JPH0472775A - カバーガラス付太陽電池セルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカバーガラスを表面に接着した太陽電池の構造
及びその製造方法に関するものである。

〔従来の技術） 太陽電池セ／Ｌ／（以下セルともいう）の表面に対して
放射線の被暴及び紫外線の遮断のために、カバーガラス
を接着したものが用いられている。特に宇宙用の太陽電
池に使用されている。その接着剤の厚さは、軽量化の要
求によシできるだけ薄くする場合と、温度サイクμ環境
による熱ストレスのため、セルの周辺部から発生する接
着剤剥離を防止するための信頼性向上の要求によシ、で
きるだけ厚くする場合と、さらに両方の要求を満足させ
るために、中間的な厚さとする場合等がある。

また、カバーガラスをセルに接着するための接着剤の塗
布方法は、注射器によ〕接着剤をだル又はカバーガラス
上に一滴または数滴滴下させ、セルとカバーガラスとを
貼シ合せて接着剤を広げる製造方法と、一定開口率のメ
ツシュスクリーンを用いて、セルまたはカバーガラス全
体に接着剤を塗布する方法がある。

注射器による接着剤塗布方法で製造されたカバーガラス
付セルの接着剤厚さは、滴下した接着剤を、セルまたは
カバーガラスの重量で押し広げて貼シ合せるため、セル
及びカバーガラスの形状、特にその反シの状態に大きく
影響される。接着剤の厚さの制御は、注射器により１滴
当りの吐出量の調節によって行われる。

一定開口率のメツシュスクリーンによる接着剤の塗布方
法で製造されたカバーガラス付セルの接着剤厚さは、は
ぼ均一なものとなる。接着剤厚さの制御は、メツシュス
クリーンの開口率の大小によって行われる。

第７図〜第９図は、注射器によシ接着剤を滴下させてセ
ルとカバーガラスを接着する場合を説明する図面である
。第７図の断面図に示されるように、カバーガラス７の
方向に凸の反りを有するセｌｖ８を用い、注射器によシ
接着剤を１滴又は数滴セ／Ｌ／８０表面に又はカバーガ
ラス７０表面に吐出し、両者を圧着して貼り合せると、
接着剤の厚さはセル８及びカバーガラス７の形状特に反
りに大きく影響され、第８図の平面図に示されるように
カバーガラス付セル１の内部の接着剤等圧線１８は例え
ばセルの中心付近を中心とするほぼ楕円状となる。第９
図は第８図Ｙ−Ｙ’の断面図であって、接着剤６の厚さ
は、中央部で薄く、周辺部でやや厚くなる。図において
は、カバーガラス７が湾曲しセ／Ｌ／８が平面になって
いるが、この逆の場合、または両者が湾曲することもあ
シ得る。これらの図において２はインタコネクタ、１４
＃ｉ表電極である。

下記の第１表は、第７図に示されるようなカバーガラス
方向に凸の反りを有する５０μ属厚さで２Ｘ４ａ寸法の
セル８に、１００μ鋼厚さで、２Ｘ４５１１寸法のカバ
ーガラス７を接着した際のカバーガラス付セル１の全体
としての厚さのデータを示す。第１表中のＡ−１は第１
１図に示されるセｊｖ８の各点Ａ−Ｉに対応する。

第１表 セル厚６０μ鯛　カバーガラス厚１００μ諷第１表に明
らかなように、セル８の中央部りにおける接着剤６の厚
さは１０〜８７μ調程度であるのに対し、周辺部Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｅ、Ｆ、Ｇでは５０〜１８７μ鴫と厚くなってい
ることがわかる。

この構造のカバーガラス付太陽電池セルは、宇宙におけ
る温度サイクル環境をシミレーションした温度サイクル
試験（−１８０℃〜＋１４０　”０　。

１時間保持、５サイクｌＶ）にも十分耐え得ることが確
認されている。

また、一定開口率のメツシュスクリーンを用いて、カバ
ーガラス７またはセル８に接着剤６を塗布する方法によ
シ製造された場合は、第１Ｏ図の断面図に示されるよう
に、接着剤６の厚さは、はぼ均テなものが得られる。下
記の第２表は、５０μ喝の厚さで４ＸＧｃｇ１寸法のセ
ル８に、１００μ鴎厚さで４Ｘ６−ｍ１寸法のカバーガ
ラス７を接着した場合のカバーガラス付セル全体の厚さ
のデータを示す。第２表中のＡ′〜１′は第１２図に示
されるセル８の各点Ａ′〜工′に対応する。

第２表 セル厚５０μ講　　カバーガラス１００μ票第２表に明
らかなように、この方法によると、セル全体にわたシ接
着剤の厚さは、はぼ均一で、１４〜７５μ属と薄くな１
ていることがわかる。

（発明が解決しようとする課題） 第７図〜第９図に示されるような注射器を用いて接着剤
を滴下させる方法では、セルの寸法が大きくなると、多
量の接着剤を滴下しないと、セル全体に接着剤が広がら
ないという製造上の問題があること、及び軽量化のため
に接着剤の厚さを薄くすると、セルの周辺部で発生する
せん断応力が大きくなり、温度サイクルを繰返すことに
よシ、接着剤剥離が生じることがある。

また、第１０図に示されるような一定開口率のメ・・シ
ュスクリーンを使用する場合は、接着剤６の厚さは、全
体としては、注射器を使用した場合より偏差は小さいが
、軽量化要求のため接着剤６の厚さを薄くすると、特に
インタコネクタ上の接着剤６の厚さがインタコネクタの
厚さ分だけ更に薄くなる。従１て、温度サイクルによる
熱ストレスが大きくなシ、接着剤剥離が生じ易い。また
、インタコネクタ２の付近の接着剤の厚さを一定以上確
保する場合は、全体の重量が大きくな１てしまい、近年
のカバーガラス付太陽電池に要求されている軽量化が実
現されない。

以上のように、軽量化の要求と信頼性の要求の双方を満
足させることは、困難であった。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、前述の課題を解決するためセルとカ
バーガラスとの接着面の周辺部における接着剤の厚さを
、内側の接着面接着剤の厚さより厚くさせた。

また、接着剤の塗布は、太陽電池セルとカバーガラスの
いずれか一方に、特定のパターンにより表面にマスキン
グが施された一定開口率のメツシュスクリーンを介して
接着剤を塗布し、前記太陽電池セルと前記カバーガラス
とを接着することを特徴とする。

（作　用） 本発明によれば、せん断応力の大きく作用する部分の接
着剤の厚さを厚くすることにより、接着強度を強くする
と同時に重量を軽減することができる。

〔実施例） 第１図は本発明の一実施例の平面図であって、第２図の
断面図に示されるように、セル内側領域Ａの接着剤の厚
さＬｌｓインタコネクタを有しない側の周辺部領域Ｂの
接着剤の厚さをＬ’、インタコネクタを有する側の周辺
部領域Ｃのインタコネクタ２の厚さを含む接着剤の厚さ
を【３とし、インタコネクタ２の厚さをｔ４　としたと
き、例えば、 ｔ工＜１．≦（ｔ３−ｔｉ）　　　　　　・・・（１）
となる関係を有するようにさせる。第１図のＸ−Ｘ′断
面図が第２図である。厚さｔ３には表電極１４の厚さも
含まれている。表電極１４の厚さは通常極めて薄い。こ
の構造によれば、セル内側の領域Ａの接着剤の厚さをで
きるだけ薄くし、宇宙における温度サイクル環境による
熱ストレスによりセルの周辺部に発生する接着剤の剥離
を防止するため、周辺部の領域Ｂ及びＣの接着剤の厚さ
を厚くしている。特に、インタコネクタ２の接続部を含
む周辺部領域Ｃ付近の接着剤の厚さ〔ｔ３−１４）は、
他の周辺部の接着剤の厚さｔ２よシ更に厚いことが望ま
しい。

このような接着剤の厚さの変化は、第８図に示されるよ
うなメツシュスクリーン９を使用して、セル８の表面又
はカバーガラス７の表面に、接着剤を塗布することによ
って行われる。セ／Ｌ／８又はカバーガラスの内側の領
域Ａに対応するメツシュスクリーン９の内側の領域ａの
開口率をＰｉ、セ／ｖ８又はカバーガラス７のインタコ
ネクタ２を有しない側の周辺部領域Ｂに対応するメツシ
ュヌクリーン９０周辺部の領域すの開口率をＰ２、セル
８又はカバーガラス７のインタコネクタ２を有する側の
周辺部領域Ｃに対応するメツシュスクリーン９の周辺部
の領域Ｃの開口率をｐ、とすると、例えば ｐｌ＜ｐ２　＜ｐ３　　　　　　　　　　・・・（２）
とする。このようなメツシュスクリーンを用いて接着剤
を塗布すると、領域Ａ、Ｂ、Ｃには、それぞれ所望の厚
さの接着剤が塗布されるが、それらの境界部はその中間
の厚さで順次変化する。領域Ａと領域Ｂとの中間を領域
（Ａ、Ｂ）、領域Ｂと領域Ｃとの中間を領域ＣＢ、Ｃ）
、領域Ａと領域Ｃとの中間を領域（Ａ、Ｃ）、領域Ａと
領域Ｂと領域Ｃとの中間を領域（Ａ、Ｂ、Ｃ）とする。

これらの関係は（１）式に加えて、 １、−領域（Ａ、Ｂ）の厚さ≦ｔ２≦領域（Ｂ、Ｃ）の
厚さ≦【３　　　　　　　・・・（３）及び ｔ１≦領域（Ａ、Ｃ）の厚さ≦ｔ３　　・・・（４）及
び ｔ１≦領域（Ａ、Ｂ、Ｃ）の厚さ≦ｔ、　・・・（５）
とする。

下記の第８表は、本発明により試作したカバーガラス付
太陽電池セルの全体の厚さのデータの一例を示すもので
ある。第１表及び第２表の例と同シくセルの厚さは５０
μ膳、カバーガラスの厚さは１００μ講である。但し、
面積は両者とも４×６循とした。第８表中のＡ′〜Ｉ′
は第１２図のＡ″〜１′の各点に対応する。

第８表 セル厚５０μ爲　　カバーガラス厚１００μ諷第８表に
明らかなように、セルの内側領域Ａの第１２因の例えば
点Ｅ′における接着剤の厚さは２〜１５μ観と薄く、周
辺部領域Ｂの例えば点Ｂ′Ｃ’　、Ｆ’、Ｈ’、Ｉ’に
おける接着剤の厚さは４４〜８８μ講とやや厚く、周辺
部領域Ｃの例えば点Ａ’　、Ｄ’、Ｇ’における接着剤
の厚さは８２〜１１８μ−と厚くなっている。また、イ
ンタコネクタの厚さが８０μ−とすると、インタコネク
タ上の接着剤の厚さは５２〜８８μ鯛となシ、前述の式
（１）〜（５）の範囲内となる。この構造のカバーガラ
ス付太陽電池セルは、前述の温度サイクル試験によって
も、接着剤剥離が発生しないことが確認されている。

第４図は、本発明の他の接着剤塗布方法を説明するため
の図である。図中、一定開口率のメツシュスクリーン１
５上に特定のパターンによるマスキング１６が施されて
いる。図に示すように、メツシュスクリーン１５をおお
うマスキング１６のマスキング率は、セル８上の各箇所
の必要とする接着剤６の厚みに応じて変えている。

また、メツシュスクリーン１５の開口率は従来のメツシ
ュスクリーンによる製造方法時よシも大きくする。従来
のメツシュスクリーンの開口率は後述の第６図のメツシ
ュｆで示すと、４７０前後であるのに対して、本実施例
では例えば４１５０〜１９０である。

第４図においてＡ′〜１′は、第１２図のＡ′〜■′に
対応しておシ、マスキング１６のマスキング率は、セル
中心部、インタコネクタを有しない周辺部、インタコネ
クタを有する周辺部の順に小なるよう設定している。こ
れによって、セ／Ｌ／８上の接着剤６はセル中心部、イ
ンタコネクタを有しない周辺部、インタコネクタを有す
る周辺部の順に厚く塗布される。

第６図は、第４図に示すマスキング１６を施したメツシ
ュスクリーン１５を用いて第１２図に示すセル８に接着
剤６を塗布した際の接着剤の樹脂厚を示している。塗布
したセル８の大きさは４０■ｘａｏｓ＊、厚さは５０μ
馬である。第５図中、測定箇所のＡ′〜１′は第１２図
のＡ′〜Ｉ′に対応している。

第５図よりセル８の周辺部（Ｅ’以外の部分）の接着剤
樹脂厚は厚く、インタコネクタ部であるＡ’　−Ｄ’　
、Ｄ’　、Ｄ’−Ｇ’は特に厚くなシ、セル８の中央部
であるＥ′は薄くな−ていることがわかる。このように
、接着剤６は第２図のように塗布されていることがわか
る。

第６図はメツシュスクリーン単独の開口率と接着剤樹脂
厚との関係を示す図である。

第６図によれば、第５図に示すセ／Ｌ／８の各測定箇所
の接着剤樹脂厚は、Ａ’−Ｄ’　、Ｄ’、Ｄ’−Ｇ’部
のインタコネクタ周辺部についてはｆ１５０のメツシュ
スクリーンを単独で、また、Ｅ′部のセル中央部につい
てはＡＴＯのメツシュスクリーンを単独で使用した場合
の接着剤樹脂厚に相当することがわかる。

この様に一定開口率のメツシュスクリーンに特定のマス
キングパターンを施すことによって、あたかも複数のメ
ツシュスクリーンを使用した様に接着剤の厚さを任意の
箇所において、任意の厚さにすることが可能とな−た。

例えば、本実施例においては、セル８の中心部を薄く、
周辺部を中心部より厚く、インタコネクタ部をさらに厚
く形成しているが、これ以外の厚さ形状もマスキングパ
ターンを変えることによ−て容易に実施できる。

以上のように、セルのサイズ、厚さ及びカバーガラスの
厚さによシ決定される適正な接着剤厚さを、必要な箇所
に設けることができる。

また、本実施例では、太陽電池セル８とカバーガラス７
の接着の際、接着剤６を太陽電池セル８側に塗布したが
、カバーガラス７側に塗布してもよい。

本発明による構造が、接着剤の剥離に関して信頼性が高
いことを、−次元の簡単な応力式によシ説明すると以下
のようになる。

第１８図において、カバーガラス７及びセル８は、剛性
が高く、かつ接着剤６を介して互に変位に対し影響を受
けないものとする。また、接着剤６は剛性が低く、カバ
ーガラス７及びセル８によシ変位の影響を受けるものと
する。長さしなるカバーガラス７、接着剤６、セル８の
それぞれの厚さをＴ１．Ｔ、、Ｔ、とする。また、接着
剤６の横弾性常数をＧ、とし、カバーガラス７及びセル
８のＸ軸応力をそれぞれσ１．σ２とする。また、カバ
ーガラス７及びセル８の接着剤６との界面せん断心力を
両者が等しいものとじてとする。

このとき ０９式を用いて０１式の解を求めると、σ２−−ｍσ１ ここで、Ｘはセル中央部よシの距離を示す。

各応力は下式で示される。

ｍ−’ｒ’ｓ、、、、、、　ｎ−＼となる。

接着剤の厚さＴ３の関数として整理すると、Ｅ、、Ｅ、
はそれぞれカバーガラス７、セル８のヤング率を示す。

ｕｌ、ｕ２は各層のＸ軸方向の変位を、α１．ａ２は各
層の線膨張係数を、 ΔＴは温度変化量を示す。

となる。

第１４図はセ／Ｉ／８の厚さ、カバーガラス７の厚さ、
各構成材料の物性値を任意に固定した場合のせん断心力
τの相対比較を、接着剤６の厚さＴ。

及びセル８の中心からの距離Ｘをパラメータとして示す
。接着剤の厚さＴ１が小さくなる程、またセル寸法が大
きくなる程、セル周辺部の接着剤６に生ずるせん断応力
が、指数関数的に大きくなることがわかる。

第１５図は、セ／Ｌ’８の厚さ及び温度変化量を任意に
固定した場合の、セルエツジ部界面せん断応力の相対比
較をカバーガラス７の厚さをパラメータとして示したも
のである。

第１５図よシセル８の厚さが厚い程、また、カバーガラ
ス７が厚い程界面せん断応力が大きいことがわかる。

上記の説明はメツシュスクリーンを用いた例について行
またが、細いノズルから接着剤を吐出し式（２）の条件
を満足するような接着剤の分布を得ることによっても実
現できるであろう。

（発明の効果） 以上のように、本発明によるカバーガラス付太陽電池セ
ルは、周辺部の接着剤の厚さが厚いので熱ストレスに対
する信頼性が向上し、セル内側の接着剤の厚さを薄くで
きるから、重量を軽減できる。太陽電池が大型化しても
接着剤の重量軽減に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は第１図の
ｘ−ｘ’断面図、第８図は本発明に使用されるメツシュ
スクリーンの平面図、第４図は本発明の他の接着剤塗布
方法を説明するだめの図、第５図は第４図で説明する接
着剤塗布方法による接着剤樹脂厚の測定結果を示すグラ
フ、第６図はメツシュスクリーンの開口率と接着剤樹脂
厚との関係を示すグラフ、第７図はカバーガラスとセル
との接着状態の一例の断面図、第８図は従来の一例の平
面図、第９図はそのＹ−Ｙ’断面図、第１０図は従来の
他の例の断面図、第１１図は第８図の例のデータ測定の
各点の位置を示す平面図、第１２図は第１０図の例のデ
ータ測定の各点の位置を示す平面図、第１８図は応力式
説明のための斜視図、第１４図はせん断応力とセル中心
からの距離との関係を示すグラフ、第１５図はセルエツ
ジ部界面せん断応力とカバーガラス厚との関係を示すグ
ラフである。 １・・・カバーガラス付太陽電池セル、２・・・インク
コネクタ、６・・・接着剤、７・・・カバーガラス、８
・・・セル、１８・・・接着剤等原線、１４・・・表電
極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池セルとカバーガラスの接着面の接着剤の
   厚さを、 セル中心部の接着剤の厚さ＜インタコネクタを有しない
   周辺部の接着剤の厚さ≦インタコネクタを有する周辺部
   の接着剤の厚さ としたことを特徴とするカバーガラス付太陽電池セル。
2. （２）太陽電池セルとカバーガラスのいずれか一方に、
   特定のパターンにより表面にマスキングが施された一定
   開口率のメッシュスクリーンを介して接着剤を塗布し、
   前記太陽電池セルと前記カバーガラスとを接着すること
   を特徴とするカバーガラス付太陽電池セルの製造方法。
3. （３）一定開口率のメッシュスクリーン上に、セル中心
   部、インタコネクタを有しない周辺部、インタコネクタ
   を有する周辺部の順にマスキング率を小さくしたマスキ
   ングを施してなることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載のカバーガラス付太陽電池セルの製造方法。