JPH11345992A - 太陽電池モジュ―ルの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、意匠性が高く、かつ信頼性の高
い屋根材一体型太陽電池モジュールを製造する。 【解決手段】 屋根材と同じ加工工程により平板状太陽
電池モジュールを加工して屋根材一体型太陽電池モジュ
ールを製造する際、太陽電池モジュールの光起電力素子
に取り付けられているバイパスダイオードにかかる圧力
を圧力低減手段を用いて抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池モジュール
の製造に関し、特に詳しくは低コストで、意匠性が高
く、かつ信頼性に優れた波型タイプの屋根材一体型太陽
電池モジュールの製造方法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地球環境問題が深刻化するなかで、太陽
光エネルギーは火力発電、原子力発電などの有害な副産
物を生成しないクリーンエネルギーとして近年、非常に
注目されるようになった。また限りある地球上の資源に
対し、枯渇することのない無限エネルギーとしても太陽
光エネルギーの有効活用が望まれている。また一方で既
存の１元型エネルギーシステムでは震災等の災害がおき
た場合、エネルギー供給が断絶したり、またその復旧に
非常に時間がかかったりといった問題がある。太陽光エ
ネルギーは晴れている地域であればエネルギーとしてい
つでも利用できることから、分散型の独立エネルギー源
としての利用価値が高い。これらのニーズから住宅向け
の太陽電池モジュールの開発が促進され、現在は太陽光
発電システムの建設や運用にあたっての制度も整ってき
た。

【０００３】しかしながら太陽電池の実用化はなかなか
進まないのが現状であり、その原因はコストが高いため
である。この問題を解決できる手段の一つとして、屋根
材一体型太陽電池モジュールの開発が行なわれている。
屋根材一体型太陽電池モジュールとは屋根材の受光表面
に光起電力素子が形成されたものである。

【０００４】例えば特開平０７−３０２９２４号公報で
提案されている屋根材一体型太陽電池モジュールは非常
に低コストで提供できる。その理由は通常の屋根との互
換性に優れていることで、屋根工事も従来と同じ方法で
行なえ、また施工に必要な吊り子等の備品もそのまま用
いることができるからである。さらにはその製造方法に
おいても、平板状の太陽電池モジュールを従来のローラ
ーフォーマー成形機等で加工することができ、新しい設
備投資も必要ない。

【０００５】前記特開平０７−３０２９２４号公報に記
載されている屋根材一体型太陽電池モジュールは横葺き
タイプのデザインである。光起電力素子が屋根材の形状
の平坦部に配列されているのは、光起電力素子にはなる
べく、加工等の際のストレスをかけないように配慮され
ているからである。また、ローラーフォーマー成形機で
棟部側と軒先部側の係合部を作ることで横葺きタイプの
形状を作っているが、この時のローラーフォーマー加工
は光起電力素子の部分にはなるべく圧力がかからないよ
うに行なわれている。

【０００６】屋根材のデザインの中には横葺きタイプの
他にも、波型タイプ、瓦棒タイプ、フラットタイプ等が
ある。特開平８−２２２７５２号公報、特開平８−２２
２７５３号公報および特公平６−５７６９号公報では波
型タイプの太陽電池モジュールが記載されている。いず
れも光利用効率をよくするために波状に光起電力素子を
配置しており、その製造は光起電力素子を波板状の鋼板
等に接着剤等で貼り付けることにより行なわれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光起電力素子
と波板とを別々に作成し、後で貼り合わせることにより
作成される屋根材一体型太陽電池モジュールはその生産
工程が多く、貼り合わせ時間などの生産時間もかかるた
め、低コスト化を達成するのが困難であった。

【０００８】そこで、低コスト化を図るために平板状の
太陽電池モジュールを従来からの屋根材の加工形成機で
もって、光起電力素子部分も加工することにより波型タ
イプの屋根材一体型太陽電池モジュールを作成する方法
も考案されているが、この方法では以下のような問題が
あった。

【０００９】図１２は光起電力素子群の一例を示す上面
図である。まず最初に図１２に示すような、光起電力素
子群１０１を作成する。光起電力素子群とは複数の光起
電力素子２０１を接続部材２０７で直列に接続し、１対
の正極、負極のリード配線部材２１１、２１２を設けた
ものである。また各光起電力素子２０１にはバイパスダ
イオード２１５が設けられている。

【００１０】図１３は図１２の光起電力素子を用いた加
工前の太陽電池モジュールの一例を示す上面図と断面図
である。図１３に示される太陽電池モジュールは、平板
状の補強材１０２上に光起電力素子群１０１を形成する
ことにより作成されるのであるが、具体的には補強材１
０２上に被覆材１３０３と光起電力素子群１０１を積層
して、真空脱泡しながら加熱することで被覆材１３０３
を溶かし、その後冷却することで得られる。

【００１１】図１４は図１３の加工前太陽電池モジュー
ルに係合部を形成した太陽電池モジュールの一例を示す
上面図と断面図である。太陽電池モジュールが屋根材と
して使えるように、補強材の一部に係合部５０５を形成
されている。係合部とは屋根材を葺いていく時に、互い
を接合し固定するために必要なものであり、雨が進入し
ないような雨仕舞い機能も備わる。係合部５０５の形成
はローラーフォーマー機で行なわれ、太陽電池モジュー
ルの長辺側の端部をコの字に加工する。

【００１２】図１５は図１４の係合部が形成された太陽
電池モジュールをさらに波型に成形した太陽電池モジュ
ールの一例を示す斜視図と断面図である。波型に加工す
ることで図１５に示される波型の屋根材一体型太陽電池
モジュールを得ることができる。波型にすることで屋根
材としての意匠性が高まる。波付け加工は波型の金型で
プレスすることで行なう。先に係合部５０５を形成した
後に波付け加工をするのは、その前に行なわれるローラ
ーフォーマー加工では平面状のものしか成形できないこ
ともあるが、係合部を波付け加工することで太陽電池モ
ジュール全体の波型の形状を維持することができるため
である。

【００１３】しかしながら、このような波型タイプの屋
根材一体型太陽電池モジュールの製造過程において、光
起電力素子に設けられているバイパスダイオードが太陽
電池モジュールの加工工程で破壊されてしまう、という
問題が発生した。本発明者等の研究によるとその理由は
以下の通りである。

【００１４】図１６は図１２に示される光起電力素子に
設けられたバイパスダイオード２１５を表わす上面図と
断面図である。図１６に示すようにフラット型ダイオー
ドチップ１６０１に銅箔１６０２、１６０３を高融点半
田１６０４によりアセンブリした構成になっている。ダ
イオードはＰＮ極を有し、Ｐ側銅箔１６０２とＮ側銅箔
１６０３がある。

【００１５】図１７は図１６に示されるバイパスダイオ
ード２１５の光起電力素子２０１への取付け状態を表わ
す上面図と断面図である。図１７に示すように光起電力
素子２０１の裏面側には、絶縁テープ１７０２を用い
て、バイパスダイオード２１５が取り付けられている。
光起電力素子２０１の受光面側の正極タブ２０４と裏面
側の負極タブ２０５に半田付け１７０６がなされてい
る。

【００１６】バイパスダイオード２１５は、太陽電池モ
ジュールアレイの一部が影になって、発電しない光起電
力素子ができた時、電気をバイパスさせるために取り付
けられている。バイパスダイオードのＰ側と光起電力素
子の負極タブ２０５、Ｎ側と光起電力素子の正極タブ２
０４を接続することでバイパス回路が形成される。バイ
パスダイオード２１５がないと、光起電力素子２０１に
影がおちた場合に、太陽電池アレイの電圧がその光起電
力素子２０１に逆方向に印加されることにより壊れてし
まう場合がある。

【００１７】図１８は太陽電池モジュールを図１５のよ
うな波型にプレス加工する従来の様子を表わした側面図
と断面図である。プレス加工は波型の金型の上型７０１
と下型７０２で上下から太陽電池モジュール７０３を挟
み込む形で行なわれる。プレス加工時は光起電力素子群
１０１に圧力がかかる。受光面側は補強材側と違って、
光起電力素子群１０１の凹凸があり、圧力は凸部分に集
中する。バイパスダイオード部７０４は膨らんでおり、
受光面側から圧力を受けるとバイパスダイオード部７０
４に圧力が集中する。特に結晶系のダイオードチップは
固くてもろいため、圧力がかかると容易に破壊してしま
う。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明者等は研究開発を進め、以下の知見を得
た。すなわち、本発明は生産性が高く低コストで、かつ
信頼性の高い太陽電池モジュールの製造方法および製造
装置を提供することを目的とする。

【００１９】上記の目的を達成するため、本発明の製造
方法は、太陽電池モジュールの加工工程において光起電
力素子に設けられているバイパスダイオードにかかる圧
力を抑える圧力低減手段を用いることを特徴とする。ま
た、本発明の製造装置は、太陽電池モジュールの加工工
程において光起電力素子に設けられているバイパスダイ
オードにかかる圧力を抑える圧力低減手段を有すること
を特徴とする。そうすることにより、光起電力素子のバ
イパスダイオードが加工工程で受ける圧力を小さくでき
ることから、バイパスダイオードの破壊を防止できる。

【００２０】また、前記バイパスダイオードは非封止結
晶チップダイオードであることを特徴とする。太陽電池
モジュールは被覆材を少なくして低コスト化を図ってい
る。そのためには光起電力素子群の凹凸はなるべく小さ
くしなければならない。バイパスダイオードとして、安
価な一般的な樹脂封止型のモールドタイプを使用すると
凹凸が大きくなり、光起電力素群を封止する際により多
くの被覆材が必要となるので、かえってコスト高になる
場合がある。そこで、非封止結晶チップダイオードを用
いることで、光起電力素子群の凹凸が小さくなり、被覆
材の量を減らすことができるためコストダウンを行なえ
る。バイパスダイオードは光起電力素子と一緒に樹脂で
封止することで、外部から保護されている。またプレス
時には光起電力素子群の凸部ヘプレス圧力が集中する。
ダイオード部は凸部であるが、非封止結晶チップダイオ
ードを用いることにより、その凸部を小さくすることが
でき、その圧力集中を低減できる。

【００２１】前記圧力低減手段が切り欠きであることを
特徴とする。圧力低減手段を切り欠きにすることで、前
記バイパスダイオードには全く圧力がかからないように
できる。切り欠きはダイオードの位置さえ決まれば、プ
レス金型を削る等で容易に設けることができる圧力低減
手段である。

【００２２】より好ましくは前記切り欠きはその角にＲ
を有することを特徴とする。切り欠きの角にＲを設ける
ことにより、切り欠きの角による太陽電池モジュールの
損傷を防止できる。Ｒとは曲面をいい、切り欠きの角に
Ｒを設けるとは、切り欠きの角に曲面を形成することを
いう。

【００２３】より好ましくは前記切り欠きは角に緩衝材
を有することを特徴とする。切り欠きの角に緩衝材を設
けることにより、切り欠きの角による太陽電池モジュー
ルの損傷を防止できる。

【００２４】前記圧力低減手段が緩衝材であることを特
徴とする。圧力低減手段を緩衝材にすることで、バイパ
スダイオードにかかる圧力は分散されて低減される。緩
衝材はダイオードの位置が決まってなくても緩衝材の取
付け位置を容易に変えて対応できる圧力低減手段であ
る。

【００２５】

【作用】上記手段により得られた作用について以下に説
明する。太陽電池モジュールの加工工程において、光起
電力素子に設けられているバイパスダイオードにかかる
圧力を抑える圧力低減手段を用いることで、前記バイパ
スダイオードが受ける圧力を小さくできる。これにより
バイパスダイオードが加工工程において受ける圧力によ
る破壊発生率を大幅に低減でき、もって加工工程におけ
る歩留まり向上による低コスト化、また信頼性の向上が
図れる。

【００２６】また、前記バイパスダイオードとして、非
封止結晶チップダイオードを用いることにより、その凸
部を小さくすることができる。これにより太陽電池モジ
ュールの加工工程で、光起電力素子群の凸部に集中的に
かかる圧力のうち、バイパスダイオードにかかる圧力を
小さくすることができるため、バイパスダイオードの破
壊発生率を大幅に低減できる。これにより加工工程の歩
留まり向上による低コスト化、また信頼性の向上が図れ
る。また光起電力素子群の凸凹を小さくできることか
ら、充填材の減量ができ、一層のコストダウンが図れ
る。

【００２７】前記圧力低減手段を切り欠きにすること
で、前記バイパスダイオードにはほとんど圧力がかから
ないようにできる。これにより太陽電池モジュールの加
工工程でバイパスダイオードが破壊することを防ぐこと
ができる。これにより加工工程の歩留まり向上による低
コスト化、また信頼性の向上が図れる。また切り欠きは
ダイオードの位置さえ決まれば、プレス金型を削る等で
容易に設けることができるメリットがあり、またバイパ
スダイオードにかかる圧力が皆無であるため、一層の信
頼性向上が図れる。しかしながらバイパスダイオード部
をさけるようにプレス金型等を切り欠いており、その切
り欠きの角はバイパスダイオードの周辺の太陽電池モジ
ュールを加圧する。そうすると加圧する時に切り欠きの
角に圧力が集中し、太陽電池モジュール表面材に傷をつ
ける場合もある。

【００２８】したがって、より好ましくは前記切り欠き
はその角にＲを有することにより、切り欠きの角による
太陽電池モジュールの損傷を防止できる。これにより太
陽電池モジュールの加工工程における歩留まりをさらに
向上させることができ、一層のコストダウンが図れる。

【００２９】また、より好ましくは前記切り欠きは角に
緩衝材を有することにより、切り欠きの角による太陽電
池モジュールの損傷を防止できる。これにより太陽電池
モジュールの加工工程における歩留まりをさらに向上さ
せることができ、一層のコストダウンが図れる。

【００３０】また、前記圧力低減手段が緩衝材であるこ
とで、前記バイパスダイオードにかかる圧力は分散され
て低減される。これによりバイパスダイオードが加工工
程において受ける圧力により起る、破壊の発生率を大幅
に低減できる。これにより加工工程の歩留まり向上によ
る低コスト化、また信頼性の向上が図れる。さらに緩衝
材はダイオードの位置が決まってなくても緩衝材の取付
け位置を容易に変えて対応できるため、ダイオード位置
が変更になった場合、製造装置等の調整が容易に行な
え、より柔軟な製造方法が提供できることから、生産性
が高いといったメリットを有する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の太陽電池モジュー
ルの実施の一形態について図を用いて説明する。なお、
本発明はこの実施の形態に限られるものではない。図１
は本発明の実施の一形態に係る波型タイプの屋根材一体
型太陽電池モジュールの一例を示す斜視図と断面図であ
る。波型については特に限定されず、凸部と凹部と平坦
部を自由に組み合わせて得られるものである。また凸部
と凹部の曲率半径も限定されないが、意匠性を高めるた
めには少なくとも一つは、曲率半径が５００ｍｍ以下で
あることが好ましい。また様々な曲率半径が混合してい
てもよいし、平坦部はなくても構わない。

【００３２】構造は光起電力素子群１０１が補強材１０
２上に裏面被覆フィルム１０４と表面被覆フィルム１０
３で絶縁をとって形成されており、各材料の間は充填材
１０５で接着されている。

【００３３】光起電力素子群１０１で発生した電気はケ
ーブル１０６等で太陽電池モジュール外部へ取り出され
ている。ケーブル１０６を取り付ける部分には絶縁保
護、防水のために端子箱１０７が設けられる。

【００３４】製造方法としては特に限定されることはな
く、平板の太陽電池モジュールをロールフォーマー機、
プレス機またはべンダー機等の従来から使用されている
加工成形機を用いて係合部の形成、波型の凸部および凹
部の形成を行なう。以下に各構成材料、製造工程につい
て述べる。

【００３５】（屋根材一体型太陽電池モジュール）屋根
材一体型太陽電池モジュールとは屋根の外観部である屋
根材の受光面側に光起電力素子を形成したものであり、
既設屋根の上に架台を介さずに設置することができる太
陽電池モジュールを示す。当然ながら屋根材一体型太陽
電池モジュールのデザインが屋根のデザインとなるもの
である。

【００３６】（光起電力素子）光起電力素子としては特
に限定されず、例えば単結晶シリコン光起電力素子、非
単結晶光起電力素子、具体的には多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
子が挙げられるが、好ましくは、可撓性を有するステン
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。

【００３７】（直列部材）直列部材は各光起電力素子ど
うしを電気接続するためのもので、導電性の材料であれ
ば特に限定されない。例えば銅、銀、アルミニウム、ニ
ッケル、錫、錫メッキ銅箔等が挙げられるが好ましく
は、可撓性を有する銅である。

【００３８】（バイパスダイオード）バイパスダイオー
ドは一部分が影になった光起電力素子をバイパスするた
めの電流のバイパス回路であり、各光起電力素子に設け
られている。ダイオードの種類、性能、大きさ、形状は
光起電力素子の大きさや、使用する電流、接続形態など
により様々であるが、特に限定されるものではない。太
陽電池モジュールの薄板性を考慮すると、できるだけ小
さな形状で、厚みが薄いものが好ましい。具体的にはチ
ップダイオードやフラットダイオードである。

【００３９】（リード配線部材）リード配線部材は光起
電力素子から太陽電池モジュールの外部へ電気を取り出
すための配線であり、太陽電池モジュールの端子位置ま
で配線される。配線部材としては導電性であれば特に限
定されないが、例えば銅、銀、アルミニウム、錫、錫メ
ッキ銅等の可撓性を有する材料が好ましい。

【００４０】（光起電力素子群）光起電力素子群はバイ
パスダイオードが設けられた複数の光起電力素子を直列
部材で互いに電気的に接続したものであり、また太陽電
池モジュールの外部へ電気を取り出すための端子位置ま
でリード配線部材を設けたものである。光起電力素子の
直列数、並列数は必要に応じて組まれる。

【００４１】（表面被覆フィルム）表面被覆フィルムは
太陽電池モジュールの表面を保護し絶縁性を確保する必
要があり、絶縁性、透光性、耐候性、汚れが付着しにく
いことが要求される。材料としてはポリエチレンテトラ
フルオエチレン、ポリ３フッ化エチレン、ポリフッ化ビ
ニル等のフッ素樹脂フィルムがある。通常はフッ素樹脂
フィルムは接着性が乏しいため、接着面にはコロナ処理
やプライマー処理を施している。

【００４２】（裏面被覆フィルム）裏面被覆フィルムは
上記光起電力素子と上記補強材との絶縁性を確保する必
要があり、絶縁性を要求される。材料としてはナイロ
ン、ポリエチレンテレフタレート等がある。また上記裏
面被覆フィルムは補強材上にコートされた一体型でも構
わない。

【００４３】（補強材）補強材は太陽電池モジュールの
強度を維持し、耐候性、耐荷重性、加工性が要求され
る。従来からの金属屋根と同様に強度のある鋼板類と耐
食性に優れた非鉄類が使用できる。鋼板には表面処理、
塗覆した鋼板や他の元素を配合した合金、または特殊鋼
の他、断熱材等を張り合せた複合鋼板があり、一般的に
は、溶融亜鉛メッキ鋼板、ガルファン鋼板、ガルバリウ
ム鋼板、溶融アルミニウムメッキ鋼板、銅メッキ鋼板、
塩化ビニル被覆鋼板、フッ素樹脂鋼板、ステンレス鋼
板、制振鋼板、断熱亜鉛鉄板、耐候性鋼板、前記塗装鋼
板が用いられ、非鉄類としては、銅板、アルミニウム合
金板、亜鉛合金板、鉛板、チタニウム板および塗装カラ
ー板が使用される。なお、本実施の形態においては金属
を補強板として用いているが、本発明は、これに限るも
のではなく、従来から屋根に広く使用されているセラミ
ックやプラスチックへの応用もいうまでもなく可能であ
る。

【００４４】（充填材）充填材は上記各材料を接着する
役割があり、接着性、柔軟性、光透性、耐候性を要求さ
れる。材料としてはＥＶＡ（酢酸ビニルエチレン共重合
体）、ブチラール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等
の樹脂を使用する。また、充填材には太陽電池モジュー
ルの耐スクラッチ性を上げるためガラス繊維を含浸した
り、前記半導体層を劣化させる紫外線を吸収する紫外線
吸収剤が含有されている場合が多い。

【００４５】（ケーブル線）ケーブル線は光起電力素子
から電気を取り出し、太陽電池モジュールどうしや外部
の配線に接続するためのものであり、端子位置まで配線
されたリード配線部材に半田付けされてなる。ケーブル
とコネクターから構成されているものが接続を容易に行
なうことができるので好ましい。ケーブルは軟質銅等の
導体である芯線を絶縁被覆し、さらに外部から保護する
ため保護被覆されている。絶縁被覆材としては塩化ビニ
ル、クロロプレン、架橋ポリエチレン、天然ゴム、エチ
レンプロピレン、シリコン樹脂、フッ素樹脂、無機絶縁
材等が用いられる。保護被覆材としては塩化ビニル、ク
ロロプレン、ポリエチレン、ポリウレタン、シリコン樹
脂、フッ素樹脂、金属等が用いられる。コネクターは正
極、負極の２種類あり、それぞれが互いに接続できるよ
うになっており、このハウジング部にはポリエチレン、
ポリカーボネート、ポリプチレンテレフタレート等が使
用される。

【００４６】（端子箱）端子箱とは太陽電池素子のリー
ド配線部材から、取り出したケーブル線を機械的外力か
ら保護すると同時に、水や埃等の異物からケーブル線と
太陽電池素子の接合部を保護する役目を有している。そ
のため、耐熱性、耐水性、電気絶縁性、老化性に優れた
ものが要求される。また、好ましくは充填材との接着性
が良い材質が良い。上記の要素を考慮にいれると端子部
材としてはプラスチックが好ましく難燃性などを考える
と、難燃性プラスチックやセラミックスなどが好まし
い。例えば、プラスチックとしては、ノリル、ポリカー
ボネート、ポリアミド、ポリアセタール、変性ＰＰＯ、
ポリエステル、ポリアクリレート、不飽和ポリエステ
ル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの強度、耐衝撃
性、耐熱性、硬度、老化性に優れたエンジニアリング・
プラスチック等がある。また、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ、ＰＶ
Ｃなどの熱可塑性プラスチックも使うことができる。

【００４７】（係合部の形成）屋根材としての機能を持
たせるために、係合部を形成するが、特に限定される方
法はなくロールフォーマー機、ベンダー機、プレス機等
を用いて行なわれる。係合部の形状にもよるが、好まし
くは工程時間がかからないプレス機やローラーフォーマ
ー機を用いるのが好ましい。

【００４８】（波型の凸部、凹部の形成）波型のデザイ
ンにするために凸部、凹部を形成するが、特にその形や
製造方法に限定はなくローラーフォーマー機、べンダー
機、プレス機等を用いて行なわれる。好ましくは工程時
間がかからないプレス機を用いるのが好ましい。また波
型は様々な曲率半径を持った曲面と平面から構成されて
おり、曲面において凸部と凹部の曲率半径も限定されな
いが、意匠性を高めるためには少なくとも一つは、曲率
半径が５００ｍｍ以下であることが好ましい。その曲率
半径の中心が、曲線より受光面側に位置する時は凹部、
曲線より補強材側に位置する時は凸部としている。

【００４９】（緩衝材）圧力を分散するものであれば、
特に限定されず例えばゴム、ウレタン、発泡体、織布、
高分子樹脂などが用いられる。

【００５０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いて詳細に説
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。 （実施例１）本実施例は波型タイプの屋根一体型太陽電
池モジュールの製造方法であり、アモルファスシリコン
光起電力素子群を、平板状のガルバリウム鋼板に被覆材
で被覆し、その後ローラーフォーマー加工、プレス加工
により成形する構成になっている。本実施例に記載する
ローラーフォーマー加工、プレス加工による加工工程は
バイパスダイオードに圧力がかからない様に圧力低減手
段として切り欠きを用いることが特徴である。

【００５１】光起電力素子群を作成する実装工程につい
て説明する。図２は実施例１の光起電力素子群の上面図
と断面図である。光起電力素子２０１は１２５μｍ厚の
ステンレス基板２０２に、アモルファスシリコン系半導
体２０３が形成されており、ステンレス基板２０２が負
極側、半導体２０３側が正極側になる。それに対応し
て、光起電力素子２０１の表側には正極タブ２０４、裏
面側には負極タブ２０５が形成されている。タブには１
００μｍ厚の銅箔を用いている。正極タブ２０４は半導
体領域で発生した電気を集電電極２０６で集めており、
負極タブ２０５は裏面のステンレス基板２０２に発生し
た電気を集めている。

【００５２】隣接する光起電力素子どうしの正極タブ２
０４と負極タブ２０５を接続部材２０７で電気的に接続
していくことで複数の光起電力素子２０１を直列に組み
上げている。接続部材２０７として１００μｍの銅箔を
使用しており、半田付けにより取り付けられている。ま
た光起電力素子２０１どうしの隙間２０８は２ｍｍであ
り、高密度に配置することで太陽電池モジュールとして
の出力を高めている。

【００５３】光起電力素子群はその出力を取り出すため
に２つ（正極２０９と負極２１０）の端子取り出し部を
有している。端子取り出し部２０９、２１０はモジュー
ルの設計に応じて位置が決められるものである。

【００５４】正極側の端子取り出し部２０９は正極末端
の光起電力素子２０１の正極タブ２０４からリード配線
部材２１１で配線を行なっている。負極側の端子取り出
し部２１０は負極末端の光起電力素子２０１の負極タブ
２０５からリード配線部材２１２で配線を行なってい
る。リード配線部材２１１、２１２として厚さ４０μ
ｍ、幅２０ｍｍの軟質銅箔を用いており、正極側のリー
ド配線部材２１１は絶縁両面テープ２１３でステンレス
基板２０２から絶縁されて貼り付けられている。また端
子取り出し部２０９、２１０は後でケーブル等を半田付
けすることから、リード配線部材２１１、２１２のすぐ
下に耐熱テープ２１４としてガラス織布テープを設けて
いる。バイパスダイオード２１５は正極タブ２０４と負
極タブ２０５に接続されており以下に詳細に説明する。

【００５５】図３は実施例１の光起電力素子２０１に設
けられたバイパスダイオード２１５の上面図と断面図で
ある。各光起電力素子２０１の負極タブ２０５上にはバ
イパスダイオード２１５が取り付けられている。バイパ
スダイオード２１５はリボン付きの１．５ｍｍ角フラッ
トダイオードチップを用いており、光起電力素子２０１
の正極タブ２０４と負極タブ２０５間で電気的に接続さ
れている。負極タブ２０５上に絶縁テープ３０１を設け
その上に配置している。バイパスダイオード２１５のリ
ボンは片側がくの字状になっており、裏からリボンを表
側にまわして正極タブ２０４に接続する。接続は半田付
けで行い、リボンには厚み０．ｌｍｍの軟質銅箔を用い
ている。バイパスダイオード２１５の取付け位置は光起
電力素子２０１に対して定位置である。

【００５６】次に光起電力素子群１０１を樹脂封止する
ラミネーション工程について説明する。図４は実施例１
の加工前の太陽電池モジュールの上面図と断面図であ
る。光起電力素子としては、厚さ１２５μｍのステンレ
ス基板を有したアモルファスシリコン光起電力素子を使
用し、それらを複数組み上げられて光起電力素子群１０
１を形成している。表面被覆フィルム１０３として、厚
さ５０μｍの無延伸タイプのＥＴＦＥ（エチレン−テト
ラフルオロエチレン共重合体：デュポン製『テフゼ
ル』）を、裏面被覆フィルム１０４として、厚さ５０μ
ｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を使用して
いる。これらでもって光起電力素子群１０１を絶縁封止
して補強材１０２の上に充填材で接着した構成になって
いる。補強材１０２としては厚さ０．４ｍｍのガルバリ
ウム鋼板（大同鋼板製『耐摩カラーＧＬ』）を使用し、
前記各材料の界面に充填されている充填材１０５として
はＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用い、光起電
力素子群１０１と表面被覆フィルム１０３の間で４６０
μｍ、光起電力素子群１０１と裏面被覆フィルム１０４
との間は２３０μｍ、裏面被覆フィルム１０４と補強材
１０２の間は２３０μｍの厚みで充填している。

【００５７】ラミネーションは、補強材１０２、充填材
１０５、裏面被覆フィルム１０４、充填材１０５、光起
電力素子群１０１、充填材１０５、表面被覆フィルム１
０３を順次積層し、真空加熱１６０℃５０分を行なった
後、冷却することにより行なわれる。

【００５８】最後に平板状の太陽電池モジュールを波型
の屋根一体型太陽電池モジュールへと加工する成形工程
について説明する。

【００５９】図５は実施例１の波型タイプの屋根材一体
型太陽電池モジュールの上面図と断面図である。平板状
の太陽電池モジュールを波型まずローラーフォーマー加
工により係合部５０５を形成し、次にプレス加工により
波型を形成する。

【００６０】光起電力素子群１０１の端子取りだし部に
当たるところの補強材１０２には予め穴が開けられてお
り、そこから正極および負極のケーブル線１０６を取り
付けられる。さらに取り出し部には絶縁保護と防水のた
めにポリカーボネイト製の端子箱１０７を設けている。
このようにして図５のような波型タイプの屋根材一体型
太陽電池モジュールを得る。

【００６１】平板状の太陽電池モジュールの加工工程に
おいて、バイパスダイオードに圧力がかからないよう
に、切り欠きが形成されている。加工工程はローラーフ
ォーマー加工とプレス加工の２つの工程があり、それぞ
れについて以下に説明する。

【００６２】図６は実施例１のローラーフォーマー加工
工程を示す側面図と概略断面図である。複数のローラー
６０１で補強材１０２上に光起電力素子群１０１を一体
成型した平板太陽電池モジュール６０４を送っていき、
係合部を形成して行く。この際バイパスダイオード部６
０３に圧力がかからないように、ローラーフォーマーに
切り欠き６０２を設けている。

【００６３】図７は実施例１のプレス加工工程を示す側
面図と断面図である。上型７０１と下型７０２で太陽電
池モジュール７０３をプレスすることで波型の形状をつ
くる。この際バイパスダイオード部７０４に圧力がかか
らないように、切り欠き７０５を設けている。

【００６４】（実施例２）本実施例は波型タイプの太陽
電池モジュールの製造方法であり、アモルファスシリコ
ン光起電力素子を、平板状のガルバリウム鋼板に被覆材
で被覆し、その後ローラーフォーマー加工、プレス加工
により成形する構成になっている。

【００６５】本実施例に記載するローラーフォーマー加
工、プレス加工による加工工程はバイパスダイオードに
圧力がかからない様に圧力低減手段として緩衝材を用い
ることが特徴である。

【００６６】実施例１と同様に、平板状の太陽電池モジ
ュールを作成し、バイパスダイオードにかかる圧力を低
減させながら、ローラーフォーマー加工、プレス加工を
行い、最後にケーブル等を取付けることで波型タイプの
太陽電池モジュールが得られる。

【００６７】ローラーフォーマー加工とプレス加工の２
つの工程について以下に説明する。図８は実施例２のロ
ーラーフォーマー加工工程を示す斜視図と概略断面図で
ある。複数のローラー８０１で補強材１０２上に光起電
力素子群１０１を一体成型した平板太陽電池モジュール
８０４を送っていき、係合部を形成して行く。この際バ
イパスダイオード８０３にかかる圧力を分散させるため
に、ローラーフォーマーに緩衝材８０２を設けている。
緩衝材８０２としてウレタンシートをローラー８０１に
巻き付けている。

【００６８】図９は実施例２のプレス加工工程を示す側
面図と断面図である。上型９０１と下型９０２で太陽電
池モジュール９０３をプレスすることで波型の形状をつ
くる。この際バイパスダイオード部９０４に圧力がかか
らないように、緩衝材９０５を設けている。緩衝材９０
５としてウレタンシートをプレス金型の上型９０１に貼
り付けている。

【００６９】（実施例３）本実施例は波型タイプの太陽
電池モジュールの製造方法であり、アモルファスシリコ
ン光起電力素子を、平板状のガルバリウム鋼板に被覆材
で被覆し、その後ローラーフォーマー加工、プレス加工
により成形する。

【００７０】本実施例に記載するローラーフォーマー加
工、プレス加工による加工工程はバイパスダイオードに
圧力がかからない様に圧力低減手段として切り欠きを用
い、さらにその切り欠きの角がＲを有することを特徴と
する。

【００７１】図１０は実施例３のローラーフォーマー加
工工程を示す斜視図と概略断面図である。バイパスダイ
オード部１００３に圧力がかからないように、ローラー
フォーマーに切り欠き１００２を設けている。さらにそ
の切り欠きの角１００４にはＲ１０の（曲率半径１０ｍ
ｍの曲面）処理がされている。

【００７２】図１１は実施例３のプレス加工工程を示す
側面図と断面図である。バイパスダイオード部１１０４
に圧力がかからないように、切り欠き１１０５を設けて
いる。さらにその切り欠きの角１１０６にはＲ１５の
（曲率半径１５ｍｍの曲面）処理がされている。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明の太陽電池モジュー
ルの製造方法とその製造装置においては、光起電力素子
に設けられたバイパスダイオードにかかる圧力を切り欠
きや緩衝材といった圧力低減手段により低減させること
によって、バイパスダイオードの破壊発生率を低減でき
た。これにより低コストで、意匠性が高く、信頼性のあ
る波型の屋根材一体型太陽電池モジュールの製造方法と
その製造装置を提供できた。圧力低減手段として切り欠
きを用いることで、バイパスダイオードにかかる圧力を
皆無にできるため、バイパスダイオードの破壊による不
良は発生しなかった。圧力低減手段として緩衝材を用い
ることで、ダイオードの位置が変化しても、緩衝材を対
応する位置へかえることで、柔軟に対応でき、生産性が
高くなった。

【００７４】圧力低減手段を切り欠きにし、その角に緩
衝材や、Ｒを設けることにより、太陽電池モジュールの
損傷を防止できた。これによりさらに、信頼性のある波
型の屋根一体型太陽電池モジュールの製造方法とその製
造装置を提供できた。

【００７５】またバイパスダイオードとして、非封止結
晶チップダイオードを用いることで、光起電力素子群の
凹凸を小さくすることができるため、それを被覆する充
填材の減量が行なえ、低コストな屋根一体型太陽電池モ
ジュールを提供できた。これによりさらに、光起電力素
子群のバイパスダイオードによる凸部が小さくなり、加
圧時に凸部に集中するために発生するバイパスダイオー
ドの破壊を改善できた。その結果、低コストで、意匠性
が高く、信頼性のある波型の屋根材一体型太陽電池モジ
ュールの製造方法とその製造装置を提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の一形態に係る波型の屋根一体
型太陽電池モジュールの一例を示す斜視図と断面図であ
る。

【図２】 実施例１の光起電力素子群の上面図と断面図
である。

【図３】 実施例１の光起電力素子に設けられたバイパ
スダイオードの上面図と断面図である。

【図４】 実施例１の加工前の太陽電池モジュールの上
面図と断面図である。

【図５】 実施例１の波型タイプの屋根材一体型太陽電
池モジュールの上面図と断面図である。

【図６】 実施例１の加工工程を示す斜視図と概略断面
図である。

【図７】 実施例１の加工工程を示す側面図と断面図で
ある。

【図８】 実施例２の加工工程を示す斜視図と概略断面
図である。

【図９】 実施例２の加工工程を示す側面図と断面図で
ある。

【図１０】 実施例３の加工工程を示す斜視図と概略断
面図である。

【図１１】 実施例３のプレス加工工程を示す側面図と
断面図である。

【図１２】 光起電力素子群の一例を示す上面図であ
る。

【図１３】 平板状の太陽電池モジュールの一例を示す
上面図と断面図である。

【図１４】 係合部を形成した太陽電池モジュールの一
例を示す上面図と断面図である。

【図１５】 波型に成形された太陽電池モジュールの一
例を示す斜視図と断面図である。

【図１６】 図１２に示される光起電力素子に設けられ
たバイパスダイオードの上面図と断面図である。

【図１７】 図１６に示されるバイパスダイオードの光
起電力素子への取り付け状態を表わす上面図と断面図で
ある。

【図１８】 太陽電池モジュールを波型にプレス加工す
る従来の様子を表わす側面図と断面図である。

【符号の説明】 １０１：光起電力素子群、１０２：補強材、１０３：表
面被覆フィルム、１０４：裏面被覆フィルム、１０５：
充填材、１０６：ケーブル、１０７：端子箱、２０１：
光起電力素子、２０２：ステンレス基板、２０３：アモ
ルファスシリコン系半導体、２０４：正極タブ、２０
５：負極タブ、２０６：集電電極、２０７：接続部材、
２０８：隙間、２０９，２１０：端子取り出し部、２１
１，２１２：リード配線部材、２１３：絶縁両面テー
プ、２１４：耐熱テープ、２１５：バイパスダイオー
ド、３０１，１７０２：絶縁テープ、５０５：係合部、
６０１，８０１，１００１：ローラー、６０２，７０
５，１００２，１１０５：切り欠き、６０３，７０４，
８０３，９０４，１００３，１１０４：バイパスダイオ
ード部、６０４，７０３，８０４，９０３，１００４：
太陽電池モジュール、７０１，９０１：上型、７０２，
９０２：下型、８０２，９０５：緩衝材、１００４，１
１０６：切り欠きの角、１３０３：被覆材、１６０１：
フラット型ダイオードチップ、１６０２：Ｐ側銅箔、１
６０３：Ｎ側銅箔、１６０４，１７０６：高融点半田。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高林 明治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池モジュールの加工工程において
   光起電力素子に設けられているバイパスダイオードにか
   かる圧力を抑える圧力低減手段を用いることを特徴とす
   る太陽電池モジュールの製造方法。
2. 【請求項２】 前記バイパスダイオードは非封止結晶チ
   ップダイオードであることを特徴とする請求項１に記載
   の太陽電池モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 前記加工工程はローラーフォーマー加工
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽
   電池モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】 前記加工工程はプレス加工を含むことを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の太陽
   電池モジュールの製造方法。
5. 【請求項５】 前記圧力低減手段が切り欠きであること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の太
   陽電池モジュールの製造方法。
6. 【請求項６】 前記切り欠きは角にＲを有することを特
   徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記切り欠きは角に緩衝材を有すること
   を特徴とする請求項５または６に記載の太陽電池モジュ
   ールの製造方法。
8. 【請求項８】 前記圧力低減手段が緩衝材であることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の太陽
   電池モジュールの製造方法。
9. 【請求項９】 前記太陽電池モジュールが波形タイプの
   屋根材一体型太陽電池モジュールであることを特徴とす
   る請求項１乃至８のいずれか１つに記載の太陽電池モジ
   ュールの製造方法。
10. 【請求項１０】 太陽電池モジュールの加工工程におい
    て光起電力素子群に設けられているバイパスダイオード
    にかかる圧力を抑える圧力低減手段を有することを特徴
    とする太陽電池モジュールの製造装置。
11. 【請求項１１】 前記バイパスダイオードは非封止結晶
    チップダイオードであることを特徴とする請求項１０に
    記載の太陽電池モジュールの製造装置。
12. 【請求項１２】 前記加工工程はローラーフォーマー加
    工を含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載
    の太陽電池モジュールの製造装置。
13. 【請求項１３】 前記加工工程はプレス加工を含むこと
    を特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１つに記載
    の太陽電池モジュールの製造装置。
14. 【請求項１４】 前記圧力低減手段が切り欠きであるこ
    とを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１つに記
    載の太陽電池モジュールの製造装置。
15. 【請求項１５】 前記切り欠きは角にＲを有することを
    特徴とする請求項１４に記載の太陽電池モジュールの製
    造装置。
16. 【請求項１６】 前記切り欠きは角に緩衝材を有するこ
    とを特徴とする請求項１４または１５に記載の太陽電池
    モジュールの製造装置。
17. 【請求項１７】 前記圧力低減手段が緩衝材であること
    を特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１つに記載
    の太陽電池モジュールの製造装置。
18. 【請求項１８】 前記太陽電池モジュールが波形タイプ
    の屋根材一体型太陽電池モジュールであることを特徴と
    する請求項１０乃至１７のいずれか１つに記載の太陽電
    池モジュールの製造装置。