JPS601875A - 太陽電池パネル - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は太陽電池パネルに関するものである。

〔発明の技術的背景〕

太陽電池パネルの一例として低コスト、烏信頼性を目標
としたスーパーストレート型太陽電池／！ネルの一例を
第１図及び第２図により説明する。

即ち、透明カバー・ガラス（１１がパネル全体の構造的
支持体となっておシ、このカバー・ガラス（１）の片面
には、内部に直列に接続された太陽電池セル（３）よシ
成るストリングが埋め込まれた充填材（２）が接着され
ている。この充填利（２）としては、通常ポリ・ビニル
・ブチラール（以下ＰＶＢと云う）が多く用いられて来
た。充填月（２）の裏面には、裏面材料（４）が接着さ
れている。この裏面材料（４）としては第２図に示すよ
うに中間にサンドインチされた金属箔例えばアルミニウ
ム箔（６）及び両側のＺ　ＩＪ・ビニル・フロライド（
以下ＰＶＦと云う）の三層構造よシ成る。このアルミニ
ウム箔（６）は外部からの水蒸気の透過を防ぐためのも
のである。この太陽電池パネルの周辺部は第１図に示す
ように絶縁材（力を介してアルマイト処理を施したアル
ミニウム枠（８）に固定されている。この絶縁材（力と
しては、長期の信頼性を保持し、しかも低コストな材料
としてブチルゴムが用いられる。

然るに、近年、太陽電池パネルの低コスト化及び高信頼
性を促進させるために充填材（２）としてＰｖＢに代っ
てエチレン・ビニル・アセテート（以下ＥＶＡと云う）
が開発されている。

即ち、ＥＶＡはＰ’ＶＢと比較すると次のような利点が
あるからである。

（１）材料費がＫＶＡＯ方が安く現在ＰＶＢの杓子の値
段である〇 （２）拐料のプロセッシングの場合にもＥｖＡの方が簡
単である。

即ちＰＶＢＶｉＰＶＢ自身の接着を防止するため通常表
面に重そうを塗布してロール状に巻いである。そのため
太陽電池パネルの組立て工程に用いる場合には水洗処理
後、約１日の調湿処理を施さなければならない。これに
対し、ＥＶＡは水洗工程を省略でき、調湿処理もＰＶＢ
はど厳しくない。

（３）ＥＶＡによる貼合せは、架橋反応を経て形成され
るため、耐熱性、信頼性に優れている。一方ＰＶＢは架
橋反応を用いない原理によシ貼合されるため温度に対す
る軟化性は可逆的であり、高温で軟化する。

また、太陽電池パネルの信頼性試験項目については、Ｊ
　Ｐ　Ｌ　（Ｊｅｔ　Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　Ｌａｂｏ
ｒａｔｏｒｙ　）等から提案されておシ、日本でも標準
化されつつあるが、その試験項目は、例えば−４０°Ｃ
〜８０℃、ＲＨ（相対湿度）９０％以上の雰囲気下での
温湿度サイクル試験；８０℃、ＲＨ９０％以上での高温
高湿試験；−４０℃での低温試験；−４０℃〜８０℃で
の温度衝撃試験；５％塩水下での塩水霧試験力とであり
、その目的は約２０年間と言われる太陽電池パネルの寿
命を保証することである。このような試験項目を合格す
る高信頼性の太陽電池パネルを得るためにＥＶＡを用い
て貼合せを行なうには通常行なわれている、ゴム袋を用
いた一重の真空排気方式とは異なり、第３図に示す如く
二重真空方式を用いる必要がある。

即ち、第１の室（ｌυ及び第２の呈、ａ２の周囲は例え
ば剛体により囲まれ、夕゛イヤフラム（隔膜）０３）に
より分離されており、それぞれバルブ（Ｖｌ）、（Ｖ２
）を経て図示しない真空ポンプへと通じている。

この第２の室０邊に入れられる太陽電池セルを含む斜線
で示す積層体０荀は通常、第４図に示すように構成され
ている。

即ち、強化処理を施した白板ガラスなどからなる透明カ
バー・ガラス（１１，ＫＶＡ（２υ、太陽電池セル（３
）から成るストリング、ｐｖＡ（２３裏面材料（４）が
との順または逆の順に積層されている。

そして太陽電池パネルを製造する場合の貼合せ工程は例
えば次の如くでちる。即ち第１の室（１０゜第２の室（
１３を真空に排気し、積層体（１，４１をＩＣＶＡ（２
１）及び（２々が溶融状態で、しかも架橋反応を起さな
い温度領域例えば約１２０℃で加熱する。次いで第２の
室α２を真空に保ったまま、第１の室αυを大気圧に戻
す。すると夕゛イヤフラム０■を介して積層体Ｏａは真
空中で大気圧によシ圧着される。次にＥＶＡが架橋反応
を起こす温度領域迄加熱する。この温度は約１５０℃で
ある。この温度で架橋反応が終了する迄保持し、次いで
冷却後、積層体α荀を取り出す。以上の工程により第１
図の一部に示すようなＥＶＡの充填材（２）を用いた太
陽電、池／ξネルが形成され、貼合せ工程が終了する。

〔背景技術の問題点〕 しかし、上述の材料の構成の積層体を用いると、ＥＶＡ
が溶融状態の真空下で加圧されるため、太陽電池セルの
移動が発生する。即ち、所望の位置にセル（３）を半田
付により固定セットしても貼合せ後は例えば第５図の如
く中央の２列のセル（３）が接触し両側の列のセル（３
）は外側へ移動する現象が生じる。そして甚しい場合に
はガラス板（１）の外側へ出てしまうセル（３）もある
。この外側への移動を防止するには、積層体０ａの周辺
をテーピングすることが考えられるがこの場合には第６
図に示すように各列のセル（３）が中央−・移動し、セ
ル（３）同志が接触するという現象が生じる。そしてセ
ル（３）同志で接触すると、外観的な問題ばかりでなく
、太陽継池として所望の起電力が得られない短絡現象が
生じる。

更に、移動によるセル（３）間の接触を防ぐだめ、第７
図に示す如くセル（３）の裏面側において、セル（３）
間を電気的に接続するリボンリード（ハ）の他に横方向
の隣接セル間の距離を一定に保つため剛体よりなる絶縁
体のブリッジ（イ）を接着剤を介してセル（３）に固定
することが考えられる。しかしブリッジ（イ）の数が多
いこと、接着作業があることによシ、工程が煩雑になり
更にセル（３）間の接触は防止出来ても貼合せ工程後ス
）　ＩＪング全体が移動するという問題点がある。即ち
、カバー・ガラス端面付近迄セル（３）が移動するとか
、ガラス板の外側へ出てしまうという現象である。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり充填材
としてＥＶＡを用いた場合にもセルの移動が起らない低
コスト、高信頼性の太陽電池パネルを提供することを目
的としている。

〔発明の概要〕

本発明は透明カバーガラスと、この透明カバーガラスの
一面に接着され、内部に直列しまたは並列に接続される
複数個の太陽電池セルよりなるストリングを含有する充
填材と、この充埴拐の裏面に設けられる裏面材料とを有
する太陽電池パネルに於てガラス繊維群を少くとも充填
材中のストリングの直下または直上に設けたことを特徴
とする太陽電池パネルであシ、ガラス繊維群が主に長さ
１０（１＋ｍ以上のガラス繊維からなること、ガラス繊
維群がマット状に形成されていること、充填材がエチレ
ン・ビニルアセテートであることを実施態様としている
。

〔発明の実施例〕

次に第８図によυ本発明の太＋１電池パネルの実施例を
説明する。図中従来例と同一符号は同一部分を示す。

即ち、全体の構造的支持体となる肉厚３朋の強化ガラス
からなる透明カバーガラス（１）の片面には肉厚０．８
間のＥＶＡシートからなる充填材０Ｄ太陽電池セル（３
）を直列または並列に接続したストリング、例えば日本
板硝子（株）判面品名マイクログラｘｃｐａ−ｚ４（肉
厚０．２０　ｍｍ　）長ガラス繊維のマットを２枚重ね
たガラス繊維群（’Ｉ１１、肉厚０．８間のＥＶＡシー
トからなる次項材（２り肉厚２０μｍのアルミニウム箔
が中間にサンドインチされ両側に肉厚２５μｍのＰＶＦ
を有するシートからなる裏面材料（４）を積層体（１４
）とする。この場合実際の製造工程では透明カバー・ガ
ラス（１）上に順に乗せる。

即ち第８図とは上下反対となる。

ところで従来ガラス繊維を太陽電池パネルに使用した例
としては本発明のセルの移動を防止するというものとは
別の観点にょシ、Ｕ、Ｓ、　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ
　ＥｎｅｒｇｙのＡｎｎｕａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ　、　”
　Ｉｎｖｅｓｔｌｇａｔｌｏｎ　ｏｆ　ＴｅｓｔＭｅｔ
ｈｏｄｓ　、　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｇｓ　ｆｏｒ　５ｏｌａｒＣ
ｅｌｌ　Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｌｏｎｓ”　（Ｊｕｎｅ
　１９７９）のｐａｇｅｌＯ−１＋および”Ｆｉｎａｌ
　Ｒｅｐｏｒｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｖｅｇｔｌｇａｔ
ｌｏｎ　ｏｆ　Ｐｒｏｐｏａｅｄ　ＰｒｏｅｅｔｓＳｅ
ｑｕｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ａｒｒａｙ　Ａｕｔｏ
ｔｒｌＩＬｔｅｄ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　Ｔａ５ｋ　（Ａ
ｕｇ　。

１９８０　）のｐａｇｅ　２３３によって知られている
。そしてこれらの主要な目的は ａ）太陽電池セルとカバーガラスとの距離を固定し応力
を緩和する。

ｂ）セルと裏面材料間の絶縁抵抗を維持する。

Ｃ）真空排気の際の空気の通路となる。

である。そしてこれら文献での結論としてＣｒａｎｅｇ
ｌａｓｓ　２３０　’が最も良く、Ｃｒａｎｅ　ａｎｄ
　Ｃｏｍｐａｎｙによシ製造されているとしている。

このＣｒａｎｅｇｌａｓｓ　２３０は長さ数１０朋以下
の短ガラス繊維を主成分としバインダを１０％以上用い
て固めたガラス不織布であって、本発明に使用されるバ
インダの成分が数％程度以下であり、長さが例えば２ｍ
の連続繊維からなる長ガラス繊維のものとは明確に区別
される。

特にマイクログラスＣＦＧ−２４では、長さ約２ｍ、太
さ１０μｍの長ガラス繊維群が約１２０度の角度で交差
しているのに対し、ＣｒａｎｅｇｌａＩ！ｓ　２３０は
、長さ数１０ｍｍ以下の短ガラス繊維がランダムに和紙
のように固められているものである。

本実施例ではマイクログラスＣＦＧ−２４と共にＣｒａ
ｎｅｇｌａｓｓ　２３０　（肉厚０．００５インチ）も
第８図の０１）として用い同様の実験を行なった。

第８図に示すようにセットした積層体０１１）は従来と
同様に第３図に示す二重真空方式の貼合せ装置によって
貼合せる。

貼合せ工程での典型的なスケジュールを第９図に示す。

即ち先ず予備的な真空排気を例えば１０分間行なう。こ
れにより加熱前での真空度は例えば０．０５　Ｔｏｒｒ
程度になる。次に加熱を開始する。

昇温勾配は例えば４℃／　ｍｉｎである。ＥＶＡが溶融
する温度は約８５℃であシ、架橋反応が開始するのは１
３０℃である。積層体０ａの温度が１２０℃に到達した
時、第１の室（１１）を大気圧に戻し積層体Ｏａを真空
中で圧着する。次いで１５０℃に到達するまで温度上昇
し、１５０℃に到達した後、架橋反応を充分に行なわせ
るために例えば２０分間保持する。次いで冷却し積層体
０滲の温度が例えば５０℃以下に冷却された後、第２の
室（Ｉ邊を大気圧に戻す。この場合マイクログラスＣＦ
Ｇ−２４及びＣｒａｍｅｇｌａｓｓ　２３０は、太陽電
池セル（３）の移動を抑えると共にＥＶＡとも良くなじ
み気泡の欠陥も生ぜずにストリングが貼合される。

陽′亀池ノξネルとして完成させるためには第１図に示
すようにアルミニウム枠（８）と絶縁材（力として例え
ばブチル・ゴムを介して枠組みを行ない終了する。

マイクログラスＣＦＧ−２４及びＣｒａｎｅｇｌａｓｓ
　２３０を用いた太陽電池パネルの信頼性試験として高
温高湿試験を行ない比較した結果を第１表に示す。

条件は８０℃、ＲＨ９０％であり、時間は５００時間時
間外った。

即ちマイクログラスを用いた場合には高温高湿試験にお
いて良好であるのに対し、Ｃｒａｎｅｇｌａｓｓ　２３
０を用いた場合にはＣｒａｎｅｇｌａｓｓの変色現象が
１６８ｈｒ経過後に起きた。

次にマイクログラスＣＦＧ−２４及びＣｒａｎｅｇｌａ
ｓ＋＋２３０を用いた場合の信頼性試験にかける前の初
期外観試験として貼合せ時の最高温度と外観との関係を
第２表に示す。なお最高温度の保持時間は２０分とした
。

第　２　表 即ち、マイクログラスを用いた場合には、１４５℃〜１
６０℃の温度範囲にわたって外観良好であるのに対し、
Ｃｒａｎｅｇｌａｓｓを用いた場合には約１５５℃でＣ
ｒａｎｅｇｌａｓｓの変色が開始する。

次にマイクログラスＣＦＧ−２４及びＣｒａｎｅｇｌａ
ｓｓ２３０自身の大気中での焼成実験、即ち、焼成温度
と外観との関係を第３表に示す。但し保持時間は３０分
である。

第３表 即ち、ガラス繊維の軟化開始温度は約７００’Ｃであり
、マイクログラスは約６００℃までマットとして初期の
強度がある。一方Ｃｒａｎｅｇｌａｓｓは約１５０℃よ
シ着色を開始し、５００’Ｃで着色が消えるがバインダ
の蒸発と短繊維であるために、強度は低下し使用には耐
えられない。

第ｉｏ図に５ｏｏ℃で焼成したＣｒａｎｅｇｌａｓｓ　
２３０を用い、第８図の積層体（３＋）を形成して貼合
せた場合の太陽電池パネルを示す。図を見てもわかるよ
うにＣｒａｎｅｇｌａｓｇのしわの発生と共にセル（３
）の移動によるセル（３）間の接触が起っている。また
第１１図にマイクログラスＣＦＧ−２４を用いて製造し
組立てた太陽電池パネルを示す。図を見てもわかるよう
にセル（３）の間隔が一定に保たれ良好なノミネルが出
来ている。

即ち、Ｃｒａｎｅｇｌａｓｇ　２３０を用いて太陽電池
パネルを製造した場合にはセルの移動を防止できるが、
一方、短ガラス繊維を用い、バインダによシガラス繊維
間を固定して布としての強度を維持しているため、使用
するバインダＶｉＩＯ％を越えるような多量となり、信
頼性試験、特に高温での試験では変色が起こシ太陽電池
パネルの劣化となる。

一方マイクログラスＣＦＧ−２４を用いた場合には、セ
ルの移動防止が可能であることのほかに長ガラス繊維を
用いているためマットとしての強度を保つのには少量の
バインダまたはバインダなしでも済み、信頼性試験にお
いて劣化を起こすようなことがない。またマイクログラ
スの価格も安く、安定したパネルの生産が可能であるの
みならず、低コスト、高信頼性の太陽電池パネルを提供
することが可能である。

なお、本実施例では長ガラス繊維群からなるマイクログ
ラスを第８図に示すようにストリングの直下に挿入して
セルの移動を防止したが、ストリングの直上、即ち、第
８図の充填材Ｑυと太陽電池セル（３）の間に挿入して
も太陽電池セルの移動を防止できる。このようにセル（
３）の直上に挿入した場合には充填材ｅυとして例えば
ＢＶＡを用いた場合には、ＥＶＡとガラス繊維の屈折率
の差は小さいのでセル（３）直上での光の反射による損
失は殆ど無視できる。またストリングの少なくとも直上
あるいは直下に長ガラス繊維群よりなるマイクログラス
を挿入し、更に例えば真空排気などを目的として他の位
置例えばカバーガラス（１）と充姐■υの間に挿入して
もよいことはもちろんである。

また本実施例ではストリング直下の位置に肉厚０、２０
　ｍｍのマイクログラスｃＦＧ−２４を２枚用いたが、
これは１枚でもよいし、他の厚さのものを用いてもよい
。

なお、本実施例による長ガラス繊維群の長さは約２ｍの
ものを用い、太陽電池、ｏネルの大きさ約１２１０　ｙ
　Ｘ約４１０閂に切断して用いたが、小型の太陽電池パ
ネルを考慮し、またＣｒａｎｅｇｌａｓｓ　２３０に用
いられている短ガラス繊維の長さが約２０−〜３０Ｕで
あるのに対し、長ガラス繊維の下限として１００順もあ
れば、バインダの含有量を少量にすることが可能であシ
、本発明の効果が表われる。

また、本実施例による長ガラス繊維群として約１２０度
に交差したマットのＣＦＧ−２４を用いた場合を例に取
り詳述したが、長ガラス繊維を用いたクロス例えばマイ
クログラス・クロス（商品名）（日本板硝子製Ｙ　Ｅ　
Ｈ１００１等）を太陽電池セル下に敷いても同様の効果
、即ち、セルの移動を防ぐことができる。なお、Ｙ　Ｅ
Ｈ１００１はＥＶＡなどの充填材ガどと完全に々じませ
ることはできず、セル上に用いるとクロスの模様が残る
。

更に本発明の太陽電池パネルは高温高湿試験の他の信頼
性試験例えば−４０℃〜８０℃、ＲＨ９０％、５０サイ
クルの試験；−４０℃での低温保持試験；塩水噴霧試験
においても長ガラス繊維群を用いたことによる障害をは
じめ他の問題も発生しない。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば充填材として安価なＥＶＡ
を用いた場合にもセルの移動が起らない低コスト、高品
位、高信頼性の太陽電池パネルが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は太陽電池パネルの断面図、第２図は裏面材料の
概略断面図、第３図は二重真空方式の貼合せ装置の概略
説明図、第４図は従来の太陽電池パネルの積層体を示す
断面図、第５図及び第６図は太陽電池パネルの製造工程
中に発生するそれぞれ異なるセルの配列の不具合を示す
説明図、第７図はセルの配列の不具合をなくす構造の一
例を示す裏面図、第８図は本発明の太陽電池パネルの一
実施例の積層体を示す断面図、第９図は貼合せ工程の典
型的なスケジュール図、第１０図はＣｒａｎｅ−ｇｌａ
ｓｓを使用した時のセルの配列を示す説明図、第１１図
はマイクログラスを使用した時のセルの配列を示す説明
図である。 １・・・カバーガラス　２．２１．２２・・・充Ｊｌ　
材３・・・太陽電池セル　４・・・裏面材料１１・・・
第１の室　１２・・・第２の室１３・・・グイヤ７ラム
　１４・・・積層体２６・・・ブリッジ　３１・・・長
ガ２ス繊維群代理人　弁理士　井　上　−力 筒　２　図 第　３　図 第　５　図　第　６　口 筒　７　図 第　８　図 ｊ／４ 第　９　図 両開（ｈｒ） 第１０図　第１１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　カバーガラスの片面に接着され、内部に直列ま
   たは並列に接続された複敷個の太陽電池セルよシなるス
   ）　ＩＪソング含む充填材と、前記充填材の裏面に形成
   された裏面材料とを有する太陽電池パネルに於て、少な
   くとも前記充填材中の前記ストリングの直下あるいは直
   上にガラス繊維群を設けたことを特徴とする太陽電池パ
   ネル。
2. （２）　ガラス繊維群が主に長さ１００間以上の長ガラ
   ス繊維からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の太陽電池パネル。
3. （３）　ガラス繊維群が主に長さ１００朋以上の長ガラ
   ス繊維のマットからなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の太陽電池パネル。
4. （４）　充填材がエチレン・ビニル・アセテートである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽電池
   ノゼネル。