JP2009188357A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】外部から浸入する湿分によって太陽電池サブモジュール１１が腐蝕され、太陽電池モジュール１が劣化するのを防ぐことを目的とする。
【解決手段】太陽電池サブモジュール１１と、太陽電池サブモジュール１１の受光面を覆うカバーガラス１２と、太陽電池サブモジュール１１とカバーガラス１２の間に充填されると共に、太陽電池サブモジュール１１とカバーガラス１２とを接着保持する充填材１３と、吸湿性を備える吸着材１４と、を有する太陽電池モジュール１であって、太陽電池サブモジュール１１の周端部上面とカバーガラス１２の間に吸着材１４が設置されていることを特徴とする太陽電池モジュール１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸湿性を有する吸着材を取り付けることにより、太陽電池モジュールの耐湿性を高める技術に関する。

環境問題解決の一方法として、クリーンなエネルギーである太陽電池は有望視されているが、通常、太陽電池は屋外に設置されるために、気温の変化や風雨等に常に曝される。そのため、耐候性を確保することが耐用年数の向上に繋がる。
特に、電子デバイスである太陽電池は水分に弱いため、大気中の湿分を含め、外部から太陽電池モジュール内に水分が浸入するのを防ぐことが重要である。

一般的な太陽電池モジュールの一例として、化合物系薄膜太陽電池モジュールを図１０に示す。
図１０に示されるように、太陽電池モジュール５は、ガラス基板５１ａ上に太陽電池セル５１ｂが形成されたサブストレート構造の太陽電池サブモジュール５１が、充填材５３によって、カバーガラス５２及びバックシート５７の間に接着保持された太陽電池モジュール半製品５０を構成し、さらに、この太陽電池モジュール半製品５０がシール材５５を介してフレーム５６に嵌めこまれている。

また、他の一般的な太陽電池モジュールの一例として、結晶系太陽電池モジュールを図１１に示す。
図１１に示すように、太陽電池モジュール６は、カバーガラス６２とバックシート６７との間に、充填材６３を充填させて、太陽電池セル６１が接着保持されて太陽電池モジュール半製品６０を構成し、さらに、この太陽電池モジュール半製品６０がシール材６５を介してフレーム６６に嵌めこまれている。

太陽電池モジュール５、６は、バックシート５７、６７によって、太陽電池デバイス５１、６１に外部からの湿分を遮断しているが、一旦バックシート５７、６７の隙間から湿分が浸入してしまうと、充填材５３、６３として通常用いられるＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）が湿分を透過させる透湿性を有しているために、太陽電池サブモジュール５１、太陽電池セル６１に湿分が届きやすく、太陽電池サブモジュール５１、太陽電池セル６１が腐蝕されてしまう。

この点、太陽電池への水分の浸入を防止する技術として、太陽電池モジュールの表面被覆材と太陽電池との間に設けられた、充填材の保持機能及び太陽電池の保護機能を有する透光性の不織布又は織布の水平方向のサイズを小さくして、前記不織布又は織布の端部を太陽電池モジュールの端部より内側に位置させることにより、不織布又は織布の端部からの水分の浸入を防止するものがある（特許文献１参照）。

また、太陽電池以外の電池、電子部品又は電子デバイス等における湿度劣化、例えば、組立工程中に吸収した水分によるものや、外部環境の相対湿度の変化に応じてシール材を通過する水分によるもの等を防止するために、調湿複合材を内蔵させるものがある（特許文献２参照）。
同様に、電子デバイス等の装置内部に侵入した水分を容易かつ確実に吸湿できる吸湿剤及び樹脂成分を含有する吸湿性成形体が（特許文献３参照）、さらに、当該吸湿性成形体に貫通孔を設けたものがある（特許文献４参照）。

また、基板と封止部材とにより、当該基板上に形成された発光素子を挟み込んだ装置、及びその製造方法であって、当該基板と封止部材の境界部分に水分を捕捉するゲッター材が備え付けられたもの（特許文献５参照）、さらに、当該ゲッター剤をマイクロカプセルに内包させたものがある（特許文献６参照）。
また、表面基材（front substrate）と背面基材（back substrate）に挟まれた太陽電池素子（PV element）の端部に、ブチルゴム（butyl rubber）からなるシール材（edge seal）を取り付けた太陽電池モジュール、あるいは、当該シール材に乾燥材（desiccants）を取り入れた太陽電池モジュールがある（特許文献７参照）。

特開平０７−２８８３３３号公報 特開２００１−３２１６３１号公報 国際公開Ｗ００１／０８８０４１号公報 特開２００１−３５４７８０号公報 特開２００２−１２４３７４号公報 特開２００２−２７０３６６号公報 米国特許出願公開第２００３／００７９７７２号明細書

しかしながら、特許文献１記載の技術では、太陽電池モジュール内に不織布又は織布を積層させているが、端部が不織布等によって封止されているものでもなく、太陽電池モジュール内に不織布等を積層させては製品の安定性を保証できない。
また、特許文献２乃至４記載の技術は、乾燥剤（潮解性、腐蝕性のない、アルカリ土類金属の酸化物）又はガス吸収剤（多孔性シリカ、ゼオライト、モレキュラシープ等）等により構成される吸湿性の部材を樹脂表面に固定化するに過ぎず、外部からの湿分浸入に対して効果的な配置等を考慮しなければ、太陽電池セルは湿分により腐蝕されてしまう。
また、特許文献５及び６記載の技術では、基板と封止部材の境界近傍全体を外部から覆うようにゲッター剤を取り付けているため、ゲッター剤と、基板ないしは封止部材との間に隙間ができやすくなって、湿分が浸入しやすいし、封止部材及びゲッター剤層が外部と接する表面積が広くなるために、ゲッター剤が湿分を広範に吸収しやすく耐久性が悪い。
また、特許文献７記載の技術では、シール材を取り付けただけでは、当該シール材を透過する湿分に対応できないし、シール材に乾燥材を取り入れた場合には、乾燥材により隙間ができてシール材のみでシールする場合に比べてシール性が悪いし、乾燥材が吸収した湿分はシール材を内部から劣化させる要因ともなる。また、太陽電池モジュールの製造過程で、各部材を積層させて加熱する際に、充填材（encapsulant）とシール材とで異なる溶融温度を調整して、夫々を架橋させることは容易でない。

そこで、本発明は、外部から浸入する湿分によって太陽電池セルが腐蝕され、太陽電池モジュールが劣化するのを防ぐことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セル群が形成された太陽電池サブモジュールと、上記太陽電池サブモジュールの受光面を覆うカバーガラスと、上記太陽電池サブモジュールと上記カバーガラスの間に充填されると共に、当該太陽電池サブモジュールとカバーガラスとを接着保持する充填材と、吸湿性を備える吸着材と、を有する太陽電池モジュールであって、上記太陽電池サブモジュールの周端部上面と上記カバーガラスの間に上記吸着材が設置されていることを特徴とする。

また、上記太陽電池サブモジュールは、ＣＩＳ系薄膜太陽電池サブモジュールからなるものとしてもよい。

また、上記太陽電池サブモジュールは、ガラス基板上に太陽電池セルを形成してなると共に、当該ガラス基板の端部から、当該太陽電池セルの端部までの間に、当該太陽電池セルが形成されていないエッジスペースが設けられており、上記吸着材は、上記エッジスペースと上記カバーガラスの間に設置されているものとしてもよい。

また、耐湿性を備えるバックシート、をさらに有し、上記バックシートにより、少なくとも、上記太陽電池サブモジュールの裏面、及び、上記太陽電池サブモジュールと上記吸着材の積層端面が覆われているものとしてもよい。

また、耐湿性を備えるとシール材、をさらに有し、上記シール材により、上記吸着材がシールされているものとしてもよい。

また、本発明の別の観点に係る太陽電池モジュールは、太陽電池サブモジュールと、上記太陽電池サブモジュールの受光面側を覆うカバーガラスと、上記太陽電池サブモジュールの裏面側を覆うバックシートと、上記カバーガラスと上記バックシートの間に充填されると共に、当該カバーガラスとバックシートの間に上記太陽電池サブモジュールを接着保持する充填材と、吸湿性を備える吸着材と、を有する太陽電池モジュールであって、上記吸着材は、上記太陽電池サブモジュールの周縁であって、上記カバーガラスと上記バックシートの間に設置されていることを特徴とする。

また、本発明の別の観点に係る太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池サブモジュールと、当該太陽電池サブモジュールの受光面を覆うカバーガラスと、当該太陽電池サブモジュールとカバーガラスとを接着保持する充填材と、吸湿性を備える吸着材と、を有し、当該太陽電池サブモジュールの周端部上面と当該カバーガラスの間に上記吸着材が設置されている太陽電池モジュールを製造する方法であって、上記カバーガラス上に上記充填材を配置し、上記充填材上であって、上記太陽電池サブモジュールの周端部上面に対応する位置に、上記吸着材を配置し、上記充填材及び上記吸着材の上に、受光面が上記充填材と向かい合うように上記太陽電池サブモジュールを配置し、上記積層した各部材を減圧下で加熱圧着することにより、上記太陽電池サブモジュールの周端部上面と上記カバーガラスの間に上記吸着材が設置されることを特徴とする。

本発明によれば、外部から浸入する湿分は吸着材によって吸湿されるため、太陽電池セルが湿分により腐蝕するのを防ぐことができる。

以下、図を参照して、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、外部からの湿分を吸着する吸着材１４が取り付けられており、これにより外部から浸入する湿分を吸着し、太陽電池サブモジュール１１の腐蝕、ひいては太陽電池モジュール１の劣化を防いで高い耐用性を実現している。

太陽電池モジュール１は、発電機能を備える太陽電池モジュール半製品１０、太陽電池モジュール半製品１０とフレーム１６の間に充填され、太陽電池モジュール半製品１０の端面をシールするシール材１５、シール材１５を挟んで太陽電池モジュール半製品１０に取り付けられるフレーム１６とからなる。

太陽電池モジュール半製品１０は、サブストレート構造のＣＩＳ系薄膜太陽電池であって、太陽電池サブモジュール１１、太陽電池サブモジュール１１の受光面側を覆うカバーガラス１２、太陽電池サブモジュール１１とカバーガラス１２の間に充填される充填材１３、太陽電池サブモジュール１１の周縁部上面に取り付けられる吸着材１４とからなる。

太陽電池サブモジュール１１は、ガラス基板１１ａ上に太陽電池セル１１ｂを形成してなり、さらに、太陽電池セル１１ｂは、図２に示すように、金属裏面電極層１１１、ｐ型ＣＩＳ光吸収層１１２、高抵抗バッファ層１１３、ｎ型窓層（透明導電膜）１１４を順次積層した構造からなり、サブストレート構造のｐｎへテロ接合デバイスを構成している。

ガラス基板１１ａは、その上に太陽電池セル１１ｂが形成される基板となるものであって、青板ガラス等のガラス基板やステンレス板等の金属基板、ポリイミド膜等の樹脂基板が用いられる。

金属裏面電極層１１１は、ガラス基板１１ａ上に形成される０．２〜２μｍ程度の厚さのモリブデン（Ｍｏ）又はチタン（Ｔｉ）等の高耐蝕性で高融点の金属であり、これらの金属をターゲットとしてＤＣスパッタ法等により製膜されている。

ｐ型ＣＩＳ光吸収層１１２は、ｐ型の導電性を有するI−III −VI₂ 族カルコパイライト構造の厚さ１〜３μｍの薄膜であり、例えば、ＣｕＩｎＳｅ_２ 、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ₂ 、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）₂ 等の多元化合物半導体薄膜である。ｐ型ＣＩＳ光吸収層２Ｃとしては、その他、セレン化物系ＣＩＳ系光吸収層、硫化物系ＣＩＳ系光吸収層及びセレン化・硫化物系ＣＩＳ系光吸収層があり、前記セレン化物系ＣＩＳ系光吸収層は、ＣｕＩｎＳｅ₂ 、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ₂ 又はＣｕＧａＳｅ₂ からなり、前記硫化物系ＣＩＳ系光吸収層は、ＣｕＩｎＳ₂ 、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓ₂ 、ＣｕＧａＳ₂ からなり、前記セレン化・硫化物系ＣＩＳ系光吸収層は、ＣｕＩｎ（ＳＳｅ）₂ 、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）₂ 、ＣｕＧａ（ＳＳｅ）₂ 、また、表面層を有するものとしては、ＣｕＩｎ（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕＩｎＳｅ₂ 、ＣｕＩｎ（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ₂ 、ＣｕＩｎ（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）₂ 、ＣｕＩｎ（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕＧａＳｅ₂ 、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ₂ 、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕＧａＳｅ₂ 、ＣｕＧａ（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ₂ 又はＣｕＧａ（ＳＳｅ）₂ を表面層として持つＣｕＧａＳｅ₂ がある。
このｐ型ＣＩＳ光吸収層１１２は、セレン化／硫化法や多元同時蒸着法により製膜されている。

高抵抗バッファ層１１３は、透明かつ高抵抗の酸化亜鉛系薄膜である。
この高抵抗バッファ層１１３は、基本的にはノンドープで製膜されているが、製膜する際の基板保持用のトレイ等からのオートドープや後工程で製膜される透明導電膜からのドーパントの熱拡散により若干のドーピング不純物（硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ））を含んだ構造となっている。また、高抵抗バッファ層１１３は、硫黄（Ｓ）が混入した混晶層としてもよい。

ｎ型窓層１１４は、ｎ型の導電性を有する禁制帯幅が広く、透明かつ低抵抗で膜厚０．０５〜２．５μｍ程度の酸化亜鉛系薄膜である。

なお、太陽電池セル１１ｂとして、ガラス基板１１ａと裏面電極層１１１との間にアルカリバリア層を製膜するものとしてもよい。アルカリバリア層は、ｐ型光吸収層１１２の製膜時にガラス基板１１ａからアルカリ成分が熱拡散するのを防止する膜厚３〜１００ｎｍ程度の薄膜であり、酸化物や窒化物からなる。

また、図３（ａ）に示すように、太陽電池サブモジュール１１には、ガラス基板１１ａ上に、太陽電池セル１１ｂが形成されていない枠状のエッジスペースＳが端部に沿って設けられている。
このエッジスペースＳは、図３（ｂ）に示される枠状の吸着材１４を取り付けるためのスペースとなると共に、ガラス基板１１ａの端部から太陽電池セル１１ｂまで一定の距離を確保して、外部から浸入する湿分がすぐに太陽電池セル１１ｂに到達して腐蝕するのを防ぐ。
また、このエッジスペースＳの一端部の幅は、少なくとも吸着材１４の幅よりも広く、図３（ｃ）に示すように、吸着材１４をエッジスペースＳ上に取り付けた際、吸着材１４がガラス基板１１ａ上からはみ出すことのない幅を備えている。

なお、エッジスペースＳは、例えば、ガラス基板１１ａ上に太陽電池セル１１ｂを製膜する際に、予め、一端部の幅がエッジスペースＳの一端部の幅と同じ枠状のマスクをガラス基板１１ａ上に貼り付けておき、太陽電池セル１１ｂを製膜した後に、当該マスクを取り外すことで形成することができる。その他、エッジスペースＳは、ガラス基板１１ａ上に太陽電池セル１１ｂを全面的に製膜した後、エッジスペースＳに応じてはつることによって形成してもよく、格別形成の方法は限定されない。

カバーガラス１２は、充填材１３により太陽電池サブモジュール１１上に固着されており、太陽電池サブモジュール１１の受光面を覆って太陽電池サブモジュール１１を保護している。
このカバーガラス１２は、透光性を有する白板半強化ガラス等を用いることができる。

充填材１３は、ＥＶＡ樹脂（エチレン酢酸ビニル共重合体）等からなり、太陽電池サブモジュール１１とカバーガラス１２との間を埋めると共に、これらを一体的に接着する。
この充填材１３は、太陽電池サブモジュール１１とカバーガラス１２との間に挟んだ状態で加熱しながらプレスすることで溶融すると共に脱泡して、太陽電池サブモジュール１１とカバーガラス１２を接着し、さらに加熱することで架橋された状態となる。

吸着材１４は、大気中の湿分等の水分を吸着することのできる部材であって、ガラス基板１１ａの周端部上面に形成されたエッジスペースＳ上に配設され、ガラス基板１１ａとカバーガラス１２とにより挟まれた状態で固着される。このように配設されることで、吸着材１４が太陽電池モジュール半製品１０の側端面から浸入する湿分を吸収し、当該湿分により太陽電池セル１１ｂが腐蝕するのを防ぐ。

吸着材１４の形状は、エッジスペースＳに対応して枠状に形成されており、また、その一端部の幅は、エッジスペースＳの一端部の幅以下に形成されている。また、吸着材１４は、全体で一個の独立した枠状体として構成してもよい他、枠状に構成する四辺を、それぞれ独立した部材として構成し、ガラス基板１１ａのエッジスペースＳ上に、上記独立した部材を枠状に配設することで枠状に構成されるものとしてもよい。

また、吸着材１４の材料は、少なくとも湿分等の水分を吸着する吸湿性能を有していればよく、格別限定されないが、水分を吸湿した場合にも固体状態を維持することができるものが好適である。このようなものとして、例えば、高吸水性ポリマー、無機多孔質材料、アルカリ土類金属酸化物や硫酸塩等を用いることができる。高吸水性ポリマーとしては、ビニルアルコール（ＣＨ_２ＣＨＯＨ）、アクリル酸（ＣＨ_２ＣＨＯＯＨ）、アクリル酸ナトリウム（ＣＨ_２ＣＯＯ⁻Ｎａ^＋）、アクリル酸カリウム（ＣＨ_２ＣＯＯ⁻Ｋ^＋）、メタクリル酸（ＣＨ_２Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯＨ）やメタクリル酸ナトリウム（ＣＨ_２Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ⁻Ｎａ^＋）をモノマーとするポリマー、コポリマー、ターポリマー等が挙げられる。また、無機多孔質材料としては、ゼオライト、シリカゲル、カオリン等が挙げられる。アルカリ土類金属酸化物としては、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）等が挙げられ、硫酸塩としては、硫酸リチウム（Ｌｉ_２ＳＯ４）、硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）、硫酸コバルト（ＣｏＳＯ_４）、硫酸ガリウム（Ｇａ（ＳＯ_４）_３）、硫酸チタン（Ｔｉ（ＳＯ_４）_２）、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ_４）等が挙げられる。

シール材１５は、太陽電池モジュール半製品１０とフレーム１６との間に充填され、太陽電池モジュール半製品１０の端部をシールして湿分の浸入を防ぐと共に、太陽電池モジュール半製品１０とフレーム１６とを一体的に接着している。
このシール材１５の材料には、耐湿性を備えると共に、部材を接着保持することが可能なもの、例えば、スチレンブロックコポリマー、ブチルゴムを含むホットメルト組成物等を用いることができる。

フレーム１６は、シール材１５を介在させて太陽電池モジュール半製品１０の端面を囲い、太陽電池モジュール半製品１０を保持しており、アルミニウム等からできている。また、本願発明の実施において必須の構成ではないが、通常、このフレーム１６は、屋根等の取付面ないしは当該取付面上に設置される架台に架設するための構造を備えている。

次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール１の製造工程について説明する。
太陽電池モジュール１は、カバーガラス１２、充填材１３、吸着材１４、及び太陽電池サブモジュール１１を順次積層させて加熱圧着処理を施すことにより太陽電池モジュール半製品１０を製造する工程と、当該製造された太陽電池モジュール半製品１０をフレーム１６に嵌め込む工程とを経て製造される。

加熱圧着処理においては、まず、図４に示すように、カバーガラス１２上にシート状の充填材１３を載せ、その上に吸着材１４を載せる。さらに、吸着材１４の上に、所定の製膜工程を経て太陽電池セル１１ｂがガラス基板１１ａ上に製膜された太陽電池サブモジュール１１を、太陽電池セル１１ｂが形成されている面が吸着材１４に当接するように載せて各部材を積層させる。なお、吸着材１４上に太陽電池サブモジュール１１を載せる際、吸着材１４は、太陽電池サブモジュール１１に形成されたエッジスペースＳに当接する。

そして、真空ラミネート装置内のホットプレート上に、上記の通り積層させた各部材を設置し、当該真空ラミネート装置内を減圧すると共に充填材１３の軟化点以上に加熱する。さらに、上記各部材が積層した状態で脱気しながらプレスすることにより、熱溶融した充填材１３が、カバーガラス１２と太陽電池サブモジュール１１の間、及び、カバーガラス１２と吸着材１４の間に隙間なく広がると共に脱泡され、さらに加熱することで充填材１３が架橋した状態となって、各部材が充填材１３により一体的に接着され、太陽電池モジュール半製品１０が製造される。

なお、この加熱圧着処理がなされた状態においては、図１の太陽電池モジュール半製品１０に示されるように、カバーガラス１２と太陽電池サブモジュール１１と吸着材１４とにより形成される空間には充填材１３が隙間なく充填されるが、カバーガラス１２と吸着材１４の間は、プレス処理によって、充填材１３は両部材を接着する程度にしか存在せず、カバーガラス１２と吸着材１４とは略直接に接着している。そのため、太陽電池モジュール半製品１０の側端面には充填材１３はほとんど露出していない。

続いて、フレーム１６に形成されている、太陽電池モジュール半製品１０を嵌め込むための嵌合溝にシール材１５を充填した上、当該嵌合溝に太陽電池モジュール半製品１０の端部を嵌め込む。これにより、太陽電池モジュール半製品１０の側端面がシール材１５によってシールされると共に、太陽電池モジュール半製品１０とフレーム１６と一体的に接着されて、太陽電池モジュール１が完成する。

以上により完成した太陽電池モジュール１は、太陽電池モジュール半製品１０の側端面に充填材１３が露出することなく、外部からの湿分は吸着材１４によって吸着されてしまうため、外部からの湿分が充填材１３中を透過して太陽電池セル１１ｂを腐蝕するのを防ぐことができる。また、吸着材１４は、ガラス基板１１ａの周端部上面とカバーガラス１２の間に設置されていることで、このガラス基板１１ａとカバーガラス１２との間に浸入してくる湿分のみを吸収するため、太陽電池セル１１ｂの腐蝕と関係のない湿分を吸収することがなく、吸着材１４による耐湿効果を長く維持させることができる。さらに、シール材１５により、吸着材１４の側端面を含め、太陽電池モジュール半製品１０の側端面がシールされているため、湿分の浸入がより効果的に防止される。

次に、本発明の第二の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール２Ａは、図５に示すように、第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１の太陽電池モジュール半製品１０に、フレーム１６を取り付けず、フレームレスモジュールとして構成したものである。
太陽電池モジュール２Ａを構成する太陽電池サブモジュール１１、カバーガラス１２、充填材１３、吸着材１４は、いずれも第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１において対応するものと同様のものである。
また、太陽電池モジュール２Ａは、第一の実施形態における太陽電池モジュール１の太陽電池モジュール半製品１０の製造方法と同様の製造方法により製造することができる。

太陽電池モジュール２Ａは、シール材１５及びフレーム１６を備えないが、ガラス基板１１ａと吸着材１４の積層端面に充填材１３が露出することなく、吸着材１４自体が充填材１３を封止する役割を果たすこととなって、外部からの湿分が吸着材１４に吸着され、外部からの湿分が充填材１３中を透過して太陽電池セル１１ａを腐蝕するのを防ぐことができる。
この太陽電池モジュール２Ａによれば、耐湿性を損なうことなく、軽量化、及び製造コスト削減が実現される。

次に、本発明の第三の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュール２Ｂは、図６に示すように、第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１の太陽電池モジュール半製品１０に、フレーム１６を取り付けず、フレームレスモジュールとして構成した第二の実施形態に係る太陽電池モジュール２Ａの変形例であり、サブモジュール１１の端部とカバーガラス１２の間に、吸着材２４の外側に隣接させて、シール材２５で密閉している。
なお、太陽電池モジュール２Ｂを構成する太陽電池サブモジュール１１、カバーガラス１２、充填材１３は、いずれも第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１において対応するものと同様のものである。

吸着材２４は、第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１の吸着材１４と同様の材料から構成することができ、本実施形態においては、サブモジュール１１の端部から僅かに内側に、シール材２５を充填するスペースを確保して設置する。なお、吸着材２４自体を小さくして、シール材２５を充填するスペースを確保することもできる。

シール材２５は、第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１のシール材１５と同様の材料から構成することができ、本実施形態においては、サブモジュール１１の端部において、サブモジュール１１とカバーガラス１２の間に充填されている。

また、太陽電池モジュール２Ｂは、第一の実施形態における太陽電池モジュール１の太陽電池モジュール半製品１０の製造方法と同様の製造方法により製造した後、サブモジュール１１とカバーガラスの間であって、吸着材２４の外側に、シール材２５を充填させることにより製造することができる。

太陽電池モジュール２Ｂは、フレーム１６を備えないが、ガラス基板１１ａと吸着材２４の積層端面に充填材１３が露出することなく、吸着材２４自体が充填材１３を封止する役割を果たすこととなって、シール材２５中を透過した外部からの湿分が吸着材２４に吸着され、外部からの湿分が充填材１３中を透過して太陽電池セル１１ｂを腐蝕するのを防ぐことができる。
この太陽電池モジュール２Ｂによれば、第二の実施形態よりも吸着材２４に吸着する湿分が少なくなり、耐湿性の向上が実現される。

次に、本発明の第四の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
図７に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール３は、既述した第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１が備える太陽電池サブモジュール１１、カバーガラス１２、充填材１３、吸着材１４、シール材１５、及びフレーム１６の各構成に加え、充填材３３及びバックシート３７を有している。

充填材３３は、ＥＶＡ樹脂（エチレン酢酸ビニル共重合体）等からなり、太陽電池サブモジュール１１とバックシート３７とを一体的に接着する。
この充填材３３は、太陽電池サブモジュール１１とバックシート３７との間に挟んだ状態で加熱しながらプレスすることで溶融すると共に脱泡し、太陽電池サブモジュール１１、太陽電池サブモジュール１１と吸着材１４の積層端面、及びカバーガラス１２の周縁部の裏面と、バックシート３７との間に充填され、さらに加熱することで架橋された状態となって、これらの部材間を接着する。

バックシート３７は、太陽電池サブモジュール１１の裏面及び側端面を覆って、太陽電池サブモジュール１１を湿分や外力から保護するシートである。
このバックシート３７は、充填材３３により、太陽電池サブモジュール１１の裏面、太陽電池サブモジュール１１と吸着材１４の積層端面、及びカバーガラス１２の周縁部の裏面に接着されている。
また、このバックシート３７は、例えば、フッ素系樹脂、ＰＥＴやアルミニウム箔などを貼り合わせてなるフィルムにより構成することができ、透湿性が低く、高い強度を有するものが好適である。

次に、本実施形態に係る太陽電池モジュール３の製造工程について説明する。
太陽電池モジュール３は、カバーガラス１２、充填材１３、吸着材１４、太陽電池サブモジュール１１、充填材３３、バックシート３７を順次積層させて加熱圧着処理を施すことにより太陽電池モジュール半製品３０を製造する工程と、当該製造された太陽電池モジュール半製品３０をフレーム１６に嵌め込む工程とを経て製造される。

図８に示すように、加熱圧着処理においては、第一の実施形態における太陽電池モジュール１の製造工程と同様に、カバーガラス１２、充填材１３、吸着材１４、太陽電池サブモジュール１１を順次積層させた上、さらに、太陽電池サブモジュール１１上にシート状の充填材３３、及びバックシート３７を順次積層させる。

そして、真空ラミネート装置内のホットプレート上に、上記の通り積層させた各部材を設置し、当該真空ラミネート装置内を減圧すると共に充填材１３、３３の軟化点以上に加熱する。さらに、上記各部材が積層した状態で脱気しながらプレスすることにより、熱溶融した充填材１３が、カバーガラス１２と太陽電池サブモジュール１１の間、及び、カバーガラス１２と吸着材１４の間に隙間なく広がると共に脱泡され、また、同様に熱溶融した充填材３３が、太陽電池サブモジュール１１とバックシート３７の間、太陽電池サブモジュール１１と吸着材１４の積層端面とバックシート３７の間、及び、カバーガラス１２の周縁部の裏面とバックシート３７の間に隙間なく広がると共に脱泡され、さらに加熱することで充填材１３、３３が架橋した状態となって、各部材が充填材１３、３３により一体的に接着され、太陽電池モジュール半製品３０が製造される。

なお、太陽電池モジュール３の製造においても、第一の実施形態と同様に、加熱圧着処理がなされた状態においては、図１の太陽電池モジュール半製品１０に示されるように、カバーガラス１２と太陽電池サブモジュール１１と吸着材１４とにより形成される空間には充填材１３が隙間なく充填されるが、カバーガラス１２と吸着材１４の間は、プレス処理によって、充填材１３は両部材を接着する程度にしか存在せず、カバーガラス１２と吸着材１４とは略直接に接着している。
また、カバーガラス１２とバックシート３７の間も、充填材３４は両部材を接着する程度にしか存在せず、カバーガラス１２とバックシート３７は略直接に接着している。

続いて、第一の実施形態と同様に、フレーム１６に形成されている、太陽電池モジュール半製品３０を嵌め込むための嵌合溝にシール材１５を充填した上、当該嵌合溝に太陽電池モジュール半製品３０の端部を嵌め込む。これにより、太陽電池モジュール半製品３０の側端面がシール材１５によってシールされると共に、太陽電池モジュール半製品３０とフレーム１６と一体的に接着されて、太陽電池モジュール３が完成する。

以上により完成した太陽電池モジュール３は、吸着材１４とシール材１５に加え、バックシート３７により湿分の浸入を防ぐことができ、より高い耐湿性を発揮することができる。

次に、本発明の第五の実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。
図９に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール４は、既述した第一の実施形態に係る太陽電池モジュール１が備えるカバーガラス１２、シール材１５、及びフレーム１６の各構成に加え、太陽電池セル群４１、充填材４３、吸着材４４、及びバックシート４７を有している。

太陽電池セル群４１は、単結晶ないし多結晶のシリコンを用いた結晶系太陽電池セルであって、一定の間隔をおいて配置された複数の太陽電池セル４１ａが、銅箔等からなるインターコネクタ４１ｂにより、夫々隣り合う太陽電池セル４１ａと電気的に接続されることにより構成されている。

充填材４３は、ＥＶＡ樹脂（エチレン酢酸ビニル共重合体）等からなり、カバーガラス１２とバックシート４７の間を埋めてこれらを一体的に接着すると共に、カバーガラス１２とバックシート４７の間に太陽電池セル群４１を保持する。

吸着材４４は、太陽電池セル群４１の側端部を囲うと共に、カバーガラス１２とバックシート４７とにより挟まれた状態で、充填材４３により固着される。
吸着材４４の形状は、枠状に形成されており、また、その厚さは、少なくとも太陽電池セル群４１の厚さより厚く構成される。また、吸着材４４は、全体で一個の独立した枠状体として構成してもよい他、枠状に構成する四辺を、それぞれ独立した部材として構成し、カバーガラス１２とバックシート４７の間に、上記独立した部材を枠状に配設することで枠状に構成するものとしてもよい。
なお、吸着材４４の材料は、第一の実施形態における吸着材１４と同様のものを用いることができる。

バックシート４７は、太陽電池モジュール半製品４０の裏面及び側端面を覆って、太陽電池セル群４１を湿分や外力から保護するシートである。
このバックシート４７は、充填材４３により、太陽電池セル群４１の裏面、太陽電池セル群４１と吸着材４４の積層端面、及びカバーガラス１２の周縁部の裏面に接着されている。
なお、このバックシート４７の材料は、第三の実施形態におけるバックシート３７と同様のものを用いることができる。

これにより、充填材４３によりカバーガラス１２と接着した太陽電池セル群４１は、充填材４３と共に、吸着材４４及びバックシート４７に覆われるため、外部からの湿分は吸着材４４に吸着、ないしはバックシート４７により遮断される。
なお、本実施形態に係る太陽電池モジュール４においては、バックシート４７は、吸着材４４の側端部までは覆っていないが、カバーガラス１２の周縁部バックシート４７張り出させて、吸着材４４の側端部もバックシート４７で覆うようにしてもよい。

なお、以上の本発明の第一〜第五の実施形態に係る太陽電池モジュールにおいては、太陽電池の構成として、サブストレート構造のＣＩＳ系薄膜太陽電池、単結晶ないしは多結晶のシリコンを用いた結晶系太陽電池を例に挙げたが、これに限らず、他の化合物系薄膜太陽電池、アモルファスシリコン系太陽電池等により構成することもできる。

本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールにおける太陽電池サブモジュールの積層構造を示した模式図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールにおいて、太陽電池サブモジュールと吸着材の取付時における構造的な関係を示す平面図であって、（ａ）は太陽電池サブモジュールの構造を、（ｂ）は吸着材の構造を、（ｃ）は太陽電池サブモジュールに吸着材を取り付けた状態の構造を示す。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造時における積層順序を示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 本発明の第四の実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造時における積層順序を示す図である。 本発明の第五の実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 従来技術に係る太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。 従来技術に係る別の太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。

符号の説明

１ 太陽電池モジュール
１０ 太陽電池モジュール半製品
１１ 太陽電池サブモジュール
１１ａ ガラス基板
１１ｂ 太陽電池セル
１１１ 裏面電極層
１１２ ｐ型ＣＩＳ光吸収層
１１３ 高抵抗バッファ層
１１４ ｎ型窓層（透明導電膜）
１２ カバーガラス
１３ 充填材
１４ 吸着材
１５ シール材
１６ フレーム
２Ａ 太陽電池モジュール
２Ｂ 太陽電池モジュール
２４ 吸着材
２５ シール材
３ 太陽電池モジュール
３０ 太陽電池モジュール半製品
３３ 充填材
３７ バックシート
４ 太陽電池モジュール
４０ 太陽電池モジュール半製品
４１ 太陽電池セル群
４１ａ 太陽電池セル
４１ｂ インターコネクタ
４３ 充填材
４４ 吸着材
４７ バックシート
５ 太陽電池モジュール
５０ 太陽電池モジュール半製品
５１ 太陽電池サブモジュール
５２ カバーガラス
５１ａ ガラス基板
５１ｂ 太陽電池セル
５３ 充填材
５５ シール材
５６ フレーム
５７ バックシート
６ 太陽電池モジュール
６０ 太陽電池モジュール半製品
６１ 太陽電池セル
６２ カバーガラス
６３ 充填材
６５ シール材
６６ フレーム
６７ バックシート
Ｓ エッジスペース

Claims (7)

1. 太陽電池サブモジュールと、
   上記太陽電池サブモジュールの受光面を覆うカバーガラスと、
   上記太陽電池サブモジュールと上記カバーガラスの間に充填されると共に、当該太陽電池サブモジュールとカバーガラスとを接着保持する充填材と、
   吸湿性を備える吸着材と、を有する太陽電池モジュールであって、
   上記太陽電池サブモジュールの周端部上面と上記カバーガラスの間に上記吸着材が設置されている、
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 上記太陽電池サブモジュールは、ＣＩＳ系薄膜太陽電池サブモジュールからなる、
   請求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 上記太陽電池サブモジュールは、ガラス基板上に太陽電池セルを形成してなると共に、当該ガラス基板の端部から、当該太陽電池セルの端部までの間に、当該太陽電池セルが形成されていないエッジスペースが設けられており、
   上記吸着材は、上記エッジスペースと上記カバーガラスの間に設置されている、
   請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 耐湿性を備えるバックシート、をさらに有し、
   上記バックシートにより、少なくとも、上記太陽電池サブモジュールの裏面、及び、上記太陽電池サブモジュールと上記吸着材の積層端面が覆われている、
   請求項１乃至３いずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
5. 耐湿性を備えるとシール材、をさらに有し、
   上記シール材により、上記吸着材がシールされている、
   請求項１乃至３いずれかの項に記載の太陽電池モジュール。
6. 太陽電池サブモジュールと、
   上記太陽電池サブモジュールの受光面側を覆うカバーガラスと、
   上記太陽電池サブモジュールの裏面側を覆うバックシートと、
   上記カバーガラスと上記バックシートの間に充填されると共に、当該カバーガラスとバックシートの間に上記太陽電池サブモジュールを接着保持する充填材と、
   吸湿性を備える吸着材と、を有する太陽電池モジュールであって、
   上記吸着材は、上記太陽電池サブモジュールの周縁であって、上記カバーガラスと上記バックシートの間に設置されている、
   ことを特徴とする太陽電池モジュール。
7. 太陽電池サブモジュールと、当該太陽電池サブモジュールの受光面を覆うカバーガラスと、当該太陽電池サブモジュールとカバーガラスとを接着保持する充填材と、吸湿性を備える吸着材と、を有し、当該太陽電池サブモジュールの周端部上面と当該カバーガラスの間に上記吸着材が設置されている太陽電池モジュールを製造する方法であって、
   上記カバーガラス上に上記充填材を配置し、
   上記充填材上であって、上記太陽電池サブモジュールの周端部上面に対応する位置に、上記吸着材を配置し、
   上記充填材及び上記吸着材の上に、受光面が上記充填材と向かい合うように上記太陽電池サブモジュールを配置し、
   上記積層した各部材を減圧下で加熱圧着することにより、上記太陽電池サブモジュールの周端部上面と上記カバーガラスの間に上記吸着材が設置される、
   ことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

Images