JPH0918047A - 太陽電池の製造方法 - Google Patents

太陽電池の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池用キャスト樹脂を提供すること。 【解決手段】 正面のガラス・プレート、背面の支持プ
レート、およびこれら２枚のプレートの間に配置した太
陽電池を含み、これらのプレートの間の空間に硬化可能
なキャスト樹脂を充填する太陽電池モジュールの製造に
おいて、この樹脂が脂肪族イソシアネートプレポリマー
とポリエーテルポリオールとの混合物を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、正面のガラスプレート、背面の
支持プレート、およびこれらのプレートの間に配置され
た太陽電池を含み、これらのプレートの間の空間は、硬
化可能なキャスト樹脂が充填されている太陽電池モジュ
ールの製法に関する。この型の太陽電池モジュールは、
多様な形態で知られており、太陽エネルギーから電流を
発生させるために、建築の分野および自動車の分野にお
いて、同様に使用することができる。この場合、太陽電
池は、大気の影響から保護するために、２枚のプレート
の間に配置して、キャスト樹脂層で被覆する。
【０００２】キャスト樹脂は、一連の要求をすべて満足
させる必要がある。たとえば正面のガラス・プレートの
ように、特に近赤外範囲の光線に対して光線透過性が高
く、これによって太陽電池の効率を高めることができる
ようにしなければならない。キャスト樹脂は、さらに紫
外線および湿気によって影響されないことが必要であ
る。最後に、キャスト樹脂は正面のガラス・プレートお
よび太陽電池に対して、正確に、かつ持続的に接着する
ことが必要である。その上、硬化した樹脂が弾性を有し
て、多様な物質の熱膨張係数の差によって生ずる機械的
応力が、ポリマー層の内部において低くて、電池モジュ
ールの変形または接着面の剥離を生じないことが必要で
ある。
【０００３】ドイツ特許２，７１２，１７２ Ａ１は、
太陽電池を閉じ込める物質として、ポリカーボネート、
シリコーン、エポキシド、ポリエステル、アクリル樹
脂、および鎖状分子の重合可能な生成物で、主として共
有結合炭化水素を有し、かつハロゲン原子を含まないも
の、たとえばポリプロピレン、ポリイソプレンまたはポ
リブタジエンを使用する手段を開示する。
【０００４】ドイツ特許２，８２５，０３４ Ａ１によ
れば、この方法は、太陽電池を２枚のプレートの間で被
覆するために、アクリル酸成分を含む樹脂の使用を提供
する。この型の樹脂は、主要な成分として、メタクリル
メタクリレートとポリウレタンプレポリマーとの混合物
を含む。他方において、ドイツ特許３，４２８，７７５
Ａ１は、前述の構造を有する太陽電池モジュールを製
造するために、ＥＶＡ，ＥＭＡ、アクリル樹脂、シリコ
ーンエラストマー、ＰＶＢ、エポキシ樹脂または脂肪族
ポリエステルウレタンの使用を推奨する。
【０００５】太陽電池モジュールを製造するためのキャ
スト樹脂の性質に関する要求は、需要の増大に伴なっ
て、モジュールがますます大型になることである。公知
の樹脂は、小型の太陽電池モジュールの製造に関して
は、完全に満足な結果を示すが、この目的のために知ら
れた樹脂の多くは、大型の電池モジュールを製造する場
合、特に建築の分野における場合に問題がおきる。
【０００６】実際に使用されているようなアクリル樹脂
を使用すると、硬化時に体積が減少して、大きな応力を
誘起し、時間の経過に伴なって、樹脂と太陽単電池との
間の接着が剥離する現象を生じ得ることが実証された。
この場合、このような現象を回避することは、可塑性お
よび可撓性の高いアクリル樹脂をキャストとすることに
よってのみ可能である。
【０００７】しかし、この樹脂層は、現在機械的強度が
極めて低いので、太陽電池モジュールは、安全ガラスの
性質、すなわちファサード型設備に推奨される性質を示
すことができなかった。他の物質、たとえばシリコーン
は、（特に引き裂き強度が低く、かつ堅牢性が低いた
め）機械的強度が適切でないので、大型の太陽電池モジ
ュールに使用するには、適していない。脂肪族ポリエス
テルウレタンの使用は、もはや満足でなくなったことを
示した。ポリエステルウレタンをベースとする樹脂も、
体積の最小の減少も実質的に受けることなしに、硬化す
ることが知られていることは事実であるが、ポリエステ
ルポリオールをベースとするポリウレタンは、次第に水
和によって風化されることが実証された。これが、ポリ
エステルポリウレタンからなる中間層を含む太陽電池モ
ジュールが、その周縁を付加的に封止することなしには
使用できない欠点を有することの原因である。もしこの
封止を行なわない場合は、長期間の湿気に曝露すること
により、モジュールの周縁領域が損傷することを回避で
きなくなるためである。
【０００８】本発明の目的は、多様な面、特にキャスト
樹脂としての観点から、太陽電池モジュールに使用する
光電池の被覆に適切な物質を見出すことである。このポ
リマー物質は（特に）硬化時に体積を変化しないこと、
また湿気の影響で変化しないこと、および太陽電池モジ
ュールの製造工程において、粘度の観点から適切な挙動
をすること、太陽電池の表面およびプレートの表面への
接着力が強いこと、引き裂き強度が高いこと、堅牢性が
良好であること、およびゴム弾性の観点から特に勝れた
性質を有することが必要である。さらに、この物質は、
光線に対する透過性が高く、紫外線によって影響を受け
ず、かつ前述の性質を長期間持続すること、すなわち劣
化に対して顕著な耐性を有することが必要である。
【０００９】この目的は、本発明によって、ポリエーテ
ルポリウレタンを含む鋳形樹脂を使用することにより、
達成することができる。キャスト樹脂としてポリエーテ
ルポリウレタンを含む太陽電池モジュールは、他の公知
の樹脂とは異なり、すべての面において所望の性質を示
すことを実証することができた。特に、熱、冷の温度変
化、放射線および湿度の影響の下で実施した厳しい老化
試験を行なった後に、剥離の現象も、また黄色化（ｙｅ
ｌｌｏｗｉｎｇ）も観察されず、湿気によっても周縁領
域において黒色化をおこさなかった。樹脂の粘度につい
ては、イソシアネートおよびポリオール成分の混合物に
おける配合量の選択によって変化させることができる
が、勿論、所望の限度内に止める。
【００１０】本発明によって、１つ以上の脂肪族イソシ
アネートプレポリマーと、１つ以上のポリエーテルポリ
オールとからなる反応性混合物を、キャスト樹脂として
使用する。特に有効な反応性混合物として、イソシアネ
ート成分は、ビウレットまたはイソシアネート構造を有
し、ＮＣＯ基の含量が１２．８〜２６重量％であり、平
均分子量が４５０〜１０００ｇ／mol である、１，６−
ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとする三官能
性脂肪族ポリイソシアネートからなり、一方、ポリオー
ル成分は、ＯＨ基の含量が５．１〜１２．８重量％であ
り、平均分子量が約４００〜１０００ｇ／mol である、
トリメチロールプロパンおよびプロピレンオキサイドを
ベースとする、ポリエーテルポリオールからなる。
【００１１】本発明によって、反応性混合物に添加する
添加剤は、硬化反応を促進するジブチルすずジラウレー
トであることができる触媒、および紫外線を吸収する、
特に立体障害型アミンをベースとする物質、さらにガラ
ス・プレート、支持プレートおよび太陽電池への樹脂層
の接着を強化するシランである。硬化反応は、約３０°
〜５０℃の高い温度で好ましくおきる。さらに、この反
応は、オートクレーブ内で、約０．３〜１bar の僅かな
加圧下で行なうことが有利なことを示した。この加圧に
より、重合中に、樹脂が二酸化炭素の発生によって発泡
することを完全に抑制することができる。
【００１２】以下、本発明の方法による有用な実施態様
を提示する。１×１ｍ2 の太陽電池モジュールを次のよ
うに構成した。背面の支持プレートおよび正面のプレー
トは、両方とも透明な物質から製造した。この場合、フ
ロート・ガラスのシートは厚さが約５mmであった。正面
のガラス・プレートは、フリント・ガラスすなわち光お
よび熱の放射に対して特に透明性が高いガラスからなる
ことが好ましい。
【００１３】太陽電池は、まず所望の位置に水平に配設
した支持プレートの上に配置して固定し、次にこれらの
単電池を相互に電気的に接続し、かつガラス支持プレー
トの周縁に沿って、所望の位置で外部への電気的接続を
行なう。次に、接着剤ストリップをガラス・プレートの
周縁に沿って、たとえば押出し成形によって沈着させ
る。このストリップは、一方において、太陽電池モジュ
ールの周縁を封止し、他方において２枚のシートの間に
空隙を保持する。
【００１４】対角的に対向する２つのコーナーに、金属
管の断片を設置する。これにより、後に２つのシートの
間の空間を充填し、かつその空気を排出することができ
る。次に、正面のプレートを配置した後、これら２枚の
シートを相互に挾持して、これらの間に所望の空間を残
す。ガラス・シートの間の空間を充填するキャスト樹脂
の塊を生成するために、必要な２３重量％の遊離ＮＣＯ
基を含み、平均分子量が５５０ｇ／mol である、１，６
−ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとするビウ
レット基を含む三官能性ポリイソシアネート５００ｇ
と、１１．８重量％のＯＨ基を含み、平均分子量が４３
０ｇ／mol である、トリメチロールプロパンをベースと
する三官能性ポリオール８００ｇとを、常温において１
０分間撹拌して、混合する。添加剤は、（触媒として）
ジブチルすずジラウレート０．５ｇ、（光に対する保護
手段として）立体障害型アミン５０ｇ、（接着促進剤と
して）アミノシラン５ｇを使用する。この混合物中のＮ
ＣＯ／ＯＨ比は０．５である。この混合物は、均一にな
った後に、粘度が２０℃において約１４００mPa であ
る。
【００１５】次に、この混合物をさきの２枚のガラス・
シートの間の空間に注入する。このとき太陽電池モジュ
ールは、ほぼ垂直に立てることが好ましい。このとき樹
脂の塊は、底の管から注入し、上部から空気を排出す
る。樹脂の充填操作を終了した後、２つの金属管断片を
除去して、開口を接着剤の塊で閉止する。こうして充填
した太陽電池モジュールは泡を含まないので、オートク
レーブ内に入れる。オートクレーブの温度を約４０℃に
上昇させると、その過圧は約０．６bar に達する。これ
らの条件で樹脂が重合し、６０分後には完全に硬化す
る。
【００１６】オートクレーブから取り出すと、太陽電池
モジュールは何時でも使用できる状態となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カリン ブローリング ドイツ連邦共和国，デー−52072 アーヘ ン，アム ローゼンフーゲル 30 (72)発明者 グエンテール マッテス ドイツ連邦共和国，デー−52072 アーヘ ン，アム ショーナウアー エイカー ２ (72)発明者 ベルンハルド ロイル ドイツ連邦共和国，デー−52062 アーヘ ン，フェルトマンプラッツ ２

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガラス製が好ましい正面のプレートおよ
    び背面の支持プレート、ならびにこれらのプレートの間
    に配置された太陽電池を含み、これらのプレートの間に
    残された空間を硬化可能なキャスト樹脂で充填する、太
    陽電池モジュールの製法であって、前記キャスト樹脂が
    ポリエーテルポリウレタンを含むことを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 １つ以上の脂肪族イソシアネートプレポ
    リマーと、１つ以上のポリエーテルポリオールとを含む
    反応性混合物を、キャスト樹脂として使用する、請求項
    １に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ビウレットまたはイソシアヌレート構造
    を有し、ＮＣＯ基の含量が１２．６〜２８重量％であ
    り、平均分子量が約４５０〜１０００ｇ／molである、
    １，６−ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとす
    る、三官能性脂肪族ポリイソシアネートを、イソシアネ
    ート成分として使用する、請求項１または２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 ＯＨ基の含量が５．１〜１２．８重量％
    であり、平均分子量が約４００〜１０００ｇ／mol であ
    る、トリメチロールプロパンおよびプロピレンオキサイ
    ドをベースとするポリエーテルポリオールを、ポリオー
    ル成分として使用する、請求項１〜３のいずれかに記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 ＮＣＯ／ＯＨの比が０．３〜０．８の範
    囲である樹脂混合物を使用する、請求項１〜４のいずれ
    かに記載の方法。
  6. 【請求項６】 ＮＣＯ／ＯＨの比が０．５である樹脂混
    合物を使用する、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 接着促進剤、たとえばシラン、好ましく
    はアミノシランを、キャスト樹脂に添加して、正面のガ
    ラス・プレート、支持プレートおよび太陽電池への樹脂
    の接着を強化する、請求項１〜６のいずれかに記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 紫外線防護用添加剤、特に立体障害型ア
    ミンをベースとする添加剤を、樹脂に添加する、請求項
    １〜７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 硬化反応促進用触媒として、ジブチルす
    ずジラウレートを、反応性混合物に添加する、請求項１
    〜８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 樹脂硬化反応中に、太陽電池モジュー
    ルに、約０．３〜１bar の範囲の過圧を加える、請求項
    １〜９のいずれかに記載の方法。
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