JP2017139334A - 太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】意匠性が高く、高出力の太陽電池モジュールを得ること。
【解決手段】太陽電池セル２０と、光透過性を有する絶縁性樹脂からなり太陽電池セル２０の受光面側および側面側を被覆した状態で配置された受光面側封止層２と、太陽電池セル２０における受光面と対向する裏面側を被覆した状態で配置された薄膜シート層４と、受光面側封止層２の受光面側に配置されて光透過性を有する光透過性基板１と、白色系の絶縁性樹脂層５ａの裏面側に重なった状態で配置された白色系の絶縁性樹脂からなる白色系の絶縁性樹脂層５ａと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池セルが樹脂材料からなる封止材により封止された太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法に関する。

従来、一般的な太陽電池モジュールの構造の１つに、受光面側保護部材であるガラス基板などの光透過性基板と、受光面側封止層と、太陽電池アレイと、裏面側封止層と、裏面側保護部材であるバックフィルムとが順次積層された構造がある。この場合、裏面側封止層は、絶縁性能を確保するために必要な部材である。また、太陽電池モジュールの封止層に用いられる封止材料としては、エチレン酢酸ビニル共重合体（Ethylene-Vinyl Acetate：ＥＶＡ）が一般的に使用されている。

一方で、ＥＶＡと比べて水蒸気バリア性が優れたポリオレフィン系樹脂を封止材として用いる技術が検討されている。特許文献１には、受光面側透明保護部材と裏面側保護部材との間に太陽電池素子を樹脂封止シートにより封止してなる太陽電池モジュールであって、太陽電池素子に隣接する２枚の樹脂封止シートのうち受光面側が架橋性のＥＶＡ、裏面側が熱可塑性の粘着性ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする太陽電池モジュールが開示されている。ポリオレフィン系樹脂、例えばポリプロピレン系樹脂は、ＥＶＡと比べて水蒸気バリア性が優れたものであり、また、安価である。一方で、ポリオレフィン系樹脂は、接着性が低いという問題がある。

特開２０１２−２２２０６７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、裏面側の樹脂封止シートのポリオレフィン樹脂が白色系のポリオレフィン樹脂でなければ、太陽電池モジュールに入射した光の裏面側での反射の有効活用による、より高いモジュール出力を得ることができない。一方で、白色系のポリオレフィン樹脂を用いた場合には、ラミネート加工により太陽電池モジュールを成形する際に、白色系のポリオレフィン樹脂が受光面側の樹脂封止シートのＥＶＡに混ざり込んで意匠性が低くなる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、意匠性が高く、高出力の太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルと、光透過性を有する絶縁性樹脂からなり太陽電池セルの受光面側および側面側を被覆した状態で配置された受光面側封止層と、太陽電池セルにおける受光面と対向する裏面側を被覆した状態で配置された第１の裏面側封止層と、受光面側封止層の受光面側に配置されて光透過性を有する受光面側保護部材と、第１の裏面側封止層の裏面側に重なった状態で配置された白色系の絶縁性樹脂からなる第２の裏面側封止層と、を備える。

本発明によれば、意匠性が高く、高出力の太陽電池モジュールが得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールを示す模式断面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池アレイにおける太陽電池セルを示す要部断面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法を示す模式断面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法を示す模式断面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法を示す模式断面図 本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造に用いられる太陽電池モジュール製造装置を示す模式断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールおよび太陽電池モジュールの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。

実施の形態
図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０を示す模式断面図である。図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池アレイ３における太陽電池セル２０を示す要部断面図である。本実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０は、受光面側に配置された受光面側保護部材である光透過性基板１上に、光透過性を有する絶縁性樹脂からなる受光面側封止層２と、光起電力素子である複数の太陽電池セル２０が電気的に接続された太陽電池アレイ３と、第１の裏面側封止層である薄膜シート層４と、受光面と対向する裏面側に配置された裏面側保護部材としての裏面側被覆シート５と、が順次積層された構造を有する。太陽電池モジュール１０においては、太陽光Ｌは、光透過性基板１の表面側から入射する。

光透過性基板１は、受光面側封止層２の受光面側に、該受光面側封止層２の粘着力により固着されている。光透過性基板１には、光透過性および耐候性を有するガラス基板が用いられる。なお、ここでは光透過性基板１としてガラス基板を用いているが、光透過性および耐候性を有する材料であれば、樹脂板などの他の部材を使用してもよい。

受光面側封止層２は、太陽電池セル２０の受光面２０ａよりも光透過性基板１側に配置されている。なお、受光面側封止層２は、太陽電池モジュール１０の面方向における端部においては、一部が太陽電池アレイ３を側面３ａ側から被覆しており、薄膜シート層４とともに太陽電池アレイ３を封止している。また、受光面側封止層２は、太陽電池アレイ３における太陽電池セル２０間の領域に入り込み、薄膜シート層４とともに太陽電池アレイ３を封止している。すなわち、受光面側封止層２は、太陽電池モジュール１０の太陽電池セル２０の受光面２０ａ側および側面２０ｂ側を被覆している。

受光面側封止層２は、紫外光領域および可視光領域の３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長の光を透過する光透過性の封止材からなる。受光面側封止層２は、太陽電池モジュールで一般的に用いられる封止材であるＥＶＡ等の、光透過性および熱硬化性を有する絶縁性樹脂により構成されている。本実施の形態では受光面側封止層２の材料としてＥＶＡを用いているが、受光面側封止層２の材料は、ＥＶＡに限定されることなく、光透過性および熱硬化性を有するとともに光透過性基板１と太陽電池アレイ３との間を接着して、また薄膜シート層４と接着して、太陽電池アレイ３を封止可能であれば、他の絶縁性樹脂を用いてもよい。このような受光面側封止層２の材料には、エチレンアクリル酸エチル共重合体、エチレンアクリル酸メチル共重合体、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂などの他の樹脂も使用することが可能である。

また、受光面側封止層２は、耐候性、強度、光透過性基板１および薄膜シート層４との接着性を向上させるために架橋させることが効果的である。架橋の方法としては熱によりラジカルを生成させる方法が有効である。

一方、受光面側封止層２に紫外線吸収特性を持たせることが好ましい。受光面側封止層２に紫外線吸収特性を持たせることにより、太陽光の紫外線に起因した太陽電池モジュール１０の各部材の劣化および変色を抑制して、太陽電池モジュール１０の各部材の耐光性を向上させることができる。受光面側封止層２に紫外線吸収剤を均一に含有させることにより紫外線吸収性を持たせることができる。この場合、受光面側封止層２には光透過性基板１よりも大きい紫外線吸収特性を持たせることが好ましい。なお、本明細書において、紫外線は、紫外線領域の波長を有する光を意味する。

ただし、受光面側封止層２で吸収する紫外線の波長領域は、光透過性基板１において吸収する紫外線の波長領域以下の波長領域であることが好ましい。すなわち、受光面側封止層２で吸収する紫外線の波長領域は、光透過性基板１において吸収する紫外線の波長領域と同じ波長領域、および光透光性基板１において吸収する紫外線の波長領域よりも低波長側の波長領域であることが好ましい。これは、光透光性基板１で吸収する紫外線の波長領域よりも高波長側の波長領域の紫外線を受光面側封止層２でカットしてしまう、すなわち受光面側封止層２で吸収してしまうと、受光面側封止層２の劣化が促進される可能性があるためである。

なお、受光面側封止層２は、受光面側封止層２に入射した紫外線の全てが紫外線吸収特性により吸収されるわけではない。受光面側封止層２に入射した紫外線のうち、受光面側封止層２を透過した紫外線は太陽電池セル２０に入射するため、発電に寄与する。

紫外線吸収剤としては、公知のものを種々選択して用いることができる。紫外線吸収剤には、たとえばサリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、トリアジン系の有機化合物からなる紫外線吸収剤を用いることができる。

太陽電池アレイ３は、光透過性基板１と裏面側被覆シート５との間において、受光面側封止層２と薄膜シート層４との中に封止されている。太陽電池アレイ３は、同一平面上において複数の太陽電池セル２０が隙間領域を有してマトリックス状に配列されている。複数の太陽電池セル２０は、隣り合う太陽電池セル２０の表裏面に設けられた電極を接続することにより電気的に直列に接続されている。なお、図２においては、太陽電池セル２０間の接続構造については、図示を省略している。太陽電池アレイ３を構成する太陽電池セル２０としては、結晶系太陽電池等の公知の太陽電池セルを用いることができる。結晶系太陽電池セルとしては、単結晶シリコン太陽電池セルおよび多結晶シリコン太陽電池セルなどのシリコン系太陽電池セルが挙げられる。なお、結晶系太陽電池セルは、これらに限定されるものではない。

薄膜シート層４は、一般的な太陽電池モジュールにおいて太陽電池アレイの裏面側に配置されて太陽電池アレイを封止している裏面側封止層の機能を有する。すなわち、薄膜シート層４は、太陽電池アレイ３を裏面側から被覆しており、受光面側封止層２とともに太陽電池アレイ３を封止している。

薄膜シート層４は、絶縁性を有し、ラミネート加工により太陽電池モジュール１０を成形する際の加熱温度における流動性が後述する裏面側被覆シート５の白色系の絶縁性樹脂層５ａよりも低い樹脂により構成されている。すなわち、薄膜シート層４の構成樹脂は、同一加熱温度における流動性が、より具体的には、ラミネート加工における封止温度における流動性が、後述する白色系の絶縁性樹脂層５ａの構成樹脂よりも低い。このような材料を薄膜シート層４に用いることにより、ラミネート加工時における、白色系の絶縁性樹脂が受光面側封止層２に混ざり込むことが防止されている。すなわち、薄膜シート層４は、ラミネート加工時に溶融しても、白色系の絶縁性樹脂よりも流動性が低いため、ラミネート加工時に溶融した白色系の絶縁性樹脂が溶融した薄膜シート層４中を通り抜けて受光面側封止層２に混ざり込むことを防止できる。これにより、太陽電池モジュール１０においては、受光面側封止層２への白色系の絶縁性樹脂の意図しない混入に起因した意匠性の低下が防止されている。

薄膜シート層４には、ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene Terephthalate：ＰＥＴ）、ポリプロピレン（Polypropylene：ＰＰ）、ポリエチレン（Polyethylene：ＰＥ）、アクリル、ポリカーボネート等の絶縁性を有する高分子樹脂を用いることができる。また、薄膜シート層４は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、ポリカーボネートからなる群より選択された少なくとも一種の樹脂からなる複数の層が積層されていてもよい。

薄膜シート層４は、太陽電池モジュール１０に意匠性を付与するために有色顔料を含有していてもよい。また、薄膜シート層４には、白または黒等の色調を持たせることができる。また、薄膜シート層４は、表面構造の形状を自由に変更が可能である。たとえば、薄膜シート層４における光透過性基板１側の表面に凹凸を設けることができ、この凹凸により模様を表現することが可能であり、太陽電池モジュール１０に意匠性を付与し、または意匠性を高めることが可能である。また、薄膜シート層４における光透過性基板１側の表面に設けられた凹凸は、光透過性基板１側から入射して太陽電池セル２０を透過した光、および光透過性基板１側から入射して太陽電池セル２０に入射しなかった光を乱反射して太陽電池セル２０に入射させることができ、光電変換効率の向上にも寄与する。

薄膜シート層４は、用いる樹脂材料および溶融時の流動性にもよるが、厚みが１μｍ以上５００μｍ以下程度とすることが好ましい。薄膜シート層４の厚みが１μｍ未満の場合には、ラミネート加工時に溶融した場合には白色系の絶縁性樹脂の受光面側封止層２への混ざり込みを防止する効果が不十分になるおそれがある。薄膜シート層４の厚みが５００μｍより大の場合には、必要以上の厚みとなるため、白色系の絶縁性樹脂層５ａで反射された光が太陽電池セル２０に入射する際の光路長が長くなり、薄膜シート層４による光吸収が増大するおそれがあり、またコストが増加する。

裏面側被覆シート５は、第２の裏面側封止層であり白色系の絶縁性樹脂からなる白色系の絶縁性樹脂層５ａと、耐湿性の外装シート５ｂとが積層されて一体化された一体成形物シートからなる積層封止体であり、太陽電池アレイ３を保護する機能を有している。裏面側被覆シート５は、薄膜シート層４と接する面には薄膜シート層４との密着性が高い白色系の絶縁性樹脂が配置され、外側、すなわち太陽電池モジュール１０の裏面側には外装シートが配置されている。

白色系の絶縁性樹脂層５ａは、一般的な太陽電池モジュールにおいて太陽電池アレイの裏面側に配置されて太陽電池アレイを封止している裏面側封止層の機能を有する。すなわち、白色系の絶縁性樹脂層５ａは、薄膜シート層４に積層されて太陽電池アレイ３を裏面側から被覆しており、受光面側封止層２とともに太陽電池アレイ３を封止している。すなわち、白色系の絶縁性樹脂層５ａは、薄膜シート層４の裏面側における太陽電池アレイ３の裏面側の領域である裏面領域４ａおよび太陽電池アレイ３よりも外側の領域である外側領域４ｂに重ねて配置されている。したがって、太陽電池モジュール１０では、一般的な太陽電池モジュールにおいて太陽電池アレイの裏面側に配置されて太陽電池アレイを封止している裏面側封止層の機能を、薄膜シート層４と裏面側被覆シート５における白色系の絶縁性樹脂層５ａとで担っている。

薄膜シート層４側に白色系の絶縁性樹脂層５ａを配置することにより、光透過性基板１側から入射して太陽電池セル２０を透過した光、および光透過性基板１側から入射して太陽電池セル２０に入射しなかった光を白色系の絶縁性樹脂層５ａが反射して、反射光路における光吸収による損失を抑制しながら太陽電池セル２０に入射させることができ、光電変換効率の向上に寄与できる。

ＥＶＡからなる裏面側封止層および裏面側保護部材が太陽電池アレイの裏面側に配置された一般的な太陽電池モジュールにおいては、光透過性基板１側から入射した光を裏面側保護部材が反射したとしても、反射した光は裏面側封止層の全厚みを通過しないと太陽電池セルに入射できない。これに対して太陽電池モジュール１０では、光透過性基板１側から入射した光を白色系の絶縁性樹脂層５ａが反射するため、薄膜シート層４の厚みだけを通過すれば太陽電池セル２０に入射できる。このため、白色系の絶縁性樹脂層５ａで反射した反射光の反射光路長は、上記の裏面側封止層を通過する場合と比べて短く短縮され、反射光路における光の吸収が低減される。

なお、上記の一般的な太陽電池モジュールの裏面側封止層の厚みは、一般的に６００μｍ程度以上である。一方、薄膜シート層４の厚みは、１μｍ以上５００μｍ以下程度であり、薄膜シート層４の厚みを薄くするほど、上述した反射光路における光吸収低減効果が大きくなり、高出力化の効果が大きくなる。

白色系の絶縁性樹脂層５ａは、熱硬化性を有する絶縁性樹脂により構成されている。このような白色系の絶縁性樹脂層５ａには、白色系のオレフィン系樹脂または白色系のＥＶＡ樹脂を用いることができる。

オレフィン系樹脂の長所としては、絶縁性が高いことが挙げられる。また、その他の長所として、ＰＥＴとの親和性、接着性は良くないが、融点が低く、ラミネート加工時にＥＶＡとの親和性、接着性が高いことが挙げられる。また、本実施の形態においては、白色系の絶縁性樹脂層５ａと外装シート５ｂとは、ラミネート加工の前に、あらかじめラミネート加工時よりも高い温度で一体化処理が施されて一体成形物シートとされている。このため、白色系の絶縁性樹脂層５ａと外装シート５ｂとをラミネート加工時に積層して一体化する場合と比べて、高い密着性を確保することができる。これにより、高い長期信頼性が得られている。なお、白色系の絶縁性樹脂層５ａと外装シート５ｂとの密着性は、引張り試験により測定することができる。

たとえば、白色系の絶縁性樹脂層５ａに白色系のオレフィン系樹脂を使用し、外装シート層５ｂにＰＥＴを使用する場合、それぞれの材料をラミネート加工時に積層して一体化する場合と比べて、白色系のオレフィン系樹脂とＰＥＴとの高い密着性を確保することができる。なお、一体化処理は、白色系の絶縁性樹脂層５ａと外装シート５ｂとを積層した状態でラミネート加工時よりも高い温度に加熱し、加圧することにより行われる。

オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリペンテン、ポリヘキセン等の樹脂を用いることができる。ポリエチレンは、融点が低く、ラミネート加工がし易い。また、ポリプロピレンは、融点が低く、コストも低いため、白色系の絶縁性樹脂層５ａの材料に最適である。

また、白色系の絶縁性樹脂層５ａの材料は、これらに限定されることなく、絶縁性を有し、薄膜シート層４と外装シート５ｂとの間を接着して太陽電池アレイ３を封止可能であれば、他の絶縁性樹脂を用いてもよい。このような白色系の絶縁性樹脂層５ａには、白色系のエチレンアクリル酸エチル共重合体、白色系のエチレンアクリル酸メチル共重合体、白色系のポリオレフィン系樹脂、白色系のシリコーン系樹脂などの他の樹脂も使用することが可能である。なお、白色系の絶縁性樹脂は、透明な樹脂に白色系の顔料等の着色剤を含有させることにより得ることができる。

外装シート５ｂは、白色系の絶縁性樹脂層５ａよりも機械的強度が高く、絶縁性および耐候性を有する樹脂シートにより構成されている。また、外装シート５ｂは、白色系の絶縁性樹脂層５ａよりも絶縁性の高い材料により構成されることが好ましい。このような外装シート５ｂには、ＰＥＴ樹脂またはＰＶＦ樹脂を用いることができる。外装シート５ｂの厚みの下限は、絶縁性の観点から５０μｍ程度である。外装シート５ｂの厚みの上限は、後述するようにラミネート加工により太陽電池モジュールを作製する際の加工性の観点から５００μｍ程度である。外装シート５ｂの厚みが５００μｍよりも厚くなると、外装シート５ｂが硬いため、ラミネート加工時に外装シート５ｂに印加された応力のほとんどが太陽電池セル２０にも直接伝わり、太陽電池セル２０に割れが生じるおそれがある。

なお、上記においては、白色系の絶縁性樹脂層５ａと外装シート５ｂとが積層された裏面側被覆シート５について説明したが、白色系の絶縁性樹脂層５ａと外装シート５ｂとの間に、白色系の絶縁性樹脂層５ａおよび外装シート５ｂよりも耐湿性に優れた耐湿性シート層を挿入した構成としてもよい。耐湿性シート層が挿入された太陽電池モジュール１０は、耐湿性を、より向上させることができる。

耐湿性シート層を備える裏面側被覆シート５の構成としては、外装シート５ｂから順に、たとえばＰＥＴ層＋アルミニウム箔＋ＰＥＴ層＋オレフィン系樹脂層、ＰＥＴ層＋アルミニウム箔＋ＰＥＴ層＋ＥＶＡ樹脂層、ＰＥＴ層＋アルミニウム箔＋オレフィン系樹脂層、ＰＥＴ層＋アルミニウム箔＋ＥＶＡ樹脂層、ＰＥＴ層＋低透湿性ＰＥＴ層＋ＰＥＴ層＋オレフィン系樹脂層、ＰＥＴ層＋低透湿性ＰＥＴ層＋ＰＥＴ層＋ＥＶＡ樹脂層、ＰＥＴ層＋アルミニウム箔＋オレフィン系樹脂層、ＰＥＴ層＋アルミニウム箔＋ＥＶＡ樹脂層、ＰＥＴ層＋低透湿性ＰＥＴ層＋オレフィン系樹脂層、ＰＥＴ層＋低透湿性ＰＥＴ層＋ＥＶＡ樹脂層などの組み合せが挙げられる。

つぎに、上記のように構成された太陽電池モジュール１０の製造方法の一例について説明する。図３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０の製造方法の手順を示すフローチャートである。図４から図６は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０の製造方法を示す模式断面図である。

まず、ステップＳ１０において、太陽電池アレイ作製工程が行われる。太陽電池アレイ作製工程では、まず公知の方法により複数の太陽電池セル２０が作製される。そして、太陽電池セル２０同士がリード線を用いて接続されることにより、複数の太陽電池セル２０が電気的に直列に接続された太陽電池アレイ３が形成される。

つぎに、ステップＳ２０において、第１積層工程が行われる。第１積層工程では、図４に示すように、光透過性基板１上に、ＥＶＡからなる受光面側封止層シート２ａと、太陽電池アレイ３とが順次積層された第１積層体１１が形成される。

つぎに、ステップＳ３０において、第２積層工程が行われる。第２積層工程では、図５に示すように、太陽電池アレイ３上に、ＰＥＴからなる薄膜シート４ｃと、裏面側被覆シート５と、が順次積層された第２積層体１２が形成される。裏面側被覆シート５には、あらかじめ白色系のオレフィン系樹脂からなる白色系の絶縁性樹脂層５ａとＰＥＴ樹脂からなる外装シート５ｂとが、ラミネート加工時よりも高い温度で加圧されて一体化された積層封止体を用いる。これにより、白色系のオレフィン系樹脂からなる白色系の絶縁性樹脂層５ａとＰＥＴ樹脂からなる外装シート５ｂとをラミネート加工時に積層して一体化する場合と比べて、高い密着性を確保することができる。

第１積層工程および第２積層工程で積層される各部材の外形の大きさは、たとえば太陽電池アレイ３、光透過性基板１、受光面側封止層シート２ａおよび薄膜シート４ｃ、裏面側被覆シート５の順で大きい。また、光透過性基板１、受光面側封止層シート２ａ、薄膜シート４ｃ、裏面側被覆シート５のそれぞれは、第１積層工程および第２積層工程で積層された際に、太陽電池アレイ３の面方向において太陽電池アレイ３を内包する形状および大きさを有する。

その後、ステップＳ４０において、ラミネート工程が行われる。ラミネート工程では、図７に示すような太陽電池モジュール製造装置１００を用いたラミネート封止プロセスにより第２積層体１２がラミネート加工されて、太陽電池アレイ３が受光面側封止層２と薄膜シート層４との中に封止される。

ここで、薄膜シート層４は、白色系のオレフィン系樹脂よりもラミネート加工の加熱温度における流動性が低いＰＥＴ樹脂により構成されている。これにより、ラミネート加工時における、白色系のオレフィン系樹脂が受光面側封止層２に混ざり込むことを防止できる。すなわち、流動性が低いＰＥＴ樹脂は、ラミネート加工時に溶融しても、白色系のオレフィン系樹脂よりも流動性が低いため、ラミネート加工時に溶融した白色系のオレフィン系樹脂が溶融したＰＥＴ樹脂中を通り抜けて受光面側封止層２に混ざり込むことを防止できる。

これにより、オレフィン系樹脂よりも高価なＥＶＡの使用量を減量することができ、また、白色系のオレフィン系樹脂の受光面側封止層２への混入を防止することが可能となる。さらにオレフィン系樹脂は絶縁性が高いことから、太陽電池モジュール１０の信頼性を向上させることが可能となる。

一方、薄膜シート層４を設けない場合には、白色系のオレフィン系樹脂が太陽電池アレイ３の外周部、太陽電池セル間領域、および太陽電池セル２０の受光面２０ａ側の受光面側封止層２に混ざり込んでしまい、太陽電池モジュール１０の意匠性を低下させる。

図７は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０の製造に用いられる太陽電池モジュール製造装置１００を示す模式断面図である。太陽電池モジュール製造装置１００は、一般に太陽電池モジュールの製造に用いられる公知の樹脂封止装置、すなわち加熱ラミネート装置である。

太陽電池モジュール製造装置１００は、本体部１０１と、冷却コンベア１０３と、を備える。本体部１０１は、下方に配置される第１部材１０１ａと、封止材の溶融後にプレスする機能を備えて第１部材１０１ａの上方に配置される第２部材１０１ｂと、第２積層体１２を搬送するための環状の搬送シート１０１ｃと、を備える。また、第１部材１０１ａは、第２積層体１２を加熱するためのヒータ１０１Ｈを備える。なお、大気中においてラミネート工程を実施する場合について示したが、太陽電池モジュール製造装置１００は、真空中で第２積層体１２のラミネートを行う構成とされてもよい。

冷却コンベア１０３は、本体部１０１の下流側に配置されている。冷却コンベア１０３は、溶融および加圧処理が施されて本体部１０１から排出された第２積層体１２を空冷により冷却する機能と、第２積層体１２を搬送する機能と、を備える。冷却コンベア１０３は、複数個のローラが並列配置されることにより構成されているが、搬送シートおよび搬送チェーンにより構成されていてもよい。

ラミネート工程では、太陽電池モジュール製造装置１００において、第２積層体１２が、搬送シート１０１ｃに載置された状態で第１部材１０１ａ上に配置される。そして、ヒータ１０１Ｈを用いて第２積層体１２に対して加熱が行われ、受光面側封止層シート２ａと白色系の絶縁性樹脂層５ａとが溶融した状態で第１部材１０１ａにより第２積層体１２を加圧するラミネート封止プロセスである溶融加圧工程が実施される。なお、薄膜シート４ｃは溶融していてもよく、また溶融していなくてもよい。ラミネート加工時における加熱温度の上限は、１８０°程度である。

その後、第２積層体１２は、搬送シート１０１ｃが回転することにより本体部１０１から冷却コンベア１０３に送り出される。そして、第２積層体１２は、冷却コンベア１０３において、溶融した受光面側封止層シート２ａと白色系の絶縁性樹脂層５ａとが冷却硬化され、搬送される。これにより、図６に示すように、上記の各部材が一体化し、受光面側封止層２と薄膜シート層４と白色系の絶縁性樹脂層５ａとが一体化した封止層により太陽電池アレイ３が封止された実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０が得られる。

上述したように、太陽電池モジュール１０においては、薄膜シート層４を設けているので、ラミネート加工時において裏面側被覆シート５の白色系の絶縁性樹脂層５ａが受光面側封止層２に混ざり込むことが防止されている。これにより、太陽電池モジュール１０においては、受光面側封止層２への白色系の絶縁性樹脂の意図しない混入に起因した意匠性の低下が防止されており、見た目のきれいな太陽電池モジュールが実現可能である。

また、薄膜シート層４に白または黒等の色調を持たせることにより、太陽電池モジュール１０に意匠性を付与し、または意匠性を高めることができる。また、薄膜シート層４の表面に凹凸形状を設けることにより、太陽電池モジュール１０に意匠性を付与し、または意匠性を高めることができる。また、薄膜シート層４における光透過性基板１側の表面に凹凸形状を設けることにより、光透過性基板１側から入射した光を乱反射して太陽電池セル２０に入射させることができる。これにより、太陽電池モジュール１０は、光電変換効率を向上させることができ、高出力化を図ることができる。

また、太陽電池モジュール１０においては、白色系の絶縁性樹脂層５ａを配置することにより、光透過性基板１側から入射した光を、白色系の絶縁性樹脂層５ａが反射して光路長の損失なく太陽電池セル２０に入射させることができ、光電変換効率が向上する。

また、太陽電池モジュール１０においては、ラミネート加工の前にあらかじめラミネート加工時よりも高い温度で一体化処理が施された裏面側被覆シート５を用いる。これにより、白色系の絶縁性樹脂層５ａと外装シート５ｂとの高い密着性を確保でき、高い長期信頼性が得られる。

また、ＥＶＡよりもオレフィン系樹脂を裏面側被覆シート５の白色系の絶縁性樹脂層５ａに用いることにより、コストを低減することが可能である。

したがって、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０によれば、意匠性および長期信頼性が高く、高出力の太陽電池モジュールを得ることができる。

つぎに、具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
上述した太陽電池モジュール１０に倣って、光透過性基板１、受光面側封止層２となる受光面側封止層シート２ａ、太陽電池アレイ３、薄膜シート層４となる薄膜シート４ｃ、裏面側被覆シート５を順次積層して積層体を形成した。光透過性基板１には、外形寸法が縦：２４０ｍｍ×横：２４０ｍｍ×厚さ：３．２ｍｍの白板ガラスを用いた。受光面側封止層シート２ａには、外形寸法が縦：２４５ｍｍ×横：２４５ｍｍ×厚さ：０．６ｍｍのＥＶＡシートを用いた。太陽電池アレイ３には、外形寸法が縦：１７０ｍｍ×横：２００ｍｍの結晶系太陽電池セルアレイを用いた。薄膜シート４ｃには、外形寸法が縦：２５０ｍｍ×横：２５０ｍｍ×厚さ：１０μｍの透明ＰＥＴフィルムを用いた。裏面側被覆シート５には、白色ポリプロピレン樹脂とＰＥＴ樹脂フィルムとが積層されて一体化された積層シートを用いた。裏面側被覆シート５の外形寸法は、外形寸法が縦：２４５ｍｍ×横：２４５ｍｍ×厚さ：５１２μｍである。裏面側被覆シート５の厚みのうち、白色ポリプロピレン樹脂の厚みが４００μｍ、ＰＥＴ樹脂フィルムの厚みが１１２μｍである。また、太陽電池アレイ３の太陽電池セル２０に配線を取り付けて、太陽電池セル２０に通電した際のＥＬ発光（Electro-Luminescence）の画像を確認できるようにした。

つぎに、図７に示した太陽電池モジュール製造装置１００を真空中でラミネート加工を行えるように構成し、積層体のラミネート加工を行った。ラミネート加工は、積層体を１６０℃に加熱し、真空引きを５分間行い、プレス時圧力：５０ＫＰａ、プレス時間：５分の条件で行った。

つぎに、ラミネート加工が施された積層封止体を１５０℃に昇温したオーブンの中で３０分間保持して、受光面側封止層２の架橋処理を行った。以上の工程を実施することにより、実施例１の太陽電池モジュールを得た。得られた実施例１の太陽電池モジュールにおいて、薄膜シート層４の厚みは、１０μｍである。ＰＥＴ樹脂フィルムと白色ポリプロピレン樹脂との厚みの合計、すなわち裏面側被覆シート５の厚みは、５１２μｍである。裏面側被覆シート５の厚みのうち、白色ポリプロピレン樹脂の厚みが４００μｍ、ＰＥＴ樹脂フィルムの厚みが１１２μｍである。

（実施例２）
受光面側封止層シート２ａとして透明オレフィン樹脂シートを使用し、薄膜シート４側から白色ポリプロピレン樹脂、ＰＥＴ樹脂フィルム、ＰＶＦ樹脂フィルムが積層されて一体化された裏面側被覆シート５を用いたこと以外は、実施例１の場合と同様にして太陽電池モジュールを作製し、実施例２の太陽電池モジュールを得た。得られた実施例２の太陽電池モジュールにおいて、薄膜シート層４の厚みは、１０μｍである。ＰＶＦ樹脂フィルムとＰＥＴ樹脂フィルムと白色ポリプロピレン樹脂との厚みの合計、すなわち裏面側被覆シート５の厚みは、５１２μｍである。裏面側被覆シート５の厚みのうち、白色ポリプロピレン樹脂の厚みが４００μｍ、ＰＥＴ樹脂フィルムとＰＶＦ樹脂フィルムとの厚みの合計が１１２μｍである。

（実施例３）
受光面側封止層シート２ａとしてアクリル樹脂シートを使用し、薄膜シート４側から白色ポリプロピレン樹脂、ＰＥＴ樹脂フィルム、ＰＶＦ樹脂フィルムが積層されて一体化された裏面側被覆シート５を用いたこと以外は、実施例１の場合と同様にして太陽電池モジュールを作製し、実施例３の太陽電池モジュールを得た。得られた実施例３の太陽電池モジュールにおいて、薄膜シート層４の厚みは、１０μｍである。ＰＶＦ樹脂フィルムとＰＥＴ樹脂フィルムと白色ポリプロピレン樹脂との厚みの合計、すなわち裏面側被覆シート５の厚みは、５１２μｍである。裏面側被覆シート５の厚みのうち、白色ポリプロピレン樹脂の厚みが４００μｍ、ＰＥＴ樹脂フィルムとＰＶＦ樹脂フィルムとの厚みの合計が１１２μｍである。

（比較例）
薄膜シート４および裏面側被覆シート５の代わりに、裏面側封止層シートおよび裏面側被覆シートを順次積層したこと以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製し、比較例１の太陽電池モジュールを得た。裏面側封止層シートは、ＥＶＡからなるシートを用いた。裏面側被覆シートは、実施例１の裏面側被覆シート５のＰＥＴ樹脂フィルムと同じく、厚みが１１２μｍであるＰＥＴ樹脂フィルムを用いた。得られた比較例１の太陽電池モジュールにおいて、ＥＶＡからなる裏面側封止層の厚み、すなわち太陽電池セル２０と裏面側被覆シートとの間の厚みは、４００μｍである。

つぎに、実施例１、実施例２、実施例３および比較例１の太陽電池モジュールの光電変換効率を測定した。実施例１、実施例２、実施例３および比較例１の太陽電池モジュールの光電変換効率は、それぞれ、１７．０％、１７．０％、１６．５％、１６．０％であった。比較例１の太陽電池モジュールは、ＥＶＡからなる裏面側封止層の厚みが、実施例１、２、３の太陽電池モジュールの薄膜シート層４の厚みに比べて厚いため、入射した光が裏面側被覆シートで反射されても反射光の反射光路長が長く、反射光路における光吸収が大きい。すなわち、比較例の太陽電池モジュールでは、太陽電池セル２０を通過した光および太陽電池セル２０を通過せずに太陽電池セル２０の裏面側に到達した光が、裏面側被覆シートで反射されて太陽電池セル２０に入射するまでの光路長は、４００μｍの厚みの裏面側封止層内を通過する距離になる。このため、比較例１の太陽電池モジュールは、実施例１、２、３の太陽電池モジュールに比べて太陽電池モジュールの出力が低下していると考えられる。

一方、実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池モジュールは、光透過性基板１側から入射した光を白色系の絶縁性樹脂層５ａが反射して、反射光を太陽電池セル２０に入射させる。すなわち、実施例１、２、３の太陽電池モジュールでは、太陽電池セル２０を通過した光および太陽電池セル２０を通過せずに太陽電池セル２０の裏面側に到達した光が、裏面側被覆シートで反射されて太陽電池セル２０に入射するまでの光路長は、１０μｍの厚みの薄膜シート層４内を通過する距離になる。この場合、実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池モジュールは、薄膜シート層４の厚みが、比較例１のＥＶＡからなる裏面側封止層の厚みに比べて薄いため、反射光の反射光路長が短く、反射光路における光吸収が小さい。このため、実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池モジュールは、反射光の光吸収による損失を抑制でき、光電変換効率が向上していると考えられる。

実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池モジュールは、上記の原理から、比較例１の太陽電池モジュールに比べて出力が高くなっていると考えられる。

つぎに、実施例１、実施例２および実施例３の太陽電池モジュールに電圧を印加して発光させ、赤外線カメラで撮影し、画像化してＥＬ画像を得た。そして、ＥＬ画像を観察して、太陽電池セル２０の割れの有無を確認した。この結果、実施例１、実施例２および実施例３の何れの太陽電池モジュールにおいても、太陽電池セル２０の割れは認められなかった。これにより、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０の構造に起因して太陽電池セル２０の割れが発生しないことが確認された。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 光透過性基板、２ 受光面側封止層、２ａ 受光面側封止層シート、３ 太陽電池アレイ、４ 薄膜シート層、４ａ 裏面領域、４ｂ 外側領域、４ｃ 薄膜シート、５ 裏面側被覆シート、５ａ 白色系の絶縁性樹脂層、５ｂ 外装シート、１０ 太陽電池モジュール、１１ 第１積層体、１２ 第２積層体、２０ 太陽電池セル、２０ａ 受光面、２０ｂ 側面、１００ 太陽電池モジュール製造装置、１０１ 本体部、１０１Ｈ ヒータ、１０１ａ 第１部材、１０１ｂ 第２部材、１０１ｃ 搬送シート、１０３ 冷却コンベア。

Claims (8)

1. 太陽電池セルと、
   光透過性を有する絶縁性樹脂からなり前記太陽電池セルの受光面側および側面側を被覆した状態で配置された受光面側封止層と、
   前記太陽電池セルにおける受光面と対向する裏面側を被覆した状態で配置された第１の裏面側封止層と、
   前記受光面側封止層の受光面側に配置されて光透過性を有する受光面側保護部材と、
   前記第１の裏面側封止層の裏面側に重なった状態で配置された白色系の絶縁性樹脂からなる第２の裏面側封止層と、
   を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記第１の裏面側封止層は、前記太陽電池セルの封止温度における流動性が前記白色系の絶縁性樹脂よりも低い絶縁性樹脂からなること、
   を特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記白色系の絶縁性樹脂は、白色系のオレフィン系樹脂または白色系のエチレン酢酸ビニル共重合体であること、
   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。
4. 前記第１の裏面側封止層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、ポリカーボネートからなる群より選択された少なくとも一種の樹脂からなること、
   を特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
5. 積層体を加熱および加圧して太陽電池モジュールを形成する太陽電池モジュールの製造方法であって、
   光透過性を有する受光面側保護部材上に、光透過性を有する絶縁性樹脂からなり封止層となる受光面側封止層シートと、電気的に接続された複数の太陽電池セルと、封止層となる裏面側封止層シートと、裏面側保護部材と、を順次積層して積層体を形成する第１工程と、
   前記積層体を加熱および加圧して太陽電池モジュールを形成する第２工程と、
   を含み、
   前記裏面側保護部材は、前記裏面側封止層シートに対向して積層されて封止層となる白色系の絶縁性樹脂層と、前記白色系の絶縁性樹脂層よりも機械的強度が高い絶縁性樹脂からなる外装シートと、が積層されて一体化された一体成形物シートであり、
   前記裏面側封止層シートは、前記第２工程における加熱温度における流動性が前記白色系の絶縁性樹脂層よりも低い絶縁性樹脂からなること、
   を特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記白色系の絶縁性樹脂層は、白色系のオレフィン系樹脂または白色系のエチレン酢酸ビニル共重合体であること、
   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. 前記裏面側封止層シートは、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル、ポリカーボネートからなる群より選択された少なくとも一種の樹脂からなること、
   を特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
8. 前記裏面側保護部材は、前記白色系の絶縁性樹脂層と前記外装シートとを積層し、前記第２工程における加熱温度よりも高い温度で加熱および加圧して一体化されること、
   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。

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