JP2001284615A

JP2001284615A - 保護層付き光起電力素子及びその製造方法、太陽電池モジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001284615A
Application number: JP2000101915A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Shiozuka; 秀則塩塚; Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Hidesato Yoshimitsu; 秀聡善光; Satoshi Yamada; 聡山田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化に強く、耐侯性に優れた保護層付き
光起電力素子及びその製造方法、保護層付き光起電力素
子を備えた太陽電池モジュール及びその製造方法を提供
する。【解決手段】光起電力素子の受光面の少なくとも一部
に保護層２０６を備えており、この保護層２０６におけ
る有機成分と結合した金属元素の濃度が厚み方向に変化
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光面の少なくと
も一部に保護層を有する保護層付き光起電力素子及びそ
の製造方法、保護層付き光起電力素子を封止材で封止し
てなる太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池モジュールは、通常、表面部材
と裏面部材との間に光起電力素子が封止材樹脂で封止さ
れた構造である。このような構造の太陽電池モジュール
を製造する場合、例えば図４のように、表面側から透明
な表面部材４０３、表面封止材４０２、光起電力素子４
０１、裏面封止材４０４、裏面部材４０５の順に積層し
たもの（太陽電池モジュール積層体）を加圧及び加熱す
ることによって圧着している。

【０００３】透明な表面部材としてはガラスが最も多く
用いられているが、最近では表面部材にフッ素樹脂フィ
ルムのような高耐候性フィルムを用いた太陽電池モジュ
ールも、その軽量性及び耐衝撃性などの点から重要性を
増しつつある。この場合、光起電力素子にアモルファス
シリコン太陽電池を代表とする薄膜太陽電池を用い、低
コスト且つフレキシブル性に富んだ太陽電池モジュール
を作製することができる。

【０００４】封止材樹脂は、光起電力素子の表面の凹凸
を埋めて、さらに表面部材、裏面部材と光起電力素子と
を接着するためのものであり、透明な熱可塑性有機高分
子樹脂が一般的に用いられる。封止材樹脂としては、例
えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）やエチレン−酢酸
ビニル共重合体（ＥＶＡ）が代表的である。その中でも
ＥＶＡはコストが安く、取り扱いが容易である。また、
ラミネーション等の生産工程における光起電力素子の表
面の傷付き防止、静電気対策として光起電力素子上に保
護層を設け、歩留まりを向上させることもできる。

【０００５】保護層としては、封止材と同様に高透明性
及び高耐侯性を有するとともに、光起電力素子の表面や
封止材に長期的に安定な接着性を有することが求められ
る。保護層としては、例えば柔軟性があり、封止材と強
い接着性を示すアクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、
アクリルシリコン樹脂等の有機材料が用いられる。ま
た、これら有機材料からなる保護層と半導体素子上の透
明電極との接着力を高めるために、シランカップリング
剤、シリカ、シロキサンポリマー等の無機材料を保護層
に添加することが行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機樹
脂に添加されたシランカップリング剤、シリカ、シロキ
サンポリマーは保護層の厚み方向に均一に分布するの
で、目的とする接着力を向上させるためには必要以上の
量を添加しなければならない。このように過剰に添加さ
れたシランカップリング剤の場合、耐湿性及び耐水性が
低下するとともに、ラミネートの際に熱によって揮発ま
たは分解されて太陽電池モジュール内部に気泡として残
り、外観不良や高耐侯性に対する潜在的な問題となり、
歩留まりを低下させるおそれがある。

【０００７】また、シランカップリング剤によって生成
される結合は、水分によって加水分解されやすい。長期
安定性という点で、シランカップリング剤による結合だ
けでは十分とは言い難い。

【０００８】さらに、シリカ、シロキサンポリマーの場
合では、形成された保護層の抗張力と可撓性のバランス
が損なわれ、温度変化がある屋外での使用において基板
との接着力が低下するおそれがあった。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑み、温度変化に強
く、耐侯性に優れた保護層付き光起電力素子及びその製
造方法、保護層付き光起電力素子を備えた太陽電池モジ
ュール及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明の光起電力素子は、光起電力素子の受光面の少な
くとも一部に保護層を備えており、該保護層における有
機成分と結合した金属元素の濃度が厚み方向に変化して
いるものである。

【００１１】上記保護層付き光起電力素子において、上
記保護層の金属元素濃度が、対向する前記光起電力素子
へ向かって増加することが好ましい。

【００１２】また、上記金属元素の少なくとも１種がＳ
ｉであることが好ましい。

【００１３】さらに、上記保護層が、有機成分に結合し
た金属元素を含む化合物を構成要素とするポリマーブレ
ンド体を含むことが好ましい。

【００１４】そいて、上記ポリマーブレンド体の少なく
とも一部が共重合体で構成されることが好ましい。

【００１５】また、本発明の保護層付き光起電力素子の
製造方法は、光起電力素子上に金属元素濃度が厚み方向
に変化する保護層を備えた保護層付き光起電力素子の製
造方法であって、光起電力素子上に有機成分に結合した
金属元素を含む樹脂層を設け、該樹脂層より金属濃度が
少ない樹脂層を設ける工程を繰り返し、少なくとも２層
の樹脂層からなる保護層を形成するものである。

【００１６】上記保護層付き光起電力素子の製造方法に
おいて、上記樹脂層の形成方法がコーティングであるこ
とが好ましい。

【００１７】さらに、本発明の太陽電池モジュールは、
上記のいずれかに記載の保護層付き光起電力素子を封止
材で封止してなるものである。

【００１８】そして、本発明の太陽電池モジュールの製
造方法は、光起電力素子上に金属元素濃度が厚み方向に
変化する保護層を備えた保護層付き光起電力素子を有す
る太陽電池モジュールの製造方法であって、光起電力素
子上に有機成分に結合した金属元素を含む樹脂層を設
け、該樹脂層より金属濃度が少ない樹脂層を設ける工程
を繰り返し、少なくとも２層の樹脂層からなる保護層を
備えた光起電力素子を形成し、該保護層付き光起電力素
子を封止材で封止するものである。

【００１９】上記太陽電池モジュールの製造方法におい
て、上記樹脂層の形成方法がコーティングであることが
好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を説明するが、本発明は本実施形態に限られない。

【００２１】図１は、本発明の太陽電池モジュールの一
例を示す概略構成図である。図１において、１００は光
起電力素子群、１０１は保護層、１０２は表面封止材、
１０３は表面部材、１０４は裏面封止材、１０５は裏面
絶縁材、１０６は裏面部材である。外部からの光は、最
表面のフィルム（表面部材）１０３から入射し、光起電
力素子１０１に到達し、生じた起電力は不図示の出力端
子より外部に取り出される。

【００２２】以下、本発明の太陽電池モジュールの各要
素について説明する。

【００２３】（光起電力素子群）本発明における光起電
力素子群１００には、従来より公知の光起電力素子が適
宜用いられる。

【００２４】（裏面封止材）裏面封止材１０４は光起電
力素子群１００の導電性基板(不図示)と裏面絶縁材１０
５、及び裏面絶縁材１０５と裏面部材１０６との接着を
図るためのものである。裏面封止材１０４の材料として
は、導電性基板と充分な接着性を確保でき、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。好適に用いられる材料として
は、ＥＶＡ、ポリビニルブチラール等のホットメルト
材、両面テープ、柔軟性を有するエポキシ接着剤が挙げ
られる。また、表面封止材１０２と同じ材料であっても
良い。

【００２５】（裏面絶縁材）裏面絶縁材１０５は、光起
電力素子群１００の導電性基板(不図示)と太陽電池モジ
ュール外部との電気的絶縁を保つために必要である。裏
面絶縁材１０５の材料としては、導電性基板と充分な電
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。好適に用いられる材料としては、ナイロン、ポリ
エチレンテレフタレート等のフィルムが挙げられる。

【００２６】（裏面部材）裏面部材１０６は、太陽電池
モジュールの機械的強度を増すために、あるいは温度変
化による歪、反りを防止するために、補強板を張り付け
ても良い。裏面部材１０６としては、例えば鋼板、プラ
スチック板、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）板
等が好ましい。

【００２７】（表面封止材）表面封止材１０２は、光起
電力素子の凹凸を樹脂で被覆し、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り、且つ表
面部材１０３と光起電力素子１００との接着を確保する
ために必要である。したがって、耐候性、接着性、充填
性、耐熱性、耐寒性及び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（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合
体（ＥＭＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体
（ＥＥＡ）、ポリビニル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、シリコーン樹脂、フッ素
樹脂などが挙げられる。その中でもＥＶＡは、太陽電池
モジュール用としてバランスの取れた物性を有してお
り、好んで用いられる。

【００２８】ＥＶＡは、熱変形温度が低いために容易に
高温使用下で変形やクリープを呈するので、架橋して耐
熱性を高めておくことが望ましい。また、樹脂の耐侯性
を上げるために、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止
剤を添加してもよい。これらの添加剤は、公知の化合物
から適宜選択して用いることができるが、着色している
物質は本発明の封止材料の添加剤としては好ましくな
い。

【００２９】（表面部材）表面部材１０３は太陽電池モ
ジュールの最表層に位置するため、耐候性、撥水性、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。本発明に好適に用いられる材料としては、
フッ素樹脂、アクリル樹脂、ガラス基板などがある。樹
脂材料としては、耐侯性の良いフッ素樹脂が好適に用い
られる。具体的には、四フッ化エチレン−エチレン共重
合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、
ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化
エチレン樹脂（ＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化
プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリ三フッ化塩化エチ
レン樹脂（ＣＴＦＥ）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
的強度の両立では四フッ化エチレン−エチレン共重合体
が優れている。

【００３０】前記封止材樹脂との接着性の改良のため
に、コロナ処理、プラズマ処理を表面部材に行うことが
望ましい。また、機械的強度向上のためには、延伸処理
が施してあるフィルムを用いることも可能である。

【００３１】また、ガラス基板を用いても良い。表面部
材として用いらられるガラス基板に求められる特徴とし
ては、波長３５０乃至１４００ｎｍの光の全光線透過率
が８０％以上であることが好ましい、より好ましくは９
０％以上である。赤外部の吸収の少ない白板ガラスを使
用するのが一般的であるが、青板ガラスであっても厚さ
が３ｍｍ以下であれば太陽電池モジュールの出力特性へ
の影響は少ない。ガラス基板の機械的強度を高めるため
に熱処理により強化ガラスを得ることができるが、熱処
理無しのフロート板ガラスを用いてもよい。ガラス基板
の受光面側に反射を抑えるために反射防止のコーティン
グをしても良い。

【００３２】（保護層）保護層１０１は、光起電力素子
上に設けられ、実装およびラミネーション工程での素子
表面の傷付き防止、および静電気対策として機能し、且
つ太陽電池モジュールにおいて表面封止材と光起電力素
子との接着の長期安定性を確保する為に必要である。従
って、透明であるとともに傷付き防止のための硬度、屋
外における温度サイクルに対応できる可撓性、透明電極
のような無機材料やＥＶＡなどの表面封止材などの有機
材料に対しても安定した接着性が要求される。

【００３３】以下に、本発明に用いられる保護層材料を
説明する。

【００３４】本発明の有機成分と結合する金属原子とし
ては、高い透過率を要求される保護層にはＳｉが最も好
ましいが、その他にＺｒ、Ｔｉ、Ａｌ等も有効である。
これらをＳｉのものと併用することで、保護層の屈折率
を調整し、表面反射ロスを抑制し、入射光を増加するこ
とができる。これら金属元素に結合させる有機成分とし
ては、光起電力素子上の無機材料との接着性向上に機能
する水酸基もしくはアルコキシ基、表面封止材の有機材
料との接着性を向上させる不飽和アルキルや、不飽和ア
ルキル基を含む官能基を有することが望ましい。また、
これらの官能基は重合性があり、これらの化合物を重合
し高分子化することで、耐熱性及び耐侯性を向上させる
ことができる。

【００３５】以上を満たす本発明における有機成分と結
合した金属元素としては、トリメチルメトキシシラン、
トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラ
ン、ジメチルエトキシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキ
シシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデ
シルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプ
ロピルジメチルメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロ
キシプロピルジメチルエトキシシラン、γ−（メタ）ア
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（メタ）
アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−（メ
タ）アクリロキシプロピルトリプロポキシシラン、γ−
（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジエトキ
シシラン、γ−（メタ）アクリロキシブチルフェニルジ
メトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシブチルフェ
ニルジエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロ
ピルフェニルメチルメトキシシラン等が挙げられる。

【００３６】これらのモノマーを単独または２種類以
上、もしくはＳｉ以外の金属アルコキシドのモノマーを
重合したシロキサン系ポリマーや、これらを金属元素を
含まない樹脂成分と相溶したポリマーブレンド体、ある
いは金属元素を含まない重合性有機成分とブロック重合
またはランダム重合し共重合体として保護層材料に用い
る。具体的には、シリコーン樹脂（シロキサンポリマ
ー）、シリコーン変性アクリル樹脂、アクリルシリコン
樹脂等やこれらのポリマーブレンド材料が挙げられる。
その中でも、アクリルシリコン樹脂は、透明電極との密
着性に優れ、最も好適である。次いで、シリコーン変性
アクリル樹脂が好ましい。

【００３７】また、上記樹脂材料に耐熱性、耐侯性の向
上を目的として、架橋を行なってもよい。架橋剤として
は、少なくとも１つ以上のイソシアネート基を含むイソ
シアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物、メ
ラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。なかでも、
イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物
で架橋されたアクリル樹脂は、可撓性を有し温度変化に
対しても接着性を安定して確保でき、また光や熱に対し
ても耐黄変性に優れている。

【００３８】前記イソシアネート化合物、ブロックイソ
シアネート化合物を構成するモノマーとしては、たとえ
ば２，４−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレンジイソシアネー
ト、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサ
ン（Ｈ₆ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート
（ＨＤＩ）等が挙げられる。この中でも、高透明が求め
られる用途では無黄変型であるＨ₆ＸＤＩ、ＨＤＩが好
ましい。上記イソシアネートモノマーは、一般にはイソ
シアネートプレポリマーとして用いられており、テトラ
メチレンプロパノール（ＴＭＰ）のアダクト系、ビュウ
レット系、イソシアヌレート系、アルファネイト系に大
別される。耐侯性、耐熱性が求められる用途ではＴＭＰ
アダクト系、イソシアヌレート系を用いることが好まし
い。

【００３９】イソシアネート基のコーティング剤中の混
合比はＮＣＯ／ＯＨ（モル比）で０．５乃至５．０が好
ましく、さらに０．５乃至２．０がより好ましい。

【００４０】保護層を構成する金属元素を含有するモノ
マー濃度は、厚み方向に濃度勾配を有するものである。
その最大値は０．０１乃至９０ｗｔ％、その最小値は０
乃至５０ｗｔ％である。より好ましくは、最大値が３乃
至６０ｗｔ％である。最大値が３ｗｔ％以上では屋外の
厳しい環境においても無機材料に対してより高い接着性
を保持することができ、６０ｗｔ％以下とすることで屋
外の温度変化においてもより良好な接着力が保持できる
柔軟性を得ることができる。

【００４１】次に、保護層の形成方法について説明す
る。

【００４２】含有した金属濃度の異なる保護層材料を溶
剤に溶解もしくは分散させたコーティング剤を使用す
る。溶剤の使用量は、コーティング剤に対して１０〜９
０ｗｔ％で、より好ましくは４０〜８０ｗｔ％である。
金属濃度の高い順に光起電力素子上に少なくとも２層コ
ーティングする。コーティング方法はスプレーコート、
ロールコーター、バーコーター、ディッピング、カーテ
ンコート、刷毛塗りから適宜選択される。次に、コーテ
ィング剤に含まれる溶剤を乾燥し・硬化する。

【００４３】硬化は、所望の温度で加熱を行なう。用い
る架橋剤がブロッキングタイプのイソシアネートの場
合、ブロック剤が解離する温度（１４０〜２００℃）に
て５〜３０分間加熱を行なう。

【００４４】次に、ラミネーション工程について説明す
る。

【００４５】（ラミネーション）裏面部材１０６、裏面
封止材１０４、裏面絶縁材１０５、次いで受光面側に保
護層１０１を設けた光起電力素子１００を受光面が上を
向くように積層し、更に表面封止材１０２、表面部材１
０３を順次積層し、ラミネーション積層体を作製し従来
公知な真空ラミネーション装置を用いて加熱圧着を行な
う。

【００４６】以上説明した構成の本発明の太陽電池モジ
ュールでは、以下の作用効果が期待できる。

【００４７】（１）耐侯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。本発明の保護層は金属原子が厚み方向に濃度分布を有す
ることを特徴としている。保護層の透明電極側に金属原
子を多く配位することによって、無機材料である透明電
極との初期接着性を向上させることができる。また、順
次有機成分の濃度が上がるため、保護層全体として可撓
性を損なうことがない。このため温度変化等に対しても
柔軟性を失わず、優れた接着性を安定に確保できる。ま
た、耐侯性の高い無機成分を含むため、耐侯性に優れた
太陽電池モジュールとすることができる。このように、
保護層の厚み方向に金属濃度に勾配を待たせることで、
従来のように透明電極との接着に寄与しない保護層部分
までシランカップリング剤等の接着助材が過剰に添加さ
れることがなく、ラミネート時や屋外曝露時の欠陥発生
を抑制することができる。

【００４８】（２）光透過性の高い表面被覆材を有する
太陽電池モジュール金属原子の分布が最表面に近い側（表面封止材側）を
疎、透明電極に近い側を密にすることにより、保護層に
入射してくる光の反射を抑えることができる。これによ
り光透過性の高い表面被覆材を有する太陽電池モジュー
ルことができる。

【００４９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００５０】〔実施例１〕（光起電力素子の作製）図２に示す構成のアモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ）光起電力素子を以下のようにして
作製した。

【００５１】まず、洗浄したステンレス基板２０１上
に、スパッタ法により、裏面反射層２０２としてＡｌ層
（膜厚５０００Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００Å）とを
順次形成した。

【００５２】次いで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ
₄とＰＨ₃とＨ₂の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、Ｓｉ
Ｈ₄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光電変換
半導体層２０３を形成した。

【００５３】次いで、透明導電層２０４として、Ｉｎ₂
Ｏ₃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。

【００５４】この後、光起電力素子の欠陥除去処理を行
った。すなわち、電導度が５０乃至７０ｍＳとなるよう
に調整した塩化アルミニウムの水溶液中に、光起電力素
子と該光起電力素子の透明導電層と対向するように電極
板を浸漬し、光起電力素子をアースとして電極板に３．
５Ｖの正電位を２秒間印加することによりシャントして
いる部分の透明導電層を選択的に分解した。この処理に
より、光起電力素子のシャント抵抗は処理前１ｋΩ・ｃ
ｍ²乃至１０ｋΩ・ｃｍ²であったのに対し、処理後５０
ｋΩ・ｃｍ²乃至２００ｋΩ・ｃｍ²に改善された。

【００５５】次に、集電用のグリッド電極２０５を設け
る。スクリーン印刷により形成された幅２００μｍの銅
ペーストのライン上に沿って直径１００μｍの銅線を布
線し、その上にクリーム半田をのせた後、半田を溶融さ
せることにより銅線を銅ペースト上に固定し集電電極と
した。

【００５６】（保護層の形成）光起電力素子の受光面上
にアクリルシリコン樹脂からなるコーティング剤ａ（シ
リコン含有量８０ｗｔ％。ＭＥＫオキシムでブロックし
たＨＤＩイソシアヌレートをＮＣＯ／ＯＨ１．５となる
ように添加。更に、固形分が３５ｗｔ％となるようキシ
レン、ＭＩＢＫにて希釈）をスプレー塗布した後、１８
０℃にて１０分間加熱して硬化し、平均膜厚１０μｍの
第一の保護層２０６ａを設けた。次に、保護層２０６ａ
上にコーティング剤ｂ（シリコン含有量３０ｗｔ％。Ｍ
ＥＫオキシムでブロックしたＨＤＩイソシアヌレートを
ＮＣＯ／ＯＨ１．５となるように添加。更に、固形分が
３５ｗｔ％となるようキシレン、ＭＩＢＫにて希釈）を
スプレー塗布した後、１８０℃にて１０分間加熱して硬
化し、平均膜厚２０μｍの第二の保護層２０６ｂを設け
る。

【００５７】以上の工程により光起電力素子上に保護層
２０６を得た。

【００５８】前記光起電力素子群をラミネートすること
により太陽電池モジュールを得た。

【００５９】以下に、図３に基づいてラミネート工程を
説明する。図３において、３０１は光起電力素子、３０
２は表面封止材、３０３は表面部材、３０４は裏面封止
材、３０５は裏面絶縁材、３０６は裏面部材、３０７は
保護層、３１０はプレート、３１１はテフロン（登録商
標）コートファイバーシート、３１２はシリコンラバー
シート、３１３は吸引用管である。

【００６０】（ラミネーション）一重真空方式のラミネ
ート装置のプレート３１０上に裏面部材３０６としてガ
ルバリウム鋼板（厚み０．４ｍｍ）、裏面封止材３０４
としてＥＭＡＡシート（厚み２２５μｍ）、裏面絶縁材
３０５としてポリエチレンテレフタレート（厚み１００
μｍ）、前述の裏面封止材３０４、次いで保護層３０７
付きの光起電力素子群３０１を受光面が上を向くように
積層し、更に表面封止材３０２としてＥＭＡＡシート
（厚み４６０μｍ）、表面部材３０３としてＥＴＦＥフ
ィルム（厚み５０μｍ）を順次積層し、ラミネーション
積層体を作製した。尚、ＥＭＡＡシートは、ＥＭＡＡ樹
脂（メタアクリル酸含有率１５％）１００重量部に対し
て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０．１５重量部、光安定化剤として
ビス（２、２、６−テトラメチル−４−ピペリジル）セ
バケート０．０５重量部、酸化防止剤としてトリス（モ
ノ−ノニルフエニル）フォスファイト０．１重量部を配
合したものである。

【００６１】次に、テフロンコートファイバーシート３
１１（厚み０．２ｍｍ）、シリコンラバーシート３１２
（厚み２．３ｍｍ）を重ねた。

【００６２】次いで、真空ポンプを用いてプレート３１
０の周縁に設けた穴付パイプ３１３を介して内部の真空
度を２．８×１０²Ｐａで３０分間排気した。なお、圧
着時の加熱温度及び加熱時間が十分となるよう、予め１
７５℃雰囲気に加熱したオープン中に真空ポンプで排気
したまま投入し、３５分間保持した後取り出し冷却す
る。

【００６３】以上の工程により、本発明を実施した太陽
電池モジュールを得て、以下の項目について評価を行っ
た。その評価結果を表１に示す。

【００６４】（１）耐侯性試験試験箱に太陽電池モジュールを投入し、メタルハライド
ランプによる１００ｍＷ／ｃｍ²の強度での３００ｎｍ
〜４００ｎｍの波長域における紫外線の照射と結露を繰
り返すデューサイクル試験を行い、５０００、１０００
０時間後の外観上の変化をみた。その評価基準は、以下
の通りである。 ○：外観上問題無し。 △：光起電力素子上で実使用上問題がない剥離が生じ
た。 ×：光起電力素子上で５個所以上の剥離が生じ、実使用
上で問題となる欠陥が生じた。

【００６５】（２）高温高湿試験試験箱を８５℃、８５％ＲＨ環境下にし、太陽電池モジ
ュールを投入し、２０００、３０００時間後の外観上の
変化をみた。その評価基準は、以下の通りである。 ○：外観上問題無し。 △：光起電力素子上で実使用上問題がない剥離が生じ
た。 ×：光起電力素子上で５個所以上の剥離が生じ、実使用
上で問題となる欠陥が生じた。

【００６６】（３）温度サイクル試験環境箱に太陽電池モジュールを投入し、箱内の環境を
８５℃、８５％ＲＨ状態で２２時間、続いて−４０℃
状態で１時間とし、を繰り返し行なう。また、→
、→の移行は各３０分間として、計２４時間にて
１サイクルとして２０、５０サイクルを行った。その評
価基準は、以下の通りである。 ○：外観上異常無し。 △：光起電力素子上で実使用上問題がない剥離が生じ
た。 ×：光起電力素子上で５個所以上の剥離が生じ、実使用
上で問題となる欠陥が生じた。

【００６７】〔実施例２〕保護層形成において、コーテ
ィング剤ａのアクリルシリコン樹脂のシリコン含有量７
０ｗｔ％、コーティング剤ｂのアクリルシリコン樹脂の
シリコン含有量３０ｗｔ％とした以外は、実施例１と同
様にして太陽電池モジュールを得た。その評価結果を表
１に示す。

【００６８】〔実施例３〕保護層形成において、コーテ
ィング剤ａのアクリルシリコン樹脂のシリコン含有量５
０ｗｔ％、コーティング剤ｂのアクリルシリコン樹脂の
シリコン含有量５ｗｔ％とした以外は、実施例１と同様
にして太陽電池モジュールを得た。その評価結果を表１
に示す。

【００６９】〔実施例４〕保護層形成において、コーテ
ィング剤ａのアクリルシリコン樹脂のシリコン含有量５
０ｗｔ％、コーティング剤ｂのアクリルシリコン樹脂を
アクリル樹脂とした以外は、実施例１と同様にして太陽
電池モジュールを得た。その評価結果を表１に示す。

【００７０】〔比較例１〕アクリル樹脂にＭＥＫオキシ
ムでブロックしたＨＤＩイソシアヌレートをＮＣＯ／Ｏ
Ｈ１．５となるように添加したコーティング剤で保護層
を形成した以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジ
ュールを得た。その評価結果を表１に示す。

【００７１】〔比較例２〕メチルトリメトキシシランか
らなるコーティング剤を光起電力素子上に塗布し、重合
させポリシロキサンからなる保護層１５μｍを得た以外
は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。
その評価結果を表１に示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】表１より明らかなように、金属元素を含有
したモノマーと有機樹脂の共重合体からなる保護層を設
けた実施例１乃至４記載の光起電力素子をラミネーショ
ンした太陽電池モジュールは、耐侯性試験、高温高湿試
験及び温度サイクル試験においても太陽電池として実使
用上で問題となる欠陥が生じない良好な結果が得られ、
実際の屋外での長期間使用においても安定して機能する
ことが期待できる。

【００７４】これに対して、比較例１のアクリル樹脂で
保護層を形成した場合では、高温高湿試験、温度サイク
ル試験においては良好な結果が得られたが、耐侯性試験
１００００時間において実使用上で問題となる故障が生
じてしまい、長期安定性の点で劣る。また、比較例２に
示すメチルメトキシシランから重合されるオルガノポリ
シロキサンにより保護層を形成した場合、保護層に可撓
性がなく、高温状態、または温度サイクルの繰り返しに
よって透明電極との剥離が生じてしまった。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
温度変化に強く、耐侯性に優れた保護層付き光起電力素
子を得ることができ、この保護層付き光起電力素子を表
面封止材及び裏面封止材で封止することにより信頼性の
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】本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略
構成図である。

【図２】実施例１の光起電力素子を示す概略構成図であ
る。

【図３】実施例１におけるラミネーション工程を示す概
略図である。

【図４】従来の太陽電池モジュールの一例を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１００光起電力素子１０１保護層１０２表面封止材１０３表面部材１０４裏面封止材１０５裏面絶縁材１０６裏面部材２００光起電力素子２０１ステンレス鋼基板２０２裏面反射層２０３半導体層２０４透明電極層２０５グリッド電極２０６、２０６ａ、２０６ｂ保護層３０１光起電力素子３０２表面封止材３０３表面部材３０４裏面封止材３０５裏面絶縁材３０６裏面部材３０７保護層３１０プレート３１１テフロンコートファイバーシート３１２シリコンラバーシート３１３吸引用管４０１光起電力素子４０２表面封止材４０３表面部材４０４裏面封止材４０５裏面絶縁材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者善光秀聡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)発明者山田聡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Ｆターム(参考） 5F051 AA05 BA18 CA15 DA04 EA18 FA02 FA06 FA18 GA02 GA05 JA04 JA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光起電力素子の受光面の少なくとも一部
に保護層を備えており、該保護層における有機成分と結
合した金属元素の濃度が厚み方向に変化していることを
特徴とする保護層付き光起電力素子。
【請求項２】前記保護層の金属元素濃度が、対向する
前記光起電力素子へ向かって増加することを特徴とする
請求項１に記載の保護層付き光起電力素子。
【請求項３】前記金属元素の少なくとも１種がＳｉで
あることを特徴とする請求項１または２に記載の保護層
付き光起電力素子。
【請求項４】前記保護層が、有機成分に結合した金属
元素を含む化合物を構成要素とするポリマーブレンド体
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の保護層付き光起電力素子。
【請求項５】前記ポリマーブレンド体の少なくとも一
部が共重合体で構成されることを特徴とする請求項４に
記載の保護層付き光起電力素子。
【請求項６】光起電力素子上に金属元素濃度が厚み方
向に変化する保護層を備えた保護層付き光起電力素子の
製造方法であって、光起電力素子上に有機成分に結合した金属元素を含む樹
脂層を設け、該樹脂層より金属濃度が少ない樹脂層を設
ける工程を繰り返し、少なくとも２層の樹脂層からなる
保護層を形成することを特徴とする保護層付き光起電力
素子の製造方法。
【請求項７】前記樹脂層の形成方法がコーティングで
あることを特徴とする請求項６に記載の保護層付き光起
電力素子の製造方法。
【請求項８】請求項１乃至５のいずれかに記載の保護
層付き光起電力素子群を封止材で封止してなることを特
徴とする太陽電池モジュール。
【請求項９】光起電力素子上に金属元素濃度が厚み方
向に変化する保護層を備えた保護層付き光起電力素子を
有する太陽電池モジュールの製造方法であって、光起電力素子上に有機成分に結合した金属元素を含む樹
脂層を設け、該樹脂層より金属濃度が少ない樹脂層を設
ける工程を繰り返し、少なくとも２層の樹脂層からなる
保護層を備えた光起電力素子を形成し、該保護層付き光
起電力素子群を封止材で封止する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１０】前記樹脂層の形成方法がコーティング
であることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジ
ュールの製造方法。