JP5837474B2 - 太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
液状シリコーン(X)を裏面パネルに塗布する工程及び液状シリコーン(Y)を表面パネルに塗布する工程、前記パネルに塗布した液状シリコーン(X)及び(Y)を硬化させる工程、硬化されたシリコーン層(X’)を有する裏面パネルと、複数個の太陽電池セルと、硬化されたシリコーン層(Y’)を有する表面パネルとをこの順で積層する工程を含み、
前記パネルに塗布した液状シリコーン(X)及び(Y)を硬化させる工程において、液状シリコーンを塗布した裏面パネル及び表面パネルに紫外線を照射して前記液状シリコーンを硬化させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提供する。
前記裏面パネル及び表面パネルのシリコーン層(X’)及び(Y’)が紫外線照射によって硬化されたものであることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
上記のように、耐久性が高いシリコーンで封止された太陽電池モジュールを簡便に製造できる方法の提案が望まれていた。
前記パネルに塗布した液状シリコーン(X)及び(Y)を硬化させる工程において、液状シリコーンを塗布した裏面パネル及び表面パネルに紫外線を照射して前記液状シリコーンを硬化させることで、簡便にシリコーン封止太陽電池モジュールを製造することができることを見出し、本発明を完成させた。
図1に示すように、本発明の製造方法により製造される太陽電池モジュール10は、液状シリコーン(X)が塗布され、硬化されたシリコーン層(X’)2を有する裏面パネル1と、複数個の太陽電池セル3と液状シリコーン層(Y)が塗布され、硬化されたシリコーン層(Y’)4を有する表面パネル5がこの順で積層した構造の太陽電池モジュールである。
本発明に使用する液状シリコーン(X)及び(Y)は紫外線硬化タイプのもので同一であっても、別のものであってもよい。また、この液状シリコーン(X)及び(Y)は1液タイプでも、使用直前に混合する2液タイプでもよい。
液状シリコーン(X)及び(Y)は、白金を触媒とする付加硬化型シリコーン特には、紫外線照射によりゲルとなる付加硬化型シリコーン組成物を用いることが好ましい。例えば、下記(A)〜(C)成分を含有し、23℃で100〜1,000,000mPa.s、より好ましくは500〜10,000のmPa.s、の液状であるものが好ましく挙げられる。すなわち、
(A)下記平均組成式(1):
RaR1 bSiO(4−a−b)/2 (1)
(式中、Rは独立にアルケニル基であり、R1は独立に脂肪族不飽和結合を含まない非置換または置換の1価炭化水素基であり、aは0.0001〜0.2の正数であり、bは1.7〜2.2の正数であり、但しa+bは1.9〜2.4である。)
で表される、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも1個有するオルガノポリシロキサン:100質量部、
(B)一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:少なくとも15質量部、および
(C)白金系触媒:有効量、
を含有する。
(A)成分は、シリコーンゲル組成物の主剤(ベースポリマー)である。該(A)成分は、上記平均組成式(1)で表される、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基(本明細書中において「ケイ素原子結合アルケニル基」という)を少なくとも1個有するオルガノポリシロキサンである。
上記式(1)中、Rは独立に、通常炭素原子数2〜6、好ましくは2〜4、より好ましくは2〜3のアルケニル基である。その具体例としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基等が挙げられ、好ましくはビニル基である。R1は独立に脂肪族不飽和結合を含まない非置換または置換の1価炭化水素基であり、その炭素原子数は、通常1〜10、好ましくは1〜6である。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基;これらの基の水素原子の一部または全部を、塩素、臭素、フッ素等のハロゲン原子で置換したクロロメチル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基等が挙げられる。中でも合成が容易であることから、メチル基、フェニル基または3,3,3-トリフルオロプロピル基が好ましい。
本成分は、一分子中にケイ素原子結合アルケニル基を少なくとも1個有することが必要であり、好ましくは2〜50個、より好ましくは2〜10個有する。このケイ素原子結合アルケニル基の条件を満たすように前記aおよびbの値を選択すればよい。
本成分のオルガノポリシロキサンの分子構造は特に限定されず、直鎖状であっても、例えば、RSiO3/2単位、R1SiO3/2単位、SiO2単位等を含む分岐状であってもよいが、下記一般式(1a):
で表されるオルガノポリシロキサン、即ち主鎖が基本的にジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
R4 cHdSiO(4−c−d)/2 (2)
(式中、R4は独立に脂肪族不飽和結合を含まない非置換または置換の1価炭化水素基であり、cは0.7〜2.2の正数であり、dは0.001〜0.5の正数であり、但しc+dは0.8〜2.5である。)
で表されるものが好適に用いられる。
表面所謂、受光面のパネルには、透明性、耐候性、耐衝撃性をはじめとして屋外使用において長期の信頼性能を有する部材が特に好ましく、例えば白板強化ガラス、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂等があるが、一般的には厚さ3〜5mm程度の白板強化ガラスが広く用いられている。
裏面パネルは、太陽電池素子が高温とならないように効率よく放熱するものであることが特に好ましく、このような材料として硝子材、合成樹脂材、金属材や、それらの複合部材が挙げられる。硝子材の例としては、青板硝子、白板硝子又は強化硝子等が挙げられ、合成樹脂材としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。さらに、TPTなどのバックシートが使用される。また金属材としては、銅、アルミニウム、鉄等が挙げられ、複合材としては、シリカをはじめ、酸化チタン、アルミナ、窒化アルミニウムなど高い熱伝導性を有する材料を担持した合成樹脂等が挙げられる。
太陽電池セルにおいては、通常単結晶シリコン及び多結晶シリコンのうちから選ばれる1種もしくは2種のシリコン材料を用いて太陽電池セルとするもので、太陽電池ストリングスは太陽電池素子をタブ線で接続したものである。
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、
液状シリコーン(X)を裏面パネルに塗布する工程及び液状シリコーン(Y)を表面パネルに塗布する工程、前記パネルに塗布した液状シリコーン(X)及び(Y)を硬化させる工程、硬化されたシリコーン層(X’)を有する裏面パネルと、複数個の太陽電池セルと、硬化されたシリコーン層(Y’)を有する表面パネルとをこの順で積層する工程を含み、
前記パネルに塗布した液状シリコーン(X)及び(Y)を硬化させる工程において、液状シリコーンを塗布した裏面パネル及び表面パネルに紫外線を照射して前記液状シリコーンを硬化させることを特徴とする。
触媒量、紫外線の照射量が適当であれば、1分程度の照射直後にゲル化させることが可能である。また、遅くとも照射後室温放置5〜30分程度で増粘し形状が崩れなくなり、1〜5時間放置することで所定の針入度とすることも可能である。
硬化されたシリコーン層(X’)を有する裏面パネル及び、硬化されたシリコーン層(Y’)を有する表面パネル同士を貼り合わせる際、接着力を向上させるために、界面の活性を向上させてもよい。貼り合わせる2枚のシリコーン硬化物界面の活性を向上させるための処理として、両方のシリコーン硬化面に波長172nmの紫外線を照射する方法が報告されている(特許公報4760315)。
表面パネル及び裏面パネルをより強固に接着させるためにホットメルト型接着剤を使用してもよい。ホットメルト型接着剤は市販されているEVA、オレフィン樹脂系、合成ゴム系などいずれであってもよいが、例えば軟化点が高く、高温高湿条件下で酸をはじめとする副生成物が発生しないものが好ましい。接着させる方法としては、パネルを貼り合わせた後、その端部に塗布して固定・接着させる方法がある。
シリコーン組成物の製造
シリコーンゲルは、上記(A)〜(C)成分(任意成分が配合される場合には、任意成分も含む)の組成物を常法に準じて混合することにより調製することができる。紫外線が当たらないようにすれば反応は進行しないので、(A)〜(C)を1成分とすることができる。また、必要に応じて2パートまたはそれ以上のパートに分割して混合してもよく、例えば、(A)成分の一部および(C)成分からなるパートと、(A)成分の残部および(B)成分からなるパートとに分割して混合することも可能である。
(A−1)粘度が1,000mPa.sの分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン
(A−2)粘度が100,000mPa.sの分子鎖両末端トリビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン
(B)成分:
(B−1)粘度が100mPa.sの両末端トリメチル基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体
(B−2)粘度が18mPa.sの分子鎖両末端にケイ素原子に結合した水素原子を有する基を有するジメチルポリシロキサン
(C)成分:
(C−1)ビス(アセチルアセトナート)白金(2)溶液(白金原子が1.0質量%の酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル溶液)
(C−2)塩化白金酸から誘導した、テトラメチルビニルジシロキサンを配位子として有する白金触媒(白金原子量:1.0質量%)
添加剤:
(D−1)1,3,5,7−テトラビニルー1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン
(D−2)1−エチニルー1−シクロヘキサノール
上記成分を表1に示す配合のものを2液に分けて混合し、組成物を得た。ここで、(A)成分と(B)成分の混合比は、(A)成分中のケイ素原子結合アルケニル基に対する(B)成分中のケイ素原子結合水素原子の比が計算値で1となる量に設定した。
硬化されたシリコーン層(X’)を有する裏面パネル(白板ガラス)と、硬化されたシリコーン層(Y’)を有する表面パネル(白板ガラス)のシリコーンゲル表面に、紫外線(172nm光)を紫外線照度10mW/cm2、照射時間10秒、積算照度100mJ/cm2の条件でSCQ05型紫外線照射装置(ウシオ電機株式会社製)を用いて照射し、表面処理を行った。
これら表面処理された、硬化されたシリコーン層(X’)を有する裏面パネル(白板ガラス)と、複数個の太陽電池セルと、硬化されたシリコーン層(Y’)を有する表面パネル(白板ガラス)とをこの順で積層し、真空ラミネータを用い、真空度10Torr、120℃30分加熱圧着することで、両面ガラス構造の太陽電池モジュールを製造した。このモジュールに、湿気硬化型シリコーンゴム(信越化学製:KE−4898T)を用いてアルミフレーム枠をとりつけ、太陽電池パネルを得た。
このようにして得られたシリコーン封止太陽電池モジュールは、85℃/85%RH/1000時間の高温高湿放置試験および85℃⇔―40℃・200サイクルのサーマルサイクル試験でモジュール変換効率5%未満というIEC61215規格をクリアした。
また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法により、耐久性が高く、形状安定性に優れた高精度の太陽電池モジュールを得られることが示された。
3…太陽電池セル、 4…シリコーン層(Y’)、 5…白板ガラス(表面パネル)、
6…シーリング材、 7…アルミフレーム、 10…太陽電池モジュール
Claims (3)
- 太陽電池モジュールの製造方法であって、
液状シリコーン(X)を裏面パネルに塗布する工程及び液状シリコーン(Y)を表面パネルに塗布する工程、前記パネルに塗布した液状シリコーン(X)及び(Y)を硬化させる工程、硬化されたシリコーン層(X’)を有する裏面パネルと、複数個の太陽電池セルと、硬化されたシリコーン層(Y’)を有する表面パネルとをこの順で積層する工程を含み、
前記パネルに塗布した液状シリコーン(X)及び(Y)を硬化させる工程において、液状シリコーンを塗布した裏面パネル及び表面パネルに紫外線を照射して前記液状シリコーンを硬化させることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記液状シリコーン(X)及び(Y)として、白金を触媒とする付加硬化型シリコーンを用い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。
- 前記パネルに塗布/硬化させたシリコーン層(X’)及び(Y’)として、針入度が10〜200のシリコーンゲルを用いる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。
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