JP2003124491A - 薄膜太陽電池モジュール - Google Patents

薄膜太陽電池モジュール

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JP2003124491A
JP2003124491A JP2001317091A JP2001317091A JP2003124491A JP 2003124491 A JP2003124491 A JP 2003124491A JP 2001317091 A JP2001317091 A JP 2001317091A JP 2001317091 A JP2001317091 A JP 2001317091A JP 2003124491 A JP2003124491 A JP 2003124491A
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film solar
thin
cell module
glass
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Yasushi Fujioka
靖 藤岡
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】モジュール表面のガラスの反射光による問題を
低減するとともに、発電効率を低下させることなく十分
なモジュール強度が得られるようにする。 【解決手段】非単結晶シリコン系薄膜太陽電池５を形成
するガラス基板として安価な非強化の平板ガラス基板４
を用い、そのガラス基板４の表面側に、防眩効果を得る
ための凹凸形状が表面に形成されてなる表面凹凸ガラス
板（強化白板型板ガラス）１を、空間層２を設けて配置
することで、モジュール表面の防眩効果、モジュール強
度確保及び低コスト化を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜太陽電池モジュ
ールに関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜太陽電池は、結晶ウエハを用いる太
陽電池と比較し、半導体材料の使用量が少なくて済み、
ガラスや金属等の安価な基板上に低温プロセスで形成で
きるため、低価格化が期待されている。
【０００３】薄膜太陽電池の中でも、アモルファスシリ
コンや薄膜多結晶等の非単結晶シリコン系薄膜太陽電池
は、材料であるシリコンが非常に豊富であること、及び
ＣｄやＳｅを使用する化合物系太陽電池と比較して材料
が無害で環境への影響がない点で優れており、普及が期
待されている。
【０００４】このような非晶質シリコン太陽電池におい
ては、まず、ガラス等の透光性基板上にＳｎＯ2やＺｎ
Ｏ等の透明導電膜／ｐ−ｉ−ｎ非晶質シリコン系半導体
層／金属表面電極層を順次積層して太陽電池素子を形成
し、レーザビーム等で分割・接続して集積構造とする。
次に、太陽電池素子の裏面側をエチレンビニルアセテー
トやポリビニルブチラール等の充填材、またはＰＥＴ／
アルミニウムフィルム／ＰＥＴ積層シートやテドラー等
のバックシートで封止してスーパーストレート型の太陽
電池パネルを構成し、これにアルミニウムフレーム等の
支持部材を取り付けて屋外で設置使用することが一般的
である。
【０００５】このように構成される薄膜系の太陽電池モ
ジュールは、発電に寄与する層が薄い点、構造材料が１
枚で済む点、及び配線が簡略な点で、低コスト化が期待
されている。
【０００６】一方、ガラス基板を使用する薄膜太陽電池
モジュールにおいては、薄膜半導体材料を堆積して太陽
電池を形成する平板のガラス基板が、モジュールの表面
となる。そのため、モジュールを住宅の屋根やビルの屋
上あるいはビルや建築物の壁面に設置した場合、太陽電
池モジュールの表面が鏡のようになり、太陽光の反射光
が近隣の住居や通行人から非常に眩しく見える。あるい
は、周囲の風景や空の雲がモジュール表面に映り込み、
住宅や建築物の外観が損なわれるという問題がある。
【０００７】このような、ガラス板を表面に用いた太陽
電池モジュールの表面反射の問題については、従来、以
下のような対応が提案されている。
【０００８】例えば、結晶系の太陽電池モジュールにお
いては、シリコンウエハを保護するカバーガラスとし
て、型板ガラス（裏面凹凸付き）を用いることにより、
カバーガラスで光を乱反射させる防眩処理が一般に適用
されている。
【０００９】薄膜太陽電池モジュールにおいては、特開
平１１−７４５５２号公報に、ガラス基板として太陽電
池モジュールの表面側が凹凸形状の型板ガラスを用いる
ことが開示されている。また、特開２００１−５３３１
５号公報に、ガラス基板（透明絶縁基板）の表面にビー
ズを混入した光を拡散する樹脂を塗布することが開示さ
れている。
【００１０】ここで、ガラス基板を使用する薄膜太陽電
池モジュールにおいては、薄膜半導体材料を堆積して太
陽電池を形成するガラス基板がモジュールの最表面とな
るので、屋外で使用するには、十分な発電電力が得られ
るような大面積のモジュールにおいて、風圧や降雹に耐
える強度がガラス基板に要求される。
【００１１】ガラス基板として強化ガラスを用いれば、
ガラスの強度が増し、厚さを抑えられる。しかしなが
ら、ガラス基板の薄膜太陽電池においてガラス基板に強
化ガラスを用いることは難しい。
【００１２】すなわち、ガラス基板の薄膜太陽電池にお
いては、ガラス基板上にＳｎＯ2等の透明電極を設けて
電極としており、大面積のガラス基板上に透明電極を安
価に形成するには一般に高温プロセスの熱ＣＶＤ法が用
いられている。そのため、透明電極を形成するガラス基
板が熱強化処理されていても、高温プロセスによって焼
きなまされて強化の応力が失われてしまう。従ってガラ
ス基板を強化ガラスにすることは困難である。
【００１３】このようなことから、電力用の薄膜太陽電
池モジュールのガラス基板においては、強度を確保する
ために板厚を３ｍｍ以上に厚くする必要がある。しか
し、ガラス基板が厚くなると、ガラスによる光の吸収が
増加して、発電効率が低下するという問題がある。特
に、ガラス基板の材料として、安価な青板ガラスを用い
た場合、ガラスによる光吸収が大きくて発電効率の低下
が大きくなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したガ
ラス基板の薄膜太陽電池モジュールにおけるガラス表面
反射の問題に関して、表面が凹凸形状の型板ガラスを基
板として用いる方法（特開平１１−７４５５２号公報）
では、薄膜太陽電池のレーザパターニング工程におい
て、凹凸形状のガラス表面でレーザビームが散乱するの
で加工が難しいという問題がある。
【００１５】また、ビーズを混入した光を拡散する樹脂
をガラス基板表面に塗布する方法（特開２００１−５３
３１５号公報）では、樹脂の耐候性の問題があり、さら
に大面積に均一な凹凸を形成するのが難しく、外観が損
なわれるという問題がある。
【００１６】一方、前記したガラス基板の光吸収による
発電効率の低下の問題を解消するには、一般的に用いら
れる安価な青板ガラスに代えて、博物館の展示室等の特
殊用途のみに使用されている、透過率の高い白板ガラス
をガラス基板に用いればよいが、白板ガラスは非常に高
価であるので、薄膜太陽電池の利点であるコスト低減効
果が阻害されるという問題がある。
【００１７】本発明はそのような問題を解消すべくなさ
れたもので、モジュール表面のガラスの反射光による問
題を低減することができ、さらに発電効率を低下させる
ことなく、十分な強度を得ることのできる安価な薄膜太
陽電池モジュールの提供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜太陽電池モ
ジュールは、表面凹凸ガラス板と、空間層と、非単結晶
シリコン系薄膜太陽電池が形成された平板ガラス基板と
がこの順に積層されているとともに、前記表面凹凸ガラ
ス板として、少なくとも光入射側の面に防眩効果を得る
ための凹凸形状が形成された強化型板ガラスが用いられ
ていることによって特徴づけられる。
【００１９】本発明の薄膜太陽電池モジュールにおい
て、表面凹凸ガラス板は、光入射側の面の前記凹凸形状
の算術平均表面粗さＲａが０．００１ｍｍ〜０．３ｍｍ
の範囲であることが好ましい。また、表面凹凸ガラス板
は、平均厚さ３ｍｍ以上の強化白板型板ガラスであるこ
とが好ましい。
【００２０】本発明の薄膜太陽電池モジュールにおい
て、平板ガラス基板は厚さ３ｍｍ以下の青板ガラスであ
ることが好ましい。また、平板ガラス基板は非強化の平
板ガラスであることが好ましい。
【００２１】本発明の薄膜太陽電池モジュールにおい
て、空間層は、乾燥空気層、乾燥不活性ガス層、または
真空層であることが好ましい。
【００２２】本発明の薄膜太陽電池モジュールにおい
て、表面凹凸ガラス板の空間層側の面、または平板ガラ
ス基板の空間層側の面の少なくとも一方の面に反射防止
膜が形成されていることが好ましい。
【００２３】本発明の薄膜太陽電池モジュールにおい
て、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池の裏面側（光入射
の反対側）に断熱部材が設けられていることが好まし
い。
【００２４】次に、本発明を具体的に説明する。
【００２５】まず、薄膜太陽電池において、従来、光入
射側の面に薄膜太陽電池基板とは別に透明の保護板が設
けられるものとして、文字盤に太陽電池を配置したソー
ラー腕時計や、太陽電池を電源にしたガーデンライト等
が商品化されている。
【００２６】しかしながら、これらの薄膜太陽電池にお
いては、屋外に設置した場合の防眩効果は考慮されてい
ない。腕時計の場合、カバーガラスの表面には意匠性を
高める緩いカーブやカット等の多少の凹凸が形成される
ことはあっても、文字盤が正確に読み取れる必要がある
ため、防眩効果が得られるような細かな凹凸が全面にわ
たって形成されることはない。
【００２７】ガーデンライト等の屋外小電力用途の場
合、太陽電池が小面積であるため、防眩性能や表面強度
はあまり問題にならず、表面に防眩性能が得られるよう
な凹凸形状を形成したり、カバー材に強化ガラスを用い
るというようなことはされていない。また、太陽電池と
は別にポリカーボネートやアクリルなどの透明カバーを
機器外装カバーの一部に設けて、薄膜太陽電池基板の保
護カバーとするという方法も採られているが、ガラス基
板の他に太陽電池に一体化した表面カバーガラスは必要
とされていない。
【００２８】これに対し、本発明では、防眩効果と強度
保持の２つの機能をモジュール表面の表面凹凸ガラス板
に持たせ、これと分離して、発電機能を薄板の平板ガラ
ス基板上に形成した薄膜太陽電池に持たせることによ
り、それぞれの機能を実現している。これと同時に、す
でに量産効果の出ているガラス材料（青板ガラス、強化
白板型板ガラス等）による材料費の節減効果と、プロセ
ス負荷の小さなガラス基板を用いることによるプロセス
簡素化効果によって低コスト化を実現するものである。
【００２９】すなわち、本発明では、薄膜太陽電池の集
積化パターニングプロセスの関係から、表面を凹凸形状
とすることが困難なガラス基板として、安価な非強化の
平板ガラス（平板青板ガラス）を用い、そのガラス基板
の表面側に、凹凸形状が表面に形成された表面凹凸ガラ
ス板（強化白板型板ガラス）を、空間層を設けて配置す
ることで、モジュールの強度確保、モジュール表面の防
眩効果及び低コスト化を同時に実現している。
【００３０】本発明においては、非単結晶シリコン系薄
膜太陽電池を形成する平板ガラス基板と表面凹凸ガラス
板との間を空間層とするので、それら平板ガラス基板と
表面凹凸ガラス板とは樹脂等で接着されておらず、従っ
て接着樹脂等による光の吸収がなく、入射光の損失が少
なくて済む。
【００３１】本発明の構造においても、空間層に面する
ガラス表面で光の反射が多少生じるものの、そのガラス
表面に反射防止膜を形成することにより、光反射の低減
が可能である。
【００３２】このような反射防止膜としては、フッ化マ
グネシウムやフッ素樹脂等の低屈折率の透明膜や屈折率
が異なる膜の多層膜を挙げることができる。
【００３３】さらに、本発明において、非単結晶シリコ
ン系薄膜太陽電池が形成された平板ガラス基板は、モジ
ュールの表面から空間層で熱的に隔てられているため、
入射光で加熱された薄膜太陽電池の熱はモジュール表面
側から逃げにくく、日射時の薄膜太陽電池の温度上昇を
大きくすることができる。
【００３４】ここで、アモルファスシリコン等の非晶質
からなる薄膜太陽電池においては、温度上昇による出力
低下が少なく、かつ、いわゆるステブラー・ロンスキー
効果による光劣化の熱回復があることが知られており、
日射時にモジュール温度が高くなるようにした方が高い
変換効率が得られることが一般に知られている。
【００３５】本発明の薄膜太陽電池モジュールにおいて
は、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池を形成した平板ガ
ラス基板の光入射側に、空間層と表面凹凸ガラス板を設
けているので、モジュール表面側の断熱性が高く、薄膜
太陽電池の温度が高くなる。従って屋外使用時において
高い変換効率を維持することができる。
【００３６】本発明において、空間層は、表面凹凸ガラ
ス板と平板ガラス基板との間に設けられるが、その空間
層には屋外使用時に水蒸気や埃等が入らない構造とする
ことが好ましい。表面凹凸ガラス板と平板ガラス基板と
の間に水蒸気が浸入すると、ガラス表面に曇りや結露が
生じ、入射光の吸収や反射、薄膜の酸化や剥離等の劣化
が生じやすくなる。また、埃が侵入した場合にも、入射
光の吸収や反射が生じる。
【００３７】これら水蒸気の浸入や埃の侵入を防ぐに
は、空間層の周囲部分に、ガラス板間の空間を密閉する
シール部材を設けることが好ましい。さらに、空間層を
水蒸気を含まない乾燥空気、乾燥窒素ガスまたは乾燥ア
ルゴンガス等を充填した不活性ガス層、または真空層と
することが好ましい。
【００３８】空間層の厚さとしては、表面凹凸ガラス板
が風圧等の外力によって変形したときに、平板ガラス基
板を圧迫しない程度の厚さが好ましく、さらに薄膜太陽
電池モジュール全体の厚さが、アルミニウムフレーム等
の支持部材に収まりやすい厚さであることが好ましい。
具体的には、空間層の厚さは１ｍｍ〜３０ｍｍの範囲が
好ましい。
【００３９】前記したように、本発明では、モジュール
の強度を表面凹凸ガラス板によって保つ構造としている
ので、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池を形成する平板
ガラス基板の板厚を薄くすることができる。
【００４０】例えば、電力用太陽電池モジュールとして
は、モジュール面積０．５ｍ2〜１ｍ2前後の寸法のもの
が多く用いられており、この寸法の薄膜太陽電池モジュ
ールにおいて、耐風圧強度・降雹等の衝撃に対する強度
（ＪＩＳ Ｃ８９３８・ＪＩＳ Ｃ８９３９で規定され
た強度）をガラス基板単板で維持しようとすると、非強
化の平板ガラスでは３ｍｍ以上の厚さが必要であるが、
本発明においては、３ｍｍ以下の厚さにすることができ
る。
【００４１】また、ガラス基板を薄くすることによっ
て、ガラス基板での入射光の吸収を低減することが可能
であり、高価な白板ガラスに代えて、透過率はあまり高
くないものの安価な平板青板ガラスをガラス基板として
使用することが可能になる。
【００４２】さらに、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池
の製造工程として、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング
法が一般に用いられており、このような工程において、
薄膜を形成する際には、ガラス基板を膜堆積に適した温
度にまで加熱する必要があるが、ガラス基板の厚さを薄
くすることで高速加熱が可能になるので、生産工程の生
産性が向上するという効果も期待できる。
【００４３】以上のことから、本発明において、平板ガ
ラス基板には平板青板ガラスを使用することが好まし
い。また、平板ガラス基板の厚さは、平板ガラス基板で
の光吸収を最小限にするために、３ｍｍ以下とすること
が好ましく、２ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００４４】また、本発明においては、防眩効果をモジ
ュール表面の表面凹凸ガラス板側に持たせるているの
で、平板ガラス基板の光入射側の表面を凹凸形状にする
必要がなく、レーザビームによる集積化パターニング加
工を容易に行うことができる。
【００４５】平板ガラス基板の光入射側の表面は、レー
ザビームによる集積化パターニング加工時においてレー
ザビームが散乱してエネルギ密度が低下することがない
ように、なるべく平滑な面であることが好ましい。具体
的には、ＹＡＧレーザ等のレーザビームが散乱しない範
囲として算術平均粗さＲａで０．００５ｍｍ以下である
ことが好ましい。
【００４６】本発明において、表面凹凸ガラス板は、非
強化の平板ガラス基板の強度を補って、モジュールとし
ての強度を維持するので、電力用の薄膜太陽電池モジュ
ールを構成する場合、表面凹凸ガラス板の平均厚さは３
ｍｍ以上であることが好ましい。このような厚みの表面
凹凸ガラス板において入射光の吸収を抑制するには、表
面凹凸ガラス板として白板ガラスを用いることが好まし
い。
【００４７】なお、強化された型板の白板ガラス板は、
結晶シリコンウエハを用いた太陽電池モジュールの保護
カバーガラスとして、凹凸面を内側にして使うように設
計されたものが従来から量産されており、この用途のも
のであれば、比較的安価に入手することが可能である。
【００４８】本発明において、表面凹凸ガラス板の光入
射側表面の凹凸形状は、光の乱反射（散乱）による防眩
効果を発揮させるために、一定以上の粗さにする必要が
あるが、同時に、ガラス板の強度を維持するためとガラ
ス表面に埃等がたまって光透過率が低下するのを防止す
るために一定以下の粗さにする必要がある。
【００４９】表面凹凸ガラス板の光入射側表面の凹凸形
状の表面粗さは、算術平均表面粗さＲａで０．００１ｍ
ｍ〜０．３ｍｍの範囲であることが好ましく、０．００
５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００５０】この数値範囲は、本発明者らが表面凹凸ガ
ラス板の表面凹凸形状を様々に変えて薄膜太陽電池モジ
ュールを作製し、その防眩性能、モジュール強度、屋外
での表面汚れ等を総合的に評価して見出したものであ
る。
【００５１】すなわち、算術平均表面粗さＲａが０．０
０１ｍｍ未満であると、表面粗さが可視光の波長に近
く、ガラス表面での反射光が十分に散乱されないため十
分な防眩効果が得られない。また、算術平均表面粗さＲ
ａが０．３ｍｍを超えると、約３ｍｍのガラス板では、
その強度が大幅に低下する。しかも、モジュールの屋外
設置傾斜角が小さい場合に、モジュール表面に付着した
埃がたまりやすく、雨水等で流されにくくなる。
【００５２】本発明において、非単結晶シリコン系薄膜
太陽電池としては、単結晶でない薄膜シリコン系材料を
用いたもの、例えば、アモルファスシリコン、アモルフ
ァスシリコンカーバイド、アモルファスシリコンゲルマ
ニウム、マイクロクリスタルシリコン、多結晶薄膜シリ
コンを用いた薄膜太陽電池が挙げられる。
【００５３】非単結晶シリコン系薄膜太陽電池の構造と
しては、ｐｎ接合、ｐｉｎ接合、ショットキーバリア接
合等のシングル接合、タンデム接合、トリプル接合が挙
げられる。
【００５４】本発明において、非単結晶シリコン系薄膜
太陽電池は、絶縁性の平板ガラス基板上に形成され、レ
ーザビームによって集積化パターニングが行われている
ことが好ましい。また、本発明では、前記したように、
平板ガラス基板として、両面が平滑な平板ガラスを用い
るので、レーザビームによる集積化パターニング加工を
容易に行うことができる。
【００５５】本発明において、非単結晶シリコン系薄膜
太陽電池の裏面（光入射の反対側の面）に、薄膜への水
蒸気の浸入を防ぐために、防湿封止部材を設けておくこ
とが好ましい。このような防湿封止部材としては、例え
ばプラスチックフィルムまたは金属シート、もしくはこ
れらを組み合わフィルムを、エチレン−酢酸ビニル共重
合体（以下、ＥＶＡ樹脂という）またはポリビニルブチ
ラール等の接着樹脂にて貼り合わせたラミネート材が好
適に用いられる。
【００５６】このようなプラスチックフィルムとして
は、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩
化ビニルまたはフッ素樹脂等のフィルムが挙げられる。
金属シートとしては、アルミニウム、亜鉛またはステン
レス等のシートが挙げられる。
【００５７】本発明において、非単結晶シリコン系薄膜
太陽電池の裏面側（光入射の反対側）に、断熱部材を設
けておくことが好ましい。
【００５８】前記したように、非晶質薄膜太陽電池で
は、日射時に太陽電池の温度が上昇した方が高い変換効
率を維持できる特徴があることが一般に知られている。
【００５９】本発明において、光入射側（太陽電池の表
面側）は空間層で断熱保温構造となっており、更に太陽
電池の裏面側にも断熱部材を設けておくことにより、入
射光で上昇した薄膜太陽電池の熱が裏面側にも逃げにく
くなり、薄膜太陽電池を更に高い温度に保つことが可能
になる。これにより屋外使用時において、より一層高い
交換効率を維持することができる。
【００６０】断熱部材としては、グラスウール、ロック
ウール、発泡ポリスチレン、発泡ウレタンまたは発泡フ
ェノール樹脂等の断熱材、あるいは複層ガラス等を挙げ
ることができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【００６２】図１は本発明の薄膜太陽電池モジュールの
実施形態を模式的に示す断面図である。
【００６３】この実施形態の薄膜太陽電池モジュール
は、表面凹凸ガラス板１と、空間層２と、シールスペー
サ３と、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池５が形成され
た平板ガラス基板４と、封止樹脂６、裏面封止フィルム
７とを備えている。
【００６４】これら表面凹凸ガラス板１、空間層２（シ
ールスペーサ３）、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池５
が形成された平板ガラス基板４、封止樹脂６、及び裏面
封止フィルム７は、光入射側からのこの順に積層されて
いる。
【００６５】表面凹凸ガラス板１には、例えば熱強化処
理された白板型板ガラスが用いられている。表面凹凸ガ
ラス板１の光入射側の表面１ａには、エンボス加工等に
より凹凸形状が形成されている。平板ガラス基板４に
は、例えば非強化の青板ガラスが用いられている。
【００６６】シールスペーサ３は、表面凹凸ガラス板１
及び平板ガラス基板４の周縁部に配置されており、表面
凹凸ガラス板１と平板ガラス基板４との間に一定の間隔
を保って空間層２を形成するとともに、その空間層２に
充填された乾燥空気を封止している。
【００６７】封止樹脂６には、例えば太陽電池用のＥＶ
Ａ樹脂が用いられており、裏面封止フィルム７には、例
えばＰＥＴ／アルミニウム／ＰＥＴの積層フィルムが用
いられている。
【００６８】非単結晶シリコン系薄膜太陽電池５は、平
板ガラス基板４の裏面（光入射の反対側の面）上に形成
された透明導電膜５１と、透明導電膜５１上に形成され
た半導体膜５２と、半導体膜５２上に形成された裏面電
極５３を備えている。
【００６９】透明導電膜５１には、例えばＳｎＯ2透明
導電膜が用いられている。半導体膜５２には、例えばシ
ングル構造アモルファスシリコン半導体膜が用いられて
おり、裏面電極５３には、例えばＺｎＯ透明導電膜及び
銀薄膜からなる複層膜が用いられている。
【００７０】以上の実施形態によれば、表面凹凸ガラス
板１の光入射側の表面１ａに凹凸形状を形成しているの
で、モジュールへの入射光は表面凹凸ガラス板１の表面
１ａで乱反射（散乱）され、十分な防眩効果が発揮され
る。これにより、モジュール表面のガラスの反射光によ
る問題を低減することができる。
【００７１】しかも、防眩効果と強度保持の２つの機能
をモジュール表面の表面凹凸ガラス板１に持たせている
ので、非単結晶シリコン系薄膜太陽電池５を形成する平
板ガラス基板４の板厚を薄くすることができる。さら
に、平板ガラス基板４の表面を凹凸形状とする必要がな
く、平板ガラス基板４として安価な平板青板ガラスを用
いることができる。
【００７２】図２は本発明の薄膜太陽電池モジュールの
他の実施形態を模式的に示す断面図である。
【００７３】この実施形態の太陽電池モジュールは、図
１の構造に加えて、裏面封止フィルム７の裏面（光入射
の反対側の面）に、グラスウール成形板等の断熱材８を
設けたところに特徴がある。
【００７４】このように、非単結晶シリコン系薄膜太陽
電池５の裏面側に断熱材８を設けておくと、入射光で上
昇した薄膜太陽電池の熱が裏面側にも逃げにくくなり、
薄膜太陽電池を更に高い温度に保つことが可能になる。
これにより屋外使用時において、より一層高い交換効率
を維持することができる。
【００７５】図３は本発明の薄膜太陽電池モジュールの
別の実施形態を模式的に示す断面図である。
【００７６】この実施形態の太陽電池モジュールは、図
１の構造に加えて、裏面封止フィルム７の裏面に、シー
ルスペーサ９及び平板ガラス１１を設けて、非単結晶シ
リコン系薄膜太陽電池５の裏面側にも空間層１０を設け
たところに特徴がある。
【００７７】このように、非単結晶シリコン系薄膜太陽
電池５の裏面側に、空間層１０と平板ガラス１１からな
る断熱部材（複層ガラス）を設けておくことにより、入
射光で上昇した薄膜太陽電池の熱が裏面側にも逃げにく
くなり、薄膜太陽電池を更に高い温度に保つことが可能
になる。これにより屋外使用時において、より一層高い
交換効率を維持することができる。
【００７８】図４は本発明の薄膜太陽電池モジュールの
更に別の実施形態を模式的に示す断面図である。
【００７９】この実施形態の太陽電池モジュールは、図
１の構造に加えて、表面凹凸ガラス板１の裏面１ｂ（平
板ガラス基板４側の面）にも、防眩効果を得るための凹
凸形状を形成している点に特徴がある。
【００８０】このように、表面凹凸ガラス板１の表面１
ａと裏面１ｂの両面に凹凸形状を形成しておけば、防眩
効果を更に高めることができる。
【００８１】図５は本発明の薄膜太陽電池モジュールの
更に別の実施形態を模式的に示す断面図である。
【００８２】この実施形態の太陽電池モジュールは、図
１の構造に加えて、表面凹凸ガラス板１の裏面（空間層
２側の面）に反射防止膜１２を形成するとともに、平板
ガラス基板４の表面（空間層２側の面）に反射防止膜１
３を形成している点に特徴がある。
【００８３】このように、空間層２が面するガラス表面
に反射防止膜１２，１３を形成しておけば、光反射を更
に低減することができる。
【００８４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに説明
する。
【００８５】＜実施例１＞図１の構造の薄膜太陽電池モ
ジュールを作製した。
【００８６】具体的には、平板ガラス基板として、厚さ
１．８ｍｍ、外径寸法６５０ｍｍ×９１０ｍｍの非強化
の青板ガラス基板に熱ＣＶＤ法でＳｎＯ2透明導電膜を
形成したものを用い、その青板ガラス基板上に、公知の
プラズマＣＶＤ法により、ｐｉｎ素子構造のシングル構
造アモルファスシリコン半導体膜を形成し、さらに公知
のＤＣマグネトロンスパッタにより、ＺｎＯ透明導電膜
及び銀薄膜からなる裏面電極を形成してアモルファスシ
リコン薄膜太陽電池を得た。
【００８７】なお、ＳｎＯ2透明導電膜とアモルファス
シリコン膜、及び裏面電極膜はそれぞれ成膜後にＹＡＧ
レーザビームでストライプ状に分割・接続し、細かい短
冊状の太陽電池セルが直列接続された構造にパターニン
グして集積化した。
【００８８】次に、片面（光入射側の面）に算術平均粗
さＲａ＝０．０５ｍｍのエンボス加工が施された平均厚
さ３．２ｍｍの白板強化ガラスからなる表面凹凸ガラス
板と、厚さ６ｍｍのシールスペーサと、前記アモルファ
スシリコン薄膜太陽電池を形成した平板ガラス基板と、
厚さ０．４ｍｍの太陽電池用ＥＶＡ樹脂シートと、ＰＥ
Ｔ／アルミニウム／ＰＥＴの積層フィルムとをこの順に
積層一体化して薄膜太陽電池モジュールを作製した。
【００８９】このようにして作製した薄膜太陽電池モジ
ュールを、晴天日の昼間に住宅の２階の南向き壁面に垂
直に設置し、南、南東、南西の各方向にそれぞれ２０ｍ
離れた位置から観察した。その結果、太陽光の反射光に
よるモジュール表面のぎらつきや、周囲景色の映り込み
は殆ど見られず、良好な外観が得られることが確認され
た。
【００９０】また、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、住宅の屋根（傾斜角１０度の傾斜面）上に設置し、
１００日間の屋外暴露試験を行ったところ、薄膜太陽電
池モジュールの外観に変化はなく、表面凹凸ガラス板表
面には殆ど埃が付着残留していないことが確認された。
【００９１】さらに、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、長手方向の両端部のみが支持されるように２本のＨ
型鋼上に光入射面を上にして水平に置いた状態で、モジ
ュール表面の表面凹凸ガラス板の上に均等に力がかかる
ように乾燥砂の入った砂袋をのせて１５００Ｎ／ｍ2の
圧力を印加する荷重試験を行った。その結果、薄膜太陽
電池モジュールの破損は発生しなかった。また、試験前
後の出力変化は１％未満で電気的特性にも変化がないこ
とが確認された。
【００９２】＜比較例１＞実施例１において、モジュー
ル表面の表面凹凸ガラス板に替えて、両面が平滑な白板
の平板ガラスを用いたこと以外は、実施例１と同じとし
て薄膜太陽電池モジュールを作製した。
【００９３】このようにして作製した薄膜太陽電池モジ
ュールを、住宅壁面設置して、南、南東、南西の３方向
からそれぞれ薄膜太陽電池モジュールの表面を観察した
ところ、太陽光の反射光が非常に眩しく見える方向があ
った。さらに、モジュール表面が鏡のようになって周囲
景色が映り込み、建築物の外観として問題があった。
【００９４】＜比較例２＞実施例１において、薄膜太陽
電池を形成する平板ガラス基板として厚さ４ｍｍの白板
の平板ガラスを用いた。さらに、平板ガラス基板の光入
射側に表面凹凸ガラス板及び空間層を設けないで、薄膜
太陽電池のレーザパターニング処理後に、前記平板ガラ
ス基板の光入射側の表面に、ガラスビーズを分散したフ
ッ素系塗料を塗布して凹凸形状を形成するようにしたこ
と以外は、実施例１と同じとして薄膜太陽電池モジュー
ルを作製した。
【００９５】このようにして作製した薄膜太陽電池モジ
ュールを、住宅の２階の南向き壁面に垂直に設置し、
南、南東、南西の各方向にそれぞれ２０ｍ離れた位置か
ら観察した。その結果、太陽光の反射光によるモジュー
ル表面のぎらつきや、周囲景色の映り込みは殆ど見られ
なかった。しかしながら、モジュール表面の凹凸形状に
場所による外観のむらが生じており、外観はあまり良好
ではなかった。
【００９６】また、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、住宅の屋根（傾斜角１０度の傾斜面）に設置し、１
００日間の屋外暴露試験を行ったところ、薄膜太陽電池
モジュールのガラス表面に埃が付着残留しており、部分
的に白くなっていた。また、埃を落とすためにウエスで
表面を擦ると、ガラス基板表面の樹脂層に細かい擦れ傷
が生じた。
【００９７】＜実施例２＞実施例１において、モジュー
ル表面の表面凹凸ガラス板として、片面（光入射側の
面）に算術平均粗さＲａ０．０１ｍｍの凹凸加工が施さ
れた平均厚さ３．２ｍｍの熱強化白板型板ガラス板を用
いたこと以外は、実施例１と同じとして薄膜太陽電池モ
ジュールを作製した。
【００９８】このようにして作製した薄膜太陽電池モジ
ュールを、晴天日の昼間に住宅の２階の南向き壁面に垂
直に設置し、南、南東、南西の各方向にそれぞれ２０ｍ
離れた位置から観察した。その結果、太陽光の反射光に
よるモジュール表面のぎらつきや、周囲景色の映り込み
は殆ど見られず、良好な外観が得られることが確認され
た。
【００９９】また、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、住宅の屋根（傾斜角１０度の緩斜面）上に設置し、
１００日間の屋外暴露試験を行ったところ、薄膜太陽電
池モジュールの外観に変化はなく、表面凹凸ガラス板表
面には殆ど埃が付着残留していないことが確認された。
【０１００】さらに、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、長手方向の両端部のみが支持されるように、２本の
Ｈ型鋼上に光入射面を上にして水平に置いた状態で、モ
ジュール表面の表面凹凸ガラス板の上に均等に力がかか
るように乾燥砂の入った砂袋をのせて１５００Ｎ／ｍ2
の圧力を印加する荷重試験を行った。その結果、薄膜太
陽電池モジュールの破損は発生しなかった。また、試験
前後の出力変化は１％未満で電気的特性にも変化がない
ことが確認された。
【０１０１】＜実施例３＞実施例１において、モジュー
ル裏面に厚さ３０ｍｍのグラスウール成形板を接着剤で
接着したこと以外は、実施例１と同じとして薄膜太陽電
池モジュールを作製した。
【０１０２】このようにして作製した薄膜太陽電池モジ
ュールを、晴天日の昼間に住宅の２階の南向き壁面に垂
直に設置し、南、南東、南西の各方向にそれぞれ２０ｍ
離れた位置から観察した。その結果、太陽光の反射光に
よるモジュール表面のぎらつきや、周囲景色の映り込み
は殆ど見られず、良好な外観が得られることが確認され
た。
【０１０３】また、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、住宅の屋根（傾斜角１０度の傾斜面）上に設置し、
１００日間の屋外暴露試験を行ったところ、薄膜太陽電
池モジュールの外観に変化はなく、表面凹凸ガラス板表
面には殆ど埃が付着残留していないことが確認された。
【０１０４】さらに、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、長手方向の両端部のみが支持されるように、２本の
Ｈ型鋼上に光入射面を上にして水平に置いた状態で、モ
ジュール表面の表面凹凸ガラス板の上に均等に力がかか
るように乾燥砂の入った砂袋をのせて１５００Ｎ／ｍ2
の圧力を印加する荷重試験を行った。その結果、薄膜太
陽電池モジュールの破損は発生しなかった。また、試験
前後の出力変化は１％未満で電気的特性にも変化がない
ことが確認された。
【０１０５】さらに、作製した薄膜太陽電池モジュール
について、６月の外気温２５℃の晴天の南中時に薄膜太
陽電池部の温度を、モジュール内部に組み込んだ熱電対
で測定したところ、実施例１の薄膜太陽電池モジュール
に比べて１６℃高くなっていた。また、表面凹凸ガラス
板及び空間層のない薄膜太陽電池モジュールに比べて３
１℃高くなっており、高い断熱保温性が有していること
が確認された。、さらに、１００日間の屋外暴露試験を
行った後に、ソーラーシミュレーターにおいて、２５
℃、１０００Ｗ／ｍ2光照射の標準状態における変換効
率を測定したところ、この実施例３の薄膜太陽電池モジ
ュールでは、屋外暴露前の変換効率と同じであり、同様
に屋外暴露を行った実施例１の薄膜太陽電池モジュール
に比べて約１．１倍の高い変換効率を示し、また、同様
に屋外暴露を行った表面凹凸ガラス板及び空間層のない
薄膜太陽電池モジュール（屋外暴露前の変換効率は実施
例３と同じ）に比べて１．２倍の高い変換効率を示して
いた。
【０１０６】＜実施例４＞実施例１において、表面凹凸
ガラス板及び平板ガラス基板の空間層側の表面にそれぞ
れ低屈折率のフッ素樹脂（旭硝子社製、商品名：サイト
ップ、屈折率１．３４）を塗布して反射防止膜を各２μ
ｍ形成したこと以外は、実施例１と同じとして薄膜太陽
電池モジュールを作製した。
【０１０７】このようにして作製した薄膜太陽電池モジ
ュールを、晴天日の昼間に住宅の２階の南向き壁面に垂
直に設置し、南、南東、南西の各方向にそれぞれ２０ｍ
離れた位置から観察した。その結果、太陽光の反射光に
よるモジュール表面のぎらつきや、周囲景色の映り込み
は殆ど見られず、良好な外観が得られることが確認され
た。
【０１０８】また、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、住宅の屋根（傾斜角１０度の傾斜面）上に設置し、
１００日間の屋外暴露試験を行ったところ、薄膜太陽電
池モジュールの外観に変化はなく、表面凹凸ガラス板表
面には殆ど埃が付着残留していないことが確認された。
【０１０９】さらに、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、長手方向の両端部のみが支持されるように、２本の
Ｈ型鋼上に光入射面を上にして水平に置いた状態で、モ
ジュール表面の表面凹凸ガラス板の上に均等に力がかか
るように乾燥砂の入った砂袋をのせて１５００Ｎ／ｍ2
の圧力を印加する荷重試験を行った。その結果、薄膜太
陽電池モジュールの破損は発生しなかった。また、試験
前後の出力変化は１％未満で電気的特性にも変化がない
ことが確認された。
【０１１０】また、変換効率を実施例１と比較したとこ
ろ、薄膜太陽電池単体の変換効率は同じであったが、薄
膜太陽電池モジュールでの変換効率は、この実施例４の
モジュールの方が約４％高かった。
【０１１１】＜実施例５＞実施例１において、モジュー
ル裏面に６ｍｍ厚の空間層（乾燥空気充填）と平板ガラ
スからなる複層ガラスの断熱部材を設けたこと以外は、
実施例１と同じとして薄膜太陽電池モジュールを作製し
た。
【０１１２】このようにして作製した薄膜太陽電池モジ
ュールを、晴天日の昼間に住宅の２階の南向き壁面に垂
直に設置し、南、南東、南西の各方向にそれぞれ２０ｍ
離れた位置から観察した。その結果、太陽光の反射光に
よるモジュール表面のぎらつきや、周囲景色の映り込み
は殆ど見られず、良好な外観が得られることが確認され
た。
【０１１３】また、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、住宅の屋根（傾斜角１０度の傾斜面）上に設置し、
１００日間の屋外暴露試験を行ったところ、薄膜太陽電
池モジュールの外観に変化はなく、表面凹凸ガラス板表
面には殆ど埃が付着残留していないことが確認された。
【０１１４】さらに、作製した薄膜太陽電池モジュール
を、長手方向の両端部のみが支持されるように、２本の
Ｈ型鋼上に光入射面を上にして水平に置いた状態で、モ
ジュール表面の表面凹凸ガラス板の上に均等に力がかか
るように乾燥砂の入った砂袋をのせて１５００Ｎ／ｍ2
の圧力を印加する荷重試験を行った。その結果、薄膜太
陽電池モジュールの破損は発生しなかった。また、試験
前後の出力変化は１％未満で電気的特性にも変化がない
ことが確認された。
【０１１５】さらに、作製した薄膜太陽電池モジュール
について、６月の外気温２５℃の晴天の南中時に薄膜太
陽電池部の温度を、モジュール内部に組み込んだ熱電対
で測定したところ、実施例１の薄膜太陽電池モジュール
に比べて１６℃高くなっていた。また、表面凹凸ガラス
板及び空間層のない薄膜太陽電池モジュールに比べて３
１℃高くなっており、高い断熱保温性が有していること
が確認された。、さらに、１００日間の屋外暴露試験を
行った後に、ソーラーシミュレーターにおいて、２５
℃、１０００Ｗ／ｍ2光照射の標準状態における変換効
率を測定したところ、この実施例５の薄膜太陽電池モジ
ュールでは、屋外暴露前の変換効率と同じであり、同様
に屋外暴露を行った実施例１の薄膜太陽電池モジュール
に比べて約１．１倍の高い変換効率を示し、また、同様
に屋外暴露を行った表面凹凸ガラス板及び空間層のない
薄膜太陽電池モジュール（屋外暴露前の変換効率は実施
例５と同じ）に比べて１．２倍の高い変換効率を示して
いた。
【０１１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜太陽
電池モジュールによれば、非単結晶シリコン系薄膜太陽
電池を形成するガラス基板として安価な非強化平板ガラ
スを用い、そのガラス基板の表面側に、凹凸形状が表面
に形成された表面凹凸ガラス板を、空間層を設けて配置
しているので、モジュールの表面ガラスの反射光による
問題を低減することができるとともに、発電効率を低下
させることなく十分な強度を確保することができる。し
かも、屋外使用時の特性安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜太陽電池モジュールの実施形態を
模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の薄膜太陽電池モジュールの他の実施形
態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の薄膜太陽電池モジュールの別の実施形
態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の薄膜太陽電池モジュールの更に別の実
施形態を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の薄膜太陽電池モジュールの更に別の実
施形態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ 表面凹凸ガラス板 １ａ 表面凹凸ガラス板の表面（光入射側の面） １ｂ 表面凹凸ガラス板の裏面（光入射の反対側の面） ２ 空間層 ３ シールスペーサ ４ 平板ガラス基板 ５ 非単結晶シリコン系薄膜太陽電池 ５１ 透明導電膜 ５２ 半導体膜 ５３ 裏面電極 ６ 封止樹脂 ７ 裏面封止フィルム ８ 断熱材 ９ シールスペーサ １０ 空間層 １１ 平板ガラス １２ 反射防止膜 １３ 反射防止膜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面凹凸ガラス板と、空間層と、非単結
    晶シリコン系薄膜太陽電池が形成された平板ガラス基板
    とがこの順に積層されているとともに、前記表面凹凸ガ
    ラス板として、少なくとも光入射側の面に防眩効果を得
    るための凹凸形状が形成された強化型板ガラスが用いら
    れていることを特徴とする薄膜太陽電池モジュール。
  2. 【請求項２】 前記表面凹凸ガラス板は、光入射側の面
    の前記凹凸形状の算術平均表面粗さＲａが０．００１ｍ
    ｍ〜０．３ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１
    記載の薄膜太陽電池モジュール。
  3. 【請求項３】 前記表面凹凸ガラス板が平均厚さ３ｍｍ
    以上の強化白板型板ガラスであることを特徴とする請求
    項１または２記載の薄膜太陽電池モジュール。
  4. 【請求項４】 前記平板ガラス基板が、厚さ３ｍｍ以下
    の青板ガラスであることを特徴とする請求項１〜３のい
    ずれかに記載の薄膜太陽電池モジュール。
  5. 【請求項５】 前記平板ガラス基板が、非強化の平板ガ
    ラスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
    記載の薄膜太陽電池モジュール。
  6. 【請求項６】 前記空間層が、乾燥空気層、乾燥不活性
    ガス層、または真空層であることを特徴とする請求項１
    〜５のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュール。
  7. 【請求項７】 前記表面凹凸ガラス板の前記空間層側の
    面、または前記平板ガラス基板の前記空間層側の面の少
    なくとも一方の面に反射防止膜が形成されていることを
    特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜太陽電
    池モジュール。
  8. 【請求項８】 前記非単結晶シリコン系薄膜太陽電池の
    裏面側に断熱部材が設けられていることを特徴とする請
    求項１〜７のいずれかに記載の薄膜太陽電池モジュー
    ル。
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