JP2001291881A - 太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール

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JP2001291881A
JP2001291881A JP2001017016A JP2001017016A JP2001291881A JP 2001291881 A JP2001291881 A JP 2001291881A JP 2001017016 A JP2001017016 A JP 2001017016A JP 2001017016 A JP2001017016 A JP 2001017016A JP 2001291881 A JP2001291881 A JP 2001291881A
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cell module
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sodium
glass
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Masashi Morisane
昌史 森実
Yukihiro Yoshimine
幸弘 吉嶺
Shihobi Nakatani
志穂美 中谷
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、表面ガラスから析出したナトリ
ウムイオンが太陽電池素子に到達するのを抑制し、耐湿
性を向上させた太陽電池モジュールを提供することを目
的とする。 【解決手段】 表面ガラス２０と裏面部材５の間に複数
個の太陽電池素子１がＥＶＡ樹脂で封止されてなる太陽
電池モジュールであって、表面ガラス２０と太陽電池素
子１間には、ＥＶＡシート３、４より水蒸気透過度が低
いＰＥＴフィルム６からなるナトリウム拡散防止層が介
在されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この発明は、太陽電池モジュールに係り、
特に、表面部材及び裏面部材が透光性を有することによ
り、表裏両面側からの光入射を可能とした両面入射型太
陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光エネルギーを直接電気エネルギーに変
換する太陽電池装置は、無尽蔵な太陽光をエネルギー源
としているため、環境問題等から石油・石炭等の化石エ
ネルギーに代わるエネルギー源として期待され、実用化
が進められている。かかる太陽電池装置を実際のエネル
ギー源として用いるためには、通常複数個の太陽電池素
子を電気的に直列、或いは並列に接続することによりそ
の出力を高めた太陽電池モジュールが使用されている。
【０００３】従来の太陽電池モジュールは、片面発電の
ものとしては、図１１に示すように、表面ガラス１００
と裏面部材１０１との間に複数個の太陽電池素子１１０
…がＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）などの透
光性且つ絶縁性を有する樹脂１０２で封止された構造に
なっている。
【０００４】太陽電池素子１１０は、単結晶シリコン、
多結晶シリコンなどの半導体材料で構成され、各太陽電
池素子１１０間は銅箔板などの金属薄板からなる接続部
材１１１…で直列に接続されている。また、裏面部材１
０１には裏面からの水分の浸入を防ぐためにプラスチッ
クフィルムでアルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔をサ
ンドイッチした積層フィルムが用いられている。
【０００５】上記した太陽電池モジュールは、表面ガラ
ス１００と裏面部材１０１の間に厚みが０．４〜０．８
ｍｍ程度のＥＶＡ等の樹脂シートをそれぞれ介在させて
太陽電池素子１１０…を挟み、減圧下で加熱することに
より、一体化して形成されている。
【０００６】また、太陽電池素子の光の有効利用を図る
べく、光入射側の電極のみならず裏面側の電極まで透明
電極の構成にし、太陽電池素子の表裏両面から光を入射
させるように構成した両面入射型タイプの太陽電池素子
が提案されている。このような構造においては、裏面部
材も透光性部材が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池モジュール
は、一般に屋外で長期間使用されるため耐候性に優れて
いる必要がある。上述した両面入射型タイプの構造にお
いては、裏面部材も透光性部材が用いられる。この裏面
部材として透光性の樹脂フィルムを用いた場合には、金
属箔をプラスチックフィルムでサンドイッチした積層フ
ィルムに比べ水分が侵入しやすくなるため、さらに水分
侵入の対策の必要がある。また、かかる透光性の樹脂フ
ィルムとして水分透過率の小さいフィルムを用いること
も提案されているが、依然として改善の余地が残ってい
た。
【０００８】この発明は、上述した従来の問題点を解消
するためになされたものにして、耐湿性を改善すること
により信頼性の向上した太陽電池モジュールを提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】まず、この発明者らは上
述した水分の侵入による発電性能の低下の原因を調べる
ために、図１１に示す構造において、裏面部材１０１に
アルミニウム（Ａｌ）箔をポリ弗化ビニル（ＰＶＦ）フ
ィルムでサンドイッチした積層フィルムを用いた太陽電
池モジュールと、ＰＶＦフィルムだけを用いた太陽電池
モジュールの２種類のモジュールを作成し、それぞれに
ついて耐湿試験（ＪＩＳ Ｃ８９１７）を行った。この
試験は、８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１
０００時間入れた前後での太陽電池特性を調べるもの
で、出力値が９５％以上であることが合格の基準として
定められている。ここでは、恒温漕中に入れる時間を１
０００時間として試験を行った。その結果、得られた出
力変化率は裏面部材に積層フィルムを用いた場合９９．
０％であり、膜厚５０μｍのＰＶＦフィルムを用いた場
合は、９２．０％であった。
【００１０】そして、この２種類の太陽電池モジュール
について鋭意検討したところ、太陽電池素子を封止する
樹脂１ｇ中に存在するナトリウム量が、積層フィルムを
用いた場合０．３μｇ／ｇであるのに対して、ＰＶＦフ
ィルムを用いた場合は３μｇ／ｇであり、出力変化率と
相関関係にあり、樹脂中のナトリウム量が多いほど発電
性能が低下する傾向があることが分かった。
【００１１】かかるナトリウム量の増加はモジュール中
に侵入した水分の存在によるものと考えられる。すなわ
ち、裏面部材に積層フィルムを用いた場合は太陽電池モ
ジュールの外周部から水分が侵入する。これに対して、
裏面部材に樹脂フィルムを用いた場合には、太陽電池モ
ジュールの外周部に加えて、樹脂フィルムを透過しても
水分が侵入することになる。この結果、樹脂フィルムを
裏面部材に用いた方がモジュール中に侵入する水分量が
多くなる。
【００１２】そして、モジュール中に水分が侵入する
と、表面ガラスから析出したナトリウムイオンが水分を
含んだ樹脂内を移動して太陽電池素子表面まで達し、さ
らに太陽電池素子内部にまで拡散することにより太陽電
池素子の発電性能を低下させることになる。このため
に、発電性能は裏面部材に樹脂フィルムを用いた方が積
層フィルムを用いたものに比べて低下したものと推察さ
れる。
【００１３】従って、この発明の目的は、裏面部材に樹
脂フィルムを用いた場合においても表面ガラスへの水分
の到達量を減らし、表面ガラスから析出されるナトリウ
ムが太陽電池素子表面に達することを抑制することによ
り、信頼性を向上せんとするものである。
【００１４】この発明の太陽電池モジュールは、上述し
たことを考慮してなされたものにして、少なくともナト
リウムを含有する表面側光透過部材と、裏面部材と、前
記表面側光透過部材と裏面部材との間に封止樹脂で封止
された複数個の太陽電池素子と、前記表面側光透過部材
と前記太陽電池素子間に配置される前記表面側光透過部
材からのナトリウムの拡散を防止するナトリウム拡散防
止機能層と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】そして、前記表面側光透過部材はガラス、
前記裏面部材は透明樹脂フィルムを用いることができ
る。
【００１６】上記した構成によれば、ナトリウムの拡散
防止層により、太陽電池素子へナトリウムイオンが到達
することが抑制され、耐湿性を向上させることができ
る。従って、太陽電池の素子発電性能を低下させるまで
の時間をのばし、ひいては、屋外におけるさらに長期の
使用に耐えうる高い信頼性の太陽電池モジュールを供給
することができる。
【００１７】前記ナトリウム拡散防止機能層は、前記表
面側光透過部材と太陽電池素子間に存在する厚み１．０
ｍｍ以上の封止樹脂で構成することができる。
【００１８】上記した構成によれば、表面ガラスと太陽
電池素子間の距離が稼げることになり、表面ガラスから
析出したナトリウムイオンが太陽電池素子に到達するま
での時間を稼ぐことができる。従って、太陽電池の素子
発電性能を低下させるまでの時間をのばし、ひいては、
屋外におけるさらに長期の使用に耐えうる高い信頼性の
太陽電池モジュールを供給することができる。
【００１９】前記ナトリウム拡散防止機能層は、前記封
止樹脂よりも水蒸気透過度が小さい樹脂層で構成するこ
とができる。
【００２０】上記した構成によれば、表面ガラスから析
出したナトリウムイオンを水蒸気透過度が小さい樹脂層
でブロックすることができるため、太陽電池素子の発電
性能の低下を防ぐことができる。
【００２１】また、前記樹脂層は前記表面側光透過部材
と太陽電池素子間に介挿された樹脂フィルムで構成でき
る。
【００２２】そして、前記樹脂フィルムは少なくとも前
記太陽電池素子と対応する領域に介挿すればよい。
【００２３】また、前記樹脂フィルムはＰＥＴフィルム
で構成することができる。
【００２４】上記した構成によれば、表面ガラスから析
出したナトリウムイオンがＰＥＴフィルムでブロックさ
れるため、太陽電池素子の発電性能の低下を防ぐことが
できる。
【００２５】前記ナトリウム拡散防止機能層は、前記表
面側光透過部材の封止樹脂側の表面に形成することがで
き、無機酸化膜又は窒化膜或いは弗化膜で構成すること
ができる。
【００２６】上記した構成によれば、太陽電池素子へナ
トリウムイオンが到達することが抑制され、耐湿性を向
上させることができる。
【００２７】前記ナトリウム拡散防止機能層は、表面ガ
ラス部材の表面の改質処理を行って形成することができ
る。
【００２８】ガラスの表面を改質する際に、ガラス中の
ナトリウムは動きやすいことから溶融塩中に溶け出し、
その代わりに溶融塩中のアルカリがガラス中に拡散す
る。その結果、ガラスからのナトリウムイオンの析出が
少なくなり、太陽電池素子へナトリウムイオンが到達す
ることが抑制され、耐湿性を向上させることができる。
【００２９】また、前記ナトリウム拡散防止機能層は、
ナトリウムの含有量が５ｗｔ％以下のガラス部材で構成
することができる。
【００３０】上記構成によれば、ナトリウムの含有量が
少ないので、ナトリウムイオンの析出が少なくなり、太
陽電池素子へナトリウムイオンが到達することが抑制さ
れ、耐湿性を向上させることができる。
【００３１】前記透明樹脂フィルムとして、水蒸気透過
度が６．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下のものを用いるとよ
い。
【００３２】上記した構成によれば、表面ガラスと太陽
電池素子間の封止樹脂の水分含有量の増加を防ぐことが
できる。
【００３３】また、前記透明樹脂フィルムの表面に無機
酸化物又は窒化膜或いは弗化膜を形成するとよい。
【００３４】無機酸化膜または窒化膜或いは弗化膜は水
蒸気バリア性を有しており、これら膜を形成すると水分
透過防止層として機能する。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。まず、この発明に用いられ
る太陽電池素子１の一例につき図１を参照して説明す
る。図１は、表裏両面から光を入射させるように構成し
た太陽電池素子の一例を示す模式的斜視図である。この
太陽電池素子は、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン
層との間に実質的に真性の非晶質シリコンを挟み、その
界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善し
た構造（以下、ＨＩＴ構造という）において、表裏両面
から光を入射可能にした太陽電池素子である。
【００３６】図１に示すように、この太陽電池素子１
は、ｎ型単結晶シリコン基板１０上に、真性の非晶質シ
リコン層１１が形成され、その上にｐ型非晶質シリコン
層１２が形成されている。そして、ｐ型非晶質シリコン
層１２の全面にＩＴＯなどからなる受光面側の透明電極
１３が設けられ、この受光面側透明電極１３上に銀（Ａ
ｇ）等からなる櫛形集電極１４が形成されている。ま
た、基板１０の裏面は基板裏面に内部電界を導入したい
わゆるＢＳＦ（Back Surface Field）型構造になってい
る。すなわち、基板１０の裏面側に真性非晶質シリコン
層１５を介してハイドープｎ型非晶質シリコン層１６が
設けられている。このハイドープｎ型非晶質シリコン層
１６の全面にＩＴＯなどからなる裏面側透明電極１７が
形成され、この上に銀（Ａｇ）等からなる櫛形集電極１
８が形成されている。このように、裏面側も結晶シリコ
ン基板とハイドープ非晶質シリコン層との間に真性の非
晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘ
テロ接合界面の特性を改良したＢＳＦ構造になってい
る。
【００３７】（実施例１）この実施例１で用いた太陽電
池モジュールには、表裏両面で発電が可能である上記し
た図１に示す構成のＨＩＴ構造の太陽電池素子１…を４
個用い２×２のマトリクス状に並べ、図示しない接続部
材により２直、２並列で接続している。そして、表面ガ
ラス２０と裏面樹脂フィルム５との間にＥＶＡ（エチレ
ン・ビニル・アセテート）樹脂を用いて複数個の太陽電
池素子１…が封止されて、太陽電池モジュールが形成さ
れる。
【００３８】表面ガラス２０としては、白板ガラスの型
板強化ガラスが用いられ、このガラスには原材料として
酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）が約１５ｗｔ％程度含まれ
ている。
【００３９】この実施例１では、裏面部材５には裏面か
らの水分の浸入を防ぐためにＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）
でアルミニウム（Ａｌ）箔をサンドイッチした積層フィ
ルムが用いられている。
【００４０】図２及び図３に示す実施例１では、表面ガ
ラス２０と太陽電池素子１間にそれぞれ０．６ｍｍ厚と
０．４ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート３、４を２枚重ね１．
０ｍｍ厚としている。また、太陽電池素子１と裏面部材
５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート２を１枚
介在させている。尚、表面ガラス２０側のＥＶＡ樹脂に
は１．０ｍｍ厚のＥＶＡシートを１枚用いても良い。
【００４１】上記した太陽電池モジュールは、表面ガラ
ス２０と裏面部材５の間に厚みがトータル１．０ｍｍ厚
のＥＶＡ樹脂シート３、４と、０．６ｍｍ厚のＥＶＡシ
ート２を介在させて太陽電池素子１…を挟み、減圧下で
加熱することにより、一体化される。すなわち、各部材
を図２のように配置し、１００Ｐａ程度に真空引きされ
た漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱
し、裏面部材５側からシリコーンシートにて大気圧を用
いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２、３、４を軟
化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温
漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２、３、４を架橋す
る。そして、図３に示すように、表面ガラス２０と裏面
部材５との間に複数個の太陽電池素子１…がＥＶＡ樹脂
２、３、４で封止されることになる。
【００４２】図３に示す太陽電池モジュールにおいて
は、表面ガラス２と太陽電池素子１間の距離が稼げる。
例えば、０．６ｍｍのＥＶＡシート１枚のものに比べる
と約２倍となり、その結果表面ガラス２０から析出した
ナトリウムイオンが太陽電池素子１に到達するまでの時
間を稼ぐことができる。すなわち、膜厚が厚くなった分
だけそのＥＶＡシートが表面ガラス２０から析出したナ
トリウムイオンの拡散防止の機能を担うナトリウム拡散
防止層となる。従って、太陽電池の素子発電性能を低下
させるまでの時間をのばし、ひいては、屋外におけるさ
らに長期な使用に耐えうる高い信頼性の太陽電池モジュ
ールを供給することができる。
【００４３】（実施例２）次に、この発明の実施例２に
つき図４及び図５に従い説明する。尚、実施例１と同じ
部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、
ここではその説明を省略する。
【００４４】図４及び図５に示すように、表面ガラス２
０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂シート３、４の間
にＥＶＡ樹脂より水蒸気透過率の低いプラスチックフィ
ルム６を挿入する。プラスチックフィルム６としては、
低コストなＰＥＴフィルムが良い。ＰＥＴフィルムの厚
みは作業性を考慮して２５μｍ以上のものが良い。この
実施例２においては、５０μｍのＰＥＴフィルム６を用
いた。このＰＥＴフィルム６が表面ガラス２０から析出
したナトリウムイオンの拡散防止の機能を担うナトリウ
ム拡散防止層となる。また、ＥＶＡ樹脂３、４の厚みと
しては価格と作業性を考慮して０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ
のものが良い。
【００４５】図４に示す実施例では、表面ガラス２０と
太陽電池素子１間のＥＶＡ樹脂を０．４ｍｍ厚のシート
３、４を２枚用い、その間にＰＥＴフィルム６を介在さ
せている。また、太陽電池素子１と裏面部材との間には
０．６ｍｍ厚のＥＶＡシート２を１枚用いている。
【００４６】上記した太陽電池モジュールは、表面ガラ
ス２０と太陽電池素子１…の間にＥＶＡシート４、ＰＥ
Ｔフィルム６、ＥＶＡシート３をこの順で介在させ、太
陽電池素子１…と裏面部材５の間にＥＶＡシート２を挟
み、実施例１と同様にして減圧下で加熱することによ
り、一体化する。そして、図５に示すように、表面ガラ
ス２０と裏面部材５との間に複数個の太陽電池素子１…
がＥＶＡ樹脂で封止された太陽電池モジュールが形成さ
れる。
【００４７】この太陽電池モジュールにおいては、表面
ガラス２０から析出したナトリウムイオンがＰＥＴフィ
ルム６でブロックされるため、太陽電池素子１…の発電
性能の低下を防ぐことができる。
【００４８】このＰＥＴフィルム６は、少なくとも太陽
電池素子１と対応する領域に設けていれば、ナトリウム
拡散防止の機能を果たす。
【００４９】次に、上記した構造のこの発明の太陽電池
モジュールと従来構造の太陽電池モジュールをそれぞれ
用意し、耐湿性試験を行った結果を示す。この試験は８
５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１０００時間
入れた前後での太陽電池の特性を調べるもので、出力値
は９５％以上であることが合格の基準として定められて
いる。また、同じ８５℃、湿度９３％の条件で放置した
時間を２０００時間に増やして耐湿試験を行った。この
結果を表２に示す。
【００５０】サンプルは、裏面部材５として、裏面から
の水分の浸入を防ぐためにＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）で
アルミニウム（Ａｌ）箔をサンドイッチした積層フィル
ムを用い、裏面側のＥＶＡ樹脂２の厚みは０．６ｍｍと
した。従来例は、表面側のＥＶＡ樹脂シートの厚さを
０．６ｍｍのものを用いた以外はこの発明と同じ構成で
ある。
【００５１】実施例１は、図３に示す構造であり、表面
側に０．６ｍｍ厚と０．４ｍｍ厚のＥＶＡシート３、４
を用いて表面側のＥＶＡ樹脂の厚みを１．０ｍｍにした
ものである。また、実施例２は、図５に示す構造であ
り、０．４ｍｍ厚の２枚のＥＶＡ樹脂シート３、４の間
に厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム６を介在させたもので
ある。これら各サンプルは、表面ガラス２０側からのみ
光が入射する片面発電タイプの太陽電池モジュールであ
り、このサンプルの初期特性から劣化する度合いを測定
した。また、１０００時間経過後及び２０００時間経過
後において、封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎ
ａ）量を測定した結果も併せて示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】表１より、１０００時間経過後であれば、
本発明の太陽電池モジュールが従来例のものより特性の
変化率が少ないことが分かる。但し、従来例並びに本発
明とも初期特性より９５％以上の特性を満足しており、
ＪＩＳの規格はクリアしている。
【００５５】しかしながら、表２から明らかなように、
２０００時間を経過すると、従来構造のものでは、Ｐｍ
ａｘが９５％を割、特性が劣化している。これに対し
て、表面側ＥＶＡ樹脂の膜厚が１．０ｍｍのもの及び、
２枚のＥＶＡ樹脂シートの間にＰＥＴフィルム６を介在
させた本発明の実施例のものにおいては、９５％以上を
クリアしており、耐湿性が従来構造のものに比べて遙か
に向上していることが分かる。
【００５６】ここで、各材料の水蒸気透過度につき説明
する。水蒸気透過度は、モコン法（ＪＩＳ Ｚ ０２０
８−７３で規定）で測定した。
【００５７】０．６ｍｍの厚さのＥＶＡ樹脂は６３ｇ／
ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さのＰＥＴフィルムは１
２．６ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さＰＶＦフィル
ムは１５ｇ／ｍ2・ｄａｙである。
【００５８】また、水蒸気透過度は厚さに反比例し、例
えば、厚さが２倍になると水蒸気透過度は半分になる。
従って、ＥＶＡ樹脂の厚さが１．０ｍｍでは、水蒸気透
過度は３７．８ｇ／ｍ2・ｄａｙとなる。
【００５９】以上のことから、表面ガラス２０と太陽電
池素子１との間の樹脂層の厚さを厚くする、または、こ
の間に封止樹脂よりも水蒸気透過度が小さい樹脂層を介
在させることで、表面ガラス２０から析出したナトリウ
ムイオンが太陽電池素子１…に到達することが抑制さ
れ、太陽電池素子１…の発電性能の低下を防ぐことがで
きる。
【００６０】上記した実施例は、片面入射タイプの太陽
電池モジュールにこの発明を用いた場合につき説明し
た。
【００６１】次に、両面入射型タイプの太陽電池モジュ
ールに、この発明を適用した場合につき説明する。上記
した実施の形態では、裏面部材として、アルミニウムを
ＰＶＦでサンドイッチしたフィルムを用いたが、両面入
射型タイプでは、透過型のプラスチックフィルムを用い
る。透過型プラスチックフィルムとして、ＰＥＴフィル
ムとＰＶＦフィルムを用いて各サンプルを作成し、耐湿
性試験を行った。この試験は８５℃、湿度９３％に保持
された恒温漕中に１０００時間入れた前後での太陽電池
の特性を調べるもので、出力値は９５％以上であること
が合格の基準として定められている。この結果を表３に
示す。サンプルは、裏面部材５として、従来例としてサ
ンプル番号１に裏面からの水分の浸入を防ぐために、Ｐ
ＶＦフィルムでＡｌ箔をサンドイッチした積層フィルム
を用い、裏面側のＥＶＡ樹脂２の厚みは０．６ｍｍのも
のを用い且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍの
ものを用いた。
【００６２】サンプル２は裏面部材５に厚み５０μｍの
ＰＶＦフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さ
が０．６ｍｍのものを用いた以外は上記従来例と同じ構
成のものを用意した。サンプル３は裏面部材５に厚み５
０μｍのＰＥＴフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹
脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は従来例と同
じ構成のものを用意した。サンプル４は裏面部材５に厚
み１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、且つ表面側のＥ
ＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は従来
例と同じ構成のものを用意した。サンプル５は、図３に
示す構造であり、裏面部材５に厚み１００μｍのＰＥＴ
フィルムを用い、表面側にそれぞれ０．６ｍｍ厚と０．
４ｍｍ厚の２枚のＥＶＡシート３、４を用いて表面側の
ＥＶＡ樹脂の厚みを１．０ｍｍにしたものである。ま
た、サンプル６は、図５に示す構造であり、裏面部材５
に厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを用い、０．４ｍｍ厚
の２枚のＥＶＡ樹脂シート３、４の間に５０μｍのＰＥ
Ｔフィルム６を介在させたものである。これら各サンプ
ルは、サンプル１が表面ガラス２０側からのみ光が入射
する片面発電モジュールタイプであり、この他のサンプ
ルは表裏両面から光が入射する両面入射型タイプであ
る。これら各サンプルの初期特性からの劣化の度合いを
測定した。また、１０００時間経過後において、封止樹
脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎａ）量を測定した結
果も併せて示す。
【００６３】
【表３】
【００６４】表３より、裏面部材５に１００μｍのＰＥ
Ｔフィルムを用いたサンプル４の場合には、９５％以上
の特性が維持できるが、サンプル２及び３の場合には９
５％以上の特性を維持することができなかった。また、
サンプル５に示すように、表面側のＥＶＡ樹脂の厚みを
増やすと、サンプル３との比較より９５％をクリアして
いるのがわかる。しかも、図５に示す構造のもの（サン
プル６）においては、裏面部材５にＰＶＦでＡｌ箔をサ
ンドイッチした積層フィルムを用いた従来例と同程度の
結果が得られた。
【００６５】また、水蒸気透過度は１００μｍの厚さの
ＰＥＴフィルムは６．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの
厚さＰＶＦフィルムは１５ｇ／ｍ2・ｄａｙである。
【００６６】表３より、両面入射型タイプの構造を用い
る場合には、裏面側からの水蒸気の透過を極力避けるこ
とが必要であり、裏面部材５に水蒸気透過率の低い材料
を用いることがより好ましいことが分かる。
【００６７】従って、裏面部材の水蒸気透過度を６．３
ｇ／ｍ2以下とすることにより１０００時間経過後にお
いても９５％以上の特性を維持することができる。
【００６８】（実施例３）そこで、図６に示す実施例３
では、裏面部材７に水蒸気透過度が低い材料を用いたも
のである。尚、図６において、図５と同一部分には同一
符号を付している。
【００６９】この図６に示すものはプラスチックフィル
ムには、例えばＰＥＴフィルム７ａに水蒸気バリア性の
あるＳｉＯｘ７ａ等を蒸着したものを用いている。この
構造において、裏面部材７から浸入する水分量が減るた
め、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移
動を抑制することができる。その結果、太陽電池の発電
性能の低下を防ぐことができる。
【００７０】さらに、この水蒸気透過度の少ない透光性
裏面部材としては、ＰＶＦフィルムやＰＥＴフィルムか
らなる裏面部材７ａとＥＶＡシート２のとの間に、厚さ
０．００５〜０．１ｍｍの薄板ガラス７ｂを設けて、裏
面部材７として用いても良い。
【００７１】尚、図６に示す実施の形態においては、表
面ガラス２０側のＥＶＡシート３、４の間にはＰＥＴフ
ィルム６を設けているが、ＰＥＴフィルム６を除いて
も、ＪＩＳ規格を満足する程度の耐湿性は得られるが、
ＰＥＴフィルム６を設けたものに比べると耐湿性は悪
い。
【００７２】上記したように、両面入射型太陽電池モジ
ュールにおいては、裏面部材として、水蒸気透過度の極
めて低いフィルムを用いるともに、表面側のＥＶＡの厚
みを厚くする又は、ＥＶＡの間にＰＥＴフィルム等を挿
入して、ナトリウム拡散防止層を形成することでより耐
湿性が向上できる。
【００７３】尚、上記した実施の形態において、封止樹
脂としてＥＶＡを用いているが、シリコーン樹脂、ポリ
塩化ビニル、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリウ
レタンを用いることができる。
【００７４】また、裏面部材７としては、ＰＥＴフィル
ム以外に、ＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリ
弗化ビニリデン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロポロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチ
レン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＣ（ポリ
カーボネート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＭＭＡ
（アクリル）などの耐熱性フィルムを用いることができ
る。この耐熱性フィルムに無機酸化物（アルミニウム酸
化物、珪素酸化物）、窒化物（ＳｉＮ）、弗化物（Ｈｇ
Ｆ，ＣａＦ）等を蒸着させて水分透過防止層７ａを形成
したものを用いることができる。無機酸化物等を蒸着す
ると、無機酸化物等に水蒸気バリア性があるため水分透
過防止層として機能する。
【００７５】（実施例４）この実施例４で用いた太陽電
池モジュールには、表裏両面で発電が可能である上記し
た図１に示す構成のＨＩＴ構造の太陽電池素子１…を４
個用い２×２のマトリクス状に並べ、図示しない接続部
材により２直、２並列で接続している。そして、表面ガ
ラス２０として、図７に示すように、白板ガラスの型板
強化ガラスが用いられる。そして、この型板強化ガラス
２０の封止樹脂層と接する面にナトリウムイオンの拡散
を防止するための拡散防止層２１が設けられている。拡
散防止層２１としてはディップ法により酸化シリコンを
形成している。封止樹脂としてＥＶＡ（エチレン・ビニ
ル・アセテート）樹脂が用いられている。
【００７６】裏面部材５にはＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）
からなる透光性のプラスチックフィルムが用いられてい
る。
【００７７】この太陽電池モジュールは、図８に示すよ
うに、表面ガラス２０、表面側ＥＶＡシート３、太陽電
池素子１…、裏面側ＥＶＡシート２、裏面部材（ＰＶＦ
フィルム）５の順で一体形成されている。
【００７８】この実施例４では、３０ｃｍ×３０ｃｍ×
４ｍｍｔの白板ガラスを用いているが、このガラスには
原材料として酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）が約１５ｗｔ
％程度含まれている。
【００７９】表面ガラス２０上への酸化シリコンからな
る拡散防止層２１の形成は次のように行われる。白板ガ
ラス上に酸化シリコンを含む有機系溶媒を浸し、塗布し
た後に、５００℃、１時間の焼成を行うことにより形成
した。この実施例４での酸化シリコンの膜厚は１０００
Å程度であった。
【００８０】この酸化シリコンからなる拡散防止層２１
が形成された表面ガラス２０上に、図８に示すように、
各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に
保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面
部材５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着
する。このプロセスにてＥＶＡ２、３を軟化させ仮接着
を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時
間程度保持し、ＥＶＡ２、３を架橋し太陽電池モジュー
ルを形成した。
【００８１】このようにして形成された太陽電池モジュ
ールに、耐湿試験（ＪＩＳ Ｃ８９１７）を行った。こ
の試験は８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１
０００時間入れた前後での太陽電池の特性を調べるもの
で、出力値は９５％以上であることが合格の基準として
定められている。また、同じ８５℃、湿度９３％の条件
で放置した時間を２０００時間に増やして耐湿試験を行
った。
【００８２】また、比較サンプルとして酸化シリコンか
らなる拡散防止層２１を形成しておらず、Ａｌ箔をＰＶ
Ｆでサンドイッチした積層フィルム用いた以外は実施例
４と同じ条件で太陽電池モジュールを形成し、実施例４
のサンプルと比較サンプル（従来例）とを同時に耐湿試
験を施した。その結果を表４に示す。また、２０００時
間経過後の封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎ
ａ）量を測定した結果を併せて示す。
【００８３】
【表４】
【００８４】表４より、１０００時間経過後において、
本発明の実施例４に係る太陽電池モジュールが従来例の
ものより特性の変化率が少ないことが分かる。但し、従
来例並びに本実施例４とも初期特性より９５％以上の特
性を満足しており、ＪＩＳの規格はクリアしている。
【００８５】しかしながら、２０００時間を経過する
と、従来構造のものでは、出力変化率が９５％を割り、
特性が劣化している。これに対して、本実施例４のもの
においては２０００時間経過後においても９５％以上を
クリアしている。これは、ナトリウムの拡散防止層の有
無により、耐湿試験での出力の差が生じ、本実施例４に
あるような拡散防止層の有効性が確認されたものであ
る。このように、本実施例４においては、耐湿性が従来
構造のものに比べて遙かに向上していることが分かる。
【００８６】（実施例５）この実施例５では、ナトリウ
ムの拡散防止層２１として熱ＣＶＤ法で形成された酸化
シリコン膜を用いている。この酸化シリコン膜は、基板
温度が５５０℃程度になるように加熱された白板ガラス
上に、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ2Ｈ2）と二窒化酸素
（Ｎ2Ｏ）を吹き付けて、熱ＣＶＤ法により８００Å程
度形成した。
【００８７】太陽電池モジュールの形成方法は、実施例
４と同様である。この実施例４で形成された白板ガラス
を表面ガラス２０として用いた太陽電池モジュールと、
前述した比較用に形成された太陽電池モジュールを用意
し、実施例４と同じように耐湿試験を施した結果を表５
に示す。また、２０００時間経過後の封止樹脂１ｇ中に
存在するナトリウム（Ｎａ）量を測定した結果を併せて
示す。
【００８８】
【表５】
【００８９】本実施例５においても、実施例４と同様に
拡散防止層の有効性が確認された。すなわち、２０００
時間を経過すると、従来構造のものでは、出力変化率が
９５％を割り、特性が劣化している。これに対して、本
実施例５のものにおいては２０００時間経過後において
も９５％以上をクリアしている。これは、ナトリウムの
拡散防止層の有無により、耐湿試験での出力の差が生
じ、本実施例５にあるような拡散防止層の有効性が確認
されたものである。このように、本実施例５において
は、耐湿性が従来構造のものに比べて遙かに向上してい
ることが分かる。
【００９０】このナトリウムの拡散防止層２１を形成す
る層としては、このほかにも酸化チタン膜、酸化スズ
膜、酸化亜鉛膜、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウ
ム膜などの無機酸化膜や、窒化シリコン膜、弗化マグネ
シウム膜、弗化カルシウム膜などを用いることができ
る。
【００９１】また、これらの膜の形成法としては、上記
ディップ法、熱ＣＶＤ法の他に、スパッタ法、スピンコ
ートによる塗布と焼結によるプロセスなどを用いること
ができる。
【００９２】(実施例６)次に、この発明の実施例６につ
き説明する。この実施例６では、図９に示すように、ナ
トリウムなどの拡散を防ぐ手段として、白板ガラス２０
の樹脂と接する表面を改質し、拡散防止効果を有する表
面層２１ａを形成した。
【００９３】この実施例６における改質法としては、化
学強化法と呼ばれる表面改質法を用いた。この方法は、
白板ガラスをアルカリ金属の溶融塩中に浸すと、ガラス
中のナトリウムは動きやすいことから溶融塩中に溶け出
し、その代わりに溶融塩中のアルカリがガラス中に拡散
する性質を用いている。溶融塩にカリウムなどを用い
て、ガラス中のナトリウムをカリウムに置換すると、イ
オン半径の違い（カリウムのほうが大きい）により、ガ
ラス表面近傍にのみ圧縮応力が発生することから表面が
強化される。この実施例６では、低温型イオン交換法を
用いている。実際には４５０℃のＫＮＯ3中に白板ガラ
スを１０時間浸している。
【００９４】この方法で得られたガラスを用いた太陽電
池モジュールと前述した比較用の太陽電池モジュールを
それぞれ実施例４と同様にサンプルを形成して、耐湿試
験を施した結果を表６に示す。また、２０００時間経過
後の封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎａ）量を
測定した結果を併せて示す。
【００９５】
【表６】
【００９６】上記の通り、この実施例６においてもナト
リウムの拡散防止として有効であることが分かった。
【００９７】なお、本実施例６では低温型イオン交換法
を用いているが、その他の方法としては高温型イオン交
換法などがある。この高温型イオン交換法とは、ナトリ
ウムより小さなイオン半径を持つアルカリイオン（リチ
ウムなど）とガラスの徐冷点（約５５０℃）以上の領域
でイオン交換を行う方法である。
【００９８】さらに、表面改質の手法としては脱アルカ
リ法、スプレー法、などがあり、上記実施例と同様にガ
ラス表面のナトリウムを除去・低減したり、置換するこ
とから同等の効果が得られることが予測される。
【００９９】（実施例７）次に、この発明の実施例７に
つき説明する。この実施例７では、図１０に示すよう
に、ナトリウムなどの拡散を防ぐ手段として、ナトリウ
ムの含有量の少ない表面材２１ｂを用い、この表面材２
１ｂをガラス２０の樹脂と接する面側に接合した合わせ
ガラスを表面ガラスとして用いた。本実施例７では、ナ
トリウムの含有量が５ｗｔ％である低アルカリガラス２
１ｂを使用している。太陽電池モジュールの形成法は実
施例１と同様である。
【０１００】実施例７のサンプルと前述した比較用のサ
ンプル（従来例）とを同時に実施例４と同様の方法で耐
湿試験を施した。その結果を表７に示す。また、２００
０時間経過後の封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム
（Ｎａ）量を測定した結果を併せて示す。
【０１０１】
【表７】
【０１０２】上記表７より、本実施例７の有効性が確認
された。
【０１０３】また、ナトリウムの含有量の少ない表面材
料としては、その他に樹脂材料などが考えられる。
【０１０４】また、上記した実施例７においては、合わ
せガラスを用いているが、低アルカリガラスや無アルカ
リガラス自体で表面ガラスを構成しても同様の効果が得
られる。
【０１０５】上記した実施例４ないし７においては、両
面入射型タイプの太陽電池モジュールについて本発明を
用いた場合につき説明したが、片面入射型タイプの太陽
電池モジュールに適用しても同様の効果が得られる。
【０１０６】また、太陽電池素子として、ＨＩＴ構造の
太陽電池素子を用いた場合につき説明したが、他の結晶
系太陽電池素子、非晶質系太陽電池素子を用いた太陽電
池モジュールにも本発明は適用することができる。
【０１０７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、表面ガラスからのナトリウムイオンの析出が抑制さ
れ、太陽電池素子の発電性能を低下させるまでの時間が
延び、屋外におけるさらに長期な使用に耐えうる高い信
頼性の太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表裏から光を入射させるように構成した太陽電
池素子の一例を示す模式的斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係る太陽電池モジュール
の分解側面図である。
【図３】この発明の実施例１に係る太陽電池モジュール
の側面図である。
【図４】この発明の実施例２に係る太陽電池モジュール
の分解側面図である。
【図５】この発明の実施例２に係る太陽電池モジュール
の側面図である。
【図６】この発明の実施例３に係る太陽電池モジュール
の側面図である。
【図７】この発明の実施例４に用いられる表面ガラスを
示す側面図である。
【図８】この発明の実施例４に係る太陽電池モジュール
の側面図である。
【図９】この発明の実施例６に用いられる表面ガラスを
示す側面図である。
【図１０】この発明の実施例７に用いられる表面ガラス
を示す側面図である。
【図１１】従来の太陽電池モジュールの側面図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池素子 ２、３、４ ＥＶＡシート ５ 裏面部材 ６ ＰＥＴシート（ナトリウム拡散防止層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中谷 志穂美 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA05 BA18 EA18 EA20 GA04 HA19 JA03

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともナトリウムを含有する表面側
    光透過部材と、裏面部材と、前記表面側光透過部材と裏
    面部材との間に封止樹脂で封止された複数個の太陽電池
    素子と、前記表面側光透過部材と前記太陽電池素子間に
    配置される前記表面側光透過部材からのナトリウムの拡
    散を防止するナトリウム拡散防止機能層と、を備えたこ
    とを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 【請求項２】 前記表面側光透過部材はガラスであり、
    前記裏面部材は透明樹脂フィルムであることを特徴とす
    る請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 【請求項３】 前記ナトリウム拡散防止機能層は、前記
    表面側光透過部材と太陽電池素子間に存在する厚み１．
    ０ｍｍ以上の封止樹脂であることを特徴とする請求項１
    または２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 【請求項４】 前記ナトリウム拡散防止機能層は、前記
    封止樹脂よりも水蒸気透過度が小さい樹脂層であること
    を特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュ
    ール。
  5. 【請求項５】 前記樹脂層は前記表面側光透過部材と太
    陽電池素子間に介挿された樹脂フィルムであることを特
    徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
  6. 【請求項６】 前記樹脂フィルムは少なくとも前記太陽
    電池素子と対応する領域に介挿されていることを特徴と
    する請求項５に記載の太陽電池モジュール。
  7. 【請求項７】 前記樹脂フィルムはＰＥＴフィルムであ
    ることを特徴とする請求項５または６に記載の太陽電池
    モジュール。
  8. 【請求項８】 前記ナトリウム拡散防止機能層は、前記
    表面側光透過部材の封止樹脂側の表面に形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モ
    ジュール。
  9. 【請求項９】 前記ナトリウム拡散防止機能層は、無機
    酸化膜又は窒化膜或いは弗化膜で構成されていることを
    特徴とする請求項８に記載の太陽電池モジュール。
  10. 【請求項１０】 前記ナトリウム拡散防止機能層は、表
    面ガラス部材の表面の改質処理を行って形成されること
    を特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  11. 【請求項１１】 前記ナトリウム拡散防止機能層は、ナ
    トリウムの含有量が５ｗｔ％以下のガラス部材であるこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジ
    ュール。
  12. 【請求項１２】 前記透明樹脂フィルムの水蒸気透過度
    が６．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることを特徴とする
    請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  13. 【請求項１３】 前記透明樹脂フィルムの表面に無機酸
    化物又は窒化膜或いは弗化膜が形成されてなることを特
    徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
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