JP2001358354A - 薄膜太陽電池モジュールの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助配線の作業性と取付け精度の向上ならび
に太陽電池のカールの防止を図り、全体として量産性の
向上を図った薄膜太陽電池モジュールの製造方法および
製造装置を提供する。 【解決手段】 従来方法に対し補助配線の自動化ライン
を追加し、例えば、片側に導電性粘着剤、他側に絶縁被
覆層を備えた補助配線を、剥離シート上に積層してなる
補助配線シート３５をロール２６から巻き出し、異なる
ロール２７から巻き出した熱剥離フィルム３６を、絶縁
被覆層にプレスロール３７により圧着してシート３６ａ
を作成する。剥離シートが除去され導電性粘着剤が表面
に露出したシート３６を、第１のフィルム２１上の所定
位置に重ね、補助配線を導電性粘着剤により所定位置に
接着し、熱剥離フィルム３６ａは、加熱ロール３８にお
いて、加熱により剥離除去する。最後に全材料を熱圧着
部２５にて熱圧着する。

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、電気絶縁性を有
するフィルム基板上に複数個の太陽電池セルを直列接続
してなる太陽電池ユニット複数個を、出力用の正負の主
配線に、補助配線を介して並列接続し、前記太陽電池ユ
ニット，主配線および補助配線を、表面保護材と裏面保
護材との間に、接着剤層を介して熱圧着してなる薄膜太
陽電池モジュールを製造する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害で
あることから注目を集めている。同一基板上に形成され
た複数の太陽電池素子が、直列接続されてなる太陽電池
（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。

【０００３】上記の薄膜太陽電池は、フレキシブルな電
気絶縁性フィルム基板上に、薄膜の第１電極層（下電極
層）、光電変換層および第２電極層（透明電極層）を積
層してなる光電変換素子が複数形成されている。ある光
電変換素子の第１電極と隣接する光電変換素子の第２電
極を電気的に接続することを繰り返すことにより、最初
の光電変換素子の第１電極と最後の光電変換素子の第２
電極とに必要な電圧を出力させることができる。

【０００４】プラスチックフィルムなどの可撓性絶縁性
基板上に形成したアモルファスシリコン太陽電池は、軽
量で柔軟性に富み、従来の結晶系太陽電池やガラス基板
アモルファスシリコン太陽電池のような固くて重い太陽
電池とは異なる使い易さから、幅広い応用が期待されて
いる。プラスチックフィルムはロールで供給されるた
め、ロールツーロール方式による製造プロセスの高スル
ープット化が容易であり、大量生産に向いている。ま
た、薄膜太陽電池セルでは、1枚の基板上に直列接続構
造を形成して、1枚の太陽電池セルで２００Ｖ入力のイ
ンバータに直結できるほどの高い電圧が得られるように
したものが容易に得られる。

【０００５】上記のような薄膜太陽電池は、屋外に設置
されるため、耐候性の確保と、設置作業時の損傷防止を
目的として、例えば、エチレンビニルアセテート（ＥＶ
Ａ）等の接着剤を介して、さらに耐候性の高いフッ素系
樹脂、例えば、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレン
共重合体）等よりなる防湿フィルムにより封止される。

【０００６】図３に、防湿フィルムでラミネートされた
太陽電池モジュールの一例を示す。図３（ａ）は透視平
面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＸＸ断面図であ
る。所定の間隔をおいて並べられた太陽電池ユニット１
３は、その両外側に配置される２本の主配線１１，１２
と、太陽電池ユニット１３の裏面電極（薄膜電極）と接
続する導電性粘着剤付補助配線１６と共に、接着剤（Ｅ
ＶＡ）３を介して、メッシュ状プラスチック繊維６およ
び耐候性の高いフッ素フィルム、例えばＥＴＦＥ（エチ
レン・四フッ化エチレン共重合体）製の防湿フィルム４
でラミネートされ、受光側と反対側（非受光側）はＥＶ
Ａ３を介してＥＴＦＥフィルム４がラミネートされて封
止される。

【０００７】上記において、例えば、薄膜太陽電池ユニ
ット１３のサイズは４０ｃｍ×８０ｃｍであり、主配線
としては、半田コート銅材料からなる幅約１０ｍｍ、厚
さ１００μｍの線を使用し、補助配線としては、幅約１
０ｍｍ、厚さ５０μｍの導電性粘着剤付アルミテープを
用いる。この補助配線は、導電性粘着剤と反対側に、例
えばＰＴＥ（ポリエシレンテレフタレート）の絶縁被覆
層を備え、導電性粘着剤の表面には剥離シートが積層さ
れ、電気的接続を行う場合には、この剥離シートを除去
して、導電性粘着剤により機械的接続と同時に電気的接
続を行うように構成されている。

【０００８】上記薄膜太陽電池ユニットと主配線および
補助配線とを、前述のように、表面保護材と裏面保護材
との間に接着剤層を介して熱圧着して、長尺ロール状に
製造することが可能となる。

【０００９】なお、ラミネートされた積層体は、例えば
１５０℃で真空加熱処理し、ＥＶＡの架橋硬化を行い、
またＥＴＦＥを接着する。これにより、太陽電池の裏面
電極、補助配線１６および主配線１１，１２間の電気的
接続の安全性を確保することができる。また、上記の長
尺の積層体から、図３のＣＣ部で裁断して、所定数の太
陽電池ユニット１３を含む太陽電池モジュールＭを得
る。

【００１０】ところで、上記のような太陽電池モジュー
ルの製造装置の概略構成を図４に示す。図４により、従
来の製造方法の概要について、以下に述べる。表面保護
フィルムと接着剤が貼り合わされた第１のフィルム２１
が接着剤層を上にして巻き出しロール１７より巻き出さ
れ、２本の主配線２２が第１のフィルム上に、異なるロ
ール１９から巻き出されて、２本の主配線が第１のフィ
ルムの接着剤層上の所定位置に接着される。

【００１１】次に、巻き出された第１のフィルム２１上
の２本の主配線２２の間に、薄膜太陽電池ユニット２３
を順次設置する。その後、太陽電池ユニット２３の＋端
１４と＋側主配線１１、太陽電池ユニットの−端１５と
−側主配線１２とを補助配線１６で接続する。次に、裏
面保護フィルムと接着剤が貼り合わされた第２のフィル
ム２４が接着剤層を下にしてロール２０より巻きださ
れ、すべての材料が熱圧着部２５にて熱圧着され、薄膜
太陽電池モジュールが完成し、巻き取りロール１８に巻
き取られる。なお、図４において、５１および５２は、
圧着搬送用のローラを示す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な従来の薄膜太陽電池モジュールの製造方法において
は、下記のような問題があった。

【００１３】まず、前述のように補助配線は、導電性粘
着剤と反対側に、例えばＰＴＥの絶縁被覆層を備え、導
電性粘着剤の表面には剥離シートが積層され、電気的接
続を行う場合には、この剥離シートを除去して、導電性
粘着剤により機械的接続と同時に電気的接続を行うよう
に構成されているので、補助配線の取付け作業は、手作
業となっていた。そのため、薄膜太陽電池モジュールの
量産性が悪く、また精度上の問題もあった。

【００１４】さらに、プラスチックを基板とする薄膜太
陽電池はカールしやすいため、第１のフィルムとの接着
性が十分取り難く、位置決めやその保持が難しいという
問題があった。

【００１５】この発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、この発明の課題は、補助配線の作業性と取付け精度
の向上ならびに太陽電池のカールの防止を図り、全体と
して量産性の向上を図った薄膜太陽電池モジュールの製
造方法および製造装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、この発明は、電気絶縁性を有するフィルム基板上に
複数個の太陽電池セルを直列接続してなる太陽電池ユニ
ット複数個を、出力用の正負の主配線に、補助配線を介
して並列接続し、前記太陽電池ユニット，主配線および
補助配線を、表面保護材と裏面保護材との間に、接着剤
層を介して熱圧着してなる薄膜太陽電池モジュールを製
造する方法において、下記の工程を含むこととする（請
求項１の発明）。 １）接着剤層を備えた表面保護材（第１のフィルム）を
ロールから巻き出し、異なるロールから巻き出された２
本の主配線を、前記第１のフィルムの接着剤層上の所定
位置に接着する工程 ２）前記第１のフィルムの接着剤層上に、太陽電池ユニ
ットを順次配設する工程 ３）片側に導電性粘着剤を備え、他側に絶縁被覆層を備
えた補助配線を、剥離シート上に導電性粘着剤を介して
配設積層してなる補助配線シートをロールから巻き出
し、異なるロールから巻き出された熱剥離フィルムを、
前記補助配線の絶縁被覆層にプレスロールにより圧着し
て熱剥離フィルム付補助配線シートを作成する工程 ４）補助配線から剥離シートを剥離除去した後、前記熱
剥離フィルム付補助配線シートを、前記第２）の工程を
経た後の第１のフィルム上の所定の位置に重ねて、補助
配線を太陽電池ユニットと主配線とに跨って前記導電性
粘着剤により接着し、引き続き加熱ロールにより加熱し
て、前記熱剥離フィルムを除去する工程 ５）接着剤層を備えた裏面保護材（第２のフィルム）を
ロールから巻き出し、前記第４）の工程を経た後の第１
のフィルム上に接着された太陽電池ユニットや主配線お
よび補助配線の上に積層する工程 ６）前記５）の工程により得られた積層体を熱圧着した
後、巻き取る工程 上記請求項１の発明によれば、ロールから巻き出した補
助配線と、ロールから巻き出された熱剥離フィルムとを
プレスロールにより接触させることにより、剥離シート
より補助配線材を熱剥離フィルムに転写し、これをさら
に所定の位置において＋側または−側の主配線と薄膜太
陽電池ユニットの＋端または−端に位置合わせを行い、
所定温度に保持された加熱ロールを通すことにより、熱
剥離フィルムから第１のフィルム側に補助配線材を転写
することができ、前述の補助配線の作業性と取付け精度
の問題が解消できる。

【００１７】また、前記請求項１に記載の製造方法にお
いて、前記３）の工程において、熱剥離フィルムを、補
助配線シートの補助配線上にプレスロールにより圧着す
る際に、前記工程２）により配設された太陽電池ユニッ
トを平坦化するために前記プレスロールにより第１のフ
ィルムに対して押圧することとする（請求項２の発明）
がより好適である。これにより、太陽電池のカールがプ
レスにより平坦化し、太陽電池の位置決めやその保持が
難しいという問題が解消できる。

【００１８】さらに、前記請求項１または２の発明の実
施態様として、次の方法が好適である。即ち、前記請求
項１または２に記載の製造方法において、前記熱剥離フ
ィルムを除去する工程における加熱温度は、９０℃〜１
１０℃とする（請求項３の発明）。

【００１９】さらにまた、前記方法を実施するための製
造装置としては、請求項４の発明が好ましい。即ち、電
気絶縁性を有するフィルム基板上に複数個の太陽電池セ
ルを直列接続してなる太陽電池ユニット複数個を、出力
用の正負の主配線に、補助配線を介して並列接続し、前
記太陽電池ユニット，主配線および補助配線を、表面保
護材と裏面保護材との間に、接着剤層を介して熱圧着し
てなる薄膜太陽電池モジュールを製造する装置におい
て、接着剤層を備えた表面保護材（第１のフィルム）の
接着剤層上の所定位置に２本の主配線を搬送して接着す
る手段と、片側に導電性粘着剤を備え、他側に絶縁被覆
層を備えた補助配線を、導電性粘着剤を介して剥離シー
ト上に配設積層してなる補助配線シートの絶縁被覆層上
に、熱剥離フィルムを圧着して熱剥離フィルム付補助配
線シートを作成する手段と、前記熱剥離フィルム付補助
配線シートにおける剥離シートを剥離除去した後、補助
配線を太陽電池ユニットと主配線とに跨って前記導電性
粘着剤により接着し、引き続き加熱ロールにより加熱し
て、前記熱剥離フィルムを除去する手段と、接着剤層を
備えた裏面保護材（第２のフィルム）を第１のフィルム
上に接着された太陽電池ユニットや主配線および補助配
線の上に積層する手段と、この積層体を熱圧着する手段
とを備えたものとする。

【００２０】装置において、例えば加熱やフィルム搬送
のための手段はかならずしもロールである必要はないな
ど、この発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能で
ある。

【００２１】

【発明の実施の形態】図面に基づき、この発明の実施例
について以下に述べる。

【００２２】図１は、請求項１の発明に関わる太陽電池
モジュールの製造装置の概略構成を示す図である。図１
は、図４に対応する図であって、図１において図４にお
ける構成部材と同一の部材には、同一番号を付して説明
を省略する。図１と図４の相違点は、図１においては、
補助配線の自動化ライン（部番２６，２７，３５，３５
ａ，３６，３７，３８）が追加された点である。図１に
より、請求項１の発明の製造手順を以下に説明する。

【００２３】まず、表面保護材と接着剤層が貼り合わさ
れた第１のフィルム２１が、接着剤層を上にして、巻き
出しロール１７より巻き出され、半田コート銅材料から
なる幅約１０ｍｍ、厚さ１００μｍの２本の主配線２２
が第１のフィルム上に巻き出され、所定の位置に接着さ
れる。次に、巻き出された第１のフィルム２１の接着剤
層上であって２本の主配線２２の間に、可撓性基板上に
直列接続構造が形成された薄膜太陽電池ユニット２３を
順次設置する。

【００２４】次に、片側に導電性粘着剤を備え、他側に
絶縁被覆層（ＰＥＴ）を備えた補助配線を、剥離シート
上に導電性粘着剤を介して配設積層してなる補助配線シ
ート３５をロール２６から巻き出し、異なるロール２７
から巻き出された熱剥離フィルム３６を、前記補助配線
の絶縁被覆層にプレスロール３７により圧着して熱剥離
フィルム付補助配線シート３６ａを作成する。

【００２５】補助配線は幅約１０ｍｍの導電性粘着剤付
き（厚さ２５〜５０μｍ）アルミテープ（厚さ５０〜１
００μｍ）である。補助配線シート３５はＰＥＴが熱剥
離フィルム３６に接着して３６ａとなり、加熱ロール３
８に搬送されるが、加熱ロール３８到達前に、図示しな
い剥離手段により剥離シートに剥離力を加えて、剥離シ
ートを除去する。

【００２６】続いて、剥離シートが除去されて導電性粘
着剤が表面に露出した前記熱剥離フィルム付補助配線シ
ート３６を、第１のフィルム２１上の所定の位置に重ね
て、補助配線を太陽電池ユニットと主配線とに跨って前
記導電性粘着剤により接着する。この際、薄膜太陽電池
ユニット２３の＋端と＋側主配線、薄膜太陽電池ユニッ
トの−端と−側主配線とを接続する位置に、補助配線の
位置が合わせられる。

【００２７】補助配線を付着した熱剥離フィルム３６ａ
は、温度９０℃〜１１０℃に保持された加熱ロール３８
において、加熱により付着力を失い、図示しない剥離手
段により除去される。

【００２８】次に、裏面保護材と接着剤層が貼り合わさ
れた第２のフィルム２４が接着剤層を下にしてロール２
０より巻きだされ、すべての材料が熱圧着部２５にて熱
圧着され、薄膜太陽電池モジュールが完成し、巻取りロ
ール１８に巻き取られる。

【００２９】上記において、熱剥離フィルム３６として
は、日東電工製の商品名「リバアルファ」を用いた。
「リバアルファ」は粘着シートであるが、ＰＥＴフィル
ムに対しては９０℃以上で接着強度が０となるととも
に、温度１００℃では１秒以内の短時間で接着強度が０
になるという特性を有する熱剥離フィルムである。

【００３０】図２は、請求項２の発明に関わる太陽電池
モジュールの製造装置の概略構成を示す図である。図２
において図１における構成部材と同一の部材には、同一
番号を付して説明を省略する。図２と図１の相違点は、
図２においては、補助配線の自動化ラインにおけるプレ
スロール４７が、図１において太陽電池ユニットが順次
配設される工程の後段であって、第１のフィルムの搬送
ライン上に設けられた点である。

【００３１】これにより、熱剥離フィルム３６を、補助
配線シートの補助配線上にプレスロール４７により圧着
する際に、前段で配設された太陽電池ユニットを、この
プレスロール４７により第１のフィルムに対して押圧す
ることができ、これにより、太陽電池にカールが存在し
ても、プレスにより平坦化され、前述の太陽電池の位置
決めやその保持が難しいという問題が解消できる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば前述のように、電気絶
縁性を有するフィルム基板上に複数個の太陽電池セルを
直列接続してなる太陽電池ユニット複数個を、出力用の
正負の主配線に、補助配線を介して並列接続し、前記太
陽電池ユニット，主配線および補助配線を、表面保護材
と裏面保護材との間に、接着剤層を介して熱圧着してな
る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法において、 １）接着剤層を備えた表面保護材（第１のフィルム）を
ロールから巻き出し、異なるロールから巻き出された２
本の主配線を、前記第１のフィルムの接着剤層上の所定
位置に接着する工程 ２）前記第１のフィルムの接着剤層上に、太陽電池ユニ
ットを順次配設する工程 ３）片側に導電性粘着剤を備え、他側に絶縁被覆層を備
えた補助配線を、剥離シート上に導電性粘着剤を介して
配設積層してなる補助配線シートをロールから巻き出
し、異なるロールから巻き出された熱剥離フィルムを、
前記補助配線の絶縁被覆層にプレスロールにより圧着し
て熱剥離フィルム付補助配線シートを作成する工程 ４）補助配線から剥離シートを剥離除去した後、前記熱
剥離フィルム付補助配線シートを、前記第２）の工程を
経た後の第１のフィルム上の所定の位置に重ねて、補助
配線を太陽電池ユニットと主配線とに跨って前記導電性
粘着剤により接着し、引き続き加熱ロールにより加熱し
て、前記熱剥離フィルムを除去する工程 ５）接着剤層を備えた裏面保護材（第２のフィルム）を
ロールから巻き出し、前記第４）の工程を経た後の第１
のフィルム上に接着された太陽電池ユニットや主配線お
よび補助配線の上に積層する工程 ６）前記５）の工程により得られた積層体を熱圧着した
後、巻き取る工程 を含むこととし、さらに、前記３）の工程において、熱
剥離フィルムを、補助配線シートの補助配線上にプレス
ロールにより圧着する際に、前記工程２）により配設さ
れた太陽電池ユニットを平坦化するために前記プレスロ
ールにより第１のフィルムに対して押圧することとした
ので、補助配線の作業性と取付け精度の向上ならびに太
陽電池のカールの防止を図り、全体として量産性の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に関わる太陽電池モジュールの
製造装置の概略構成を示す図

【図２】請求項２の発明に関わる太陽電池モジュールの
製造装置の概略構成を示す図

【図３】太陽電池モジュールの構成の一例を示す図

【図４】従来の太陽電池モジュールの製造装置の概略構
成を示す図

【符号の説明】

３：接着剤、４：防湿フィルム、１１，１２，２２：主
配線、１３，２３：太陽電池ユニット、１６：補助配
線、１７：巻き出しロール、１８：巻き取りロール、２
１：第１のフィルム、２４：第２のフィルム、３５：補
助配線シート、３６：熱剥離フィルム、３６ａ：熱剥離
フィルム付補助配線シート、３７，４７：プレスロー
ル、３８：加熱ロール、２５：熱圧着部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁性を有するフィルム基板上に複
   数個の太陽電池セルを直列接続してなる太陽電池ユニッ
   ト複数個を、出力用の正負の主配線に、補助配線を介し
   て並列接続し、前記太陽電池ユニット，主配線および補
   助配線を、表面保護材と裏面保護材との間に、接着剤層
   を介して熱圧着してなる薄膜太陽電池モジュールを製造
   する方法において、下記の工程を含むことを特徴とする
   薄膜太陽電池モジュールの製造方法。 １）接着剤層を備えた表面保護材（第１のフィルム）を
   ロールから巻き出し、異なるロールから巻き出された２
   本の主配線を、前記第１のフィルムの接着剤層上の所定
   位置に接着する工程 ２）前記第１のフィルムの接着剤層上に、太陽電池ユニ
   ットを順次配設する工程 ３）片側に導電性粘着剤を備え、他側に絶縁被覆層を備
   えた補助配線を、剥離シート上に導電性粘着剤を介して
   配設積層してなる補助配線シートをロールから巻き出
   し、異なるロールから巻き出された熱剥離フィルムを、
   前記補助配線の絶縁被覆層にプレスロールにより圧着し
   て熱剥離フィルム付補助配線シートを作成する工程 ４）補助配線から剥離シートを剥離除去した後、前記熱
   剥離フィルム付補助配線シートを、前記第２）の工程を
   経た後の第１のフィルム上の所定の位置に重ねて、補助
   配線を太陽電池ユニットと主配線とに跨って前記導電性
   粘着剤により接着し、引き続き加熱ロールにより加熱し
   て、前記熱剥離フィルムを除去する工程 ５）接着剤層を備えた裏面保護材（第２のフィルム）を
   ロールから巻き出し、前記第４）の工程を経た後の第１
   のフィルム上に接着された太陽電池ユニットや主配線お
   よび補助配線の上に積層する工程 ６）前記５）の工程により得られた積層体を熱圧着した
   後、巻き取る工程
2. 【請求項２】 請求項１に記載の製造方法において、前
   記３）の工程において、熱剥離フィルムを、補助配線シ
   ートの補助配線上にプレスロールにより圧着する際に、
   前記工程２）により配設された太陽電池ユニットを平坦
   化するために前記プレスロールにより第１のフィルムに
   対して押圧することを特徴とする薄膜太陽電池モジュー
   ルの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の製造方法にお
   いて、前記熱剥離フィルムを除去する工程における加熱
   温度は、９０℃〜１１０℃とすることを特徴とする薄膜
   太陽電池モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】 電気絶縁性を有するフィルム基板上に複
   数個の太陽電池セルを直列接続してなる太陽電池ユニッ
   ト複数個を、出力用の正負の主配線に、補助配線を介し
   て並列接続し、前記太陽電池ユニット，主配線および補
   助配線を、表面保護材と裏面保護材との間に、接着剤層
   を介して熱圧着してなる薄膜太陽電池モジュールを製造
   する装置において、接着剤層を備えた表面保護材（第１
   のフィルム）の接着剤層上の所定位置に２本の主配線を
   搬送して接着する手段と、片側に導電性粘着剤を備え、
   他側に絶縁被覆層を備えた補助配線を、導電性粘着剤を
   介して剥離シート上に配設積層してなる補助配線シート
   の絶縁被覆層上に、熱剥離フィルムを圧着して熱剥離フ
   ィルム付補助配線シートを作成する手段と、前記熱剥離
   フィルム付補助配線シートにおける剥離シートを剥離除
   去した後、補助配線を太陽電池ユニットと主配線とに跨
   って前記導電性粘着剤により接着し、引き続き加熱ロー
   ルにより加熱して、前記熱剥離フィルムを除去する手段
   と、接着剤層を備えた裏面保護材（第２のフィルム）を
   第１のフィルム上に接着された太陽電池ユニットや主配
   線および補助配線の上に積層する手段と、この積層体を
   熱圧着する手段とを備えたことを特徴とする薄膜太陽電
   池モジュールの製造装置。