專利名稱：太陽能電池模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及絕緣性和耐候性優秀的太陽能電池模塊。
背景技術：
近年來，人們預測伴隨二氧化碳的增加的溫室效應會導致全球變暖，作為不排放二氧化碳的清潔的能源，太陽能電池受到關注。太陽能電池中存在晶體類太陽能電池、非晶太陽能電池、化合物半導體太陽能電池等，多種太陽能電池正在研究開發。在這些當中，非晶硅太陽能電池的能量轉換效率雖然不及晶體類太陽能電池，但具有容易大面積化、光吸收系數大且能夠以薄膜動作等其它太陽能電池沒有的優秀特征，被認為將來會大有前途。非晶硅太陽能電池廣為使用的形式是，利用樹脂將光電轉換元件密封，以能夠經受在室外長期間使用的方式構成的太陽能電池模塊。非晶硅太陽能電池模塊能夠將基板薄型化，所以能夠將太陽能電池模塊輕量化。因此，例如在配置在建筑物的屋頂等情況下，能夠減少對建筑物的負荷。另外，能夠使用柔性的基板，所以能夠使太陽能電池模塊自身具有柔性。因此，具有可設計性優秀的優點。這種非晶硅太陽能電池模塊，在制造光電轉換元件時基板上會產生應力。因此，存在密封時基板的端部發生翹曲，基板與保護部件接觸造成絕緣電阻降低的問題。此外，即使對于在太陽能電池模塊剛制造完成后具有充分性能的太陽電池模塊，也存在在室外長期使用的期間，基板端部逐漸發生翹曲造成絕緣電阻降低的問題。對于這種問題，公開有通過將在光電轉換元件的整個面上設置玻璃無紡布或片材來抑制基板的變形，防止絕緣電阻降低的太陽能電池模塊(例如參照專利文獻1)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開平10-27920號公報
發明內容
發明要解決的課題不過，上述太陽能電池模塊在使用玻璃無紡布的情況下，會發生水在密封部件、玻璃無紡布的界面擴散，導致絕緣電阻降低的問題。此外，在使用片材的情況下，會發生因片材的熱膨脹而產生皺折，導致抑制絕緣電阻降低的效果下降的問題。本發明鑒于上述問題點完成，其目的在于提供一種能夠抑制絕緣電阻的降低的太陽能電池模塊。解決課題的方法本發明的太陽能電池模塊的特征在于，包括包含柔性基板和形成在該柔性基板上的光電轉換層的光電轉換元件；配置在上述光電轉換元件的兩面，分別通過密封部件粘接在上述光電轉換元件的保護部件；和配置在上述光電轉換元件與至少一個上述保護部件之間，在太陽能電池模塊制造條件下和用于使用的設置狀態下剛性和絕緣性比上述密封部件高的片材。根據該結構，通過配置在光電轉換元件與保護部件之間的絕緣性的片材，能夠將光電轉換元件絕緣，所以在光電轉換元件中發生翹曲的情況下也能夠抑制絕緣電阻降低。 于是，能夠實現在太陽能電池模塊的制造條件下和用于使用的設置狀態下能夠長期間使用的太陽能電池模塊。本發明的上述太陽能電池模塊中，上述片材，在上述光電轉換元件的至少四角翹曲的一側，配置在包含該四角的位置。根據該結構，由于在光電轉換元件的翹曲較大的光電轉換元件的四角配置絕緣性的片材，所以無需在光電轉換元件的整個面配置片材就能夠抑制太陽能電池模塊的絕緣性能的降低，能夠使配置的絕緣片材的面積進一步減小。本發明的上述太陽能電池模塊中，上述片材，在四角翹曲的一側，配置在包含上述光電轉換元件的長邊方向(長度方向，較長方向)的兩端部的各邊的位置。根據該結構，以包含光電轉換元件的翹曲較大的光電轉換元件的長邊方向的兩端部的各邊的方式配置絕緣性的片材，所以無需在光電轉換元件的整個面配置片材就能夠抑制絕緣電阻的降低，能夠使配置的絕緣片材的面積進一步減小。此外，本發明的上述太陽能電池模塊中，上述片材，在四角翹曲的一側，配置在包含上述光電轉換元件的長邊方向的兩端部的各邊的位置，并配置在上述保護部件與上述密封部件之間。根據該結構，以包含光電轉換元件的翹曲較大的光電轉換元件的長邊方向的兩端部的各邊的方式配置絕緣性的片材，所以無需在光電轉換元件的整個面配置片材就能夠抑制絕緣電阻的降低，能夠使配置的絕緣片材的面積進一步減小。此外，本發明的上述太陽能電池模塊中，上述片材具有透光性，配置在上述光電轉換元件的光入射面側。根據該結構，由于在光入射面側配置具有透光性的絕緣性的片材，所以在電轉換元件向光入射面側翹曲的情況下，也能夠抑制絕緣電阻的降低。此外，本發明的上述太陽能電池模塊中，上述片材，配置在上述光電轉換元件的因翹曲而突出的部位。根據該結構，由于在光電轉換元件的因翹曲而突出的部位配置絕緣性的片材，所以能夠有效地抑制光電轉換元件的絕緣電阻的降低。發明的效果根據本發明，可提供能夠以低成本構成、能夠抑制絕緣電阻的降低的太陽能電池模塊。
圖1是表示本發明實施方式的太陽能電池模塊的層疊結構的圖。圖2是表示在本發明實施方式的太陽能電池模塊中配置絕緣片的俯視圖(平面圖)。圖3是表示本發明實施方式的太陽能電池模塊的光電轉換元件的變形狀態的概念圖(示意圖)。
圖4(a)、(b)是表示在本發明實施方式的太陽能電池模塊中，層壓(laminate)處理后的太陽能電池模塊的層疊結構的截面圖。圖5(a)是示意地表示在本實施方式的太陽能電池模塊中，將絕緣片分別配置在光電轉換元件的上表面側和下表面側的例子的圖，(b)是示意地表示光電轉換元件的變形和絕緣片的配置例的俯視圖。圖6(a) (C)是表示本發明實施方式的太陽能電池模塊的光電轉換元件的下表面側的絕緣片的配置例的圖。圖7(a) (C)是表示在本發明實施方式的太陽能電池模塊中光電轉換元件的上表面側的絕緣片的配置例的圖。圖8(a) (f)是表示本發明實施方式的太陽能電池模塊的層疊結構的一例的示意圖。圖9(a) (f)是表示本發明實施方式的太陽能電池模塊的層壓處理后的層疊結構的一例的截面圖。圖10(a) (f)是表示本發明實施方式的太陽能電池模塊的層疊結構的其它例子的示意圖。圖11 (a) (f)是表示本發明實施方式的太陽能電池模塊的層壓處理后的層疊結構的其它例子的截面圖。
具體實施例方式以下參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。圖1是表示本實施方式的太陽能電池模塊的層疊結構的一例的附圖。如圖1所示， 本實施方式的太陽能電池模塊包括圖中箭頭所示的保護太陽能電池模塊的光入射面(以下稱上表面)的保護部件101 ；保護太陽能電池模塊的光入射面的相反面(以下稱下表面) 的加強部件102 ；和配置在保護部件101和加強部件102之間，將太陽光轉換成電流的光電轉換元件103。在光電轉換元件103和加強部件102之間，配置有分別配置在光電轉換元件 103的兩端部的將光電轉換元件103和加強部件102之間絕緣的兩個絕緣片104。光電轉換元件103和保護部件101之間配置有密封部件105，絕緣片104和加強部件102之間配置有密封部件106。此外，作為保護部件101和加強部件102，只要是能夠保護太陽能電池模塊的材料即可，可以由相同材料構成也可以由不同材料構成。在光電轉換元件103的基板107的上表面側，從基板107的上表面起依次層疊有 獲取光電轉換后的正(或負)的電荷的電極108、對太陽光進行光電轉換的光電轉換層109 和獲取光電轉換后的負(或正)的電荷的透明電極110。在基板107的下表面側，形成有將電極108與透明電極110連接的連接電極111。接著，參照圖2說明絕緣片104的配置。圖2是表示在本發明實施方式的太陽能電池模塊中配置絕緣片104的俯視圖。不過，在圖2中為了便于說明，沒有圖示保護部件101、密封部件105和加強部件102。如圖2 所示，本實施方式的太陽能電池模塊中，密封部件106形成為俯視下為矩形的形狀，在俯視下，在該密封部件106和內側層疊有矩形形狀的光電轉換元件103。光電轉換元件103以密封部件106的長邊方向與光電轉換元件103的長邊方向大致平行的方式配置。在光電轉換元件103的長邊方向的兩端部，以覆蓋光電轉換元件103的短邊(較短的邊)的方式，配置有二片俯視下為矩形形狀的絕緣片104。絕緣片104以絕緣片104的長邊方向的長度Ll比光電轉換元件103的長邊方向端部112的一邊的長度L2更長的方式形成為大致矩形。絕緣片104以絕緣片104的短邊方向的大致中心與光電轉換元件103的長邊方向端部112重疊的方式配置在光電轉換元件 103的長邊方向的兩端，層疊在光電轉換元件103和密封部件106之間。以光電轉換元件 103的長邊方向端部112的一邊被絕緣片104覆蓋的方式層疊。此外，圖1和圖2所示的太陽能電池模塊的結構只表示絕緣片104的配置的一例，如后文所述，絕緣片104的配置并不限于光電轉換元件103的長邊方向端部112，例如也可以配置在短邊方向端部113。本實施方式中，層疊各結構部件而得的太陽能電池模塊，通過層壓處理形成太陽能電池模塊。層壓處理中，在光電轉換元件103的作為光入射面的相反面的下表面側，配置密封部件106和加強部件102 (下表面保護部件)，在作為光入射面的上表面側，配置密封部件105和上表面保護部件101。另外，按照太陽能電池模塊的使用條件，還配置絕緣片104、 密封部件、粘接部件、透明性絕緣片等。在如此配置了各結構部件的狀態下，通過加熱和真空層壓來進行層壓。在太陽能電池模塊的層壓處理中，由于光電轉換元件103制造工序中產生的基板 107的殘余應力，光電轉換元件103中會發生翹曲。參照圖3和圖4 (a)、(b)，對層壓處理中光電轉換元件103的變形狀態進行說明。此外，圖3和圖4(a)、(b)所示的例子，表示在圖 1所示的層疊結構中沒有配置絕緣片104的情況下的太陽能電池模塊。圖3是表示光電轉換元件103的變形狀態的概念圖。如圖3所示，在層壓處理中， 層壓處理前的平板形狀的光電轉換元件103a的四角向下方翹曲，變形成中央部向上方突出的穹頂形狀的光電轉換元件10北。像這樣，由于層壓處理中光電轉換元件103的四角向下方翹曲，所以光電轉換元件103與保護部件101或加強部件102接觸或接近。圖4(a)、(b)是表示層壓處理后的太陽能電池模塊的層疊結構的截面圖。如圖 4(a)所示，本實施方式在層壓處理中，保護部件101和加強部件102之間，通過密封部件 105、106作為絕緣層114密封。在層壓處理中向下表面側翹曲的光電轉換元件103的兩端部，接近加強部件102的上表面。因此，需要抑制光電轉換元件103的兩端部與加強部件 102間的絕緣電阻降低。此外，在上述例中，對光電轉換元件103的四角向下表面側翹曲，中央部向上表面側突出的例子進行了說明，但光電轉換元件103的變形方向會按照基板107制造時的殘余應力和基板107的翹曲的狀態而變化。圖4(b)是表示光電轉換元件103的四角向上表面側翹曲，中央部向下表面側突出的情況下的層疊結構的圖。如圖4(b)所示，在本例中，光電轉換元件103的中央部向下方突出而接近加強部件102，并且光電轉換元件103的兩端部接近上表面側的保護部件101。因此，在本例中，需要抑制保護部件101與光電轉換元件103 間的絕緣電阻降低和光電轉換元件103的中央部與加強部件102間的絕緣電阻降低。此外，本實施方式的太陽能電池模塊設置在房屋的屋頂等使用，在實際的使用條件下，使用在常溫至80°C左右的溫度下。在這種使用條件下，密封部件105、106(絕緣層 114)的一部分容易軟化，光電轉換元件103容易變形。因此，剛制造好后為平板形狀的光電轉換元件103，在太陽能電池模塊的實際的使用條件下，會發生緩慢變形的現象。另外，光電轉換元件103的變形并不一定像圖3所示的例子那樣一致地變形，而是會根據光電轉換元件103的基板107的殘余應力和基板107的形狀等而變化。因此，本實施方式中，在光電轉換元件103的至少突出較大的部位，根據需要在光電轉換元件103的作為光入射面的上表面側和作為光入射面的相反面的下表面側分別配置絕緣片，由此抑制太陽能電池模塊的絕緣電阻降低。以下對太陽能電池模塊的絕緣片的配置例進行說明。參照圖5(a)、(b)，對在光電轉換元件103的上表面側和下表面側分別配置絕緣片 104、115的情況下的絕緣片的配置例進行說明。圖5(a)是示意地表示在本實施方式的太陽能電池模塊中，將絕緣片104、115分別配置在光電轉換元件103的上表面側和下表面側的例子的圖。如圖5(a)所示，在光電轉換元件103的四角向下方翹曲，中央部向上方突出的情況下，在光電轉換元件103的下表面側，以覆蓋光電轉換元件103的長邊方向的兩端部的方式配置絕緣片104，而在光電轉換元件103的上表面側，在光電轉換元件103的中央部配置絕緣片115。通過像這樣配置絕緣片104、115，能夠抑制光電轉換元件103與保護部件 101和加強部件102間的絕緣電阻降低。圖5(b)是表示光電轉換元件103的變形和絕緣片104、115的配置例的俯視示意圖。圖5(b)中，僅表示了光電轉換元件103、光電轉換元件103的上表面側的絕緣片115和下表面側的絕緣片104，省略了其它的部件。此外，圖5(b)的縱軸側表示光電轉換元件103 的短邊方向的變形狀態，橫軸側表示光電轉換元件103的長邊方向的變形狀態。如圖5(b) 所示，在變形成光電轉換元件103的中央部向上方突出的穹頂形狀的情況下，光電轉換元件103的中央部最為向上方突出。因此，通過在光電轉換元件103的上表面側的中央部配置絕緣片104，能夠抑制保護部件101與光電轉換元件103間的絕緣電阻降低。另外，配置在光電轉換元件103的光入射面側的絕緣片115，使用至少能夠使太陽電池的發電所必須的波長的光透過的材料。而作為絕緣片115的材料，只要是能夠透過光的材料即可，可以上色也可以無色。接著，參照圖6(a) (c)，對光電轉換元件103的下表面側的絕緣片104的配置的具體例進行說明。本實施方式中，除了圖2所示的絕緣片104的配置以外，還根據光電轉換元件103的翹曲配置絕緣片104。圖6(a)表示以分別覆蓋光電轉換元件103的下表面側的方式配置4片矩形形狀的絕緣片104的例子。在如圖5(a)所示，光電轉換元件103的四角向下方翹曲，中央部向上表面側突出的情況下，下表面側的四角的部分最為向下方突出。 因此，如圖6(a)所示，通過以覆蓋光電轉換元件103至少四角的方式配置絕緣片104，能夠抑制絕緣電阻降低。圖6(b)所示的例子，表示以分別覆蓋光電轉換元件103的短邊方向的兩端部的方式配置2片矩形形狀的絕緣片104的例子。在光電轉換元件103的長邊側的突出量比短邊側的突出量大的情況下，通過采用這種配置，能夠有效地抑制絕緣電阻降低。圖 6(c)表示以覆蓋光電轉換元件103的下表面側的整個面的方式配置1片絕緣片104的例子。在光電轉換元件103的基板107波狀變形的情況下，通過以覆蓋光電轉換元件103的整個面的方式配置絕緣片104、115，能夠有效地抑制絕緣電阻降低。如上所述，本實施方式中， 在光電轉換元件103的四角翹曲的方向上的至少包含四角的位置上配置絕緣片104、115。此外，對于配置在光電轉換元件103的端部的絕緣片104的寬度，只要能夠抑制光電轉換元件103的絕緣電阻降低即可，無特別限定。例如，在如圖2所示，以覆蓋光電轉換元件103的長邊方向的兩端部的方式配置絕緣片104的情況下，在基板107的長邊側的長度為Im左右時，絕緣片104的寬度為2cm左右即可。此時，與圖6(c)所示以覆蓋光電轉換元件103的整個下表面的方式配置絕緣片104時需要長邊側的長度至少超過Im絕緣片104 的情況相比，絕緣片104的兩邊加起來為4cm左右，使用25分之一以下面積的絕緣處104 就能夠抑制絕緣電阻降低。像這樣，在本實施方式中，通過至少在光電轉換元件103的突出量大的部分配置絕緣片104，能夠抑制絕緣電阻降低。以下參照圖7(a) (c)對本實施方式的太陽能電池模塊中光電轉換元件103的上表面側的絕緣片115的配置例進行詳細說明。圖7(a)表示在光電轉換元件103的短邊方向和長邊方向上，光電轉換元件103的突出量大致相等地突出的情況下的絕緣片115的配置例。這種情況下，將俯視下為矩形形狀的絕緣片115分別配置在光電轉換元件103的四邊上的中央部。通過采用這種配置，能夠抑制光電轉換元件103與保護部件101間的絕緣電阻降低。圖7(b)是表示光電轉換元件103的突出量在長邊方向上特別大的情況下的絕緣片115的配置例。這種情況下，通過在突出量大的光電轉換元件103的長邊上的中央部分別配置絕緣片115，能夠抑制光電轉換元件103與保護部件101間的絕緣電阻降低。圖7(c)是表示光電轉換元件103的突出量在短邊方向上特別大的情況下的絕緣片115的配置例。這種情況下，通過在突出量大的光電轉換元件103的短邊上的中央部分別配置絕緣片115，能夠抑制光電轉換元件103與保護部件101間的絕緣電阻降低。像這樣，光電轉換元件103的上表面側的絕緣片115，能夠根據光電轉換元件103 的突出量，配置在光電轉換元件103的上表面和/或下表面側的任意的位置。此外，在上述例子中，對光電轉換元件103向上表面側突出的例子進行了說明，但光電轉換元件103可按基板107的殘余應力向上表面側和下表面側中的任一側突出。因此，通過在光電轉換元件 103的上表面側或下表面側的任意的位置配置絕緣片115，能夠抑制光電轉換元件103的絕緣電阻降低。接著，參照圖8(a) (f)和圖9(a) (f)，對太陽能電池模塊的光電轉換元件103 的四角向下表面側翹曲，中央部向作為光入射面側的上表面側突出的情況下的太陽能電池模塊的層疊結構的具體例進行說明。圖8(a) (f)是表示太陽能電池模塊的層疊結構的示意圖，圖9(a) (f)是表示圖8(a) (f)所示的太陽能電池模塊的層壓處理后的層疊結構的截面圖。此外，圖8(a) (f)所示的層疊結構分別與圖9(a) (f)所示的截面圖對應。圖8(a) (C)是僅在太陽能電池模塊的作為光入射面的相反面的下表面側配置絕緣片104的例子。在圖8(a)所示的例子中，在光電轉換元件103的下表面側的兩端部僅配置絕緣片104。而在圖8(b)所示的例子中，在光電轉換元件103的下表面側的兩端部配置絕緣片104，在該絕緣片104與光電轉換元件103之間配置粘接部件116，并進一步在絕緣片104與加強部件102之間配置密封部件106。圖8(c)所示的例子中，在光電轉換元件 103的下表面側的兩端部配置絕緣片104，并在該絕緣片104與光電轉換元件103之間配置密封部件106，進一步在絕緣片104與加強部件102之間配置粘接部件116。通過這樣層疊， 如圖9(a) (c)所示，能夠任意地調整光電轉換元件103與加強部件102間的層疊結構。圖8 (d) (f)是在光電轉換元件103的下表面側配置絕緣片104，并進一步在作為光入射面的上表面側也配置絕緣片115的例子。圖8(d)所示的例子中，在光電轉換元件103的上表面側的中央部配置絕緣片115，并在光電轉換元件103的下表面側的兩端部配置絕緣片104。而在圖8(e)所示的例子中，在光電轉換元件103的上表面側的中央部配置絕緣片115，并在該絕緣片115與光電轉換元件103之間配置密封部件105。在光電轉換元件 103的下表面側的兩端部配置絕緣片104，并在該絕緣片104與光電轉換元件103之間配置密封部件106。圖8(f)所示的例子中，在光電轉換元件103的上表面側的中央部配置絕緣片115，在該絕緣片115與保護部件101之間配置密封部件105，在絕緣片115與光電轉換元件103之間配置粘接部件116。在光電轉換元件103的下表面側的兩端部配置絕緣片104， 在絕緣片104與光電轉換元件103之間配置粘接部件116，在絕緣片104與加強部件102之間配置密封部件106。通過這樣層疊，如圖9(d) (f)所示，能夠任意地調整光電轉換元件 103與保護部件101和加強部件102間的層疊結構。接著，參照圖10(a) (f)和圖11(a) (f)，對太陽能電池模塊的光電轉換元件 103的四角向上表面側翹曲，中央部向下表面側突出的情況下的太陽能電池模塊的層疊結構的具體例進行說明。其中，圖10(a) (f)是表示太陽能電池模塊的層疊結構的示意圖， 圖11(a) (f)是示意地表示圖10(a) (f)所示的太陽能電池模塊的層壓處理后的層疊結構的圖。此外，圖10(a) (f)所示的層疊結構分別與圖11(a) (f)所示的截面圖對應。圖10(a) (C)是僅在太陽能電池模塊的作為光入射面的相反面的下表面側配置絕緣片104的例子。在圖10(a)所示的例子中，在光電轉換元件103的下表面側的中央部配置絕緣片104，在該絕緣片104與加強部件102之間配置密封部件106。而在圖10(b)所示的例子中，在光電轉換元件103的下表面側的中央部配置絕緣片104，在該絕緣片104與加強部件102之間配置密封部件106，并在該絕緣片104與光電轉換元件103之間配置粘接部件116。圖10(c)所示的例子中，在光電轉換元件103的下表面側的中央部配置絕緣片104，并在該絕緣片104與光電轉換元件103之間配置密封部件106。通過這樣層疊，如圖11(a) (c)所示，能夠任意地調整光電轉換元件103與加強部件102間的層疊結構。圖10 (d) (f)是在光電轉換元件103的下表面側配置絕緣片104，并進一步在作為光入射面的上表面側也配置絕緣片115的例子。圖10(d)所示的例子中，在光電轉換元件 103的上表面側的兩側部配置絕緣片115，并在該絕緣片115與保護部件101之間配置密封部件105。而在圖10(e)所示的例子中，在光電轉換元件103的上表面側的兩端部配置絕緣片115，并在該絕緣片115與保護部件101之間配置密封部件105，在絕緣片115與光電轉換元件103之間配置粘接部件116。圖10(f)所示的例子中，在光電轉換元件103的上表面側的兩端部配置絕緣片115，在該絕緣片115與光電轉換元件103之間配置密封部件105， 在絕緣片115與保護部件101之間配置粘接部件116。通過這樣層疊，如圖11(d) (f)所示，能夠任意地調整光電轉換元件103與保護部件101和加強部件102間的層疊結構。此外，在本實施方式的太陽能電池模塊中，絕緣片104、115的配置部位并沒有特別限定，只要是能夠在太陽能電池模塊使用條件下抑制光電轉換元件103的絕緣電阻降低的范圍即可。此外，在作為太陽光入射側的光電轉換元件103的上表面側配置的絕緣片 115，使用能夠使發電所必須的波長的光透射的材料的絕緣片115。作為基板107的材料并沒有特別限定，例如能夠使用PET、PEN、聚酰胺、聚酰胺-酰亞胺、聚酰亞胺、聚碳酸脂、PBT、PPS、液晶聚合物、PEI等的樹脂薄膜和不銹鋼基板等各種材料。其中，優選使用絕緣性和耐熱性優秀的聚酰亞胺。作為電極108的材料，只要是一般的電極材料即可，不特別限定。此外，透明電極 110的材料并不特別限定。本實施方式中，電極108的材料使用Ag，透明電極110的材料使用 ITO0作為光電轉換層109的材料，使用公知的太陽能電池模塊的材料即可，并不特別限定。例如能夠使用非晶碳化硅(a-SiC)、微晶硅(μ C-Si)、μ c_SiGe、μ c_SiC、μ c_Ge非晶硅(a-Si)和非晶鍺硅(a-SiGe)等。其中，本實施方式中使用μ c_Ge非晶硅(a_Si)和非晶鍺硅(a-SiGe)。作為密封部件105、106的材料，從將光電轉換元件103密閉的觀點出發，優選對熱和水分穩定的材料。另外，由于一側的密封部件105是光向光電轉換元件103入射的入射側，除了對光穩定外，還優選透明。此外，優選能夠在短時間進行層壓加工，并且與保護部件 101和加強部件102的粘接性良好、能夠跟隨太陽能電池的形狀的材料。此外，通過使用通過吸收損傷的材料，可形成例如在有外力施加的環境下也能夠使用的太陽能電池模塊。作為密封部件105、106的材料，只要是容易通過加熱而軟化變形的樹脂即可，并不特別限定，能夠使用各種材料。并且，只要是容易通過加熱而軟化變形的樹脂，也可以使用熱塑性樹脂、熱交聯樹脂、熱固化樹脂。例如，能夠使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、 聚乙烯醇縮丁醛、硅樹脂、乙烯丙烯酸酯共聚物樹脂、乙烯甲基丙烯酸共聚物、丙烯酸酯樹脂、聚乙烯、聚丙烯等。此外，上表面的密封部件105和材料與下表面的密封部件106可以為不同的材料。并且，密封部件105、106也可以不用單層的樹脂形成，而是使用多層樹脂形成。通過使用多層樹脂形成，可形成例如在上述有外力施加的環境下也能夠使用的太陽能電池模塊。作為保護部件101的材料，只要是玻璃、透明的其它材料的樹脂等能夠使光透射的材料即可，并無特別限定。其中，優選使用光透射性、耐候性優秀且輕量的聚乙烯-四氟乙烯(ETFE)、PTFE, FEP、PFA、PVDF, PVF等的薄膜或硅樹脂。本實施方式中使用FTFE。作為加強部件102的材料，能夠使用與保護部件101相同的材料形成。此外，從太陽能電池模塊的強度和成本的觀點出發，也能夠使用鋁板、鋼板、涂裝鋼板等。本實施方式中使用實施了由聚脂樹脂構成的涂裝的鋼板。作為絕緣片104、115的材料，只要是在用于使用太陽能電池模塊的設置狀態和制造條件下，剛性和絕緣性比密封部件105、106高的材料即可，但沒有特別限定，能夠使用玻璃無紡布、氟類薄膜材料等各種材料。另一方面，在使用氟類薄膜材料的情況下，在層壓時， 薄膜材料與密封材料之間或光電轉換元件103與薄膜材料之間產生滑動。因此，形成能夠防止薄膜材料的滑動的結構。另外，在本實施方式中，用于使用的設置狀態是指，將太陽能電池設置在房屋的屋頂等實際使用的條件，為室溫至80°C左右的溫度范圍。在這種溫度下使用的情況下，密封部件105、106會軟化，由于基板107的殘余應力，光電轉換元件103會一點一點地移動。另外， 制造條件是指，在太陽能電池制造工序中，配置密封部件105、106后的制造環境的條件。特別是在太陽能電池制造工序中，配置密封部件105、106后進行層壓時的溫度為150°C左右， 密封部件105、106會軟化。通過使用在這種用于使用太陽能電池模塊的設置狀態和制造條件下，剛性和絕緣性比密封部件105、106高的材料，能夠抵制絕緣電阻的降低。
另外，在本實施方式的太陽能電池模塊中，對光電轉換層109層疊在基板107的上表面的例子進行了說明，不過，也可以將光電轉換層109層疊在基板107的下表面。這種情況下，由于連接電極111配置在基板107的上表面，所以能夠從上表面獲取電流。另外，在本實施方式的太陽能電池模塊中，作為太陽能電池的結構能夠使用各種結構。例如能夠使用獨立結構、疊層(串接)結構太陽能電池，三層串列(疊層Mtandem) 結構電池的光轉換元件或化合物類的太陽能電池，染料敏化(色素增感)太陽能電池和有機太陽能電池等各種方式的太陽能電池。以下使用實施例來更具體地說明本發明，不過本發明并不由下述例限定。(實施例1)使用厚度約50 μ m的聚酰亞胺作為光電轉換元件的基板。在基板的上表面形成Ag 電極(厚200nm)、作為光電轉換層的兩個pin結(a-Si/a-SiGe串接結，厚SOOnm)、作為透明電極的ITO (厚70nm)。在基板的下表面形成作為連接電極的Ag電極(300nm)。此外，使用厚度0. 2mm的玻璃無紡布作為絕緣片，使用厚0. 3mmX寬300mm、MFR(熔體質量流動速率)為30g/min的EVA。保護部件使用氟類薄膜ETFE。加強部件使用實施了由聚脂樹脂構成的涂裝的鋼板。光電轉換元件的尺寸為寬400mmX縱深200mm，鋼板的尺寸為寬450mmX 縱深300mm、玻璃無紡布的尺寸為縱深220mmX寬20mmX厚0. 3mm。玻璃無紡布配置在基板下表面的自EVA的長邊方向的末端IOmm的位置。(層壓條件)將如上所述層疊的各部件加熱，通過真空層壓使樹脂熔融來進行粘接。真空層壓通過以下方案(profile)進行。另外，在本實施方式的太陽能電池模塊中，層壓處理中的光電轉換元件沒有發現翹曲。層壓條件如表1所示。此外，在該條件下，層壓時絕緣用的玻璃無紡布最大移動3mm。[表 1]
處理溫度("C)壓力(atm)時間(分)①真空排氣8005②加壓120110③固化150120(太陽能電池模塊的絕緣電阻的評價)使用線纜將光電轉換元件的兩端的電極連接，在連接部分與鋼板之間施加電壓 1000V,并放置30秒左右等待其變得穩定，然后評價絕緣電阻。接著，在85°C、濕度95%的條件下進行3000小時的高溫高濕試驗，然后評價絕緣性。其結果表示在表1中。在高溫高濕試驗前后均能獲得高絕緣性。(實施例2)光電轉換元件、密封部件、保護部件與實施例1同樣地構成。光電轉換元件與保護部件之間的絕緣性的片材使用厚25 μ m的ETFE，將絕緣性的片材以光入射相反側的光電轉換元件的長邊方向(寬度方向)的兩末端與絕緣片材短邊方向(寬度方向)的中心一致的方式配置在光電轉換元件與密封部件之間。另外，在絕緣片材和光電轉換元件之間，設置厚 0. 3mm的EVA作為密封部件。層壓在與實施例1相同的條件下實施。與實施例1同樣地進行絕緣電阻評價的結果表示在表1中。與實施例1同樣的， 在高溫高濕試驗前后均能獲得高絕緣性。(實施例3)光電轉換元件、密封部件、保護部件與實施例1同樣地構成。光電轉換元件與保護部件之間的絕緣性的片材使用厚25 μ m的ETFE，將絕緣性的片材以光入射相反側的光電轉換元件的長邊方向(寬度方向)的兩末端與絕緣片材短邊方向(寬度方向)的中心一致的方式配置在光照射相反側的EVA與鋼板之間。另外，為了固定絕緣片材，在絕緣片材與鋼板之間使用改性硅粘接劑。層壓在與實施例1相同的條件下實施。與實施例1同樣地進行絕緣電阻評價的結果表示在表1中。與實施例1、2同樣的， 在高溫高濕試驗前后均能獲得高絕緣性。(比較例1)光電轉換元件、密封部件、保護部件與實施例1同樣地構成，但在光電轉換元件與密封部件之間不配置絕緣性片材。層壓在與實施例1相同的條件下實施。與實施例1同樣地進行絕緣電阻評價的結果表示在表1中。即使在制造后初始的高溫高濕試驗前，絕緣電阻也低，沒有達到目標。(比較例2)光電轉換元件、密封部件、保護部件與實施例1同樣地構成，但在光電轉換元件與密封部件之間的整個面配置玻璃無紡布的絕緣片材(寬400mmX縱深200mm)。層壓在與實施例1相同的條件下實施。與實施例1同樣地進行絕緣電阻評價的結果表示在表2中。制造后的高溫高濕試驗前與實施例1同樣，能夠獲得目標絕緣電阻，但高溫高濕試驗后絕緣電阻降低。[表 2]
權利要求
1.一種太陽能電池模塊，其特征在于，包括包含柔性基板和形成在該柔性基板上的光電轉換素層的光電轉換元件； 配置在所述光電轉換元件的兩面，分別通過密封部件粘接在所述光電轉換元件的保護部件；和配置在所述光電轉換元件與至少一個所述保護部件之間，在太陽能電池模塊制造條件下和用于使用的設置狀態下剛性和絕緣性比所述密封部件高的片材。
2.如權利要求1所述的太陽能電池模塊，其特征在于所述片材，在所述光電轉換元件的至少四角翹曲的一側，配置在包含該四角的位置。
3.如權利要求2所述的太陽能電池模塊，其特征在于所述片材，在四角翹曲的一側，配置在包含所述光電轉換元件的長邊方向的兩端部的各邊的位置。
4.如權利要求2或3所述的太陽能電池模塊，其特征在于所述片材，在四角翹曲的一側，配置在包含所述光電轉換元件的長邊方向的兩端部的各邊的位置，并配置在所述保護部件與所述密封部件之間。
5.如權利要求1 4中任一項所述的太陽能電池模塊，其特征在于 所述片材具有透光性，配置在所述光電轉換元件的光入射面側。
6.如權利要求1 5中任一項所述的太陽能電池模塊，其特征在于 所述片材，配置在所述光電轉換元件的因翹曲而突出的部位。
全文摘要
本發明提供能夠降低絕緣電阻的下降的太陽能電池模塊。構成的太陽能電池模塊包括包含基板(107)和形成在基板(107)上的光電轉換層(109)的光電轉換元件(103)；在光入射面側通過密封部件(105)與該光電轉換元件(103)粘接，保護太陽能電池模塊的光入射面的保護部件(101)；通過密封部件(106)與太陽能電池模塊的光入射面的相反面粘接，保護太陽能電池模塊的加強部件(102)；和配置在光電轉換元件(103)與加強部件(102)之間，用于光電轉換元件(103)的絕緣的絕緣片(104)。
文檔編號H01L31/042GK102265409SQ200980152718
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月14日 優先權日2008年12月24日
發明者和田雄人 申請人:富士電機株式會社