JP5025590B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池ストリングを備える太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池は、クリーンで無尽蔵に供給される太陽光を直接電気に変換するため、新しいエネルギー源として期待されている。このような太陽電池１枚当りの出力は数Ｗ程度である。そのため、家屋やビル等の電力源（エネルギー源）として太陽電池を用いる場合には、配線材によって互いに接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールが用いられる。

各太陽電池は、受光面側保護材と裏面側保護材との間において、封止材によって封止される。封止材は、使用環境における温度変化に応じて膨張と収縮を繰り返す。そのため、各太陽電池を互いに接続する配線材は、封止材の膨張と収縮に応じて応力を受ける。その結果、配線材に曲げ加工が施されている場合、曲げ加工された部分に応力が集中することによって、配線材が破断するおそれがあった。

そこで、一の太陽電池の受光面と、一の太陽電池に隣接する他の太陽電池の裏面とを、直線状の配線材によって互いに電気的に接続する手法が提案されている（特許文献１参照）。この手法によれば、配線材に曲げ加工が施されないため、封止材の膨張と収縮によって配線材に破断が生じることを抑制できる。

特開２００１−２４４４９１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の手法では、各太陽電池の受光面が同一面上に設けられないため、各太陽電池の配置角度に応じて封止材を複雑に成形する必要があった。具体的には、太陽電池モジュールのラミネート工程において、受光面側保護材上に封止材及び複数の太陽電池を順次積層する場合、封止材の表面は階段状に成形される。そのため、特許文献１に記載の手法では、太陽電池モジュールの生産性が低下するという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールの生産性の低下を抑制可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法は、第１主面と第１主面の反対側に設けられる第２主面とをそれぞれ有する第１太陽電池及び第２太陽電池を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、第１太陽電池の第１主面と第２太陽電池の第２主面とを、直線状の配線材によって電気的に接続する工程Ａと、第１太陽電池の第１主面上のうち第２太陽電池側に緩衝材を配置する工程Ｂと、第１保護材と、第１封止材と、配線材によって接続された第１太陽電池及び第２太陽電池と、第２封止材と、第２保護材とを順次積層することによって、積層体を形成する工程Ｃと、積層体をラミネートする工程Ｄとを備え、工程Ｃにおいて、第１太陽電池の第１主面は、第１封止材のうち第１太陽電池と対向する面に対して所定の角度を成すことを要旨とする。

本発明の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、緩衝材は、第１太陽電池の受光面と第１封止材との間に形成される空間を埋めるように配置される。そのため、後工程において、第１太陽電池を第１封止材に圧着する場合に、第１太陽電池の配線材と接する端部が配線材に押されて破損することを抑制できる。また、緩衝材が第１太陽電池の受光面上に配置されるので、第１封止材を複雑な形状に成形する必要がない。

本発明の特徴に係る工程Ｂにおいて、緩衝材を第１太陽電池の第１主面上に仮固定してもよい。

本発明の特徴に係る工程Ａと工程Ｃとの間に、第２太陽電池の第２主面上のうち第１太陽電池側に緩衝材を配置する工程Ｅを備え、工程Ｃにおいて、第２太陽電池の第２主面は、第２封止材のうち第２太陽電池と対向する面に対して所定の角度を成してもよい。

本発明の特徴に係る工程Ｂにおいて、載置台に載置された緩衝材上に第１太陽電池を配置してもよい。

本発明によれば、太陽電池モジュールの生産性の低下を抑制可能な太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（太陽電池モジュールの構成）
以下において、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成を示す側面図である。図２は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の構成を示す平面図である。

太陽電池モジュール１００は、図１及び図２に示すように、４本の太陽電池ストリング１、受光面側保護材２、裏面側保護材３、封止材４を備える。

４本の太陽電池ストリング１は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間において、封止材４によって封止される。太陽電池ストリング１は、配列方向Ｈに沿って配列される３個の太陽電池１０と、各太陽電池１０を互いに電気的に接続する第１配線材１１と、各太陽電池ストリング１の両端に電気的に接続される第２配線材１２とを備える。各太陽電池ストリング１は、図２に示すように、配列方向Ｈに略直交する直交方向Ｔにおいて、それぞれ平行に配置されており、渡り配線材１３によって電気的に接続される。

各太陽電池１０は、図１に示すように、光を受ける受光面１０Ａと、受光面１０Ａの反対側に設けられる裏面１０Ｂとを有する。また、図示しないが、各太陽電池１０は、受光によって光生成キャリアを生成する光電変換部と、光生成キャリアを光電変換部から収集する収集電極とを有する。収集電極は、受光面上及び裏面上それぞれに形成されており、第１配線材１１に電気的に接続される。なお、各太陽電池１０の寸法は任意に設定できるが、例えば、７０ｍｍ×９０ｍｍ角、３００μｍ厚とすることができる。

ここで、各太陽電池１０は、受光面側保護材と平行ではない。具体的には、図１に示すように、各太陽電池１０の受光面１０Ａは、受光面側保護材２のうち裏面側保護材３と対向する裏面側対向面２Ａと所定の角度αを成す。各太陽電池１０の裏面１０Ｂは、裏面側保護材３のうち受光面側保護材２と対向する受光面側対向面３Ａと所定の角度αを成す。

第１配線材１１は、薄板状或いは縒り線状に成形された銅等の導電材を用いて形成される。このような導電材の表面は、共晶半田などによってメッキされていてもよい。なお、第１配線材１１の寸法は任意に設定できるが、例えば、直交方向Ｔにおける幅を１ｍｍ、導電材を２００μｍ厚、メッキ層を４０μｍ厚とすることができる。

第１配線材１１は、半田や樹脂接着剤などの導電性接着剤によって各太陽電池１０に電気的に接続される。各太陽電池１０の受光面１０Ａは一の導電型を有しており、各太陽電池１０の裏面１０Ｂは他の導電型を有する。従って、一の太陽電池１０の受光面上に形成された収集電極と、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０の裏面上に形成された収集電極とに、第１配線材１１を接続することによって、一の太陽電池１０と他の太陽電池１０とが電気的に直列に接続される。

ここで、本実施形態では、図１に示すように、第１配線材１１は直線状に形成されており、一の太陽電池１０と他の太陽電池１０との間において曲げ加工されていないことに留意すべきである。従って、第１配線材１１は、太陽電池１０の受光面１０Ａ及び裏面１０Ｂそれぞれと平行に配置されている。

第２配線材１２及び渡り配線材１３は、第１配線材１１と同様の材料によって形成される。

受光面側保護材２は、各太陽電池１０の受光面側に配置され、太陽電池モジュール１００の表面を保護する平板状の部材である。受光面側保護材２としては、透光性及び遮水性を有するガラス、透光性プラスチック等を用いることができる。

裏面側保護材３は、各太陽電池１０の裏面側に配置され、太陽電池モジュール１００の背面を保護する平板状の部材である。裏面側保護材３としては、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂フィルム、Ａｌ箔を樹脂フィルムでサンドイッチした構造を有する積層フィルムなどを用いることができる。

封止材４は、受光面側保護材２と裏面側保護材３との間で太陽電池ストリング１を封止する。封止材４としては、ＥＶＡ、ＥＥＡ、ＰＶＢ、シリコン、ウレタン、アクリル、エポキシ等の透光性の樹脂を用いることができる。なお、封止材４には、架橋剤が含まれている。

なお、以上の構成を有する太陽電池モジュールには、Ａｌフレームや端子ボックスを取り付けられていてもよい。

（太陽電池モジュールの製造方法）
以下において、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法について、図面を参照しながら説明する。

まず、配列方向Ｈに沿って配列された３個の太陽電池１０を、直線状の第１配線材１１によって互いに電気的に接続する。具体的には、一の太陽電池１０の受光面１０Ａと他の太陽電池１０の裏面１０Ｂとに第１配線材１１を接続する。また、３個の太陽電池１０の両端に位置する太陽電池１０に第２配線材１２を接続する。このように作製される太陽電池ストリング１を４本準備する。

次に、図３（ａ）に示すように、各太陽電池ストリング１を載置台２０上に載置する。続いて、一の太陽電池１０の受光面１０Ａ上のうち、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０側に緩衝材４ｐを配置する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、一の太陽電池１０の受光面１０Ａと他の太陽電池１０の裏面１０Ｂとの間に形成される段差をなくすように緩衝材４ｐを配置する。緩衝材４ｐは、上述した封止材４と同様の材料によって形成される。なお、一の太陽電池１０の受光面１０Ａと他の太陽電池１０の裏面１０Ｂには、第１配線材１１が接続される。

なお、一の太陽電池１０の受光面１０Ａ上に緩衝材４ｐを配置する場合、一の太陽電池１０を加熱することが好ましい。具体的には、載置台２０に内蔵される加熱機構によって、太陽電池ストリング１を約１００℃に加熱する。これによって、緩衝材４ｐは軟化され一の太陽電池１０の受光面１０Ａに接着（仮固定）される。

次に、図４（ａ）に示すように、各太陽電池ストリング１を上下裏返して載置台２０上に載置する。続いて、一の太陽電池１０の裏面１０Ｂ上のうち、一の太陽電池１０に隣接する他の太陽電池１０側に緩衝材４ｑを配置する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、一の太陽電池１０の裏面１０Ｂと他の太陽電池１０の受光面１０Ａとの間に形成される段差をなくすように緩衝材４ｑを配置する。緩衝材４ｑは、上述した緩衝材４ｐと同様の材料によって形成される。

なお、一の太陽電池１０の裏面１０Ｂ上に緩衝材４ｑを配置する場合、緩衝材４ｐを配置する場合と同様に、一の太陽電池１０を加熱することが好ましい。これによって、緩衝材４ｑは軟化され一の太陽電池１０の裏面１０Ｂに接着（仮固定）される。

次に、各太陽電池ストリング１の第２配線材１２に渡り配線材１３を半田接続する。

次に、図５に示すように、平板状の受光面側保護材２、シート状の第１封止材４ａ、４本の太陽電池ストリング１、シート状の第２封止材４ｂ及び平板状の裏面側保護材３を順次積層することによって積層体を形成する。ここで、各太陽電池１０の受光面１０Ａは、第１封止材４ａのうち各太陽電池１０と対向する面に対して角度αを成す。また、各太陽電池１０の裏面１０Ｂは、第２封止材４ｂのうち各太陽電池１０と対向する面に対して角度αを成す。従って、各太陽電池１０の受光面１０Ａと第１封止材４ａとの間、及び各太陽電池１０の裏面１０Ｂと第２封止材４ｂとの間に空間が形成される。本実施形態では、当該空間を埋めるように緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑが配置される。

次に、ラミネート装置によって、積層体をラミネートする。具体的には、積層体を約１５０〜２００℃に加熱しながら圧着する。これによって、第１封止材４ａ、第２封止材４ｂ、緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑが硬化される。以上によって、上述の封止材４が形成され、太陽電池モジュール１００が完成される。

（作用及び効果）
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法は、一の太陽電池１０の受光面１０Ａと他の太陽電池１０の裏面１０Ｂとを、直線状の第１配線材１１によって電気的に接続する工程と、一の太陽電池１０の受光面１０Ａ上のうち他の太陽電池１０側に緩衝材４ｐを配置する工程とを備える。

従って、太陽電池ストリング１が第１封止材４ａ上に配置された場合、一の太陽電池１０の受光面１０Ａは、第１封止材４ａのうち一の太陽電池１０と対向する面に対して角度αを成す。緩衝材４ｐは、一の太陽電池１０の受光面１０Ａと第１封止材４ａとの間に形成される空間を埋めるように配置される。そのため、後工程において、太陽電池ストリング１を第１封止材４ａに圧着する場合、第１配線材１１が一の太陽電池１０の接触端部を破損することを抑制できる。また、緩衝材４ｐを太陽電池１０の受光面１０Ａ上に配置するので、第１封止材４ａを複雑な階段状に成形する必要がない。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法は、他の太陽電池１０の裏面１０Ｂ上のうち一の太陽電池１０側に緩衝材４ｑを配置する工程をさらに備える。従って、太陽電池ストリング１上に第２封止材４ｂが配置された場合、他の太陽電池１０の裏面１０Ｂは、第２封止材４ｂのうち他の太陽電池１０と対向する面に対して角度αを成す。緩衝材４ｑは、他の太陽電池１０の裏面１０Ｂと第２封止材４ｂとの間に形成される空間を埋めるように配置される。そのため、後工程において、第２封止材４ｂを太陽電池ストリング１に圧着する場合、一の太陽電池１０の裏面１０Ｂの一部に圧力が集中することによって、一の太陽電池１０に割れや欠けが生じることを抑制できる。また、緩衝材４ｑを他の太陽電池１０の裏面１０Ｂ上に配置するので、第２封止材４ｂを複雑な階段状に成形する必要がない。

また、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法では、緩衝材４ｐは、一の太陽電池１０を加熱することによって、一の太陽電池１０の受光面１０Ａに仮固定される。また、緩衝材４ｑは、他の太陽電池１０を加熱することによって、他の太陽電池１０の裏面１０Ｂに仮固定される。従って、太陽電池ストリング１を移動する場合などにおいて、緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑが落下してしまうことを抑制できる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態とその変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施形態では、緩衝材４ｐは、一の太陽電池１０の受光面１０Ａのうち他の太陽電池１０側にのみ配置されることとしたが、これに限られるものではない。緩衝材４ｐは、第１封止材４ａと一の太陽電池１０の受光面１０Ａとの間に形成される空間を埋めるように配置されていれば良い。従って、緩衝材４ｐは、例えば、一の太陽電池１０の受光面１０Ａの略全面を覆っていてもよい。同様に、上記実施形態では、緩衝材４ｑを、他の太陽電池１０の裏面１０Ｂのうち一の太陽電池１０側にのみ配置することとしたが、これに限られるものではない。緩衝材４ｑは、例えば、他の太陽電池１０の裏面１０Ｂの略全面を覆っていてもよい。

また、上記実施形態では、緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑは、各太陽電池１０を加熱することによって仮固定されることとしたが、緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑは仮固定されていなくてもよい。

また、上記実施形態では、太陽電池モジュール１００の製造方法において、緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑそれぞれを用いたが、いずれか一方のみを用いてもよい。

また、上記実施形態では、載置台２０に載置された一の太陽電池１０上に緩衝材４ｐを配置することとしたが、これに限られるものではない。例えば、載置台２０に載置された緩衝材４ｐ上に一の太陽電池１０を配置することによって、緩衝材４ｐを一の太陽電池１０に接着してもよい。また、同様に、載置台２０に載置された緩衝材４ｑ上に他の太陽電池１０を配置することによって、緩衝材４ｑを他の太陽電池１０に接着してもよい。

また、上記実施形態では、緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑそれぞれは略三角柱状に形成されているが、これに限られるものではない。緩衝材４ｐ及び緩衝材４ｑそれぞれは、複数の部材を組み合わせることによって略三角柱状に形成されていてもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の側面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の平面図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール１００の製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１…太陽電池ストリング、２…受光面側保護材、２Ａ…裏面側対向面、３…裏面側保護材、３Ａ…受光面側対向面、４…封止材、４ａ…第１封止材、４ｂ…第２封止材、４ｐ…緩衝材、４ｑ…緩衝材、１０…太陽電池、１０Ａ…受光面、１０Ｂ…裏面、１１…第１配線材、１２…第２配線材、１３…渡り配線材、２０…載置台、１００…太陽電池モジュール

Claims (4)

1. 第１主面と前記第１主面の反対側に設けられる第２主面とをそれぞれ有する第１太陽電池及び第２太陽電池を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記第１太陽電池の前記第１主面と前記第２太陽電池の前記第２主面とを、直線状の配線材によって電気的に接続する工程Ａと、
   前記第１太陽電池の前記第１主面上のうち前記第２太陽電池側に緩衝材を配置する工程Ｂと、
   第１保護材と、第１封止材と、前記配線材によって接続された前記第１太陽電池及び前記第２太陽電池と、第２封止材と、第２保護材とを順次積層することによって、積層体を形成する工程Ｃと、
   前記積層体をラミネートする工程Ｄと
   を備え、
   前記工程Ｃにおいて、
   前記第１太陽電池の前記第１主面は、前記第１封止材のうち前記第１太陽電池と対向する面に対して所定の角度を成す
   ことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記工程Ｂにおいて、
   前記緩衝材を前記第１太陽電池の前記第１主面上に仮固定する
   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. 前記工程Ａと前記工程Ｃとの間に、
   前記第２太陽電池の前記第２主面上のうち前記第１太陽電池側に緩衝材を配置する工程Ｅを備え、
   前記工程Ｃにおいて、
   前記第２太陽電池の前記第２主面は、前記第２封止材のうち前記第２太陽電池と対向する面に対して所定の角度を成す
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記工程Ｂにおいて、
   載置台に載置された前記緩衝材上に前記第１太陽電池を配置する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。

Images