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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der Herstellung eines Solarzellenmoduls und auf ein Solarzellenmodul.
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HINTERGRUNDTECHNIK
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Konventionell ist ein Solarzellenmodul mit Solarzellen bekannt, die innerhalb einer Dichtungsschicht angeordnet sind, die zwischen einem lichtempfangenden Oberflächenelement und einem Rückflächenelement angeordnet sind. Beispielsweise beschreibt Patentdokument 1 einen Aufbau, bei dem ein Teil der Dichtungsschicht, die zwischen dem lichtempfangenden Oberflächenelement und den Solarzellen angeordnet ist, aus einem transparenten Ethylen-Vinylacetat-Copolymer(EVA)-Film gebildet ist, und ein Teil der Dichtungsschicht, der zwischen dem Rückflächenelement und den Solarzellen angeordnet ist, ist aus einem gefärbten EVA-Film gebildet. Das Patentdokument 1 gibt an, dass die Verwendung des gefärbten EVA-Films die Ausgabecharakteristika des Solarzellenmodul verbessern kann.
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DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENT
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003-258283
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEM, DAS DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLL
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Das in dem Patentdokument 1 beschriebene Solarzellenmodul kann beispielsweise durch Thermokompression eines geschichteten Körpers hergestellt werden, indem die Solarzellen zwischen einem gefärbten EVA-Film und einem transparenten EVA-Film angeordnet sind.
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Wenn jedoch ein derartiges Herstellungsverfahren zum Herstellen des Solarzellenmoduls, das in Patentdokument 1 beschrieben ist, verwendet wird, kann das gefärbte EVA dazu führen, dass es auch auf der Empfangsfläche der Solarzellen angeordnet ist, was die Ausgabecharakteristika des Solarzellenmoduls vermindert.
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Die Erfindung hat als Hauptaufgabe die Verbesserung der Ausgabecharakteristika eines Solarzellenmoduls.
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MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Ein Verfahren der Herstellung eines Solarzellenmoduls gemäß der Erfindung erzielt einen gestapelten Körper durch Stapeln einer Glasplatte, einer transparenten Harzfolie, einer Solarzelle, einer gefärbten Harzfolie und einer ersten Harzfolie in der genannten Reihenfolge. Der geschichtete Körper wird unter Wärme gepresst, um das Solarzellenmodul mit der Glasplatte, einer transparenten Dichtschicht, die zwischen der Glasplatte und der Solarzelle platziert ist und aus der transparenten Harzfolie gebildet ist, einer gefärbten Dichtungsschicht, die zwischen der ersten Harzfolie und der Solarzelle angeordnet ist und aus der gefärbten Harzfolie gebildet ist, und der ersten Harzfolie herzustellen. Eine der transparenten Harzfolie und der gefärbten Harzfolie hat einen tanδ von 1 oder mehr bei einer Temperatur des Pressens, und die andere der transparenten Harzfolie und der gefärbten Harzfolie hat einen tanδ von weniger als 1 bei der Temperatur des Pressens.
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Ein Solarzellenmodul gemäß der Erfindung umfasst eine Glasplatte, eine Harzfolie, eine Dichtungsschicht und eine Solarzelle. Die Harzfolie liegt der Glasplatte gegenüber. Die Dichtungsschicht ist zwischen der Glasplatte und der Harzfolie platziert. Die Solarzelle ist innerhalb der Dichtungsschicht angeordnet. Die Dichtungsschicht umfasst eine transparente Dichtungsschicht und eine gefärbte Dichtungsschicht. Die transparente Dichtungsschicht ist zwischen der Solarzelle und der Glasplatte angeordnet. Die gefärbte Dichtungsschicht ist zwischen der Solarzelle und der Harzfolie angeordnet. Eine der transparenten Dichtungsschicht und der gefärbten Dichtungsschicht hat einen tanδ von 1 oder mehr bei 125°C, und die andere der transparenten Dichtungsschicht und der gefärbten Dichtungsschicht hat einen tanδ von weniger als 1 bei 125°C.
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EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Die Erfindung kann die Ausgabecharakteristika eines Solarzellenmoduls verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Explosionsschnittdiagramm eines geschichteten Körpers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 ist ein schematisches Schnittdiagramm eines Solarzellenmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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METHODEN ZUM UMSETZEN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden Beispiele bevorzugter Ausführungsform zur Umsetzung der Erfindung beschrieben. Es soll festgestellt werden, dass die folgenden Ausführungsbeispiele lediglich zu erläuternden Zwecken dienen. Die Erfindung soll nicht auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt werden.
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In den Zeichnungen, auf die in den Ausführungsbeispielen und anderen Teilen Bezug genommen wird, sind Komponenten mit im Wesentlichen der gleichen Funktion mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Des Weiteren sind die Zeichnungen, auf die in den Ausführungsbeispielen und anderen Teilen Bezug genommen wird, schematisch dargestellt, und das Dimensionsverhältnis und dergleichen von Objekten, die in den Zeichnungen dargestellt sind, unterscheiden sich in einigen Fällen von denen tatsächlicher Objekte. Das Dimensionsverhältnis und dergleichen von Objekten ist auch in einigen Fällen zwischen den Zeichnungen unterschiedlich. Das spezielle Dimensionsverhältnis und dergleichen der Objekte soll unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung bestimmt werden.
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(Verfahren der Herstellung von Solarzellenmodul 1)
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Ein Verfahren der Herstellung eines Solarzellenmoduls 1, das in 2 dargestellt ist, wird mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
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Zum Herstellen eines Solarzellenmoduls 1 wird zunächst ein geschichteter Körper 10, der in 1 dargestellt ist, hergestellt. Insbesondere wird der geschichtete Körper 10 hergestellt durch Aufschichten einer Glasplatte 11, einer transparenten Harzfolie 12, Solarzellen 13, einer gefärbten Harzfolie 15 und einer Harzfolie 16 in der genannten Reihenfolge.
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Die transparente Harzfolie 12 überträgt zumindest einen Teil von Licht, das zu einer photoelektrischen Wandlung in der Solarzelle 13 beiträgt. Vorzugsweise enthält die transparente Harzfolie 12 im Wesentlichen kein Pigment oder Farbstoff.
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Die gefärbte Harzfolie 15 reflektiert zumindest einen Teil von Licht, das zu der photoelektrischen Wandlung in den Solarzellen 13 beitragen kann. Vorzugsweise enthält die gefärbte Harzschicht 15 zumindest eins von Pigment und Farbstoff. Beispielsweise enthält die gefärbte Harzschicht 15 vorzugsweise Titanoxidpartikel. Der Farbton der gefärbten Harzschicht 15 muss nicht notwendigerweise weiß sein. Der Farbton der gefärbten Harzschicht 15 kann beispielsweise schwarz oder dergleichen sein.
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Beispielsweise kann zwischen der transparenten Harzfolie 12 und der gefärbten Harzfolie 15 eine einzelne Solarzelle 13 angeordnet sein, oder mehrere Solarzellen 13, die elektrisch miteinander über ein Verdrahtungselement 14 verbunden sind, können angeordnet sein.
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Der Typ der Solarzelle 13 ist nicht bestimmt beschränkt. Die Solarzelle 13 kann beispielsweise eine mit einem Substrat aus kristallinem Halbmaterial sein. Beispiele für das Substrat aus kristallinem Halbmaterial umfassen ein kristallines Siliziumsubstrat. Die Solarzelle 13 hat hauptsächlich eine lichtempfangende Oberfläche 13a und eine Rückfläche 13b. Die Solarzelle 13 ist so angeordnet, dass die lichtempfangende Oberfläche 13a zur Seite der Glasplatte 11 gerichtet ist und die Rückfläche 13b zur Seite der Harzfolie 16 gerichtet ist.
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Die Harzfolie 16 ist flexibel. Die Harzfolie 16 kann beispielsweise aus Polyethylenterephtalat(PET)-Harz, Polyvinylfluoridharz (PVF), einem Polyvinylidenfluorid(PVDF)-Harz oder einem Komplex aus diesen gebildet sein. Die Harzfolie 16 kann eine Sperrschicht aus einem Metall oder einem anorganischen Oxid aufweisen, sie ist jedoch vorzugsweise aus einer Harzfolie gebildet, die im Wesentlichen nur aus Harz gefertigt ist.
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Als Nächstes wird der gestapelte Körper 10 gepresst, während er erwärmt wird (Wärmepressschritt). Auf diese Weise wird das Solarzellenmodul 1, das in 2 dargestellt ist, vervollständigt. Bei dem Wärmepressschritt beträgt die Temperatur zum Erwärmen des gestapelten Körpers 10 beispielsweise etwa 100°C bis 160°C, oder vorzugsweise etwa 130°C bis 150°C. Die Temperatur zum Erwärmen des gestapelten Körpers 10 kann beispielsweise um 125°C liegen.
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Das Solarzellenmodul 1 umfasst die Glasplatte 11 und die Harzfolie 16. Die Harzfolie 16 ist zur Glasplatte 11 mit einem Raum dazwischen gerichtet. Zwischen der Harzfolie 16 und der Glasplatte 11 ist eine Dichtungsschicht 17 angeordnet, die die gefärbte Harzschicht 15 und die transparente Harzschicht 12 umfasst. Die Dichtungsschicht 17 hat eine transparente Dichtungsschicht 17a, die aus transparenter Harzfolie 12 gefertigt ist, und eine gefärbte Dichtungsschicht 17b, die aus der gefärbten Harzfolie 15 gefertigt ist. Die transparente Dichtungsschicht 17a ist zwischen der Glasplatte 11 und den Solarzellen 13 angeordnet. Die gefärbte Dichtungsschicht 17b ist zwischen der Harzfolie 16 und den Solarzellen 13 angeordnet. Auf diese Weise ist die transparente Dichtungsschicht 17a an einer Seite angeordnet, wo die Lichtempfangsflächen 13a der Solarzellen 13 vorgesehen sind, und die gefärbte Dichtungsschicht 17 ist auf einer Seite angeordnet, wo die Rückflächen 13b der Solarzellen 13 vorgesehen sind.
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Wenn ein Stapelkörper mit Solarzellen, die zwischen einer transparenten Harzfolie und einer gefärbten Harzfolie angeordnet sind, unter Wärmeeinwirkung gepresst wird, kann das gefärbte Harz darin resultieren, dass es auf der Lichtempfangsfläche der Solarzellen ebenfalls platziert ist. In einem solchen Fall reflektiert oder absorbiert das gefärbte Harz, das auf der Lichtempfangsfläche vorhanden ist, Licht, das versucht, in die Solarzelle einzudringen. Dies vermindert den Anteil von Licht, das in die Solarzelle eintritt und vermindert folglich die Ausgabecharakteristika des Solarzellenmoduls.
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Als Ergebnis von intensiven Studien haben die Erfinder herausgefunden, dass die Anwesenheit des gefärbten Harzes auf der Lichtempfangsfläche aus zwei Gründen (1) und (2) resultiert.
- (1) Ein Teil der gefärbten Harzfolie gelangt um die Lichtempfangsfläche 13a herum.
- (2) Die geschmolzene gefärbte Harzfolie und die geschmolzene transparente Harzfolie werden auf der Lichtempfangsfläche vermischt.
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Wenn unter diesen Gründen (1) und (2) (2) auftritt, d. h. wenn die geschmolzene gefärbte Harzfolie und die geschmolzene transparente Harzfolie miteinander vermischt werden, tendiert das gefärbte Harz dazu, einen großen Teil der Lichtempfangsfläche zu besetzen. Hinsichtlich der Verbesserung der Ausgabecharakteristika ist es somit wichtig, die Vermischung der geschmolzenen gefärbten Harzfolie und der geschmolzenen transparenten Harzfolie zu unterdrücken.
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In diesem Ausführungsbeispiel hat somit eine der transparenten Harzfolie 12 und der gefärbten Harzfolie 15 einen tanδ von weniger als 1 bei der Temperatur des Pressens des Stapelkörpers 10 (d. h. 125°C), und die andere von ihnen hat einen tanδ von 1 oder mehr bei der Temperatur des Pressens des Stapelkörpers 10 (d. h. 125°C). Dies unterdrückt das Vermischen der geschmolzenen transparenten Harzfolie 12 und der geschmolzenen gefärbten Harzfolie 15, wenn der Stapelkörper 10 gepresst wird. Auf diese Weise wird das Folgende unterdrückt: das transparente Harz, das in der transparenten Harzfolie 12 enthalten ist, und das gefärbte Harz, das in der gefärbten Harzfolie 15 enthalten ist, werden miteinander vermischt, um ein Mischharz zu bilden und werden auf der Lichtempfangsfläche 13a platziert. Als Ergebnis kann ein Solarzellenmodul 1 mit verbesserten Ausgabecharakteristika erhalten werden. Durch Gestalten einer der transparenten Dichtschicht 17a und der gefärbten Dichtungsschicht 17b mit einem tanδ von 1 oder mehr bei 125°C und durch Gestalten der anderen von ihnen mit einem tanδ von weniger als 1 bei 125°C können die Ausgabecharakteristika des Solarzellenmoduls 1 somit verbessert werden.
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Hinsichtlich des Erhaltens von Ausgabecharakteristika, die noch weiter verbessert sind ist es vorzuziehen, dass eine der transparenten Harzfolie 12 und der gefärbten Harzfolie 15 einen tanδ von 0.19 oder mehr bei der Temperatur des Pressens des Stapelkörpers 10 aufweist.
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Wenn sowohl die transparente Harzfolie als auch die gefärbte Harzfolie einen tanδ von eins oder mehr bei der Presstemperatur aufweisen, tendieren die geschmolzene transparente Harzfolie und die geschmolzene gefärbte Harzfolie dazu, sich miteinander zu vermischen. Es ist somit wahrscheinlich, dass das Mischharz des transparenten Harzes und des gefärbten Harzes darin resultiert, dass es auf der Lichtempfangsfläche angeordnet ist. Somit ist es für das Solarzellenmodul wahrscheinlich, dass es geringe Ausgabecharakteristika aufweist.
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Wenn andererseits sowohl die transparente Harzfolie als auch die gefärbte Harzfolie einen tanδ von weniger als eins bei der Presstemperatur aufweisen, tendiert eine Lücke dazu, zwischen der transparenten Dichtungsschicht und der gefärbten Dichtungsschicht zu entstehen, und diese Lücke kann die Feuchtebeständigkeit des Solarzellenmoduls vermindern. Des Weiteren wird während des Pressens eine erhöhte Spannung an die Solarzelle über die transparente Harzfolie und die gefärbte Harzfolie ausgeübt. Auf diese Weise können die Solarzellen leicht Mikrobrüche oder dergleichen bekommen.
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Wenn eine der transparenten Harzfolie 12 und der gefärbten Harzfolie 15 einen tanδ von weniger als 1 bei der Temperatur des Pressens des Stapelkörpers 10 aufweist und die andere von ihnen einen tanδ von 1 oder mehr bei der Temperatur des Pressens des Stapelkörpers 10 aufweist, ist die Adhäsion zwischen der transparenten Dichtungsschicht 17a und der gefärbten Dichtungsschicht 17b hoch, sodass es unwahrscheinlich ist, dass eine Lücke zwischen der transparenten Dichtungsschicht 17a und der gefärbten Dichtungsschicht 17b gebildet wird. Somit kann ein Solarzellenmodul 1 mit verbesserter Feuchtebeständigkeit erhalten werden. Des Weiteren kann eine Spannung, die auf die Solarzelle 13 über die transparente Harzfolie 12 und die gefärbte Harzfolie 15 während des Pressens ausgeübt wird, reduziert werden. Auf diese Weise kann die Erzeugung von Mikrobrüchen oder dergleichen in der Solarzelle 13 unterdrückt werden.
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Ein tanδ ist ein Verlusttangens (Verlustkoeffizient), der das Verhältnis eines Verlustelastizitätsmoduls (G'') zu einem Speicherelastizitätsmodul (G') (G''/G') ist. Ein tanδ repräsentiert das Verhältnis einer Viskosekomponente eines Materials zu einer elastischen Komponente des Materials. Es soll festgestellt werden, dass, wenn ein Messobjekt während der Messung von tanδ bricht und somit nicht vermessen werden kann, der tanδ als eins oder höher eingestuft wird.
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Beispielsweise kann eine Harzfolie mit einem tanδ von weniger als 1 bei der Presstemperatur als eine gefärbte Harzfolie 15 verwendet werden, und eine Harzfolie mit einem tanδ von 1 oder höher bei der Presstemperatur kann als transparente Harzschicht 12 verwendet werden. Die gefärbte Dichtungsschicht 17b kann einen tanδ von weniger als 1 bei 125°C aufweisen, und die transparente Dichtungsschicht 17a kann einen tanδ von 1 oder mehr bei 125°C aufweisen.
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Beispielsweise kann eine Harzfolie mit einem tanδ von 1 oder mehr bei der Presstemperatur als gefärbte Harzfolie 15 verwendet werden, und eine Harzfolie mit einem tanδ von weniger als 1 bei der Presstemperatur kann als transparente Harzfolie 12 verwendet werden. Die gefärbte Dichtungsschicht 17b kann einen tanδ von 1 oder mehr bei 125°C aufweisen, und die transparente Dichtungsschicht 17a kann einen tanδ von weniger als 1 bei 125°C aufweisen.
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Falls eine Harzfolie 16 keine Sperrschicht aufweist und im Wesentlichen aus einer Harzfolie aus nur Harz aufgebaut ist, ist der Koeffizient der thermischen Expansion der Harzfolie 16 größer als in dem Fall, dass eine Sperrschicht vorgesehen ist. In solch einem Fall ist es vorzuziehen, dass die gefärbte Harzfolie 15, die auf der Harzfolie 16 angeordnet ist, einen tanδ von weniger als 1 aufweist. Durch Gestalten der gefärbten Harzfolie 15 mit einem tanδ von weniger als 1 wird eine Deformation der gefärbten Harzfolie 15 aufgrund der Ausdehnung und der Kontraktion der Harzfolie 16 unterdrückt. Auf diese Weise kann das Anlegen von Spannung an die Solarzelle 13 unterdrückt werden.
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Die Beispiele, die im Folgenden beschrieben werden, verwenden nicht-vernetztes Polyolefin für das Harz mit einem tanδ von weniger als 1 bei 125°C und vernetztes Polyolefin für das Harz mit einem tanδ von 1 oder mehr bei 125°C.
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Der tanδ kann in der folgenden Weise gemessen werden.
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Zunächst wird eine Probe mit rechteckiger Form in Aufsicht mit einer Länge von 5 mm, einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,6 mm hergestellt. Der tanδ der Probe kann gemessen werden, während beide Endteile der Probe in Längsrichtung gezogen werden.
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(Beispiel 1)
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Ein Stapelkörper wird erhalten durch Aufschichten einer Glasplatte mit einer Dicke von 0,2 mm, einer gefärbten Harzfolie aus nicht-vernetztem Polyolefin und mit einer Dicke von 0,6 mm (tanδ bei 125°C = 0,7), einer Solarzelle, einer transparenten Harzfolie aus vernetztem Polyolefin und mit einer Dicke von 0,6 mm (tanδ bei 125°C = 1 oder höher) und einer Harzfolie aus nicht-vernetztem Polyolefin und mit einer Dicke von 0,3 mm in dieser Reihenfolge. Dann wird der Stapelkörper gepresst, während er auf eine Temperatur von 150°C erwärmt wird.
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(Beispiel 2)
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Ein Solarzellenmodul wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine Harzfolie aus vernetztem Polyolefin mit einer Dicke von 0,6 mm (tanδ bei 125°C = 1 oder mehr) als die gefärbte Harzfolie verwendet wird und eine Harzfolie aus nicht-vernetztem Polyolefin und mit einer Dicke von 0,6 mm (tanδ bei 125°C = 0,7) als die transparente Harzfolie verwendet wird.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Ein Solarzellenmodul wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass eine Harzfolie aus vernetztem Polyolefin mit einer Dicke von 0,6 mm (tanδ bei 125°C = 1 oder mehr) als die gefärbte Harzfolie verwendet wird und eine Harzfolie aus vernetztem Polyolefin mit einer Dicke von 0,6 mm (tanδ bei 125°C = 1 oder mehr) als die transparente Harzfolie verwendet wird.
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(Auswertung)
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Die in den Beispielen 1 und 2 und im Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Solarzellenmodule wurden von der Glasplattenseite her untersucht, um festzustellen, ob auf der Lichtempfangsfläche gefärbtes Harz vorhanden ist. Als Ergebnis war in den Beispielen 1 und 2 im Wesentlichen kein gefärbtes Harz auf der Lichtempfangsfläche vorhanden. Bei dem Vergleichsbeispiel 1 ist gefärbtes Harz entlang des gesamten Umfangskantenteils der Lichtempfangsfläche vorhanden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Solarzellenmodul
- 10
- Stapelkörper
- 11
- Glasplatte
- 12
- transparente Harzfolie
- 13
- Solarzelle
- 13a
- Lichtempfangsfläche
- 13b
- Rückfläche
- 14
- Verdrahtungselement
- 15
- gefärbte Harzfolie
- 17
- Dichtungsschicht
- 17a
- transparente Dichtungsschicht
- 17b
- gefärbte Dichtungsschicht