JP3530595B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール

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JP3530595B2 JP23697094A JP23697094A JP3530595B2 JP 3530595 B2 JP3530595 B2 JP 3530595B2 JP 23697094 A JP23697094 A JP 23697094A JP 23697094 A JP23697094 A JP 23697094A JP 3530595 B2 JP3530595 B2 JP 3530595B2
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐候性、耐熱
性、耐湿性及び耐擦傷性を有し、かつ外的圧力に対して
優れた保護能力を持つソーラセルモジュールに関する。
より詳細には、本発明は、光起電力素子（以下ソーラセ
ルという）が充填材により覆われていて、該ソーラセル
の受光面側に三層構成の被覆材を有するソーラセルモジ
ュール（以下太陽電池モジュールという）であって、該
被覆材は、前記光起電力素子の受光面側に、該受光面側
から順にショア硬度Ｄ５０以上の硬質樹脂からなる層
（以下硬質樹脂層という）、硬質樹脂層の劣化の原因と
なる紫外線を吸収し、ソーラセルの光電変換に必要な光
が透過する機能を持ち且つ接着機能を奏する樹脂からな
る層（以下接着剤層という）、及び耐候性（熱、光、水
分に対して樹脂自身が安定であること）に優れた樹脂か
らなる層（以下最外層という）が積層されたものであ
る、太陽電池モジュールに関する。
【０００２】本発明の太陽電池モジュールにおける前記
三層構成の被覆材は、外的圧力の光起電力素子への到達
を防ぐと共に、太陽電池モジュールに要求される耐候
性、耐熱性、耐湿性、耐擦傷性を満足するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来数多くの薄膜ソーラセルが提案され
ている。それら薄膜ソーラセルの代表的な物としてアモ
ルファスシリコン薄膜ソーラセル（以下ａ−Ｓｉ薄膜ソ
ーラセルという）を挙げることがきる。そうしたａ−Ｓ
ｉ薄膜ソーラセルとして、導電性基体上に光電変換素子
として機能するａ−Ｓｉ半導体膜を設け、該半導体膜上
に透明導電層を設けた構成を有する物が知られている。
この構成を有するａ−Ｓｉ薄膜ソーラセルにあっては、
電力供給手段として使用できるようにするについて、基
体にガラス板を使用した構成のソーラセルとは異なり、
該ａ−Ｓｉソーラセルの光入射側表面を保護することが
必要である。
【０００４】この目的のために、前記ａ−Ｓｉソーラセ
ルの光入射側表面に保護手段が設けられる。この保謹手
段は、太陽光を十分に透過しソーラセルの変換効率を低
下させないものであることが最も重要である。該保護手
段については、さらにソーラセルを雨風や、他の外的圧
力に対して内部を保護する能力（以下内部保護能力とい
う）を有することが求められる。またその保護手段自体
が光や熱、水分によって、劣化したり、着色したりする
ことがなく、且つ機械的強度の低下がないこと（即ち、
耐候性に優れていること）も重要である。
【０００５】こうした保護手段としては、受光面側に表
面被覆層として耐候性の良い透明な樹脂層を設けその内
側には熱可塑性透明樹脂からなる充填材を設けるように
構成したものが知られている。前記表面被覆層としての
樹脂層は、一般に、アクリル樹脂フィルム、４フッ化エ
チレン−エチレン共重合体フィルム、ポリフッ化ビニル
フィルム等のフッ素樹脂フィルムで構成される。当該表
面被覆層とソーラセルとの間に上述したように前記充填
材を介在させる。
【０００６】該充填材としては、ＥＶＡ（エチレン−酢
酸ビニル共重合体）、ブチラール樹脂等が一般に用いら
れが設けられる。また、ソーラセルの上記導電性基体の
裏面には充填材を介して裏面フィルムが設けられる。そ
うした裏面フィルムとしてはナイロンフィルム、フッ素
樹脂ラミネートアルミ等、種々のフィルムが用いられ
る。そしてまた実用の太陽電池モジュールにあっては、
前記裏面フィルムの下に充填材を介して補強材が設けら
れる。
【０００７】こうしたことから、表面被覆層とソーラセ
ルとの間に介在する充填材、前記導電性基体と裏面フィ
ルムとの間に介在する充填材については、接着剤として
の機能と、外部からの引っかき傷や、衝撃から光起電力
素子を保護する機能を有することが要求される。
【０００８】しかしながら、上述した構成の保護手段の
内部保護能力は受光面側表面被覆層と充填材からなる被
覆材の厚さに依存する。即ち、該被覆材の厚みを厚くす
ればその内部保護能力は大きくなり、薄くするとその内
部保護能力は低下する。しかし受光面側表面被覆層を厚
くすると温度変化により該表面被覆層と充填材の界面で
剥がれを生じやすくなる。そうした剥がれが生じるとそ
こから水分がソーラセルに達し、ソーラセルの特性を低
下させるだけでなくそうした侵入水分を介してリーク電
硫を生じる間題がある。ソーラセルを被覆する充填材に
は、ソーラセルの凹凸を充填し、前記表面被覆層と接着
する機能を有することが要求される。したがって該充填
材は、ゴム弾性を持つことが必要とされる。更に表面被
覆材を厚くすると、その光透過率が低下し、ソーラセル
の変換効率の低下をもたらす。
【０００９】上述した構成の太陽電池モジュールは、一
般に次のようにして製造される。即ち、受光面側表面被
覆層としての樹脂フィルム、充填材、ソーラセル、充填
材、裏面フィルムを重ね、真空ラミネーターを用いて、
加圧し、加熱することにより製造される。この製造方法
にあっては、充填材と受光面側表面被覆層、充填材とソ
ーラセル間は、加圧された時に太陽電池モジュールの端
部が密着状態となり、その内部の一部に空気が残ってし
まう場合がある。そのために封止された太陽電池モジュ
ールは気泡残りを生じてしまう場合が多々ある。このよ
うにして太陽電池モジュール内部に残った気泡は、温度
変化によって膨張、収縮を繰り返し、被覆材の剥離を誘
発するところとなる。こうした剥離は水分をソーラセル
に到達させるところとなり、上述のような変換効率を低
下させる問題を生じさせてしまう。また上述した気泡残
りは太陽電池モジュールの外観を好ましくないものにし
てしまい製品の歩留を低下させてしまう。
【００１０】上述の問題点を解決する手段として、ガラ
ス織維不織布を充填材と受光面側表面被覆層との間、及
び充填材とソーラセルとの間にはさみ込みラミネートす
る方法が知られている。この方法によれば表面被覆材は
ガラス繊維によって補強され、その機械的強度が向上す
る。表面被覆材の強度が向上したことにより、外部から
の力に対する表面被覆材の内部保護能力は向上し、表面
被覆材の厚みを比較的薄くすることが可能となり、上述
した受光面側表面被覆層が厚いために生じやすい剥がれ
を防止できる。また、表面被覆材の厚みを比較的薄くす
ることが可能であることから、表面被覆材の光透過率の
低下を抑えることができソーラセルの変換効率の低下を
防止することができる。また、太陽電池モジュールの製
造プロセスにおいては、ガラス織維が充填材とソーラセ
ル、及び受光面側表面被覆層にはさみ込まれることによ
り、太陽電池モジュールが加圧されても、太陽電池モジ
ュールの端部に空気の抜け道が確保され真空びきが容易
になり、気泡の残りがなくなる。
【００１１】しかしながら、この場合このようなガラス
織維が不可避的に太陽電池モジュールの端部に露出する
ような構成となるところから、そのガラス織維を介して
水分が太陽電池モジュールに侵入しやすく、場合によっ
てはソーラセルに悪影響をもたらす。太陽電池モジュー
ル端部にガラス繊維が露出しないようにするについて、
あらかじめガラス繊維をモジュールサイズよりも小さな
サイズに切っておく方法も考えられるが、この場合、太
陽電池モジュールの端部はガラス繊維のない構造と同様
に空気の逃げ道がなくなり、気泡残りが生じる。したが
って、上述した問題の解決は充分にははかれない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の太陽
電池モジュールにおける上述した問題点を解決すべく本
発明者らが鋭意研究の結果完成に至ったものである。
【００１３】即ち、本発明者らは、従来の太陽電池モジ
ュールの上述した被覆材にかかわる問題点を解決すべく
幾多の実験を介して検討した。その結果、光起電力素子
（ソーラセル）を充填材で覆い、該光起電力素子の光受
光面側に硬質樹脂層を有する多層構成の表面被覆材を設
ける構成にする場合、従来技術におけるようなガラス繊
維を使用することなくして、従来の太陽電池モジュール
における上述した問題点の解決がはかれる知見を得た。
【００１４】本発明は該知見に基づいて完成に至ったも
のである。
【００１５】本発明の主たる目的は、従来技術における
ようなガラス繊維を使用することなくして、太陽電池モ
ジュールに対して要求される諸条件を満足する表面被覆
材を有していて、従来の太陽電池モジュールにおける上
述した問題のない改善された太陽電池モジュールを提供
することにある。
【００１６】本発明の他の目的は、耐候性、耐熱性に富
み、光起電力素子（ソーラセル）との密着性が良好で、
外部からの力から光起電力素子（ソーラセル）を保護す
ると共に、透湿による前記光起電力素子（ソーラセル）
の劣化を最小限に抑える機能を有する表面被覆材を有
し、所望の変換効率を長期にわたって発揮する太陽電池
（ソーラセル）モジュールを提供することにある。
【００１７】本発明の他の目的は、光起電力素子（ソー
ラセル）が充填材により覆われていて、該光起電力素子
の受光面側に三層構成の被覆材を有する太陽電池モジュ
ールであって、該被覆材は、ショア硬度Ｄ５０以上であ
る硬質樹脂層、前記硬質樹脂層の劣化する波長の紫外線
を吸収し、光起電力素子の発電に必要な紫外線は透過す
る機能と層接着機能を奏する接着剤層、及び耐候性
（熱、光、水分に対して樹脂自身が安定であること）に
優れた最外層がこの順に積層されたものであり、何らか
の外的力が加わっても光起電力素子（ソーラセル）は安
定に維持され表面被覆材は剥離を生じることなくして、
耐候性、耐熱性及び耐湿性に富み、長期間の屋外での使
用にあっても前記光起電力素子（ソーラセル）が劣化す
ることなくして、所望の光電変換効率を発揮する改善さ
れた太陽電池（ソーラセル）モジュールを提供すること
にある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の太陽電
池モジュールにおける上述した問題点を解決し上記目的
を達成するものである。本発明により提供される太陽電
池（ソーラセル）モジュールは下述する構成のものであ
る。即ち、光起電力素子（ソーラセル）が充填材によっ
て覆われていて、該光起電力素子の受光面側に三層構成
の被覆材を有する太陽電池モジュールであって、前記被
覆材は、前記光起電力素子の受光面側に、該受光面側か
ら順に厚さが２５μｍ以上２００μｍ以下でショアＤ硬
度が５０以上の樹脂で構成される硬質樹脂からなる層
（以下硬質樹脂層という）、硬質樹脂層の劣化の原因と
なる紫外線を吸収し、光起電力素子の光電変換に必要な
光は透過する機能を持ち且つ接着機能を有する、熱可塑
性樹脂に紫外線吸収剤を配合したものからなる層（以下
接着剤層という）、及び耐候性（熱、光、水分に対して
樹脂自身が安定であること）に優れた樹脂からなる層
（以下最外層という）が積層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である。
【００１９】
【作用】本発明の太陽電池モジュールにおける前記三層
構成の被覆材は、下述する機能を備えるものである。即
ち、 （１）外的圧力の光起電力素子への到達を防ぎ、光起電
力素子を保護する。 （２）太陽電池モジュールに要求される耐候性、耐熱
性、耐湿性、耐擦傷性を満足させる。 （３）光起電力素子との密着性を確保する。 （４）透湿による光起電力素子の劣化を最小限に抑え
る。 （５）光起電力素子が所望の変換効率を長期にわたって
発揮するようにする。
【００２０】
【実施態様例】以下に、上述した構成の本発明の太陽電
池モジュールについて詳しく説明する。
【００２１】図１に本発明の太陽電池モジュールの概略
構成図を示す。図１において、１０１は硬質樹脂層、１
０２は接着剤層、１０３は最外層、１０４は充填材層、
１０５は光起電力素子、１０６は裏面絶縁層である。太
陽光は、最外層１０３から入射し、接着剤層１０２、硬
質樹脂層１０１および充填材層１０４を通り、光起電力
素子１０５に到達し、該起電力素子により、起電力が生
ずる。
【００２２】以下に、本発明の太陽電池モジュールの各
構成要素について説明する。
【００２３】硬質樹脂層 硬質樹脂層１０１はショアＤ硬度が５０以上の樹脂で構
成される。硬質樹脂層１０１は、透明性に優れ、外部か
らの圧力等に対して強い耐性を示すことが要求される。
該硬質樹脂層は、高密度ポリエチレン（ショアＤ硬度６
０以上）、ポリカーボネート（ショアＤ硬度７０以
上）、ポリエステル樹脂であるポリエチレンテレフタレ
ート（ショアＤ硬度８０以上）、ポリアリレート（ショ
アＤ硬度７０以上）、ポリアミド樹脂（ショアＤ硬度７
０以上）等で構成される。こうした樹脂の好ましい具体
例としては、ポリカーボネート、ポリエステルに分類さ
れるポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート樹脂
等である。これらの樹脂は、フィルム状であることが好
ましい。
【００２４】これらの樹脂の中、ポリカーボネートフィ
ルムは機械強度が非常に高く、耐候性においては劣るも
のの、上述した接着剤層による紫外線の遮蔽によって、
変色や機械的強度の低下は生じにくくなることから十分
に使用に価する。ポリエチレンテレフタレートの場合、
その２軸延伸されたフィルムは機械的強度が非常に高く
外部からの圧力等によって裂けたり穴が開くことはない
ことから好ましいものである。また、ポリアリレート樹
脂フィルムについては、耐熱温度が非常に高いことか
ら、高温時の使用にも十分耐えうる。硬質樹脂層１０１
の厚みは、透過率を低下させることなく機械的強度を保
つ観点から、２５μｍ乃至２００μｍの範囲としてい
る。硬質樹脂層１０１の厚みは、７５μｍ乃至１２５μ
ｍの範囲にすることがより好ましい。
【００２５】ところで、従来の太陽電池モジュールに使
用される硬質樹脂フィルムと呼称されるフィルムには、
耐候性向上の為に紫外線吸収剤を含有せしめたものもあ
るが、こうした硬質フィルムからなる層は４００ｎｍ程
度の波長の光から短波長の光を吸収してしまい、光起電
力素子の変換効率を低下させてしまう。本発明において
はこうした硬質フィルムは使用しない。
【００２６】硬質樹脂層１０１として使用する上述した
硬質樹脂フィルムには、充填材１０４や接着剤層１０２
との接着性を確保するために、コロナ放電処理、オゾン
処理、またはプライマーのコーティングを行なうことが
好ましい。
【００２７】接着剤層 接着剤層１０２は、硬質樹脂層１０１を紫外線から保護
し、且つ光起電力素子の光電変換に必要な光線を十分に
透過させる機能を奏するものであることが必要である。
この他、最外層１０３と、硬質樹脂層１０１との接着力
の確保も必要である。また、光起電力素子がａ−Ｓｉか
らなり、複数の光電変換層を持ったものである場合、そ
れぞれの光電変換層が光電変換する波長が異なる。短波
長側の光を電力に変換する層が必要とする光を接着剤層
１０２が避蔽してしまうと、その光電変換層の電流が減
少し、光起電力素子の変換効率が低下してしまうという
問題がある。
【００２８】光起電力素子にこうした変換効率の低下を
もたらさないようにする為には、接着剤層１０２は、全
光線透過率が好ましくは、４００ｎｍ以上で９０％以
上、３８０ｎｍで５０％以上で、３５０ｎｍ以下で１０
％以下であり、より好ましくは４００ｎｍ以上で９５％
以上、３８０ｎｍで８０％以上、３５０ｎｍ以下で５％
未満である特定の樹脂フィルムで構成される。このよう
な該接着剤層の全光線透過率を実現するために、接着剤
層は以下に述べる接着性を持つ樹脂に、以下に述べる紫
外線吸収剤を所定量配合することにより形成される。
【００２９】また、接着剤層１０２は、光電変換に利用
される光に対して、透明であることが要求される。こう
した接着剤層に要求される条件を満たし、所望の接着剤
層の形成をもたらす樹脂としては、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶ
Ｂ）、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
接着剤層１０２の接着力が不充分である場合には、シラ
ンカップリング剤、チタネートカップリング剤を併用す
ることによりその接着力の増大をはかることができる。
また接着剤層１０２を構成する上述した接着性の樹脂に
紫外線吸収剤を配合して接着剤層に所望の紫外線遮蔽機
能を持たせるようにすることが望ましい。この場合に使
用する紫外線吸収剤としては、有機系紫外線吸収剤、無
機系紫外線吸収剤が挙げられる。
【００３０】有機系紫外線吸収剤として好ましいものと
しては、ベンゾフェノン系、サルチレート系、ベンゾト
リアゾール系、及びアクリロニトリル系紫外線吸収剤等
が挙げられる。そうした有機系紫外線吸収剤の具体的例
としては、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノ
ン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノ
ン、及び２−（２−ヒドロキシ−５−ｔ−オクチルフェ
ニル）−ベンゾトリアゾールを挙げることができる。無
機系紫外線吸収剤の好ましいものとしてはＴｉＯ2、Ｃ
ｅＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2を挙げることができる。
【００３１】最外層 最外層１０３は、熱や光、水分に対して安定である（耐
候性に優れている）ことが重要である。また最外層は、
汚れによる光起電力素子の効率の低下を防ぐようにする
ことが望ましい。この目的の為に最外層は撥水性を有す
ることが望ましい。その撥水性は、好ましくは水の接触
角が５０度以上であるようにされ、より好ましくは７０
度以上にされる。最外層１０３は、フッ素樹脂、または
シリコーン樹脂で構成される。
【００３２】好ましい態様においては、最外層１０３
は、フッ素樹脂で構成される。そうしたフッ素樹脂とし
ては、四フッ化エチレン−エチレン共重合体、三フッ化
塩化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六
フッ化プロピレン、フッ化ビニリデン、及びフッ化ビニ
ル樹脂が挙げられる。これらの樹脂で構成される最外層
は、その接着剤層１０２との接着力を確保するのに、コ
ロナ放電処理、オゾン処理、またはプライマーのコーテ
ィングを行なうことが好ましい。
【００３３】充填材層 充填材層１０４には、裏面絶縁層１０６と光起電力素子
１０５、および光起電力素子１０５と硬質樹脂層１０１
との接着力が要求される。また、充填材層は光起電力素
子１０５上の凹凸を充慎し硬質樹脂層に平滑性を持たせ
るために熱可塑性であることが重要である。光起電力素
子１０５の入射光側に位置する充填材層は透明であるこ
とが要求される。充填材層１０４は、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶ
Ｂ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはアクリル
樹脂で構成される。裏面に位置する充填材層は不透明で
あっても良い。充填材層に用いるこれらの樹脂には、そ
の耐熱性の向上のため、架橋剤、熱酸化防止剤等を添加
し、またその光安定性向上のために、紫外線吸収剤や光
酸化防止剤を添加することも可能である。また充填材層
の光起電力素子との密着力が不十分な場合にはシランカ
ップリング剤、チタネートカップリング剤を併用するこ
とによりその密着力の改善をはかることができる。
【００３４】光起電力素子（ソーラセル） 本発明における光起電力素子１０５は、少なくとも、導
電性基板上に、光電変換部材としての半導体光活性層が
形成されたものである。その一例としての概略構成図を
図２に示す。図２において、２０１は導電性基板、２０
２は裏面反射層、２０３は半導体光活性層、２０４は透
明導電層、２０５は集電電極である。
【００３５】導電性基板２０１は光起電力素子（ソーラ
セル）の基体として機能すると同時に、下部電極の役割
も果たす。導電性基板２０１は、シリコン、タンタル、
モリブデン、タングステン、ステンレス、アルミニウ
ム、銅、チタン、カーボンシート、鉛メッキ鋼板、導電
層が形成してある樹脂フィルム、セラミックス等で構成
できる。
【００３６】導電性基板２０１上には裏面反射層２０２
として、金属層、あるいは金属酸化物層、あるいは金属
層と金属酸化物層を形成しても良い。この場合の金属層
は、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎ
ｉ，などで構成することができる。金属酸化物層は、例
えば、ＺｎＯ，ＴｉＯ2，ＳｎＯ2などで構成することが
できる。該金属層及び金属酸化物層は、抵抗加熱蒸着
法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などにより形
成することができる。
【００３７】半導体光活性層２０３は光電変換を行うも
ので、ｐｎ接合型多結晶シリコン、ｐｉｎ接合型アモル
ファスシリコン、あるいはＣｕＩｎＳｅ2，ＣｕＩｎ
Ｓ2，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ2Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，
ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／Ｃｕ2Ｔｅをはじめとする
化合物半導体などからなるものであることができる。当
該半導体光活性層の形成方法としては、それが多結晶シ
リコンで構成されるものである場合には、溶融シリコン
のシート化か非晶質シリコンの熱処理により形成でき
る。それがアモルファスシリコンで構成される場合に
は、シランガスなどを原料とするプラズマＣＶＤ法によ
り形成できる。またそれが化合物半導体で構成される場
合には、イオンプレーティング、イオンビームデポジシ
ョン、真空蒸着法、スパッタ法、電析法等により形成で
きる。
【００３８】透明導電層２０４は、光起電力素子（ソー
ラセル）の上部電極の役目を果たす。透明導電層２０４
は、例えば、Ｉｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，ＩｎＯ3−ＳｎＯ
2（ＩＴＯ），ＺｎＯ，ＴｉＯ2，Ｃｄ2ＳｎＯ4，または
高濃度不純物ドープした結晶性半導体層からなる。透明
導電層２０４は、抵抗加熱蒸着、スパッタ法、スプレー
法、ＣＶＤ法、または不純物拡散法などにより形成でき
る。透明導電層２０４の上には電流を効率よく集電する
ために、格子状の集電電極２０５（グリッド）を設けて
もよい。
【００３９】集電電極２０５の具体的な材料としては、
例えば、微粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボンな
どをバインダーポリマーに分散した導電性ペーストなど
が挙げられる。前記バインダーポリマーとしては、ポリ
エステル、エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニル
アセテート、ゴム、ウレタン、フェノールなどの樹脂が
挙げられる。前記導電性ペーストを用いる場合、集電電
極はコーティング方法により形成される。このほか、集
電電極は、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵
抗加熱、ＣＶＤ法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必
要な部分をエッチングで取り除きパターニングする方
法、光ＣＶＤにより直接グリッド電極パターンを形成す
る方法、グリッド電極パターンのネガパターンのマスク
を形成した後にメッキする方法などにより形成できる。
【００４０】出力端子２０６は、起電力を取り出すため
に導電性基体と集電電極に取り付ける。導電性基体の該
出力端子の取り付けは、銅タブ等の金属体をスポット溶
接や半田で接合する方法が取られ、集電電極の該出力端
子の取り付けは、金属体を導電性接着剤や半田２０７に
よって電気的に接続する方法により行われている。なお
集電電極２０５に取り付ける際、出力端子が導電性基板
や半導体層と接触して短絡するのを防ぐ為に絶縁体２０
８を設けることが望ましい。
【００４１】かくなる構成の光起電力素子（ソーラセ
ル）は、所望する電圧あるいは電流に応じて直列か並列
に接続される。また、絶縁化した基板上に複数の上記構
成の光起電力素子を集積化して所望の電圧あるいは電流
を得るようにすることもできる。
【００４２】裏面絶縁層 裏面絶縁層１０６は、導電性の基板を持つ光起電力素子
（ソーラセル）の場合、その導電性基板と太陽電池モジ
ュールの外部との絶縁を完全なものとするために設けら
れる。裏面絶縁層１０６は、ナイロン、ポリエチレン、
ポリエステル、ポリスチレン等のフィルムで構成され
る。
【００４３】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【００４４】（実施例１）本実施例においては、図１に
示す構成の太陽電池モジュールを作成した。
【００４５】当該太陽電池モジュールは、図４に示すよ
うに、裏面絶縁体層用部材４０１、裏面側充填材層用部
材４０２、光起電力素子（ソーラセル）４０３、表面側
充填材層用部材４０４、硬質樹脂層用部材４０５、接着
剤層用部材４０６、及び最外層用部材４０７をまず用意
し、これらを積層することにより作成した。
【００４６】裏面絶縁体層用部材４０１として、ナイロ
ン（商品名：ダーテック，デュポン社製７５μｍ）を用
意した。
【００４７】充填材層用部材４０２及び４０４、接着剤
層用部材４０６のそれぞれは、ＥＶＡ（商品名：エバフ
レックス１５０，三井・デュポンポリケミカル社製）１
００重量部と架橋剤（商品名：ルパゾール１０１，ペン
ウォルト社製）１．５重量部、ＵＶ吸収剤（商品名：Ｃ
ｙａｓｏｒｂ５３１：サイアナミッド社製）０．３重量
部、酸化防止剤（商品名：ナウガードＰ，ユニロイヤル
社製）０．２重量部、光安定化剤（商品名：チヌビン７
７０．チバガイギー社製）０．１重量部を混合し、得ら
れたものをＴダイを備えた押し出し機にかけてフィルム
化することにより作成した。このようにじて作成した接
着剤層用部材４０６としてのフィルムは、１００μｍの
厚みにした。また、充填材層用部材４０２及び４０６と
してのフィルムはそれぞれ１５０μｍの厚みにした。
【００４８】光起電力素子４０３としては、図２に示す
構成のものを次のようにして作成した。即ち、まず洗浄
した帯状のステンレス基板２０１を用意し、該基板上
に、スパッタ法で裏面反射層２０２としてＡｌ層（膜厚
５０００Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００Å）を順次形成
した。ついで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4とＰ
Ｈ3とＨ2の混合ガスを用いてｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ
4とＨ2の混合ガスを用いてｉ型ａ−Ｓｉ層を、そしてＳ
ｉＨ4とＢＦ3とＨ2の混合ガスを用いてｐ型微結晶μｃ
−Ｓｉ層を形成する方法で、ｎ層膜厚１５０Å／ｉ層膜
厚４０００Å／ｐ層膜厚１００Å／ｎ層膜厚１００Å／
ｉ層膜厚８００Å／ｐ層膜厚１００Åの層構成のタンデ
ム型ａ−Ｓｉ光電変換半導体層２０３を形成した。次
に、透明導電層２０４として、Ｉｎ2Ｏ3薄膜（膜厚７０
０Å）を、Ｏ2雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着する
事によって形成した。かくして得られたものを切断し、
３０ｃｍ×１５ｃｍサイズの複数の素子を得た。
【００４９】得られた複数個の素子の中から２個を選
び、それぞれについて、集電用のグリッド電極２０５
を、銀ペースト（商品番号：＃５００７，デュポン社
製）を用いてスクリーン印刷により形成し、太陽電池素
子を得た。得られた２個の太陽電池素子を銅タブ（厚さ
５０μｍ）を介し銀ペースト（商品番号：＃２２０，ケ
スル社製）で接着し直列接続した。さらに銅タブ（厚さ
５０μｍ）と銀ペースト（商品番号：＃２２０，ケスル
社製）を用いてステンレス基板よりの出力端子を取り付
けた。もう一方の出力端子は、絶縁体２０８としてポリ
アミド樹脂（商品名：カプトンフィルム（厚５０μ
ｍ），３Ｍ社製）を図２に示したように設け、銅タブ
（厚さ５０μｍ）と銀ペースト（商品番号：＃２２０，
ケスル社製）を用いて接続した。かくして光起電力素子
４０３を用意した。
【００５０】硬質樹脂層用部材４０５として、ポリカー
ボネートフィルム（商品名：ユーピロン（厚さ１００μ
ｍ，ショアＤ硬度８２），三菱ガス化学社製）を用意し
た。該ポリカーボネートフィルムの充填材層及び接着剤
層との接着面にはコロナ放電処理を施した。
【００５１】最外層樹脂用部材４０７として、フッ素樹
脂フィルムであるＥＴＦＥ（商品名：アフレックス
（厚さ５０μｍ），旭硝子製）を用意した。該ＥＴＦＥ
フィルムの接着剤層との接着面には、コロナ放電処理を
施した。
【００５２】熱源を有するアルミ板（厚さ２０ｍｍ）上
に、かくして用意した裏面絶縁体層用部材４０１、裏面
側充填材層用部材４０２、光起電力素子４０３、表面側
充填材層用部材４０４、硬質樹脂層用部材４０５、接着
剤層用部材４０６、および最外層用部材４０７をこの順
序で重ね合わせて積層体を得た。該積層体の上に耐熱性
シリコンゴムのシート（厚さ３ｍｍ）を載せた。ついで
シール材としてＯリングを用い、真空ポンプで該積層体
の内部を１０ｍｍＨｇになるように減圧した。十分に減
圧された後、室温から１５０℃に加熱し２０分間１５０
℃の温度に保持した。その後真空引きを続けながら室温
まで冷却した。
【００５３】かくして太陽電池モジュールを得た。この
ようにして複数個の太陽電池モジュールを得た。
【００５４】得られた太陽電池モジュールを以下の手法
で評価した。
【００５５】引っかき試験 当該試験は、外部からの引っかきに対する太陽電池モジ
ュール３０１の表面被覆材の保護能力が充分であるか否
かを調べる試験である。この試験においては先ず、図３
に示したように鋼鉄製の刃３０２を速度１５２．４ｍｍ
／秒で、該刃先に４１ｂｓの荷重（Ｆ）を加えながら太
陽電池モジュールの表面を矢印Ｄの方向に動かす。この
試験における評価は、引っかきを行った後に以下に述べ
る手法で高圧絶縁破壊試験を行い、その太陽電池モジュ
ールにおけるリーク電流が５０μＡ以上で無ければ合格
とする基準で行った。上記引っかきは、太陽電池モジュ
ールの最も高い位置にある接続部材である同タブ上外表
面について行った。
【００５６】以下に高圧絶縁破壊試験について説明す
る。まず、引っかきを行った太陽電池モジュールの陽極
と陰極を短絡させる。得られた試料を電気伝導度が３５
０Ω・ｃｍ以上の溶液（界面活性剤としての トリトン
Ｘ−１００（商品名）を０．１ｗｔ％含有）に浸す。そ
の際試料の出力端子は溶液に浸さないようにして上述の
引っかいたところを溶液に浸す。溶液側に電源の陰極を
漬け、試料の出力端子に電源の陽極をつなぐ。
【００５７】評価は、電源より２０００Ｖの電圧をか
け、０．５μＡ未満の電流しか流れなかった場合を合格
（○）とし、０．５μＡ以上電流が流れた場合を（×）
とする評価基準で行った。評価結果を表１に示す。
【００５８】ヘイルインパクト試験 外部からの圧力に対する太陽電池モジュールの内部の保
護能力の有無を調べる試験である。この試験は次の手法
で行った。即ち、直径１インチのサイズの氷の玉を２
３．２ｍ／ｓｅｃの速度で太陽電池モジュールの機械的
強度の弱いであろう所に（光起電力素子の真ん中、モジ
ュールの角、エッジ、光起電力素子の接続部分）に合計
１０個衝突させる。
【００５９】この手法で処理した太陽電池モジュールに
ついて、剥離及び亀裂の有無、及び光電変換効率を評価
した。剥離及び亀裂の有無の評価は、目視で行った。光
電変換効率の評価は、ヘイル処理前の光電変換効率とヘ
イル処理後の光電変換効率を測定し、後者の前者に対す
る変化割合を調べることにより行った。
【００６０】評価結果は、以下の評価基準で表１に示し
た。即ち、◎：剥離及び亀裂は全く無く変化割合が５％
未満である場合、○：剥離または亀裂が多少見られるも
のの変化の割合が５％未満である場合、×：剥離及び亀
裂が多く見られ、変化の割合が５％以上である場合。
【００６１】高温高湿下での接着力 太陽電池モジュールを８５℃／８５％（相対湿度）下に
１００時間保存の後、８５℃／８５％（相対湿度）下で
被覆材端部をＴ字型剥離法で接着力を定性的に評価し
た。評価結果は以下の評価基準で表１に示す。即ち、
◎：接着力が優れている場合、○：接着力が実用上採用
に価する場合、×：接着力が不充分である場合。
【００６２】耐候性 サンシャインウェザーメーターに太陽電池モジュールを
投入し、光照射及び降雨サイクルによって５０００時間
付す促進耐候性試験を行ない、該太陽電池モジュールの
外観上の変化及び該太陽電池モジュールの光電変換効率
を評価した。外観上の変化の評価は目視で行い、評価結
果は以下の評価基準で表１に示した。即ち、◎：外観に
全く変化のない場合、○：外観に多少の変化は見られる
が実用上採用に価する程度である場合、×：剥離、亀
裂、着色等が見られ採用に価しない場合。
【００６３】光電変換効率の評価は、試験後に光電変換
効率を測定し、得られた値を試験前の光電変換効率（こ
れを１とする）に対比して相対値を得ることにより行っ
た。表１中の値は従って相対値である。ただし、アモル
ファスシリコンの光起電力素子自身の劣化は除外した。
【００６４】温度変化に対する耐久性 太陽電池モジュールについて、−４０度／１時間：８５
度／１時間からなる試験サイクルを５０回繰り返した
後、当該太陽電池モジュールの外観を目視により評価し
た。評価結果は、以下の評価基準で表１に示す。即ち、
◎：外観の変化の全くない場合、○：外観の変化が多少
あるが実用上さしつかえない場合、×：外観上、信頼性
を大きく損なう剥離、亀裂、着色等が見られる場合。
【００６５】（実施例２）硬質樹脂層用部材４０５に使
用する樹脂を、ポリエチレンテレフタレートフィルム
（商品名：ルミラー（厚さ５０μｍ，ショアＤ硬度９
０）東レ社製）に変えた以外は実施例１と全く同様にし
て複数の太陽電池モジュールを得た。
【００６６】得られた太陽電池モジュールを実施例１に
おけると同様に評価した。評価結果を表１に示す。
【００６７】（実施例３）硬質樹脂層用部材４０５に使
用する樹脂を、ポリアリレートフィルム（商品名：エン
プレート （厚さ１００μｍ，ショアＤ硬度７７），ユ
ニチカ社製）に変えた以外は実施例１と全く同様にして
複数の太陽電池モジュールを得た。
【００６８】得られた太陽電池モジュールを実施例１に
おけると同様に評価した。評価結果を表１に示す。
【００６９】（実施例４）接着剤層用部材４０６に使用
する樹脂を、ブチラール樹脂に変えた以外は実施例１と
全く同様にして複数の太陽電池モジュールを得た。
【００７０】得られた太陽電池モジュールを実施例１に
おけると同様に評価した。評価結果を表１に示す。
【００７１】（実施例５）接着剤層用部材４０６に使用
する樹脂を、メチルブチルメタクリレート共重合体に変
えた以外は実施例１と全く同様にして複数の太陽電池モ
ジュールを得た。
【００７２】得られた太陽電池モジュールを実施例１に
おけると同様に評価した。評価結果を表１に示す。
【００７３】（比較例１）太陽電池モジュールを、図５
に示すように、裏面絶縁体層用部材５０１、裏面側充填
材層用部材５０２、光起電力素子（ソーラセル）５０
３、表面側充填材層用部材５０４、及び最外層用部材５
０５をまず用意し、これらを実施例１におけると同様の
手法で積層することにより作成した。
【００７４】裏面絶縁体層用部材５０１、裏面側充填材
層用部材５０２、光起電力素子（ソーラセル）５０３、
及び最外層用部材５０５は実施例１と全く同じとした。
表面側充填材層用部材５０４はその厚みを３５０μｍに
変更した以外は、実施例１におけると同様にして作成し
た。かくして複数のソーラセルを得た。
【００７５】得られた太陽電池モジュールを実施例１に
おけると同様に評価した。評価結果を表１に示す。
【００７６】（比較例２）最外層用部材５０５の厚さを
１００μｍに変更した以外は比較例１と全く同様にして
複数の太陽電池モジュールを得た。
【００７７】得られた太陽電池モジュールを実施例１に
おけると同様に評価した。評価結果を表１に示す。
【００７８】（比較例３）太陽電池モジュールを、図６
に示すように、裏面絶縁体層用部材６０１、裏面側充填
材層用部材６０２、光起電力素子（ソーラセル）６０
３、ガラス繊維補強部材６０４、表面側充填材層用部材
６０５、ガラス繊維補強部材６０６、及び最外層用部材
６０７をまず用意し、これらを実施例１におけると同様
の手法で積層することにより作成した。
【００７９】裏面絶縁体層用部材６０１、裏面側充填材
層用部材６０２、光起電力素子（ソーラセル）６０３、
及び最外層用部材６０５は実施例１と全く同じとした。
表面側充填材層用部材６０４はその厚みを３５０μｍに
変更した以外は、実施例１におけると同様にして作成し
た。ガラス繊維補強部材６０４、及び６０６のそれぞれ
としては、ガラス繊維不織布（商品名：クレーンガラス
２３０，クレーンガラス社製）を用意した。かくして複
数の太陽電池モジュールを得た。
【００８０】得られた太陽電池モジュールを実施例１に
おけると同様に評価した。評価結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】 表１に示した結果から明らかなように、本発明による太
陽電池モジュールは、何らかの外的力が加わっても光起
電力素子は安定に維持され表面被覆材は剥離を生じるこ
となくして、耐候性、耐熱性及び耐湿性に富み、長期間
の屋外での使用にあっても前記光起電力素子が劣化する
ことなくして、所望の光電変換効率を発揮するものであ
ることが理解される。
【００８２】
【発明の効果】本発明の太陽電池モジュールによれば、
光起電力素子（ソーラセル）が充填材により覆われてい
て、該光起電力素子の受光面側に三層構成の被覆材を有
していて、該被覆材は、厚さが２５μｍ以上２００μｍ
以下である硬質樹脂層、前記硬質樹脂層の劣化する波長
の紫外線を吸収し、光起電力素子の発電に必要な紫外線
は透過する機能と層接着機能を奏する接着剤層、及び耐
候性に優れた最外層がこの順に積層された特定のもので
あることから、 （ｉ）外的圧力の光起電力素子（ソーラセル）への到達
を防ぎ光起電力素子を保護し、 （ｉｉ）太陽電池モジュールに要求される耐候性、耐熱
性、耐湿性、耐擦傷性を満足し、 （ｉｉｉ）光起電力素子との密着性を確保し、 （ｉｖ）透湿による光起電力素子の劣化を最小限に抑
え、そして （ｖ）光起電力素子が所望の変換効率を長期にわたって
発揮するようにするという顕著な作用効果を奏するもの
であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一例の概略断面
図の例である。
【図２】図１の太陽電池モジュールで使用する、太陽電
池素子の一例の概略断面図である。
【図３】引っかき試験の概略説明図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの一例の構成部材
を示す図である。
【図５】従来の太陽電池モジュールの構成部材を示す図
である。
【図６】従来の太陽電池モジュールの他の例の構成部材
を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 硬質樹脂層、 １０２ 接着剤層、 １０３ 最外層、 １０４ 充填材層、 １０５ 光起電力素子、 １０６ 裏面絶縁層、 ２０１ 導電性基板、 ２０２ 裏面反射層、 ２０３ 半導体光活性層、 ２０４ 透明導電層、 ２０５ 集電電極、 ２０６ 出力端子、 ２０７ 半田、 ２０８ 絶縁体、 ３０１ 太陽電池モジュール、 ３０２ 刃、 ４０１ 裏面絶縁体層用部材、 ４０２ 裏面側充填材層用部材、 ４０３ 光起電力素子（ソーラセル）、 ４０４ 表面側充填材層用部材、 ４０５ 硬質樹脂層用部材、 ４０６ 接着剤層用部材、 ４０７ 最外層用部材、 ５０１ 裏面絶縁体層用部材、 ５０２ 裏面側充填材層用部材、 ５０３ 光起電力素子（ソーラセル）、 ５０４ 表面側充填材層用部材、 ５０５ 最外層用部材、 ６０１ 裏面絶縁体層用部材、 ６０２ 裏面側充填材層用部材、 ６０３ 光起電力素子（ソーラセル）、 ６０４ ガラス繊維補強部材、 ６０５ 表面側充填材層用部材、 ６０６ ガラス繊維補強部材、 ５０７ 最外層用部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 糸山 誠紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−203640（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−116878（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−48249（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−108652（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光変換部材としての半導体光活性層を有
    する光起電力素子が充填材により被覆されている太陽電
    池モジュールにおいて、前記光起電力素子の該受光面側
    に、ショア硬度Ｄ５０以上の樹脂からなる硬質樹脂層、
    熱可塑性樹脂に紫外線吸収剤を配合したものからなる接
    着剤層、及び最外層が該受光面側からこの順序で積層さ
    れており、該硬質樹脂層の厚さが２５μｍ以上２００μ
    ｍ以下であることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 【請求項２】 前記硬質樹脂層は、ポリカーボネート樹
    脂、及びポリエステル樹脂の中から選ばれるものからな
    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。
  3. 【請求項３】 前記硬質樹脂層が厚さ７５μｍ以上１２
    ５μｍ以下であ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。
  4. 【請求項４】 前記接着剤層は、全光線透過率が４００
    ｎｍ以上で９０％以上、３８０ｎｍで５０％以上で、３
    ５０ｎｍ以下で１０％以下であることを特徴とする請求
    項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュー
    ル。
  5. 【請求項５】 前記接着剤層の熱可塑性樹脂は、エチレ
    ン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラ
    ール（ＰＶＢ）、シリコーン樹脂、及びアクリル樹脂の
    中から選ばれるものであることを特徴とする請求項１乃
    至４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 【請求項６】 前記接着剤層が厚さ５０μｍ以上２００
    μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいず
    れか１項に記載の太陽電池モジュール。
  7. 【請求項７】 前記最外層が水の接触角７０度以上の樹
    脂からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
    １項に記載の太陽電池モジュール。
  8. 【請求項８】 前記最外層を構成する樹脂がフッ素樹脂
    である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。
  9. 【請求項９】 前記半導体光活性層が非晶質半導体薄膜
    であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記
    載の太陽電池モジュール。
  10. 【請求項１０】 前記非晶質半導体薄膜がアモルファス
    シリコンであることを特徴とする請求項１乃至９記載の
    いずれかに太陽電池モジュール。
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