JPH11179835A - 太陽電池用表面保護材 - Google Patents

太陽電池用表面保護材

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JPH11179835A
JPH11179835A JP9364891A JP36489197A JPH11179835A JP H11179835 A JPH11179835 A JP H11179835A JP 9364891 A JP9364891 A JP 9364891A JP 36489197 A JP36489197 A JP 36489197A JP H11179835 A JPH11179835 A JP H11179835A
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JP
Japan
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solar cell
titanium oxide
oxide fine
fine particles
protective material
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Application number
JP9364891A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Iimura
満男 飯村
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】太陽電池の表面保護材の改良により太陽電池の
長期使用中での発電効率を向上させる。 【解決手段】フッ素樹脂系フィルム1の表面に酸化チタ
ン微粒子21をバインダ−22、例えばシリカで担持さ
せた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池の表面保護
に使用する太陽電池用表面保護材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】屋外に設置して使用する太陽電池におい
ては、表面を保護材で被覆することが必要である。この
表面保護材には、汎用の保護材に要求される機械的強
度、耐熱性、耐吸湿性、耐光劣化性の外に、太陽電池素
子への入射光束を低下させないように優れた光透過性が
要求され、従来においては、フッ素樹脂系フィルムが使
用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このフッ素樹脂系フィ
ルムは難付着性であり、プラスチックフィルム中汚れ難
いフィルムに属している。しかしながら、上記太陽電池
を屋外設置で使用する場合、空気中に含まれる塵埃が空
気中に含まれる微量の有機物と一体に堆積されて保護材
表面が経時的に汚されることは避け難く、太陽電池素子
への入射光束の減少による発電効率の低下を免れ得な
い。
【0004】従来、上記フッ素樹脂系フィルム保護材の
表面汚れの防止を図るために、フッ素樹脂系フィルムの
表面にフッ素樹脂よりも難付着性の樹脂の薄膜を設ける
こと、例えば、シリコン樹脂薄膜を設けることが公知で
ある(特公平5−5250号)。しかしながら、シリコ
ン樹脂薄膜の被覆のもとでも、3ヵ月以上の長期屋外暴
露で表面汚れによる発電効率の低下が観られる。
【0005】ところで、空気中の浮遊有機物による表面
汚れを防止するために、酸化チタン微粒子を表面に担持
させることが知られている。この酸化チタン微粒子によ
る汚れ防止のメカニズムは、酸化チタンが一定のバンド
ギャップを有する半導体であり、そのバンドギャップ以
上のエネルギ−を有する波長の光で励起されて導電帯に
電子が、価電子帯に正孔が発生し、酸化チタン微粒子と
接触する有機物がその電子による酸化力や正孔による還
元力で分解されて有機物の付着性が喪失されることにあ
る。この酸化チタン微粒子の表面担持による汚れ防止法
では、前記したシリコン樹脂膜による汚れ防止法に較べ
て、光透過性に劣り、それだけ初期発電効率の低下が
大きい、酸化チタンの励起のために光エネルギ−が吸
収されるから、それだけ太陽電池素子への入射光束が減
少される、等の点で配慮が必要である。
【0006】しかしながら、本発明者の検討結果によれ
ば、酸化チタン微粒子で吸収される太陽光中の波長領域
が300〜400nmであるのに対し、太陽電池素子
(アモルファス−Si)では太陽光中の400〜700
nm波長領域で出力の大部分が発生され、300〜40
0nm波長領域が太陽電池の出力に影響することが殆ど
ないことから、については、さして問題にはならない
と推定される。更に、酸化チタン微粒子の優れた汚れ防
止性能のために初期の発電効率を長期にわたって保持で
き、フッ素樹脂系フィルム単独の場合やシリコン樹脂薄
膜被覆の場合での汚れをよく抑制し経時的に全体として
発電効率を高くできることから、上記にもかかわら
ず、発電効率の有効な向上を図り得ると推定される。
【0007】本発明の目的は、上記検討結果に基づき、
太陽電池の表面保護材の改良により太陽電池の長期使用
中での発電効率を向上させることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池用
表面保護材は、フッ素樹脂系フィルムの表面に酸化チタ
ン微粒子をバインダ−、例えば二酸化珪素で担持させた
ことを特徴とする構成である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図1は本発明に係る太陽
電池用表面保護材を示している。図1において、1はフ
ッ素樹脂系フィルムである。21はフッ素樹脂系フィル
ム1の表面に二酸化珪素等のバインダ−22で担持させ
た酸化チタン微粒子であり、二酸化珪素層中に分散され
ている。2は酸化チタン微粒子担持層を示している。3
はフッ素樹脂系フィルム1の裏面に設けた接着剤層であ
る。上記フッ素樹脂系フィルム1には、エチレン−テト
ラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン
−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テト
ラフルオロエチレン−ヘキサフロオロプロピレン共重合
体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオロ
ライド等を使用でき、特に、エチレン−テトラフルオロ
エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロ
エチレン−ヘキサフロオロプロピレン共重合体が光透過
性に優れており好適である。フッ素樹脂系フィルム1の
厚さは、通常5〜100μmとされる。
【0010】上記酸化チタン微粒子の粒径は1〜100
nmであり、酸化チタン微粒子担持層2の厚さは100
〜500nmとされている。酸化チタン微粒子/二酸化
珪素の重量比は9/1〜5/1とすることが好ましい。
5/1未満では、酸化チタン微粒子による汚れ防止効果
が少なく、また9/1を超えると光透過性の低下により
初期発電効率が低くなって全体的な発電効率の向上が少
なくなるからである。この酸化チタン微粒子にはアナタ
−ゼ型の結晶構造のものを使用することが好ましい。
【0011】上記の酸化チタン微粒子担持層2を形成す
るには、SiO2ゾルに酸化チタン微粒子を分散させた
溶液をフッ素樹脂系フィルムに塗布・乾燥する方法を使
用でき、SiO2ゾルはエトキシシランを水とエタノ−
ルやプロパノ−ルとの溶媒に溶解することにより得るこ
とができ、SiO2ゾルに酸化チタン微粒子を分散させ
るには、ボ−ルミルを用いることができる。上記の酸化
チタン微粒子担持層2とフッ素樹脂系フィルム1との結
着性を高めるために、フッ素樹脂系フィルムの表面エネ
ルギ−を低くしたり、粗面化処理を行うことが好まし
い。この粗面化処理は、化学的エッチング、コロナ処
理、スパッタエッチング等により行うことができる。上
記接着剤3には、例えばエチレン−酢酸ビニル共重体、
エチレン−エチレン−エチルアクリレ−ト共重合体等の
ホットメルト接着剤層を使用することができる。
【0012】本発明に係る保護材においては、屋外設置
の太陽電池モジュ−ルの透明電極側面に酸化チタン微粒
子担持層を外側にして被覆され、太陽電池モジュ−ルと
しては、例えば透明電極とアモルファス−Siと裏面電
極とからなるセルを複数個集積した集積タイプが一般的
である。この太陽電池モジュ−ルの使用中、太陽光によ
って表面の酸化チタン微粒子がそのバンドギャップ以上
のエネルギ−の波長光を吸収して励起され、また太陽電
池素子(アモルファス−Si)がそのバンドギャップ以
上のエネルギ−の波長光を吸収して励起される。而し
て、空気中に含まれる塵埃が空気中に含まれる有機物と
一体化して表面保護材上に堆積されても、有機物が励起
酸化チタン微粒子によって酸化分解され塵埃の表面保護
材への付着が阻止されるため、堆積塵埃がその後の雨水
で洗い流されて保護材表面の汚れが防止される。
【0013】図2において、曲線aは太陽輻射スペクト
ルの波長λ(nm)−光束密度特性を、曲線bはアモル
ファス−Siの波長λ(nm)−吸収係数α特性をそれ
ぞれ示し、上記酸化チタン微粒子が吸収する波長領域3
00〜400nmが太陽電池の出力に殆ど影響しないこ
とが理解できる。従って、酸化チタン微粒子による光エ
ネルギ−の吸収にもかかわらず、アモルファス−Siの
発電効率に影響を与えることなく保護材の表面汚れを防
止でき、入射光束量を初期のままに保持して初期発電効
率を半永久的に維持できる。而して、次ぎの実施例と比
較例との対比からも明らかなように、表面保護材に酸化
チタン微粒子を担持させたことによる光透過性の低下に
基づく起電力の減少にもかかわらず(担持させない場合
に対し起電力がβ%になるとする)、屋外設置での表面
保護材の汚れ軽減による起電力保持率の増大により(起
電力保持率をγ%)、βγ%を充分に高くでき終局的に
発電効率の上昇を図ることができる。
【0014】
【実施例】〔実施例1〕エトキシシランを水−エタノ−
ル−フロパノ−ル(重量比%は3/27/70)の混合
溶媒に溶解し、40℃×5時間の条件で撹拌し、この撹
拌液を室温で放置してSiO2ゾルを得、このSiO2
ルにアナタ−ゼ型酸化チタン微粒子をTiO2/SiO2
の重量比を90/10としてボ−ルミルを用いて分散さ
せた。この酸化チタン微粒子分散SiO2ゾル溶液を厚
さ50μmのエチレン−テトラフルオロエチレン共重合
体フィルム上に滴下しスピンコ−トにより塗布し、15
0℃×1時間で乾燥して厚さ300nmの酸化チタン微
粒子担持層を形成して表面保護材を製作した。この表面
保護材を酸化チタン微粒子担持層を外側に向けエチレン
−酢酸ビニル共重合体を接着剤として試験用太陽電池セ
ルの透明電極上に接着被覆し、そのセルの裏面側をナイ
ロンフィルムで絶縁し、更に補強鋼板を積層して太陽電
池モジュ−ルを作成した。
【0015】〔実施例2〕実施例1に対しTiO2/S
iO2の重量比を40/60とした以外、実施例1と同
じとし、実施例1と同様にして太陽電池モジュ−ルを作
成した。
【0016】〔実施例3〕実施例1に対しフッ素樹脂系
フィルムに両面を10kW・s/cm2の条件でスパッタエッチ
ングした厚さ50μmのテトラフルオロエチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体フィルムを使
用した以外、実施例1と同じとし、実施例1と同様にし
て太陽電池モジュ−ルを作成した。
【0017】〔比較例1〕表面保護材として酸化チタン
微粒子担持層の形成を省略した厚さ50μmのエチレン
−テトラフルオロエチレン共重合体フィルムを使用し、
この表面保護材を用いて実施例1と同様にして太陽電池
モジュ−ルを作成した。 〔比較例2〕実施例1に対しTiO2の添加を省略した
100%SiO2ゾルを用い、実施例1と同じ塗布・乾
燥条件、同じ厚さで二酸化珪素層を形成して表面保護材
を得、この表面保護材を用いて実施例1と同様にして太
陽電池モジュ−ルを作成した。
【0018】これらの実施例及び比較例の太陽電池モジ
ュ−ルについて、キセノンランプによる光照射、降雨を
模擬してのサイクル散水のもとで屋外暴露試験を行い、
初期起電力及び屋外暴露試験500時間後の起電力保持
率〔(屋外暴露試験500時間後の起電力)×100%
/(初期起電力)〕を測定したところ、次ぎの通りであっ
た。ただし、初期起電力(β)は比較例1の初期起電力に
対する比で表してある。
【0019】
【表1】
【0020】上記βγ%は経時的な相対的起電力を表
し、暴露試験500時間経過で既に実施例の方が比較例
に較べて高く、その差は時間の経過に伴いますます増大
していくものと期待される。これは酸化チタン微粒子担
持表面層による光透過率の低下があっても、酸化チタン
微粒子による汚れ防止作用により経時的な起電力保持率
を充分に高く維持でき、しかも酸化チタン微粒子に吸収
される波長領域が太陽電池の励起波長領域より外れてい
て酸化チタン微粒子での光エネルギ−の吸収が太陽電池
への光入力を実質上減じることがないことによると推定
される。
【0021】
【発明の効果】この試験結果からも明らかなように、本
発明に係る表面保護材で表面保護した太陽電池モジュ−
ルにおいては、屋外設置にもかかわらず、長時間経過後
も高い起電力を保持し得る。従って、本発明に係る表面
保護材によれば、太陽電池の発電効率を長期にわたり高
く保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池用表面保護材を示す図面
である。
【図2】アモルファス−Siの光吸収スペクトルを示す
図である。
【符号の説明】
1 フッ素樹脂系フィルム 21 酸化チタン微粒子 22 バインダ−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ素樹脂系フィルムの表面に酸化チタン
    微粒子をバインダ−で担持させたことを特徴とする太陽
    電池用表面保護材。
  2. 【請求項2】バインダ−が二酸化珪素である請求項2記
    載の太陽電池用表面保護材。
JP9364891A 1997-12-19 1997-12-19 太陽電池用表面保護材 Pending JPH11179835A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007067248A (ja) * 2005-09-01 2007-03-15 Fuji Electric Holdings Co Ltd 太陽電池モジュール
WO2007091479A1 (ja) * 2006-02-10 2007-08-16 Sustainable Titania Technology Inc. 基体の保護方法
JP2013026243A (ja) * 2011-07-14 2013-02-04 Toshiba Corp 表面防汚コート付太陽電池パネル

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