JP2011155132A - 太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュール内に透過性を有する開口部やパターン形成用の開口部を必要とせず、モジュール表面に文字、記号、模様、または図形またはこれらの組み合わせを表示することができる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１ａは、絶縁性配線基板５と、絶縁性配線基板５に搭載された１個以上の太陽電池セル２と、太陽電池セル２を封止するように絶縁性配線基板５上に形成された透過性樹脂３とを備え、文字、記号、模様、または図形を表す開口部４を、金型との離型性を良好にする離型シートに形成された凸部を転写して透過性樹脂３の表面に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板と、基板に搭載された太陽電池セルとを備えた太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

太陽電池モジュールは、絶縁性基板と、この絶縁性基板に搭載された太陽電池セルとを備えており、太陽電池セルと絶縁性基板とがダイボンド材で接続されている構造を有している。より具体的には、絶縁性基板には、主に金メッキ処理を施された絶縁性基板接続端子が設けられており、この接続端子と太陽電池セルの裏面とが、導電性のペーストにより電気的に接続されており、接続端子と電気的に接続された後の太陽電池セルは、透過性樹脂により樹脂封止されている。このように構成された従来の太陽電池モジュールは、表面電極品では、透過性樹脂にて封止されている為、太陽電池セル表面の配線／電極が見える状態であり、裏面電極品では、太陽電池セルの表面が見えている状態である。

近年、太陽光を利用したクリーンなエネルギーの生成装置の代表として太陽電池モジュールの民生用利用が盛んになってきている。このような太陽電池モジュールの開発は屋根等に配置される住宅用太陽電池モジュールをはじめ、環境対策の観点から多種多様な用途で開発が行われている。最近では携帯電話に太陽電池モジュールが搭載された製品も有る。このように携帯電話に搭載される太陽電池モジュールには、特に付加価値の観点から太陽電池モジュールの受光面側のデザイン性が求められており、任意の文字、記号、模様または図形を太陽電池モジュールの受光面側に表示する構成が要望されている。しかしながら、太陽電池モジュールのエネルギー変換効率を低下させることの無い任意の文字、記号、模様または図形を形成することが必要である。

上記したように、太陽電池モジュールのデザイン性を低下させず、且つ、太陽電池モジュールの変換効率も低下させることの無い任意の文字、記号、模様または図形の要望に対し、以下の提案がされている。

薄膜太陽電池モジュールは、透過性樹脂基板、透明導電膜、単層もしくは、複数層からなる光電変換層、裏面電位層を有している。そして、前記透過性樹脂基板上で透過性樹脂基板側から入射した太陽光の一部が任意の意匠、文字、記号、図の形状をした透過性を有する開口部を介して太陽電池の裏面側から任意の意匠、文字、記号、図の形状が確認できる様な構造を有している。ガラス等の透過性基板全面に成膜を作成した集積型薄膜太陽電池に、パターンマスクを使用したレーザーや、パターンを記憶したコンピュータ等によるレーザーを制御して照射することにより、集積型薄膜太陽電池の任意の位置に、特定の意匠、文字、記号、図形等の形状をした開口部を形成する構成が提案されている（特許文献１）。

また、ガラス基板上に、アルカリバリア層、金属裏面電極層、光吸収層、バッファ層、透明導電膜層の順に積層された複数のＣＩＳ系薄膜太陽電池デバイスが導電パターンにより電気的に接続されたＣＩＳ系薄膜太陽電池サブモジュールが特許文献２に開示されている。そして、このＣＩＳ系薄膜太陽電池サブモジュールに、加熱して重合反応を起こさせ架橋したＥＶＡ樹脂フィルムを接着剤として、白板半強化ガラス等からなるカバーガラスを貼着した構造で太陽電池モジュールに文字、記号、図柄、絵柄等を表示させる構成が提案されている（特許文献２）。

特開２００１−１６８３５７号公報（平成１３年６月２２日公開） 特開２００７−２８７８９４号公報（平成１９年１１月１日公開）

上記特許文献１に記載の薄膜太陽電池モジュールは透過性基板側から入射した太陽光の一部が、任意の意匠、文字、記号、及び図の形状をした透過性を有する開口部を介して太陽電池の裏面側に形状を表示させる構造である為、透過性基板を使用せずに、裏面側に開口部を介して任意の意匠、文字、記号、及び図の形状を表示させる事が出来なくなる。本発明では、透過性樹脂にて封止、成型する際に金型と離型しやすくする為に使用する、離型シートにデザイン性を持たせる事により、封止する際に、透過性樹脂表面に任意の文字、記号、模様または図形を表示する事が出来、上記特許文献１の様に、裏面側に透過性を有する開口部を介して形状を表示する必要が無い為、モジュールの表面側に任意の意匠、文字、記号、及び図の形状を形成することが出来る。

又、上記特許文献１に記載の薄膜太陽電池モジュールは、基板上に表示パターン樹脂（光電変換層、裏面電極層）を積層し、その上にＥＶＡ樹脂、カバーガラス（透光性裏面封止材料）を順に積層した構造になっているが、表示パターン樹脂（光電変換層、裏面電極層）をパターンとして表示させる為、表示パターン樹脂の開口された領域を、ＥＶＡ樹脂が架橋する状態が存在する。そのＥＶＡ樹脂が架橋する開口部には、ＥＶＡ樹脂を過熱しても完全には充填されない箇所が生じる可能性があり、熱等の影響により開口されている箇所に変形が生じる可能性がある。

上記特許文献２に記載のＣＩＳ系薄膜太陽電池サブモジュールにおいても、ガラス基板上にパターニングされた透明電極層を形成し、裏面電極層をスパッタ方法で成膜し、その上にＥＶＡ樹脂、透過性封止樹脂の順に積層する構造である為、パターニングされた透明電極層及び裏面電極のパターニング部に開口部が存在し、開口部を、ＥＶＡ樹脂が架橋する状態が存在する。そのＥＶＡ樹脂が架橋する開口部には、前述した特許文献１に記載の構成と同様に、ＥＶＡ樹脂を過熱しても完全には充填されない箇所が生じる可能性があり、熱等の影響により開口されている箇所に変形が生じる可能性がある。

本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、その目的は、透過性を有する開口部、及び、樹脂にて形成される開口部を必要とせず、モジュール表面側に文字、記号、模様、または図形またはこれらの組み合わせを表示することができる太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、基板と、前記基板に搭載された１個以上の太陽電池セルと、前記太陽電池セルを封止するように前記基板上に形成された透過性樹脂とを備え、文字、記号、模様、図形またはこれらの組み合わせを表す開口部を、金型との離型性を良好にする離型シートに形成された凸部を転写して前記透過性樹脂の表面に形成したことを特徴とする。

この特徴により、基板に搭載された１個以上の太陽電池セルを封止するように基板上に形成された透過性樹脂の表面に、文字、記号、模様、図形またはこれらの組み合わせを表すパターン形成部が形成される。

上記特許文献１の構成では、透過性基板側から入射した太陽光の一部が透過性を有する開口部を介して文字、記号、模様、図形の形状を裏面側に表示させる必要がある。これに対して本発明では、透過性樹脂にて封止、成型する際に金型と離型しやすくする為に使用する離型シートにデザイン性を持たせる事により、封止する際に、透過性樹脂表面に任意の文字、記号、模様または図形を表示する事が出来、上記特許文献１の様に、裏面側に透過性を有する開口部を介して形状を表示する必要が無い為、モジュールの表面側に任意の意匠、文字、記号、及び図の形状を形成することが出来る。

又、上記特許文献２の様に太陽電池モジュール上に表示パターン樹脂を積層し、その上にＥＶＡ樹脂、カバーガラスの順に積層した構造を有し、表示パターン樹脂をパターンとして表示させる為、開口された領域を架橋させた構成では、その架橋部にはＥＶＡ樹脂を過熱しても完全には充填されない箇所が生じる可能性があり、熱等の影響により膨張を招くという問題も、開口部を必要としない本発明では生じる恐れがなくなる。

本発明に係る太陽電池モジュールでは、前記基板は、絶縁性配線基板であり、記絶縁性配線基板は、前記太陽電池セルに接続される接続端子を有し、その反対面側に外部接続端子が形成され、前記太陽電池セルは、導電性ペーストを介して前記絶縁性配線基板に搭載され、前記太陽電池セルの表面及び裏面の少なくとも一方に光励起電流を集める集電部を有することが好ましい。

上記構成によれば、太陽電池モジュールを容易に構成することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールでは、前記開口部の断面は、曲面状に形成されていることが好ましい。

上記構成により、金型との離型性を良好にする離型シートに形成された凸部を転写して透過性樹脂の表面に開口部を容易に形成することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールでは、前記開口部の断面は、傾斜した側壁を有していることが好ましい。

上記構成により、側壁の傾斜角度の設定を調整することにより、開口部によって反射される光の反射角度を調整して、開口部によって表される文字、記号、模様、または図形の視認性を向上させることができる。

本発明に係る太陽電池モジュールでは、前記太陽電池セルは、複数個であり、前記透過性樹脂は、前記複数個の太陽電池セルを封止することが好ましい。

上記構成によれば、複数個の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールに、文字、記号、模様、または図形を表す開口部を形成することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、１個以上の太陽電池セルを基板に搭載し、前記太陽電池セルを封止するように前記基板上に透過性樹脂を形成し、文字、記号、模様、図形またはこれらの組み合わせを表す開口部を、金型との離型性を良好にする離型シートに形成された凸部を転写して前記透過性樹脂の表面に形成することを特徴とする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルを封止するように基板上に形成された透過性樹脂の表面に、文字、記号、模様、図形またはこれらの組み合わせを表す開口部を、金型との離型性を良好にする離型シートに形成された凸部を転写して形成する。このため、モールド内にパターンを形成した層が必要なく製造上簡単になる他、開口部の熱による樹脂の膨張が生じることなく、文字、記号、模様、または図形を表示することができるという効果を奏する。

（ａ）は実施の形態１に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す断面図である。 （ａ）は、実施の形態１に係る太陽電池モジュールの構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記太陽電池モジュールの変形例の断面図である。 （ａ）は実施の形態２に係る太陽電池モジュールの構成を示す平面図であり、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）はその裏面図である。 （ａ）は実施の形態３に係る太陽電池モジュールの構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１〜３に係る太陽電池モジュールの透過性樹脂の上面に形成されたパターン形成部によって表される文字、記号、模様、または図形を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明すると、以下のとおりである。

（実施の形態１）
（実施の形態１の太陽電池モジュールの構成）
図１（ａ）は実施の形態１に係る太陽電池モジュール１ａの構成を示す断面図であり、図１（ｂ）はその平面図である。太陽電池モジュール１ａは、絶縁性配線基板５を備えている。絶縁性配線基板５には、平板状をした２個の太陽電池セル２が、互いの長辺同士が隣り合うように配置されて搭載されている。太陽電池セル２は、絶縁性配線基板５に対向する裏面１５を有している。太陽電池セル２の裏面１５側には、金メッキ処理を施された接続端子６と、ソルダーレジスト（半田レジスト）１０とが絶縁性配線基板５の表面上に形成されている。太陽電池セル２の裏面１５と接続端子６とは、導電性ペースト９（銀ペースト、導電性のダイボンド材）によって電気的に接続されている。太陽電池セル２の表面及び裏面の少なくとも一方には、光励起電流を集める集電部が設けられている。絶縁性配線基板５には、２個の太陽電池セル２を封止するように透過性樹脂３が直方体状に形成されている。ソルダーレジスト１０は、透過性樹脂３と絶縁性配線基板５との間の接着力を確保するために絶縁性配線基板５上に形成されている。絶縁性配線基板５の太陽電池セル２と反対側の裏面には、太陽電池モジュール１ａを外部と接続するための外部接続端子７が設けられている。

透過性樹脂３の上面には、文字、記号、模様、または図形を表すパターン形成部４が形成されている。図１（ａ）に示す例では、３本のパターン形成部４が、互いに並行に溝状に形成されている。

（太陽電池モジュールの製造方法）
図２（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１ａの製造方法を示す断面図である。

太陽電池モジュール１ａは、絶縁性配線基板５を備えている。絶縁性配線基板５には、平板状をした２個の太陽電池セル２が、互いの長辺同士が隣り合うように配置されて搭載されている。太陽電池セル２は、絶縁性配線基板５に対向する裏面１５を有している。太陽電池セル２の裏面１５側には、金メッキ処理を施された接続端子６と、ソルダーレジスト（半田レジスト）１０とが絶縁性配線基板５の表面上に形成されている。太陽電池セル２の裏面１５と接続端子６とは、導電性ペースト９（銀ペースト、導電性のダイボンド材）によって電気的に接続されている。太陽電池セル２の表面及び裏面の少なくとも一方には、光励起電流を集める集電部が設けられている。絶縁性配線基板５には、２個の太陽電池セル２を封止するように透過性樹脂３が略直方体状に形成されており、封止、成型する際に金型にて成型を行うが、金型との離型性を考慮し、金型と透過性樹脂の間に離型シート１８を用いる。この離型シート１８にデザイン性（凹凸）を持たせる事により、封止時に特定の意匠、文字、記号、図形等の形状を表示する事が出来る。

太陽電池モジュール１ａの製造方法では、まず、絶縁性配線基板５に太陽電池セル２を搭載した半製品を製造する。そして、上金型１６と下金型１７とを有する金型２０の中にこの半製品を入れる。この半製品の透過性樹脂３と上金型１６との間には、上金型１６と透過性樹脂３との離型性を良好にする離型シート１８が設けられている。離型シート１８の太陽電池２側の表面には、文字、記号、模様、または図形に対応した形状の凸部１９が形成されている。次に、絶縁性配線基板５と離型シート１８との間の空間に透過性樹脂を注入し、略直方体状の透過性樹脂３を形成する。その後、上金型１６と下金型１７とを離し、離型シート１８を透過性樹脂３から取り去ると、図２（ｃ）に示すように、文字、記号、模様、または図形に対応した形状のパターン形成部４が透過性樹脂３の表面に形成された太陽電池モジュール１ａが完成する。パターン形成部４の断面は、半円形状を有している。

このようにして、絶縁性配線基板５に搭載した２個の太陽電池セル２を透過性樹脂３によって略直方体状に封止した太陽電池モジュールの透過性樹脂３上に、離型シート１８の凸部１９を転写したパターン形成部４が形成される。

太陽電池モジュール１ａ及び太陽電池モジュール１ａの製造方法では、透過性樹脂３は、エポキシ系の樹脂またはアクリル系の樹脂であってもよい。また、太陽電池モジュール１ａ及び太陽電池モジュール１ａの製造方法では、ダイボンド材は、銀（Ａｇ）ペーストであってもよい。さらに、太陽電池モジュール１ａ及び太陽電池モジュール１ａの製造方法では、太陽電池セル２の厚みは、０．２５ミリメートル以下であってもよい。

上記の封止形成方法としては、例えば、圧縮成型法、またはトランスファーモールド法を用いて形成することができる。

（パターン形成部の断面形状等）
図３（ａ）は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール１ａの構成を示す断面図であり、（ｂ）は上記太陽電池モジュールの変形例の断面図である。図３（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１ａの透過性樹脂３の上面に形成された凹部であるパターン形成部４の断面は、曲面状に形成されている。

ここでは、曲面状の断面を有するパターン形成部４の例を示したが、本発明はこれに限定されない。図３（ｂ）に示す太陽電池モジュール１ｂのパターン形成部４ａに示すように、光の反射を考慮して角度を付けて傾斜させた一対の側壁と底面とを有するパターン形成部４ａを形成してもよい。

以上のように、封止、成型する際に金型との離型性を考慮し、金型と透過性樹脂の間に使用する離型シートを用い、離型シートに、デザイン性のある文字、記号、模様、または図形に対応した形状の凸部を持たせる事により、任意の記号、文字、模様または図形の形状を透過性樹脂３の表面に形成することが出来るが、本発明はこれに限定されない。

たとえば、モールド時に透過性樹脂にて封止、成型する際、任意の記号、文字または図形の形状を金型に形成し、モールドすることにより、任意の記号、文字、模様または図形を透過性樹脂３の表面に形成することも可能である。

（実施の形態２）
（実施の形態２の太陽電池モジュールの構成）
図４（ａ）は実施の形態２に係る太陽電池モジュール１ｃの構成を示す平面図であり、（ｂ）はその側面図であり、（ｃ）はその裏面図である。実施の形態１で図１を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの参照符号の詳細な説明は繰り返さない。

太陽電池モジュール１ｃは、絶縁性配線基板５を備えている。絶縁性配線基板５には、平板状をした１０個の太陽電池セル２が、２行５列に配置されて搭載されている。太陽電池セル２は、絶縁性配線基板５に対向する裏面を有している。太陽電池セル２の裏面側には、実施の形態１と同様に、金メッキ処理を施された接続端子と、ソルダーレジストとが絶縁性配線基板５の表面上に形成されている。太陽電池セル２の裏面と接続端子とは、導電性ペーストによって電気的に接続されている。絶縁性配線基板５には、１０個の太陽電池セル２を封止するように透過性樹脂３が直方体状に形成されている。絶縁性配線基板５の太陽電池セル２と反対側の裏面には、図示しない実装基板に太陽電池モジュール１ｃを実装する際に、上記図示しない実装基板上の電極と電気的に接続される実装電極１１が形成されている。

（実施の形態３）
（実施の形態３の太陽電池モジュールの構成）
図５（ａ）は実施の形態３に係る太陽電池モジュール１ｄの構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）はその断面ＡＡ’に沿った断面図である。実施の形態１で図１を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの参照符号の詳細な説明は繰り返さない。

太陽電池モジュール１ｄは、絶縁性配線基板５を備えている。絶縁性配線基板５には、平板状をした２個の太陽電池セル２が、互いの長辺同士が隣り合うように配置されて搭載されている。太陽電池セル２は、絶縁性配線基板５に対向する裏面１５を有している。太陽電池セル２の裏面１５側には、金メッキ処理を施された接続端子６と、ソルダーレジスト（半田レジスト）１０とが絶縁性配線基板５の表面上に形成されている。太陽電池セル２の裏面１５と接続端子６との間には、導電性ペースト９が設けられている。

太陽電池セル２の絶縁性配線基板５と反対側の面には、太陽電池セル２と絶縁性配線基板５とを電気的に接続するための接続部１２が設けられている。接続部１２と絶縁性配線基板５とはワイヤボンディングにより接続されている。太陽電池セル２における接続部１２が形成された部分の下側に、ダイボンド材を形成して太陽電池セル２と絶縁性配線基板５とを電気的に接続してもよい。
また、太陽電池モジュール１ｄの製造方法では、太陽電池セル２の表面、即ち、太陽電池セル２の絶縁性基板５に対向する面と反対側の面に、太陽電池セル２と絶縁性配線基板５とを電気的に接続するための接続部１２を備え、絶縁性基板５と接続部１２とはワイヤボンディングにより接続されているとともに、太陽電池セル２における接続部１２が形成された部分の下側付近で、前記ダイボンド材が太陽電池セル２の短辺方向２ａ（図４（ａ））に沿って広がって形成されてもよい。このように、太陽電池セル２と絶縁性配線基板５とをワイヤボンディング法により、電気的に接続してもよい。

絶縁性配線基板５には、２個の太陽電池セル２を封止するように透過性樹脂３が直方体状に形成されている。ソルダーレジスト１０は、透過性樹脂３と絶縁性配線基板５との間の接着力を確保するために絶縁性配線基板５上に形成されている。透過性樹脂３の上面には、文字、記号、模様、または図形を表すパターン部４が形成されている。
図５（ａ）に示す例では、３本のパターン形成部４が、互いに並行に溝状に形成されている図形の具体例を示したが、本発明はこれに限定されない。図６（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１〜３に係る太陽電池モジュールの透過性樹脂３の上面に形成されたパターン形成部４によって表される文字、記号、模様、または図形を示す図である。図６（ａ）は、透過性樹脂３の上面に形成されたパターン形成部４によって表される文字の例を示している。図６（ｂ）は、パターン形成部４によって表される記号または図形の例を示している。図６（ｃ）は、パターン形成部４によって表される模様の例を示している。図６（ｄ）は、パターン形成部４によって表される図形の例を示している。

（実施の形態１〜３の効果）
以上のように実施の形態１〜３によれば、透過性樹脂３にて封止された太陽電池モジュール１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄの当該透過性樹脂３の表面に任意の文字、記号、模様または図形を表すパターン形成部４・４ａを形成した。また、図形等を表すパターン形成部４の断面形状が凹状の曲面形状を形成し、または、一対の側壁と底面とを有するパターン形成部４ａを形成し、透過性、デザイン性に優れた太陽電池モジュールを得ることができる。

また、ＥＶＡ樹脂が開口部を架橋する従来の構成のように、透過性樹脂にて封止された太陽電池モジュール内に空間領域が発生しない為、熱による空間の膨張が無い太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、基板と、基板に搭載された太陽電池セルとを備えた太陽電池モジュール及びその製造方法に利用することができる。

１ａ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池セル
２a 短辺方向
３ 透過性樹脂
４ パターン形成部（開口部）
５ 絶縁性配線基板
６ 接続端子
７ 外部接続端子
９ 導電性ペースト
１０ ソルダーレジスト
１１ 実装電極
１２ 接続部
１５ 裏面
１６ 上金型
１７ 下金型
１８ 離型シート
１９ 凸部
２０ 金型

Claims (6)

1. 基板と、前記基板に搭載された１個以上の太陽電池セルと、前記太陽電池セルを封止するように前記基板上に形成された透過性樹脂とを備え、文字、記号、模様、図形またはこれらの組み合わせを表す開口部を、金型との離型性を良好にする離型シートに形成された凸部を転写して前記透過性樹脂の表面に形成したことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記基板は、絶縁性配線基板であり、前記絶縁性配線基板は、前記太陽電池セルに接続される接続端子を有し、その反対面側に外部接続端子が形成され、前記太陽電池セルは、導電性ペーストを介して前記絶縁性配線基板に搭載され、前記太陽電池セルの表面及び裏面の少なくとも一方に光励起電流を集める集電部を有する請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 前記開口部の断面は、曲面状に形成されている請求項１記載の太陽電池モジュール。
4. 前記開口部の断面は、傾斜した側壁を有している請求項１記載の太陽電池モジュール。
5. 前記太陽電池セルは、複数個であり、前記透過性樹脂は、前記複数個の太陽電池セルを封止する請求項１記載の太陽電池モジュール。
6. １個以上の太陽電池セルを基板に搭載し、前記太陽電池セルを封止するように前記基板上に透過性樹脂を形成し、文字、記号、模様、図形またはこれらの組み合わせを表す開口部を、金型との離型性を良好にする離型シートに形成された凸部を転写して前記透過性樹脂の表面に形成することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

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