JPS5817687A - 太陽電池の封止方法 - 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】 本発明は、太陽電池の封止方法、さらに詳しくは熱可塑
性樹脂ソートを用いる太陽電池モジュールの製作方法に
関する。

太陽電池の封止方法としては、透明度及び耐候性が良好
であり且つ半導体の封止用樹脂として実績のあるシリコ
ーン樹脂などを用いる注型による方法、透明熱可塑性樹
脂シートをロールとオートクレーブを用いてラミネート
する方法などが知られている。しかし、シリコーン樹脂
を用いる注型などの方法では、シリコーン樹脂が高価で
あり、しかも注型作業に時間と工数がかかるという欠点
がある。また、透明熱可塑性樹脂シートを１コール・オ
ートクレーブ併用法によりラミネートする方法では、気
泡の残留及び高温放置による二次発泡に起因する太陽電
池セルの破損などが生ずるという欠点がある。

しだがって、本発明は、上述のような従来技術による封
止方法の欠点を除去すると共に、シリコーン樹脂よりも
低価格の熱可塑性樹脂シートの使用を可能ならしめる透
明性、作業性に優れ且つ低価格の太陽電池の封止方法を
提供することを目的とする。

ここに、太陽電池を封止するにあたり、表面材と太陽電
池セルの間及び太陽電池セルと裏面材との間に熱可塑性
樹脂シートを挿入し、そのように構成されたモジュール
素材を減圧環境下に置いた後、熱可塑性樹脂の融点以上
の温度で弾性体により加圧圧着させて一体化することに
より、各種の特性に優れ且つ低価格の太陽電池モジュー
ルが製作できることがわかった。

しかして、本発明によれば、表面材／透明熱可塑性樹脂
シート／太陽電池セル／熱可塑性樹脂シート／裏面材の
順に構成された太陽電池モジュール素材を減圧下に付し
て該モジュール素材中の空気などのガスを除去した後、
熱可塑性樹脂の融点以上の温度で弾性体により加圧し圧
着することにより一体化することからなる太陽電池モジ
ュールの製作方法が提供される。

本発明の方法において、太陽電池モジュール素材（以下
、単にモジュール素材ともいう）とは、太陽電池モジュ
ールに一体化する前の、表向材／透明熱可塑性樹脂シー
ト／太陽電池セル／熱可塑性樹脂シート／裏面材の順に
重ね合された構成体をいう。

上記のような太陽電池モジュール素材の表面材としては
、透明で機械的強度の大きい各種の材料を用いることが
できる。例えば、このような材料としては、ガラス板、
各種のガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ　）、例え
ばガラス繊維強化されたポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリスルホン、ポリアセタールなどの樹脂板があげ
られる１、また、ガラス繊維強化してない透明なエポキ
シ、不飽和ポリエステル、アクリル系、テフロンなどの
樹脂板も用いることができる。表面材の厚さは任意に選
定できる。

表面材と太陽電池セルとの間に挿入される熱可塑性樹脂
シートは、透明であると同時に表面材及び太陽電池セル
に対して良好な熱融着性を有することが重要である。こ
のような透明熱可塑性樹脂ノートとしては、ポリビニル
ブチラール（ＰＢＶ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体
（ＥｖＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体アイオノ
マー（ＫＭＡ　７　イオノマー）、ポリメタクリル酸メ
チル（ＰＭＭＡ　）、その他のポリメタクリレート樹脂
などのシートである。シートの厚さは広範囲に選定でき
るが、好ましくは１０μｍ〜２閣である。

本発明の方法でモジュール化できる太陽電池セルとして
は多くのものがあげられる。例えば、単結晶Ｓ１セル、
Ｓｉ＋Ｊボン結晶セル、Ｓｉ基板多結晶Ｓ１セル、ＳＵ
Ｓ基板基板７フルフアスＳ１セルラス基板アモルファス
Ｓｉセルなどを配線してなるものがあげられる。

太陽電池セルと裏面材の間に挿入される熱可塑性樹脂シ
ートは、双方に対して良好な熱融着性を示すことが重要
である。このような熱可塑性樹脂シートは、前述した透
明熱可塑性樹脂と同じであってもよい。他の熱融着性の
良い樹脂シートも用いることができる。シートの厚さは
任意でよいが、好ましくは１０　ｐｍ〜２■である。

裏面材としては多くの材料を用いることができる。この
ような材料としては、テフ、ロン、ＰＢＴ、ポリエステ
ルなどの１０μ〜ＩＩＩＩＩＩ厚の熱可塑性フィルム、
チタンホワイトなどの無機質充填剤含有熱可塑性フィル
ム、アルミなどの金属箔とラミネートした熱可塑性フィ
ルム、１０〜１００μｍのアルミ、銅などの金属箔フィ
ルム、ガラス、アルミ、鉄などの金属板、コンクリート
、石綿などの無機質系の板、木材の板などがあげられる
。

本発明によれば、上述の順で構成された太陽電池モジュ
ール素材は、減圧下に置かれ、その中に含まれる空気が
除去せしめられる。減圧条件は、好ましくは１０■Ｈｆ
以下で２〜１０分間であり、モジュール素材に応じて変
えることができる。

モジュール素材中の空気が除去された後、このモジュー
ル素材は、次いで熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱
されると共に加圧下に弾性体により圧着されて一体化さ
れ、太陽電池モジュールを生じる。加圧条件は、好まし
くは１〜５　Ｋｇ　／　ｄ（ゲージ圧で０．５〜２０分
間であるが、モジュール素材に応じて変えることができ
る。弾性体としては、モジュール素材を機械的に破損さ
せないような弾力性のある材料が用いられる。

本発明の上述のような太陽電池モジュールの製作方法は
、各種の装置を用いて実施できるが、これらの装置は実
施例の項で説明する。また、本出願人による同日付けの
特許出願（発明の名称：太陽電池の封止装置）に記載の
装置は、本発明の方法を実施するのに特に好ましいもの
である。

本発明の方法によれば、次のような多くの利点が得られ
る。

１）シリコーン樹脂に代って、安価なＰＶＢ、　ＦｉＶ
Ａなどの熱可塑性樹脂シートの使用により千ジュール化
コスト（材料コスト＋加工コスト）が極めて低い。

２）従来のロール−オートクレーブ併用法と比較して、
モジュール素材を圧着一体化するための時間が大いに短
縮される。

３）表面材と裏面材構造の組合せが平板−平板構造（例
えばガラス／ガラス、ｙＭｐ／ｙＲｐ、ガラス／ＦＲＰ
など）、透明フィルム−平板（ガラス、ＦＲＰなど）構
造などの各種のモジュール素材に対して全く同一の装置
を用いて太陽電池モジュールを製作することができる。

４）電極リード線をハンダ付けせずに、機械的な圧着に
より、シート、フィルムの圧着と同時に接続でき、ハン
ダ付けなどの工程を省略することができる。この方法は
、またリード線の新しい接続方法をも提供するものであ
る。

以下、本発明の方法を実施例を用いて詳細に例示する。

実施例１ この実施例は、第１図に示すような各種のガラス／ＰＶ
Ｂシート／太陽電池セル／　Ｐ　Ｖ　Ｂシート／白色テ
フロン系フィルムを重ね合せたモジュール素材を第２〜
第４図に示すような装置を用いて太陽電池モジュールを
製作する方法を例示する。

第１図において、１は太陽電池セル（例えば単結晶Ｓ１
セル、５ｉｌＪボ／結晶セル、Ｓｉ基板多結晶セル、Ｓ
ＵＳ基板基板７フルフアスβｉセルラス基板アモルファ
スＳ１セルなどを配線したもの）であり、２はガラス板
、３は箔状リード線、４は透明樹脂シート（可塑剤を含
んだ厚さ０．７６１１ＩＩＩＩ）ＰｖＢシートで自己粘
着防止材の紙や炭酸水素ナトリウムを取除いた後、調湿
したもの）であり、５は白色テフロン系フィルム（紫外
線吸収剤入りのテフロン系フィルム、「テトラ−」（ダ
ウケミカル社製）フィルム）である。

第２図に示す装置は、真空系配管３及び加熱手段４を有
する金型５、そしてその金型内を気密状ｉで作動する加
圧用シリンダー７及びシリンダー先端に設けられた弾性
体板２からなシ、太陽電池モジュール素材を圧着できる
ように構成した装置である。６はパツキンである。

第３図は、真空系３により圧力調節でき且つ加熱手段４
により加熱できる上下の金型５と、その中間に太陽電池
モジュール素材１を圧着するだめの弾性を有する圧着膜
８からなシ、上下の金型内の圧力差により太陽電池モジ
ュール素材を圧着するように構成した装置である。

第４図は、真空系３及び加熱手段４を備えた真空加熱炉
１０内に弾性体２を有する圧着ロール対９と太陽電池モ
ジュール素材１の搬送装置からなっている。１１は蓋で
ある。

これらの装置を用いて、上記の構成を甫する太陽電池モ
ジュール素材を約８０℃に加熱しながら１０ｔｒｍＨ２
以下に２〜１０分間保った後、各圧着機構により１〜５
　Ｋｇ／　ｃｎＩゲージ圧で０．５〜２０分間圧着して
一体化された太陽電池モジュールを製作した。

このように製作された太陽電池モジュールは、電池セル
の破損や気泡の残留もなく、外観、特性のいずれも良好
であった。また、８０℃〜−４０℃、１０サイクルのヒ
ートサイクル試験、釦℃で２０００時間の高温放置試験
、１０００時間のウエザロメーター試験を行なっても、
二次発泡などの外観変化、特性の低下などは認められな
かった。

比較例１ 従来技術のロール−オートクレーブ併用法による太陽電
池モジュールの製作を示す。用いた装置の概要を第５図
に示す。この方法では、モジュール素材１を前圧着ロー
ル２によって加熱炉４に導き、ヒーター５で加熱した後
、後圧ロール３により太陽電池モジュールを取出し、こ
れを加圧用配管７と加熱冷却用配置８を備えたオートク
レーブ６に装入して製品モジュールとする。

この装置を用いて、第１図に示すような構成を有する各
種の太陽電池モジュール素材Ｑラス／ＰＶＢ／太陽電池
セル／　Ｐ　Ｖ　Ｂ　／白色テトラーフィルム。セルは
単結晶Ｓ１セル、Ｓｉリボン結晶セル、８Ｕ８基板アモ
ルファスＳ１セル、ガラス基板アモルファスＳ１セルを
使用）を圧着し一体化した。主な製造条件は、（１）ロ
ール条件、前ロール加圧力２　Ｋｒ　／　ｃｔＩ、加熱
炉温度２５０℃、加熱炉通加蒔間２分、後ロール加圧力
２Ｋｔ／！、（２）オートクレーブ条件、温度１２０℃
、圧力５　Ｋｇ　／　ｃＭ、時間加分である。

この方法で製作された太陽電池モジュールでは下記の点
が観察された。

イ）太陽電池セルの一部が割れる恐れがあった。

口）角型太陽電池セルの入ったモジュール素材では、太
陽電池セルの角に気泡が残留した。

ノ・）いずれの太陽電池モジュールも室温放置試験や（
資）℃高温放置試験によ多気泡の発生（二次発泡）や増
加が認められた。

実施例２ 下記の表に示す構成を有する各種の太陽電池モジュール
素材を実施例１と同じ製造条件で、第３図に示す装置を
用いて圧着一体化−して太陽電池モジュールを製作した
。なお、表面材と裏面材が共にガラス、ＦＲＰのように
硬い材料を使用する構成体間１及び２でモジュールを作
る場合には、太陽電池セルの周囲には厚さを調整する目
的で太陽電池セルとほぼ同じ厚さのＰＶＢシートを入れ
た。

モジュール素材の構成 １） Ｎｌｌｌ：　　ガラス／ＰＶＢ／太陽電池セル／　ＰＶ
Ｂ　／７１１／２ス ２　：　　ＦＲＰ／ＰＹＢ／太陽電池セに／　Ｐ　Ｖ　
Ｂ　／’Ｆ　ＲＰ３：　透明テトラ−フィルム／　Ｐ　
Ｖ　Ｂ　／太陽電池セル／ＰＶＢ／鉄板 ４：　ガラス／ＥＶＡ２）／太陽電池セル／ＫＶＡ／白
色テトラ−フィルム ３） ５：　ガラス／アイオノマー／太陽電池セル／アイオノ
マー／白色テトラ−フィルム 注１）ステンレス基板アモルファスＳ１セル、ガラス基
板アモルファスＳ１セル、リボン結晶Ｓ１セルを使用。

２）エチレン−酢ビ共重合体、　ＸＸＸＸＸＸ×　　×
××××××××　。

３）アイオノマー、　ＸＸＸＸＸ　　　ＸＸＸ××××
××。

上記のように製作された各種構成の太陽電池モジュール
は、電池セルの破損、気泡の残留、特性の低下を認めな
かった。また、（資）℃、２０００時間高温放置試験及
び８０℃〜−４０℃ヒートサイクル試験においても気泡
の発生、特性の低下は認められなかった。

比較例２ 第２図に示す装置を用いるが、ただし真空条件を与えな
いで、ガラス／ＰＶＢ／太陽電池セル（ＳＵＳｉ＆アモ
ルファスＳ１セル）／ＰＶＢ／テトラーフィルムの構成
に重ね合せたモジュール素材を金型温度間℃、加圧力３
　Ｋｇ／　ｔ：ｒｌの条件で太陽電池モジュールを製作
した。このモジュール中には気泡が残留していたので、
さらに１５０℃、圧力５　Ｋ９／　Ｃａのオートクレー
ブで処理した。この方法で作製された太陽電池モジュー
ルは、モジュールの角に気泡が残留し、また８０℃高温
試験では気泡の発生（二次発泡）やその増加が認められ
た。

実施例３ 実施例２に製造された各種構造のモジュールのうちで、
例えば裏面材がチタンホワイト入りテフロン系フィルム
（テトラ−フィルム）のトキハ、フィルムとＰＶＢの接
着力が弱いことがわかった、。

このため１５０℃の乾燥機で１時間処理するか又は２５
０℃の熱風を５分間吹き付けることにより接着力が非常
に向上することがわかった。

実施例４ 第１図に示す構成の太陽電池モジュールの製造にあたり
、熱可塑性樹脂シートとして、エチレン−酢酸ビニル共
重合体（Ｆｊ’ＶＡ、）フィルム、メタクリル（ＰＭＭ
Ａ　）フィルム、アイオノマー（１０）フィルム、ＥＶ
Ａ／ＩＯのラミネートフィルム、ＰＳ／工Ｏのラミネー
トフィルムをそれぞれ用い、第３図に示すモジュール化
装置を用い、実施例１と同じ条件下で実施した。ただし
、金型の温度は次の通りに設定した。

ＥＶＡ　：　１１０℃、　　　　ＰＳ　：　１５０℃、
ＰＭＭＡ：１５０℃、　　　　工ｏ　：　１ｏｏ℃、Ｅ
ＶＡ／工ｏ　：　１２０℃、　　ＰＳ／工ｏ　：　１３
０℃これらの各種の熱可塑性樹脂シートを用いた太陽電
池モジュールは、気泡の含有が全くなく、特性の低下も
認められなかった。さらに、（資）℃高温放置試験、８
０℃〜−４０℃ヒートサイクル試験などにおいても気泡
の発生やセル特性の低下は認められなかった。

実施例５ 太陽電池セルをガラス／　Ｐ　Ｖ　Ｂシートの上に置き
、配線用リード線を・・ンダ付などの固定作業を行なう
ことなしに配置した。その上にＰＶＢ７−）／テトラー
フィルムを重ね合せた。リード線は、銅箔上に銀、鉛な
どの軟質金属をメッキしたものを使用した。この重ね合
せ構造のモジュール素材を実施例１と同じ方法で圧着し
て一体化した。これによシセルーリード線−ＰＶＢが意
図した位置から動くことなく良好に密着したモジュール
が得られた。この太陽電池モジュールは、電池セルの破
損や気泡の残留もなく、外観、セル特性も良好であった
。また、８０℃〜−４０℃、１０サイクルのヒートサイ
クル試験、８０℃、２０００時間の高温放置試験及び１
０００時間のウエザロメーター試験を行々つても、二次
発泡などの外観変化、特性の低下は認められなかった。

この方法は、リード線の接続も同時にできるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法によりモジュール化できる代表
的な太陽電池モジュール素材の構成を示す正面図（Ａ）
及び側面図（Ｂ）である。 第２図、第３図及び第４図は、本発明の方法の実施に用
いることのできる太陽電池モジュールの製造装置を示す
概略図である０ 第５図は、従来技術による太陽電池モジュールの製造装
置の概略図である０ １・・・太陽電池モジュール素材、２・・・弾性体板、
３・・・真空系、４・・・加熱手段、５・・・金型、６
・・・パツキン、７・・・加圧用シリンダー、８・・・
圧着膜、９・・・圧着ロール対、１０・・・真空加熱炉
、１０ａ・・・蓋、１１・・・太陽電池セル、　１２・
・・ガラス板、１３・・・箔状リード線、１４・・・透
明樹脂シート、１５・・・白色テフロン系フィルム、１
０１・・・モジュール素材、１０２・・・前圧着ｏ−ル
、１０３・・・後圧ロール、１０４・・・加熱炉、１０
５・・・ヒーター、１０６・・・オートクレーブ、１０
７・・・加圧用配管、１０８・・・加熱冷却用配管。 特許出願人　富士電機製造株式会社 同　　　　　株式会社富士電機総合研究所−４２“

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）表面材／透明熱可塑性樹脂シート／太陽電池セル
   ／熱可塑性樹脂シート／裏面材の順に構成された太陽電
   池モジュール素材を減圧下に付して該モジュール素材中
   の空気などのガスを除去した後、熱可塑性樹脂の融点以
   上の温度で弾性体により加圧し圧着することにより一体
   化することからなる太陽電池モジュールの製作方法、。 （２、特許請求の範囲第１項記載の太陽電池モジュール
   の製作方法において、モジュール素材を１０ｍＨｆ以下
   の減圧下に２〜１０分間付すことを特徴とする製作方法
   。 （３）特許請求の範囲第１項記載の太陽電池モジュール
   の製作方法において、モジュール素材を１〜５に９／ｃ
   １１１ゲージ圧下に０．５−２０分間付すことにより一
   体化することを特徴とする製作方法。