JPH0964391A

JPH0964391A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH0964391A
Application number: JP7216331A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamada; 聡山田; Takahiro Mori; 隆弘森; Hidenori Shiozuka; 秀則塩塚; Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Ayako Komori; 綾子小森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、透明性、耐スクラッチ性、耐候
性、難燃性に優れた太陽電池モジュールの表面被覆材を
提供することが目的である。【解決手段】光変換部材としての半導体光活性層を少
なくとも一層有する光起電力素子が、少なくとも外層と
表面接着剤層からなる表面保護材よって被覆された太陽
電池モジュールにおいて、少なくとも該表面接着剤層
が、シリコーン樹脂であり、該シリコーン樹脂と屈折率
の差が、０．０５以下であるフィラーを２０〜７０ｗｔ
％含有したことを特徴とする太陽電池モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光変換部材として
半導体光活性層を少なくとも１層有する光起電力素子に
おいて表面被覆材及び裏面被覆材で被覆された太陽電池
モジュールに関する。とりわけ、太陽電池モジュールが
導電性基体上に光変換部材としての半導体光活性層と透
明導電層が形成された光起電力素子で表面被覆材及び裏
面被覆材で被覆された太陽電池モジュールに係わる。

【０００２】

【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（ａ−Ｓｉ薄膜ソーラ
セル）を挙げることがきる。

【０００３】そうしたａ−Ｓｉ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の機能する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
成を有するものが知られている。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。この保護手
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】従来の保護手段としては、まず、シリコー
ン樹脂により封止した太陽電池モジュールが挙げられ
る。シリコーン樹脂により封止した太陽電池モジュール
としては、硬質な樹脂や金属の箱に光起電力素子を並
べ、シリコーン樹脂を注ぎ込み、ガラスやポリカーボネ
ート樹脂のような硬質な透明なカバーを貼りあわせたも
のが挙げられる。

【０００６】シリコーン樹脂は、耐候性に優れている
が、機械的強度が低く光起電力素子を外部からの応力か
ら保護することはできない。そのためにガラスやポリカ
ーボネート等の保護カバーや、硬質な樹脂や金属の箱が
必要であった。また、シリコーン樹脂は接着力が低く、
長期間の屋外での使用によって、光起電力素子とシリコ
ーン樹脂界面等に剥離を生じる場合がある。剥離を生じ
ると、剥離部分から水分等が、太陽電池モジュール内部
に侵入し、太陽電池モジュールの信頼性を低下させる。
さらに、シリコーン樹脂は火はつきにくいが、火がつく
と燃え続ける性質をもっており、屋根材として太陽電池
モジュールを使用するためには少なくとも自己消火性で
あることが必要である。

【０００７】一方、前述の構成の太陽電池モジュール
は、光起電力素子上にシリコーン樹脂を注ぐ工程におい
て、シリコーン樹脂に気泡を巻き込み、シリコーン樹脂
の被覆中に気泡等の欠陥を生じる場合がある。シリコー
ン樹脂被覆中の欠陥は、水分等の侵入経路となり、その
太陽電池モジュールの信頼性を低下させる。シリコーン
樹脂中に巻き込んだ気泡を脱泡するために、真空下で加
熱することにより、硬化する方法も用いられているが、
脱泡は十分に行なわれない場合が多い。さらに注型によ
る工程で光起電力素子の凹凸をすべて樹脂で被覆するた
めには、注入量を多くしなければならず多量のシリコー
ン樹脂を必要とし、太陽電池モジュールの厚さや重さが
増す。

【０００８】さらに、他の保護手段としては、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。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。
そしてまた実用のソーラセルモジュールあっては、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。

【０００９】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、外部からのひっかき傷や、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。

【００１０】充填材はフッ素樹脂フィルムと光起電力素
子との接着を担う。充填材は光起電力素子の表面の凹凸
を完全に充填できる厚みでなければならない。また、充
填材の厚みは耐スクラッチ性にも大きな影響を持つ。す
なわち充填材の厚さを大きくすれば耐スクラッチ性を確
保できる。

【００１１】しかしながら、充填材の厚みは難燃性にも
密接に関連している。ＵＬ１７０３．２９では、バーナ
ーで炎を当てた際の燃え広がり、火のついた木の塊を載
せた際の延焼やその強度の試験が規定されている。ＵＬ
１７０３．２９に規定されているような難燃性の確保の
ためには充填材の量を減らすことが重要である。そのた
め、充填材の量を減らしながらも耐スクラッチ性を損な
わないことが重要である。

【００１２】一つの改良方法としては、充填材の中にガ
ラス繊維などから成る不織布を入れて補強する方法が挙
げられる。ガラス繊維不織布が薄い場合は耐スクラッチ
性にあまり効果はなく、一般には１００μｍ以上の不織
布を多層用いている。

【００１３】ところがガラス繊維不織布を多層用いる場
合、あるいは厚膜のガラス繊維不織布を用いる場合に
は、含浸する充填材の量を多くしなければならず、難燃
性が不十分となる。充填材の使用量が少ないときにはガ
ラス繊維不織布に充分に充填材が浸透しないために不透
明となり、光起電力素子への入射光が低下する問題を生
じる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記欠点を
解決するために、透明性、耐スクラッチ性、耐候性、難
燃性に優れた太陽電池モジュールの表面被覆材を提供す
ることが目的である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、少なくとも最外層と表面接着剤層からな
る表面保護材によって被覆された太陽電池モジュールに
おいて、少なくとも該表面接着剤層が、シリコーン樹脂
であり、該シリコーン樹脂と屈折率の差が、０．０５以
下であるフィラーを含有したシリコーン樹脂とした。

【００１６】

【発明の実施の形態】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は裏面絶
縁層、１０２は裏面接着剤層、１０３は光起電力素子、
１０４は表面接着剤層、１０５は最外層である。太陽光
は最外層１０５から入射し、１０４は表面接着材層を通
り、光起電力素子１０３に到達し、起電力が生ずる。

【００１７】（裏面絶縁層）裏面絶縁層１０１は導電性
の基板を持つ光起電力素子の場合、より絶縁を完全とす
るものである。本発明ではフィルムを使用することが好
ましい。例えば、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が挙げられる。

【００１８】（裏面接着剤層）裏面接着剤層１０２は裏
面絶縁層１０１と光起電力素子１０３との接着力が要求
される。熱プレスで被覆可能であるために、熱可塑性で
あることが重要である。裏面に用いられるので不透明で
あっても良い。具体的な材料としては、エチレン−酢酸
ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（Ｐ
ＶＢ）、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
もちろん表面接着剤層と同一の材料であっても良い。

【００１９】これらの樹脂には、耐熱性を高めるために
架橋剤、熱酸化防止剤を、また光安定性のためには紫外
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、光起電力素子との密着力が不十分な場合には、カ
ップリング剤を用いるのが好ましい。例えば、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
とにより改善することは可能である。

【００２０】（光起電力素子）本発明に於ける光起電力
素子１０３は、少なくとも、導電性基体上に、光変換部
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に示すが、この図にお
いて２０１は導電性基体、２０２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。

【００２１】導電性基体２０１は光起電力素子の基体に
なると同時に、下部電極の役割も果たす。材料として
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
やセラミックスなどがある。

【００２２】上記導電性基体２０１上には裏面反射層２
０２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。金属層には、
例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，な
どが用いられ、金属酸化物層には、例えば、ＺｎＯ，Ｔ
ｉＯ₂，ＳｎＯ₂などが用いられる。上記金属層及び金属
酸化物層の形成方法としては、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がある。

【００２３】半導体光活性層２０３は光電変換を行う部
分で、具体的な材料としては、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Ｃｕ
ＩｎＳｅ₂，ＣｕＩｎＳ₂，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ
₂Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／
Ｃｕ₂Ｔｅをはじめとする化合物半導体などが挙げられ
る。上記半導体光活性層の形成方法としては、多結晶シ
リコンの場合は溶融シリコンのシート化、あるいは非晶
質シリコンの熱処理、アモルファスシリコンの場合はシ
ランガスなどを原料とするプラズマＣＶＤ、化合物半導
体の場合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、電析法などがある。

【００２４】透明導電層２０４は光起電力素子の上部電
極の役目を果たしている。用いる材料としては、例え
ば、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂（ＩＴ
Ｏ），ＺｎＯ，ＴｉＯ₂，Ｃｄ₂ＳｎＯ₄，高濃度不純物
ドープした結晶性半導体層などがある。形成方法として
は抵抗加熱蒸着、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ法、
不純物拡散法などがある。

【００２５】透明導電層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。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等が挙
げられる。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。

【００２６】導電性ペーストの他に集電電極２０５の形
成方法としては、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が挙げられる。

【００２７】最後に起電力を取り出すために出力端子２
０６を導電性基体と集電電極に取り付ける。導電性基体
へは銅タブ等の金属体ををスポット溶接や半田で接合す
る方法が取られ、集電電極へ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が取られる。
なお集電電極に取り付ける際、出力端子２０６が導電性
基体２０１や半導体層と接触して短絡するのを防ぐため
に絶縁体２０８を設けることが望ましい。

【００２８】上記の手法で作製した光起電力素子は、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こともできる。

【００２９】（表面接着剤層）表面接着剤層は外部から
の応力から光起電力素子を保護し、最外層のフィルムと
光起電力素子との接着を担う。さらに光起電力素子の発
電に必要な領域の光を透過し、長期屋外に暴露されても
黄変等の劣化を生じないことが必要である。

【００３０】本発明では、表面接着剤層にシリコーン樹
脂を用いる。シリコーン樹脂は耐候性に優れているが、
好ましくはフェニル基を導入した耐候性の高いシリコー
ン樹脂である。フェニル基を導入することによって、耐
候性がより向上し、さらに、機械的強度も向上し、難燃
性も向上する。

【００３１】また、本発明において、シリコーン樹脂中
に５〜５０ｍｏｌ％のフェニル基を含有することが好ま
しい。フェニル基の含有量を５ｍｏｌ％未満とすると低
温時の柔軟性が低下し、脆化温度が高くなり、寒冷地で
の使用ができなくなるためである。あるいは、５０ｍｏ
ｌ％を超えると粘着性を帯び、シート化することが困難
となり、また、被覆材の積層時に光起電力素子と着いた
りすることで作業性が低下し、さらに、架橋が困難とな
り、機械的強度が低下するためである。

【００３２】本発明で使用されるフィラーは、シリコー
ン樹脂との屈折率の差が０．０５以下である。屈折率の
差が０．０５を超えると、光の透過率が低下し、太陽電
池モジュールの変換効率を低下させてしまうためであ
る。さらに、本発明においては、フィラーを２０〜７０
ｗｔ％含有する。これは、２０％未満とすると、機械的
強度が不足してしまい、また、７０％を超えると、予め
シリコーン樹脂にフィラーを混合する場合にはシリコー
ン樹脂の粘度が上昇し、シート化が困難となる。特にシ
リコーン樹脂は高温での粘度の低下が少なくフィラーが
７０％を超えるとシート化は不可能である。またメッシ
ュ上のフィラーをラミネーション時に挟み込む方法で
は、メッシュに十分樹脂が含浸できず、不均一な状態と
なり、光線透過率が下がり変換効率が低下するためであ
る。

【００３３】また、本発明に用いられるフィラーの具体
的な材料としては、例えば、フェニル基を１０ｍｏｌ％
含有するシリコーン樹脂がマトリックス樹脂である場合
（屈折率１．４２８）には、ＥＴＦＥ、ＰＶｄＦ、ＰＣ
ＴＦＥ等が用いられる。その形状としては繊維状、球
状、鱗片状等が挙げられる。その製造方法としては、あ
らかじめマトリックス樹脂にフィラーを混合する方法、
被覆プロセス時に混合させる方法等が用いられる。

【００３４】本発明において、有機過酸化物が好ましく
用いられる。この有機過酸化物は、シリコーン樹脂の架
橋とさらに光起電力素子表面、最外層との接着を担う。
シリコーン樹脂はもともと接着力が良くないが、有機過
酸化物をシリコーン樹脂に含有させることで、接着性が
向上する。本発明で好適に用いられる有機過酸化物は、
加熱プレスのプロセスにおいてあまり高温を必要とせ
ず、また長時間の加熱を避けるために、その１時間半減
温度が７０〜１６０℃である。具体的な材料としては、
例えば、ベンゾイルパーオキサイド、２，４ジクロロベ
ンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ
ターシャリーブチルパーオキサイド、パラクロロベンゾ
イルパーオキサイド、２，４ジメチル２，５ジターシャ
リーブチルパーオキシヘキサン、ターシャリーブチルク
ミルパーオキサイド等が挙げられる。

【００３５】本発明では、シリコーン樹脂中にカップリ
ング剤を混合するのが好ましい。カップリング剤を混合
することにより、フィラーとの接着力をさらに向上させ
ることができる。カップリング剤としては、例えば、シ
ランカップリング剤、チタネートカップリング剤等が挙
げられる。

【００３６】本発明において、シリコン樹脂中に白金を
含有させることが好ましい。より好ましくは、白金錯体
の形でシリコーン樹脂に混合される。例えば、アルコー
ル変性錯体、メチルビニルポリシロキサン錯体等が挙げ
られる。本発明では好ましくは白金原子として５〜５０
０ｐｐｍ含まれることが好ましい。より好ましくは、５
〜２００ｐｐｍである。５ｐｐｍ未満であると燃焼性が
悪くなることがあり、５００ｐｐｍを超えるとシリコー
ン樹脂に黄変を生じる場合があるためである。

【００３７】本発明に好適に用いられるシリコーン樹脂
は、Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃ＳｉＯ_0.5、Ｒ₄Ｒ₅ＳｉＯのみの単位から
なるものである。特にミラブル型と呼ばれるシリコーン
樹脂がより好ましい。ミラブル型シリコーン樹脂は、シ
ート状に成型できるので、注型ではなく、真空熱プレス
による光起電力素子の被覆工程を使用できるようにな
る。これにより、シリコーン樹脂を注入する工程がなく
なり、被覆材に気泡残りを生じる問題も解消され、さら
に光起電力素子の凹凸に追従させた被覆が可能となり、
被覆材の重量を減らし、太陽電池モジュールは軽量化さ
れる。

【００３８】（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であることが望ましい。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。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。

【００３９】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との接着力をさらに確保するために、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
グを行うことが好ましい。

【００４０】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００４１】（実施例１）本実施例においては、図１に
示す構成のソーラセルモジュールを作製した。

【００４２】当該ソーラセルモジュールは、図４に示す
ように、裏面支持基板用部材４０１、裏面接着剤層１用
部材４０２、裏面絶縁体層用部材４０３、裏面接着剤層
２用部材４０４、光起電力素子（ソーラセル）４０５、
表面接着剤層用部材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製した。

【００４３】裏面支持基板用部材４０１として亜鉛メッ
キ鋼板（厚さ０．３ｍｍ）を用意した。裏面接着剤層
１、２用部材として、ＥＶＡシート（厚さ４６０μｍ）
を使用した。裏面絶縁体層用部材４０３として、ナイロ
ン（厚さ７５μｍ）を用意した。

【００４４】光起電力素子４０５としては、図２に示す
構成のものを次のようにして作製した。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
５００ｎｍ）とＺｎＯ層（膜厚５００ｎｍ）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１５ｎｍ／ｉ層膜厚４００
ｎｍ／ｐ層膜厚１０ｎｍ／ｎ層膜厚１０ｎｍ／ｉ層膜厚
８０ｎｍ／ｐ層膜厚１０ｎｍ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７０ｎｍ）を、
Ｏ₂雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着することによっ
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。

【００４５】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、光起電力素
子を得た。得られた２個の光起電力素子を銅タブ（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（厚み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。

【００４６】ここで、表面接着剤層部材４０６として、
シリコーン樹脂（フェニル基１０ｍｏｌ％、ビニル基２
ｍｏｌ％）１００重量部と架橋剤（２，５ジメチル２，
５ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、１時間半
減期温度１３８℃）１．５重量部、シランカップリング
剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）１
部、アルコール変性白金錯体を白金原子５０ｐｐｍとし
て混合し、カレンダー法で外層用部材４０７である、フ
ッ素樹脂フィルム（エチレン−テトラフルオロエチレン
共重合体、５０μｍ）上に４００μｍ積層した。該フッ
素樹脂フィルムの表面接着剤層との接着面には、コロナ
放電処理を施した。

【００４７】熱源を有するアルミ板（厚み２０ｍｍ）上
に、かくして用意した裏面支持基板用部材４０１、裏面
接着剤層１用部材４０２、裏面絶縁体層用部材４０３、
裏面接着剤層２用部材４０４、光起電力素子４０５、表
面接着剤層用部材４０６、および最外層用部材４０７を
積層する。この際に、シリコーン樹脂の補強用フィラー
４０８としてＥＴＦＥメッシュ（線径１２０μｍ、８０
メッシュ）を光起電力素子４０５と表面接着剤層用部材
４０６との間にはさみ込み積層体を得た。

【００４８】該積層体の上に耐熱性シリコンゴムのシー
ト（厚み３ｍｍ）を載せた。ついでシール材としてＯリ
ングを用い、真空ポンプで前記積層体の内部を１０ｍｍ
Ｈｇ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。その後真空びきを続けながら室温まで冷却した。か
くしてソーラセルモジュールを得た。このようにして複
数個のソーラセルモジュールを得た。得られたソーラセ
ルモジュールを以下の手法で評価した。

【００４９】（引っかき試験）当該試験は、外部からの
引っかきに対するソーラセルモジュールの表面被覆材の
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、まず、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４ｌｂｓ
の荷重（Ｆ）を加えながらソーラセルモジュール３０１
の表面を矢印Ｄの方向に動かす。

【００５０】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
のソーラセル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、ソーラセル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。

【００５１】以下に高圧絶縁破壊試験について説明す
る。まず、引っかきを行ったソーラセルモジュールの陽
極と陰極を短絡させる。得られた試料を電気伝導度が３
５００ｏｈｍ・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。

【００５２】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。

【００５３】（高温高湿下での接着力）ソーラセルモジ
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。評価基準
は、◎：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とし
た。評価結果を表１に示す。

【００５４】（耐候性）サンシャインウェザーメーター
にソーラセル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い、
該ソーラセルモジュールの外観上の変化及び該ソーラセ
ル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、評価結果を表１に示した。評価基
準は、◎：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
合である。

【００５５】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。

【００５６】（温度変化に対する耐久性）ソーラセルモ
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、当該ソー
ラセルモジュールの外観を目視により評価した。評価結
果を表１に示す。評価基準は、◎：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である。

【００５７】（燃焼性試験）ソーラセルモジュールにつ
いて、建築防火防炎法規第２条９号に定められた建材の
燃焼試験の内表面試験を行った。評価結果は試験の基準
に従った。

【００５８】（実施例２）外層用部材４０７に使用する
樹脂をアクリルフィルム（商品名：アクリプレン（厚さ
１２５μｍ、三菱レーヨン社製）に変えた以外は、実施
例１と全く同様にして複数のソーラセルモジュールを得
た。得られたソーラセルモジュールを実施例１と同様に
評価した。評価結果を表１に示す。

【００５９】（実施例３）表面接着剤層用部材４０６に
使用する樹脂をシリコーン樹脂（フェニル基３ｍｏｌ
％、ビニル基２ｍｏｌ％）に変更した以外は、実施例１
と全く同様にして数のソーラセルモジュールを得た。得
られたソーラセルモジュールを実施例１と同様に評価し
た。評価結果を表１に示す。

【００６０】（実施例４）表面接着剤層用部材４０６に
使用する樹脂に白金を５００ｐｐｍとした以外は実施例
１と全く同様にして複数のソーラセルモジュールを得
た。得られたソーラセルモジュールを実施例１と同様に
評価した。評価結果を表１に示す。

【００６１】（実施例５）表面接着剤層用部材４０６に
使用する樹脂にシランカップリング剤を入れない以外
は、実施例１と全く同様にして複数のソーラセルモジュ
ールを得た。得られたソーラセルモジュールを実施例１
と同様に評価した。評価結果を表１に示す。

【００６２】（実施例６）表面接着剤層用部材４０６に
使用する樹脂に有機過酸化物を入れない以外は、実施例
１と全く同様にして複数のソーラセルモジュールを得
た。得られたソーラセルモジュールを実施例１と同様に
評価した。評価結果を表１に示す。

【００６３】（比較例１）本比較例においては、図５に
示す構成のソーラセルモジュールを作製した。当該ソー
ラセルモジュールは、図５に示すように、裏面側面支持
箱用部材５０１、充填材層用部材５０２、光起電力素子
（ソーラセル）５０３、表面保護層用部材５０４をまず
用意し、裏面側面支持箱用部材５０１に光起電力素子
（ソーラセル）５０３を並べ、光起電力素子（ソーラセ
ル）５０３上に充填材層用部材５０２を注ぎ、表面保護
層用部材５０４を貼りあわせることにより作製した。

【００６４】詳細に述べると、まず、裏面側面支持箱用
部材５０１としてポリカーボネート製の箱（側面、底面
厚さ１．５ｍｍ）を用意した。実施例１と同様に作製し
た光起電力素子５０３を用意した。充填材５０２は、液
状シリコーンゴム（粘度１３Ｐ）を用意した。表面保護
層用部材５０４としては、ガラス（厚さ３ｍｍ）を用意
した。

【００６５】裏面側面支持箱用部材５０１に光起電力素
子５０３を並べ、光起電力素子５０３上に充填材５０２
を注いだ。その後１５０℃１時間の硬化を行い、表面保
護層用部材５０４を貼りあわせた。かくしてソーラセル
モジュールを得た。このようにして得られた複数個のソ
ーラセルモジュールを、実施例１と同様に評価した。評
価結果を表１に示す。

【００６６】（比較例２）実施例１においてフィラー
（ＥＴＦＥメッシュ）を入れない以外は同様とする。得
られたソーラセルモジュールを実施例１と同様に評価し
た。評価結果を表１に示す。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１に示した結果から明らかなように、本
発明の実施例１乃至６の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、また、耐候性、耐熱
性及び耐湿性に富み、さらに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ことがわかった。さらに、屋
根材として使用可能な不燃材として認定も可能となるこ
とがわかった。

【００６９】

【発明の効果】

（１）本発明によれば、光起電力素子の表面保護材の接
着剤層をシリコーン樹脂とし、該シリコーン樹脂と屈折
率の差が、０．０５以下であるフィラーを２０〜７０ｗ
ｔ％含有したシリコーン樹脂とすることで、シリコーン
樹脂を用いた被覆であっても充分な機械的強度を持ち、
ガラスやポリカーボネート等の硬質な保護カバーを必要
とせず、さらに、補強材としてのフィラーとシリコーン
樹脂との屈折率の差が０．０５以下であるために透明性
を損なわい。

【００７０】（２）本発明によれば、前記シリコーン樹
脂中に有機過酸化物を含有させることにより、光起電力
素子、最外層の材料とシリコーン樹脂との接着力が向上
する。（３）本発明によれば、前記有機過酸化物を架橋剤とす
るのでシリコーン樹脂の保存性が良くなる。

【００７１】（４）本発明によれば、前記シリコーン樹
脂中にカップリング剤を含有させることにより、フィラ
ーとシリコーン樹脂の接着が向上し、さらに、外層およ
び光起電力素子との接着力が向上する。（５）本発明によれば、前記シリコーン樹脂に白金を添
加することにより、シリコーン樹脂が燃え続ける性質を
抑え、シリコーン樹脂が自己消火性となり、さらに難燃
化される。

【００７２】（６）本発明によれば、前記シリコーン樹
脂がフェニル基を含むことにより、シリコーン樹脂の耐
候性が向上し、さらに、機械的強度が強くなる。

【００７３】（７）本発明によれば、前記シリコーン樹
脂がＲ₁Ｒ₂ＳｉＯ、Ｒ₃Ｒ₄Ｒ₅ＳｉＯ_1/2の単位のみを持
つポリマーのとすることで、シリコーン樹脂のシート化
が可能となり、注型の工程をなくし加熱プレスによる安
定した生産が可能となる。したがって、加熱プレスによ
る被覆が可能であるので、光起電力素子の凹凸に追従し
た被覆が可能となり被覆材の薄膜化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池モジュールの概略構成図であ
る。

【図２】光起電力素子の概略構成図である。

【図３】引っかき試験の説明図である。

【図４】実施例１の太陽電池モジュールの概略構成図で
ある。

【図５】比較例１の太陽電池モジュールの概略構成図で
ある。

【図６】比較例２の太陽電池モジュールの概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１０１裏面絶縁層、１０２裏面接着剤層、１０３光起電力素子、１０４表面接着剤層、１０５最外層、２０１導電性基体、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ソーラセルモジュール、３０２刃、４０１、６０１裏面支持基板用部材、４０２、６０２裏面接着剤層１用部材、４０３、６０３裏面絶縁体層用部材、４０４裏面接着剤層２用部材、４０５、５０３、６０５光起電力素子（ソーラセ
ル）、４０６表面接着剤層用部材、４０７、６０９最外層用部材、４０８フィラー、５０１裏面側面支持箱用部材、５０２充填材層用部材、５０４表面保護層用部材、６０４裏面側充填材層用部材、６０６、６０８ガラス繊維補強部材、６０７表面側充填材層用部材。

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者小森綾子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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光変換部材としての半導体光活性層を少
なくとも一層有する光起電力素子が、少なくとも外層と
表面接着剤層からなる表面保護材よって被覆された太陽
電池モジュールにおいて、少なくとも該表面接着剤層
が、シリコーン樹脂であり、該シリコーン樹脂と屈折率
の差が、０．０５以下であるフィラーを２０〜７０ｗｔ
％含有したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】前記シリコーン樹脂が、有機過酸化物を
含有し、該有機過酸化物の１時間の半減温度が７０℃〜
１６０℃であることをことを特徴とする請求項１記載の
太陽電池モジュール。
【請求項３】前記シリコーン樹脂が、カップリング剤
を含有することを特徴とする請求項１または２記載の太
陽電池モジュール。
【請求項４】前記シリコーン樹脂が、５〜５００ｐｐ
ｍの白金原子を含有す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。
【請求項５】前記シリコーン樹脂が５〜５０ｍｏｌ％
のフェニル基を含有す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。
【請求項６】前記シリコーン樹脂がＲ₁Ｒ₂ＳｉＯ、Ｒ
₃Ｒ₄Ｒ₅ＳｉＯ_0.5の単位のみを持つポリマーからなるこ
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。
【請求項７】前記外層がフッ素樹脂であることを特徴
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。