JPH11307789A

JPH11307789A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH11307789A
Application number: JP10110346A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamada; 聡山田; Morio Kiso; 盛夫木曾; Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Hidenori Shiozuka; 秀則塩塚
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的強度に優れ、長期にわたる信頼性を両
立させた太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】表面被覆材、光起電力素子、裏面被覆材
からなる太陽電池モジュールにおいて、表面被覆材が少
なくとも有機化合物樹脂を含み、有機化合物樹脂の硬度
がＪＩＳ・Ｋ−６３０１・Ａ８０乃至Ｃ３０である太陽
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】本発明は表面被覆材、光起電
力素子、裏面被覆材からなる太陽電池モジュールに関す
る。そのなかでも、表面被覆材が樹脂フィルムと有機化
合物樹脂からなる太陽電池モジュールに係わる。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池モジュールは様々な形状、構成
のものがある。例えば、図２（ａ）は、表面部材のガラ
ス２０１、裏面絶縁体のフィルム２０４を封止材２０２
で光起電力素子２０３に張り合わせたものである。図２
（ｂ）は、表面部材の樹脂フィルム２０５、補強板の鋼
板２０８を封止材２０６で光起電力素子２０７に張り合
わせたものである。図２（ｂ）の太陽電池モジュールは
鋼板を使用しているため、既存のローラーフォーマー、
ベンダー機で所望の折り曲げ形状が得られる。また太陽
電池モジュールを波形加工して、デザイン面で優れた太
陽電池モジュールとすることも可能である。折り曲げら
れた太陽電池モジュールは、一般建材と同様な施工が可
能であり、特に屋根材と使用される場合が多い。折り曲
げられた屋根材一体型は太陽電池無しの一般屋根材と同
様な施工方法で建物に設置できるといった加工性、施工
性の点でも有利である。

【０００３】これら太陽電池モジュールの封止材は、容
易に製造できること、安価であることから有機化合物樹
脂を用いることが一般的である。中でもエチレン−酢酸
ビニル共重合体（ＥＶＡ）は良く使用されている。ＥＶ
Ａの耐候性をより改善するために、添加剤を加えた太陽
電池モジュールに適した処方が知られている。

【０００４】具体的には、アメリカエネルギー省ジェッ
ト推進研究所の年報“Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ・ｏ
ｆ・Ｔｅｓｔ・Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌ・Ｐ
ｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄ・Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ・ｆ
ｏｒ・Ｓｏｌａｒ・Ｃｅｌｌ・Ｅｎｃａｐｕｓｕｌａｎ
ｔｓ（１９８２）”に挙げられている処方番号Ａ９９１
８、特開平６−１７７４１２号公報、特開平９−１５３
６３５号公報に開示されているＥＶＡの処方がある。

【０００５】上記の３処方は、図２（ａ）に示した表面
部材にガラス２０１を使用した太陽電池モジュールに好
適に用いられる。しかし、図２（ｂ）に示した表面部材
に樹脂フィルム２０５を用いた太陽電池モジュールには
いくつかの改良すべき点がある。

【０００６】以下に具体的に述べる。

【０００７】表面部材がガラスのように機械的強度、防
湿性に優れる場合には、上記３処方のＥＶＡを使用する
ことができる。しかし、表面部材が樹脂フィルムである
モジュールにおいては、耐候性、加工性、機械的強度に
改善すべき点が残されている。

【０００８】処方番号Ａ９９１８は、ＥＶＡ樹脂の硬度
がＪＩＳ・Ｋ６３０１・Ａで７０から７５と低いために
太陽電池モジュールの機械的強度が不十分な場合があ
る。表面部材が樹脂フィルムであり、封止材が処方番号
Ａ９９１８のＥＶＡである場合、ＥＶＡを厚くすること
で太陽電池モジュールの機械的強度の規格であるＵＬ１
７０３のＳｕｒｆａｃｅ・Ｃｕｔ試験の規格を満たすこ
とが可能となる。しかし、ＥＶＡを厚くすることは経済
的デメリット以外にも、折り曲げでの加工性が低下し、
折り曲げ部分の剥離の可能性が生じる。すなわち、樹脂
が厚くなるために折り曲げ加工時のローラーフォーマー
加工でのロールのクリアランスを狭くすると被覆材に傷
が入り、傷が付かないようにクリアランスを広げると折
り曲げ寸法の精度が低下する。更に樹脂が厚いために折
り曲げによる応力の残存が大きくなり、折り曲げ部分に
剥離を生じ易くなる。

【０００９】良好な折り曲げ加工性を有し、折り曲げ部
分の剥離を生じ難いＥＶＡの厚みは０．３乃至０．５ｍ
ｍである。ＥＶＡの厚みを薄くして機械的強度を向上さ
せる方法としては、ガラス繊維不織布等のフィラーをＥ
ＶＡと共にラミネーションする方法がある。折り曲げ加
工性を満たし、機械的強度が前述の規格を満たすために
は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対してガラス繊維を１７
重量部程度混合すればよい。しかし、この場合、耐候性
がわずかに低下する。処方番号Ａ９９１８は、太陽電池
モジュールの被覆工程中でＥＶＡの流動性が非常に高
い。そのため光起電力素子に例えば高さ０．４から０．
５ｍｍの電極部材等の凸部が存在しても、充填性に優れ
凸部脇に気泡残り等を生じない。しかし、凸部上のＥＶ
Ａが被覆工程で抜き出され、凸部上のＥＶＡの膜圧が５
０μｍまで薄くなってしまう。このためＥＶＡの薄い部
分にガラス繊維不織布が多量にある状態となり、長期の
使用でガラス繊維が浮き出して見える現象を生じる。

【００１０】更に太陽電池モジュールに波形加工（図
９）を施す場合には、樹脂が柔らかいために、波形加工
の谷部分９０１でＥＶＡが座屈し封止材が部分的に白く
見える場合がある。

【００１１】一方、特開平６−１７７４１２号公報に開
示されている太陽電池モジュールの封止膜は、メルトフ
ローレートが低いことによる流動性が低いことと、ＥＶ
Ａの架橋が早いことによる、バリ取りが不要であるこ
と、すなわち作業性の向上によるコストダウンを謳って
いる。この処方では、光起電力素子に凸部がある場合に
は、凸部脇にＥＶＡが流れ込む前に硬化してしまい、凸
部の脇部分に気泡残りを生じる場合がある。

【００１２】また、表面部材に樹脂フィルムを用いるこ
とのみが開示されているが、実施例に具体的な適用例は
記載されていない。ガラスを用いた実施例の評価項目
は、ラミネーション後のガラスからのＥＶＡのはみ出し
と、電気絶縁性の評価であり、機械的強度、耐候性につ
いての開示がない。表面部材が樹脂フィルムである場合
にガラス繊維不織布等のフィラーを入れることで機械的
強度は満たされる。しかし、機械的強度を満たすだけの
秤量のガラス繊維不織布を使用するとガラス繊維が密に
絡み合っていることと、ＥＶＡの流動性が低いため、充
填を完了する前に架橋が終了してしまう。つまり、封止
材が透明にならない。ガラス繊維不織布のようなフィラ
ーを用いずに、膜厚を大きくすることで機械的強度を満
たすことが可能であるが、前述の太陽電池モジュールの
折り曲げで加工性が低下し、折り曲げ部分の剥離の可能
性が増大する。

【００１３】特開平９−１５３６３５号公報に開示され
ている太陽電池モジュールの封止膜は、酢酸ビニルの含
有量が低いことによって透湿性が低いことを謳ってい
る。しかし、特開平６−１７７４１２号公報と同様に表
面部材に樹脂フィルムを用いた実施例はあるものの、評
価は８５℃８５％・１０００時間の評価のみであり、機
械的強度、耐候性についての開示がない。開示されてい
る実施例の樹脂フィルムの太陽電池モジュールでは、ガ
ラス繊維不織布を使用していないため、機械的強度が不
十分である。膜厚を厚くすることで機械的強度を満たす
こともできるが前述の経済的デメリット、太陽電池モジ
ュールの折り曲げでの加工性の低下、折り曲げ後の折り
曲げ部の剥離の生じ易いという問題がある。

【００１４】更に実施例５において、白板透明板として
一弗化ポリエチレンのフィルムが開示されている。しか
し、この材料はＥＶＡに含まれる紫外線吸収剤、光安定
化剤、酸化防止剤、二次酸化防止剤等を相溶しやすく、
ＥＶＡからこれら添加剤がブリードアウトしやすい。更
には一弗化ポリエチレンからもモジュール系外へブリー
ドアウトする。また、一弗化ポリエチレンは機械的強度
が優れたものではなく、機械的強度と２０年間の耐候性
を維持することは難しい。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】太陽電池モジュールの
機械的強度に優れ、長期にわたる信頼性の高い、折り曲
げ加工性、波形加工性に優れた太陽電池モジュールを提
供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、光起電
力素子を、表面被覆材、裏面被覆材により被覆した太陽
電池モジュールにおいて、表面被覆材が少なくとも有機
化合物樹脂を含み、この硬度がＪＩＳ−Ｋ６３０１に規
定されたＡ８０乃至Ｃ３０であることを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明によると表面被覆材が少なくとも有機化
合物樹脂からなる封止材を有し、前記有機化合物樹脂の
その硬度がＪＩＳ−Ｋ６３０１に規定されたＡ８０乃至
Ｃ３０であることで（１）機械的強度（２）折り曲げ部分の接着性（３）折り曲げ加工性（４）波形加工性の高い太陽電池モジュールを提供できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施態様例を図１
を用いて詳細に説明する。表面被覆材は表面部材１０
１、表面封止材１０２からなる。１０３は光起電力素子
である。裏面被覆材は、裏面絶縁体１０４、補強板１０
５からなる。

【００１９】（表面被覆材）本実施態様例において、表
面被覆材は、表面部材１０１、表面被覆材１０２からな
る。

【００２０】＜表面部材１０１＞表面部材は、耐候性に
優れていることが重要である。また屋根材一体型モジュ
ールに代表されるように可とう性と軽量性が要求される
場合には樹脂フィルムであることが好ましい。表面部材
は、汚れによる光起電力素子の効率の低下を防ぐことが
望ましい。この目的のために、表面部材は撥水性を有す
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度以上であり、より好ましくは７０度以上であ
る。

【００２１】好ましい態様においては、表面部材は、フ
ッ素樹脂で構成される。そうしたフッ素樹脂としては、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
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、ポリクロロトリフルオロエ
チレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体、エチレン−クロロトルフルオロ
エチレン共重合体が挙げられる。これらの樹脂で構成さ
れる表面部材は、表面封止材との接着強度を確保するに
ついて、コロナ放電処理、プラズマ放電処理、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。

【００２２】＜表面封止材１０２＞本発明で用いる表面
封止材は有機化合物樹脂である。

【００２３】有機化合物樹脂の硬度はＪＩＳ−Ｋ６３０
１・Ａ８０乃至Ｃ３０であることが好ましい。より好ま
しくはＡ９０乃至Ｃ２０である。本発明でいう硬度と
は、太陽電池モジュールの被覆工程と同様な加熱加圧処
理を行った後の樹脂のみの硬度を示す。表面部材、フィ
ラー等は硬度の測定時には併用しない。ＪＩＳ−Ｋ６３
０１のＡでの硬度測定は、１２ｍｍ厚以上と規定されて
いる。測定の際には、太陽電池モジュールに使用される
厚みの樹脂を、それぞれ加熱加圧し、それらを重ねて１
２ｍｍ以上の厚みとする。

【００２４】硬度がＡ８０より小さいと機械的強度が不
足する。そのため前述のＳｕｒｆａｃｅ・Ｃｕｔ試験を
満たすことができない。機械的強度が前述の規格を満た
すためには、表面封止材に表面保護強化材としてガラス
繊維不織布のようなフィラーを入れることができる。し
かし、耐候性がわずかに低下するために好ましくない。
光起電力素子に例えば０．４から０．５ｍｍ程度の高さ
の電極部材等の凸部が存在すると凸部上のＥＶＡが被覆
工程で抜き出され、凸部上の表面封止材の膜厚が薄くな
ってしまう。このため表面封止材の薄い部分にガラス繊
維不織布が多量にある状態となり、長期の使用でガラス
繊維が浮き出して見える現象を生じる。これは、ガラス
繊維不織布のガラス繊維と表面封止材が微小に剥離する
ために白く見えている。微小な剥離は、外観上好ましく
ないだけではなく、更に大きな剥離に成長する可能性を
有する場合も有り、好ましくない。更に太陽電池モジュ
ールに波形加工（図９）を施す場合には、硬度がＡ８０
より小さい場合には樹脂が柔らかいために、波形加工の
谷部分９０１で表面封止材が座屈し封止材が部分的に白
く見える場合がある。

【００２５】硬度がＣ３０よりも大きいと折り曲げ加工
性が悪くなる、または折り曲げ加工により白化、亀裂の
発生を生じる。固いことによって剛性が増し、曲げに要
する力が大きくなる。ローラーフォーマーを用いた折り
曲げでは、剛性が高い場合、曲げ形状の精度を保つため
には１段のローラーで曲げられる角度が小さくなり、ロ
ーラーの段数を増やさなければならない。また、折り曲
げ部分の表面封止材が微小な破壊を生じ白く見える状態
となる。

【００２６】また、有機化合物樹脂のメルトフローレー
トは１５乃至３０ｇ／１０分であることが好ましい。メ
ルトフローレートが１５よりも小さいと光起電力素子に
凸部がある場合に、流動性が不十分であるために凸部脇
に気泡残りを生じる場合がある。また、メルトフローレ
ートが３０よりも大きい場合には、光起電力素子の凸部
上で膜厚が薄くなり、ガラス繊維等のフィラーを用いた
場合に長期の使用でガラス繊維が浮き出す。

【００２７】有機化合物樹脂としては、透明性、耐候
性、光起電力素子及び表面部材への接着性に優れるもの
であれば特に限定されるものではない。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
（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（Ｅ
ＭＡ）、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、あるいはシリコーン樹脂などが挙げられ
る。好適に用いられる材料としては、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体（ＥＶＡ）が挙げられる。以下ＥＶＡにつ
いて述べる。

【００２８】本発明で好適に用いられるＥＶＡは、酢酸
ビニルの含有率が２６重量％以上であることが好まし
い。２６重量％未満の場合には、融点が７８℃以上とな
りシート成形時の温度が高くなり、紫外線吸収材、光安
定化剤、酸化防止剤、二次酸化防止剤等の添加剤が揮
発、あるいは分解してしまう可能性がある。

【００２９】封止剤の硬度、耐候性を向上するためには
架橋することが有効である。架橋の方法としては、特に
制限されるものではない。あらかじめ樹脂に有機過酸化
物を添加し加熱する方法が好ましい。有機過酸化物は、
封止樹脂の架橋効率が高く、封止樹脂の耐候性に悪影響
の無い物であれば特に制限されない。有機過酸化物の１
時間半減期温度は、１００℃以上１４０℃以下である。
より好ましくは１００℃以上１２５℃以下である。

【００３０】更に本発明では、耐候性向上のために紫外
線防止剤、光安定化剤、酸化防止剤、二次酸化防止剤等
の添加をすることが好ましい。紫外線吸収剤は、表面封
止材の光劣化を防ぐだけでなく、その他光起電力素子上
の有機物を保護する効果を有する。また樹脂の熱酸化等
を防ぐために酸化防止剤を添加することが好ましい。更
に光起電力素子、補強板との接着力を向上させるために
カップリング剤を添加することが好ましい。

【００３１】本発明では、表面封止材はシート状である
ことが好ましい。一般的には、ＥＶＡは酢酸ビニルの含
有量が２５重量％程度となるとタックが大きくなる。タ
ックを抑える方法としては、シートにエンボス加工を施
すことが好適である。エンボス加工によりシート表面に
凹凸を持たすことでシート同士の粘着や、光起電力素子
との粘着を軽減することができる。エンボスはラミネー
ション時の脱気性をあげるためにも有効である。

【００３２】＜フィラー＞本発明においてフィラーは封
止材の強度を向上させる働きを有する。フィラーとして
は、ガラス繊維・ガラスビーズ等の公知のものが使用可
能である。本発明で好適に用いられるフィラーとして
は、ガラス繊維不織布が挙げられる。ガラス繊維不織布
を被覆工程において、表面部材と表面封止材、または表
面封止材と光起電力素子に挟み加熱し、封止材中にガラ
ス繊維不織布を含有させる。表面部材と表面封止材の間
にガラス繊維不織布を挟んだ場合には、表面封止材の表
面部材側にガラス繊維不織布が偏在し、機械的強度が向
上する。一方、表面封止材と光起電力素子の間に挟んだ
場合には、ガラス繊維不織布が光起電力素子側に偏在
し、相対的に剥離の生じ易い界面であるガラス繊維と表
面封止材の界面を外界から遠ざけることにより、剥離を
抑制できる。

【００３３】本発明で使用するフィラーの混合量は前記
表面封止材１００重量部に対して２乃至３０重量部以下
である。２重量部より少ない場合には、表面部材がフィ
ルムからなるモジュールで表面封止材が０．５ｍｍより
も薄い場合に機械的強度が低下する。また、３０重量部
以上の場合には、屋根材等の雰囲気温度より２０乃至４
０℃高温での使用では、表面封止材が薄くなった部分
で、ガラス繊維不織布のガラス繊維が白く見える場合が
ある。

【００３４】（光起電力素子１０３）本発明における光
起電力素子としては、単結晶、多結晶、あるいはアモル
ファスシリコン太陽電池に適用できる以外に、シリコン
以外の半導体を用いた太陽電池、ショートキー接合型の
太陽電池にも適用可能である。

【００３５】（裏面被覆材）本実施態様例において、裏
面被覆材は、裏面絶縁材１０４、補強板１０５からな
る。

【００３６】＜裏面絶縁材１０４＞裏面絶縁体は、光起
電力素子の裏面に配され、光起電力素子と外部との絶縁
をより確実にする機能を持つ。裏面絶縁体として要求さ
れる他の特性は、機械的強度、湿潤性の絶縁性、耐候性
である。

【００３７】裏面絶縁体は有機化合物樹脂／硬質樹脂フ
ィルム／有機化合物樹脂の三層構造であることが好まし
い。

【００３８】本発明に使用される裏面絶縁体に用いる有
機化合物樹脂は屋根材一体型のように太陽モジュールの
使用温度が雰囲気温度より２０乃至４０℃高温となる場
合には、架橋により耐候性を高めることが好ましい。具
体的な材料としては、表面封止材と同様な材料であるこ
とが好ましい。さらに表面にエンボスの処理をすること
が好ましい。

【００３９】裏面絶縁体の硬質樹脂フィルムは、一般的
に２軸延伸のポリエチレンテレフタレート、ポリエチレ
ンナフタレート、ナイロン、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル、フッ素
樹脂、ガラス繊維、プラスチック繊維の不織布が挙げら
れる。

【００４０】＜補強板１０５＞補強板は、太陽電池モジ
ュールを支持するものである。太陽電池モジュールの設
置形態としては、建材一体型として使用する場合や、フ
レームをモジュールに取り付け、フレームを介して架台
に設置する場合が挙げられる。通常、風速３０〜４０ｍ
／秒に耐えられる剛性が建材一体型には必要と言われて
いる。とりわけ、表面部材をガラス板を使用せず、樹脂
フィルム等で表面を被覆したモジュールは補強板による
剛性付与が効果的である。本発明に使用される補強板は
塗装鋼板、ガラス繊維強化プラスチック、硬質プラスチ
ック、木材等が挙げられる。建材一体型の場合には、折
り曲げ加工することにより剛性の改善を図る。これらの
加工には鋼板、ステンレス鋼板が適している。これらの
材料は高温の火災でも溶融あるいは変形しにくく、屋根
材としても好適に使用されている。この様な用途には、
防錆性、耐候性に優れていることが好ましい。上記特性
のために、耐候性に優れた塗料の塗布が一般に行われて
いる。

【００４１】（被覆装置）本発明の太陽電池モジュール
の被覆に使用する装置は、特に限定されないが、一重真
空ラミネート装置であることが好ましい。本発明におい
て好適に用いられる真空ラミネート装置は、特開平９−
５１１１１号公報に提案された装置である。装置の詳細
についてはここでは説明しない。この装置は熱容量が小
さく、昇温速度を従来の真空ラミネーターに比べ速くで
きる。また、装置作成が容易であり大きな太陽電池モジ
ュールを作成するのに適している。この装置を用いるこ
とで短時間に太陽電池モジュールを作成することが可能
である。

【００４２】本発明において、表面被覆材側は、弾性部
材で加圧することが好ましい。すなわち、前述の公報に
開示されている蓋部材によって加圧することが好まし
い。光起電力素子の表面が上を向くことからフェースア
ップ法といわれる。弾性部材で加圧することにより、光
起電力素子の表面形状に沿った、封止が可能となり、光
起電力素子の表面上の凸部上の封止材が過度に流動し
て、薄くなり、その部分の接着力が低下することを防ぐ
ことができる。

【００４３】

【実施例】（実施例１）本実施例においては、評価用モ
ジュールとして図３に示す構成の太陽電池モジュールを
作成した。

【００４４】当該太陽電池モジュールは、図３に示すよ
うに、表面部材３０７としての樹脂フィルム、表面封止
材３０６としての充填材、表面保護補強材３０５として
のガラス繊維不織布、光起電力素子３０４、ガラス繊維
不織布３０３、裏面絶縁体３０２、補強板３０１をまず
用意し、支持板上にこれらを積層することにより作成し
た。

【００４５】（表面部材３０７）表面部材として無延伸
のエチレン−テトラフルオロエチレンフィルム（厚さ５
０μｍ）を用意した。表面封止材３０６との接着面に
は、予めプラズマ処理を施した。

【００４６】（表面封止材３０６の作成）表面封止材と
してエチレン−酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量
２８重量％、メルトフローレート１５）１００重量部と
架橋剤としてｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシル
カーボネートを１．５重量部、紫外線吸収剤として２−
ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンを０．
３重量部、酸化防止材としてトリス（モノ−ノニルフェ
ニル）フォスファイトを０．２重量部、光安定化剤とし
て（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）
セバケートを０．１重量部を混合し、Ｔダイと押し出し
機を用いて、４６０μｍの厚みのシートとし、更にエン
ボスロールによって１５μｍのエンボスを付けた。

【００４７】（表面保護強化材３０５）表面保護強化材
としてガラス繊維不織布（アクリルバインダー、線径１
０μｍ、繊維長１３ｍｍ、秤量４０ｇ／ｍ²）を用意し
た。

【００４８】（補強板３０１）補強板としてガルバナイ
ズド鋼板（０．４ｍｍ厚）を用意した。

【００４９】（裏面絶縁体３０２）裏面絶縁体として、
両面コロナ処理された２軸延伸のポリエチレンテレフタ
レートフィルム（厚み１００μｍ）の両面に表面封止材
と同じ樹脂を各面に２００μｍ積層したものを用意し
た。このシートの両面にも表面封止材と同様のエンボス
加工を施した。

【００５０】（光起電力素子３０４）光起電力素子とし
ては、図４に示す構成のものを次のようにして作成し
た。

【００５１】即ち、まず洗浄した帯状のステンレス基板
を用意し、該基板上に、スパッタ法で裏面反射層として
Ａｌ層（膜厚５０００Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００
Å）を順次形成した。

【００５２】ついで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ
₄とＰＨ₃とＨ₂の混合ガスを用いてｎ型アモルファスシ
リコン層を、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスを用いてｉ型アモ
ルファスシリコン層を、そしてＳｉＨ₄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アモルファスシリ
コン光電変換半導体層を形成した。

【００５３】次に、透明導電層として、Ｉｎ₂Ｏ₃薄膜
（膜厚７００Å）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３５６×２３９ｍｍに切断して、光電変換半導体
層、透明導電層を積層したステンレスの基板４００を得
た。

【００５４】＜集電電極の作成＞集電電極４０２を以下
の様にして形成した。金属ワイヤーは直径１００μｍの
銅ワイヤーを用いた。

【００５５】被覆層の導電性樹脂を形成するためのカー
ボンペーストを以下の様に作製した。まず、溶剤として
酢酸エチル２．５ｇ、ＩＰＡ２．５ｇの混合溶剤を分散
用シェーク瓶に入れた。次に、主剤となるウレタン樹脂
を２２．０ｇを前記シェーク瓶に加えボールミルで充分
撹拌した。次に、硬化剤としてブロックイソシアネート
を１．１ｇ、分散用ガラスビーズ１０ｇを前記溶液に加
えた。次に、導電性粒子として平均の一次粒径が０．０
５μｍのカーボンブラックを２．５ｇを前記溶液に加え
た。

【００５６】以上の材料を投入したシェーク瓶をペイン
ト・シェーカーにて１０時間分散した。その後、該ペー
ストの平均粒子径を測定したところ約１μｍであった。
ペイント・シェーカーの変わりにビーズミルを用いても
同様の結果であった。

【００５７】前記ペーストを前記硬化剤の標準硬化条件
である１６０℃、３０分で硬化させ、その体積抵抗率を
測定したところ、０．６Ωｃｍであり十分低抵抗である
ことを確認した。

【００５８】次に以下の様にして縦型のワイヤコート機
を用い被覆層を形成した。

【００５９】まず、送り出しリールに銅ワイヤを巻いた
リールを設置し、巻き取りリールに向け前記銅ワイヤを
張った。次に、コーターにより以下の塗布を行う。

【００６０】塗布速度は４０ｍ／ｍｉｎで滞留時間が２
ｓｅｃ、乾燥炉の温度は１２０℃とし、５回コートし
た。使用したエナメルコート用ダイスの径は１１０μｍ
から２００μｍまでを順次用いた。この条件で、ペース
トは溶剤が揮発し未硬化状態で存在する。被覆層の厚さ
は、平均２０μｍで、１００ｍ長さでコート結果での膜
厚のばらつきは、±０．５μｍ以内に納まっていた。

【００６１】＜光起電力素子の作製＞（１）上記で得られた基板４００の表面側に塩化第二鉄
を主成分とするエッチングペーストと市販の印刷機を用
いて発電領域が８００ｃｍ²になるように透明導電層の
一部を除去し、不図示の発電領域と非発電領域を透明導
電層上に形成した。

【００６２】（２）基板４００の裏面に硬質銅（厚み１
００μｍ、幅７ｍｍ）を負極端子部材４０４として半田
付けして設けた。

【００６３】（３）透明導電層上の非発電領域に絶縁接
着体４０１（シリコーン粘着剤、厚み５０μｍ／ポリイ
ミド、厚み２５μｍ／シリコーン粘着剤、厚み２５μｍ
／ポリエチレンテレフタレート、厚み７５μｍ／シリコ
ーン粘着剤、厚み５０μｍ）をポリイミドが表面側の非
発電領域に配置されるように接着した。

【００６４】（４）集電電極４０２を５．５ｍｍ間隔で
配置し端部を上記絶縁接着体４０１で固定した。

【００６５】（５）正極端子部材４０３として銀クラッ
ドした硬質銅（厚み１００μｍ、幅５．５ｍｍ）を集電
電極４０２及び絶縁接着体４０１上に配置した。

【００６６】（６）集電電極４０２を透明導電層と接着
させるために２００℃、圧力１ｋｇ／ｃｍ²、１分間で
加熱圧着を行った。

【００６７】（７）集電電極４０２と正極端子部材４０
３をより接着させるために正極端子部材上を２００℃、
圧力５ｋｇ／ｃｍ²、１５秒間で加熱圧着を行った。

【００６８】（８）上記正極端子部材４０３上に絶縁テ
ープ４０５（黒色のポリエチレンテレフタレート、厚み
１００μｍ／アクリル粘着剤、厚み３０μｍ、幅９ｍ
ｍ）を設けた。

【００６９】かくして所望の光起電力素子を得た。

【００７０】以上の工程により繰り返し、光起電力素子
を５０個作製した。

【００７１】＜光起電力素子群の作製＞１０個の光起電
力素子を光起電力素子間隔が２ｍｍとなるように治具上
に裏向きにして等間隔に並べた。次に正極端子部材を一
方の光起電力素子の負極端子部材に半田付けにより電気
的に接続した。

【００７２】＜裏面電極取出し＞１０個の光起電力素子
の両端の素子から裏面に電極を取出す作業を行なった。
正極の取り出し方は以下の通りである。

【００７３】図５に示すように、絶縁テープ５０１（ポ
リイミド、厚み２５μｍ／アクリル粘着剤、厚み２５μ
ｍ、幅４０ｍｍ）で内部短絡を防ぎ、両面テープ（アク
リル粘着剤、厚み４０μｍ）を介し軟質銅箔５０２（厚
み１００μｍ、幅２５ｍｍ）を光起電力素子５０３の裏
面に貼り付けた。軟質銅箔の両端は表面側にある正極端
子部材５０４と半田付け５０５した。

【００７４】裏面の素子の中央にある軟質銅箔と出力端
子となるリード線を半田付けするために、絶縁テープと
軟質銅箔との間にガラスクロス５０６（厚み１００μ
ｍ、縦横ともに３０ｍｍ）を設け、耐熱性の構造とし
た。

【００７５】負極の取り出し方は以下の通りである。

【００７６】両面テープ（アクリル粘着剤厚み４０μ
ｍ）を介し軟質銅箔５０２（厚み１００μｍ、幅２５ｍ
ｍ）を、光起電力素子５０３の裏面に貼り付けた。軟質
銅箔の両端は裏面側にある負極端子部材５０７と半田付
け５０５した。

【００７７】正極側と同様に裏面の素子の中央にある軟
質銅箔と出力端子となるリード線を半田付けするため
に、光起電力素子と軟質銅箔との間にガラスクロス５０
６（厚み１００μｍ、縦横ともに３０ｍｍ）を設け、耐
熱性の構造とした。

【００７８】（被覆工程）前述した真空装置上に汚れ防
止としてＰＦＡフィルム（厚み５０μｍ）を敷いて、か
くして用意した補強板３０１、裏面絶縁体３０２、光起
電力素子３０４、表面保護強化材３０５、表面封止材３
０６、表面部材３０７を積層した。該積層体の上に耐熱
性シリコンゴムのシート（厚み２．３ｍｍ）を載せて蓋
をした。真空ポンプで該積層体の内部を３．１ｍｍＨｇ
になるように減圧した。その後、真空引きを続けながら
１７５℃の熱風乾燥炉に投入し、４０分後に取り出し
た。その後真空引きを続けながら室温まで冷却した。こ
のようにして複数個の太陽電池モジュールを得た。

【００７９】（折り曲げ加工）次に図７のように、ロー
ラーフォーマー成形機で太陽電池モジュールの端部を折
り曲げ加工し、屋根材の係合機能であるハゼ組み部を成
形した。この時、光起電力素子部分にはローラーがあた
らないように成形する。

【００８０】（波形加工）プレス加工により波形加工を
行った。図８のような形状を有する下型８０１、上型８
０２により挟み込む形で行った。その際、プレスにより
光起電力素子にかかる垂直圧力を低減するために金型と
太陽電池モジュールとの間で、ウレタンシート５ｍｍを
介在させた。すなわち。プレス加工時は、下型８０１／
ウレタンシート８０３／太陽電池モジュール８０４／ウ
レタンシート８０５／上型８０２の順で積層した。

【００８１】得られた太陽電池モジュールを以下の手法
で評価した。結果を表１に示す。

【００８２】（表面封止材の硬度測定）被覆工程で同時
に作製した表面封止材のみのシートの硬度を測定した。

【００８３】（初期外観）波形加工後の太陽電池モジュ
ールの外観を観察した。評価結果は、以下の評価基準で
示す。 ○：充填不良、気泡残り、折り曲げ部の剥離、波形加工
による白化の無いもの。 ×：充填不良、気泡残り、折り曲げ部の剥離、波形加工
による白化の有るもの（その状態を表中に示す）。

【００８４】（温度、湿度変化に対する耐久性）太陽電
池モジュールについて、−４０℃／３０分、８５℃／８
５％ＲＨ／２２時間の温湿度サイクル試験を５０サイク
ル繰り返した後、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、以下の評価基準で示す。 ○：外観の変化の全くないもの。 ×：剥離を生じたもの（その状態を表中に示す）。

【００８５】（高温高湿試験）太陽電池モジュールにつ
いて、８５℃／８５％ＲＨ／２０００時間の高温高湿度
に曝した。太陽電池モジュールの外観上の変化を評価し
た。評価結果は、以下の評価基準で示す。 ○：外観の変化の全くないもの。 ×：剥離を生じたもの（その状態を表中に示す）。

【００８６】（Ｓｕｒｆａｃｅ・Ｃｕｔ試験）前述のＵ
Ｌ１７０３のＳｕｒｆａｃｅ・Ｃｕｔ試験を行った。

【００８７】図６に示したように鋼鉄製の刃６０１（厚
み０．６４ｍｍ）に荷重２ポンドを加えながら矢印Ｄの
方向に動かし、太陽電池モジュールの表面を傷付け、傷
付けた太陽電池モジュールの絶縁耐圧試験を行うった。

【００８８】具体的には、まず、太陽電池モジュールの
正極と負極を短絡させる。太陽電池モジュールを電気伝
導度が３５００ｏｈｍ・ｃｍ以上の水溶液（界面活性剤
としてのロームアンドハーツ社製、商品名トリトンＸ−
１００を０．１重量％含有）に浸す。その際、太陽電池
モジュールの出力端子は水溶液に浸さないようにして傷
を水溶液に浸す。水溶液側に電源の負極を漬け、太陽電
池モジュールの出力端子に電源の正極をつなぐ。電源よ
り２２００Ｖの電圧をかけ、そのリーク電流を測定し
た。

【００８９】評価結果は、以下の評価基準で示す。 ○：リーク電流が５０μＡ未満。 ×：リーク電流が５０μＡ以上。

【００９０】（実施例２）表面封止材３０６のエチレン
−酢酸ビニル共重合体を酢酸ビニル含有量２５重量％、
メルトフローレート２０に変更した以外は実施例１に従
った。評価結果は、表１に示す。

【００９１】（実施例３）表面保護強化材３０５をガラ
ス繊維不織布（１０ｇ／ｍ²）に変更した以外は実施例
１に従った。評価結果は、表１に示す。

【００９２】（実施例４）表面封止材３０６をエチレン
−エチルアクリレート共重合体（エチルアクリレート含
有量１７重量％、メルトフローレート２５）に変更し、
被覆工程で熱風乾燥炉に７０分入れた以外は実施例１に
従った。評価結果は、表１に示す。

【００９３】（比較例１）表面封止材３０６のエチレン
酢酸ビニル共重合体を酢酸ビニル含有量３３重量％、メ
ルトフローレート３０に変更した以外は実施例１に従っ
た。評価結果は、表１に示す。

【００９４】

【表１】

【００９５】表１から明らかなように、表面封止材の硬
度がＡ８０乃至Ｃ３０である太陽電池モジュールは、機
械的強度、耐候性、波形加工性に極めて優れていること
が分かった。

【００９６】なお、本発明に係わる太陽電池モジュール
は以上の実施例に何等限定されるものではなく、その要
旨の範囲内で種々変更することができる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、機
械的強度、折り曲げ部分の接着性、折り曲げ加工性、波
形加工性の高い太陽電池モジュールを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様例の概略図である。

【図２】従来の太陽電池モジュールの概略図である。

【図３】実施例１の太陽電池素子の概略図である。

【図４】実施例の光起電力素子の概略図である。

【図５】実施例の光起電力素子の電極取り出し概略構成
図である。

【図６】Ｓｕｒｆａｃｅ・Ｃｕｔ試験に使用する器具の
概略図である。

【図７】実施例の太陽電池モジュールの折り曲げ形状の
概略構成図である。

【図８】実施例の太陽電池モジュールの波形加工の概略
構成図である。

【図９】波形加工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表面部材１０２表面封止材１０３光起電力素子１０４裏面絶縁体１０５補強板２０１ガラス２０２封止材２０３光起電力素子２０４フィルム２０５樹脂フィルム２０６封止材２０７光起電力素子２０８鋼板３０１補強板３０２裏面絶縁体３０３ガラス繊維不織布３０４光起電力素子３０５表面保護補強材３０６表面封止材３０７表面部材４００基板４０１絶縁接着体４０２集電電極４０３正極端子部材４０４負極端子部材４０５絶縁テープ５０１絶縁テープ５０２軟質銅箔５０３光起電力素子５０４正極端子部材５０５半田付け５０６ガラスクロス５０７負極端子部材６０１鋼鉄製の刃８０１下型８０２上型８０３ウレタンシート８０４太陽電池モジュール８０５ウレタンシート９０１谷部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩塚秀則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】少なくとも表面被覆材、光起電力素子、
裏面被覆材からなる太陽電池モジュールにおいて、前記
表面被覆材が少なくとも有機化合物樹脂を含み、前記有
機化合物樹脂の硬度がＪＩＳ・Ｋ−６３０１・Ａ８０乃
至Ｃ３０であることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】前記表面被覆材の表面部材が樹脂フィル
ムである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】前記樹脂フィルムが前記有機化合物樹脂
に含まれる添加剤との相溶性が低いことを特徴とする請
求項２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】前記有機化合物樹脂がフィラーを含有
し、そのフィラーの含有量が、前記有機化合物樹脂１０
０重量部に対して２乃至３０重量部であることを特徴と
する請求項１乃至３記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】前記有機化合物樹脂のメルトフローレー
トが１５乃至３０ｇ／１０分であることを特徴とする請
求項１乃至４記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】前記有機化合物樹脂がエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体であり酢酸ビニルの含有量が２６重量％以
上であることを特徴とする請求項１乃至５記載の太陽電
池モジュール。
【請求項７】折り曲げ加工を施されたことを特徴とす
る請求項１乃至６記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】一重真空ラミネーション装置を用いて封
止されたことを特徴とする請求項１乃至７記載の太陽電
池モジュール。
【請求項９】フェースアップで封止されたことを特徴
とする請求項１乃至８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】波形加工をされていることを特徴とす
る請求項１乃至９記載の太陽電池モジュール。