JPH10270730A - 太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール

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JPH10270730A
JPH10270730A JP9072408A JP7240897A JPH10270730A JP H10270730 A JPH10270730 A JP H10270730A JP 9072408 A JP9072408 A JP 9072408A JP 7240897 A JP7240897 A JP 7240897A JP H10270730 A JPH10270730 A JP H10270730A
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JP
Japan
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solar cell
cell module
infrared light
light shielding
photoelectric conversion
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Pending
Application number
JP9072408A
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English (en)
Inventor
Michiko Horiguchi
道子 堀口
Yukimi Ichikawa
幸美 市川
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10270730A publication Critical patent/JPH10270730A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】赤外遮光性を有し、太陽光照射下でも昇温が小
さく、光電変換効率が低下しない太陽電池モジュールを
提供する。 【解決手段】電極層2、光電変換層3および他の電極層
4が積層されてなる光電変換素子Uを有するフレキシブ
ル基板1が接着フィルム6を介して防湿フィルム7によ
り封止されてなる太陽電池モジュールにおいて、前記光
電変換素子の光入射側を赤外遮光層9によって被覆す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家屋の屋上などに
設置される、フレキシブルで防湿構造を有する太陽電池
モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】現在、環境保護の立場から、クリーンな
エネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽
電池はその資源(太陽光)が永続的であること、無公害
であることからもっとも注目を集めている。アモルファ
スシリコン太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安
さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電
池の主流となると考えられる。
【0003】従来の太陽電池はガラス基板を用いていた
が、軽量化、施工性、量産性においてプラスチックフィ
ルムまたは金属フィルムなどを基板として用いたフレキ
シブルタイプの太陽電池の研究開発がすすめられてい
る。フレキシブルタイプの太陽電池は、そのフレキシビ
リティを生かしたロールツーロール方式の製造方法によ
り大量生産が可能である。なかでも裏面電極を有する太
陽電池モジュールは基板面積当たりの発電面積が大きい
ことを特長としている。
【0004】図4は従来の裏面電極を有する太陽電池ユ
ニットを模式的に示し、(a)は平面図であり、(b)
は(a)におけるX−X断面図である。絶縁性でフレキ
シブルな樹脂からなるフィルム基板1上に、順次、第1
電極層2、光電変換層3、第2電極層4が積層されてい
る。第1の孔h1の内壁で第1電極層2と裏面電極層5
とが重ねられ、同様に第2の孔h2の内壁で第2電極層
2と裏面電極層とが重ねられてそれぞれが導通してい
る。複数の太陽電池素子が直列接続されるように、各電
極層は適宜パターニングされている。直列接続の両端の
裏面電極は5i と5e である。
【0005】図5は従来の裏面電極を有する太陽電池モ
ジュールを模式的に示し、(a)は平面図であり、
(b)は(a)におけるXX断面図である。複数個の上
記の太陽電池ユニットUの裏面電極5i 、5e は配線L
によりそれぞれ接続され並列接続され、これらの両面に
防湿フィルム6が接着フィルム6によって接着されて、
太陽電池モジュールとされる。
【0006】光電変換層3の代表例は薄膜アモルファス
シリコンのpin 接合である。フィルム基板用材料として
は、ポリイミド、ポリエーテルイミド、パラ系アラミ
ド、フッ素系樹脂などが用いられている。接着フィルム
としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、EVA
と記す)、塩化ビニル共重合体、またはポリビニルアル
コール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)な
どが用いられている。
【0007】防湿フィルムとしては、フッ素系樹脂、ポ
リメチルメタアクリレート、ポリサルホン、ポリエーテ
ルサルホン、ポリ塩化ビニール、ポリカーボネート等の
フィルムが用いられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】アモルファスシリコン
太陽電池は高温中で動作する場合、室温に比べ、光電変
換効率が低下するので、太陽光照射下でも昇温しないこ
とが望ましい。しかし、接着フィルムおよび防湿フィル
ムは太陽光に含まれる赤外光を透過させるので、赤外光
は太陽電池素子に吸収され太陽電池モジュールは昇温す
る。
【0009】また、太陽電池モジュールを建材一体型と
して用いる場合は、防災上の法規制に従い、太陽電池モ
ジュールにはカバーガラスが被せられる。カバーガラス
は太陽電池モジュールを風雨から護るが、風冷効果を妨
げカバーガラスと太陽電池モジュールの間の空気の温度
を上昇させる。昇温を避けるために、カバーガラスを赤
外遮光ガラスとすることがあったが、赤外遮光ガラスは
高価であり太陽電池の普及を妨げている。
【0010】本発明の目的は、赤外遮光性を有し、太陽
光照射下でも昇温が小さく、光電変換効率が低下しない
太陽電池モジュールを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、電極層、光電変換層および他の電極層が積層さ
れてなる光電変換素子を有するフレキシブル基板が接着
フィルムを介して防湿フィルムにより封止されてなる太
陽電池モジュールにおいて、前記光電変換素子の光入射
側は赤外遮光層によって被覆されていることとする。
【0012】前記赤外遮光層は前記光電変換素子に隣接
していると良い。前記赤外遮光層は前記防湿フィルムの
外側を被覆していると良い。前記赤外遮光層は太陽光を
透過する透明フィルム表面に形成されており、この透明
フィルムが前記防湿フィルムに接着フィルムにより接着
されていると良い。前記赤外遮光層には赤外反射剤また
は赤外吸収剤が含まれていると良い。
【0013】前記赤外反射剤は酸化スズまたは酸化イン
ジウムスズであると良い。前記赤外吸収剤は金属錯体色
素であると良い。前記赤外吸収剤は酸化亜鉛であると良
い。
【0014】
【発明の実施の形態】いくつかの材料の光特性(透過率
および反射率の分光特性)を測定した結果、次の2つの
グループが可視光透過率が高く、赤外光透過率が低く、
太陽電池に対する赤外遮光に優れていることが判った。
第1のグループは酸化スズ(SnO)や酸化インジウム
スズ(ITO)などの反射率がやや高く、分光特性のあ
るものであり、第2のグループは酸化亜鉛(ZnO)、
金属フタロシアニン等の金属錯体色素などの反射率は低
く、分光特性のないものである。前者を赤外反射剤、後
者を赤外吸収剤という。
【0015】赤外吸収剤としては金属フタロシアニンな
ど金属錯体色素が有効である。金属としてはFe、Z
n、P、Sbなどが赤外光を反射し、可視光を透過する
ので適している。しかし、赤外吸収剤自体は吸収した赤
外光の一部を熱に換えるので、赤外吸収剤を光電変換素
子からは遠ざけておく方がのぞましい。従って、従来の
太陽電池モジュールの外側に赤外吸収剤を配置するとよ
い。
【0016】また、いずれのグループの材料も容易に微
粉末とすることができ、塗布剤樹脂に混合して、塗布す
ることができる。光特性用試料の作製方法は次の通りと
した。各材料(粉体)を塗布可能とするため、各材料お
よび樹脂を溶剤に混合した塗布液を調製し(詳細は実施
例に記載)、厚さ100μm のPET(ポリエチレンテ
レフタレート)フィルム上に乾燥後の膜厚が約6μm に
なるようにバーコート塗布した後、100℃で6〜10
分熱風乾燥した。
【0017】上記2グループとPETフィルムの光特性
を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】表より、いずれのグループでも、波長10
00nm付近で光透過率は、塗布しない場合と比べ、約半
分の60%になっている。また、反射率は約2倍になっ
ており、赤外光の遮断性に優れていることがわかる。一
方、光電変換(発電)に寄与する波長(400〜600
nm)では、透過率は高く発電には影響がない。 実施例1 図1は本発明に係る赤外遮光層を有する太陽電池モジュ
ールを示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)に
おけるXX断面図である。
【0020】太陽電池ユニットUの第2電極層4上に赤
外遮光層9として赤外反射剤を含む塗膜を形成した。赤
外反射剤としてSnO粉末2重量部と粉末材料の塗布剤
として光の透過率の高いアクリル系樹脂100重量部と
の混合物を約300重量部の有機溶剤(トルエン)に混
合した塗布液を、第2電極層4上に乾燥後の厚さが約6
μm になるようにバーコート塗布した後、100℃で6
〜10分熱風乾燥して、赤外遮光層9を形成した。有機
溶剤としては、他にメチルエチルケトン、β−オキシエ
チルエーテル、キシレンなどを用いることができる。
【0021】上記の赤外遮光層付き太陽電池ユニット
に、従来と同様に、防湿フィルム6を接着フィルム6を
介してラミネートして、太陽電池モジュールとした。上
記の太陽電池モジュールの赤外遮光の効果をつぎのよう
にして調べた。太陽電池モジュールを熱源(温度制御し
た金属板)に密着させ、30mm離れた位置にガラス板を
被せ、このガラス越しにソーラーシミュレータから一定
強度の太陽光を照射した。ガラス板の外側の温度は20
℃に維持し、熱源の温度を制御することにより、ガラス
と太陽電池モジュールとの間の空気の温度(環境温度と
する)を変えて光電変換効率を測定した。図2は本発明
に係る太陽電池モジュールの光電変換効率の環境温度依
存性のグラフである。縦軸は別途測定しておいた太陽電
池モジュールの温度が20℃のときの光電変換効率を1
とした場合の規格化効率である。カーブaがこの実施例
の場合であり、比較のため従来の赤外遮光層を有しない
太陽電池モジュールについても示してある(カーブ
c)。
【0022】環境温度が90℃以上になると従来モジュ
ールの規格化効率が30%低下するのに対し、本発明の
モジュールでは効率低下は約10%になっており、赤外
遮光層の温度上昇防止の効果は明らかである。 実施例2 図3は本発明に係る他の実施例の赤外遮光層を有する太
陽電池モジュールを示し、(a)は平面図であり、
(b)は(a)におけるXX断面図である。
【0023】太陽光が透過するPETの透明フィルム8
表面に、実施例1と同じ赤外遮光層9を形成してた赤外
遮光フィルムを作製した。この赤外遮光フィルムを耐湿
フィルムの接着に用いた接着フィルムと同質の接着フィ
ルム6aを用いて従来の太陽電池モジュールの防湿フィ
ルム6上に接着した。
【0024】透明フィルム8としてはPETの他にポリ
カーボネート、アクリル系樹脂などの太陽光が透過する
フィルムを用いることができる。この太陽電池モジュー
ルにおいても、実施例1と同様に太陽光照射による昇温
は小さく、高い環境温度においても光電変換効率は低下
しなかった。このフィルム構成によると、赤外遮光フィ
ルムを別途作製ロールに巻き取っておくことができるた
め、ラミネート工程をロールツーロール方式にすること
ができ、1太陽電池ユニット毎に赤外遮光を塗布する場
合よりも量産性に優れている。 実施例3 実施例2の構成において、赤外反射剤にかえて赤外吸収
剤を用いた。赤外吸収剤では赤外光吸収に従う発熱があ
るので、赤外吸収剤を光電変換層から遠ざけておくこと
が望ましい。
【0025】赤外吸収剤としてFeフタロシアニン色素
2重量部と塗布剤としてアクリル系樹脂100重量部の
混合物を300重量部有機溶剤に混合した塗布液を、厚
さ100μm のPETフィルムに乾燥後の厚さが約6μ
m になるようにバーコート塗布した後、100℃で6〜
10分熱風乾燥して、赤外遮光層9を形成し、赤外遮光
フィルムとした。
【0026】この赤外遮光フィルムを実施例2と同様に
従来の太陽電池モジュールにラミネートした。この太陽
電池モジュールの環境温度依存性を実施例1と同様に測
定した。図2のカーブbがその結果である。吸収剤の場
合と同じく60〜90℃の範囲での赤外遮光層の温度上
昇防止の効果は明らかである。
【0027】透明フィルムとしてはPET、ポリカーボ
ネート、アクリル系樹脂を用いることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、電極層、光電変換層お
よび他の電極層が積層されてなる光電変換素子を有する
フレキシブル基板が接着フィルムを介して防湿フィルム
により封止されてなる太陽電池モジュールにおいて、前
記光電変換素子の光入射側を赤外遮光層によって被覆し
たため、赤外遮光層は可視光を透過させ、赤外光を遮光
するので光電変換素子には赤外光は届かず、その温度上
昇は低く、光電変換効率は低下しない。
【0029】また、カバーガラスを必要としないのでフ
レキシビリティは損なわれず、設置場所を選ばない。特
に赤外遮光層が太陽光を透過する透明フィルム表面に形
成されている遮光フィルムを用いる場合は、ロールツー
ロール方式のラミネート方法が適用でき、量産性が良
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る赤外遮光層を有する太陽電池モジ
ュールを示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)
におけるXX断面図
【図2】本発明に係る太陽電池モジュールの光電変換効
率の環境温度依存性のグラフ
【図3】本発明に係る他の実施例の赤外遮光層を有する
太陽電池モジュールを示し、(a)は平面図であり、
(b)は(a)におけるXX断面図
【図4】従来の裏面電極を有する太陽電池ユニットを模
式的に示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)に
おけるX−X断面図
【図5】従来の裏面電極を有する太陽電池モジュールを
模式的に示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)
におけるXX断面図
【符号の説明】
1 フィルム基板 2 第1電極層 3 光電変換層 4 第2電極層 5 裏面電極 5i 、5e 両端の裏面電極 h1 第1孔 h2 第2孔 L 配線 U 太陽電池ユニット 6 接着フィルム 6a 接着フィルム 7 防湿フィルム 8 透明フィルム 9 赤外遮光層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極層、光電変換層および他の電極層が積
    層されてなる光電変換素子を有するフレキシブル基板が
    接着フィルムを介して防湿フィルムにより封止されてな
    る太陽電池モジュールにおいて、前記光電変換素子の光
    入射側は赤外遮光層によって被覆されていることを特徴
    とする太陽電池モジュール。
  2. 【請求項2】前記赤外遮光層は前記光電変換素子に隣接
    してい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】前記赤外遮光層は前記防湿フィルムの外側
    を被覆してい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。
  4. 【請求項4】前記赤外遮光層は太陽光を透過する透明フ
    ィルム表面に形成されており、この透明フィルムが前記
    防湿フィルムに接着フィルムにより接着されていること
    を特徴とする請求項3に記載の太陽電池モジュール。
  5. 【請求項5】前記赤外遮光層には赤外反射剤または赤外
    吸収剤が含まれていることを特徴とする請求項1ないし
    4に記載の太陽電池モジュール。
  6. 【請求項6】前記赤外反射剤は酸化スズまたは酸化イン
    ジウムスズであることを特徴とする請求項5に記載の太
    陽電池モジュール。
  7. 【請求項7】前記赤外吸収剤は金属錯体色素であること
    を特徴とする請求項5に記載の太陽電池モジュール。
  8. 【請求項8】前記赤外吸収剤は酸化亜鉛であることを特
    徴とする請求項5に記載の太陽電池モジュール。
JP9072408A 1997-03-25 1997-03-25 太陽電池モジュール Pending JPH10270730A (ja)

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