JP2000164907A

JP2000164907A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2000164907A
Application number: JP10339650A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Sekiguchi; 守関口
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量タイプの太陽電池モジュールにおいて、耐
候性、防湿性、透明性に優れ、太陽電池素子の劣化を減
少させる太陽電池モジュールの提供にある。【解決手段】少なくとも片側が透明性を有する複合フィ
ルム２複合フィルムにより太陽電池素子４０を内部に収
納、封止された太陽電池モジュール１で、該複合フィル
ム２は、最外層から耐候性フィルム１０、透明蒸着フィ
ルム２０、接着性フイルム３０が順次接着剤層６０を介
して積層されてなり、前記透明蒸着フィルムは、フッ素
フィルムもしくはポリエステルフィルムでなる透明基材
２１の少なくとも片面に酸化アルミニウム、酸化珪素ま
たは酸化マグネシウムのいずれかの蒸着層２２を施して
なるもので、さらに蒸着層２２面に保護層２３を形成し
てなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池モジュー
ルに関するものであり、さらに詳細には、太陽電池素子
の劣化の少ない簡易型太陽電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽電池、ＥＬディスプレイ、Ｌ
ＣＤ表示体等のモジュールは、屋外に設置するため耐候
性や防湿性を高める必要があった。そのため、それらの
モジュールの保護材としてガラスやフッ素樹脂フィルム
等が用いられていた。

【０００３】上記モジュールのうちの太陽電池モジュー
ルとしては、一般に大型で高効率モジュールと薄型で軽
量なモジュールがあり、前者は表面保護材として、白色
な強化ガラスが用いられ寿命、強度等の点で信頼性を向
上させている。一方、後者の場合は、ガラス板の代わり
に透明なフッ素樹脂フィルムが用いられている。また、
太陽電池モジュールの一般的な構造としては、表面にガ
ラス板のような透明材料、裏面には鋼板やアルミニウム
シート等を配置し、その中間に太陽電池素子を挟んで前
記表面支持体と前記太陽電池素子間及び、裏面支持体と
太陽電池と太陽電池素子間に充填剤、例えば架橋エチレ
ン酢酸ビニル共重合体等を充填して防湿性をはじめ物理
的衝撃や振動等から太陽電池素子を保護している。

【０００４】また、太陽電池は、太陽光を電気エネルギ
ーに変換する装置なので上記のガラス面で受光する太陽
光を出来るだけロスなく通過するような構造や材料でモ
ジュール化する必要があった。

【０００５】一方、先に述べた薄型軽量な太陽電池モジ
ュールは、近年民生用として開発が盛んである。このタ
イプは、封止材料にガラスを用いないことで軽量化がは
かれる一方、防湿性がガラスに比べ不十分である透明プ
ラスチック複合フィルムを利用しているため、防湿性を
向上させた素材開発と封止技術の開発が求められてい
る。この透明複合フィルムの一般的な構造としては、太
陽光を受光する表面保護フィルム、接着フィルム、充填
材、太陽電池素子の順に構成され、太陽電池素子裏面に
充填材、接着性フィルム、裏面保護フィルムを配置し、
これを真空チャンバー内でヒートシールすることで太陽
電池モジュールを製造している。

【０００６】上記裏面保護フィルムとしては、フッ素樹
脂フイルムが一般的に用いられているが、更に防湿性の
向上をはかる手段として、アルミニウム箔を積層する場
合もある。

【０００７】また、太陽電池素子の裏面の充填材や接着
性フィルムは入射した太陽光を吸収せず素子側に反射が
繰り返し効率よく起こるように白色系色材や反射率の高
い材料をコートするかあるいは練り込んだものも考案さ
れている。

【０００８】しかし、太陽電池素子より表面側の保護フ
ィルム、接着性フィルム、充填剤のいずれも受光した太
陽光を吸収することのないものであった。従ってできる
だけ太陽電池素子に受光させる前記フィルム等が必要で
あり、そのため高透明性であって、長期に渡って高温、
多湿環境化に曝されても劣化が少ない、即ち耐候性に優
れた材料で太陽電池の素子を封止するものが要望されて
いる。

【０００９】その封止材料の標準的な条件としては、可
視光線領域で８０％以上好ましくは９０％以上の透過率
であって、９０Ｃ、９０％ＲＨにおいて水蒸気透過度が
１００〜１５０ｇ／ｍ²／ｄａｙ程度の高防湿性を有す
る封止材料でなければならない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点を解決するものであり、その課題とすると
ころは、薄くて軽い軽量タイプの太陽電池モジュールに
おいて、耐候性、防湿性、透明性に優れ、太陽電池素子
の劣化を減少させる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】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１の発明では、少なくと
も片側が透明性を有する複合フィルムにより太陽電池素
子を内部に収納、封止された太陽電池モジュールにおい
て、該複合フィルムは、最外層から耐候性フィルム、透
明蒸着フィルム、接着性フイルムが順次積層されてなる
ことを特徴とする太陽電池モジュールとしたものであ
る。

【００１２】また、請求項２の発明では、前記透明蒸着
フィルムは、フッ素フィルムもしくはポリエステルフィ
ルムの少なくとも片面に酸化アルミニウムまたは、酸化
珪素、または酸化マグネシウムのいずれかの蒸着層を施
してなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジ
ュールとしたものである。

【００１３】また、請求項３の発明では、前記透明蒸着
フィルムの蒸着層面に水溶性高分子と（Ａ）１種以上の
金属アルコキシド及びその加水分解物または（Ｂ）塩化
錫の少なくとも一方を含む水溶性或いは水／アルコール
混合溶液を主剤とするコーティング剤を塗布し、加熱乾
燥して、透明蒸着フィルムの保護層とすることを特徴と
する請求項１または２記載の太陽電池モジュールとした
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
る。本発明の太陽電池モジュールは、図１に示すよう
に、少なくとも片側が透明性を有する封止材となる複合
フィルム（２）により太陽電池素子（４０）を内部に収
納、封止された太陽電池モジュール（１）において、該
複合フィルム（２）は、最外層から耐候性フィルム（１
０）、透明蒸着フィルム（２０）、接着性フィルム（３
０）が順次積層されてなるものであり、さらに前記透明
蒸着フィルム（２０）は、図２に示すように、フッ素フ
ィルムもしくはポリエステルフィルムを基材（２１）と
し、少なくともその片面に酸化アルミニウムまたは、酸
化珪素、または酸化マグネシウムのいずれかの蒸着層
（２２）を施してなることを特徴とするものである。

【００１５】また、図２に示すように、上記複合フィル
ム（２）を構成する透明蒸着フィルム（２０）の蒸着層
（２２）面に水溶性高分子と（Ａ）１種以上の金属アル
コキシド及びその加水分解物または（Ｂ）塩化錫の少な
くとも一方を含む水溶性或いは水／アルコール混合溶液
を主剤とするコーティング剤を塗布し、加熱乾燥して、
透明蒸着フィルムの保護層（２３）としたものである。

【００１６】以下に上記複合フィルム（２）についてさ
らに詳細に説明する。本発明の太陽電池モジュール
（１）を構成する複合フィルム（２）の透明蒸着フィル
ム（２０）としては、その基材（２１）としてポリエチ
レン、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、ポリアリレート、ホリカーボネート、ポリプ
ロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッカビニ
ル、ポリフッカビニリデン、ポリ４フッカビニル等のフ
ッ素樹脂フィルムから延伸製膜されたフィルム等から選
ばれ、その基材（２１）フィルムの少なくとも片面にア
ルミニウム、錫、チタン、インジウム、珪素、マグネシ
ウム、鉄、亜鉛、チタン、ジルコニウム、コバルト、ク
ロム、ニッケル等から選ばれた酸化物、窒素物、炭化物
薄膜を厚さ５〜３０００ｎｍの蒸着層（２２）として形
成したものである。この蒸着層（２２）は、アルミニウ
ム、マグネシウム、珪素等の酸化物が好ましく用いるこ
とができる。

【００１７】上記の透明蒸着フィルムの基材（２１）フ
ィルムには、必要に応じて公知の紫外線吸収剤、熱安定
剤、滑剤等を添加しても構わない。また、上記蒸着層
（２２）を形成する手段としては、真空蒸着法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法、各種ＣＶＤ法等
公知のドライプロセスを用いたものやメッキ法等ウェッ
ト法等いずれでも可能であるが、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、真空蒸着法が好適に用いられる。

【００１８】さらにまた、透明蒸着フィルムの基材（２
１）フィルムに蒸着層（２２）を形成するにあたり、蒸
着層（２２）と基材（２１）の接着性を強固にするため
に、透明性を損なわない範囲で、ウレタン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニ
ル酢酸ビニル共重合体樹脂、アクリル樹脂等を接着アン
カー層として利用することもできる。さらにコロナ処
理、オゾン処理、プラズマ処理、火炎処理、フレーム処
理等で基材（２１）フィルムを前処理することで蒸着層
（２２）との接着性を向上させることもできる。

【００１９】また、本発明においては、図２に示すよう
に、上記蒸着層（２２）の上に以下に示す保護層（２
３）を形成し、透明性を維持したまま防湿性をアップす
ることができる。すなわち、ポリビニルアルコート、ポ
リビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース等の
水溶性高分子と（Ａ）一種以上の金属アルコキシド及び
その加水分解物または（Ｂ）塩化錫の少なくとも一方を
含む水溶性樹脂或いは水／アルコール混合溶液を主剤と
するコーティング剤を蒸着層（２２）面へ塗布し、加熱
乾燥させることで保護層（２３）とするものである。

【００２０】上記塩化錫としては、塩化第１錫、塩化第
２錫あるいはこれらの混合物いずれであってもよい。ま
た、金属アルコキシドとしては、テトラエトキシシラ
ン、トリイソプロポキシアルミニウムなどの一般式Ｍ
（ＯＲ）_n（式中ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等の金
属、ＲはＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₅等のアルキル基を表す）で表
わせれるものである。

【００２１】上記蒸着層（２２）へ上記保護層（２３）
となる塗工材をコーティングする方法は、ティッピング
法、グラビアコート法、ロールコート法、スプレー法等
公知のものが利用でき、特に限定したものではない。

【００２２】上記保護層（２３）の厚みとしては、０．
１〜５μｍの範囲であり、好ましくは、０．２〜２μｍ
の範囲である。０．１μｍに満たないと防湿性が不十分
であり、また５μｍを越えた厚さでは透明蒸着フィルム
（２０）にカールが発生し耐候性フィルム（１０）、接
着性フィルム（３０）と積層した際にさらに変形が生じ
て接着性の低下をもたらすため好ましくない。

【００２３】ここで、上記保護層（２３）が防湿性を向
上させる作用効果について説明すると、上記のような材
料構成の保護層（２３）は、それ自体にも防湿性すなわ
ち水蒸気バリア性があるが、より水蒸気バリア性に優れ
た透明蒸着フィルム（２０）の蒸着層（２２）を揉みな
どによるピンホール等の発生（即ち水蒸気バリア性の劣
化）から保護するもので、そのため、より防湿性を高め
る効果を有するものとなるものである。

【００２４】また、本発明の太陽電池モジュールを構成
する耐候性フィルム（１０）としては、ポリフッカビニ
ル、ポリフッカビニリデン、ポリ塩化３フッカビニル、
ポリ４フッカビニル等のフッ素樹脂から選ばれるホモポ
リマー樹脂やエチレンとの共重合体から選ばれる樹脂を
延伸製膜して得られる透明なフィルムである。

【００２５】また、本発明の太陽電池モジュールを構成
する接着性フィルム（３０）としては、エチレン酢酸ビ
ニル共重合体樹脂、ポリビニルブチラール、エチレン酢
酸ビニル部分鹸化物、シリコーン樹脂、ポリエステル系
樹脂等が用いられる。太陽光が入射してこの層で吸収さ
れ難い材料でなければならずエチレン酢酸ビニル樹脂が
特に好ましく用いられ、その酢酸ビニル含有量は、２０
〜３０％のものが特に好ましい。２０％に満たないもの
は、透明性が低下し、３０％を越えると後に別の透明蒸
着フイルムと積層する際に、樹脂にタックが残り、加工
性やハンドリングの点で問題が発生する。

【００２６】また、図２に示すように、上記耐候性フィ
ルム（１０）、透明蒸着フィルム（２０）、接着性フィ
ルム（３０）を接着剤層（６０）を介して積層するにあ
たり、公知の接着剤を利用して積層することができる。
例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオー
ル、ポリエポキシポリオール、ポリアクリルポリオー
ル、ポリウレタンポリオール等から選ばれる主剤とイソ
シアネート樹脂からなる硬化剤を適宜混合して得られる
二液硬化型ウレタン系接着剤など好適に用いることがで
きるが、特に限定したものではない。

【００２７】本発明の太陽電池モジュール（１）の必須
要件としては、耐候性フィルム（１０）、透明蒸着フィ
ルム（２０）、接着性フィルム（３０）を積層した複合
フィルム（２）の、可視領域での光線透過率が８０％以
上好ましくは８５％以上であって、かつ、４０℃、９０
％ＲＨの環境化での水蒸気透過度が０．０５ｇ／ｍ²／
ｄａｙ以下であることである。光線透過率が８０％に満
たなくなると太陽電池素子（４０）のエネルギー変換効
率が小さくなり、実用性が低くなる。また、水蒸気透過
度が０．０５ｇ／ｍ²／ｄａｙを越えると太陽電池素子
（４０）が外部から侵入してきた水蒸気により劣化し、
信頼性が低下するので好ましくない。

【００２８】

【実施例】次に実施例により、本発明を具体的に説明す
る。〈実施例１〉厚さ２５μｍの紫外線吸収剤入りで予めプ
ラズマ処理を施したポリフッ化ビニルフィルムを耐候性
フィルム（１０）として用い、透明蒸着フィルム（２
０）としては、厚さ１２μｍの２軸延伸ポリエステルフ
ィルムの片面に、真空蒸着法により酸化アルミニウムの
厚さ２５ｎｍの蒸着層（２２）を形成し、さらに下記に
示す組成のコート剤を蒸着層（２２）面にコートして厚
さ０．２μｍの保護層（２３）を形成したものを用い、
接着剤層（６０）には、ウレタン系接着剤ＡＤ−７６Ｐ
−１、ＣＡＴ−１０（東洋モートン社製）を用いて、透
明蒸着フィルム（２０）の保護層（２３）面に形成し、
通常のドライラミネート法によりラミネートした。〔コート剤の組成〕テトラエトキシシラン１０．４ｇに
０．１Ｎ塩酸８９．１ｇを加え３０分間攪拌して加水分
解させた固形分３重量％の加水分解溶液とポリビニルア
ルコールの３重量％からなるイソプロピルアルコール／
水（１０／９０）の溶液をそれぞれ６：４に混合した溶
液。

【００２９】次に、接着性フィルム（３０）として、厚
さ１００μｍの片面を予めコロナ処理した紫外線吸収剤
入りのエチレン酢酸ビニルフィルム（酢酸ビニル含有量
２５％）のコロナ処理面と上記で得られた積層フィルム
の非蒸着面とを上記と同様の接着剤層（６０）を介し
て、ドライラミネート法により積層して、図２に示すよ
うな太陽電池モジュール用の複合フィルム（２）とし
た。

【００３０】次に、図３に示すように、上記で得られた
複合フィルム（２）の接着性フィルム（３０）面同志を
向かい合わせて、その間に結合線（５０）で結合された
ＰＩＮ型太陽電池素子（４０）を充填し、真空シール装
置を用い、減圧化で複合フィルム（２）をヒートシール
して、簡易型の太陽電池モジュール（１）を作成した。

【００３１】上記で得られた簡易型の太陽電池モジュー
ル（１）を構成する複合フィルム（２）の水蒸気透過率
（防湿性）と光透過率および太陽電池モジュールを３０
０Ｗ／ｍ²のキセノンランプにより、５０時間連続及び
４０Ｃ９０ＲＨ〜９０Ｃ９０％ＲＨのサイクル試験を行
った結果の評価を表１に示した。

【００３２】〈実施例２〉耐候性フィルム（１０）とし
て、厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルム、透明
蒸着フィルム（２０）を構成する酸化アルミニウムの蒸
着層（２２）を４０ｎｍの酸化硅素の蒸着層（２２）と
した以外は、実施例１と同様にして複合フィルム（２）
を作成し、簡易型の太陽電池モジュールを得た。

【００３３】上記で得られた簡易型の太陽電池モジュー
ル（１）を実施例１と同様の試験を行った結果の評価を
表１に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記表１より、実施例１、実施例２で得ら
れたいずれの太陽電池モジュール（１）においても、太
陽電池素子（４０）の劣化がなく、電力低下は観察され
ないものであった。

【００３６】

【発明の効果】本発明は以上の構成であるから、下記に
示す如き効果がある。即ち、少なくとも片側が透明性を
有する複合フィルムにより太陽電池素子を内部に収納、
封止された太陽電池モジュールにおいて、該複合フィル
ムは、最外層から耐候性フィルム、透明蒸着フィルム、
接着性フイルムが順次積層されてなり、前記透明蒸着フ
ィルムは、フッ素フィルムもしくはポリエステルフィル
ムの少なくとも片面に酸化アルミニウムまたは、酸化珪
素、または酸化マグネシウムのいずれかの蒸着層を施し
てなる太陽電池モジュールとしたので、耐候性、防湿
性、透明性に優れ、太陽電池素子の劣化を減少させる簡
易型の太陽電池モジュールとすることができる。

【００３７】また、上記透明蒸着フィルムの蒸着層面に
水溶性高分子と（Ａ）１種以上の金属アルコキシド及び
その加水分解物または（Ｂ）塩化錫の少なくとも一方を
含む水溶性或いは水／アルコール混合溶液を主剤とする
コーティング剤を塗布し、加熱乾燥して、透明蒸着フィ
ルムの保護層とすることによって、より防湿性の高い太
陽電池モジュールとすることができる。

【００３８】従って本発明は、長期使用により劣化が起
こらない信頼性の高い特に民生用の簡易型軽量タイプの
太陽電池モジュールとして、優れた実用上の効果を発揮
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施の形態の
側断面を模式的に表した説明図である。

【図２】本発明の太陽電池モジュールを構成する複合フ
ィルムの一実施の形態を側断面で表した説明図である。

【図３】本発明の太陽電池モジュールの他の一実施の形
態の側断面を模式的に表した説明図である。

【符号の説明】

１‥‥太陽電池モジュール１０‥‥耐候性フィルム２０‥‥透明蒸着フィルム２１‥‥透明蒸着フィルムの基材２２‥‥蒸着層２３‥‥保護層３０‥‥接着性フィルム４０‥‥太陽電池素子５０‥‥結合線６０‥‥接着剤層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも片側が透明性を有する複合フィ
ルムにより太陽電池素子を内部に収納、封止された太陽
電池モジュールにおいて、該複合フィルムは、最外層か
ら耐候性フィルム、透明蒸着フィルム、接着性フイルム
が順次積層されてなることを特徴とする太陽電池モジュ
ール。
【請求項２】前記透明蒸着フィルムは、フッ素フィルム
もしくはポリエステルフィルムの少なくとも片面に酸化
アルミニウムまたは、酸化珪素、または酸化マグネシウ
ムのいずれかの蒸着層を施してな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】前記透明蒸着フィルムの蒸着層面に水溶性
高分子と（Ａ）１種以上の金属アルコキシド及びその加
水分解物または（Ｂ）塩化錫の少なくとも一方を含む水
溶性或いは水／アルコール混合溶液を主剤とするコーテ
ィング剤を塗布し、加熱乾燥して、透明蒸着フィルムの
保護層とすることを特徴とする請求項１または２記載の
太陽電池モジュール。