JPH09312408A - 太陽電池モジュールの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】貼り合わせた各部材間の接着力が充分強力で、
しかも生産性が良好な太陽電池モジュールの製法を提供
する。 【解決手段】片面に熱可塑性エラストマー層１を積層し
た第１の２層フィルム７と、同様に基板フィルム４の片
面に熱可塑性エラストマー層２を積層した第２の２層フ
ィルム８とで太陽電池セル９を挟み、常温の減圧雰囲気
下で加熱溶融軟化させて、両エラストマー層と太陽電池
セルを互に密着させたのち、大気圧雰囲気に戻して冷却
固化させて太陽電池セル９を封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主として電力用
として用いられる太陽電池モジュールの製法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】太陽光エネルギーを直接電気エネルギー
に変換するデバイスである太陽電池は、必要な単位電
力を端子から取り出せること、長年の使用に耐える耐
環境性があること、ユニットとしての取扱性がよいこ
と等の必要のため、太陽電池セルがパッケージングされ
たいわゆる太陽電池モジュールとして使用される。この
ような太陽電池モジュールのうち、電力用モジュール
は、信頼性，耐環境性および低価格等の要請から、スー
パーストレート方式のものが多く採用されている。

【０００３】上記スーパーストレート方式の太陽電池モ
ジュールは、一般に、図８に示すように、受光面側に配
設された透明のガラス板４０の下側に、ＥＶＡ（エチレ
ンビニルアセテート），ＰＶＢ（ポリビニルブチラー
ル）等の透明な接着樹脂４１で、直列もしくは並列に接
続された太陽電池セル４２が封入されて貼り合わせら
れ、さらにその下側に湿気の侵入を防止する防湿シート
４３が貼り付けられて構成されている。図において、４
４はゴムシール４５を介して周辺部に取り付けられる枠
体であり、４６は出力リードである。

【０００４】上記のようなスーパーストレート方式の太
陽電池モジュールを製造する場合には、一般に、ガラス
板４０の上に、接着樹脂シート４１ａ，太陽電池セル４
２，接着樹脂シート４１ｂ，防湿シート４３の順で重
ね、減圧雰囲気下で加熱して上記接着樹脂シート４１
ａ，４１ｂを溶融接着して貼り合わせることが行われ
る。そして、上記ガラス板４０，接着樹脂シート４１
ａ，４１ｂ，太陽電池セル４２，防湿シート４３等を重
ねた貼り合わせ部材４８を貼り合わせる方法として、従
来から、単一真空方式と、二重真空方式とが行われてい
る。

【０００５】上記単一真空方式は、図９に示すように、
ゴム製の袋４７の中に上記貼り合わせ部材４８を重ねた
状態で装入し、内部を排気しながらゴム製の袋４７全体
を加熱して接着樹脂シート４１ａ，４１ｂ等を仮接着し
たのち、そのゴム製の袋４７をオートクレーブ内に装入
して大気圧以上に加圧加熱して本接着することが行われ
る。

【０００６】一方、上記二重真空方式は、図１０に示す
ように、ゴム製のダイヤフラム４９で仕切られたふたつ
の真空室５０，５１を有する装置を使用し、下側真空室
５０内に貼り合わせ部材４８を装入し、まず、上記両真
空室５０，５１を同時に排気して上記貼り合わせ部材４
８の各部材間を充分に排気したのち、装置を加熱しなが
ら上側真空室５１内を大気圧に戻すことにより、ダイヤ
フラム４９が下側真空室５０内に膨らむ力を利用して貼
り合わせ部材４８を上方から加圧して接着することが行
われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記単
一真空方式では、設備的には簡単なものですむが、内部
を排気すると同時にゴム製の袋４７が大気圧で押しつぶ
されて排気コンダクタンスが小さくなり、ある程度以上
の脱気が困難になるという欠点を有している。このた
め、数万Ｐａ程度の真空度しか得られず、貼り合わせ部
材４８の各部材間の排気が充分に行われない。また、接
着樹脂４１内部の吸蔵ガスを充分に除去することもでき
ないため、貼り合わせ品の接着強度が不充分になるとい
う問題がある。

【０００８】一方、上記二重真空方式では、数百Ｐａ以
下の高い真空度を得ることが可能になり、接着樹脂４１
内部の吸蔵ガスを充分に除去でき、充分な接着強度が得
られるようになるが、設備的に複雑なものとなるうえ、
貼り合わせ専用の装置として真空室５０，５１にゴム製
のダイヤフラム４９を設置しなければならない。このた
め、設備費用が高価になるという問題がある。また、貼
り合わせ部材４８を上側からダイヤフラム４９で押さえ
付けて加圧するようになっていることから、複数の貼り
合わせ部材４８を積層して貼り合わせ処理をすることが
できないため、装置に装入できる貼り合わせ部材４８の
数が限られる。このため、一回のバッチ処理量が少な
く、極めて生産性が悪いという問題もある。

【０００９】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、太陽電池セル等の貼り合わせる各部材間の排
気を充分に行うことができて充分な接着力が得られ、し
かも生産性が良好な太陽電池モジュールの製法の提供を
その目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の太陽電池モジュールの製法は、カバーフ
ィルムの片面に熱可塑性エラストマー層が積層形成され
てなる第１の２層フィルムと、基板フィルムの片面に熱
可塑性エラストマー層が積層形成されてなる第２の２層
フィルムとを準備する工程と、上記第２の２層フィルム
の熱可塑性エラストマー層上に太陽電池セルを搭載する
工程と、減圧雰囲気下で加熱することにより上記第２の
２層フィルムの熱可塑性エラストマー層を溶融軟化させ
て上記搭載された太陽電池セルを密着させたのち、大気
圧雰囲気に戻すことにより上記太陽電池セルと熱可塑性
エラストマー層とを接着する工程と、常温雰囲気下で上
記溶融軟化状態の熱可塑性エラストマーを冷却固化させ
る工程と、上記太陽電池セルが接着された第２の２層フ
ィルムの上面に、上記第１の２層フィルムを両２層フィ
ルムの熱可塑性エラストマー層同士が対峙するよう積層
する工程と、減圧雰囲気下で加熱することにより上記両
熱可塑性エラストマー層を溶融軟化させてこれら溶融軟
化した両熱可塑性エラストマー層同士を密着させたの
ち、大気圧雰囲気に戻すことにより上記両熱可塑性エラ
ストマー層同士およびこれら両熱可塑性エラストマー層
とこれらに挟まれる太陽電池セルとを接着する工程と、
常温雰囲気下で上記溶融軟化状態の両熱可塑性エラスト
マー層を冷却固化させることにより太陽電池セルを封止
する工程とを備えたという構成をとる。

【００１１】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態を
詳しく説明する。

【００１２】この発明は、カバーフィルムの片面に熱可
塑性エラストマー層が積層形成されてなる第１の２層フ
ィルムと、基板フィルムの片面に熱可塑性エラストマー
層が積層形成されてなる第２の２層フィルムとを使用し
て太陽電池モジュールを製造する。

【００１３】太陽電池モジュールに使用する太陽電池セ
ルは、単結晶シリコン，多結晶シリコンあるいはアモル
ファスシリコン等のウェーハに、不純物拡散処理や電極
形成処理等を施して得られる太陽電池セルを、単体で、
もしくは、接続リード等によって直列または並列に接続
したいわゆるセルストリングスの状態で使用する。この
セルストリングスを形成する場合の接続状態や、セル単
体品の枚数，セル単体品の大きさ等のスペックは、必要
とされる単位電力や用途，コスト等によって適宜に選択
され、特に限定されるものではない。すなわち、この発
明において、太陽電池セルとは、セル単体品だけでな
く、セルストリングスの状態のものも含むものとする。

【００１４】上記カバーフィルムもしくは基板フィルム
の材質としては、加熱の際に溶融したり変質したりしな
ければ特に限定されるものではなく、各種のものが用い
られる。例えば、ポリエチレンテレフタレート，ポリエ
チレン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリ塩化ビニ
ル，ポリ塩化ビニリデン，ポリビニルアルコール，ポリ
カーボネート，セルロースアセテート，飽和ポリエステ
ル，ポリアミド，ポリイミド，ポリスルホン，ポリアリ
レート，ポリエーテルスルホン，ポリエーテルエーテル
ケトン，ポリエーテルイミド，ポリフェニレンサルファ
イド，ＴＰＸポリマー，ポリパラキシレン，ポリアミド
イミド，ポリエステルイミド，ポリベンズイミダゾー
ル，フッ化ビニル，アクリル，フェノール，ポリウレタ
ン，エポキシ系樹脂，ユリア系樹脂，メラミン系樹脂，
シリコーン等の樹脂材料、ガラス，セラミックス，金属
アルコキシド等の無機材料、アルミニウム，ステンレス
等の金属材料等各種の材質のものが用いられる。上記カ
バーフィルムもしくは基板フィルムは、単一の材質で使
用してもよく、また、従来から使用されているアルミ箔
をフッ化ビニルフィルムで挟んだ防湿シートのように、
複数種類のシートを積層してラミネートしたものでもよ
い。なお、この発明において、基板フィルムとは、可撓
性のあるシート状のものだけでなく、モジュール基板と
して太陽電池セルを支持しうる板状のものを含むものと
する。

【００１５】上記基板フィルムもしくはカバーフィルム
のうち、受光面側に配設される少なくともいずれか一方
は、太陽電池セルに光を照射するため、透明である必要
がある。ここで、本発明において透明とは、ＪＩＳ Ｒ
３１０６に準じて測定された可視光線透過率の値が８０
％以上の場合をいう。そして、上記基板フィルムもしく
はカバーフィルムの光透過率は、光電変換効率を向上さ
せるためにはできるだけ高いことが望まれるが、実際に
は、８５％以上のものを使用することが好ましい。な
お、太陽電池モジュールの受光面の反対側に配設される
他方のフィルムは必ずしも透明である必要はない。

【００１６】上記熱可塑性エラストマーとしては、透明
で、加熱状態で溶融軟化して密着し、かつ黄変等の変質
をしない材質であれば、特に限定されるものではなく各
種のものが用いられる。例えば、スチレン系，塩化ビニ
ル系，オレフィン系，ポリエステル系，ポリアミド系，
ウレタン系等が上げられる。これらのなかでも、特に、
比較的低温の加熱により溶融軟化して密着するうえ、耐
衝撃特性に優れるという特性を有するため、無黄変タイ
プのポリウレタンエラストマーが好適である。また、こ
の熱可塑性エラストマーも上記基板フィルム，カバーフ
ィルムと同様透明であることが好ましい。

【００１７】この発明では、上記太陽電池セル，基板フ
ィルム，カバーフィルムおよび熱可塑性エラストマーを
使用し、つぎのようにして太陽電池モジュールを製造す
る。

【００１８】まず、図１に示すように、あらかじめ上記
カバーフィルム３の片面に熱可塑性エラストマー層１を
積層形成し、第１の２層フィルム７を形成する。熱可塑
性エラストマー層１を積層形成する方法としては、特に
限定するものではなく、あらかじめシート状に形成した
熱可塑性エラストマー層１をカバーフィルムの片面に積
層して熱ロールで接合する熱ロールラミネート法、押し
出し機のスリットから熱可塑性エラストマーの溶融フィ
ルムを押し出して、手前から送られるカバーフィルム３
上に積層して冷却固化するエキストルージョンラミネー
ト法、カバーフィルム３上に接着剤を塗布してシート状
の熱可塑性エラストマー層１を積層接着するドライラミ
ネート法等各種の方法が行われる。ここで、熱可塑性エ
ラストマー層１の厚みは、熱可塑性エラストマーの材
質，太陽電池セル９の厚み等によって異なるが、太陽電
池セル９を完全に封止し、また、外部よりの衝撃に対す
る耐久性の維持と光透過率を損なわないという観点か
ら、１００〜１０００μｍの範囲に設定するのが好まし
く、２００〜５００μｍであればさらに好ましい。

【００１９】また、図２に示すように、上記基板フィル
ム４上に熱可塑性エラストマー層２を、上記同様各種の
方法であらかじめ積層形成し、第２の２層フィルム８を
形成する。

【００２０】ついで、図３に示すように、上記基板フィ
ルム４と熱可塑性エラストマー層２とからなる第２の２
層フィルム８の熱可塑性エラストマー層２上に、太陽電
池セル９を搭載する。図において、５は接続リードであ
る。

【００２１】そして、上記太陽電池セル９が搭載された
第２の２層フィルム８を、真空加熱装置に装入して真空
引きする。このときの真空度は、太陽電池セル９と熱可
塑性エラストマー層２との間の隙間の空気を充分排出す
るとともに、熱可塑性エラストマー層２等から吸蔵ガス
を排出して接着性を向上させるという観点から、できる
だけ高いことが望ましいが、実際上は、１００〜５００
Ｐａ程度に設定され、１００〜２００Ｐａ程度であれば
さらに好ましい。

【００２２】ついで、所定の真空度に達したのち、真空
加熱装置内を加熱することにより、上記熱可塑性エラス
トマー層２を溶融軟化させ、図４に示すように、熱可塑
性エラストマー層２と、第２の２層フィルム８上に搭載
された太陽電池セル９とを密着させる。このときの加熱
温度および加熱時間は、熱可塑性エラストマー層２の材
質等によって異なるが、熱可塑性エラストマー層２を溶
融軟化させて、太陽電池セル９との間に隙間が残らない
ように充分密着させることができる温度と時間に設定さ
れる。図において、６は真空加熱装置である。

【００２３】つぎに、熱可塑性エラストマー層２が充分
溶融軟化し、太陽電池セル９と熱可塑性エラストマー層
２とが充分密着したのち、真空加熱装置６内に空気を導
入し、真空から大気圧に戻る際の引圧による加圧作用を
利用して、太陽電池セル９と熱可塑性エラストマー層２
とを接着する。

【００２４】そののち、真空加熱装置６のヒータ（図示
せず）を切るか、もしくは上記太陽電池セル９が接着さ
れた第２の２層フィルム８を真空加熱装置６内から取り
出す等して、常温下で冷却することにより、溶融軟化し
た熱可塑性エラストマー層２を冷却固化させる。

【００２５】そして、図５に示すように、上述までの工
程で太陽電池セル９が接着された第２の２層フィルム８
の上に、カバーフィルム３と熱可塑性エラストマー層１
とからなる第１の２層フィルム７を、両２層フィルム
７，８の各熱可塑性エラストマー層１，２が対峙するよ
うに積層する。これにより、太陽電池セル９は、両熱可
塑性エラストマー層１，２の間に挟まれる。

【００２６】ついで、上記積層された両２層フィルム
７，８を、再び上記真空加熱装置６内に装入して真空引
きする。この真空引きの際も上述した場合と同様に、第
１の２層フィルム７の熱可塑性エラストマー層１と太陽
電池セル９との隙間の空気を充分排出するとともに、熱
可塑性エラストマー層２内等から吸蔵ガスを排出して接
着性を向上させるため、所定の真空度まで真空引きす
る。

【００２７】つぎに、所定の真空度に達したのち、真空
加熱装置６内を加熱して、上記両熱可塑性エラストマー
層１，２を溶融軟化させ、図６に示すように、第１の２
層フィルム７の熱可塑性エラストマー層１と第２の２層
フィルム８の熱可塑性エラストマー層２とを密着させ
る。このときの加熱温度および加熱時間は、両熱可塑性
エラストマー層１，２が充分に溶融軟化して、両熱可塑
性エラストマー層１，２の間に隙間が残らないように密
着する温度と時間に設定する。

【００２８】つぎに、両熱可塑性エラストマー層１，２
が充分溶融軟化し、相互に充分密着したのち、真空加熱
装置６内に空気を導入して大気圧に戻す。このときの真
空から大気圧に戻る際の引圧を利用して、図７に示すよ
うに、第１の２層フィルム７と、第１の２層フィルム８
とを加圧して上記両熱可塑性エラストマー層１，２同士
を接着して一体化するとともに、上記両熱可塑性エラス
トマー層１，２とこれらに挟まれる太陽電池セル９とを
接着し、一体化された熱可塑性エラストマー層１０内に
太陽電池セル９を封入する。

【００２９】そののち、真空加熱装置６のヒータを切る
か、接着された両２層フィルム７，８を真空加熱装置６
内から取り出す等して、常温下で冷却することにより、
溶融軟化した両熱可塑性エラストマー層１，２（すなわ
ち、一体化された熱可塑性エラストマー層１０）を冷却
固化させて、これらの間に挟まれる太陽電池セル９を熱
可塑性エラストマー層１０で封止する。

【００３０】以上のような一連の工程により、太陽電池
モジュールを製造することができる。なお、上記説明で
は、真空加熱装置６内で、ひとつの太陽電池モジュール
を貼り合わせる場合を説明したが、これに限定するもの
ではなく、真空加熱装置６内に複数の棚段を設け、１回
のバッチ処理で複数の太陽電池モジュールを貼り合わせ
るようにしてもよい。このようにすることにより、極め
て生産性を向上させることができるようになる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明の太陽電池モジ
ュールの製法は、まず、太陽電池セルを搭載した第２の
２層フィルムを減圧雰囲気下で加熱し、溶融軟化した熱
可塑性エラストマー層と太陽電池セルとを密着させ、大
気圧に戻す際の引圧を利用して接着する。ついで、この
太陽電池セルが接着された第２の２層フィルムに第１の
２層フィルムを積層して減圧雰囲気下で加熱したのち大
気圧に戻すことにより、両熱可塑性エラストマー層に挟
まれる太陽電池セルを封止する。このため、太陽電池セ
ルと両２層フィルムの間および両２層フィルム同士の間
の隙間を充分に排気して接着することができる。したが
って、従来の単一真空方式のように真空度不足で接着強
度不足になることがなく、高い接着強度が得られる。ま
た、貼り合わせる各部材を減圧雰囲気下で加熱できる装
置であれば各種の汎用型の装置を用いることができる。
したがって、従来の二重真空方式と比較しても設備的に
簡単なものですみ、設備費用が安価になる。しかも、減
圧雰囲気から大気圧に戻る際の引圧を利用して加圧接着
を行い、ダイヤフラムを使用しないことから、装置内に
複数段積層した状態での貼り合わせ処理も可能になる。
このため、１回のバッチ処理量が増え、生産性が飛躍的
に向上する。

【００３２】つぎに、実施例について説明する。

【００３３】

【実施例】下記に示す材料を準備し、先に述べた製造工
程に従って太陽電池モジュールを製造した。なお、製造
工程における諸条件を下記に続けて示す。 〔各種材料〕 カバーフィルム ：材質 ＰＶＦ 寸法 厚み０．０５０ｍｍ×１００ｍｍ×１２０ｍｍ 基板フィルム ：材質 ＰＥＴ 寸法 厚み０．１７５ｍｍ×１００ｍｍ×１２０ｍｍ 熱可塑性エラストマー：材質 無黄変タイプ透明ポリウレタンエラストマー 厚み ３００μｍ 可視光線透過率 ８８．８％ ヘイズ １．７％ グロス １３７％ 太陽電池セル ：多結晶シリコン太陽電池セル 寸法 厚み０．５ｍｍ×９７．５ｍｍ×２５．０ｍｍ 枚数 ３枚 素子結線 ３枚直列 真空加熱装置 ：真空オーブン：ＶＡＣ，タバイ エスペック社製 内寸 ６００ｍｍ×６００ｍｍ×６００ｍｍ 〔製造条件〕 真空度 ： 各々１００Ｐａ 加熱温度 ： 各々１５０℃ 加熱時間 ： 各々６０分 バッチ処理量 ： ６０モジュール

【００３４】上記のようにして太陽電池モジュールを製
造することにより、貼り合わせ部材間の排気を充分に行
うことができ、接着不良が生じることがなかった。ま
た、１回のバッチ処理で６０モジュール分まとめて処理
することができ、生産性も良かった。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の２層フィルムを示す断面図である。

【図２】第２の２層フィルムを示す断面図である。

【図３】第２の２層フィルム上に太陽電池セルを搭載し
た状態を示す断面図である。

【図４】上記太陽電池セルが搭載された第２の２層フィ
ルムを真空加熱処理する状態を示す説明図である。

【図５】太陽電池セルが接着された第２の２層フィルム
上に第１の２層フィルムを積層する状態を示す断面図で
ある。

【図６】上記積層された両２層フィルムを真空加熱処理
する状態を示す説明図である。

【図７】真空加熱処理後に大気圧に戻した状態を示す説
明図である。

【図８】従来の太陽電池モジュールを示す断面図であ
る。

【図９】従来の太陽電池モジュールの貼り合わせ工程を
示す断面図である。

【図１０】従来の太陽電池モジュールの他の貼り合わせ
工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１，２ 熱可塑性エラストマー層 ３ カバーフィルム ４ 基板フィルム ７ 第１の２層フィルム ８ 第２の２層フィルム ９ 太陽電池セル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カバーフィルムの片面に熱可塑性エラス
   トマー層が積層形成されてなる第１の２層フィルムと、
   基板フィルムの片面に熱可塑性エラストマー層が積層形
   成されてなる第２の２層フィルムとを準備する工程と、
   上記第２の２層フィルムの熱可塑性エラストマー層上に
   太陽電池セルを搭載する工程と、減圧雰囲気下で加熱す
   ることにより上記第２の２層フィルムの熱可塑性エラス
   トマー層を溶融軟化させて上記搭載された太陽電池セル
   を密着させたのち、大気圧雰囲気に戻すことにより上記
   太陽電池セルと熱可塑性エラストマー層とを接着する工
   程と、常温雰囲気下で上記溶融軟化状態の熱可塑性エラ
   ストマーを冷却固化させる工程と、上記太陽電池セルが
   接着された第２の２層フィルムの上面に、上記第１の２
   層フィルムを両２層フィルムの熱可塑性エラストマー層
   同士が対峙するよう積層する工程と、減圧雰囲気下で加
   熱することにより上記両熱可塑性エラストマー層を溶融
   軟化させてこれら溶融軟化した両熱可塑性エラストマー
   層同士を密着させたのち、大気圧雰囲気に戻すことによ
   り上記両熱可塑性エラストマー層同士およびこれら両熱
   可塑性エラストマー層とこれらに挟まれる太陽電池セル
   とを接着する工程と、常温雰囲気下で上記溶融軟化状態
   の両熱可塑性エラストマー層を冷却固化させることによ
   り太陽電池セルを封止する工程とを備えたことを特徴と
   する太陽電池モジュールの製法。