CN110073503A - 太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池模块，其在由透明树脂构成的表面保护基板(20)、和背面保护基板(28)之间具有光电转换部，所述光电转换部包含用极耳布线(12)连接的一个以上的太阳能电池单元10；在光电转换部和表面保护基板(20)之间，具有至少1层增强层(24)、至少1层密封材料层(26)和凝胶状高分子层(22)。

Description

太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块，涉及一种表面保护基板由透明树脂构成的太阳能电池模块。
背景技术
太阳能电池模块作为基本的构成，为依次具有第1基板(表面保护基板)、第1树脂层(密封材料层)、光电转换部、第2树脂层(密封材料层)以及第2基板(背面保护基板)的构成。也就是说，通过将光电转换部的表背面用第1基板和第1树脂层、以及第2树脂层和第2基板覆盖，从而谋求光电转换部的保护。在这样的构成中，光电转换部的多个太阳能电池单元排列成矩阵状，相邻的太阳能电池单元彼此之间通过极耳布线进行电连接(例如参照专利文献1)。而且这样一来，光电转换部将多个太阳能电池单元彼此之间通过多个极耳布线进行电连接，例如使输出电压得以提高。
作为太阳能电池模块的保护基板，以前通常使用玻璃基板，但近年来，为了轻量化，已经使用树脂基板来代替玻璃基板了。而且在表背面的保护基板中，由于选择与各自的作用相适应的最优的材料，因而表背面的保护基板的材料变得不同了。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-145807号公报
发明内容
然而，一般地说，树脂的线膨胀率比玻璃的线膨胀率大，从而由温度变化产生的热伸缩的影响较大。而且在由树脂构成的表面保护基板产生热伸缩的情况下，对与表面保护基板粘接的树脂层施加应力。因此，表面保护基板和树脂层的热应力具有与在太阳能电池模块中产生的温度变化的程度成正比地增大的倾向。
而且当因太阳能电池模块中产生的温度变化而对树脂层施加较大的热应力时，与树脂层相接的太阳能电池单元有可能发生破损，或者将太阳能电池单元间电连接的极耳布线有可能切断。
本发明是鉴于这样的现有技术所具有的课题而完成的。而且本发明的目的在于：提供一种在产生温度变化的情况下，难以发生太阳能电池单元的破损或极耳布线的断裂的太阳能电池模块。
为了解决上述的课题，本发明的第1方式涉及一种太阳能电池模块，其在由透明树脂构成的表面保护基板和背面保护基板之间具有光电转换部，该光电转换部包含用极耳布线连接的一个以上的太阳能电池单元。而且在光电转换部和表面保护基板之间，具有至少1层增强层、至少1层密封材料层以及凝胶状高分子层。
本发明的第2方式涉及一种住宅用结构材料，其具有第1方式的太阳能电池模块。
本发明的第3方式涉及一种室外设备，其具有第1方式的太阳能电池模块。
本发明的第4方式涉及一种移动体，其具有第1方式的太阳能电池模块。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的太阳能电池模块的俯视图。
图2是图1所示的太阳能电池模块的局部剖视图。
图3是与图2不同的方式的太阳能电池模块的局部剖视图。
图4是与图2不同的方式的太阳能电池模块的局部剖视图。
图5是与图2不同的方式的太阳能电池模块的局部剖视图。
图6是与图2不同的方式的太阳能电池模块的局部剖视图。
图7是表示图6中的增强层以及凝胶状高分子层的状态的剖视图。
图8是表示在图2的方式上于背面保护基板侧进一步配置增强层这一方式的局部剖视图。
具体实施方式
＜太阳能电池模块＞
下面参照附图，就本实施方式的太阳能电池模块进行说明。图1是表示本实施方式的太阳能电池模块100的俯视图。如图1所示，规定了由x轴、y轴、z轴构成的直角坐标系。x轴、y轴在太阳能电池模块100的平面内相互正交。z轴与x轴以及y轴垂直，向太阳能电池模块100的厚度方向延伸。另外，x轴、y轴、z轴各自的正方向规定为图1的箭头方向，负方向规定为与箭头反向的方向。在形成太阳能电池模块100的2个主表面、且平行于x-y平面的2个主表面中，配置于z轴的正方向侧的主平面为“受光面”，配置于z轴的负方向侧的主平面为“背面”。此外，所谓“受光面”，有时也意味着光主要入射的面，所谓“背面”，有时也意味着受光面的相反侧的面。另外，有时也将z轴的正方向侧称之为“受光面侧”，将z轴的负方向侧称之为“背面侧”。
太阳能电池模块100包括多个太阳能电池单元10、多个极耳布线12、多个连接布线14。多个太阳能电池单元10分别吸收入射的光而产生光电动势。太阳能电池单元10例如采用晶体硅、砷化镓(GaAs)或者磷化铟(InP)等半导体材料来形成。太阳能电池单元10的构造并没有特别的限定，但在这里，作为一个例子，设定为将晶体硅和非晶硅层叠在一起。虽然在图1中予以省略，但各太阳能电池单元10的受光面以及背面具有相互平行地向x轴方向延伸的多个指状电极(finger electrode)、和与多个指状电极垂直地向y轴方向延伸的多个例如2个母线电极(bus bar electrode)。母线电极与多个指状电极分别连接。
多个太阳能电池单元10在x-y平面上排列成矩阵状。这里，在x轴方向排列4个太阳能电池单元10，在y轴方向排列5个太阳能电池单元10。此外，在x轴方向排列的太阳能电池单元10的数量、和在y轴方向排列的太阳能电池单元10的数量并不局限于此。在y轴方向排列配置的5个太阳能电池单元10通过极耳布线12而串联连接，从而形成1个太阳能电池串16。再者，如前所述，由于在x轴方向排列4个太阳能电池单元10，因而向y轴方向延伸的4个太阳能电池串16沿x轴方向平行地排列。此外，太阳能电池串16表示多个太阳能电池单元10和多个极耳布线12的组合。
为了形成太阳能电池串16，极耳布线12将相邻的太阳能电池单元10中一方的受光面侧的母线电极和另一方的背面侧的母线电极电连接在一起。也就是说，相邻的太阳能电池单元10用极耳布线12相互电连接在一起。极耳布线12为细长的金属箔，例如可以使用将软钎料或银等涂覆在铜箔上所形成的材料。极耳布线12和母线电极的连接可以使用树脂。该树脂无论是导电性的、还是非导电性的均可。在后者的情况下，可以通过使极耳布线12和母线电极直接接触而进行电连接。另外，极耳布线12和母线电极的连接也可以不是使用树脂而是使用软钎料。
再者，太阳能电池串16在y轴的正方向侧和负方向侧，多个连接布线14向x轴方向延伸，连接布线14将相邻的2个太阳能电池串16电连接在一起。在以上的构成中，既可以是太阳能电池单元10、太阳能电池串16分别为“光电转换部”，也可以是多个太阳能电池串16和连接布线14的组合为“光电转换部”。此外，也可以在太阳能电池模块100的端缘部安装未图示的框架。框架在保护太阳能电池模块100的端缘部、而且将太阳能电池模块100设置于屋顶等上时加以利用。
本实施方式的太阳能电池模块在由透明树脂构成的表面保护基板、和背面保护基板之间具有光电转换部，该光电转换部包含用极耳布线连接的一个以上的太阳能电池单元。而且在光电转换部和表面保护基板之间，具有至少1层增强层、至少1层密封材料层以及凝胶状高分子层。
图2是表示沿着图1的A-A线的太阳能电池模块100的一部分的剖视图。太阳能电池模块100包括太阳能电池单元10、极耳布线12、连接布线14、太阳能电池串16、表面保护基板20、凝胶状高分子层22、增强层24、密封材料层26以及背面保护基板28。图2的上侧与受光面(表面)侧相当，下侧与背面侧相当。
在图2所示的构成中，表面保护基板20的构成材料和背面保护基板28的构成材料是不同的。因此，表面保护基板20和背面保护基板28的热膨胀系数不同。例如如后所述，表面保护基板20使用聚碳酸酯等，背面保护基板28使用玻璃等。在此情况下，与背面保护基板28相比，表面保护基板20的热膨胀系数更大。因此，如上所述，两保护基板由周围的温度变化引起的膨胀/收缩行为不同。为了消除该行为的不同，在本实施方式的太阳能电池模块100中，在表面保护基板20和光电转换部之间配置凝胶状高分子层22和增强层24。而且本实施方式的太阳能电池模块100即使在表面保护基板20因膨胀/收缩而产生变形的情况下，与表面保护基板20相邻的下层的凝胶状高分子层22也因为其拉伸弹性模量较小，因而能够追随表面保护基板20的变形。也就是说，表面保护基板20的变形因凝胶状高分子层22而得以缓和。再者，具有高机械强度的增强层24与凝胶状高分子层22的下层相邻。因此，即使在仅采用凝胶状高分子层22而不能抑制表面保护基板20的变形的情况下，也可以通过增强层24来抑制。进而表面保护基板20的变形难以传递至密封材料层26以及光电转换部，其结果是，可以防止太阳能电池单元的破损和极耳布线的断裂。
下面就各层依次进行说明。
[表面保护基板]
表面保护基板20是位于太阳能电池模块100的太阳光的受光侧、且由透明树脂构成的基板。作为构成表面保护基板20的透明树脂，例如可以使用选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、环状聚烯烃、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)之中的至少1种。在它们之中，作为表面保护基板20，也优选使用聚碳酸酯(PC)。这是因为聚碳酸酯(PC)的耐冲击性以及透光性优良，适于保护太阳能电池模块100的表面。另外，表面保护基板20也可以在其表面含有由丙烯酸聚氨酯(acrylic urethane)等构成的硬涂层。再者，在表面保护基板20或者硬涂层等中也可以含有紫外线吸收剂和光泽调整剂、防反射成分。
表面保护基板20优选其厚度为0.1～15mm，拉伸弹性模量为1.0～10.0GPa，总透光率为80％以上。下面就这些参数进行说明。
表面保护基板20的厚度优选设定为0.1～15mm，更优选设定为0.5～10mm。通过将表面保护基板20的厚度设定在这样的范围，便可以适当保护太阳能电池模块100，从而使光高效地到达光电转换部(太阳能电池单元10)。
表面保护基板20的拉伸弹性模量优选为1.0～10.0GPa，更优选为2.3GPa～2.5GPa。通过将表面保护基板20的拉伸弹性模量设定在这样的范围，便可以适当保护太阳能电池模块100的表面。拉伸弹性模量例如可以如以下那样，采用JIS K7161-1(塑料-拉伸特性的求法-第1部分：总则)进行测定。
Et＝(σ2－σ1)/(ε2－ε1)(1)
在上述式(1)中，Et表示拉伸弹性模量(Pa)，σ1表示应变ε1＝0.0005下的应力(Pa)，σ2表示应变ε2＝0.0025下的应力(Pa)。
表面保护基板20的总透光率优选为80％以上，优选为90～100％。通过将表面保护基板20的总透光率设定在该范围，便可以使光高效地到达光电转换部(太阳能电池单元10)。总透光率例如可以采用JIS K7361-1(塑料-透明材料的总透光率的试验方法-第1部分：单光束法)等方法进行测定。
表面保护基板20的热膨胀系数并没有特别的限定，可以设定为40～110(×10－6K－1)。在本实施方式中，即使在表面保护基板20的热膨胀系数较大、与温度变化相伴随而容易变形的情况下，也因凝胶状高分子层22以及增强层24的存在而难以产生问题。热膨胀系数可以采用JIS K 7197：2012进行测定。
[凝胶状高分子层]
凝胶状高分子层22是由富有柔软性的凝胶状高分子形成的层，位于表面保护基板20和光电转换部之间。凝胶状高分子层22具有柔软性，在表面保护基板20发生膨胀/收缩时，由于追随该膨胀/收缩，因而可以防止因膨胀/收缩产生的应力传递到光电转换部及其它层。也就是说，表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力可以通过凝胶状高分子层22而得以缓和。
作为构成凝胶状高分子层22的材料，可以使用各种凝胶。凝胶并没有特别的限定，但可以分为含有溶剂的凝胶和不含溶剂的凝胶。在含有溶剂的凝胶中，可以使用分散介质为水的凝胶即水凝胶、分散介质为有机溶剂的凝胶即有机凝胶。另外，含有溶剂的凝胶可以使用数均分子量为10000以上的高分子凝胶、数均分子量在1000以上且低于10000的低聚物凝胶、数均分子量低于1000的低分子凝胶之中的任一种。凝胶状高分子优选由选自有机硅凝胶、聚氨酯凝胶、丙烯酸凝胶以及苯乙烯凝胶之中的至少1种构成。
凝胶状高分子层22优选的是具有相对于表面保护基板20的厚度为5～99％的厚度，拉伸弹性模量在0.1kPa以上且低于0.5MPa，总透光率为80％以上。下面就这些参数进行说明。
凝胶状高分子层22优选具有相对于表面保护基板20的厚度为5～99％的厚度，更优选具有10～50％的厚度。凝胶状高分子层22通过具有这样的厚度，便可以使表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力得以充分缓和。
凝胶状高分子层22的拉伸弹性模量优选在0.1kPa以上且低于5MPa，更优选为1kPa～1MPa。通过使凝胶状高分子层22的拉伸弹性模量在这样的范围，便可以充分缓和表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力。特别地，如后所述，如果拉伸弹性模量低于0.5MPa，则与0.5MPa以上的情况相比较，起因于温度变化的太阳能电池单元的移动量变得极小(参照表1)。也就是说，拉伸弹性模量：0.5MPa是可以明显缓和表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力的临界数值。为了更大地缓和表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力，拉伸弹性模量更优选为0.3MPa以下，进一步优选为0.2MPa以下。
凝胶状高分子层22的总透光率优选为80％以上，优选为90～100％。通过将凝胶状高分子层22的总透光率设定在该范围，便可以使光高效地到达光电转换部(太阳能电池单元10)。总透光率的测定方法如上所述。
[增强层]
增强层24是由具有高机械强度的材料形成的层，与凝胶状高分子层22同样，位于表面保护基板20和光电转换部之间。增强层24由于具有高机械强度，因而即使对于表面保护基板20发生膨胀/收缩时的情况，也不会追随该膨胀/收缩而可以防止应力向光电转换部的传递。因此，表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力可以通过增强层24而阻止。
增强层24与凝胶状高分子层22相互结合，在两者的互补的作用下，可以有效地缓和表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力。例如，即使在单凭凝胶状高分子层22不能充分缓和表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力的情况下，也可以通过增强层24的高机械强度来充分缓和该应力。
另一方面，通过设置增强层24，还产生与上述效果不同的各种效果。下面就其效果进行说明。
(抑制波纹)
在不设置增强层24的情况下，凝胶状高分子层22与密封材料层26相邻。在此情况下，凝胶状高分子层22与密封材料层26相比较具有柔软性，因而在一面加热一面将太阳能电池模块100层叠成形的情况下，凝胶状高分子层22发生变形而容易在凝胶状高分子层22上产生凹凸。特别地，当在真空状态下将太阳能电池模块100层叠成型时，这样的凝胶状高分子层22的凹凸容易产生。在产生这样的凹凸的情况下，除了凝胶状高分子层22和密封材料层26的折射率差以外，还因变形使界面得以强化，从而产生波纹等外观不良。于是，如果在凝胶状高分子层22和密封材料层26之间设置机械强度较高的增强层24，则可以抑制凝胶状高分子层22和密封材料层26的界面的变形，因而可以抑制外观不良的发生。为了有效地抑制上述的变形，从提高机械强度的角度考虑，增强层24优选使用厚且硬的材料。另外，为了更加抑制外观不良，优选的是与增强层24相邻的凝胶状高分子层22和密封材料层26的折射率差较小。
(抑制由冲击引起的凝胶状高分子层的变形)
在不设置增强层24的情况下，在因例如钢球落下试验等而从上部(从表面保护基板20侧)施加应力时，凝胶状高分子层22发生变形，从而吸收冲击能量。但是，发生凝胶状高分子层22在下层侧(背面保护基板28侧)的局部变形，从而因局部地产生载荷而可能导致太阳能电池单元10的开裂的发生。于是，如果在凝胶状高分子层22和密封材料层26之间设置机械强度较高的增强层24，则即使产生来自上部的应力，也因增强层24的存在而可以抑制凝胶状高分子层22的变形，进而可以抑制太阳能电池单元10的开裂的发生。为了有效地抑制凝胶状高分子层22的变形，增强层24优选使用厚且硬的材料。
(贴合工艺的简化)
凝胶状高分子层22由于具有粘结性/粘性，因而在层叠等贴合时，有时成为问题的是操作性。于是，如果在凝胶状高分子层22和密封材料层26之间设置增强层24、也就是以在凝胶状高分子层22的一个面上贴附增强层24的状态进行贴合，则粘结性的问题降低，操作性得以提高。为了提高操作性，增强层24优选设定为厚、硬且粘结性较低的材料。
(防止由振动引起的凝胶状高分子的剥离)
凝胶状高分子层22有时发生因振动等交变载荷的施加而引起的剥离和气泡的混入等，从而有时成为问题的是粘接性。于是，通过在凝胶状高分子层22和密封材料层26之间设置增强层24，便可以防止这些问题。为了防剥离性的提高，增强层24优选使用厚且硬的材料。通过设计为这样的构成，便可以提高增强层24和密封材料层26的粘接性，但表面保护基板20和凝胶状高分子层22的界面的粘接性没有变化，令人担心其界面的剥离。在此情况下，为了防止在其界面的剥离，优选设计为如下的构成：将凝胶状高分子层22的面积设定为比表面保护基板20以及增强层24的面积小，从而使表面保护基板20的边缘部分和增强层24的边缘部分粘接在一起。在该构成中，凝胶状高分子层22处于被表面保护基板20和增强层24围绕的状态。
作为构成增强层24的材料，可以列举出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚缩醛、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、ABS树脂、ACS树脂、AES树脂、ASA树脂、它们的共聚物、PVF等氟树脂、有机硅树脂、纤维素、腈树脂、酚醛树脂、聚氨酯、离聚物、聚丁二烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚乙烯醇、聚芳酯、聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚砜、聚酰亚胺等，其中，优选的是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂。
增强层24优选的是厚度为10～200μm，热膨胀系数为0～30(×10-6K-1)，总透光率为80％以上。下面就这些参数进行说明。
增强层24的厚度优选为10～200μm，更优选为10～100μm。增强层24通过具有这样的厚度，便可以使表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力向光电转换部的传递受到充分抑制。
增强层24的热膨胀系数优选为0～30(×10－6K－1)，更优选为5～30(×10－6K－1)。通过使增强层24的热膨胀系数处于该范围，即使在表面保护基板20因热而产生膨胀/收缩的情况下，增强层24的膨胀/收缩也比表面保护基板20小，从而可以抑制表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力向光电转换部的传递。
增强层24的总透光率优选为80％以上，优选为90～100％。通过将增强层24的总透光率设定在该范围，便可以使光高效地到达光电转换部(太阳能电池单元10)。总透光率的测定方法如上所述。
另外，增强层24的拉伸弹性模量优选为1.0～10.0GPa，更优选为2～5GPa。通过使增强层24的拉伸弹性模量在这样的范围，便可以充分缓和表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力。
优选在增强层24的表背面的至少一方形成水蒸气透过率为1.0g/m2·day以下的皮膜。通过在增强层24上形成这样的皮膜，水蒸气向密封材料层26的浸入被阻止，从而可以防止密封材料层26的密封材料的水解。此外，水蒸气透过率例如可以采用由JIS K7129：2008(塑料-薄膜以及片材-水蒸气透过率的求法(仪器测定法))的附录B中规定的红外线传感器法求出。
另外，优选在增强层24的表背面的至少一方形成氧透过率为8.0ml/m2·day以下的皮膜。通过在增强层24上形成这样的皮膜，氧向密封材料层26的浸入被阻止，从而可以防止密封材料层26的密封材料因氧化而产生的分解。此外，氧透过率可以按照JIS K7126-1(GC法)而求出。
作为在增强层24上形成的皮膜，也可以采用涂装、蒸镀法来形成，优选由含有Si和O的无机复合材料构成。作为这样的材料，可以列举出硅氧烷化合物等，其中，优选为聚有机硅氧烷。
[密封材料层]
密封材料层26为保护光电转换部而设置。作为构成密封材料层26的材料，可以列举出乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚烯烃(PO)、聚酰亚胺(PI)等热可塑性树脂，和环氧、聚氨酯以及聚酰亚胺等热固性树脂，其中，优选为EVA、PO。
密封材料层26优选的是厚度为0.1～10mm，拉伸弹性模量为0.005～0.05GPa。下面就这些参数进行说明。
密封材料层26的厚度优选为0.1～10mm，更优选为0.2～1.0mm。密封材料层26通过具有这样的厚度，可以充分密封并保护光电转换部。
密封材料层26的拉伸弹性模量优选为0.005～0.05GPa，更优选为0.01～0.05GPa。通过使密封材料层26的拉伸弹性模量在这样的范围，便可以充分缓和表面保护基板20因膨胀/收缩产生的应力。
[背面保护基板]
背面保护基板28作为后板(back sheet)保护太阳能电池模块100的背面侧。作为构成背面保护基板28的材料，可以使用选自玻璃、纤维强化塑料(FRP)、聚酰亚胺(PI)、环状聚烯烃、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)之中的至少1种。作为纤维强化塑料(FRP)，可以列举出玻璃纤维强化塑料(GFRP)、碳纤维强化塑料(CFRP)、芳族聚酰胺纤维强化塑料(AFRP)等。此外，作为玻璃纤维强化塑料(GFRP)，可以列举出玻璃环氧等。形成背面保护基板28的材料优选含有选自纤维强化塑料(FRP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及聚醚醚酮(PEEK)之中的至少1种。背面保护基板28为了充分确保其强度，优选由纤维强化塑料等纤维强化树脂构成。另外，纤维强化塑料既可以是纤维沿一个方向排列的UD(UniDirection)材料，也可以是由各自交叉的纤维织成的纺织材料。在背面保护基板28使用UD材料的情况下，由于在纤维方向上难以发生膨胀收缩，因而通过配置UD材料的方向而可以抑制太阳能电池单元10的破损和极耳布线12的切断。此外，由于不易产生挠曲且轻量，因而背面保护基板28优选由碳纤维强化塑料形成。另外，为了提高在背面的发电的效率，本层也可以含有氧化钛等而使反射率得以提高。另外，表面也可以进行镀覆处理。
背面保护基板28的厚度并没有特别的限定，但优选为0.01mm～10mm，更优选为0.05mm～5.0mm，进一步优选为0.07mm～1.0mm。特别地，在纤维强化塑料的情况下，1根纤维的直径优选为厚度的下限值。通过将背面保护基板28的厚度设定为这样的范围，可以抑制背面保护基板28的挠曲，可以使太阳能电池模块100更加轻量化。
此外，在背面保护基板28的厚度较薄的情况下(例如为0.2mm以下)，除了轻量化和薄壁化以外，还使背面保护基板28产生温度差时的热收缩的影响减小，或者使背面保护基板28的刚性降低。因此，可以使整个太阳能电池模块100的翘曲降低。
另外，在背面保护基板28的厚度较薄的情况下，可以提高太阳能电池模块内部的气体排放特性。例如，在将EVA用作密封材料层26的材料的情况下，有时因EVA的分解而产生醋酸，但如果背面保护基板28较薄，则醋酸容易向外部散发。
另外，在将UD材料的纤维强化塑料用作背面保护基板28、且将背面保护基板28的厚度减薄的情况下，通过根据需要而部分地重合UD材料，便可以在背面保护基板28中增强所希望的部位等、对其特性的强弱进行调节。此外，在重合UD材料的情况下，根据所希望的特性的不同，既可以在各自相同的方向重合UD材料的纤维，也可以在各自垂直等不同的方向重合UD材料的纤维。
另外，如果背面保护基板28的厚度减薄，则可以一面追随密封材料层26(被贴合面)的形状一面使背面保护基板28贴合，从而在密封材料层26和背面保护基板28之间难以混入气泡。另外，例如即便是表面保护基板20具有曲面的形状，也可以使背面保护基板28贴合，从而经由密封材料层26而适合于表面保护基板20的形状。因此，一面可以抑制气泡的混入，一面可以容易地制造具有曲面形状的太阳能电池模块100。此外，此时，如果在使背面保护基板28、密封材料层26和增强层24贴合的状态下制作薄膜模块，则由于该薄膜模块自身具有柔软性，因而可以使向表面保护基板20的贴合变得容易。另外，由于背面保护基板28的追随性较高，因而在例如层叠各层而制造曲面形状的太阳能电池模块100等情况下，局部的载荷难以施加到太阳能电池单元10等上，因而可以抑制太阳能电池单元10的破损。该太阳能电池单元10的破损的抑制在太阳能电池模块100进一步具有已经叙述的凝胶状高分子层22的情况下是特别有效的。再者，如果背面保护基板28的厚度减薄，则可以使密封材料层26快速加热而交联等，因而不仅可以缩短太阳能电池模块100的制造时间，而且可以抑制表面保护基板20发生热变形。
背面保护基板28优选的是厚度为0.01～10mm，拉伸弹性模量为1.0～100.0GPa，热膨胀系数为0～30(×10－6K－1)。下面就这些参数进行说明。
背面保护基板28的厚度优选为0.01～10mm，更优选为0.05～5.0mm。通过使背面保护基板28具有这样的厚度，便可以充分保护太阳能电池模块100的背面。
背面保护基板28的拉伸弹性模量优选为1.0～100.0GPa，更优选为2.3GPa～2.5GPa。通过将背面保护基板28的拉伸弹性模量设定在这样的范围，便可以适当保护太阳能电池模块100的背面。
背面保护基板28的热膨胀系数优选为0～30(×10－6K－1)，更优选为2～25(×10－ 6K－1)。通过使背面保护基板28的热膨胀系数处在该范围，便可以提高耐热冲击性。
在以上的各层中，构成凝胶状高分子层的材料的拉伸弹性模量(A)、构成密封材料层的材料的拉伸弹性模量(B)、以及构成增强层的材料的拉伸弹性模量(C)优选处于A＜B＜C的关系。而且构成表面保护基板的材料的热膨胀系数优选大于构成背面保护基板的材料以及构成增强层的材料各自的热膨胀系数。如果构成凝胶状高分子层、密封材料层以及增强层的材料各自的拉伸弹性模量(A、B、C)处于A＜B＜C的关系，则即使在表面保护基板因温度变化而发生变形的情况下，也可以因凝胶状高分子而得以缓和。另外，通过使构成表面保护基板的材料的热膨胀系数大于构成背面保护基板的材料以及构成增强层的材料各自的热膨胀系数，即使在表面保护基板因温度变化而发生变形的情况下，也可以因增强层而得以缓和。
接着，本实施方式的太阳能电池模块的变形例(图3、图4)如以下所示。
图3的方式是凝胶状高分子层22和增强层24与图2相反的方式。也就是说，从表面保护基板20开始，依次配置增强层24、凝胶状高分子层22、光电转换部(密封材料层26、太阳能电池单元10、极耳布线12)、背面保护基板28。该方式在表面保护基板20因周围的温度变化而发生变形的情况下，即使相邻的增强层24难以追随表面保护基板20的变形、而且增强层24发生变形，也因相邻的凝胶状高分子层22而使变形变得缓和。因此，表面保护基板20的变形难以传递至光电转换部，进而可以防止太阳能电池单元10的破损和极耳布线12的断裂。
图4的方式在将密封材料层配置于2个部位(密封材料层26A、26B)这一点上与图2不同。在2个部位的密封材料层中，密封材料层26A是对光电转换部进行密封并保护的层，密封材料层26B配置于凝胶状高分子层22和增强层24之间。在此，密封材料层26B虽然并不是密封某个构件，但由于使用与密封材料层26A相同的材料，因而使用密封材料层的术语。该方式在表面保护基板20因周围的温度变化而发生变形的情况下，相邻的凝胶状高分子层22追随其变形而发生变形。而且即使在单凭凝胶状高分子层22而不能使变形得以缓和的情况下，也因密封材料层26B的存在而可以使从表面保护基板20传递而来的变形得以缓和。其结果是，表面保护基板20的变形难以传递至光电转换部，进而可以防止太阳能电池单元10的破损和极耳布线12的断裂。
另一方面，在本实施方式的太阳能电池模块中，优选的是增强层由2层构成，凝胶状高分子层位于2层增强层之间。图5示出了这样的方式，将增强层设定为2层的构成(增强层24A、增强层24B)，并在增强层24A和增强层24B之间配置凝胶状高分子层22。如果在太阳能电池模块100内配置凝胶状高分子层22，则凝胶状高分子中含有的杂质向密封材料层26和表面保护基板20扩散而可能导致变色和脆化。作为该杂质，是凝胶状高分子中含有的添加剂(紫外线吸收剂、增塑剂等)、为了形状稳定化而混合的低分子成分(水和硅油等胶凝剂)、未反应单体等。在图5的方式中，凝胶状高分子层22由于被增强层24A以及24B所阻止，因而可以抑制上述的添加剂等的扩散。也就是说，在本方式中，取得了在图2～4中说明过的防止太阳能电池单元的破损和极耳布线的断裂的效果，而且取得了防止凝胶状高分子中含有的添加剂等的扩散的效果。
此外，在本方式中，对于增强层24A、24B，也优选形成上述水蒸气透过率为1.0g/m2·day以下和/或氧透过率为8.0ml/m2·day以下的皮膜。这样一来，可以充分发挥防止凝胶状高分子中含有的添加剂等的扩散的效果。
在图5的方式中，整个凝胶状高分子层22优选采用2层增强层(24A、24B)来密封。这样的方式如图6所示。图6是将图1的A-A线向整个太阳能电池模块(y轴方向)扩张而表示的剖视图，并省略表示了途中的部分。在图6中，整个凝胶状高分子层22采用2层增强层24A和增强层24B来密封。在图5的方式中，由于凝胶状高分子层22的侧面向外部开放，因而也不能否定添加剂等长期地从其开放部分扩散的可能性。于是，在图6中，采用2层增强层24A、24B来密封整个凝胶状高分子层22。也就是说，凝胶状高分子层22的侧面也包括在内，整体由增强层24A、24B来密封。因此，可以比图5的方式更切实且更实效地防止凝胶状高分子中含有的添加剂等的扩散。此外，图6示意表示了增强层24A、24B密封凝胶状高分子层22的情况，但实际上，增强层24A、24B呈薄膜状，处于图7所示的状态。
本实施方式的太阳能电池模块优先在背面保护基板的光电转换部侧进一步具备具有绝缘性的增强层。特别地，在使用CFRP等导电性的基材作为背面保护基板28的基材的情况下，漏电流的发生成为问题。于是，如图8所示，通过在背面保护基板28和光电转换部之间配置具有绝缘性的增强层30，可以将漏电流绝缘。这里使用的增强层30的材料在已经叙述的增强层中，也优选绝缘性较高的材料。
另外，在本方式中，为了提高发电效率，优选在增强层中添加氧化钛等白色颜料而提高反射率。或者，也可以对增强层的表面实施提高反射率的镀覆处理。
＜住宅用结构材料＞
本实施方式的住宅用结构材料是具有上述本实施方式的太阳能电池模块的住宅用结构材料。作为该住宅用结构材料，例如可以列举出屋顶、壁等。无论怎样的住宅用结构材料，都将由本实施方式的太阳能电池模块发电而得到的电流供给至电气设备，用于该电气设备的驱动。
＜室外设备＞
本实施方式的室外设施是具有上述本实施方式的太阳能电池模块的室外设施。作为该室外设备，例如可以列举出帐篷、简易车库、使用耐载荷性低的折板屋顶的工厂屋顶等。无论怎样的室外设备，都将由本实施方式的太阳能电池模块发电而得到的电流供给至电气设备，用于该电气设备的驱动。
＜移动体＞
本实施方式的移动体是具有上述本实施方式的太阳能电池模块的移动体。作为该移动体，例如可以列举出汽车等车辆、电车、或者船舶等。本实施方式的太阳能电池模块在搭载于汽车上的情况下，优选设置于引擎盖和车顶等汽车主体的上面部分。无论怎样的移动体，都将由本实施方式的太阳能电池模块发电而得到的电流供给至风扇、电动机等电气设备，用于该电气设备的驱动和控制。
实施例
下面根据实施例，就本实施方式进一步进行详细的说明，但本实施方式并不局限于此。
[实施例1]
使用ムラタソフトウェア(株)生产的Femtet(注册商标)，对图2所示的层构成的太阳能电池模块进行了解析。各层的详细情况如下所示。
·背面保护基板：厚度为1mm的碳纤维强化塑料(CFRP)
·密封材料层：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)(在25℃下的拉伸弹性模量为0.03GPa)
·增强层：厚度为0.1mm的PET(热膨胀系数为20(×10－6K－1))
·凝胶状高分子层：厚度为1.0mm的有机硅凝胶(在25℃下的拉伸弹性模量为2.2kPa、总透光率为90％)
·表面保护基板：厚度为1mm的聚碳酸酯(在25℃下的拉伸弹性模量为7GPa、总透光率为90％)
(评价)
按照JIS C8917，对上述太阳能电池模块进行从145℃至25℃产生温度变化时的温度循环试验的模拟，就试验前后的太阳能电池单元的移动量、以及直至极耳布线发生断裂的循环数进行了解析。其结果如表1所示。此外，直至极耳布线发生断裂的次数按照以下的评价基准进行了评价。
～评价基准～
◎：200个循环没有发生切断。
○：200～50个循环发生了切断。
×：低于50个循环发生了切断。
[实施例2～5]
将凝胶状高分子层替换为表1中记载的材料，除此以外，与实施例1同样地对太阳能电池模块进行了评价。其结果如表1所示。
[参考例1～5]
除了不层叠增强层以外，与实施例1～5同样地对太阳能电池模块进行了评价。其结果如表1所示。
[实施例2A]
实际地制作出构成与实施例2相同的太阳能电池模块，与实施例2同样地进行了评价。但是，关于温度循环试验中的温度变化，设定为90℃～－40℃。其结果如表2所示。
[参考例2A]
实际地制作出构成与参考例2相同的太阳能电池模块，与实施例2同样地进行了评价。但是，关于温度循环试验中的温度变化，设定为90℃～－40℃。其结果如表2所示。
[比较例1]
除了增强层和凝胶状高分子层都不层叠以外，与实施例2A同样地制作出太阳能电池模块，并进行了与实施例2A同样的评价。其结果如表2所示。
由表1、2可知：在太阳能电池单元的移动量中，实施例1～4和实施例5可以看到明显的差别。也就是说，在凝胶状高分子层的拉伸弹性模量低于0.5MPa的情况下，太阳能电池单元的移动量极小。如果太阳能电池单元的移动量较小，则可以认为极耳布线所受到的负荷较小，从而难以发生断裂。也就是说，如果将凝胶状高分子层的拉伸弹性模量设定为低于0.5MPa，则可以明显抑制极耳布线的断裂。
另外，具有增强层的实施例1的太阳能电池模块与没有增强层的参考例1的太阳能电池模块相比，单元移动量较小，而且直至极耳布线发生断裂的温度变化的重复循环数较多。与实施例2～5各自相对应的参考例2～5也同样。由上可知：增强层的存在有助于防止极耳布线的断裂。
这里引用日本特愿2017-026998(申请日：2017年2月16日)以及日本特願2017-210977号(申请日：2017年10月31日)的全部内容。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供一种在产生温度变化的情况下，难以发生太阳能电池单元的破损或极耳布线的断裂的太阳能电池模块。
符号说明：
10 太阳能电池单元(光电转换部)
12 极耳布线
14 连接布线
16 太阳能电池串(光电转换部)
20 表面保护基板
22 凝胶状高分子层
24 增强层
26 密封材料层
28 背面保护基板
30 增强层
100 太阳能电池模块

Claims (18)

1.一种太阳能电池模块，其特征在于：
其在由透明树脂构成的表面保护基板、和背面保护基板之间具有光电转换部，所述光电转换部包含用极耳布线连接的一个以上的太阳能电池单元；
在所述光电转换部和所述表面保护基板之间，具有至少1层增强层、至少1层密封材料层以及凝胶状高分子层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述增强层由2层构成，所述凝胶状高分子层位于2层增强层之间。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述凝胶状高分子层的整体被所述2层增强层密封。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：构成所述凝胶状高分子层的材料的拉伸弹性模量(A)、构成所述密封材料层的材料的拉伸弹性模量(B)、以及构成所述增强层的材料的拉伸弹性模量(C)处于A＜B＜C的关系，而且构成所述表面保护基板的材料的热膨胀系数大于构成所述背面保护基板的材料以及构成所述增强层的材料各自的热膨胀系数。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述表面保护基板的厚度为0.1～15mm，拉伸弹性模量为1.0～10.0GPa，总透光率为80％以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述增强层的厚度为10～200μm，热膨胀系数为0～30(×10－6K－1)，总透光率为80％以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述凝胶状高分子层具有相对于表面保护基板的厚度为5～99％的厚度，拉伸弹性模量在0.1kPa以上且低于0.5MPa，总透光率为80％以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述密封材料层的厚度为0.1～10mm，拉伸弹性模量为0.005～0.05GPa。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述背面保护基板的厚度为0.01～10mm，拉伸弹性模量为1.0～100.0GPa，热膨胀系数为0～30(×10－6K－1)。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述背面保护基板由纤维强化树脂构成。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：在所述增强层的表背面的至少一方形成水蒸气透过率为1g/m2·day以下的皮膜。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：在所述增强层的表背面的至少一方形成氧透过率为8.0ml/m2·day以下的皮膜。
13.根据权利要求11或12所述的太阳能电池模块，其特征在于：所述皮膜由含有Si和O的材料构成。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：构成所述凝胶状高分子层的凝胶状高分子由选自有机硅凝胶、聚氨酯凝胶、丙烯酸凝胶以及苯乙烯凝胶之中的至少1种构成。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的太阳能电池模块，其特征在于：在所述背面保护基板的所述光电转换部侧进一步具备具有绝缘性的增强层。
16.一种住宅用结构材料，其特征在于：具有权利要求1～15中任一项所述的太阳能电池模块。
17.一种室外设备，其特征在于：具有权利要求1～15中任一项所述的太阳能电池模块。
18.一种移动体，其特征在于：具有权利要求1～15中任一项所述的太阳能电池模块。
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