光面６あるいは裏面７と導線８との接続は、ハンダ等の導電性接着剤を用いて行われる。また、発生した電流を効率良く集めるために、受光面６上に導電ペーストなどで集電パターンを形成し、それを導線８と導通させるようにすることも好ましい。
導線８は、インターコネクタとも呼ばれるものであるが、その材質は特に限定されず、銅線などが使用される。受光面側透明板２と裏面板３との間に挟み込んで配置するため、薄いリボン状の導線８を使用することが好ましく、その厚みは通常０．５ｍｍ以下であり、好適には０．３ｍｍ以下である。また普通０．０５ｍｍ以上である。導線８に予めハンダ等の導電性接着剤が塗布されていることが、接続作業が容易になって好ましい。導線８が接続された状態では、太陽電池セル４の表面から導線８の一番高い部分までの高さは、場所によってバラツキがあるが、接続操作によっては、導線８の厚みよりも０．５ｍｍ程度厚くなるところもある。
受光面側透明板２の材質は、太陽光に対して透明であれば良く、ガラス以外にもポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂などを使用することもできる。しかしながら、耐久性、硬度、難燃性などを考慮するとガラスを使用することが好ましい。広い面積の構造材を構成することも多いことから、強化ガラス又は倍強度ガラスであることがより好ましい。面積が広い場合には日照などによる温度上昇に伴う熱割れも生じやすいことから、この点からも強化ガラス又は倍強度ガラスを使用することが好適である。強化ガラスや倍強度ガラスは、フロート板ガラスを加熱、急冷して製造されることから、一定の歪の発生が避けられない。そのために生じるガラスのソリによって、封止時に一部の太陽電池セルに過剰な荷重がかかりやすく、セル割れを防止できる第１の発明の製造方法を採用する実益が大きい。また、そのために生じるガラスのソリによって、封止時に受光面側透明板２と裏面板３とを完全に平行にすることが困難で、気泡が残存しやすくなり、同時に溶融樹脂の移動も起こりやすくなる。したがって、気泡残りを抑制でき、溶融樹脂の移動も抑制できる第２の発明の製造方法を採用する実益も大きい。
ここでいう強化ガラスとは、その表面圧縮応力を熱処理によって向上させたものであり、表面圧縮応力が通常９０〜１３０ＭＰａである普通の強化ガラス以外にも、表面圧縮応力が通常１８０〜２５０ＭＰａである超強化ガラスも含むものである。また倍強度ガラスは、表面圧縮応力が通常２０〜６０ＭＰａのものである。倍強度ガラスは、破損したときに細片になって落下することがない点でも好ましい。すなわち、表面圧縮応力が２０ＭＰａ以上の板ガラスを使用する場合に本発明の製造方法を採用する実益が大きい。ここで、板ガラスの表面圧縮応力は、ＪＩＳ Ｒ３２２２に準じて測定される値である。
裏面板３は必ずしも透明でなくても良いが、採光型の太陽電池モジュールとして使用するのであれば裏面板３も太陽光に対して透明である方が良い。また、受光面側透明板２と同じ理由でガラス、特に強化ガラス又は倍強度ガラスを使用することが好ましい。
ガラスの材質は特に限定されず、ソーダライムガラスが好適に使用されるが、なかでも、受光面側透明板２には、高透過ガラス（いわゆる白板ガラス）が好適に使用される。高透過ガラスは、鉄分の含有量の少ないソーダライムガラスであり、光線透過率の高いものである。また、裏面側３のガラスは、鉄分の含有量の比較的多いソーダライムガラス（いわゆる青板ガラス）を使用するほかに、熱線反射ガラス、熱線吸収ガラスなどを使用することも用途によっては好ましい。また、表面にエンボス模様を形成した型板ガラスなどを使用することもでき、これが強化されていても良い。ガラス板の厚みは、特に限定されないが、構造材として使用するのであれば、３ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましい。このように厚いガラス板を使用する際には自重の影響が大きく、張り合わせ前にセルの上にガラス板を重ねる際にセルが破損するおそれがあり、第１の発明の製造方法を採用する実益が大きい。また、このように厚いガラス板を使用する際にはソリを修正することが困難であり、第２の発明の製造方法を採用する実益も大きい。ガラス板の厚みは通常２０ｍｍ以下である。また、ガラスの面積は用途によって調整されるが、１ｍ２以上である場合に本発明の製造方法を採用する実益が大きい。
樹脂５の材質は、透明であって接着性や柔軟性を有するものであればよく、特に限定されないが、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂が好適に使用される。このとき、架橋された樹脂であることが、強度や耐久性の面から好ましい。第２の発明の製造方法においては、樹脂５の原料は、架橋可能な熱可塑性樹脂、特に加熱することによって架橋反応が進行する樹脂である。このような樹脂をシートの形態で受光面側透明板２と裏面板３との間に挟み、加熱溶融してから架橋反応を進行させ、その後冷却固化させて太陽電池セル４を封止する。加熱によって架橋されるものを使用することによって、耐久性や接着性に優れたものとできる。架橋可能な熱可塑性樹脂としては、加熱した時に架橋反応が進行するものであれば特に限定されないが、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂が好適に使用される。例えばＥＶＡであれば架橋剤を配合して加熱することで架橋させることができるし、ポリウレタンであればイソシアネート基と水酸基とを反応させることによって架橋させることができる。
ポリウレタンの場合には、比較的低温で架橋反応が進行するので、受光面側透明板又は裏面板の少なくとも一方に耐熱性の低い樹脂板を使用する場合などに好適である。また、ポリウレタンは柔軟性にも優れているので、ガラスとプラスチックのように熱膨張係数の大きく異なる材料を組み合わせて、受光面側透明板及び裏面板に使用する場合にも、剥離が生じにくく好適である。さらにポリウレタンは、貫通強度にも優れている。
架橋可能な熱可塑性樹脂のうちでも、架橋剤を含有する熱可塑性樹脂を使用することが好適である。このときの熱可塑性樹脂は、架橋剤とともに加熱した時に架橋反応が進行するものであれば特に限定されないが、透明性、柔軟性、耐久性などに優れたエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が最も好適に使用される。
封止樹脂シートを受光面側透明板２と裏面板３との間に挟み、加熱溶融してから冷却固化させて、太陽電池セル４を封止する。封止樹脂シートがＥＶＡ樹脂に架橋剤を含有するものであることが好ましく、この場合には、加熱溶融してから架橋反応を進行させ、その後冷却することで架橋されたＥＶＡで封止することができる。封止樹脂シート中のＥＶＡは、ＤＳＣ法で測定した融点が５０〜８０℃のものであることが、透明性と形態保持性のバランスの観点から好ましい。
封止樹脂シートは、その片面又は両面に適当なエンボスを有することがブロッキングを防止でき、気泡残りも抑制しやすいので好ましい。好適なエンボス深さは１０〜１００μｍであり、深すぎると逆に気泡が残存するおそれがある。シート厚みは０．２〜２ｍｍとすることが好ましく、これを一枚又は複数枚重ねて厚み調節して使用することができる。
以下、本発明の製造方法による封止操作方法を説明する。まず、裏面板３の上に、実質的にその全面を覆うように第２封止樹脂シート１０を重ねる。第２樹脂シート１０の厚さは０．４ｍｍ以上であることが好ましく、０．８ｍｍ以上であることがより好ましい。また、通常３ｍｍ以下である。一定以上の厚みとすることで、衝撃を効率的に吸収できて太陽電池セル４を有効に保護することができる。また裏面板３あるいは受光面側透明板２に強化ガラス又は倍強度ガラスを使用したときのように、基板にソリがある場合にはそれを吸収できる点からも、一定以上の厚みとすることが好ましい。第２封止樹脂シート１０が複数枚の原料シートを重ねたものであっても良い。
第２封止樹脂シート１０の上に、太陽電池セル４を載置する。このとき、好適には前述の要領で相互に接続した複数の太陽電池セル４を載置して、必要に応じて縦横を揃えて配列する。この場合には、予め接続した太陽電池セル４を載置しても良いし、第２封止樹脂シート１０上で接続しても良いし、一部接続したものを載置してから残りを接続しても良い。
続いて、複数の太陽電池セル４を封入する場合には、太陽電池セル４間の間隙部９に第１封止樹脂シート１２と第２封止樹脂シート１０で挟持されるように太陽電池セルの厚みよりも厚い封止樹脂シート片１１を配置することが好ましい。太陽電池セル４間の間隙部９に太陽電池セル４の厚みよりも厚い封止樹脂シート片１１を配置することによって、内部を減圧した際に、表裏両面からの大気圧による荷重が太陽電池セル４に直接かかることがなく、封止樹脂シート片１１がその荷重を受ける。そして、温度が上昇するにしたがって樹脂は軟化して荷重のかかった封止樹脂シート片１１の厚みが減少していき、セル又はセルに接続された導線の部分と、上下の封止樹脂シートとが接触することになるが、そのときには樹脂シート全体が軟化しているので局所的な荷重がかかることがなく、セル又はセルに接続された導線が軟化した封止樹脂シートに埋まりこむように密着することができる。これによって、減圧工程でのセル割れを防止することができる。
特に、１つの太陽電池モジュール１に封入される太陽電池セル４の個数が多いほど、太陽電池セル４の破損に由来する不良品率が上昇することから、当該封止樹脂シート片１１を配置する実益が大きい。また、ソリの大きい強化ガラス又は倍強度ガラスを受光面側透明板２あるいは裏面板３の材料として使用する場合には、封止時に一部の太陽電池セルに過剰な荷重がかかりやすく、この点からもセル割れを防止できる当該封止樹脂シート片１１を配置することが好ましい。
間隙部９に導線８がある場合には、通常この封止樹脂シート片１１を導線８の上に載せる形で載置する。導線８と封止樹脂シート片１１が重なるように配置されることで、導線８を押さえる働きによって、樹脂が溶融する際に太陽電池セル４が移動しにくくなってより好ましい。隣接する太陽電池セル４間の全ての間隙部９に封止樹脂シート片１１を配置する必要はないが、全ての間隙部９に配置する方が、溶融樹脂の移動がより少なくなり、気泡残りもより生じにくくなるので好ましい。また、太陽電池モジュール１の外周部にも封止樹脂シート片１１を配置することが、端部を確実に封止できて好ましい。
封止樹脂シート片１１の厚みは、太陽電池セル４の厚みと導線８の厚みとの合計値よりも０．２ｍｍ以上厚い。このような厚みとすることで、最も荷重のかかりやすい部分に過剰な荷重がかかることを防止できる。封止樹脂シート片１１が複数枚の封止樹脂シートを積層した構成である場合には、その一番厚いところ（重ねた枚数の多いところ）の厚みが、上記条件を満足すれば良い。
配置する封止樹脂シート片１１の幅が、前記間隙部９の幅よりも狭いことが好ましい。こうすることによって太陽電池セル４よりも厚い封止樹脂シート片１１が間隙部９全体に一定の厚さで広がることが容易になるからである。広い範囲に溶融樹脂が移動する場合には、それにつれて太陽電池セル４も移動してしまうことがある。幅は、太陽電池セル４や封止樹脂シート片１１の厚さや間隙部９の面積などを考慮して調整されるが、好適には間隙部９の幅の０．１〜０．９５倍である。より好適には０．３倍以上であり、０．９倍以下である。０．９５倍を超えると配置する操作が困難になる上に、減圧時に太陽電池セル４又は導線８を破損するおそれがある。逆に０．１倍以下の場合には、溶融樹脂が均一に広がるのが困難になるおそれがある。
また、封止樹脂シート片１１相互の間に間隔をあけて配置し、そこから内部の空気を排出できるようにすることも好ましい。内部の空気を積極的に排出する通路を確保することで、気泡の残存を抑制することができ、外観の良好な太陽電池モジュールを製造することができる。このとき、封止樹脂シート片１１が複数枚の封止樹脂シートを積層した構成である場合には、その少なくとも１枚において樹脂シート片相互の間に間隔をあけて、そこから内部の空気を排出できれば良い。封止樹脂シート片１１を交差させて配置する場合には、交差部以外の合計厚みの薄いところから内部の空気を排出することができる。
こうして、封止樹脂シート片１１を載置した後、その上に第１封止樹脂シート１２を載置する。第１樹脂シート１２の厚さは０．４ｍｍ以上であることが好ましく、０．８ｍｍ以上であることがより好ましい。また、通常３ｍｍ以下であるが、厚みが増す分だけ僅かとはいえ光線透過率が低下するので、２ｍｍ以下であることがより好ましい。太陽電池セル４の保護効果と基板のソリを吸収できる効果については、第２封止樹脂シート１０の場合と同様である。
最後に、受光面側透明板２を載置して、封止前の積層体１３が完成する。通常、受光面側透明板２と裏面板３とは同一平面形状であり、第１封止樹脂シート１２と第２封止樹脂シート１０もそれらと実質的に同じ平面形状である。後加工上の要請などから、受光面側透明板２と裏面板３との形状に相違がある場合には、その重なりの部分の全面に対して、第１封止樹脂シート１２と第２封止樹脂シート１０が配置される。上記説明では、裏面板３を下においてから重ねる操作を行ったが、先に受光面側透明板２を下においてから、第１封止樹脂シート１２、太陽電池セル４、封止樹脂シート片１１、第２封止樹脂シート１０、裏面板３という順番で重ねても構わない。
この後、受光面側透明板２と裏面板３との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止する。このとき、加熱して樹脂を溶融させ、架橋反応を進行させてから冷却して封止することが好ましい。封止に使用される装置は、空気の排出操作と加熱操作の可能なものであれば良く、特に限定されない。積層体を内部に収容する封止処理容器を有し、空気の排出操作と加熱操作の可能なものが好ましく使用される。このとき、当該封止処理容器はその一部又は全部が気体非透過性の柔軟な膜からなるものであることが好ましい。気体非透過性の柔軟な膜からなる封止処理容器の外側が大気圧に保たれている、いわゆる一重真空方式も採用できるし、気体非透過性の柔軟な膜からなる隔壁を隔てた二室の両側の真空度を調整できる、いわゆる二重真空方式も採用できる。一重真空方式は設備が簡易な点から好ましい。第１の発明の製造方法によれば、封止樹脂が溶融する前に積層体の上下から荷重のかかる一重真空方式であってもセル割れを防止できる。前記膜の素材は、気体非透過性の柔軟な膜であれば良く、一定以上の柔軟性と強度があって、膜の内部が真空になった時に外気圧が積層体全体に均一にかかるようになるものであれば特に限定されず、ゴムや樹脂のシートやフィルムが使用できる。
一重真空方式の封止処理容器は、ヒーターと一体化されたものであっても良いし、その一部のみが気体非透過性の柔軟な膜からなるものであっても良いが、全体が気体非透過性の柔軟な膜からなる袋１４を使用することが好ましい。この場合には、封止処理容器は単なる袋であるから、様々な形状や寸法の太陽電池モジュールを製造する際に柔軟に対応することが可能であり、建材など、多様な寸法の製品を製造することが要求される用途に対して特に好適である。積層体１３を袋１４に導入する際には、積層体１３の端面の全周を通気性のある素材からなるブリーダー２０で覆って、積層体１３内部の溶融樹脂が流出するのを防ぐとともに、積層体１３内部からの空気の排出ルートを確保することが好ましい。ブリーダー２０に使用される素材としては、織布、編地、不織布などの布帛が使用可能である。
このように、全体が気体非透過性の柔軟な膜からなる袋１４を使用する場合には、積層体１３が導入された袋１４を、加熱装置の中に複数配置することができる。それぞれの袋１４には排気可能なパイプ１５が接続され、圧力調整弁１６を介して真空ポンプ１７に接続される。このような方法によって、簡易な装置でまとめて複数の貼り合せ操作が可能である。
上述のように配置したところで、受光面側透明板２と裏面板３との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止する。このときの温度条件は特に限定されるものではなく、樹脂が溶融することの可能な温度まで上昇させれば良く、結晶性の樹脂であればその樹脂の融点以上まで加熱すれば良い。また、封止樹脂が架橋可能な熱可塑性樹脂であれば、架橋可能な温度まで上昇させて、所定の時間架橋可能な温度に保持する。圧力も積層体１３内の空気を排出できて気泡残りが低減できるような圧力まで減圧できるのであればその圧力は特に限定されない。
なかでも、封止樹脂が架橋可能な熱可塑性樹脂であれば、以下のような条件で封止操作を行うことが好適である。すなわち、熱可塑性樹脂が溶融しない温度において封止処理容器内を減圧する工程（工程１）、減圧したままで熱可塑性樹脂の融点付近以上まで昇温する工程（工程２）、前記封止処理容器内の圧力を０．０５ＭＰａ以上かつ大気圧以下に上昇させる工程（工程３）、架橋反応が進行する温度範囲まで昇温して前記封止処理容器内の圧力を０．０５ＭＰａ以上かつ大気圧以下に保って架橋反応を進行させる工程（工程４）、及び冷却する工程（工程５）の各工程からなる封止操作を行うことが好適である。
前記工程１は、熱可塑性樹脂が溶融しない温度において封止処理容器内を減圧する工程である。減圧することによって気泡残りを防止するものである。このとき、貼り合せ装置が一重真空方式のものであれば、減圧時に大気圧に由来する荷重が積層体１３の上下にかかることになるので、太陽電池セル４の厚みよりも厚い封止樹脂シート片１１を使用することが好ましい。その場合、熱可塑性樹脂が溶融しない温度では、封止樹脂シート片１１がその形態を保つことができるから太陽電池セル４に荷重がかからず、太陽電池セル４の破損を防止することができる。工程１で減圧された結果、封止処理容器内の圧力は大気圧（０．１ＭＰａ）から、好適には０．０１ＭＰａ以下まで、より好適には０．００５ＭＰａ以下まで減圧される。十分に減圧することによって気泡残りを効果的に抑制することができる。
ここで、熱可塑性樹脂が溶融しない温度とは、融点以下の温度ということであるが、好適には融点よりも１０℃以上低い温度、より好適には融点よりも２０℃以上低い温度である。熱可塑性樹脂が融点を有しない場合には、ここでいう融点を軟化点と置き換えて考えればよい。減圧操作中、同じ温度に保っていても構わないし、同時に昇温しても構わない。融点まで到達しなくても温度が上昇することで樹脂の弾性率は徐々に低下するが、融点より一定以上低い温度では十分に形態を保つことができる。したがって、工程１における温度は、好適には室温以上で５０℃以下である。工程１において、封止樹脂シート片１１を使用した場合の減圧中の積層体１３の断面模式図を第２図に示す。
工程２は工程１で減圧した後に、減圧したままで熱可塑性樹脂の融点付近以上まで昇温する工程である。熱可塑性樹脂を昇温すると融点付近で弾性率が大きく低下し高粘度の液体へと変化することになるが、工程２は、そのような温度範囲に到達するまで減圧したままにする工程である。弾性率が高いうちに減圧度を下げて昇圧したのでは、積層体１３内部へ空気が流入してしまい、封止樹脂中に気泡が残留するおそれがある。ここで、工程２の昇温操作で到達する温度の下限値は、好適には（融点−２０）℃以上であり、より好適には（融点−１５）℃以上であり、さらに好適には（融点−１０）℃以上である。
また、工程２の昇温操作で到達する温度の上限値は、通常、架橋反応が進行する温度範囲よりも低い温度以下であり、好適には（融点＋５０）℃以下であり、より好適には（融点＋３０）℃以下であり、さらに好適には（融点＋２０）℃以下である。到達する温度が高すぎる場合には、樹脂が流動しやすくなりすぎ、太陽電池セルがそれによって移動してしまうおそれがある。特に、貼り合せ装置が一重真空方式のものであれば、減圧時に大気圧に由来する荷重が積層体１３の上下にかかり、流動が著しくなり、積層体１３の端面から樹脂がはみ出しやすくなる。
工程２で昇温する速度はゆっくりであることが好ましく、室温から上記温度まで昇温するのにかかる時間が１５分以上であることが好ましく、３０分以上であることがより好ましく、１時間以上であることがさらに好ましい。ゆっくり昇温することによって、急に荷重がかかることがなく、セル割れを効率的に防止することができる。特に、封止樹脂シート片１１を使用する場合にはこの点が重要である。このとき、途中で昇温速度を変化させてもよいし、昇温を停止して積層体１３内の温度分布を解消させる、バランシング操作を施しても良い。生産性の観点からは、通常１０時間以下であり、より好適には３時間以下である。第３図は、工程２において、封止樹脂シート片１１を使用した場合の加熱昇温途中の積層体１３の断面模式図である。
工程３は、前記工程２に引き続き、前記封止処理容器内の圧力を上昇させる工程である。融点付近以上の温度まで昇温させて、樹脂が溶融又は軟化したところで、減圧度を下げて圧力を上昇させるものである。こうすることによって、封止樹脂が溶融又は軟化した状態にあるときに、上下から過剰な圧力がかかって積層体内部で樹脂が不要に流動したり、端部からはみ出したりするのを抑制することができる。
工程３においては、ゆっくりと昇圧することが好ましく、昇圧にかける時間は５分以上であることが好ましく、１０分以上であることがより好ましく、２０分以上であることがさらに好ましい。生産性の観点から、通常５時間以下であり、好適には２時間以下である。昇圧後の圧力は、０．０５ＭＰａ以上、より好適には０．０７ＭＰａ以上とすることが好ましく、大気圧と同じ圧力（０．１ＭＰａ）まで昇圧することもできる。このとき、段階的に昇圧しても構わない。工程３において、圧力を上昇させる際の温度は、工程４で採用される温度である架橋反応が進行する温度範囲よりも低い温度とする。したがって、通常１２０℃以下、好適には１００℃以下であることが好ましい。
また、工程３において、前記封止処理容器内の圧力を上昇させながら同時に昇温する過程を有することが好ましい。こうすることによって、徐々に流動性を増していく過程で、積層体１３にかかる圧力を徐々に解除することができ、残留気泡の発生を抑制しながら、不必要に溶融樹脂が流動するのを抑制するのに効果的である。この場合には、昇圧開始時の温度を（融点−１０）℃〜（融点＋２０）℃、より好適には（融点−５）℃〜（融点＋１５）℃とし、そこから３〜３０℃、より好適には５〜２０℃温度を上昇させる間に昇圧させることが望ましい。昇温速度（℃／分）に対する昇圧速度（ＭＰａ／分）の比は、０．００１〜０．１（ＭＰａ／℃）であることが好ましく、０．００２〜０．０５（ＭＰａ／℃）であることがより好ましい。
また、工程３で封止処理容器内の圧力を上昇させた後、一旦冷却してから、工程４で架橋反応が進行する温度範囲まで昇温することも好ましい。圧力を上昇させた後、そのまま架橋反応が進行する温度範囲まで昇温することも可能であるが、一旦冷却することによって、残留する応力が緩和する時間を確保できて、溶融樹脂のはみ出し、ヒケ（端部で樹脂の欠損した部分）、セルの移動がより効果的に抑制できる。このとき、樹脂が十分に流動性を失うまで冷却することが好ましく、（融点−１０）℃、より好適には（融点−２０）℃以下まで冷却することが好ましい。
以上のように、封止処理容器内の圧力を上昇させてから、工程４において架橋反応が進行する温度範囲まで昇温して架橋反応を進行させる。通常１００℃以上、好適には１２０℃以上、より好適には１３０℃以上、さらに好適には１４０℃以上に加熱して架橋反応を進行させる。樹脂の劣化を防止するために、通常は２００℃以下の架橋温度が採用される。架橋反応が進行する温度範囲に保つ時間は、目指す架橋度などにより異なるが、通常５分〜２時間、好適には１０分〜１時間である。
工程４で架橋反応を進行させるときの封止処理容器内の圧力は、好適には０．０５ＭＰａ以上、より好適には０．０７ＭＰａ以上である。封止処理容器内の圧力を上昇させることによって、上下からかかる圧力を低減させることができる。架橋反応は高温で進行するため、その時の封止樹脂の溶融粘度は、融点付近に比べてかなり低い。そのため、このときに上下から不要な圧力をかけず、セルの移動や、樹脂のはみ出しを抑制することが重要である。しかしながら、大気圧と同じ圧力まで昇圧した場合には、積層体の構成によってはヒケを生じることがあるので、そのようなときには大気圧より低い圧力に設定することが好適である。また、大気圧と同じ圧力まで昇圧した場合には、ブリーダーが積層体の周囲を押えることが困難になり樹脂がはみ出すこともあるので、そのようなときにも大気圧より低い圧力に設定することが好適である。その場合の圧力は大気圧よりも０．００１ＭＰａ以上低い圧力とすることが好ましく、０．０１ＭＰａ以上低い圧力（この場合、０．０９ＭＰａ以下）とすることが好ましい。なお、本発明でいう大気圧とは、積極的に加圧あるいは減圧操作を施していない状態をいい、例えば熱風炉の中にファンで強制的に熱風を吹き込むために若干大気圧よりも高くなってしまうような場合であっても、それは大気圧と実質的に同一である。
工程４で架橋反応を進行させたあとで、工程５の冷却工程に供する。通常、室温付近まで冷却するが、冷却速度が早すぎるとガラスが割れるおそれがあるので、好適には１０分以上、より好適には３０分以上かけて冷却し、本発明の太陽電池モジュールが得られる。第４図は、工程５において封止樹脂シート片１１を使用した場合の冷却された後の積層体１３の断面模式図である。
こうして得られた太陽電池モジュールは、気泡残りが抑制され、端部からの樹脂のはみ出しも抑制され、しかも複数の太陽電池セルが破損されることなく、規則正しく整列されたものである。正しく整列されて外観が美麗であるので、各種建築物の外壁、屋根、窓などに好適に使用される。太陽電池セル間に適当な間隔があけられているので、採光型の太陽電池モジュールとして特に好ましく使用される。
以下、実施例を使用して本発明をさらに詳細に説明する。本発明は本実施例によって限定的に解釈されるものではない。
実施例１
太陽電池セル４として、１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×０．３５ｍｍの正方形の多結晶シリコン太陽電池セルを４０枚使用した。四隅は数ｍｍ程度面取りがされている。導線８としては、丸正株式会社製のハンダディップ銅リボン線を使用した。当該リボン線の幅は１．５ｍｍで厚さは０．２５ｍｍである。太陽電池セル４の受光面６と裏面７の導線８を接着する部分には予めハンダを印刷してある。導線８の一端を太陽電池セル４の受光面６のハンダ印刷部に重ねてハンダ付けし、他端を隣接する太陽電池セル４の裏面７のハンダ印刷部に重ねてハンダ付けした。隣接するセル間は２本の導線８で接続し、その間隔が５０ｍｍになるようにした。すなわち、間隙部９の幅は５０ｍｍである。
太陽電池セル４として、１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×０．３５ｍｍの正方形の多結晶シリコン太陽電池セルを４０枚使用した。四隅は数ｍｍ程度面取りがされている。導線８としては、丸正株式会社製のハンダディップ銅リボン線を使用した。当該リボン線の幅は１．５ｍｍで厚さは０．２５ｍｍである。太陽電池セル４の受光面６と裏面７の導線８を接着する部分には予めハンダを印刷してある。導線８の一端を太陽電池セル４の受光面６のハンダ印刷部に重ねてハンダ付けし、他端を隣接する太陽電池セル４の裏面７のハンダ印刷部に重ねてハンダ付けした。隣接するセル間は２本の導線８で接続し、その間隔が５０ｍｍになるようにした。すなわち、間隙部９の幅は５０ｍｍである。
裏面板３としては、１０００ｍｍ×１５００ｍｍ×１０ｍｍのフロート板強化ガラス（青板ガラス）を使用した。封止樹脂シートとしては、ハイシート工業株式会社製「ソーラーエバＳＣ３６」の厚さ０．６ｍｍのものを使用した。当該封止樹脂シートは、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）に架橋剤、シランカップリング剤、安定剤などを配合したものであり、架橋前の樹脂のＤＳＣ法で測定した融点は７１℃である。封止樹脂シートの片面には浅いエンボス模様（梨地）が形成されていて、その深さは約４５μｍである。封止樹脂シートを１０００ｍｍ×１５００ｍｍの寸法に切断し、裏面板３の上に２枚重ねた。この２枚重ねの封止樹脂シートが厚み１．２ｍｍの第２封止樹脂シート１０を構成する。
前述の要領で相互に接続した複数の太陽電池セル４を、第２封止樹脂シート１０の上に載置して、縦横を揃えて第５図に示すように配列した。隣接する太陽電池セル４間の間隙部９の幅は、縦横ともに５０ｍｍとした。また、太陽電池セル４の端から裏面板３の端部までの距離は、長手方向（８枚のセルが並んでいる方向）で７５ｍｍ、幅方向（５枚のセルが並んでいる方向）で８７．５ｍｍとした。
続いて、外周部と、太陽電池セル４間の間隙部９に封止樹脂シート片１１を配置する。ここで、本実施例では２通りの配列方法を検討した。いずれも下側の封止樹脂シート片１８を敷いてから、上側の封止樹脂シート片１９を敷く方法である。シート片配列パターンＡは、下側の封止樹脂シート片１８の上に断片状の上側の封止樹脂シート片１９を配置する方法であり、シート片配列パターンＢは、下側の封止樹脂シート片１８と上側の封止樹脂シート片１９とを交差させて配置する方法である。
まず、シート片配列パターンＡについて説明する。第６図に示すように、外周部と、太陽電池セル４間の間隙部９に下側の封止樹脂シート片１８を配置した。下側の封止樹脂シート片１８の幅は、太陽電池セル４間では２５ｍｍとし、外周部では長手方向、幅方向ともに６０ｍｍとした。このとき隣接する太陽電池セル４間の中央付近の位置に、導線８を押さえるようにして配置した。このように中央付近の位置に配置することによって、溶融した際の樹脂の移動を少なくできるし、太陽電池セル４又は導線８が破損することも防止できる。しかも、溶融するまでの間太陽電池セル４が移動するのを防止することもできる。ここでは、帯状のシート片を配置したが、打ち抜いたものを使用しても構わない。
さらに、第７図に示すように、下側の封止樹脂シート片１８の上に重ねるようにして上側の封止樹脂シート片１９を配置した。隣接する太陽電池セル４間の間隙部９に配置される上側の封止樹脂シート片１９の寸法は２５ｍｍ×１２５ｍｍである。外周部の辺の部分に配置される上側の封止樹脂シート片１９の寸法は６０ｍｍ×１２５ｍｍであり、角部にも上側の封止樹脂シート片１９を配置した。
上側の封止樹脂シート片１９を間欠的に配置することによって、内部の空気を排出する際の通路が確保できて、気泡残りを防止することができる。封止樹脂シート片全体としての厚みは１．２ｍｍであった。このとき、下側の封止樹脂シート片１８を間欠的に配置することもできる。
次に、シート片配列パターンＢについて説明する。第８図に示すように、外周部と、太陽電池セル４間の間隙部９に下側の封止樹脂シート片１８を配置した。下側の封止樹脂シート片１８の幅は、太陽電池セル４間では４０ｍｍとし、外周部では長手方向、幅方向ともに６０ｍｍとした。このとき隣接する太陽電池セル４間の中央付近の位置に、導線８を押さえるようにして配置した。このように中央付近の位置に配置することによって、溶融した際の樹脂の移動を少なくできるし、太陽電池セル４又は導線８が破損することも防止できる。しかも、溶融するまでの間太陽電池セル４が移動するのを防止することもできる。ここでは、帯状のシート片を配置したが、打ち抜いたものを使用しても構わない。
さらに、第９図に示すように、下側の封止樹脂シート片１８の上に交差させるようにして上側の封止樹脂シート片１９を配置した。太陽電池セル４間の間隙部９に配置される上側の封止樹脂シート片１９の幅は４０ｍｍである。外周部の辺の部分に配置される上側の封止樹脂シート片１９の寸法は６０ｍｍ×１２５ｍｍであり、角部にも上側の封止樹脂シート片１９を配置した。交差部における封止樹脂シート片の合計厚みは１．２ｍｍであり、この部分で上下からの荷重を支えることができる。外周部の上側の封止樹脂シート片１９を間欠的に配置し、しかも交差部以外では隙間があることから、内部の空気を排出する際の通路が確保できて、気泡残りを防止することができる。
シート片配列パターンＢの場合には、シート片配列パターンＡに比べて、溶融樹脂の移動量が大きくなりやすいことから、太陽電池セルの移動や気泡残りを防止する観点からは若干性能が劣る。したがって、モジュールの面積が大きい場合、基板の厚みが大きい場合、基板のソリが大きい場合、太陽電池セル相互の間隔が大きい場合など、封止操作が困難な場合にはシート片配列パターンＡを採用することが好ましい。一方、シート片配列パターンＢの方がシート片の配置作業が容易であるから、生産性の面からは好ましい。したがって、これら配列パターンの選択は目的に応じて適当なものが選択されることになる。
以上のようにして封止樹脂シート片１１を配置してから、その上に封止樹脂シートを１０００ｍｍ×１５００ｍｍの寸法に切断したものを２枚重ねた。この２枚重ねの封止樹脂シートが厚み１．２ｍｍの第１封止樹脂シート１２を構成する。その上に受光面側透明板２として、１０００ｍｍ×１５００ｍｍ×１０ｍｍのフロート板強化ガラス（白板ガラス）を載置した。
こうして得られた積層体１３の端面の全周をブリーダー２０で覆い、封止処理容器であるゴム製の袋１４の中に投入し、袋１４を封じた。積層体１３の端面をブリーダー２０で覆うのは、積層体１３内部の溶融樹脂が流出するのを防ぐとともに、積層体１３内部からの空気の排出ルートを確保するためである。
上記ゴム製の袋１４は熱風炉２１の中に設けられた棚２２に複数セットが並べて配置される。それぞれのゴム製の袋１４には排気可能なパイプ１５が接続されていて、それが圧力調整弁１６を介して真空ポンプ１７に接続されている。封止処理装置の概略図を第１０図に示す。
以上のようにセッティングしてから、以下の工程１〜５の封止処理操作を行った。このときの温度と圧力は、表１及び第１１図に示すとおりに制御した。このとき温度は熱風炉２１内の温度であり、圧力は圧力調整弁１６で設定した圧力である。
工程１：「熱可塑性樹脂が溶融しない温度において封止処理容器内を減圧する工程」
室温（２７℃）から、昇温を開始するとともに、減圧を開始した。約１分後に圧力は０．００５ＭＰａ以下まで低下した。
室温（２７℃）から、昇温を開始するとともに、減圧を開始した。約１分後に圧力は０．００５ＭＰａ以下まで低下した。
工程２：「減圧したままで熱可塑性樹脂の融点付近以上まで昇温する工程」
昇温開始から３０分で４０℃になるように加熱を継続し、４０℃で１０分間維持（バランシング）し、７５分かけて５０℃に昇温し、５０℃で１０分間維持し、１０５分かけて６０℃に昇温し、６０℃で１０分間維持し、１２０分かけて７１℃（封止樹脂シートに含まれるＥＶＡの融点）まで昇温し、１０分間維持した。
昇温開始から３０分で４０℃になるように加熱を継続し、４０℃で１０分間維持（バランシング）し、７５分かけて５０℃に昇温し、５０℃で１０分間維持し、１０５分かけて６０℃に昇温し、６０℃で１０分間維持し、１２０分かけて７１℃（封止樹脂シートに含まれるＥＶＡの融点）まで昇温し、１０分間維持した。
工程３：「封止処理容器内の圧力を上昇させる工程」
７１℃から９０℃まで９０分かけて昇温し、それと同時に、０．００５ＭＰａ以下であった圧力を０．０９ＭＰａまで９０分かけて昇圧した。このときの昇温速度（℃／分）に対する昇圧速度（ＭＰａ／分）の比は、０．００４７（ＭＰａ／℃）であった。この後、９０℃で３０分間維持し、６０分かけて４０℃まで冷却し、４０℃で３０分間維持し、その間０．０９ＭＰａの圧力を維持した。引き続き圧力を約１分かけて０．１ＭＰａ（大気圧）まで上昇させ、減圧操作を完全に停止した。
７１℃から９０℃まで９０分かけて昇温し、それと同時に、０．００５ＭＰａ以下であった圧力を０．０９ＭＰａまで９０分かけて昇圧した。このときの昇温速度（℃／分）に対する昇圧速度（ＭＰａ／分）の比は、０．００４７（ＭＰａ／℃）であった。この後、９０℃で３０分間維持し、６０分かけて４０℃まで冷却し、４０℃で３０分間維持し、その間０．０９ＭＰａの圧力を維持した。引き続き圧力を約１分かけて０．１ＭＰａ（大気圧）まで上昇させ、減圧操作を完全に停止した。
工程４：「架橋反応が進行する温度範囲まで昇温して架橋反応を進行させる工程」
引き続き、９０分かけて４０℃から１５０℃まで昇温し、１５０℃で４０分間維持して架橋反応を進行させた。
引き続き、９０分かけて４０℃から１５０℃まで昇温し、１５０℃で４０分間維持して架橋反応を進行させた。
工程５：「冷却する工程」
続いて、６０分かけて１５０℃から４０℃まで冷却した。４０℃で１０分間維持して熱風炉２１から取り出した。
続いて、６０分かけて１５０℃から４０℃まで冷却した。４０℃で１０分間維持して熱風炉２１から取り出した。
得られた太陽電池モジュールは、シート片配列パターンＡ及びシート片配列パターンＢのいずれを採用した場合にも、セルの割れや欠け、導線の断線は一切なく、気泡残りも観察されず、周辺部での封止樹脂のはみ出しやヒケも観察されなかった。また、隣接する太陽電池セル相互の間隔が全て５０±３ｍｍの範囲に収まっており、規則正しく配列されて封止されていた。
実施例２
封止処理の時の温度と圧力を表２及び第１２図に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、シート片配列パターンＡ及びシート片配列パターンＢを採用して太陽電池モジュールを得た。
封止処理の時の温度と圧力を表２及び第１２図に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、シート片配列パターンＡ及びシート片配列パターンＢを採用して太陽電池モジュールを得た。
得られた太陽電池モジュールは、シート片配列パターンＡ及びシート片配列パターンＢのいずれを採用した場合にも、セルの割れや欠け、導線の断線は一切なく、気泡残りも観察されず、周辺部での封止樹脂のはみ出しやヒケも観察されなかった。また、隣接する太陽電池セル相互の間隔が全て５０±３ｍｍの範囲に収まっており、規則正しく配列されて封止されていた。
本実施例２では、時間短縮の可能な工程について、できるだけ短時間で通過させることによって、封止処理に要する時間を、実施例１で要していた時間の半分以下にまで短縮することに成功したものである。得られる製品の品質を低下させることなく、生産性を格段に向上させることができたものである。
また、本実施例２では、工程４での圧力を０．０７ＭＰａとして、ほぼ大気圧であった実施例１よりも低下させている。実施例１に記載された条件では、周辺部において封止樹脂のヒケが観察される場合や積層体の端面から樹脂がはみ出す場合がときどき認められたが、これを効果的に防止できるようになった。
実施例３
封止処理の時の温度と圧力を表３及び第１３図に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、シート片配列パターンＡ及びシート片配列パターンＢを採用して太陽電池モジュールを得た。
封止処理の時の温度と圧力を表３及び第１３図に示すように変更した以外は実施例１と同様にして、シート片配列パターンＡ及びシート片配列パターンＢを採用して太陽電池モジュールを得た。
得られた太陽電池モジュールは、シート片配列パターンＡ及びシート片配列パターンＢのいずれを採用した場合にも、セルの割れや欠け、導線の断線は一切なく、気泡残りも観察されず、周辺部での封止樹脂のはみ出しやヒケも観察されなかった。しかしながら、隣接する太陽電池セル相互の間隔の一部が５０±３ｍｍの範囲から外れた。具体的には、太陽電池モジュールの中心付近では、隣接する太陽電池セル相互の間隔が４７ｍｍ未満の場所が認められ、太陽電池モジュールの周辺部では、隣接する太陽電池セル相互の間隔が５３ｍｍを超える場所が認められた。ただし、外観上は、それほど顕著なズレという訳ではなく、用途によっては使用可能な外観であった。
実施例１及び２では、工程３で封止処理容器内の圧力を上昇させた後、一旦冷却してから、工程４で架橋反応が進行する温度範囲まで昇温する操作を行っていたが、本実施例３では、その操作を省略したものである。これによって、一旦冷却してから加熱するために要するエネルギーを節約することができた。また、実施例２に比べて、わずかではあるが、さらに所要時間を短縮することもできた。
１ 太陽電池モジュール
２ 受光面側透明板
３ 裏面板
４ 太陽電池セル
５ 樹脂
６ 受光面
７ 裏面
８ 導線
９ 間隙部
１０ 第２封止樹脂シート
１１ 封止樹脂シート片
１２ 第１封止樹脂シート
１３ 積層体
１４ 袋
１５ パイプ
１６ 圧力調整弁
１７ 真空ポンプ
１８ 下側の封止樹脂シート片
１９ 上側の封止樹脂シート片
２０ ブリーダー
２１ 熱風炉
２２ 棚
２ 受光面側透明板
３ 裏面板
４ 太陽電池セル
５ 樹脂
６ 受光面
７ 裏面
８ 導線
９ 間隙部
１０ 第２封止樹脂シート
１１ 封止樹脂シート片
１２ 第１封止樹脂シート
１３ 積層体
１４ 袋
１５ パイプ
１６ 圧力調整弁
１７ 真空ポンプ
１８ 下側の封止樹脂シート片
１９ 上側の封止樹脂シート片
２０ ブリーダー
２１ 熱風炉
２２ 棚
Claims (8)
- 受光面側透明板と裏面板との間に複数の太陽電池セルが樹脂で封止されてなる太陽電池モジュールの製造方法において、複数の太陽電池セルを所定の間隔をあけて配列して相互に導線で接続し、受光面側透明板と太陽電池セルの間に受光面側透明板の実質的に全面を覆う第１封止樹脂シートを配置し、裏面板と太陽電池セルの間に裏面板の実質的に全面を覆う第２封止樹脂シートを配置し、太陽電池セル間の間隙部には第１封止樹脂シートと第２封止樹脂シートで挟持されるように、太陽電池セルの厚みと導線の厚みとの合計値よりも０．２ｍｍ以上厚い封止樹脂シート片を配置してから、受光面側透明板と裏面板との間の空気を排出し、加熱して樹脂を溶融させてから冷却して封止することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記封止樹脂シート片の幅が、前記間隙部の幅よりも狭い請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記封止樹脂シート片の幅が、前記間隙部の幅の０．１〜０．９５倍である請求項２記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記封止樹脂シート片相互の間に間隔をあけて配置し、そこから内部の空気を排出する請求項１〜３のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記封止樹脂シートが、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール及びポリウレタンからなる群から選択される一種の樹脂からなる請求項１〜４のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記封止樹脂シートが架橋可能な熱可塑性樹脂からなり、封止処理容器内で封止するに際して、熱可塑性樹脂が溶融しない温度において封止処理容器内を減圧する工程（工程１）、減圧したままで熱可塑性樹脂の融点付近以上まで昇温する工程（工程２）、前記封止処理容器内の圧力を０．０５ＭＰａ以上かつ大気圧以下に上昇させる工程（工程３）、架橋反応が進行する温度範囲まで昇温して前記封止処理容器内の圧力を０．０５ＭＰａ以上かつ大気圧以下に保って架橋反応を進行させる工程（工程４）、及び冷却する工程（工程５）の各工程からなる封止操作を行う請求項１〜５のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 受光面側透明板又は裏面板の少なくとも一方が強化ガラス又は倍強度ガラスからなる請求項１〜６のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 製造される太陽電池モジュールが採光型太陽電池モジュールである請求項１〜７のいずれか記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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