JP2000277774A - 太陽電池モジュ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面の彩色効果と併せ直接反射光を抑制し、長
期間モジュ−ルの発電性能を安定的に維持できる太陽電
池モジュ−ルを提供する。 【解決手段】透光性硝子板にセラミックス・インキを用
いてスクリ−ン印刷法により所望設定の略均整かつ規則
的に形成せしめた凸状膨隆部での凸部の全周面に表面彩
色層を設けた透光性基板と、裏面に光起電力素子となる
メッキ層並びに背面には裏面被覆材からなる絶縁保護層
を設けた構成とする。 【効果】透光性基板に設けた凸状膨隆部の凸部の全周面
に層着した表面彩色層により表面の彩色効果と併せ、表
面反射光を抑制する。また、雨水、塵埃等を除去し易い
為、長期間の屋外暴露でも発電効率が低下せず、コスト
低廉で安定した製作が可能で維持管理コストを逓減でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池モジュ−ルに関
し、特に設備コストが低廉で、光の反射防止並びに壁面
又は屋根に彩色調和を加え、長期間モジュ−ルの発電性
能を安定的に維持できる太陽電池モジュ−ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池モジュ−ルは地球環境保
全の立場からも排気ガス、放射線等の公害を発生するこ
とのないクリ−ンなエネルギ−源として注目されてい
る。これらの太陽電池モジュ−ルでは、使用素材が環境
保全上殆ど影響がない、エネルギ−変換率が高い、発電
特性が安定している等の為、シリコン太陽電池が一般的
に使用されている。このようなシリコン太陽電池として
は、例えば単結晶シリコン基板の表面にｎ型の拡散層を
形成し、電極を形成した後、反射防止膜を形成すること
によって得られる単結晶シリコン太陽電池がよく知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の単結晶シリコン
太陽電池においては、単結晶シリコン基板を用いるとコ
ストが高くなる難点がある。この為、単結晶シリコン基
板に代えて低コストの異種基板を用い、その上に例えば
Ｓｉの薄膜を成膜する等の提案がなされている。しか
し、上記Ｓｉを必要な厚さまで成膜すると、基板と熱膨
張係数が大きく異なるため基板にそりを生じて歩留りが
劣り、さらに電気特性が悪くなる。このように該基板に
代えた種々の提案がなされているが、製作上構造が複雑
化のほか、いずれにしても単結晶シリコン太陽電池に比
しエネルギ−変換率の低下を免れない欠点があり、設備
費及び製造コスト低減と併せ、その改良が強く望まれて
いる。

【０００４】また、太陽電池モジュ−ルは建物の屋上の
屋根等の屋外に設置されるが、近年乱反射による光公害
の防止抑制、或いはその対応での光透過率の逓減が問題
点となっている。さらに屋外暴露のため使用中に雨水の
滞留や塵埃等が堆積し易い点が難点となっており、特に
最表面被覆材に樹脂フィルム等を使用した太陽電池モジ
ュ−ルでは使用中に表面に付着、堆積したした汚れはあ
る程度除去されるが、自然条件による汚れの落ちる程度
もガラスに比べても劣り、雨、雪、風等の自然環境によ
り雨水の滞留や汚れが付着又は堆積し易いという難点が
あり、表面被覆材の透明度が低下し光起電力素子に到達
する入射光は低下し、光起電力の低下が起こる難点があ
った。

【０００５】上記最表面被覆材として、樹脂フィルムを
用いるとき、その表面は平滑であるため、その平滑な表
面に平行に近い角度で入射する光は臨界角を越えると全
反射され、太陽電池の光起電力素子にまで光が入光しな
くなる為、十分な起電力を発生することは出来なくな
る。また、屋根の屋上や壁面等に設置するような場合、
太陽電池モジュ−ルは角度によっては、反射光が他の住
宅等にも届くため人々が眩しく不快に感じるといった問
題も発生することがある。さらに長期間の屋外暴露によ
り被覆材の熱膨張や熱収縮の反復により表面に皺が発生
することがあり、外観視認上も美感が損なわれる。ま
た、着色による光透過率の低下をできるだけ少なくする
一方、風雨に曝され埃等が堆積が少なく、また、建物の
壁面又は屋根に彩色或いは模様を施し、建築物の外観の
美化および色彩によるデザイン化、装飾効果を図るた
め、所望の彩色調和を図ることが望まれている。

【０００６】このような欠点を解決する為、例えば、特
開平９−１９１１１５号公報には、光起電力素子の光入
射側表面が透明有機高分子樹脂層とそれに接してその外
側の最表面に透明な表面保護フィルム層の２層以上の被
覆材により被覆された太陽電池モジュ−ルにおいて、被
覆材の表面に複数の凹凸が形成され該凹凸のピッチ、高
さや、溝の長さ、線径についての開示がなされている。
また、特開平９−１４８６０３号公報には、研削面に断
面が略Ｖ字状またはＵ字状の刃を揺するホイ−ル状のマ
チ刃砥石によって受光面に略Ｖ字状又はＵ字状の凹凸溝
を形成した基板を備えてなる太陽電池が開示されてい
る。さらに特開平９−１０２６２５号公報には、半導体
基板をドライエッチング装置内に搬入し、該装置内にマ
スク形成用ガスとエッチングガスを同時に導入して微小
な凹凸部を形成する太陽電池素子の製造方法の提案があ
る。

【０００７】しかし、上記特開平９−１９１１１５号公
報では、光起電力素子の光入射表面が、透明有機高分子
樹脂層とそれに接してその外側の最表面に透明な表面保
護フィルムの２層以上の被覆材に被覆した構成であり、
表面直接反射光が少なく、しわが入りにくく、汚れが落
ち易い等であるが、光起電力素子の光入射側に繊維状無
機化合物を含浸した透明有機高分子樹脂層と、それに接
して外側最表面に透明な表面保護フィルム層の少なくと
も２層以上の被覆材の為、構成も複雑で材料及び製造コ
スト高につながる。また、特開平９−１４８６０３号公
報では、基板の光反射率低減のための溝加工を多数の刃
を有する幅の広いマルチ刃砥石を使用した加工であり、
基板を研削するための工作機械を必要とし、規則的な溝
を形成する加工、並びに量産性が確保されなければコス
ト高は避けられない難点がある。さらに、特開平９−１
０２６２５号公報では、製造工程を簡略化し、半導体の
全面を均一にエッチングできるとしても、製造装置コス
トが高く、使用ガスの流量管理等を必要とする。

【０００８】上記の問題点を解決する為、出願人は、平
成９年特許願第２６４８２２号において、透明フロ−ト
ガラスの表面にセラミックス・インキを用いてスクリ−
ン印刷法により凹凸膨隆部が形成され、該凹凸の相互間
の凹凸ピッチ及び凹凸の高さを所望設定の略均整かつ規
則的に形成せしめた透光性基板と、該基板と接した裏面
に光起電力素子となるメッキ層を設けた導電性基体と、
さらに背面には裏面被覆材からなる絶縁保護層とから形
成された太陽電池モジュ−ルを提案している。

【０００９】しかしながら、上記提案の太陽電池モジュ
−ルについて検討の結果、さらに乱反射による光の反射
公害が発生する点を防止することが望ましい点、ならび
に着色による光透過率の低下をできるだけ少なくする
点、並びに建築物の外観の美化および色彩によるデザイ
ン化、装飾効果、さらに風雨に曝され埃等が堆積が少な
い太陽電池モジュ−ルの構成の如き改善が望まれること
に着目した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために鋭意検討の結果なされたものである。 （１）透光性基板は、透明フロ−ト製法或いはロ−ラ−
製法による透明硝子板の表面に、セラミックス・インキ
を用いてスクリ−ン印刷法により凸状膨隆部が形成さ
れ、該凸状膨隆部の相互間の凸ピッチ及び凸部の高さを
所望設定の略均整、かつ規則的に形成せしめた構成より
なる。また、凸状膨隆部はスクリ−ン印刷法により、ス
トライプ、チェック、ドット形状または図柄、模様状の
色彩との組み合わせからなる外観上のデザイン、或いは
美化と併せ、雨水、塵埃等の流れを導き取り除き易くす
る為の誘導刻溝が形成され、かつ凸状膨隆部は複数の凸
状膨隆部を有し、少なくとも凸状膨隆部相互間のピッチ
が５０μｍ〜５０００μｍであると共に、凸部の高さが
１０μｍ〜１００μｍ、好ましくは３０μｍ〜８０μｍ
からなる所望設定の範囲に形成せしめた構成よりなる。 （２）本発明において、前記凸状膨隆部の全周面に着色
セラミックス・インキを用いて表面彩色層が層着された
構成よりなる。 （３）上記透光性基板と接した面には、電流を効率よく
集電するため光起電力素子となるメッキ層を設けた導電
性基体が形成されている。 （４）また、背面には、光起電力素子の導電性基板と外
部との電気的絶縁を保つ為、十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、或いは熱収縮に
耐え得る絶縁保護層からなる裏面被覆材を設けた構成と
したものである。さらに、前記透光性基板の裏面側に
は、セラミックス・インキを用いて凸状膨隆部を形成し
た構成としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の太陽電池モジュ−ルは、
上述した構成を基本とし、以下に述べるような構成態様
を包含しており、それによって顕著な作用を奏するもの
である。

【００１２】本発明に使用する透光性基板は、透明フロ
−ト製法或いはロ−ラ−製法よりなる少なくとも透光性
を有する透明或いは半透明硝子からなる光を透過する板
状体であり、無色透明、或いは必要により有色透明ガラ
ス板や合成樹脂板等を用いることができる。また、光透
過性に優れると共に、飛砂や降雹等に耐える硬度と風圧
に対する強度が必要で、３〜４ｍｍの厚さが適当であ
る。

【００１３】上記透光性基板の光入射面側の表面には、
セラミックス・インキを用い、スクリ−ン印刷法により
凸状膨隆部が形成されるが、該凸状膨隆部の相互間の凸
部ピッチ及び凸部の高さを所望設定の略均整、かつ規則
的に形成せしめた構成となっている。また該凸状膨隆部
はスクリ−ン印刷法により、ストライプ、チェック或い
はドット形状または図柄、模様状より選ばれたいずれか
によりに形成される。該透光性基板には、複数の凹凸膨
隆部を有し、少なくとも凸部膨隆部相互間のピッチが５
０μｍ〜５０００μｍであると共に、凸部の高さ１０〜
１００μｍ、好ましくは３０μｍ〜８０μｍからなる所
望設定の範囲に形成せしめるが、上記範囲の条件を満た
すスクリ−ンのメッシュ及びストライプ、チェック、ド
ットのいずれかの形状の選択並びに組み合わせにより、
たとえば通常３００メッシュ以下、適宜には８０〜２０
０メッシュのスクリ−ンを使用することにより、所望の
設定範囲に合致する凸状膨隆部を形成せしめることがで
きる。

【００１４】また、透光性基板は、光学的に透明である
条件を満たしていると共に、光透過性だけでなく長期間
の屋外暴露にでの光入射面側の汚れの付着、堆積並びに
耐候性、耐湿性や火災に対する耐火性、難燃性等の条件
を満たすことが必要である。特に、本発明で複数の凸状
膨隆部を形成せしめた透光性基板の場合、該凸状膨隆部
の存在によって表面反射を低減させる効果を期待できる
が、一方、長期間の屋外使用に際し、汚れの付着、堆積
の防止、ならびに汚れの落ち易さ等と併せて外観上の欠
陥を抑制することが望まれる。このため、本発明におい
ては、長期間屋外暴露の条件により受光面の汚れ防止な
いし汚れが付着しても落ち易い多機能性を備えた表面被
覆材を使用することができる。例えば、例えばマイナス
静電気の電場を形成する作用を発揮するトルマリン鉱石
の粉粒体を混練したセラミックス・インキを用い、これ
ら汚れ防止等の機能を発揮し得る構成とすることができ
る。具体的には、平均粒径０．１μｍ〜０．５ｍｍのト
ルマリン鉱石を少なくとも５〜１５重量％含有せしめる
ことにより、汚れ防止並びに付着した汚れも風雪、降雹
等の自然条件等にも起因し落ち易い構成とすることがで
きる。

【００１５】また、本発明において、前記凸状膨隆部を
スクリ−ン印刷法で形成する際、スライプ、チェック、
ドット形状、または図柄、模様状の色彩との組み合わせ
からなる外観上のデザイン或いは美化と共に、自然環境
下での雨水、塵埃等の流れを導き取り除き易くする為の
凸部の固着形成により、雨の水や細かい塵埃等が傾斜状
の表面被覆材に誘導刻溝を設けた構成とする。

【００１６】上記のような透光性基板の構成態様によ
り、必要な光透過性が確保されると共に、表面の直接反
射光を少なくし集光率の向上並びに受光面の反射率を下
げて、長期間の使用においても、誘導刻溝を設けた雨水
を導き易く塵埃等の堆積を少なくした構成とし、太陽電
池モジュ−ルの光電変換効率の低下を防止する。

【００１７】本発明において、透光性基板は光学的に透
明である条件を満たしていることは当然であるが、必要
により上記複数の凸状膨隆部を、風雪、降雹等の屋外暴
露を避け、光入射面側でない透光性基板の裏面側に、同
様にセラミックス・インキを用いて凸状膨隆部を形成せ
しめた構成とすることもできる。

【００１８】次に、透光性基板と接した面には、電流を
効率よく集電する為の光起電力素子となるメッキ層を設
けた導電性基体が形成されており、製造工程並びに品質
管理上も極めて製造簡易で且つモジュ−ルの発電性能を
安定的に維持することができる。該メッキ層は、透光性
基板と接した裏面に光起電力素子となるメッキ層として
形成されるが、この電極形成は従来広く採用されている
真空蒸着法、スパッタ法、スプレ−法、常圧ＣＶＤ法そ
の他適当な方法を用い形成することができる。メッキ層
の材料としては、フッ素含有酸化銅、アンチモン含有酸
化錫、錫含有酸化インジウム等の電気伝導性の良好な透
明金属酸化物を使用することができる。

【００１９】さらに、導導電性基体の背面には、絶縁保
護層からなる裏面被覆材が形成されるが、該被覆材とし
ては、電気的絶縁を保つために必要であり、材料として
は、十分な電気絶縁性を確保でき、長期間耐久性に優れ
熱膨張、熱収縮に耐え、柔軟性を備えることが望まし
く、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリカ
−ボネ−ト等が好適に用いられる。

【００２０】本発明において、透明とは分光光度計によ
る可視光線透過率が８０％以上である場合をいい、光起
電力素子に到達する光量の減少をできるだけ抑える為に
表面被覆材は透明でなくてはならず、光透過率では３０
０〜２１００ｎｍの領域であって、たとえば結晶系太陽
電池では４００〜１２００ｎｍ、薄膜系では３００〜８
００ｎｍの範囲で可及的高い透過率が好ましく、４００
〜７００ｎｍまでの可視光波長領域で８０％以上が望ま
しく、さらに好ましくは、９０％以上である。また、建
物の屋上等に設置した場合、大気からの光の入射を容易
にするために、２５℃における屈折率が１．１〜２．０
の領域であることが好ましい。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の太陽電池モジュ−ルの一実施例を
示すもので要部断面説明図であり、太陽電池モジュ−ル
１は、厚さ３ｍｍの無色透明なフロ−ト硝子（白板ガラ
ス）の基材表面２に、セラミックス・インキを用い、３
５０メッシュのスクリ−ンによりスクリ−ン印刷法で、
複数の凸状膨隆部３を形成した透光性基板４が形成され
た構成となっている。透光性基板４の基材表面２に設け
た凸状膨隆部３は、凸部９の相互間のピッチが略５０〜
５０００μｍ、凸部９の高さを略３０〜８０μｍに形成
したものであり、前記凸状膨隆部３は透光性基板４の基
材表面２に略均整かつ規則的に所望のストライプ、チェ
ック、或いはドット形状または図柄、模様状より選ばれ
たいずれかによりに形成された構成である。

【００２２】図２は、凸状膨隆部３の周面１２の全面に
表面彩色層１０が層着された構成を示す要部断面説明図
である。図２に示す凸状膨隆部３は、該凸状膨隆部３の
周面１２の全面に着色セラミックス・インキを用いて表
面彩色層１０が凹版によるグラビア方式等のパット印刷
又はスクリ−ン印刷により層着された構成である。な
お、上記構成において、該凸状膨隆部３が透光性基板４
の基材表面２と接触する箇所では版切れ（にじみ）が生
じ易いが、少しだけ版の印刷面積を該凸状膨隆部３の全
周面よりも稍狭小とすることによって前記にじみ現象の
発生を防止することができる。

【００２３】このような構成において、光透過率の低下
を避ける為にはできるだけ透過率の良い構成とすること
ができるが、該凸状膨隆部３の表面彩色層１０の層着に
より多少透過率は稍低下するとしても、反射を抑制し、
また壁面や屋根の箇所に彩色や模様等を採択し、建築物
の外観の美化及び色彩によるデザイン化、装飾効果を奏
するように働く。

【００２４】また、本発明においては、透光性基板４の
裏面側にセラミックス・インキを用いて凸状膨隆部３を
形成した構成とすることができる。

【００２５】本発明の上記の如き構成においては、光透
過率からみるとき、光透過率の低下を余儀なくされる
が、光反射の抑制と併せ、彩色効果を図る作用を奏する
ものであるから、全体に所望の色彩を壁面および屋根に
調和して表現することができ、該凸状膨隆部３に表面彩
色層１０を層着し、所望の彩色や模様等を施した構成と
することができる。

【００２６】さらに、本発明に係る構成においては、図
１に示す如く、透光性基板４の裏面側には光起電力素子
となるメッキ層５を設けた導電性基体６が設けられてお
り、その背面側には絶縁保護層７からなる裏面被覆材８
が形成され、これらが一体的に層着された構成となって
いる。

【００２７】本発明に係る太陽電池モジュ−ルは、従来
の普及型である高価なシリコン太陽電池モジュ−ルに比
し、代替型の形式としてモジュ−ルの発電性能の数値そ
のものの低下は免れない。しかし少なくとも本発明の構
成によれば、モジュ−ル自体のコスト及び維持管理費が
低廉である。また、本発明の構成では、硝子に所望の彩
色を施す構成の場合、一般的には光透過率の低下を抑制
し、見る方向によって色彩を顕現でき、或いは乱反射に
より色彩が同じ色調に観察され易い等の効果を期待でき
るように働く。この為、所望の光透過率が設定される構
成とし、その光透過率の数値を略維持し、長期間の屋外
暴露においても雨水、塵埃等を除去し易く、数値低下を
防止でき、建築部材として外観上の色彩調和感と併せ、
十分な実用性を満たす太陽電池モジュ−ルが得られる。
これにより太陽電池モジュ−ル自体のコスト低廉化がで
き、また透光性基板４の表面又は裏面に形成した該凸状
膨隆部３及びその周面１２の全面に層着した表面彩色層
１０の組み合わせにより、少許光透過率の低下があって
も、光入射面側の乱反射や表面反射を防止することがで
きるように働く。

【００２８】なお、本発明は上記した実施例に限定され
るものではなく、例えば凸状膨隆部の全部を着色セラミ
ック・インキで固着形成した構成のほか、本発明の要旨
を逸脱しない範囲の設計変更等は本発明に含まれる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、透光性基板に設けた所
望設定の略均整かつ規則的な凸状膨隆部並びに該膨隆部
の少なくとも凸部の全周面に表面彩色層が層着形成さ
れ、これによって彩色効果と併せ表面直接反射光を抑制
し、また該膨隆部の形成により雨水、塵埃等を除去し易
く、長期間の屋外暴露でも発電効率が低下しない。さら
に、モジュ−ル自体のコスト低廉で、安定した製作が可
能であり、維持管理コストを低減でき、建築部材として
外観上の色彩調和感と併せ、十分な実用性を満たす効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池モジュ−ルの一実施例を
示す要部断面説明図である。

【図２】凸状膨隆部の全周面に表面彩色層を層着した構
成を示す要部断面説明図である。

【符号の説明】

１ 太陽電池モジュ−ル ２ 表面 ３ 凸状膨隆部 ４ 透光性基板 ５ メッキ層 ６ 導電性基体 ７ 絶縁保護層 ８ 裏面被覆材 ９ 凸部 １０ 表面彩色層 １１ 基材表面 １２ 周面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも透光性を有する硝子素材より
   なる基体表面にセラミックス・インキを用いてスクリ−
   ン印刷法により凸状膨隆部が形成され、該凸状膨隆部の
   凸部ピッチ及び凸部の高さを所望設定の略均整かつ規則
   的に形成せしめた透光性基板と、該基板と接した裏面に
   は光起電力素子となるメッキ層を設けた導電性基体と、
   更に背面には裏面被覆材からなる絶縁保護層とから形成
   された太陽電池モジュ−ルにおいて、該凸状膨隆部の全
   周面に着色セラミックス・インキを用いて表面彩色層が
   層着されてなることを特徴とする太陽電池モジュ−ル。
2. 【請求項２】 前記透光性基板の裏面側にセラミックス
   ・インキを用いて凸状膨隆部を形成してなる請求項１記
   載の太陽電池モジュ−ル。
3. 【請求項３】 前記凸状膨隆部がストライプ、チェッ
   ク、ドット形状または図柄、模様状であって、かつ誘導
   刻溝が形成されてなる請求項１又は２記載の太陽電池モ
   ジュ−ル。