JP2002111018A

JP2002111018A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2002111018A
Application number: JP2000304289A
Authority: JP
Inventors: Hidesato Yoshimitsu; 秀聡善光; Satoshi Yamada; 聡山田; Hidenori Shiozuka; 秀則塩塚; Ichiro Kataoka; 一郎片岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】長期使用環境下において、光、熱、水などの
外的要因に対する封止材と支持体の間での接着強度低下
が引き起こす封止材の剥離を抑制し、長期信頼性を確保
することができる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】表面被覆材３０１と支持体３０８の間に
光起電力素子３０３が封止材３０２、３０４で封止され
てなる太陽電池モジュール３００において、支持体３０
８の封止材面側が少なくとも一種の無機材料を含む多孔
質層３０６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、表面被覆材と支持
体の間に光起電力素子が封止材で封止されてなる太陽電
池モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題に対する意識の高まり
が、世界的に広がりを見せている。中でも、ＣＯ₂の排
出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で、ク
リーンなエネルギーヘの希求はますます強まってきてい
る。また、エネルギー資源の枯渇が問題とされている
中、新しいエネルギー資源の開発の必要性も望まれてい
る。代替エネルギー源としての太陽電池は、現在のとこ
ろ、その安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギ
ー源として期待をもてるものだということができる。

【０００３】太陽電池には様々な形態がある。代表的な
ものとしては、結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン
太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池（ここでは微
結晶をも含む）、銅インジウムセレナイド太陽電池、及
び化合物半導体太陽電池などがある。この中で、薄膜結
晶シリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池及びアモル
ファスシリコン太陽電池は比較的低コストで大面積化が
可能なため、最近では各方面で活発に研究開発が進めら
れている。

【０００４】従来、これらの太陽電池でモジュールを形
成したものとしては、図６に示す構成が代表的に知られ
ている。図６に示す太陽電池モジュールは、光起電力素
子１０３を支持体１０４上に封止材１０２で封止し、表
面を透明な表面被覆材１０１で被覆したモジュールであ
る。また、支持体１０４が金属鋼板などの導電性を有す
る場合においては、支持体１０４と光起電力素子１０３
の間にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロ
ンに代表される電気絶縁フィルム等の絶縁材料が好適に
用いられている。

【０００５】このような構成の太陽電池モジュールで
は、一般に支持体１０４にはガラス類、鋼板類及び硬質
プラスチックなどが使用されている。また、封止材１０
２にはエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリ
ビニルブチラール（ＰＶＢ）等の有機樹脂組成物が使用
されている。これらの支持体１０４と封止材１０２との
接着性は単独で十分な接着強度が得られず、接着強度を
得る手段として、封止材１０２中にシランカップリング
剤、チタネート系カップリング剤、架橋剤等を添加した
り、又、プライマー層として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹
脂やシランカップリング剤、チタネートカップリング
剤、またはイソシアネート系高活性化合物等を支持体１
０４の表面に施すなどすることによって、支持体１０４
と封止材１０２との化学的相互作用を発現させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手段は初期接着強度の向上には大きな効果を与えて
いるが、太陽電池モジュールの実使用下における屋外で
の接着強度の劣化要因である光、熱、水、湿度等の因子
に対して長期的に安定な化学的相互作用を保持すること
が困難であり、長期間にわたる太陽電池モジュールの屋
外設置に伴い、支持体１０４と封止材１０２との接着強
度が低下し、支持体１０４と封止材１０２との界面剥離
が生じるといった懸念がある。

【０００７】このような界面剥離は太陽電池モジュール
の外観を損なうのみならず、界面剥離の進行に伴い太陽
電池モジュールヘの水分の浸食が著しくなり、太陽電池
モジュールの電気的性能の破壊等を引き起こすおそれが
ある。

【０００８】また、接着強度向上の手段として用いたシ
ランカップリング剤、チタネートカップリング剤、架橋
剤、イソシアネート系高活性化合物は低分子量であり、
高分子量の封止材１０２との相溶性で優れているが、一
方で、光、熱、水などの外的な劣化要因に対して大きく
影響を受けてしまう。この劣化により、本来の接着強度
向上の効果が発現するだけでなく、逆に効果の妨げにな
るといったおそれがあり、材料の保管安定性に問題があ
る。

【０００９】さらに、プライマー層として用いる熱可塑
性樹脂、熱硬化性樹脂は比較的外的要因に対して安定で
あるが、これらの樹脂のみでは支持体１０４や封止材１
０２への吸着上が弱く、また封止材１０２とは高分子同
士であるため相溶性の点で使用される樹脂が限定されて
しまう。

【００１０】また、建材一体型太陽電池モジュールにお
いては、建築物側への伝熱や建築物側からの放熱により
建材一体型太陽電池モジュールの温度が上昇するため、
支持体１０４と封止材１０２の界面での接着強度は熱の
影響を大きく受けることになり、支持体１０４と封止材
１０２の間における接着強度低下にともなる剥離問題は
建材一体型太陽電池モジュールにおいて、より懸念され
る。

【００１１】さらに、従来の構成においては、封止材１
０２が有機樹脂組成物で構成されていることから長期間
の使用において、光、熱、水などの外的要因のため封止
材１０２が分解されて分解ガスの発生、及び内部に溶存
していたガスの発生が生じる。こうして発生したガスが
太陽電池モジュール内に根瘤し気泡が生じることで、太
陽電池モジュールの外観不良及び各材料界面での界面剥
離を引き起こす原因となり、界面剥離の進行に伴い太陽
電池モジュールヘの水分の浸食が著しくなり、太陽電池
モジュールの電気的性能の破壊等を引き起こすおそれが
ある。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑み、長期使用環境
下において、光、熱、水などの外的要因に対する封止材
と支持体の間での接着強度低下が引き起こす封止材の剥
離を抑制し、長期信頼性を確保することができる太陽電
池モジュールを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題が解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明の太陽電池モジュールは、表面被覆材と支持体の
間に光起電力素子が封止材で封止されてなる太陽電池モ
ジュールにおいて、前記支持体の封止材面側が少なくと
も一種の無機材料を含む多孔質層であることを特徴とす
る。

【００１４】上記太陽電池モジュールにおいて、上記封
止材が有機樹脂組成物から構成されており、該有機樹脂
組成物のＪＩＳＫ７２１０に規定される１９０℃、試
験荷重２．１６ｋｇｆでのメルトフローレートが０．５
〜５０ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましい。

【００１５】さらに、上記封止材の少なくとも一種が、
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−
メチルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−エ
チルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチ
ルメタアクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン−
メタアクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、あるいはエチレ
ン−酢酸ビニル系多元共重合体、エチレン−メチルアク
リレート系多元共重合体、エチレン−エチルアクリレー
ト系多元共重合体、エチレン−メチルメタアクリレート
系多元共重合体、エチレン−メタアクリル酸系多元共重
合体から選択されることが好ましい。

【００１６】また、上記多孔質層に少なくとも一種の不
燃性材料を用いることが好ましい。

【００１７】さらに、上記多孔質層に少なくとも一種の
断熱性材料を用いることが好ましい。

【００１８】そして、上記多孔質層が、陶磁器材料、セ
メント材料、石膏材料、繊維質材料、またはアスファル
ト材料類から選択される少なくとも一種の材料から構成
されてなることが好ましい。

【００１９】また、上記太陽電池モジュールの最高使用
温度が８０℃以上であることが好ましい。

【００２０】さらに、上記支持体が建材であることが好
ましい。

【００２１】本発明によれば、表面被覆材と支持体の間
に光起電力素子が封止材で封止されてなる太陽電池モジ
ュールの上記支持体の封止材面側を少なくとも一種の無
機材料を含む多孔質層とすることで、封止材と支持体と
の接着界面の表面積が増加し、接着面における封止材と
支持体の間での化学的及び物理的結合手が増えることに
よって接着強度が向上することが可能となる。さらに、
支持体の表面が多孔質層であるため、封止材が支持体の
空孔に充填されることにより、接着面における封止材と
支持体の間での機械的結合によるアンカー効果が発現す
ることで更なる接着強度の向上を図ることができ、封止
材と支持体との界面での封止材剥離が防止され、太陽電
池モジュールの長期的信頼性を確保することが可能とな
る。

【００２２】また、上記封止材のＪＩＳＫ７２１０に
規定される１９０℃、試験荷重２．１６ｋｇｆでのメル
トフローレートが０．５〜５０ｇ／１０ｍｉｎのとき、
封止材の多孔質層への充填性が良くなり、前記封止材と
前記支持体間のアンカー効果による機械的接着強度をよ
り有効とすることができる。特に前記支持体が建材であ
る建材一体型太陽電池モジュールにおいては前記封止材
と前記支持体界面での接着強度の熱による低下を従来と
比較して飛躍的に抑制することが可能となっている。ま
た前記封止材が前記支持体の多孔質層に面していること
から、前記封止材から発生したガスが封止材中に滞留す
ることなく多孔質層を通して鋭気されるため太陽電池モ
ジュール内に気泡が発生することがなくなる。

【００２３】さらに、上記多孔質層と接着する封止材の
少なくとも一種が、耐候性に優れたエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−メチルアクリレート
共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−エチルアクリレート共
重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチルメタアクリレート
共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン−メチルメタアクリル
酸共重合体（ＥＭＡＡ）、あるいはエチレン−酢酸ビニ
ル系多元共重合体、エチレン−メチルアクリレート系多
元共重合体、エチレン−エチルアクリレート系多元共重
合体、エチレン−メチルメタアクリレート系多元共重合
体、エチレン−メタアクリル酸系多元共重合体から選択
されることにより、耐候性に優れた太陽電池モジュール
を提供すると共に、これら封止材単独では支持体との接
着強度は弱いが、支持体に多孔質層を設けることで飛躍
的に接着強度を向上させることができる。

【００２４】また、上記多孔質層に少なくとも一種の不
燃性材料を用いることで、以下の作用効果が発現する。
一般に太陽電池モジュールに用いられる封止材は可燃性
の有機樹脂組成物から構成されており、これらの燃焼を
抑制する効果を考慮に入れることは必要である。特に建
材一体型太陽電池モジュールにおいては、内装材などの
建材と直接接触することから支持体に不燃性を付加する
耐火、防火対策を施すことは重要な要素であり、前記多
孔質層が不燃性を有することで他の建材への引火、延焼
を防ぐことが可能となる。

【００２５】さらに、上記多孔質層に少なくとも一種の
断熱性材料を用いることで、以下の作用効果が発現す
る。太陽電池モジュール及び建材―体型太陽電池モジュ
ールにおいては他の建材と直接接触していることから、
熱伝導による発火反応を生じることが考えられる。特に
建材の中でも木材は最も燃えやすいもの一つで、その火
災危険温度は２６０℃前後であることから前記支持体と
他の建材との断熱性を保つことが重要となる。これは木
材のみならず内装材等に用いられる有機成分材料におい
ても懸念される事項である。従って、支持体に断熱性を
付加する発火対策を施すことは重要な要素であり、多孔
質層が断熱性を有することで熱による発火を防ぐことが
可能となる。従来においては断熱効果によって太陽電池
モジュールの使用温度が高くなることから、封止材と支
持体との接着強度は熱劣化による影響を大きく受ける
が、本発明に従うことで封止材と支持体の間でのアンカ
ー効果による機械的接着強度を確保していることから断
熱効果による接着強度の著しい低下を引き起こすことが
ない。

【００２６】そして、上記多孔質層を陶磁器、セメン
ト、石膏、繊維質材料、アスファルトから選択される少
なくとも一種の材料から構成することで、不燃性、断熱
性の優れた支持体を構成するだけでなく、電気絶縁性に
優れた支持体を形成することが可能となり、従来用いら
れていたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイ
ロンに代表される電気絶縁フィルム等の絶縁材料を省く
ことができ、太陽電池モジュールを安価し、かつ生産性
を向上することが可能となる。また、これらの材料は建
材として好適に用いられ、機械的強度、耐食性の優れた
太陽電池モジュールを提供することができる。

【００２７】また、太陽電池モジュールの最高使用温度
が８０℃以上であることによって、封止材と支持体の間
の接着強度低下抑制効果を最大限に引き出すことができ
る。

【００２８】

【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。

【００２９】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、太陽電池モ
ジュールは、光起電力素子２０１、表面封止材２０２、
表面被覆材２０３、裏面封止材２０４、支持体２０５か
ら構成される。ここで、外部からの光は、表面被覆材２
０３から入射し、光起電力素子２０１に到達する。そし
て、光起電力素子２０１で生じた起電力は、出力端子
（不図示）より外部に取り出される。

【００３０】（光起電力素子）光起電力素子２０１は、
所望する電圧あるいは電流に応じて直列ないし並列に接
続される。この場合、絶縁化した基板上に光起電力素子
を集積化して所望の電圧あるいは電流を得ることもでき
る。

【００３１】（表面封止材）表面封止材２０２は、光起
電力素子の凹凸を樹脂で被覆し、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、かつ表面被覆
材と素子との接着を確保するために必要である。従っ
て、表面封止材２０２には、耐候性、接着性、充填性、
耐熱性、耐寒性、耐衝撃性などが要求される。これらの
要求を満たす樹脂としてはポリオレフィン系樹脂、ウレ
タン樹脂、あるいはシリコーン樹脂などが挙げられる
が、好ましくはエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）、エチレン−メチルアクリレート共重合体（ＥＭ
Ａ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥ
Ａ）、エチレン−メチルメタアクリレート共重合体（Ｅ
ＭＭＡ）、エチレン−メチルメタアクリル酸共重合体
（ＥＭＡＡ）、あるいはエチレン−酢酸ビニル系多元共
重合体、エチレン−メチルアクリレート系多元共重合
体、エチレン−エチルアクリレート系多元共重合体、エ
チレン−メチルメタアクリレート系多元共重合体、エチ
レン−メタアクリル酸系多元共重合体を用いることが望
ましい。

【００３２】これらの中でも特にエチレン−酢酸ビニル
共重合体（ＥＶＡ）は、太陽電池用途としてバランスの
とれた物性を有しており、好んで用いられる。但し、そ
のままでは熱変形温度が低く、高温使用下で容易に変形
やクリープを呈するために、架橋して耐熱性を高めてお
くことが望ましい。このような架橋は、エチレン−酢酸
ビニル共重合体（ＥＶＡ）の場合には有機過酸化物によ
り行うのが一般的である。また上記の架橋反応を効率良
く行うためには、架橋助剤を用いることが望ましい。

【００３３】封止材の樹脂には高温下での安定性を付与
するために、熱酸化防止剤を添加することがしばしば行
われる。また本発明に用いられる封止材の材料は耐候性
において優れたものであるが、更なる耐候性の改良、あ
るいは封止材下層の保護のために、紫外線吸収剤を併用
することもできる。さらに紫外線吸収剤以外に耐候性を
付与する方法としては、ヒンダードアミン系光安定化剤
を使用できることが知られており、紫外線吸収剤を併用
することによって著しい相乗効果を示す。もちろんヒン
ダードアミン系以外にも光安定化剤として機能するもの
はあるが、着色している場合が多く本発明の封止材には
望ましくない。

【００３４】尚、太陽電池モジュールの使用環境を考慮
して、低揮発性の紫外線吸収剤、光安定化剤および熱酸
化防止剤を用いることが好ましい。

【００３５】封止材と光起電力素子、表面被覆材、支持
体との密着力をより向上させる手段としてシランカップ
リング剤や有機チタネート化合物などのカップリング剤
を適性に応じて封止材に添加することが可能である。

【００３６】一方、光起電力素子に到達する光量の減少
をなるべく抑えるために、表面封止材１０２の光透過率
は、４００ｎｍ以上、８００ｎｍ以下の可視光波長領域
において８０％以上であることが望ましく、９０％以上
であることがより望ましい。また、大気からの光の入射
を容易にするために、屈折率が１．１〜２．０であるこ
とが好ましく、１．１〜１．６であることがより好まし
い。

【００３７】表面被覆材２０３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。本発明において好適に用いられる材料としては、ガ
ラス、四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦ
Ｅ）、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
（ＰＴＦＥ）、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）等がある。表面被覆材にガラスを用いる場
合、光透過性、耐候性および機械的強度が優れている白
板強化ガラスを用いることが望ましい。しかし、太陽電
池モジュールに可撓性を必要とする場合、ガラスは可撓
性に劣っているため、樹脂フィルムが用いられる。中で
も耐候性の観点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が優れて
おり、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。また封止材との
接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理、化
学的処理等を表面フィルムに行うことが望ましい。

【００３８】表面被覆材に樹脂を用いた場合、機械的強
度を確保するために、表面フィルムの厚さをある程度厚
くしなければならず、またコストの観点からはあまり厚
すぎるのにも問題があり、具体的には１０乃至２００μ
ｍが好ましく、より好適には３０乃至１００μｍの厚さ
が必要である。また機械的強度を確保する方法として補
強材を封入する方法も好適に用いられる。具体的な方法
としては、ガラス繊維不織布、有機樹脂からなる不織布
を被覆形成時に封入することや、表面封止材に予めガラ
スの短繊維、ガラスビーズ等のフィラーを混合すること
が挙げられる。

【００３９】（裏面封止材）裏面封止材２０４は、光起
電力素子２０１と支持体２０５との接着を図るためのも
のである。その材料としては、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。

【００４０】裏面封止材２０４に好適に用いられる材料
としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、
エチレン−メチルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）、エ
チレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチ
レン−メチルメタアクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、
エチレン−メチルメタアクリル酸共重合体（ＥＭＡ
Ａ）、エチレン−酢酸ビニル系多元共重合体、エチレン
−メチルアクリレート系多元共重合体、エチレン−エチ
ルアクリレート系多元共重合体、エチレン−メチルメタ
アクリレート系多元共重合体、エチレン−メタアクリル
酸系多元共重合体、ポリビニルブチラールなどのホット
メルト材、両面テープ、柔軟性を有するエポキシ接着剤
などが挙げられが、充填性の優れたエチレン−酢酸ビニ
ル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−メチルアクリレート
共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−エチルアクリレート共
重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチルメタアクリレート
共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン−メチルメタアクリル
酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−酢酸ビニル系多元
共重合体、エチレン−メチルアクリレート系多元共重合
体、エチレン−エチルアクリレート系多元共重合体、エ
チレン−メチルメタアクリレート系多元共重合体、エチ
レン−メタアクリル酸系多元共重合体を用いることが好
ましい。

【００４１】特に、支持体２０５の多孔質層が有する空
孔に裏面封止材が十分に充填されるために、裏面封止材
のＪＩＳＫ７２１０に規定される１９０℃、試験荷重
２．１６ｋｇｆでのメルトフローレートは０．５〜５０
ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましく、２〜４０ｇ／１
０ｍｉｎであることがより好ましい。このメルトフロー
レートが０．５ｇ／１０ｍｉｎより小さい場合、裏面封
止材の流れ性が悪いため、裏面封止材と支持体との機械
的接着強度を発現させるのに必要となる支持体の有する
多孔質層の空孔への裏面封止材の充填性が不十分となっ
てしまう。一方、メルトフローレートが５０ｇ／１０ｍ
ｉｎより大きい場合、封止材の流れ性が大きいため、空
孔への充填性は優れているものの封止材の端部への流出
量（はみ出し量）が増加し、その結果太陽電池モジュー
ルの封止材層が薄くなり、太陽電池の耐候性を落とす原
因となるおそれが生じる。

【００４２】また、太陽電池モジュールが高温で使用さ
れることから、高温下での接着を確実にするために、表
面封止材と同じく有機過酸化物での架橋や表面封止材で
添加した架橋助剤、熱酸化防止剤、紫外線吸収剤、ヒン
ダードアミン系光安定化剤、シランカップリング剤を用
いることがより好ましい。

【００４３】さらに、裏面封止材２０４は表面材と異な
り透明性を有する必要性が高くないことから、封止材の
燃焼性を抑制するために種々の難燃剤を添加することが
望ましい。具体的にはハロゲン系有機難燃剤、窒素系有
機難燃剤、リン系有機難燃剤や無機難燃剤としてホウ素
化合物、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウムなどが
挙げられるが、衛生環境問題の観点からハロゲン系有機
難燃剤を用いることは好ましくない。

【００４４】（支持体）次に、本発明に用いられる支持
体２０５について以下に詳しく説明する。

【００４５】支持体の封止面側が多孔質層であることを
特徴とする太陽電池モジュールの構成図の一例を図２に
示す。図２において、３００は太陽電池モジュール積層
体、３０１は表面被覆材、３０２は表面封止材、３０３
は光起電力素子、３０４は裏面封止材、３０５は多孔質
支持体、３０６は多孔質層、３０７はシート板、３０８
は支持体である。

【００４６】多孔質支持体３０５、多孔質層３０６を構
成する材料としては、例えば、無機材料として、陶磁
器、耐火れんが、無機保温材、けいそう土質断熱れん
が、耐火断熱れんが、セメント、石膏、無機繊維質材
料、アスファルト材料などが用いられる。また、有機材
料として、有機繊維質材料、プラスチックフォーム材料
などが用いられる。そして、有機材料を用いる場合には
無機材料を含有させる。

【００４７】より具体的には、耐火れんがには、ケイ
石、粘土質、高アルミナ質、マグネシア、マグネシア−
クロム形、ドロマイトれんが等が用いられる。また無機
保温材には、ケイ酸カルシウム、パーライト質、バーミ
キュライト質保温材等が用いられる。耐火断熱れんがに
は、粘土質、アルミナ質、アノーサイト質、炭化けい素
質れんが等が用いられる。セメントには、自硬性、潜在
水硬性、混合系セメント等が用いられる。無機繊維質材
料には、ガラス繊維、石綿、岩綿、スラヴウール、シリ
カ繊維、アルミニウムシリケート繊維、ジルコニア繊
維、アルミナ繊維等が用いられる。

【００４８】有機繊維質材料には、ポリプロピレン繊
維、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポ
リアミド繊維、ポリアクリル繊維等が用いられる。プラ
スチツクフォーム材料には、硬質フォームラバー、ポリ
ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレ
ンフォーム、硬質塩化ビニルフォーム、ユリアフォー
ム、フェノールフォーム等が用いられる。

【００４９】その中でも、耐熱性、不燃性、断熱性、機
械的強度、電気絶縁性の優れた陶磁器類、耐火断熱れん
が、セメント、石膏、無機繊維質材料、アスファルトを
用いることが好ましい。これらの多孔質材料は単独で多
孔質支持体３０５として用いられるが、より好ましくは
これらの多孔質材料を２種類以上複合させて多孔質支持
体３０５とすることで、多孔質支持体３０５の耐熱性、
不燃性、断熱性、機械的強度、耐食性を向上させること
ができる。

【００５０】複合化には窯業的製法のほかに樹脂バイン
ダを用いても構わない。このような樹脂バインダとして
は、ポリエチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリプロピ
レン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、
ＡＢＳ樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹
脂、ポリエーテル系樹脂などの熱可塑性樹脂、あるいは
尿素系樹脂、メラミン系樹脂等のアミノ樹脂、エポキシ
系樹脂、フェノール系樹脂、アルキド系樹脂、不飽和ポ
リエステル系樹脂などの熱硬化性樹脂などが挙げられ、
これらは単独または２種以上組合わせて使用することが
できる。

【００５１】また、表面が多孔質となる形状を保ちうる
条件で、多孔質層表面に無機または有機の被覆層を有し
てもかまわない。無機の被覆層とは、セラミック、ガラ
ス質等が蒸着法、溶射法、焼付け法等で形成された被膜
である。有機の被膜層とは、高分子樹脂あるいは着色剤
を含む高分子樹脂が塗布等で形成された被膜であり、例
えば、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリ
ル、ポリエステル、シリコン、フッ素系樹脂などが挙げ
られる。

【００５２】上記の多孔質支持体３０５を多孔質層３０
６に使用することができる。この場合シート板３０７上
に多孔質材料を一体化させた支持体３０８となる。この
ときのシート板３０７は機械的強度の比較的優れた材料
が好ましく、具体的には、鋼板、ガラス繊維強化プラス
チック、硬質プラスチック、ガラス、木材などが挙げら
れる。また、シート板３０７に金属鋼板を用いる場合に
おいては、金属鋼板表面をアノード酸化処理によって、
表面に多孔質被膜を形成する手段を行うことも可能であ
る。このとき使用される金属種としてはＡｌ、Ｍｇ、Ｔ
ｉ、Ｚｎ、Ｔａ、あるいはそれらの合金が挙げられる。

【００５３】また、各種金属鋼板表面に多孔質層を有す
る無機または有機の被覆層を形成させる方法が挙げられ
る。無機の被覆層とは、セラミック、ガラス質等が蒸着
法、溶射法、焼付け法等で形成された被膜であり、具体
的にはほうろう等が挙げられる。有機の被膜層とは、高
分子樹脂あるいは着色剤を含む高分子樹脂が塗布等で形
成された被膜であり、例えば、アクリル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、シリコン、
フッ素系樹脂などが挙げられる。具体的には、塩化ビニ
ル塗膜鋼板、アクリル塗膜鋼板等が挙げられる。

【００５４】上記の材料から構成される多孔質支持体３
０５、支持体３０８は一般に機械的強度、耐候性、耐食
性、難燃性等が優れていることから、多孔質支持体３０
５、支持体３０８と光起電力素子とを一体化させた太陽
電池モジュールは好適に建材として用いることが可能で
ある。

【００５５】以上述べた光起電力素子、封止材、表面被
覆材、支持体を用いて太陽電池モジュールとする方法を
次に説明する。

【００５６】封止材樹脂で光起電力素子受光面を被覆す
るには、加熱溶融させた封止材をスリットから押し出し
封止材のシートを作製し、これを素子上に加熱圧着する
方法が一般的ある。封止材が光起電力素子上に予め形成
されている場合は、裏面に裏面封止材３０４、支持体３
０５、３０８を、表面に表面被覆材３０１を重ね加熱圧
着し、封止材を熱架橋する。

【００５７】一方、封止材がシート状に成形されている
場合は、素子と表面被覆材の間に挿入して同様に加熱圧
着し、封止材を熱架橋することで太陽電池モジュールを
作製することができる。加熱圧着の方法としては、従来
公知である真空ラミネーション、ロールラミネーション
等を種々選択して用いることができる。

【００５８】ここでは、一重真空室方式を用いた真空ラ
ミネーションの一例について、図３を用いて詳しく説明
する。

【００５９】まず図３に示すように、光起電力素子５０
１、表面被覆材５０４、支持体５０５、封止材シート５
０３を重ねて太陽電池モジュール積層体５００とする。

【００６０】次に、図４（ａ）に示すように、太陽電池
モジュール積層体４０４をプレート４０１上に置きシリ
コンラバーシート４０２を重ねる。なお、図４におい
て、４０３はＯ−リングである。

【００６１】この後、以下の工程によって太陽電池モジ
ュール積層体を貼り合せる。

【００６２】第一工程として、図４（ｂ）に示すよう
に、真空ポンプ４０６を駆動させてプレート４０１の排
気口から排気し、シリコンラバーシート４０２で太陽電
池モジュール積層体４０４を圧着する。

【００６３】第二工程として、プレート４０１を封止材
が架橋反応を起こす温度まで加熱し、架橋が終了するま
でその温度を保持する。

【００６４】第三工程として、冷却後、モジュールを取
出す。

【００６５】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限られない。

【００６６】〔実施例１〕光起電力素子を被覆して太陽
電池モジュールを作製する方法を図５を用いて説明す
る。図５において、６００は太陽電池モジュール積層
体、６０１は光起電力素子群、６０２は封止材シート、
６０３は表面被覆材、６０４は補強材、６０５は支持体
である。

【００６７】光起電力素子群６０１、封止材６０２（Ｅ
ＶＡシート）、表面被覆材６０３にＥＴＦＥフィルム、
補強材６０４にガラス繊維不織布、表面が多孔質である
支持体６０５にケイ酸アルカリ系混合セメントを用い
て、ＥＴＦＥフィルム／ＥＶＡシート／ガラス繊維不織
布／光起電力素子群／ＥＶＡシート／ケイ酸アルカリ系
混合セメントの順に重ねて積層体６００とした。

【００６８】ガラス繊維不織布６０４は、排気工程にお
ける積層体間隙の空気の鋭気を助けるとともに、加熱工
程でＥＶＡに含浸されることによりＥＶＡの補強材とし
て機能するので、表面部材が樹脂フィルムであるような
場合には、表面の傷が素子にまで及び難くするという付
随的効果も併せ持つ。

【００６９】またＥＴＦＥフィルムは、ＥＶＡの接着面
をプラズマ処理したものである。ここで用いたＥＶＡシ
ートは、ＥＶＡ樹脂（酢酸ビニル含有率２８％）１００
重量部に対して架橋剤１．５重量部、紫外線吸収剤０．
３重量部、光安定化剤０．１重量部、酸化防止剤０．２
重量部、シランカップリング剤０．２５重量部を配合し
たものである。またＪＩＳＫ７２１０で規定されてい
る１９０℃、試験荷重２．１６ｋｇｆでのメルトフロー
レートは１６ｇ／１０ｍｉｎである。

【００７０】この積層体を一重真空室方式のラミネート
装置のプレート上にＥＴＦＥフィルム側を上にして置
き、シリコンラバーシートを重ねた。次いで、プレート
の排気口から真空ポンプを用いて排気し、シリコンラバ
ーをプレートに吸着させた。真空度５Ｔｏｒｒで３０分
間排気後、プレートに埋め込んだヒーターで太陽電池モ
ジュール積層体６００を１５０℃で３０分間加熱した。
その後、ヒーターを切り、ファンで風を送りプレートを
４０℃程度にまで冷却してから排気を止め太陽電池モジ
ュールを取り出した。

【００７１】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
について後述する項目について評価を行った。

【００７２】〔実施例２〕実施例１において支持体６０
５を表面が多孔質である岩綿を混入した石膏板を用いて
太陽電池モジュールを作製した。

【００７３】〔実施例３〕実施例１において支持体６０
５に表面が多孔質である高アルミナ質耐火れんがを用い
て太陽電池モジュールを作製した。また表面被覆材６０
３には白板強化ガラスを使用した。

【００７４】〔実施例４〕実施例１において、封止材６
０２にＥＭＡシート、支持体６０５に表面が多孔質であ
るガラス繊維を混入したセメントを使用した。ここで用
いたＥＭＡシートは、ＥＭＡ樹脂（メチルアクリレート
含有率１５％）に実施例１と同様の添加剤を配合した。
またＪＩＳＫ７２１０で規定されている１９０℃、試
験荷重２．１６ｋｇｆでのメルトフローレートは１０ｇ
／１０ｍｉｎである。

【００７５】〔実施例５〕実施例４において、支持体６
０５にアスファルト−ガラス繊維−無機質粉体−合成樹
脂類から構成される表面が多孔質であるボードを用い
て、太陽電池モジュールを作製した。

【００７６】〔実施例６〕実施例１において、支持体６
０５にアクリル塗膜を表面の多孔質形状を保持しうるよ
うに吹き付けたアノード酸化処理済アルミニウム系金属
鋼板を用いて、太陽電池モジュールを作製した。

【００７７】〔比較例１〕実施例１において、支持体６
０５に表面が平坦である白板ガラスを用いて太陽電池モ
ジュールを作製した。

【００７８】〔比較例２〕実施例１において、支持体６
０５に岩綿を混入した石膏板表面に平坦なアクリル樹脂
系化粧塗膜が形成されたボードを用いて太陽電池モジュ
ールを作製した。

【００７９】〔比較例３〕実施例１において支持体６０
５にプレス成形で表面が平坦となるように加工された高
アルミナ質耐火れんがを用いて、太陽電池モジュールを
作製した。

【００８０】〔比較例４〕実施例４において、支持体６
０５にプレス成形で表面が平坦となるように加工された
ガラス繊維を混入したセメントを用いて太陽電池モジュ
ールを作製した。

【００８１】〔比較例５〕実施例５において、支持体６
０５に表面が平坦なポリ塩化ビニルラミネート鋼板を用
いて、太陽電池モジュールを作製した。

【００８２】〔比較例６〕実施例６において、支持体６
０５に表面が平坦であるアクリルフィルムラミネート鋼
板を用いて、太陽電池モジュールを作製した。

【００８３】（評価結果）以上述べた実施例及び比較例
で作製した太陽電池モジュールについて、下記項目の評
価を行った。その結果を表１に示す。

【００８４】（１）耐光性試験超エネルギー照射試験機（スガ試験機社製）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５時
間の紫外線の照射（照射強度：３００ｎｍ−４００ｎｍ
において１００ｍＷ／ｃｍ²、雰囲気：ブラックパネル
温度７０度／湿度７０％ＲＨ）と、１時間の結露（温度
３０度／湿度９６％ＲＨ）を繰り返すデューサイクル試
験を行い、２０００時間後の封止材６０２と支持体６０
５間の接着強度の測定と外観上の変化を観察した。接着
強度の測定は１８０゜剥離試験で行った。観察結果は、
変化のないものは○とし、変化のあったものはその状況
を簡単にコメントした。

【００８５】（２）耐湿性−高温高湿試験環境試験機に太陽電池モジュールを投入し、温度８５度
／湿度８５％ＲＨの環境下に１０００時間放置し、封止
材６０２と支持体６０５間の接着強度の測定と外観上の
変化を観察した。接着強度の測定は１８０゜剥離試験で
行った。観察結果は、変化のないものは○とし、変化の
あったものはその状況を簡単にコメントした。

【００８６】（３）温湿度サイクル試験環境試験機に太陽電池モジュールを投入し、−４０℃／
１時間、８５℃／８５％ＲＨ／４時間の温湿度サイクル
試験を行い、２００サイクル後の接着強度の測定と外観
上の変化を観察した。封止材６０２と支持体６０５間の
接着強度の測定は１８０゜剥離試験で行った。観察結果
は、変化のないものは○とし、変化のあったものはその
状況を簡単にコメントした。

【００８７】

【表１】

【００８８】表１から明らかなように、実施例１〜６の
太陽電池モジュールはいずれも試験後における接着強度
低下の小さいものであった。また外観においては、剥
離、気泡等の不良は親察されなかった。

【００８９】これらに対して、比較例１〜６において
は、いずれも得られた太陽電池モジュールは試験後の接
着強度の低下が著しいもの、外観での若干の剥離、気泡
等が観察された。

【００９０】これらの実施例と比較例から、支持体の表
面を多孔質層とすることで、支持体と封止材との初期接
着強度の向上及び接着強度低下の抑制により、長期的信
頼性を確保しうる太陽電池モジュールの安定供給が可能
であることが分かる。

【００９１】なお、本発明に係わる太陽電池モジュール
は以上の実施例に何等限定されるものではなく、その要
旨の範囲内で種々変更することができる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の太陽電池
モジュールによれば、太陽電池モジュールの支持体の封
止材面側が多孔質層であることにより、封止材と支持体
との接着強度の向上を従来の物理的、化学的結合の改良
以外にアンカー効果による機械的結合を付加することが
でき、長期信頼性に優れた太陽電池モジュールを安定供
給することが可能である。

【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例を示す概略
構成図である。

【図２】本発明の太陽電池モジュールの詳細な構成例を
示す模式図である。

【図３】本発明における太陽電池モジュール積層体の積
層例を示す模式図である。

【図４】本発明において、一重真空室方式による太陽電
池モジュールの製造工程の一例を示す模式図である。

【図５】実施例１の太陽電池モジュール積層体の概略構
成図である。

【図６】従来の太陽電池モジュールの一般的な構成例を
示す模式図である。

【符号の説明】

１０１表面被覆材１０２封止材１０３光起電力素子１０４支持体２０１光起電力素子２０２表面封止材２０３表面被覆材２０４裏面封止材２０５支持体３００太陽電池モジュール積層体３０１表面被覆材３０２表面封止材３０３光起電力素子３０４裏面封止材３０５多孔質支持体３０６多孔質層３０７シート板３０８支持体４０１金属プレート４０２シリコンラバーシート４０３Ｏ−リング４０４太陽電池モジュール積層体４０５排気口４０６真空ポンプ５００太陽電池モジュール積層体５０１光起電力素子５０２補強材５０３封止材シート５０４表面被覆材５０５支持体６００太陽電池モジュール積層体６０１光起電力素子群６０２封止材シート６０３表面被覆材６０４補強材６０５支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩塚秀則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)発明者片岡一郎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 BA18 DA02 JA02 JA04 JA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面被覆材と支持体の間に光起電力素子
が封止材で封止されてなる太陽電池モジュールにおい
て、前記支持体の封止材面側が少なくとも一種の無機材料を
含む多孔質層であることを特徴とする太陽電池モジュー
ル。
【請求項２】前記封止材が有機樹脂組成物から構成さ
れており、該有機樹脂組成物のＪＩＳＫ７２１０に規
定される１９０℃、試験荷重２．１６ｋｇｆでのメルト
フローレートが０．５〜５０ｇ／１０ｍｉｎ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。
【請求項３】前記封止材の少なくとも一種が、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−メチル
アクリレート共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−エチルア
クリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−メチルメタ
アクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン−メタア
クリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、あるいはエチレン−酢
酸ビニル系多元共重合体、エチレン−メチルアクリレー
ト系多元共重合体、エチレン−エチルアクリレート系多
元共重合体、エチレン−メチルメタアクリレート系多元
共重合体、エチレン−メタアクリル酸系多元共重合体か
ら選択されることを特徴する請求項２に記載の太陽電池
モジュール。
【請求項４】前記多孔質層に少なくとも一種の不燃性
材料を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】前記多孔質層に少なくとも一種の断熱性
材料を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】前記多孔質層が、陶磁器材料、セメント
材料、石膏材料、繊維質材料、またはアスファルト材料
類から選択される少なくとも一種の材料から構成されて
なることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
太陽電池モジュール。
【請求項７】前記太陽電池モジュールの最高使用温度
が８０℃以上であることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】前記支持体が建材であることを特徴とす
る請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池モジュー
ル。