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JP2014207251A - Solar cell module - Google Patents

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實藏 松本
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實藏 松本
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Abstract

【課題】特別な屋根補強を実施することなく設置可能な軽量タイプの太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】受光面保護層として薄板強化ガラスＡ、第１の樹脂製封止材Ｂ１、太陽電池セルＣ、第２の樹脂製封止材Ｂ２、バック部材としてＰＥ及びＰＥＴの積層樹脂シートＤを積層することにより太陽電池モジュール１０が構成されている。太陽電池モジュールは、薄板強化ガラスＡを用いることにより、単位面積当たりの重量が従来構造のものに比べて１／２以下とされている。【選択図】図１A lightweight solar cell module that can be installed without performing special roof reinforcement. SOLUTION: A thin plate tempered glass A, a first resin encapsulant B1, a solar battery cell C, a second resin encapsulant B2, and a laminated resin sheet D of PE and PET as a back member. The solar cell module 10 is configured by stacking the layers. The solar cell module uses the thin tempered glass A so that the weight per unit area is ½ or less than that of the conventional structure. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、受光面保護材、第１の樹脂製封止材、太陽電池セル、第２の樹脂製封止材、バック部材の順で積層され、一体化された太陽電池モジュールに係り、特に、特別な屋根補強を実施することなく設置可能な軽量タイプの太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a solar cell module in which a light-receiving surface protective material, a first resin sealing material, a solar battery cell, a second resin sealing material, and a back member are stacked and integrated in this order. The present invention relates to a lightweight solar cell module that can be installed without performing special roof reinforcement.

太陽電池モジュールは、家屋や工場等の建築物の屋根面に敷設するものが一般的であり、例えば、特許文献１に開示されているように、受光面保護材となるガラスと、セルが樹脂封止された太陽電池セルと、その裏面側に位置するバックシートと、層間接着用の樹脂製封止材とを備えた構成が知られている。   A solar cell module is generally laid on the roof surface of a building such as a house or a factory. For example, as disclosed in Patent Document 1, glass serving as a light-receiving surface protection material, and a cell made of resin The structure provided with the sealed photovoltaic cell, the back sheet located in the back surface side, and the resin-made sealing material for interlayer adhesion is known.

特開２００９−２４６０２２号公報JP 2009-246022 A 特開２０１１−１３８８７４号公報JP 2011-138874 A

一般に販売されている太陽電池モジュールの中では、結晶Ｓｉ型太陽電池は、長期間の使用に耐え、変換効率の高い太陽電池モジュールである。しかしながら、その構成は表面に厚さ３ｍｍ以上のガラスを採用しているため、ガラスの重量だけで７ｋｇ／ｍ２を超え、取付ハンドリング性や安全性において問題をもたらすものであった。また、設置架台を含めると約２０ｋｇ／ｍ２程度の積載荷重になり、既存の屋根、特にスレート屋根や金属折板屋根のような軽量屋根材の建屋では、構造的に搭載できないケースがあり、特別な屋根補強をするなど費用面にも問題があった。
一方で、結晶Ｓｉ型太陽電池において、表面ガラスをフィルムに置き換える案も提案されている（特許文献２）。
表面にフィルム材を用いた場合、構成によっては、製造時に封止材の収縮などによりセル間を接続するタブ線が盛り上がり、加熱・冷却サイクル試験においてタブ線が徐々に切れるなど長期信頼性が十分であるとはいえない。また、結晶Ｓｉ型以外の太陽電池において軽量型太陽電池モジュールも提案されているが、結晶Ｓｉ型太陽電池に比べて変換効率が低く、長期信頼性も十分であるとはいえない。 Among the solar cell modules that are generally sold, the crystalline Si type solar cell is a solar cell module that can withstand long-term use and has high conversion efficiency. However, since the structure employs a glass having a thickness of 3 mm or more on the surface, the weight of the glass exceeds 7 kg / m 2 , resulting in problems in mounting handling and safety. In addition, including the installation stand, the loading load is about 20 kg / m 2 , and there are cases where it cannot be structurally installed in existing roofs, especially lightweight roof material buildings such as slate roofs and folded metal roofs. There were also problems in terms of cost, such as special roof reinforcement.
On the other hand, in the crystalline Si type solar cell, a proposal for replacing the surface glass with a film has been proposed (Patent Document 2).
When film material is used on the surface, depending on the configuration, long-term reliability is sufficient, such as the tab wire connecting between cells rising due to shrinkage of the sealing material during manufacturing, and the tab wire gradually breaking in the heating / cooling cycle test. It cannot be said. Moreover, although a light-weight solar cell module has been proposed for solar cells other than the crystalline Si type, it cannot be said that the conversion efficiency is lower than that of the crystalline Si type solar cell and long-term reliability is sufficient.

［発明の目的］
本発明の目的は、長期間の使用に耐え、変換効率に優れた太陽電池モジュールにおいて、軽量化を達成することのできる太陽電池モジュールを提供することにある。 [Object of the invention]
The objective of this invention is providing the solar cell module which can achieve weight reduction in the solar cell module which endured long-term use and was excellent in conversion efficiency.

前記目的を達成するため、本発明は特許請求の範囲記載の構成を採用したものである。具体的には、受光面保護材を構成するガラス板（Ａ）、第１の樹脂製封止材（Ｂ１）、太陽電池セル（Ｃ）、第２の樹脂製封止材（Ｂ２）、バック部材を構成する樹脂シート（Ｄ）が順次積層された太陽電池モジュールにおいて、
前記ガラス板（Ａ）を０．３ｍｍ〜１．１ｍｍ、重量２．７６ｋｇ／ｍ２以下の薄板強化ガラスにより構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention adopts the structure described in the claims. Specifically, the glass plate (A), the first resin encapsulant (B1), the solar cell (C), the second resin encapsulant (B2), and the back that constitute the light-receiving surface protective material. In the solar cell module in which the resin sheets (D) constituting the members are sequentially laminated,
The glass plate (A) is composed of thin tempered glass having a thickness of 0.3 mm to 1.1 mm and a weight of 2.76 kg / m 2 or less.

本発明によれば、受光面保護材として前記板厚を有する薄板強化ガラスを用いていることで、平面度を維持することができ、太陽電池セルを構成するタブの接続状態を安定して維持することができ、軽量化を併せて達成することができる。しかも、特段の屋根補強工事を必要とすることなく設置でき、設置コストを抑制することができる。   According to the present invention, the flatness can be maintained by using the thin plate tempered glass having the plate thickness as the light receiving surface protective material, and the connection state of the tabs constituting the solar battery cell can be stably maintained. It is possible to achieve weight reduction. And it can install without requiring special roof reinforcement construction, and can suppress installation cost.

本発明に係る実施形態を示す太陽電池モジュールの概略断面図。The schematic sectional drawing of the solar cell module which shows embodiment which concerns on this invention.

図１に示されるように、太陽電池モジュール（１０）は、受光面保護材としてのガラス（Ａ）と、第１の樹脂製封止材（Ｂ１）と、太陽電池セル（Ｃ）と、第２の樹脂製封止材（Ｂ２）と、バック部材としての樹脂シート（Ｄ）がこの順に積層されて一体化されている。   As shown in FIG. 1, the solar cell module (10) includes a glass (A) as a light-receiving surface protective material, a first resin sealing material (B 1), a solar cell (C), 2 resin sealing materials (B2) and a resin sheet (D) as a back member are laminated and integrated in this order.

ガラス（Ａ）は薄板強化ガラスが用いられている。この薄板強化ガラスは、化学強化されたもの、熱強化されたもの双方を用いることができ、厚さ０．３ｍｍ〜１．１ｍｍ、重量が０．７５ｋｇ／ｍ２〜２．７６ｋｇ／ｍ２の範囲内のものが用いられる。０．３ｍｍ未満では強度が不足し、１．１ｍｍを超えると、ガラスの重量が重くなって太陽電池モジュールの軽量化が達成できなくなる。 Thin glass tempered glass is used for the glass (A). The thin plate tempered glass can be either chemically tempered or heat tempered, and has a thickness of 0.3 mm to 1.1 mm and a weight of 0.75 kg / m 2 to 2.76 kg / m 2 . Those within the range are used. If the thickness is less than 0.3 mm, the strength is insufficient. If the thickness exceeds 1.1 mm, the weight of the glass becomes heavy and the solar cell module cannot be reduced in weight.

第１、第２の樹脂製封止材（Ｂ１）、（Ｂ２）としては、公知の太陽電池用の封止材を使用できる。この樹脂製封止材は、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、オレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられるが、各積層される部材との密着性から、エチレン-酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、オレフィン系樹脂が好ましい。第１の樹脂製封止材（Ｂ１）及び第２の樹脂製封止材（Ｂ２）は厚み０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ、重量０．２８５ｋｇ／ｍ２〜０．９ｋｇ／ｍ２のものを用いることができる。厚みが０．３ｍｍ未満では、太陽電池モジュール製造時に太陽電池セルが割れやすく歩留まりが低下してしまう。一方、厚みが１．０ｍｍを超えると封止材の重量が重くなって太陽電池モジュールの軽量化が達成できなくなる。 As the first and second resin sealing materials (B1) and (B2), known solar cell sealing materials can be used. Examples of the resin sealing material include an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), an olefin resin, a polyvinyl butyral resin (PVB), an ionomer resin, a silicone resin, and the like. From the viewpoint of adhesion, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) and an olefin resin are preferable. The first resin sealing material (B1) and the second resin sealing material (B2) have a thickness of 0.3 mm to 1.0 mm and a weight of 0.285 kg / m 2 to 0.9 kg / m 2 . Can be used. When the thickness is less than 0.3 mm, the solar battery cells are easily broken during the production of the solar battery module, and the yield decreases. On the other hand, if the thickness exceeds 1.0 mm, the weight of the sealing material becomes heavy, and the weight reduction of the solar cell module cannot be achieved.

太陽電池セル（Ｃ）としては、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型、化合物型など多岐に渡るが、変換効率に優れ、長期耐久性をもたせることができる単結晶シリコン又は多結晶シリコン型が好ましい。   There are various types of solar cells (C) such as single crystal silicon type, polycrystalline silicon type, amorphous silicon type, compound type, etc., but single crystal silicon or polycrystal that has excellent conversion efficiency and long-term durability can be provided. The silicon type is preferred.

バック部材を構成する樹脂シート（Ｄ）は、ポリエチレン(ＰＥ)、ポリプロピレン(ＰＰ)、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ)、フッ素系フィルムなどが挙げられる。上記のシートを複数積層してもよく、水蒸気バリアー性を向上させるために金属又は金属酸化物を蒸着させてもよい。この樹脂シートは、厚み０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ、重量０．１２５ｋｇ／ｍ２〜０．７５ｋｇ／ｍ２を用いることができる。厚みが０．０５ｍｍ未満では、水蒸気バリアー性、耐候性が十分でなく長期間の使用において太陽電池モジュールの劣化が起こりやすい。一方、厚みが０．３ｍｍを超えると必要以上に厚くなり、太陽電池モジュールの軽量化及びコスト面で不利である。 Examples of the resin sheet (D) constituting the back member include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), and a fluorine-based film. A plurality of the above sheets may be laminated, and a metal or a metal oxide may be vapor-deposited in order to improve the water vapor barrier property. This resin sheet can have a thickness of 0.05 mm to 0.3 mm and a weight of 0.125 kg / m 2 to 0.75 kg / m 2 . If the thickness is less than 0.05 mm, the water vapor barrier property and the weather resistance are not sufficient, and the solar cell module is liable to deteriorate during long-term use. On the other hand, when the thickness exceeds 0.3 mm, it becomes thicker than necessary, which is disadvantageous in terms of weight reduction and cost of the solar cell module.

［太陽電池モジュールの製造方法］
本発明において、薄板強化ガラス（Ａ）と、第１の樹脂製封止材（Ｂ１）、太陽電池セル（Ｃ）、第２の樹脂製封止材（Ｂ２）、積層樹脂シート（Ｄ）が積層される。その積層は、図示しない真空ラミネート装置により行うことができる。このラミネート装置は、下型内部の加熱板上に前記各層材料を積層し、その後、上型を閉じ密閉した状態で内部空気を排気し、次いで、上型側に支持されたゴム製のダイヤフラムで上下２つに仕切られた各空間部に差圧を生じさせることで、当該ダイヤフラムにより各層材料を所定時間真空加圧され、図１で示す断面構造の太陽電池モジュール（１０）を形成することができる。 [Method for manufacturing solar cell module]
In the present invention, the thin tempered glass (A), the first resin encapsulant (B1), the solar battery cell (C), the second resin encapsulant (B2), and the laminated resin sheet (D) are provided. Laminated. The lamination can be performed by a vacuum laminator (not shown). In this laminating apparatus, each layer material is laminated on the heating plate inside the lower mold, and then the internal air is exhausted in a state where the upper mold is closed and sealed, and then a rubber diaphragm supported on the upper mold side. By creating a differential pressure in each of the upper and lower spaces, each layer material is vacuum-pressed for a predetermined time by the diaphragm, thereby forming a solar cell module (10) having a cross-sectional structure shown in FIG. it can.

次に、具体的実施例について比較例と共に説明する。
［実施例１］ Next, specific examples will be described together with comparative examples.
[Example 1]

受光面保護部材である薄型強化ガラス（Ａ）：厚み０．８ｍｍ、重量１．９ｋｇ／ｍ２の薄板強化ガラスを用いた。
第１、第２の樹脂製封止材（Ｂ１）、（Ｂ２）：厚み０．４ｍｍ、重量０．３６ｋｇ／ｍ２のエチレン-酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を用いた。
太陽電池セル（Ｃ）：０．２ｍｍの６インチシリコン単結晶セル５４枚を用いた。
バック部材である樹脂シート（Ｄ）：厚み０．２４ｍｍ、重量０．３ｋｇ／ｍ２のポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートの積層樹脂シートを用いた。 Thin tempered glass (A) as a light-receiving surface protection member: A thin tempered glass having a thickness of 0.8 mm and a weight of 1.9 kg / m 2 was used.
First and second resin sealing materials (B1) and (B2): ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) having a thickness of 0.4 mm and a weight of 0.36 kg / m 2 was used.
Solar cell (C): 54 pieces of 6 mm silicon single crystal cells of 0.2 mm were used.
Resin sheet (D) as back member: A laminated resin sheet of polyethylene and polyethylene terephthalate having a thickness of 0.24 mm and a weight of 0.3 kg / m 2 was used.

上記構成の太陽電池モジュールを上記製造方法で製造した。得られた太陽電池モジュールは、縦１４８２ｍｍ×横９８５ｍｍにおいて重量８．４５Ｋｇ、基準状態において出力２２０．２Ｗであった。   The solar cell module having the above configuration was manufactured by the above manufacturing method. The obtained solar cell module had a weight of 8.45 kg at a length of 1482 mm and a width of 985 mm, and an output of 220.2 W in a standard state.

［比較例１］
受光面保護材として厚み３．２ｍｍの従来のガラスを用いた。その他は実施例１と同様である。得られた太陽電池モジュールは、縦１４８２ｍｍ×横９８５ｍｍにおいて重量１７．０Ｋｇ、基準状態において出力２２０．４Ｗであった。 [Comparative Example 1]
Conventional glass having a thickness of 3.2 mm was used as a light-receiving surface protective material. Others are the same as in the first embodiment. The obtained solar cell module had a weight of 17.0 kg at a length of 1482 mm and a width of 985 mm, and an output of 220.4 W in a standard state.

従って、本発明によれば、一般的な従来タイプに比べて、出力あたりの重量、面積あたりの重量を約５０％に低減でき、大幅な太陽電池モジュールの軽量化を達成することが可能となり、建物の屋根の補強等の特別な工事を必要とすることなく設置可能になる、という効果を得る。   Therefore, according to the present invention, the weight per output and the weight per area can be reduced to about 50% as compared with a general conventional type, and it is possible to achieve a significant reduction in the weight of the solar cell module. The effect is that installation is possible without requiring special construction such as reinforcement of the roof of the building.

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、当業者が様々な変形を加えることができるものである。 The best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this.
That is, the invention has been illustrated and described with particular reference to particular embodiments, but it should be understood that the above-described embodiments are not deviated from the technical idea and scope of the invention. On the other hand, those skilled in the art can add various modifications.

１０ 太陽電池モジュール
Ａ 薄板強化ガラス（受光面保護材）
Ｂ１ 第１の樹脂封止材
Ｂ２ 第２の樹脂封止材
Ｃ 太陽電池セル
Ｄ 積層樹脂シート（バック部材） 10 Solar cell module A Thin plate tempered glass (light-receiving surface protective material)
B1 1st resin sealing material B2 2nd resin sealing material C Solar cell D Laminated resin sheet (back member)

Claims (1)

受光面保護材を構成するガラス板（Ａ）、第１の樹脂製封止材（Ｂ１）、太陽電池セル（Ｃ）、第２の樹脂製封止材（Ｂ２）、バック部材を構成する樹脂シート（Ｄ）が順次積層された太陽電池モジュールにおいて、
前記ガラス板（Ａ）を０．３ｍｍ〜１．１ｍｍ、重量２．７６ｋｇ／ｍ２以下の薄板強化ガラスにより構成したことを特徴とする太陽電池モジュール。 Glass plate (A) constituting the light-receiving surface protective material, first resin sealing material (B1), solar battery cell (C), second resin sealing material (B2), and resin constituting the back member In the solar cell module in which the sheets (D) are sequentially laminated,
A solar cell module, wherein the glass plate (A) is made of thin plate tempered glass having a thickness of 0.3 mm to 1.1 mm and a weight of 2.76 kg / m 2 or less.
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