JPH11284216A

JPH11284216A - 光起電力素子、太陽電池モジュ―ル、その製造方法、施工方法及び太陽光発電システム

Info

Publication number: JPH11284216A
Application number: JP11024971A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takada; 健司高田; Masahiro Mori; 昌宏森; Ayako Komori; 綾子小森; Masaaki Matsushita; 正明松下; Meiji Takabayashi; 明治高林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで、信頼性が高く、特に自由に加工
できる意匠性に優れた光起電力素子及び太陽電池モジュ
ールを提供する。【解決手段】少なくとも可撓性基板及び集電電極を有
する光起電力素子を有する太陽電池モジュールを光起電
力素子を含む部分で加工する際、加工に伴う歪みが前記
可撓性基板の平面方向かつ前記集電電極の略垂直方向と
なるように加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低コストで信頼性の
高い太陽電池モジュールに関し、特に自由に加工できか
つ意匠性に優れた屋根材一体型太陽電池モジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】地球環境問題が深刻化するなかで、太陽
光エネルギーは火力発電、原子力発電などの有害な副産
物を生成しないクリーンエネルギーとして近年、非常に
注目されるようになった。また限りある地球上の資源に
対し、枯渇することのない無限エネルギーとしても太陽
光エネルギーの有効活用が望まれている。

【０００３】また一方で火力発電や原子力発電のような
1元型エネルギーシステムでは震災等の災害がおきた場
合、エネルギー供給が断絶したり、またその復旧に非常
に時間がかかったりといった問題がある。太陽光エネル
ギーは晴れている地域であればエネルギーとしていつで
も利用できることから、分散型の独立エネルギー源とし
ての利用価値が高い。

【０００４】これらのニーズから住宅屋根上で使用でき
る太陽電池モジュールの開発が促進され、現在は太陽光
発電システムの施工や運用にあたっての制度も整ってき
た。

【０００５】太陽光発電システムは、その電力源として
複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池アレイが
必要となる。一般住宅用としては3kWの太陽光発電シス
テムが標準であり、その場合は南面の屋根の大部分を太
陽電池アレイが占める。

【０００６】太陽電池アレイを住宅屋根上に設置する構
造としては、架台設置型構造と屋根材一体型構造の2種
類に大別される。それぞれについて以下に説明する。

【０００７】架台設置型構造とは、屋根上に架台を設置
して、その上に太陽電池パネルを並べた構造になってい
る。そのため、既存の屋根に太陽電池アレイを後から設
置できるという利点がある。しかしながら屋根全体の重
量が重くなることから、住宅の耐震性を低下させ、また
架台や太陽電池パネルの設置コストがかかる。

【０００８】屋根材一体型構造は、屋根材一体型太陽電
池モジュールから構成されている。屋根材一体型太陽電
池モジュールは、従来の屋根材に太陽電池が一体的にモ
ジュール化されているため、通常の屋根との互換性に優
れている。例えば、施工に関しても、従来の屋根材と同
じ工法を用いることができ、また屋根材を固定するため
に必要な吊り子等の備品もそのまま用いる事ができる。
また架台も必要無く、ただ屋根を葺くだけで太陽電池ア
レイが得られることから、屋根材一体型構造を採用する
と非常に設置コストが安くなる。

【０００９】しかも屋根重量も架台設置型構造に比べる
と遥かに軽量であることから、耐震性にも優れる。また
屋根材と一体化しているため、屋根デザインとも融合
し、美観性にも優れるという利点がある。

【００１０】上記のように屋根材一体型太陽電池モジュ
ールはその利点が多いことから、本発明者らは、その研
究開発に注力している。

【００１１】特開平07-302924号公報に屋根材一体型太
陽電池モジュールが開示されている。屋根一体型太陽電
池モジュールはその製造方法においても、平板状の太陽
電池モジュールを従来の屋根材用のローラーフォーマー
成形機等で加工する事ができ、新しい設備投資も必要な
く低コストで製造できる。この特開平07-302924号公報
に記載の太陽電池モジュールは、屋根材と同様に加工す
ることができるようにするため、フレキシブルなアモル
ファスシリコン半導体を有する光起電力素子を、従来か
ら屋根材として使用されている鋼板上に樹脂で絶縁封止
した構成となっている。これは横葺き式の屋根材であり
光起電力素子は屋根材の平坦部に配置されていることか
ら光起電力素子には歪みが生じ難い構造になっている。

【００１２】以下に屋根一体型太陽電池について説明す
る。

【００１３】図１０は代表的な屋根材一体型太陽電池モ
ジュールの平面図と断面図である。図１０に於いて、１
００１は表面部材、１００２は封止材、１００３は光起
電力素子(光起電力素子群)、１００４は裏面絶縁材、１
００５は裏面部材である。より具体的には、表面部材１
００１はＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン
共重合体）フィルムであり、封止材１００２はＥＶＡ
（エチレン−酢酸ビニル共重合体）である。受光面側の
封止材１００２には外部からの引っ掻きを考慮して、表
面保護強化材（不図示）が含浸されてる。表面保護強化
材としては具体的には、ガラス不織布が用いられてい
る。光起電力素子１００３としてはアモルファスシリコ
ン半導体素子、裏面絶縁材１００４としては、PET(ポリ
エステル)フィルムが用いられている。裏面部材１００
５としては、塗装亜鉛鋼板が用いられている。

【００１４】図１１は代表的な従来の光起電力素子の平
面図と断面図である。前記可撓性基板１１０１上に、半
導体光活性層１１０２、透明電極層１１０３が形成さ
れ、更に透明電極層１１０３上には集電電極１１０４及
びバスバー電極１１０５が形成されている。

【００１５】光起電力素子１１０６が光を受けると、電
気は半導体光活性層１１０２から、可撓性基板１１０１
と透明電極層１１０３を両極として発生する。この場
合、可撓性基板１１０１は導電性基板である。透明電極
層１１０３側の電気は集電電極１１０４に集められ、さ
らにバスバー電極１１０５に集約されてから外部に取り
出される。集電電極１１０４は光を半導体光活性層１１
０２に多く取り入れるため、なるべく影になる面積を小
さくする工夫がされている。

【００１６】集電電極について、更に詳細に説明する。
図１２は代表的な２種類の集電電極の断面図である。図
１２(a)は導電性ペーストからなる集電電極であり、そ
の製造方法を述べる。透明電極層１２０１上にまずバリ
ア層１２０２である第１導電性ペーストをスクリーン印
刷し、加熱により硬化させる。次に導電材１２０３であ
る第２導電性ペーストを同様にスクリーン印刷し、加熱
により硬化させて形成する。

【００１７】図１２(b)は導電性ワイヤーからなる集電
電極であり、その製造方法を述べる。予めバリア層１２
０２をコートした導電材１２０３すなわち導電性ワイヤ
ーを透明電極層１２０１上に熱圧着することにより形成
する。

【００１８】集電電極は透明電極層の電気を集めて、バ
スバー電極まで運ぶ役割を果たす。導電材はその主要電
流路であり、低抵抗な材料が用いられる。例えば銀ペー
スト、半田、金属メッキ、金属ワイヤー等である。

【００１９】バリア層は導電材が半導体光活性層に拡散
するのを防止したり(拡散)、湿度によりイオン化した導
電材が、光起電力素子が発電した際に発生する電界によ
って透明電極層へ移動する(マイグレーション)のを防止
している。

【００２０】拡散により、導電材が半導体光活性層内に
達すると光起電力素子の電気特性に影響を及ぼし、ま
た、マイグレーションにより、半導体光活性層の欠陥部
に導電材が浸入すると光起電力素子が短絡してしまう。

【００２１】ところで近年は、個々のオリジナル性を重
視する傾向にあり、これは建材や太陽電池においても例
外ではない。さまざまなニーズに答えた多種多様な形状
をもった太陽電池あるいは建材を作成していくために
は、光起電力素子上を常に平坦に保つのではなく、光起
電力素子を含む太陽電池モジュールのすべての領域を加
工することが可能な、意匠性に優れた太陽電池モジュー
ルが望まれている。

【００２２】このような、ニーズの多様性に対応する一
つの例として、特開平8-222752号公報、特開平8-222753
号公報、特公平6-5769号公報に、波型形状のような立体
的形状を有する太陽電池モジュールが開示されている。
いずれも、光利用効率をよくするために波状に光起電力
素子を配置しており、その製造方法としては波形状に加
工した鋼板等に後工程で光起電力素子を接着剤で貼り付
ける方法が採用されている。

【００２３】また、アモルファスシリコン半導体を変形
させた場合の特性についての報告もされている。例え
ば、Appl.Phys.Lett.54(17),1989,p.1678-1680,"Electr
ical properties of hydrogenated amorphous silicon
layers on polymer film substrate under tensile str
ess"では、PET基板（100μm厚を）上にアモルファスシ
リコン単膜(0.5μm厚、主にI-typeアモルファスシリコ
ン）を積層することにより形成したアモルファスシリコ
ン層を引張り、その暗状態での抵抗の変化が報告されて
いる。この報告の詳細は以下のような内容である。『ア
モルファスシリコン層を引張ると7000μεまでは、ピエ
ゾ効果で徐々に抵抗は高くなり（可逆的）、7000μεか
らは、弱いSi-Si結合が切断されるため、急に抵抗があ
がる（不可逆的）。ただし、7000με以上歪ませたこと
により抵抗があがったアモルファスシリコン層も150℃/
1時間のアニールによりもとにもどる。』

【００２４】また、J.Appl.Phys.66(1),1989,p.308-31
1,"Effect of mechanical strain onelectrical charac
teristics of hydrogenated amorphous silicon juncti
ons"では、pin接合をもつアモルファスシリコンのピエゾ
効果が報告されている。この報告の詳細は以下のような
内容である。『pin接合をもつアモルファスシリコンに
ついて、pin接合と平行に歪ませたとき、7500μεの引
張り応力下では、順方向および逆方向ともに電流は8％
減少する(暗状態)。また7500μεの圧縮応力下で電流は
８％増加する。』

【００２５】また特開平9-177274号公報では、具体的に
可撓性光起電力素子を曲げる方法が開示されている。集
電電極の長手方向と平行に曲がらない様に曲げ規制部材
を設けることで、剛性の高い集電電極が曲面に追従でき
ず、透明電極層から剥離するのを防止している。また特
開平4-266069号公報においても、可撓性を有する光起電
力素子を曲げる方法が開示されている。ここでは、表面
にある決められた凹凸を有する光起電力素子を6%以下の
延び変形で加工することで電気特性の低下の無い太陽電
池モジュールが得られることが記載されている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
07-302924号公報に記載の屋根一体型太陽電池モジュー
ルは光起電力素子に歪みが生じるような加工はされてお
らず、近年の多様なニーズに対応できる高い加工性を有
する屋根材一体型太陽電池モジュールではない。

【００２７】一方、特開平8-222752号公報、特開平8-22
2753号公報、特公平6-5769号公報等に記載の波形状太陽
電池モジュールは光起電力素子が波型に配置されてはい
るが、光起電力素子にかかる具体的なストレス、及びそ
のストレスによる影響およびそれらの信頼性については
まったく触れられていない。しかも前記波形状太陽電池
モジュールは、光起電力素子と波形状の銅板等を別々に
作成し、それらを後で貼り合わせることにより作成され
るため生産性が高いとは言えず、屋根材一体型太陽電池
モジュールに期待されている太陽電池の低コスト化を実
現することが困難である。

【００２８】Appl.Phys.Lett.54(17),1989,p.1678-168
0,"Electrical properties of hydrogenated amorphous
silicon layers on polymer film substrate under te
nsilestress"、および、J.Appl.Phys.66(1),1989,p.308
-311,"Effect of mechanicalstrain on electrical cha
racteristics of hydrogenated amorphous siliconjunc
tions"には、光起電力素子を歪ませて使用する、あるい
は、光起電力素子を歪ませた状態でモジュール化すると
いうような記載も示唆もない。さらに、このように光起
電力素子を歪ませた太陽電池モジュールでの信頼性評価
もまったく行われていない。

【００２９】また特開平9-177274号公報では、具体的に
可撓性光起電力素子を曲げる時の方法について述べられ
ているが、単に曲げたときに、剛性の高い集電電極の透
明電極層からの剥離についての記述しかなく、曲げた時
の半導体光活性層や透明電極層に関する記述はない。ま
た、実際の光起電力素子の加工では曲がらずに、平坦に
引き伸ばされている場合もあり、その場合の光起電力素
子の変形に対する信頼性、また曲げによる光起電力素子
の半導体光活性層や透明電極層への影響は考慮されてい
ない。

【００３０】上述のように、さまざまなニーズに応えた
多種多様な形状をもった太陽電池モジュールが求められ
ており、光起電力素子を常に平坦に保つのではなく、光
起電力素子を含む太陽電池モジュールのすべての領域を
加工することが可能な、意匠性に優れた太陽電池モジュ
ールが望まれている。

【００３１】しかしながら、現在のところ加工された光
起電力素子の信頼性や、その加工条件の具体的な記述は
少なく、一般の屋根材成形機で光起電力素子部分も含め
て加工された屋根材一体型太陽電池モジュールは実用化
できていない。

【００３２】本発明者等は光起電力素子部分で加工した
太陽電池モジュールの開発を新規に行っている。

【００３３】本発明は、光起電力素子の有無にかかわら
ず、自由な領域で、従来からの形成機で加工が可能な、
信頼性ある太陽電池モジュールを得ることで、意匠性に
優れ、低コスト、信頼性も兼ね備えた屋根材一体型太陽
電池モジュールを提供することを目的としている。

【００３４】上記を実現するには加工された太陽電池モ
ジュールの信頼性を確保することが不可欠であるが、ロ
ーラーフォーマー成形機やプレス成形機で太陽電池モジ
ュールを加工する際、発生する応力により各構成部材に
歪みが生じる。特に、本発明における歪みとは、新規に
太陽電池モジュール内の光起電力素子に生じる歪みであ
る。光起電力素子の歪みは外観上は、例えば平坦で問題
なくとも、太陽電池モジュールの電気特性、及び信頼性
に影響する。

【００３５】図１１のような代表的な光起電力素子に、
歪みを加えた場合、引っ張り方向又は圧縮方向の歪みを
加えた場合の光起電力素子の信頼性に関して述べる。

【００３６】この場合、光起電力素子は曲面になる場合
もあるし、平坦のままである場合もあるが、いずれも引
っ張り方向又は圧縮方向の歪みが加わることにより各構
成部材が伸び又は縮み変形する。歪みが小さくて各構成
部材のクラック発生臨界値以下であれば、各構成部材は
伸びて又は縮んでその変形に追従できる。しかしながら
歪みが大きくなり、各構成部材がクラック発生臨界値を
超えて変形した場合はクラックが発生する。

【００３７】以下に各構成部材に歪みが生じた場合につ
いて述べる。

【００３８】可撓性基板は可撓性を有しているため、あ
る程度の大きな歪みに対してもその変形に追従できる
が、半導体光活性層及び透明電極層はクラック発生臨界
値が比較的小さく、それより大きな歪みを受けるとクラ
ックが発生する。透明電極層に発生するクラックは、大
きな影響はないが、半導体光活性層にクラックが発生し
た場合、そのクラックに導電材が侵入すると光起電力素
子の可撓性基板と透明電極層が短絡し、光起電力素子の
電気特性が低下する。例えば集電電極には、一般的に導
電性の良い材料が使用されていることから、その集電電
極の下でクラックが発生すると短絡が発生する可能性が
大きい。

【００３９】集電電極に歪みが生じた場合、集電電極の
導電材は抵抗が小さな金属のような可撓性材料である場
合が多いことから、歪みに応じて変形できるが、バリア
層には酸化物やカーボンが利用される場合が多いことか
ら、これらの材料は比較的クラック発生臨界値が小さ
く、歪みによるクラックが発生しやすい。バリア層にク
ラックが発生すると導電材がバリア層を通過し、欠陥部
に侵入して光起電力素子の短絡が起こりやすい、また加
工によるクラックが集電電極の下に発生した場合には、
光起電力素子はほとんど短絡してしまう。

【００４０】このように光起電力素子の構成部材の内、
クラック発生臨界値が比較的小さい部材は半導体光活性
層、透明電極層、集電電極のバリア層である。

【００４１】なかでも光起電力素子の信頼性に影響する
半導体光活性層、集電電極のバリア層をいかにクラック
発生臨界値以下の歪みで加工するかが、意匠性の高い太
陽電池モジュールの信頼性を担保する上で重要である。

【００４２】しかしながら、一方で上記のような構成部
材それぞれのクラック発生臨界値内における加工は制約
が大きく、建材等としての太陽電池モジュールの意匠性
の向上を狙うような自由度の高い太陽電池モジュールの
加工は望めない。

【００４３】以上を考慮して、本発明者等は加工された
光起電力素子の信頼性を高めることで、自由に加工でき
る意匠性の高い太陽電池モジュールの実用化を進めるた
めに、次項目を課題に挙げる。 (１)光起電力素子の加工において、半導体光活性層に生
じる歪みは、集電電極の下ではクラック発生臨界値以下
の歪みにする。これにより集電電極の下のクラックの発
生を防止し、マイグレーションや短絡の発生を抑制す
る。このように集電電極の下にクラックが生じない範囲
で光起電力素子を自由に加工することにより、太陽電池
モジュールの意匠性を高める。 (２)光起電力素子の加工において、集電電極のバリア層
に生じる歪みは、クラック発生臨界値以内の歪みで加工
させる。これにより集電電極下に欠陥が存在しても、ま
たは万が一集電電極の下に加工によるクラックが発生し
てもマイグレーションや短絡を防止することができる。
このようにバリア層にクラックが生じない範囲で光起電
力素子を自由に加工することにより、太陽電池モジュー
ルの意匠性を高める。

【００４４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みてなされたものである。

【００４５】本発明は、可撓性基板上に少なくとも半導
体光活性層と集電電極とをこの順に有する光起電力素子
において、前記集電電極間の下の前記半導体光活性層に
クラックが存在し、前記集電電極直下の前記半導体光活
性層にクラックが存在しないことを特徴とする光起電力
素子である。

【００４６】また、本発明は、可撓性基板上に少なくと
も半導体光活性層と集電電極とをこの順に有する光起電
力素子を有する太陽電池モジュールにおいて、前記集電
電極間の下の前記半導体光活性層にクラックが存在し、
前記集電電極直下の前記半導体光活性層にクラックが存
在しないことを特徴とする太陽電池モジュールである。

【００４７】本発明は上記構成とすることによって、集
電電極の導電材が集電電極下の半導体光活性層のクラッ
クに進入することにより生じる光起電力素子の短絡を防
止することができることから、太陽電池モジュールの信
頼性を向上させることができる。

【００４８】さらに、本発明は、可撓性基板上に少なく
とも半導体光活性層と集電電極とをこの順に有する光起
電力素子を有する太陽電池モジュールの製造方法におい
て、前記光起電力素子の少なくとも一部を変形させる加
工工程を有しており、該加工工程は前記集電電極間の下
の前記半導体光活性層にクラックを形成し、前記集電電
極直下の前記半導体光活性層にクラックを形成しないこ
とを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法である。

【００４９】本発明は上記構成とすることによって、集
電電極の導電材が集電電極下の半導体光活性層のクラッ
クに進入することにより生じる光起電力素子の短絡を防
止することができることから、太陽電池モジュールの信
頼性を向上させることができる。

【００５０】前記加工工程により発生する歪みは前記可
撓性基板の平面方向かつ前記集電電極の略垂直方向であ
ることが好ましい。

【００５１】かかる構成により、光起電力素子を半導体
光活性層のクラック発生臨界値より大きな歪みで加工し
ても、その歪みは集電電極間に集中し、集電電極の下に
位置する半導体光活性層にクラックは発生しない。

【００５２】図を用いて、更に詳細に説明する。図１３
は代表的な光起電力素子を集電電極に対して略垂直方向
に切断した断面の簡略図である。図中の１３０１は集電
電極であり、その部分は凸状、逆に集電電極間１３０４
は凹状になっている。図中の矢印１３０２は、本発明の
可撓性基板１３０３と平面方向、且つ集電電極１３０１
に対して略垂直方向にかかる歪み１３０２を表してい
る。

【００５３】この歪み１３０２は一例として、集電電極
１３０１どうしが引き離される方向であるとする。つま
り凸凹が広がる方向に引っ張っているのであるが、凸部
の膜厚（集電電極１３０１と光起電力素子の各構成部材
の合計膜厚）が、凹部１３０４に比べて大きいため、引
っ張り力に対する耐える力が、凹部１３０４に比べて大
きい。そのため引っ張る力は凹部１３０４に集中し、凹
部１３０４が伸び変形する（圧縮方向の歪みであれば凹
部１３０４は縮み変形する）。

【００５４】つまり、本発明の可撓性基板１３０３と平
面方向、且つ集電電極１３０１に対して略垂直方向にか
かる歪み１３０２は、集電電極１３０１どうしの間に集
中する。ここで、歪み１３０２が、透明電極層１３０
７、半導体光活性層１３０５のクラック発生臨界値を超
えるとクラック１３０６が発生するが、クラック１３０
６は集電電極間１３０４に発生し集電電極１３０１の下
には発生しないのである。

【００５５】また凹部１３０４に歪み１３０２が集中す
ることから、凸部の集電電極１３０１にかかる歪み１３
０２は小さく、集電電極１３０１のバリア層にもクラッ
クが発生しにくい。

【００５６】このことから本発明によれば光起電力素子
に半導体光活性層のクラック発生臨界値より大きな歪み
を伴う加工を行っても、集電電極の導電材のマイグレー
ション及び、拡散による光起電力素子の信頼性の低下が
生じ難い。

【００５７】本発明は更に以下を特徴とし、その効果を
増す。

【００５８】前記歪みは引っ張り方向の歪みであるが、
圧縮方向の歪みであってもよい。どちらかといえば、引
っ張り歪みが生じている場合の方が、クラックが発生し
易く、光起電力素子の信頼性への影響が大きいことか
ら、引っ張り歪みが生じている場合の方が本発明の効果
が大きい。

【００５９】前記光起電力素子は半導体光活性層を有
し、前記歪みは該半導体光活性層のクラック発生臨界値
以上であってもよいことから、光起電力素子を加工する
際の歪みの制限が緩和され、太陽電池モジュールのより
自由度の高い加工が可能となる。これにより意匠性の高
い立体的形状を有する屋根材一体型太陽電池モジュール
が提供できる。

【００６０】前記集電電極は互いに平行線状に配置され
ていることから、本発明の光起電力素子の可撓性基板の
平面方向、且つ集電電極の略垂直方向の歪みを、光起電
力素子に対して一方向で得ることができ、太陽電池モジ
ュールをより簡単に加工することができる。これにより
意匠性の高い屋根材一体型太陽電池モジュールを容易に
低コストで提供することができる。

【００６１】前記集電電極は少なくとも導電性ワイヤー
からなることにより、抵抗ロスを小さく抑えることがで
き、効率の良い集電が行える。また導電性材料は可撓性
である場合が多く、歪みに対しても変形することで追従
できるため光起電力素子の信頼性も高くなる。

【００６２】前記集電電極は導電性ペーストからなるこ
とにより、抵抗ロスを小さく抑えることができ、効率の
良い集電が行える。

【００６３】前記集電電極は導電性ペーストコートワイ
ヤーであることにより、抵抗ロスを小さく抑えることが
でき、効率の良い集電が行える。また導電性材料は可撓
性である場合が多く、歪みに対しても変形することで追
従できるため光起電力素子の信頼性も高くなる。またバ
リア層となる導電性ぺーストを予めコートした導電性ワ
イヤーを用いれば、それを透明電極層上に熱圧着するこ
とにより集電電極を形成できることから、集電電極のバ
リア層と導電材との重ね合わせアライメントをとる必要
が無く、非常に生産性が高くなる。

【００６４】前記可撓性基板は導電性基板であることに
より、光起電力素子の電極として扱うことが可能とな
り、電極の取り出しが容易になる。

【００６５】前記導電性基板がステンレス鋼であること
により、基板を高分子樹脂で被覆する際にも腐食・酸化
されることなく信頼性の高い太陽電池モジュールを得る
ことができる。ステンレス鋼は耐防食性を有しているか
らである。

【００６６】前記可撓性基板が樹脂フィルムであること
により、光起電力素子のコストを小さくでき、安価な太
陽電池モジュールを提供することができる。更に樹脂フ
ィルムは非常に可撓性に富むため、加工性が更に向上し
た太陽電池モジュールを提供することができる。

【００６７】前記半導体光活性層はアモルファスシリコ
ン系半導体又は微結晶シリコン系半導体であることが好
ましくこれらは、可撓性に富むため、加工性が更に向上
した太陽電池モジュールを提供することができる。

【００６８】前記太陽電池モジュールは裏面部材を有
し、該裏面部材が金属であることにより、耐候性・耐摩
耗性に優れた太陽電池モジュールを提供することができ
る。また可撓性に富むため、加工性が更に向上した太陽
電池モジュールを提供することができる。

【００６９】前記太陽電池モジュールは表面部材を有
し、該表面部材は透明樹脂フィルムであることにより、
例えばガラスで被覆する場合と比較すれば、非常に軽量
な太陽電池モジュールを提供することができるため、屋
根材として使用した時の住宅の耐震性が向上する。また
可撓性をもった太陽電池モジュールを提供することがで
きるため、意匠性、加工性が向上する。

【００７０】前記太陽電池モジュールは封止材を有し、
該封止材は有機高分子樹脂であることにより、光起電力
素子の可撓性を十分にいかした、可撓性をもった太陽電
池モジュールを提供することができる。

【００７１】前記太陽電池モジュールは裏面絶縁材を有
し、該裏面絶縁材は透明樹脂フィルムであることによ
り、前記裏面絶縁材は前記光起電力素子と前記裏面部材
間の絶縁を保つ役割があり、通常は光起電力素子よりも
少し大きいサイズで太陽電池モジュールを構成してい
る。そのため太陽電池モジュールを受光面側から見ると
光起電力素子の周辺からはみ出るように位置しており、
それを透明とすることで、太陽電池モジュールとしての
外観を損ねない効果がある。

【００７２】前記太陽電池モジュールが、建材一体型太
陽電池モジュールであることにより、従来の建材の上に
太陽電池モジュールを設置する架台設置型構造と比べ、
建材が不要となるため低コストな太陽電池モジュールを
提供することができる。さらに、軽量であるため住宅の
耐震性が高まる。また可撓性に富むため、従来からの屋
根材の加工成形機で同様にして加工することができるた
め、製造コストも安い。また加工された太陽電池モジュ
ールの信頼性も高く、屋根材一体型太陽電池モジュール
として利用できる。

【００７３】前記太陽電池モジュールを固定部材を用い
て設置面に固定することを特徴とする太陽電池モジュー
ルの施工方法により、前記太陽電池モジュールの形状を
多様なデザインにわたり成形することが可能であり、建
材一体型だけでなく架台設置型としても利用価値が高
く、様々な形態で施工することができる。

【００７４】前記太陽電池モジュールと、該太陽電池モ
ジュールに接続された電力変換装置とを有することを特
徴とする太陽光発電システムにより、低コストで、信頼
性が高く、特に意匠性が高い太陽光発電システムを提供
することができる。

【００７５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の太陽電池モジュー
ル、及びその製造方法の実施態様例について図を用いて
説明する。尚、本発明はこの例に限られるものではな
い。

【００７６】図１は本発明の屋根材一体型太陽電池モジ
ュールの一例の斜視図と断面図である。この場合、意匠
性を高めるために太陽電池モジュールは、光起電力素子
部分も含めて波型の立体的形状に加工されている。

【００７７】意匠性向上のための加工形状（立体的形
状）は特に限定されず、波型以外にも楔型、階段型、鎧
型、折版型等、何でもよい。ただしいずれの場合も、光
起電力素子の少なくとも一部は加工による歪みを有し、
該歪みは該可撓性基板の平面方向、且つ該集電電極の略
垂直方向である。

【００７８】図のように、光起電力素子１０１が裏面部
材１０２上に裏面絶縁材１０３と表面部材１０４におい
て絶縁された状態で形成されており、各材料の間は封止
材１０５で接着されている構造をとっている。

【００７９】光起電力素子１０１で発生した電気は電線
１０６で太陽電池モジュール外部へ取り出されている。
ケーブルを取り付ける部分には絶縁保護、防水のために
端子箱１０７が設けられる。

【００８０】また、屋根材としての機能を持たせるため
に、各係合部１０８、及び意匠性を持たせる成形加工が
行われている。成形加工方法は、特に限定はしないが、
平板の太陽電池モジュールをロールフォーマー機、プレ
ス機、ベンダー機等の従来から使用されている加工成形
機を用いて行われるのが好ましい。

【００８１】以下に各構成部材、用語について述べる。

【００８２】（歪み）本発明における歪みとは、ある物
質を変形させた時の変位量を表わす値であり、特に光起
電力素子が加工される時に、光起電力素子に発生する歪
みである。例えば長さＬのものが、ΔＬ伸びた場合の歪
みεは以下で表わされる。

【００８３】ε=ΔＬ／Ｌ

【００８４】単位は％やμεで表わせられるが、通常1
％伸びた場合は10000μεと表わす。

【００８５】（クラック発生臨界値）本発明におけるク
ラックとは、ある物質が変形の許容範囲を超えて変形し
た際に発生するひび割れをいう。クラック発生臨界値は
前記クラックが発生する臨界の歪み値であり、当然のこ
とながら、材料によって異なる。

【００８６】（屋根材一体型太陽電池モジュール）屋根
材一体型太陽電池モジュールとは屋根の外観部である屋
根材の受光面側に光起電力素子を一体形成した太陽電池
モジュールである。当然ながら屋根材一体型太陽電池モ
ジュールは屋根材としての機能を持っており、またその
デザインが屋根全体のデザインを形成する。

【００８７】（係合部）係合部とは隣接する屋根材どう
しを雨仕舞い、耐風性、耐荷重性、施工性を考慮して互
いに接合するために、屋根材の端部に有するものであ
る。

【００８８】例えば横葺き屋根材の場合、水ながれ方向
の屋根材どうしの接合は、屋根材の軒側にコの字型下曲
げ形状と棟側にコの字型上曲げ形状を成形し、それによ
り接合する。

【００８９】またそれに対して垂直な方向の接合も同様
に、屋根材の横端部をハゼ折りして互いに接合できるよ
うに成形する。また接合用の部材を別に用意して接合を
行なう場合もある。

【００９０】（光起電力素子）光起電力素子としては特
に限定されず、例えば単結晶シリコン光起電力素子、非
単結晶光起電力素子、具体的には多結晶シリコン光起電
力素子、微結晶シリコン光起電力素子、アモルファスシ
リコン光起電力素子、銅インジウムセレナイド光起電力
素子、化合物半導体光起電力素子が挙げられるが、好ま
しくは、可撓性を有するステンレス鋼基板上に形成され
たアモルファスシリコン系光起電力素子である。ただし
いずれの場合も、光起電力素子の少なくとも一部は加工
による歪みを有し、該歪みは該可撓性基板の平面方向、
且つ該集電電極の略垂直方向である。

【００９１】（裏面部材）裏面部材は太陽電池モジュー
ルの機械的強度を増し、温度変化によるソリや伸縮を防
止する役割を持つ。また屋外で使用する場合には耐候
性、耐荷重性が要求される。更に屋根材一体型太陽電池
モジュールとするためには屋根材としての形状に加工で
きるものが好ましい。材料としては従来からの金属屋根
と同様に強度のある鋼板類と耐食性に優れた非鉄類が使
用できる。鋼板には表面処理、塗覆した鋼板や他の元素
を配合した合金、または特殊鋼の他、断熱材等を張り合
せた複合鋼板があり、一般的には、溶融亜鉛メッキ鋼
板、ガルファン、ガルバリウム鋼板、溶融アルミニウム
メッキ鋼板、銅メッキ鋼板、塩化ビニル被覆鋼板、フッ
素樹脂鋼板、ステンレス鋼鋼板、制振鋼板、断熱亜鉛鉄
板、耐候性鋼板、前記塗装鋼板がもちいられ、非鉄類と
しては、銅板、アルミニウム合金板、亜鉛合金板、鉛
板、チタニウム板及び、前記の塗装カラー板が使用され
る。なお、本実施態様例においては金属を裏面部材とし
て用いているが、本発明は、これに限るものではない。

【００９２】（裏面絶縁材）裏面絶縁材は上記光起電力
素子と上記裏面部材との絶縁性を確保するために両者の
間に位置し、絶縁性が要求される。材料としては、充分
な電気絶縁性を確保でき、しかも長期耐久性に優れ熱膨
張、熱収縮に耐えられる、柔軟性を兼ね備えた材料が好
ましい。好適に用いられるフィルムとしては、ナイロ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートが
挙げられる。また上記裏面絶縁材は裏面部材上にコート
された一体型でも構わない。

【００９３】（封止材）封止材は光起電力素子の表面側
(受光面側)と裏面側に位置している。表面側の封止材は
光起電力素子と表面部材の接着の役割があり、裏面側の
封止材は光起電力素子と裏面絶縁材及び、裏面絶縁材と
裏面部材の接着の役割がある。また光起電力素子の凹凸
を充填被覆し、光起電力素子を温度変化、湿度、衝撃な
どの過酷な外部環境から守るために必要である。したが
って、接着性、柔軟性、光透性、耐候性、充填性、耐熱
性、耐寒性、耐衝撃性が要求される。これらの要求を満
たす樹脂としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭ
Ａ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥ
Ａ）、ブチラール樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ウ
レタン樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げら
れる。なかでも、ＥＶＡは太陽電池用途としてバランス
のとれた物性を有しており、好んで用いられる。また前
記半導体層を劣化させる紫外線を吸収する紫外線吸収剤
が含有されている場合が多い。

【００９４】（表面部材）表面部材は太陽電池モジュー
ルの受光面側の最表層に位置するため耐候性、耐汚染
性、機械強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋
外暴露における長期信頼性を確保するための性能が必要
である。材料としてはフッ素樹脂、アクリル樹脂などが
ある。なかでもフッ素樹脂は耐候性、耐汚染性に優れて
いるため好んで用いられる。具体的にはポリフッ化ビニ
リデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂あるは四フッ化エチ
レン−エチレン共重合体などがある。耐候性の観点では
ポリフッ化ビニリデン樹脂が優れているが、耐候性およ
び機械的強度の両立と透明性では四フッ化エチレン−エ
チレン共重合体が優れている。前記封止材との接着性の
改良のために、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処
理、ＵＶ照射、電子線照射、火炎処理等の表面処理を行
うことが望ましい。

【００９５】（電線）電線は光起電力素子から電気を取
り出し、太陽電池モジュールどうしや外部の配線に接続
するためのものであり、端子位置まで配線されたリード
配線部材に半田付けされる。ケーブルとコネクターから
構成されているのもが接続が容易に行うことができる。
ケーブルは軟質銅等の導体である芯線を絶縁被覆し、更
に外部から保護するため保護被覆されている。絶縁被覆
材としては塩化ビニル、クロロプレン、架橋ポリエチレ
ン、天然ゴム、エチレンプロピレン、シリコン樹脂、フ
ッ素樹脂、無機絶縁材等が用いられる。保護被覆材とし
ては塩化ビニル、クロロプレン、ポリエチレン、ポリウ
レタン、シリコン樹脂、フッ素樹脂、金属等が用いられ
る。

【００９６】コネクターは正極、負極の２種類あり、そ
れぞれが互いに接続できるようになっており、このハウ
ジング部にはポリエチレン、ポリカーボネート、ポリブ
チレンテレフタレート等が使用される。

【００９７】（端子箱）端子箱とは端子位置に設けら
れ、光起電力素子から、取り出した電線を機械的外力か
ら保護すると同時に、水や埃等の遺物から電線と光起電
力素子の接合部を保護する役目を有している。そのた
め、耐熱性、耐水性、電気絶縁性、老化性に優れたもの
が要求される。また、好ましくは封止材との接着性が良
い材質が良い。

【００９８】上記の要素を考慮にいれると端子部材とし
てはプラスチックが好ましく、難燃性などを考えると、
難燃性プラスチックやセラミックスなどが好ましい。

【００９９】例えば、プラスチックとしては、ノリル、
ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、変性
PPO、ポリエステル、ポリアリレート、不飽和ポリエス
テル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの強度、耐衝
撃性、耐熱性、硬度、老化性に優れたエンジニアリング
・プラスチック等がある。また、ABS樹脂、PP、PVCなど
の熱可塑性プラスチックも使うことができる。

【０１００】

【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いて詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【０１０１】（実施例1）図２は本発明折版型の屋根材
一体型太陽電池モジュールの一例の斜視図と断面図であ
る。この場合、意匠性を高めるために太陽電池モジュー
ルは、光起電力素子部分も含めて折版型の立体的形状に
加工されている。

【０１０２】図のように、光起電力素子２０１が裏面部
材２０２上に裏面絶縁材２０３と表面部材２０４で絶縁
をとって形成されており、各材料の間は封止材２０５で
接着された構造である。

【０１０３】光起電力素子２０１で発生した電気は電線
２０６で太陽電池モジュール外部へ取り出されている。
ケーブルを取り付ける部分には絶縁保護、防水のために
端子箱２０７が設けられる。尚、光起電力素子の加工に
よる歪み２０８は、可撓性基板２０９の平面方向、且つ
集電電極２１０の略垂直方向であることを特徴としてい
る。

【０１０４】以下に製造方法を詳細に説明する。最初に
光起電力素子を作成する工程について説明する。図３は
実施例１に使用する光起電力素子の一例の平面図と断面
図である。可撓性基板３０１は洗浄したステンレス基板
であり、可撓性基板３０１上にスパッタ法で裏面反射層
３０２としてＡｌ層（膜厚2000Å）とＺｎＯ層（膜厚12
000Å）が形成されている。ついで半導体光活性層３０
３として、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ₄とＰＨ₃と
Ｈ₂の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄とＨ₂の
混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄とＢＦ₃とＨ₂
の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成し、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の光活性層が形成されている。次に、透
明電極層３０４として、Ｉｎ₂Ｏ₃薄膜（膜厚650Å）
が、Ｏ₂雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着する事によ
って形成されている。ここまでは、ロール状態の可撓性
基板３０１をRoll To Rollで搬送しながら連続的に成膜
される。

【０１０５】次にロール切断機により、各枚葉に切断さ
れる。この切断により、光起電力素子の外周(大きさ・
形状)が決定する。光起電力素子の外周は切断時に発生
する可撓性基板３０１と透明電極層３０４との短絡を除
くために、透明電極層３０４を一部除去し、短絡部分と
電気的に分離した有効領域を形成する。（不図示）その
方法は酸性の電解液中で、透明電極層３０４の除去した
い部分に電流を流して透明電極層３０４を除去する電解
エッチング方法である。

【０１０６】その後、上記各層の成膜時の欠陥部分を電
気的に修復するために、電解液中で欠陥部に電流を流
し、欠陥部での短絡の原因となる透明電極層３０４も同
時に除去する。

【０１０７】その後、可撓性基板３０１の裏面側端部
に、負極バスバー電極３０７である幅7.5mm、長さ285m
m、厚み100μｍの軟質銅箔をレーザー溶接法にて可撓性
基板３０１に接続した。負極バスバー電極３０７は光起
電力素子の負極電極の役割をする。負極バスバー電極３
０７は上記のようにレーザー溶接で接続するため、その
影響で溶接部では可撓性基板３０１と透明電極層３０４
が短絡するため、負極バスバー電極３０７を取り付ける
領域は有効領域以外の所である。

【０１０８】その後、光起電力素子の端部の負極バスバ
ー電極３０７と対向する受光面側の１辺に絶縁層３０８
を設ける。絶縁層３０８はその上に正極バスバー電極３
０６を形成するための絶縁の役割がある。負極バスバー
電極３０７と対抗する位置に正極バスバー電極３０６配
置するのは、光起電力素子の正極電極と負極電極を隣接
させることで、バイパス回路や光起電力素子の直列回路
を組みやすくするため、また負極バスバー電極３０７は
上記のとおり有効領域以外に形成されており、その部分
に正極バスバー電極３０６を配置することで、有効領域
を効率良く使うことができる。また有効領域以外の部分
は上記のように可撓性基板３０１と短絡していることか
ら、正極バスバー電極３０６を形成する場合、透明電極
層３０４との間に絶縁層３０８が必要である。絶縁層３
０８としては、幅7.5ｍｍ、長さ280ｍｍ、厚み200μｍ
のポリイミド基材絶縁テープを貼った。この時、絶縁層
３０８を、光起電力素子の左側の辺のエッジ部をカバー
するように、少しはみ出させて添付した。

【０１０９】その後、集電電極３０５を形成するため
に、予めカーボンペーストをφ100μｍの銅ワイヤーに
コートしたカーボンコートワイヤーを5.6ｍｍピッチで
透明電極層３０４及び絶縁層３０８上に布線した。

【０１１０】そして絶縁層３０８の上部に、集電電極３
０５からの電気を集約するために正極バスバー電極３０
６を形成した。正極バスバー電極３０６としては、幅5.
5ｍｍ、長さ285ｍｍ、厚み100μｍの銀メッキ銅箔を用
いて、絶縁層３０８であるポリイミドテープ上に接着さ
せた。その後200℃、3kg/cm²、50秒の条件で、集電電極
３０５と正極バスバー電極３０６とを同時に加熱加圧固
定する。正極バスバー電極３０６はこの時、図に示すよ
うに片側が、光起電力素子から外側に延びるようにして
おいた。それは光起電力素子どうしを電気接続する時の
リード部となる。

【０１１１】次に複数の光起電力素子を電気的に接続す
る実装工程について説明する。図４は実施例１に使用す
る光起電力素子群の一例の平面図と断面図である。光起
電力素子群とは、複数の光起電力素子４０１を電気的に
接続し、各光起電力素子４０１にはバイパスダイオード
４０７が取付けられ、これらの複数の光起電力素子４０
１から電気を取り出すための電極取り出し部４０５、４
０６が設けられたものである。

【０１１２】４つの光起電力素子４０１を横一列に並べ
た後、隣り合う光起電力素子４０１の、一方の光起電力
素子４０１の正極バスバー電極４０２と他方の光起電力
素子４０１の負極バスバー電極４０３を半田付けで接続
する。正極バスバー電極４０２は上述のとおり予め、接
続用に長くなっており、同様に正極バスバー電極４０２
の下の絶縁層４０４も外枠より長くなっている。長くな
っている絶縁層４０４光起電力素子４０１の端部で正極
バスバー電極４０２と可撓性基板が短絡するのを防止し
ている。また光起電力素子４０１どうしの隙間は２ｍｍ
であり、高密度に配置することで太陽電池モジュールと
しての出力を高めている。

【０１１３】光起電力素子群はその出力を取り出すため
に、正極側電極取り出し部４０５と負極側電極取り出し
部４０６を有している。電極取り出し部４０５、４０６
は光起電力素子群の裏面側に設けられ、太陽電池モジュ
ールの設計に応じて位置が決められるものである。

【０１１４】図５は実施例１に使用する光起電力素子群
に設けられた電極取り出し部の一例の平面図と断面図で
ある。電極取り出し部５０２、５０５は、光起電力素子
群の裏面側、光起電力素子５０１の可撓性基板５１０で
あるステンレス鋼上に設けられる。正極側電極取り出し
部５０２は、正極側末端の光起電力素子５０１の正極バ
スバー電極５０３から正極端子配線部材５０４で配線を
行っている。負極側電極取り出し部５０５は負極側末端
の光起電力素子５０１の負極バスバー電極５０６から負
極端子配線部材５０７で配線を行っている。端子配線部
材５０４、５０７として、厚さ40μｍ、幅20mmの軟質銅
箔を用いており、正極端子配線部材５０４は絶縁材５０
８で、光起電力素子５０１のステンレス鋼基板から絶縁
されて貼り付けられている。また電極取り出し部５０
２、５０５は、後でケーブル等を半田付けすることか
ら、端子配線部材５０４、５０７のすぐ下に耐熱材５０
９としてガラス織布テープを設けている。

【０１１５】図６は本発明の実施例１に使用する光起電
力素子群に設けられたバイパスダイオードの一例の平面
図と断面図である。

【０１１６】各光起電力素子６０１の負極バスバー電極
６０３上にはバイパスダイオード６０２が取り付けられ
ている。バイパスダイオード６０２は太陽電池モジュー
ルの一部が影になって、発電しない光起電力素子６０１
ができた時、電気をバイパスさせる為に必要なものであ
る。バイパスダイオード６０２のＰ側と光起電力素子６
０１の負極バスバー電極６０３、Ｎ側と光起電力素子６
０１の正極バスバー電極６０４を接続することでバイパ
ス回路をつくる。バイパスダイオードがないと、影にな
った光起電力素子６０１は発電せずダイオードとなり、
光があたって発電している光起電力素子６０１の電圧
が、ダイオードとなった光起電力素子６０１に逆方向に
かかるため壊れてしまう。バイパスダイオード６０２は
リボン付きの1.5mm角フラットダイオードチップを用い
ている。負極バスバー電極６０３上に絶縁材６０５を設
けその上に配置している。バイパスダイオード６０２の
リボンは片側がくの字状になっており、光起電力素子６
０１の裏からリボンを表側にまわして正極バスバー電極
６０４に接続する。接続は半田付けで行い、リボンには
厚み0.1mmの軟質銅箔を用いている。

【０１１７】最後に、光起電力素子４０１の正極バスバ
ー電極４０２上には、外観性を考慮して黒の装飾用テー
プを貼り付ける。(不図示)

【０１１８】次に光起電力素子群を樹脂封止するラミネ
ーション工程について説明する。

【０１１９】図７は実施例１に使用するラミネーション
後の平板状の太陽電池モジュールの一例の平面図と断面
図である。

【０１２０】図７に於いて、７０１は表面部材、７０２
は封止材、７０３は光起電力素子(光起電力素子群)、７
０４は裏面絶縁材、７０５は裏面部材である。より具体
的には、表面部材７０１はＥＴＦＥ（エチレン−テトラ
フルオロエチレン共重合体）フィルムであり、封止材７
０２はＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）であ
る。受光面側の封止材７０２は外部からの引っ掻きを考
慮して、表面保護強化材７０６が含浸されてる。表面保
護強化材７０６としては具体的にはガラス不織布であ
る。裏面絶縁材７０４は、PET(ポリエステル)フィルム
である。裏面部材７０５としては、塗装亜鉛鋼板であ
る。

【０１２１】ラミネーションは、裏面部材７０５／裏面
絶縁材７０４と裏面側の封止材７０２の一体積層体／光
起電力素子７０３(光起電力素子群)／表面保護強化材７
０６／表面側の封止材７０２と表面部材７０１の一体積
層体／を上記の順で積層し、1重真空方式のラミネート
装置を用いて真空加熱して行なう。その際の真空条件
は、排気速度76Torr/sec.、真空度5Torrで30分間排気。
その後、160℃の熱風オーブンにラミネート装置を投入
し、50分間加熱した。この際のＥＶＡは、140℃以上15
分間以上という環境におかれる。これにより、ＥＶＡを
溶融、架橋させた。これにより平板の太陽電池モジュー
ルが作成できた。

【０１２２】光起電力素子７０３(光起電力素子群)の正
極側及び負極側の電極取り出し部に当たるところの裏面
部材７０５には予め穴が開けられており、そこから電気
を取り出せるようになっている。(不図示)

【０１２３】最後に平板状の太陽電池モジュールをベン
ダー機により、図２に示すような立体的形状を有する折
版型の屋根材一体型太陽電池モジュールへと成形加工し
た。この時、光起電力素子が凸型に引き伸ばされる部分
及び凹型に圧縮される部分は、光起電力素子の可撓性基
板の平面方向、且つ集電電極の略垂直方向の歪みが生じ
るように太陽電池モジュールを加工している。

【０１２４】（実施例２）図８は本発明の凸曲型の太陽
電池モジュールの一例の斜視図と断面図である。この場
合、意匠性を高めるために太陽電池モジュールは、光起
電力素子部分も含めて凸曲状に加工されている。この凸
曲状の太陽電池モジュールは例えばカーポート上に接着
剤で貼り付けたりして使用する。

【０１２５】図のように、光起電力素子８０１が裏面部
材８０２上に裏面絶縁材８０３と表面部材８０４によっ
て、絶縁された状態で形成されており、各材料の間は封
止材８０５で接着されている構造をとっている。

【０１２６】光起電力素子８０１で発生した電気は電線
８０６で太陽電池モジュール外部へ取り出されている。
ケーブルを取り付ける部分には絶縁保護、防水のために
端子箱８０７が設けられる。尚、光起電力素子の加工に
よる歪み８０８は、可撓性基板８０９の平面方向、且つ
集電電極８１０の略垂直方向であることを特徴としてい
る。

【０１２７】製造方法は実施例１と同様であるが、最後
の凸曲形状の立体的形状への加工は、実施例1のベンダ
ー機では行なわずに、ローラーフォーマー機によって行
なう。

【０１２８】（比較例１）図９は比較例１の凸曲型の太
陽電池モジュールの一例の斜視図と断面図である。この
場合、意匠性を高めるために太陽電池モジュールは、光
起電力素子部分も含めて凸曲状に加工されている。

【０１２９】図のように、光起電力素子９０１が裏面部
材９０２上に裏面絶縁材９０３と表面部材９０４によっ
て絶縁された状態で形成されており、各材料の間は封止
材９０５で接着されている構造をとっている。

【０１３０】光起電力素子９０１で発生した電気は電線
９０６で太陽電池モジュール外部へ取り出されている。
ケーブルを取り付ける部分には絶縁保護、防水のために
端子箱９０７が設けられる。尚、光起電力素子の加工に
よる歪み９０８は、可撓性基板９０９の平面方向、且つ
集電電極９１０の略平行方向であることを特徴としてい
る。

【０１３１】製造方法は実施例１と同様であるが、最後
の凸曲形状への加工は、実施例1のベンダー機では行な
わずに、ローラーフォーマー機によって行なう。

【０１３２】（実験１）本発明の実施例１、実施例２と
比較例１をマイグレーションに関する加速劣化試験であ
る順バイアス高温高湿試験を行なう。

【０１３３】順バイアス高温高湿試験について説明す
る。

【０１３４】太陽電池モジュールを、85℃/85％（相対
湿度）の環境下に投入する。この場合、試験機内を遮光
環境にするか試験体の受光面側を遮光するかのいずれか
により試験体に光が入射しないようにする。この環境下
において、最適動作電圧が太陽電池の内部のダイオード
成分の順方向に印可できるように配線し、2000時間印可
したあと、太陽電池モジュールをとりだし、光起電力素
子１セルずつにつき低照度Voc（照度200Ｌｘ下での開放
電圧）を測定、投入前の初期値からの変化率を求めた。
低照度Vocの低下は、光起電力素子内部の接合欠陥によ
る分路抵抗の抵抗の低下を表す。

【０１３５】評価結果は以下の評価基準で表１に示す。
◎：低照度Vocの変化が、1.0％未満である場合、○：低
照度Vocの変化が、1.0％以上3.0％未満である場合、
△：低照度Vocの変化が3.0％以上5.0％未満である場
合、×：低照度Vocの変化が5.0％以上である場合。

【０１３６】

【表１】

【０１３７】上記のように光起電力素子が可撓性基板の
平面方向、且つ集電電極と平行方向の歪みを有する比較
例１は、試験で良好な結果が得られず、光起電力素子が
可撓性基板の平面方向、且つ集電電極の略垂直方向であ
る歪みを有するような実施例1及び実施例2は、試験で良
好な結果が得られている。

【０１３８】

【発明の効果】本発明の光起電力素子は、その集電電極
間の下の半導体光活性層にクラックが存在し、集電電極
直下の半導体光活性層にクラックが存在しないことを特
徴とすることから、集電電極の導電材のマイグレーショ
ンに対する信頼性が高い。かかる光起電力素子を有する
太陽電池モジュールの信頼性も同様に高い。

【０１３９】また、太陽電池モジュールを光起電力素子
を含む部分で加工する際、該光起電力素子の少なくとも
一部に発生する加工による歪みが、該可撓性基板の平面
方向、且つ該集電電極の略垂直方向にすることにより、
光起電力素子の半導体光活性層のクラックが発生臨界値
以上の歪みを伴う加工をおこなったとしても、集電電極
及び、その下の部分の半導体光活性層にかかる歪みは緩
和され、クラックの発生を抑止できる。これによりマイ
グレーションに対して信頼性の高い光起電力素子及び太
陽電池モジュールを得ることができる。

【０１４０】したがって、光起電力素子の信頼性を維持
しつつ、光起電力素子若しくは太陽電池モジュールを自
由に加工する方法を具体的に示すことができ、従来から
の屋根材成形機を用いた、意匠性の高い、低コストな、
信頼性のある屋根材一体型太陽電池モジュールの実用化
を促進できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の屋根材一体型太陽電池モジュールの一
例の斜視図と断面図

【図２】本発明の折版型の屋根材一体型太陽電池モジュ
ールの一例の斜視図と断面図

【図３】実施例１に使用する光起電力素子の一例の平面
図と断面図

【図４】実施例１に使用する光起電力素子群の一例の平
面図と断面図

【図５】実施例１に使用する光起電力素子群に設けられ
た電極取り出し部の一例の平面図と断面図

【図６】実施例１に使用する光起電力素子群に設けられ
たバイパスダイオードの一例の平面図と断面図

【図７】実施例１に使用するラミネーション後の平板状
の太陽電池モジュールの一例の平面図と断面図

【図８】本発明の凸曲型の太陽電池モジュールの一例の
斜視図と断面図

【図９】比較例１の凸曲型の太陽電池モジュールの一例
の斜視図と断面図

【図１０】代表的な屋根材一体型太陽電池モジュールの
平面図と断面図

【図１１】代表的な光起電力素子の平面図と断面図

【図１２】代表的な２種類の集電電極の断面図

【図１３】代表的な光起電力素子を集電電極に略垂直方
向に切断した断面の簡略図

【符号の説明】

１０１、２０１、４０１、５０１、６０１、７０３、８
０１、９０１、１００３、１１０６光起電力素子１０２、２０２、７０５、８０２、９０２、１００５
裏面部材１０３、２０３、７０４、８０３、９０３、１００４
裏面絶縁材１０４、２０４、７０１、８０４、９０４、１００１
表面部材１０５、２０５、７０２、８０５、９０５、１００２
封止材１０６、２０６、８０６、９０６電線１０７、２０７、８０７、９０７端子箱１０８接合部２０８、８０８、９０８、１３０２光起電力素子の加
工による歪み２０９、３０１、８０９、９０９、１１０１、１３０３
可撓性基板２１０、３０５、８１０、９１０、１１０４、１３０１
集電電極３０２裏面反射層３０３、１１０２、１３０５半導体光活性層３０４、１１０３、１２０１、１３０７透明電極層３０６、４０２、５０３、６０４、１１０５正極バス
バー電極３０７、４０３、５０６、６０３負極バスバー電極３０８、４０４、５０８、６０５絶縁層４０５、５０２正極側電極取り出し部４０６、５０５負極側電極取り出し部４０７、６０２バイパスダイオード５０４正極端子配線部材５０７負極端子配線部材５０９耐熱材７０６表面保護強化材１２０２バリア層１２０３導電材１３０４集電電極間（凹部）１３０６クラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松下正明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)発明者高林明治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】可撓性基板上に少なくとも半導体光活性
層と集電電極とをこの順に有する光起電力素子におい
て、前記集電電極間の下の前記半導体光活性層にクラッ
クが存在し、前記集電電極直下の前記半導体光活性層に
クラックが存在しないことを特徴とする光起電力素子。
【請求項２】前記半導体光活性層と前記集電電極の間
に透明電極層を有することを特徴とする請求項１に記載
の光起電力素子。
【請求項３】立体的形状を有することを特徴とする請
求項１又は２に記載の光起電力素子。
【請求項４】前記立体的形状は曲面、平面又はそれら
の組み合せにより構成されることを特徴とする請求項３
に記載の光起電力素子。
【請求項５】前記立体的形状は前記光起電力素子の少
なくとも一部を変形させることにより形成されており、
該加工に起因する歪みが前記可撓性基板の平面方向かつ
前記集電電極の略垂直方向であることを特徴とする請求
項３乃至４に記載の光起電力素子。
【請求項６】前記歪みが引っ張り方向の歪みであるこ
とを特徴とする請求項５に記載の光起電力素子。
【請求項７】前記歪みが圧縮方向の歪みであることを
特徴とする請求項５に記載の記載の光起電力素子。
【請求項８】前記歪みが前記半導体光活性層のクラッ
ク発生臨界値以上であることを特徴とする請求項５乃至
７に記載の光起電力素子。
【請求項９】前記集電電極が互いに平行線状に配置さ
れていることを特徴とする請求項１乃至８に記載の光起
電力素子。
【請求項１０】前記集電電極が少なくとも導電性ワイ
ヤーからなることを特徴とする請求項１乃至９に記載の
光起電力素子。
【請求項１１】前記集電電極が導電性ペーストからな
ることを特徴とする請求項１乃至１０に記載の光起電力
素子。
【請求項１２】前記集電電極が導電性ペーストコート
ワイヤーであることを特徴とする請求項１乃至９に記載
の光起電力素子。
【請求項１３】前記可撓性基板が導電性基板であるこ
とを特徴とする請求項１乃至１２に記載の光起電力素
子。
【請求項１４】前記導電性基板がステンレス鋼である
ことを特徴とする請求項１３に記載の光起電力素子。
【請求項１５】前記可撓性基板が樹脂フィルムである
ことを特徴とする請求項１乃至１２に記載の光起電力素
子。
【請求項１６】前記半導体光活性層が少なくともアモ
ルファスシリコン、微結晶シリコンのうちいずれかを有
することを特徴とする請求項１乃至１５に記載の光起電
力素子。
【請求項１７】請求項１乃至１６に記載の光起電力素
子を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１８】前記太陽電池モジュールは受光面に対
して反対側に裏面部材を有しており、該裏面部材が金属
であることを特徴とする請求項１７に記載の太陽電池モ
ジュール。
【請求項１９】前記太陽電池モジュールは受光面側に
表面部材を有しており、該表面部材は透明樹脂フィルム
であることを特徴とする請求項１７乃至１８に記載の太
陽電池モジュール。
【請求項２０】前記太陽電池モジュールは封止材を有
しており、該封止材は有機高分子樹脂であることを特徴
とする請求項１７乃至１９に記載の太陽電池モジュー
ル。
【請求項２１】前記太陽電池モジュールは裏面絶縁材
を有しており、該裏面絶縁材は透明樹脂フィルムである
ことを特徴とする請求項１７乃至２０に記載の太陽電池
モジュール。
【請求項２２】前記太陽電池モジュールが建材一体型
太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項１７
乃至２１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２３】可撓性基板上に少なくとも半導体光活
性層と集電電極とをこの順に有する光起電力素子を有す
る太陽電池モジュールの製造方法において、前記光起電
力素子の少なくとも一部を変形させる加工工程を有して
おり、該加工工程は前記集電電極間の下の前記半導体光
活性層にクラックを形成し、前記集電電極直下の前記半
導体光活性層にクラックを形成しないことを特徴とする
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２４】前記集電電極を配置する前に前記半導
体光活性層の上に透明電極層を形成する工程を有するこ
とを特徴とする請求項２３に記載の太陽電池モジュール
の製造方法。
【請求項２５】前記加工工程によって歪みが生じ、該
歪みが前記可撓性基板の平面方向かつ前記集電電極の略
垂直方向であることを特徴とする請求項２３又は２４に
記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２６】前記歪みが引っ張り方向の歪みである
ことを特徴とする請求項２５に記載の太陽電池モジュー
ルの製造方法。
【請求項２７】前記歪みが圧縮方向の歪みであること
を特徴とする請求項２５に記載の記載の太陽電池モジュ
ールの製造方法。
【請求項２８】前記歪みが前記半導体光活性層のクラ
ック発生臨界値以上であることを特徴とする請求項２５
乃至２７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２９】前記集電電極を互いに平行線状となる
ように配置することを特徴とする請求項２３乃至２８に
記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３０】前記集電電極を少なくとも導電性ワイ
ヤーにより形成することを特徴とする請求項２３乃至２
９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３１】前記集電電極を導電性ペーストにより
形成することを特徴とする請求項２３乃至３０に記載の
太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３２】前記集電電極を導電性ペーストコート
ワイヤーにより形成することを特徴とする請求項２３乃
至２９に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３３】前記可撓性基板として導電性基板を用
いることを特徴とする請求項２３乃至３２に記載の太陽
電池モジュールの製造方法。
【請求項３４】前記導電性基板としてステンレス鋼を
用いることを特徴とする請求項３３に記載の太陽電池モ
ジュールの製造方法。
【請求項３５】前記可撓性基板として樹脂フィルムを
用いることを特徴とする請求項２３乃至３２に記載の太
陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３６】前記半導体光活性層が少なくともアモ
ルファスシリコン、微結晶シリコンのうちいずれかを有
することを特徴とする請求項２３乃至３５に記載の太陽
電池モジュールの製造方法。
【請求項３７】前記太陽電池モジュールの非受光面側
に金属からなる裏面部材を設ける工程を有することを特
徴とする請求項２３乃至３６に記載の太陽電池モジュー
ルの製造方法。
【請求項３８】前記太陽電池モジュールの受光面側に
透明樹脂フィルムからなる表面部材を設ける工程を有す
ることを特徴とする請求項２３乃至３７に記載の太陽電
池モジュールの製造方法。
【請求項３９】前記光起電力素子を有機高分子樹脂か
らなる封止材で封止する工程を有することを特徴とする
請求項２３乃至３８に記載の太陽電池モジュールの製造
方法。
【請求項４０】前記太陽電池モジュールに透明樹脂フ
ィルムからなる裏面絶縁材を設ける工程を有することを
特徴とする請求項２３乃至３９に記載の太陽電池モジュ
ールの製造方法。
【請求項４１】前記太陽電池モジュールを建材一体型
太陽電池モジュールとして形成することを特徴とする請
求項２３乃至４０に記載の太陽電池モジュールの製造方
法。
【請求項４２】請求項１７乃至２２に記載の太陽電池
モジュールを固定部材を用いて設置面に固定することを
特徴とする太陽電池モジュールの施工方法。
【請求項４３】請求項１７乃至２２に記載の太陽電池
モジュールと、該太陽電池モジュールに接続された電力
変換装置とを有することを特徴とする太陽光発電システ
ム。