JP5450970B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関するものである。

太陽電池素子は、単結晶や多結晶のシリコン基板を用いて作製することが多く、また、太陽電池素子の１枚では電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直列又は並列に電気的に接続することによって、太陽電池モジュールが作製される。

この太陽電池素子は、シリコンを溶融・凝固したシリコンインゴットを薄くスライスしたものを基板としているので、衝撃や歪応力に対して比較的割れ易い。そのため、ガラス等の透光性基板にＥＶＡ等の充填剤を用いて接着・一体化させ、太陽電池モジュールとすることにより十分な強度が得られるようにしている。

特に、太陽電池モジュールが大型化すると、透光性基板であるガラス等が自重で歪むため、ガラスの厚みを増やして機械的強度を向上させたり、太陽電池モジュールの周縁部全周にわたって当該周縁部を支持する枠体を設けて太陽電池モジュールを支持したり、枠体間にさらに補強枠を増設して強度を向上させることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平１０−２９４４８５号公報

しかしながら、太陽電池モジュールに荷重をかけて歪みを増大させていくと、枠体や発電部が脱落・破損に至るよりも先に、太陽電池素子が歪みによる応力に耐えられずにクラック等の破損が生じて、太陽電池モジュールの発電出力が低下するという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、荷重による太陽電池素子の破損を抑制することができる太陽電池モジュールの製造方法を提供するものである。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、透光性部材の上に、第１の架橋性樹脂、少なくとも１つの太陽電池素子、第２の架橋性樹脂及び裏面部材を順に積層して成るモジュール積層体を準備する準備工程と、前記モジュール積層体に対して圧力を加えて歪ませる加圧工程と、前記モジュール積層体を歪ませた状態で、前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂を、それぞれの架橋温度以上の温度条件で加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後、前記圧力を開放する減圧工程と、を備え、前記減圧工程は、歪ませた前記モジュール積層体を平板状に戻して前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂に圧縮応力を発生させる工程を含む。

前記加圧工程において、前記モジュール積層体の中央部が周縁部よりも前記裏面部材側に突き出すように歪ませることが好ましい。

前記加圧工程において、前記モジュール積層体の少なくとも一対の端部を固定した状態で、前記モジュール積層体に対して前記透光性部材側から圧力を加えることが好ましい。特に、前記加圧工程において、前記モジュール積層体の周縁部を固定することが好ましい。

前記透光性部材の弾性率Ｐ１と前記裏面部材の弾性率Ｐ２は、Ｐ１／Ｐ２＞０．０７を満たすことが好ましい。

前記加圧工程において、前記太陽電池素子が０．０１以上０．０８以下の歪み率を満たすように圧力を加えることが好ましい。

前記加熱工程の前に、前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂を、それぞれの軟化温度以上の温度条件で予熱する予熱工程、をさらに備えることが好ましい。特に、前記予熱工程は、前記準備工程の後であって前記加圧工程の前に行うことが好ましい。

前記少なくとも１つの太陽電池素子は複数であり、前記準備工程において、前記複数の太陽電池素子が電気的に接続されて成る太陽電池ストリングの状態で前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂の間に配置され、前記加圧工程において、前記太陽電池ストリングの接続方向と平行な関係にある前記モジュール積層体の一対の辺を固定した状態で、前記モジュール積層体に前記透光性部材側から圧力を加えることが好ましい。

前記少なくとも１つの太陽電池素子は複数であり、前記準備工程において、前記複数の太陽電池素子が同一主面側で電気的に接続されて成る太陽電池ストリングの状態で前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂の間に配置されることが好ましい。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、透光性部材の上に、第１の架橋性樹脂、少なくとも１つの太陽電池素子、第２の架橋性樹脂及び裏面部材を順に積層して成るモジュール積層体を準備する準備工程と、前記モジュール積層体に対して圧力を加えて歪ませる加圧工程と、前記モジュール積層体を歪ませた状態で、前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂を、それぞれの架橋温度以上の温度条件で加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後、前記圧力を開放する減圧工程とを備えることから、荷重に対する太陽電池素子のクラック発生を効果的に抑制することができる。

本発明の太陽電池モジュールは、透光性部材の上に、第１の架橋性樹脂、少なくとも１つの太陽電池素子、第２の架橋性樹脂及び裏面部材が順に積層されたモジュール積層体を備え、前記太陽電池素子は所定の歪み率を有することから、荷重に対する太陽電池素子のクラック発生を効果的に抑制することができる。

以下、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、図面を用いて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールは、大略的に、透光性基板１と裏面部材９の間に、金属製の接続導体３より電気的に接続された複数の太陽電池素子２を、第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８で封入して成るものである。なお、以下において、外周部に枠体４を取り付けたものについても、太陽電池モジュールと言う場合がある。

各構成要素について、図１を用いて具体的に説明する。

≪太陽電池素子≫
太陽電池素子２は、図１（ａ）に示すような構造を有し、例えば厚み０．２〜０．４ｍｍ程度、大きさ１５０〜１６０ｍｍ角程度の単結晶シリコンや多結晶シリコンで作られている。この太陽電池素子２の内部には、ボロンなどのＰ型不純物を多く含んだP層とリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層が接しているＰN接合（不図示）が形成されている。

太陽電池素子２の受光面側には、バスバー電極５とフィンガー電極６が形成されている。バスバー電極５とフィンガー電極６は、銀ペーストなどの導電ペーストをスクリーンプリントすることなどにより形成される。このフィンガー電極６は幅０．１〜０．２ｍｍ程度で、光生成キャリヤーを収集するため、太陽電池素子２の辺と平行におよそ２〜４ｍｍの間隔で多数本形成される。またバスバー電極５は収集された光キャリヤーを集電し、接続導体を取り付けるために幅１〜３ｍｍ程度で、フィンガー電極６と垂直に交わるように２〜３本程度形成される。

なお、バスバー電極５の表面に、その保護と接続導体を取り付けやすくするために、そのほぼ全面にわたりハンダコートを行っても良い。ハンダとしては、錫−鉛の共晶ハンダや鉛フリーハンダなどが好適に用いられる（以下において同じ）。

このようなバスバー電極５とフィンガー電極６は、太陽電池素子２の裏面（非受光面）側にも同様に形成される。

≪太陽電池モジュール≫
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、上述の太陽電池素子２は、その受光面側バスバー電極上に、接続導体３の一端部をハンダ付けし、さらにこの接続導体３の他端部を隣接する別の太陽電池素子２の裏面側バスバー電極にハンダ付けされることによって、複数の太陽電池素子２同士が接続導体３によって電気的に接続されて成る太陽電池ストリングを構成する。

接続導体３としては、例えば、銅やアルミニウムのような低抵抗の配線材に、ハンダをその表面全面に片面２０〜７０μｍ程度、メッキやディピングによりハンダコートしたものを、適当な長さに切断したものが好適に用いられる。接続導体３の幅は、ハンダ付け時に接続導体３自身により太陽電池素子２の受光面に影を作らないように、太陽電池素子２のバスバー電極５の幅と同じかそれ以下に設定すれば良く、また、接続導体３の長さは、太陽電池素子２のバスバー電極５のほぼ全てに重なり、さらに所定の太陽電池素子間の間隔と隣り合う太陽電池素子の非受光面側のバスバー電極に重なるようにすれば良い。例えば、１５０ｍｍ角程度の多結晶シリコン太陽電池素子の場合、接続導体３の幅は、１〜３ｍｍ程度、その長さは２５０〜３００ｍｍ程度が好ましい。なお、接続導体３を太陽電池素子２のバスバー電極５の略全長にわたって重なるようにすることで、太陽電池素子２の抵抗成分を少なくすることができる。

この太陽電池ストリングは、図１（ｃ）に示すように、透光性基板１と裏面部材９の間に、第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８を用いて封入一体化されることで、太陽電池パネルを構成する。

透光性基板１としては、例えば、ガラスや合成樹脂などからなる基板が用いられる。ガラス基板には、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス及び熱線反射ガラスなどが用いられるが、特に、厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが好適に使用される。合成樹脂基板には、厚みが５ｍｍ程度のポリカーボネート樹脂が好適に使用される。

第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略す）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機により厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらはラミネート装置の内部で、積層体内部の気泡を排出するために減圧し、その状態から上下面の一方を加圧しつつ、１００〜２００℃で例えば１５分〜１時間加熱されることによって、軟化・融着して他の部材と一体化する役割を有するものである。なお、第２の架橋性樹脂８として用いるＥＶＡやＰＶＢは、透光性の観点から透明のものが好ましく、また、周囲の環境に合わせて意匠性を高める観点からは酸化チタンや顔料等を含有させて白色等に着色させることが好ましい。さらに、前述したＥＶＡやＰＶＢには、再加熱されても軟化しないようにするために、架橋反応を発生させる架橋剤が含有される。架橋剤はＥＶＡの分子間を結合させるものであり、１５５〜１８０℃以上の温度で分解してラジカルを発生する有機過酸化物を用いる。このような架橋剤として用いられる有機過酸化物には、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンや、ｔｅｒｔ−ヘキシルパーオキシピバレートなどがあり、ＥＶＡ１００質量部に対し１質量部程度含むことが好適である。本実施形態において第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８は、架橋剤を含有した架橋性樹脂を指すものである。

裏面部材９には、同じ強さの力を加えた場合に透光性基板１よりも曲げ方向の伸縮性に優れ、平坦形状への復原性に劣る材質および厚みであるものを用いる。例えば、アルミ箔を挟持したフッ素系樹脂シート或いはアルミナやシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが好適に用いられる。

この太陽電池パネルは、必要に応じて、その外周部に枠体４を取り付けられることによって太陽電池モジュールが構成される。

≪太陽電池モジュールの製造方法≫
以上のような本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールを製造する方法について、工程毎に説明する。

＜準備工程＞
次に、透光性部材１の上に、第１の架橋性樹脂７、少なくとも１つの太陽電池素子２、第２の架橋性樹脂８及び裏面部材９を順に積層して成るモジュール積層体２０を準備する。

すなわち、透光性基板１を最下層として、その上に第１の架橋性樹脂７を敷き、第１の架橋性樹脂７の上に太陽電池素子２を太陽電池ストリングの状態で載置する。なお、太陽電池素子２は接続導体３によって接続されているので、載置に際しては、太陽電池素子２の全てを個別にエアー吸着して配線状態のまま移動させることが好ましい。次に、太陽電池素子２の上に第２の架橋性樹脂８および裏面部材９を順次積層することで、図１（ｃ）に示すようなモジュール積層体２０が形成される。

なお、太陽電池ストリングは、所望の電圧・電流を得るために複数個を直列接続や並列接続して形成すればよく、例えば、図１（ｂ）に示すように、接続導体３を用いて太陽電池素子２を４個直列に接続（半田付け）して太陽電池ストリングを複数個（太陽電池ストリング１〜４）作り、この太陽電池ストリングを更に横配線で直列接続して１６直列とする。

＜予熱工程＞
次に、第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８を、それぞれの軟化温度以上の温度条件で予熱する。

具体的には、モジュール積層体２０を平坦な状態でラミネート装置の内部に配置して、まずモジュール積層体２０内部の気泡を排出するために減圧し、その状態からモジュール積層体２０の上下面の一方を加圧しつつ１００〜１５０℃で例えば１５分〜６０分間加熱することによって、モジュール積層体２０の各構成要素を互いに密着させる。

なお、予熱工程を終えたモジュール積層体２０において、第１の架橋性樹脂７と第２の架橋性樹脂８とは一体化しておらず互いに分離可能な状態であるが、後述する加熱工程を行うことによって互いに一体化した状態となる。

＜加圧工程＞
次に、モジュール積層体２０に対して圧力を加えて歪ませる。

具体的には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、内部に支持台３２を備えた架橋装置３０において、この支持台３２上にモジュール積層体２０の中央部が接するように載置する。なお、蓋体３１で覆うことによって架橋装置３０は密閉される。

この時、モジュール積層体２０は、その中央部が支持台３２によって支持されるとともに、支持台３２に支持されない周縁部は浮いた状態となるため、モジュール積層体２０の自重によって歪みが生じ、図２（ｃ）のようにモジュール積層体２０の中央部が周縁部よりも裏面部材９側に突き出すように歪んだ状態で安定する。すなわち、この例において、モジュール積層体２０の自重が圧力として作用し、モジュール積層体２０に歪みが生じている。

図１（ｂ）のように、モジュール積層体２０の自重によって架橋装置３０の底面にモジュール積層体２０の周縁部の４辺が架橋装置３０の底面に届くようにする場合、例えば、縦１２８０ｍｍ×横９８０ｍｍ×厚み３．２ｍｍの強化ガラスを用いたモジュール積層体では、支持台３２の高さを１０ｍｍ以下にすれば良い。

このように歪みが生じたモジュール積層体２０の内部には、図３（ａ）に示すような応力が存在する。

まず、透光性部材１のうち第１の架橋性樹脂７面側には引張応力が存在し、第１の架橋性樹脂７、第２の架橋性樹脂８及び裏面部材９には引張応力が存在する。そして、この第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８の引張応力によって、太陽電池素子２はその表裏両面が引っ張られた状態となる。

ここで、モジュール積層体２０の歪みは、太陽電池素子２の歪み率（％）が０．０１以上０．０８以下の間になるように設定されることが好ましい。これは、太陽電池素子２の歪み率が０．０１以下では太陽電池素子２にクラックが発生せず、歪み率が０．０８を越えと加熱工程でクラックが生じるからである。歪み率（％）は、圧力が加わる前後における変形率を示すものであり、例えば、一辺の長さ１２８０ｍｍの太陽電池モジュールに圧力を加えて当該長さが１２．８ｍｍ短くなった場合、歪み率（％）は１となる。

なお、支持台３２の材質としては、後述の加熱工程においてモジュール積層体２０に温度ムラを生じさせないために、架橋装置３０の内部と同じ材質（例えば、鉄、銅、ステンレスやアルミニウム等）を用いることが好ましい。また、セラミックスのような耐熱材料を用いても良く、その場合には支持台３２を予め昇温させる時間を設けることによってモジュール積層体２０に加える熱を支持台３２が吸収しないようにすることが好ましい。

なお、支持台３２は高さ調節機構を備えることが好ましく、これによって例えば、耐荷重性の異なる複数種の太陽電池モジュールの製造工程・装置を兼用することが容易になる。

なお、支持台３２を別体として設けることなく、架橋装置３０の内部形状そのものを支持台３２と同様の形状にしてもよい。

＜加熱工程＞
次に、モジュール積層体２０を歪ませた状態で、第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８を、それぞれの架橋温度以上の温度条件で加熱する。これによって第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８の架橋度を上げて硬化させる。

第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８の架橋反応の進行は、架橋性樹脂７及び８に含有される架橋剤の分解温度以上にモジュール積層体２０を昇温することによって行い、架橋反応が進行した結果、ＥＶＡ（第１の架橋性樹脂７と第２の架橋性樹脂８）を架橋構造、すなわち三次元網目構造の安定な分子構造とすることができる。

このように、ＥＶＡを架橋構造とすることによって流動性を低減させることで、形成された太陽電池モジュールを例えば夏季に屋外等に設置した場合であっても、第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８が分離したり、流動により変形したりすることを抑制できる。

具体的には、架橋装置３０内にモジュール積層体２０を配置し、例えば大気圧下１５５〜１８０℃で３０〜６０分程度昇温することで、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８の架橋反応が完了させる。

ここで、加熱工程において、軟化して流動性が生じた第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８は、加圧によって形成された引張応力を打ち消すように変位するため、架橋が完了した状態においては、図３（ｂ）に示すように、太陽電池素子２の引張応力も無くなることとなる。

なお、本加熱工程において、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８が軟化する初期の加熱を、予熱工程と同じような温度上昇カーブを描くような温度プロファイルにすることが好ましい。これによって、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８の変位を緩やかにすることができ、接している太陽電池素子２へ急激な摩擦力が加わることを抑制することができる。

＜減圧工程＞
次に、上述の加圧工程で加えた圧力を開放する。

すなわち、加熱工程を終えたモジュール積層体２０を架橋装置３０から取り出す際に、透光性基板１に加わっていた圧縮応力及び引張応力が減圧され、図４（ａ）に示すように、モジュール積層体２０は平板状（太陽電池モジュール２０）となる。その結果、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、透光性部材１は第１の架橋性樹脂７との接触面側が縮むとともに、第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８に圧縮応力が発生することとなる。

ここで、透光性基板１の曲げ弾性率Ｐ１又は裏面部材９の曲げ弾性率Ｐ２の少なくともいずれか一方は、架橋状態にある第１の架橋性樹脂７及び第２の架橋性樹脂８を平板状にするために必要な数値よりも大きければ良いが、例えば７３５．５ＭＰａ以上であることが好ましい。

特に、透光性基板１の曲げ弾性率Ｐ１又は裏面部材９の曲げ弾性率Ｐ２は、Ｐ１／Ｐ２＞０．０７の関係を有することが好ましい。この場合には、圧力を開放した際に、透光性基板１が元の形状に戻ろうとして太陽電池素子２の受光面側に働く応力と比べて、裏面部材９が元の形状に戻ろうとして太陽電池素子２の裏面側に働く応力が小さいため、太陽電池素子２に対して生じるせん断力を低減することができ、クラック等の発生を抑制することが可能となる。

減圧工程を終えた太陽電池モジュール２０における太陽電池素子２の歪み率は、次のようにして測定すれば良い。すなわち、外力が加わっていない常圧時に存在する第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８の圧縮応力が０（ゼロ）になるように、太陽電池モジュール２０を歪ませ、その時の透光性部材１の歪み率を測定することによって、太陽電池素子２の歪み率と判断すれば良い。なぜなら、透光性部材１の歪み率と太陽電池素子２の歪み率とはほぼ同じと考えることができるからである。

このようにして形成された本実施形態に係る太陽電池モジュール２０は、外力が加わっていない常圧時の状態で、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８に圧縮応力（以下、残留圧縮応力とも言う）を有することとなる。このような太陽電池モジュール２０の特性を、図５を用いて説明する。

太陽電池モジュール２０に残留圧縮応力よりも小さい正荷重を加えた場合、透光性基板１の第１の架橋性樹脂７との接触面側が延びて太陽電池素子２側に引張応力が発生するものの、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８の残留圧縮応力によって打ち消された結果、図５（ａ）に示すように、太陽電池素子２には引張応力が加わらない。太陽電池モジュール２０に残留圧縮応力よりも大きい正荷重を加えた場合は、残留圧縮応力が正荷重を打ち消すことができず、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８に引張応力が生じる結果、図５（ｂ）に示すように、太陽電池素子２に引張応力が加わることとなる。

以上のように、正荷重が残留圧縮応力で打ち消される程度の大きさであれば、太陽電池素子２に対して引張応力が加わらないため、太陽電池モジュール２０を歪ませるような荷重が繰り返し加わるような条件下においても、太陽電池素子２にクラック等の破損が生じることを抑制できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２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７を用いて説明する。なお、上述の第１の実施形態と同様の点については説明を省略する。

本実施形態の加圧工程において、図７（ａ）に示すように、架橋装置３０に設置される支持台３２ａを、モジュール積層体２０の一辺の長さと略同等の長さとし、且つ、モジュール積層体２０の中央部であって前記一辺に沿った位置に配置する。その場合、モジュール積層体２０の自重によって、支持台３２ａに支持されていない一対の長辺端部２０ａ及び２０ｂが下方に湾曲するため、モジュール積層体２０は弧状に曲がった状態となる。

その後、上述のような加熱工程及び減圧工程を経て、太陽電池モジュール２０が形成される。

本実施形態においても、荷重に対する太陽電池素子のクラック発生を効果的に抑制することができる太陽電池モジュールを得ることができる。特に、本実施形態に係る太陽電池モジュール２０では、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８に存在する応力、すなわち太陽電池素子２に存在する応力は、図７（ｂ）に示すように、一対の長辺端部２０ａ及び２０ｂから支持台３２ａで支持された部位への指向性を有する圧縮応力となる。それ故、第１の実施形態と同様の耐荷重性を有しつつ、例えば太陽電池モジュール２０をその一対の辺で設置架台に対して固定する場合により好適に用いることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３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８を用いて説明する。なお、上述の第１および第２の実施形態と同様の点については説明を省略する。

本実施形態においては、図８に示すように、支持台３２ｃがモジュール積層体２０の一対の端部に対応する位置に配置されている。なお、支持台３２ｃは、モジュール積層体２０の４辺それぞれに配置してもよい。

モジュール積層体２０は、透光性基板１を上に向けた状態で、１辺を支持台３２ｃに置き、他辺を支持台３２ｃに載置する。この場合においても、モジュール積層体２０の自重が透光性部材１側からの圧力として作用し、モジュール積層体２０の中央部が裏面部材９側に突き出すように歪んだ状態で支持することができる。

その後、上述のような加熱工程及び減圧工程を経て、太陽電池モジュール２０が形成される。

本実施形態においても、荷重に対する太陽電池素子のクラック発生を効果的に抑制することができる太陽電池モジュールを得ることができる。特に、本実施形態では、加熱工程において、架橋装置３０内で、モジュール積層体２０の裏面側と表面側の空気の流通性が良いことから、モジュール積層体２０の全面に渡って温度の偏りを低減することができるため、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８を短時間でムラ無く架橋温度まで昇温することができ、第１の架橋性樹脂７および第２の架橋性樹脂８の架橋不良を効果的に抑制することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４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９を用いて説明する。なお、上述の第１の実施形態〜第３の実施形態と同様の点については説明を省略する。

第１の実施形態〜第３の実施形態において、モジュール積層体２０の自重が圧力として作用することによって歪ませた場合について説明したが、これに代えて、モジュール積層体２０の自重とは別に、所定圧力を加えることによってモジュール積層体２０を歪ませ手も良い。

本実施形態の加圧工程では、図９に示すように、架橋装置３０の底面に配置された支持台３２の高さが、モジュール積層体２０の自重による歪みだけではその周縁部が架橋装置３０の底面に届かないような高さに設定されている。そして、押圧片３３を用いてモジュール積層体２０の周縁部を上方から押えることで（図中矢印）、モジュール積層体２０の周縁部を強制的に架橋装置３０の底面に向かって押し下げることによって、モジュール積層体２０の湾曲の度合いを大きくする。なお、押圧片３３は支持台３２と同材質のものを用いるとよい。

例えば、支持台３２の高さは２６ｍｍとし、押圧片３３によってモジュール積層体２０を架橋装置３０の底面に押さえつけることによって、太陽電池素子２の歪み率を０．０２とすることができる。

このような製造方法とすることで、支持台３２の高さを調整すること及び／又は押圧片３３による押圧力を調整することによって、所望の歪みに制御することができるので、例えば第１の実施形態よりも耐荷重性の高い太陽電池モジュール２０を形成することが可能となる。

本発明の効果を確認するために次のような実験を行った。なお、特記しない限り、上述の第１の実施形態の方法で太陽電池モジュールを製造した。

まず、実施例として、１５０ｍｍ角の多結晶型太陽電池素子を４８個用いた縦１２８０ｍｍ×横９８０ｍｍ×ガラス厚３．２ｍｍの枠なし太陽電池モジュールを作成した。

ここで、加圧工程において、太陽電池素子の正圧歪み率を０．０４とした。なお、太陽電池素子に０．０４の正圧歪み率が生じるようにするには、加圧工程において、透光性部材の中央部が裏面部材側に向かって５１ｍｍ突出した状態になるように支持台の高さを調整すればよい。

次に、比較例として、従来の太陽電池モジュールを用意した。上記実施例の太陽電池モジュールを作成する際に行った加圧工程を行わない以外は同じとした。

このようにして得られた実施例及び比較例に対して、図６に示すように、所定の荷重を加え、太陽電池素子に発生するクラックを確認した。

図６（ａ）のように、各太陽電池モジュールに対して正荷重を加えた場合、実施例では太陽電池素子に歪み率ε１が０．０６になるまでクラックが発生しなかったのに対して、比較例では太陽電池素子に歪み率ε１が０．０４の時点でクラックが発生した。

なお、図６（ｂ）のように、各太陽電池モジュールに対して負荷重を加えた場合、実施例及び比較例のいずれにおいても、太陽電池素子の歪み率ε２を０．０６にしても、クラックは発生しなかった。

以上のことから、実施例の太陽電池モジュールは、比較例の太陽電池モジュールに対して、負荷重に対する耐荷重性を確保しつつ、正荷重に対する優れた耐荷重性を備えることが分かった。

このように、第１の架橋性樹脂７と第２の架橋性樹脂８に予め圧縮応力を与えておくことによって、太陽電池モジュールは通常状態で負荷重が加わった状態となるので、より大きな正荷重（歪み）が加わっても太陽電池素子の破損を抑制することができ、発電能力の低下を抑制した信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。

なお、上記実施例の他に、加圧工程における太陽電池素子の歪み率を０．０１以上０．０８以下に設定して、複数の太陽電池モジュールを形成した。いずれの太陽電池モジュールも比較例に比べて正荷重に対する耐荷重性が優れていることが分かった。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。

例えば、上述の実施形態においては、図１（ｃ）に示すように、複数の太陽電池素子２が異なる主面（受光面及び裏面）において互いに電気的に接続されて成る太陽電池ストリングについて説明したが、太陽電池ストリングの構成はこれに限られず、例えば、複数の太陽電池素子を同一主面側（例えば裏面のみ）で電気的に接続されて成る太陽電池ストリングについても適用することができる。この場合であっても、上述の実施形態と同様、太陽電池素子のクラックを効果的に抑制することができる。

また、上述の実施形態においては、モジュール積層体２０の中央部が周縁部よりも裏面部材９側に突き出すように歪ませる場合について説明したが、これに代えて、モジュール積層体２０の中央部が周縁部よりも透光性部材１側に突き出すように歪ませても良い。この場合には、負荷重に対する耐荷重性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を用いて形成された太陽電池モジュールを説明するものであり、（ａ）は太陽電池モジュールを構成する一の太陽電池素子を受光面側から見た平面図、（ｂ）は太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図、（ｃ）は太陽電池モジュールの分解断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法、特に加圧工程における各部材の位置関係を説明するための図であり、（ａ）はモジュール積層体を架橋装置内に投入した状態を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）を上方から見た平面図、（ｃ）はモジュール積層体が歪んだ状態を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法、特に加熱工程におけるモジュール積層体の応力状態を図２（ｃ）のＡ−Ａ’間を拡大して示す断面図であり、（ａ）は架橋性樹脂が架橋する前の状態、（ｂ）は架橋性樹脂が架橋した後の状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法、特に減圧工程を終えた後のモジュール積層体（太陽電池モジュール）を示す図であり、（ａ）は図２（ｃ）のＡ−Ａ’間を拡大して示す断面図、（ｂ）は上方から見た平面図である。 受光面側を上方に向けて設置した図４の太陽電池モジュールに対して、正荷重が加えられた状態を説明する部分拡大断面図であり、（ａ）は弱い正荷重が加えられた状態、（ｂ）は強い正荷重が加えられた状態を示すものである。 太陽電池モジュールの歪み率と歪み深さの関係を示す断面図であり、（ａ）は正荷重を加えた際の歪み、（ｂ）は負荷重を加えた際の歪みの状態を示す。 本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図であり、（ａ）は太陽電池モジュールを上方から見た平面図、（ｂ）は減圧工程を終えた後の太陽電池モジュールを示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための側面図である。 本発明の第４の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明するための側面図である。

符号の説明

１；透光性基板
１ａ：境界側面
２；太陽電池素子
３；接続導体
４；枠体
５；バスバー電極
６；フィンガー電極
７；第１の架橋性樹脂
８；第２の架橋性樹脂
９；裏面部材
２０；モジュール積層体（太陽電池モジュール）
２０ａ；長辺端部
２０ｂ；長辺端部
３０；架橋装置
３１；蓋体
３２；支持台
３３；押圧片

Claims (10)

1. 透光性部材の上に、第１の架橋性樹脂、少なくとも１つの太陽電池素子、第２の架橋性樹脂及び裏面部材を順に積層して成るモジュール積層体を準備する準備工程と、
   前記モジュール積層体に対して圧力を加えて歪ませる加圧工程と、
   前記モジュール積層体を歪ませた状態で、前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂を、それぞれの架橋温度以上の温度条件で加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の後、前記圧力を開放する減圧工程と、を備え、
   前記減圧工程は、歪ませた前記モジュール積層体を平板状に戻して前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂に圧縮応力を発生させる工程を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記加圧工程において、前記モジュール積層体の中央部が周縁部よりも前記裏面部材側に突き出すように歪ませ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. 前記加圧工程において、前記モジュール積層体の少なくとも一対の端部を固定した状態で、前記モジュール積層体に対して前記透光性部材側から圧力を加えることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記加圧工程において、前記モジュール積層体の周縁部を固定す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の製造方法。
5. 前記透光性部材の弾性率Ｐ１と前記裏面部材の弾性率Ｐ２は、Ｐ１／Ｐ２＞０．０７を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記加圧工程において、前記太陽電池素子が０．０１以上０．０８以下の歪み率を満たすように圧力を加えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 前記加熱工程の前に、前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂を、それぞれの軟化温度以上の温度条件で予熱する予熱工程、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
8. 前記予熱工程は、前記準備工程の後であって前記加圧工程の前に行うことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
9. 前記少なくとも１つの太陽電池素子は複数であり、
   前記準備工程において、前記複数の太陽電池素子が電気的に接続されて成る太陽電池ストリングの状態で前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂の間に配置され、
   前記加圧工程において、前記太陽電池ストリングの接続方向と平行な関係にある前記モジュール積層体の一対の辺を固定した状態で、前記モジュール積層体に前記透光性部材側から圧力を加えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
10. 前記少なくとも１つの太陽電池素子は複数であり、
    前記準備工程において、前記複数の太陽電池素子が同一主面側で電気的に接続されて成る太陽電池ストリングの状態で前記第１の架橋性樹脂及び前記第２の架橋性樹脂の間に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。

Images