JP2009218612A - 太陽電池ユニット、太陽電池セルの接続方法、太陽電池セルの接続構造及び太陽電池セル接続用導通材 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な材料の使用を減らし、製造プロセスを簡略化させ、軽量でモジュール効率を向上させた太陽電池ユニットおよび太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】平面的に面一に配した複数個の導通材５付き太陽電池セル４ａおよび４ｂと、これら太陽電池セル４ａおよび４ｂ間を電気的に接続する接続部材６と、少なくとも太陽電池セル４ａおよび４ｂの受光面側（上側）を保護する充填材層３とを備える太陽電池ユニットにおいて、太陽電池セル４ａおよび４ｂの受光面上に、かつ、充填材層３の下側に、充填材層３とは異なる性状のフィルム状光透過性樹脂層１０を付設して、太陽電池ユニットとする。フィルム状光透過性樹脂層１０には、好ましくは、エンボス模様を付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールに関するものである。なお、本明細書では、太陽電池ユニットをフレームに組み込んだものを太陽電池モジュールという。

クリーンで枯渇しないエネルギーの供給手段として、従来から、太陽電池の研究・開発が盛んに行われている。その中で、シリコン単結晶、シリコン多結晶、あるいはシリコン単結晶にアモルファスシリコンを積層した太陽電池は、発電効率が優れているために現在の主流である。

図５に、現在主流の結晶系太陽電池ユニット及びそれをフレームに組み込んだ太陽電池モジュールの断面模式図を示した。
導通材（半田）５ａ，５ｂ付きの複数個の太陽電池セル４ａ，４ｂは、その導通材５（５ａ，５ｂ）を介して接続部材（半田メッキ銅リボン等）６によって電気的に接続されており、これらを保護するように、光透過性及びコストの面で有利なエチレンビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡ）等の充填材層３（３ａ、３ｂ）で封止されている。また、その表面側（上側）には、下面をエンボス加工した強化ガラス２が積層され、更にその上にＭｇＦ_２等からなる反射防止膜１が、スパッタリングや焼成等の方法で形成されている。そして、裏面側には、裏面保護材（通常、ポリフッ化ビニリデン樹脂）７及び裏面支持板（通常、鋼板や強化ガラス板）８を積層し、太陽電池ユニット（図５（ｂ））としている。なお、充填材層３ａ、３ｂは通常同じ材料が用いられ、最終的には一つの充填材層３を構成する。

次に、あらかじめ用意したアルミフレーム９に上記太陽電池ユニットを嵌め込み、太陽電池モジュールを完成する。このとき、太陽電池セルの大きさによっては中心部の強度が不足するので、保護的に補強アルミフレーム９ａを設けることが多い。

ところで、上記太陽電池モジュールの難点はなおコストがかかることである。太陽電池が一層普及していくためには、使用する部材のコスト削減や製造プロセスのコスト削減が更になされなければならない（以上、非特許文献１参照）。

なお、太陽電池モジュールの一層のコスト削減のための工夫や改善は、多くの研究者及び企業で盛んになされている。例えば、特許文献１では、光起電力素子の光入射側に、所定の大きさのピッチの凹凸をもつ繊維状無機化合物を含浸させた透明有機高分子樹脂（ＥＶＡ等）を載せることで、透明有機高分子樹脂にあり勝ちな表面への汚れ付着を防止し、長期屋外使用に耐えうる太陽電池モジュールを提案している。

特開平９−１９１１１５号公報

濱川圭弘編「太陽光発電」―最新の技術とシステム―、２０００年、株式会社シーエムシー

上で述べた現在主流の太陽電池モジュールには、次のような諸問題がある。
（１）入射太陽光を効率よく利用するための、強化ガラス板２へのエンボス加工は製造工程を増やす。
（２）充填材層３に用いたＥＶＡは、工程中又は長期の屋外曝露において、加水分解を受けて酸成分を生成し、電気接続部等を腐食させやすい（耐久性不良）。

（３）太陽電池セル４の上に設けた導通材（半田）５は、環境面から近年は普通の半田ではなく、鉛フリー半田が用いられることが多くなってきた。このような鉛フリー半田は従来の半田に比べて融点が高く（２６０℃程度）、その温度以上の加熱が必要であり、そのため半田周辺材料も高温度に耐えなければならず、鉛フリー半田の普及に伴って半田周辺材料にも大きな制限が加わってきた。更に、普通の半田を含め鉛フリー半田材料は一旦溶解すると非常に流れやすいため、プロセスによっては半田が流れすぎて太陽光を受ける面積を減じさせる。

（４）太陽電池セルを保護する目的、あるいはその裏面からの吸湿を防止する目的で用いるポリフッ化ビニリデン樹脂（裏面保護材）７は高価である。
（５）太陽光の反射を少なくし発電効率を増すために、強化ガラス板２の表面上に施すＭｇＦ_２等の金属薄膜からなる反射防止膜１の製膜は、原料無機材のスパッタリングや焼成等の方法を用いて行うので、高温の熱処理が必要であり、また用いる原料無機材は高価である。
（６）ねじれ等の応力に耐える強度を確保するために、鋼板や強化ガラスなどの裏面支持板８を使用したり、アルミフレーム９や補強アルミフレーム９ａを使用するため、これらも材料コスト高及び重量増加につながっている。

本発明は、このような諸問題を解決することであり、言い換えれば、高価な材料の使用を低減させ、製造プロセスを簡略化させ、モジュール効率を向上させ、また、一層軽量な太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールを提供することである。

上で述べた諸問題は、互いに関連しあっているので、単一の部材、あるいは工程の一部の改良によって解決することは、必ずしも得策とは言えない。一部部材の変更は、他の部材の変更を余儀なくするからである。逆に言えば、特定の利点を複数の関連しあう部材で引き出すことが得策のように思える。このような観点から、本発明者は種々検討して、以下の発明を完成した。すなわち、本発明は、次のいくつかの発明を包含する。

第１の発明は、図１に示すように、複数個の導通材５付き太陽電池セル（複数個の太陽電池セルは、通常、面一に平面的に配列される）４（４ａ，４ｂ）と、これら太陽電池セル４同士を電気的に接続する接続部材６と、少なくとも太陽電池セル４の受光面側（上側）を保護する充填材層３とを備える太陽電池ユニットにおいて、太陽電池セル４の受光面上に（かつ、充填材層３の下側に）、上記充填材層３とは異なる性状のフィルム状光透過性樹脂層１０が更に形成されていることを特徴とする太陽電池ユニットである。
なお、第１の発明では、図２に示すように、フィルム状光透過性樹脂層１０におけるエンボス模様（微細凹凸模様）が無くとも光発電効率の向上がみられるが、エンボス模様（微細凹凸模様）を設けるほうが好ましい。

第２の発明は、図３に示すように、複数個の導通材５付き太陽電池セル４と、これら太陽電池セル４同士を電気的に接続する接続部材６と、少なくとも太陽電池セル４の受光面側を保護する充填材層３とを備える太陽電池ユニットにおいて、前記充填材層３の上面に、更に、入射光を拡散させることのできるエンボス模様を付与したフィルム状光透過性樹脂層１０が形成されていることを特徴とする太陽電池ユニットである。
ここで、エンボス模様の付与はフィルム状光透過性樹脂層１０の片面でも両面でも構わない。加工性・作業性の点から選ぶ（通常は片面のみ）。また、片面にだけエンボス模様を付与する場合は、そのエンボス模様面はフィルム状光透過性樹脂層１０の上面でも下面でもどちらでも構わない。これも加工性・作業性を考慮して適宜決める。

第３の発明は、複数個の導通材５付き太陽電池セル４と、これら太陽電池セル４同士を電気的に接続する接続部材６と、少なくとも太陽電池セル４の受光面側を保護する充填材層３とを備える太陽電池ユニットにおいて、前記充填材層３は、熱硬化性樹脂及び／又はＵＶ硬化性樹脂を含む樹脂で、その波長４００〜１１００ｎｍの全エネルギーにおける光透過率は、加重平均で（すなわち、積分値で）８０％以上の透明な樹脂層であることを特徴とする太陽電池ユニットである。

第４の発明は、複数個の導通材５付き太陽電池セル４と、これら太陽電池セル４同士を電気的に接続する接続部材６と、少なくとも太陽電池セル４の受光面側を保護する充填材層３とを備える太陽電池ユニットにおいて、前記導通材５は、高分子樹脂及び導電粒子を含んで異方導電性を有するフィルム状接着剤であることを特徴とする太陽電池ユニットである。

第５の発明は、図１，２に示すように、複数個の導通材５付き太陽電池セル４と、これら太陽電池セル４同士を電気的に接続する接続部材６と、少なくとも太陽電池セル４の受光面側を保護する充填材層３とを備える太陽電池ユニットにおいて、前記太陽電池セル４の裏面（下面）側には、更に有機高分子樹脂からなるフィルム状セル裏面支持層１１が形成されていることを特徴とする太陽電池ユニットである。

上記第１〜第５の発明において、充填材層３の上側には、通常、ガラス製や透明樹脂製の光透過性表面部材２を積層する。

また、以上で述べた第１〜第５の発明及びその他の発明は、これらのうちの任意の二つ又はそれ以上の発明を組み合わせて太陽電池ユニットを構築することもでき、更には、全部の発明を組み合わせて太陽電池ユニットを構築することもできる。

本発明は、図４に示すように、上記太陽電池ユニットを成形樹脂製フレーム１５に収納してなる太陽電池モジュールにも関する。ここで、太陽電池ユニットと成形樹脂製フレーム１５との隙間は、通常、封止樹脂１６によって封止する。

以下、本発明を更に詳しく説明する。
第１の発明におけるフィルム状光透過性樹脂層１０の材料は、作業が容易で生産性が高い等の理由で、光硬化性又は熱硬化性を有する透明な樹脂が好ましい。また、太陽電池セル４の受光面上に形成させたフィルム状光透過性樹脂層１０における光屈折率は、充填材層３における光屈折率よりも大きいことが好ましい。但し、フィルム状光透過性樹脂層１０におけるエンボス模様は無くとも（あったほうが好ましいが）光発電効率は向上する。太陽電池セル４の受光面上に接するようにフィルム状光透過性樹脂層１０を設けると、エンボス模様が無くとも光発電効率が向上する理由は分からないが、屈折により入射光が太陽電池セル４内に効率よく導入するからと推測している。

なお、太陽電池セル４の受光面上へのフィルム状光透過性樹脂層１０の形成とともに、そのフィルム状光透過性樹脂層１０の片面へエンボス模様を付与する場合は、例えば、次のようにして行う。
（ｉ）光硬化性又は熱硬化性を有する透明な樹脂（半硬化の状態）を太陽電池セル４の片面にラミネートする。
（ｉｉ）ラミネートした樹脂側に微細凹凸状のエンボス加工付きの型を押し当て、その微細凹凸模様を樹脂側へ転写させる。
（ｉｉｉ）光照射又は加熱処理をして樹脂を硬化させ、転写したエンボス模様を定着させる。

ここで、フィルム状光透過性樹脂層１０の材料樹脂として光硬化性樹脂を用いた場合、エンボス加工付きの型を用いる代わりに、エンボス模様のある透明プラスチックフィルムを型としてそのまま用い、重ね合わせ、光硬化させ、エンボス模様を付与することもできる。

第１の発明で、太陽電池セル４の受光面上にフィルム状光透過性樹脂層１０を形成させるときにエンボス模様（通常は片面）を付ける場合の凹凸模様は、凹凸のピッチが０．５〜１０００μｍ、高低差は、０．５〜１０００μｍであることが好ましく、ピッチ１〜１００μｍ、高低差１〜１００μｍであることがより好ましい。ここで、個々の凹凸の形状及びピッチは必ずしも一様である必要はなく、ランダムであっても構わない。

また、第１の発明においては、フィルム状光透過性樹脂層１０における光屈折率は、充填材層３における光屈折率よりも大きくなるように（すなわち、太陽電池セル４に近いほうの層が太陽電池セル４に遠いほうの層の光屈折率より大きくなるように）工夫する。

第２の発明におけるフィルム状光透過性樹脂層１０の材料樹脂についても、作業が容易で生産性が高い等の理由で、光硬化性樹脂もしくは熱硬化性樹脂を、光もしくは熱によって硬化する透明な樹脂が好ましく用いられる。

第２の発明で、エンボス模様のあるフィルム状光透過性樹脂層１０を充填材層３と光透過性表面部材２との間に形成させる場合、そのフィルム状光透過性樹脂層１０の厚みとしては、０．５〜２０００μｍが好ましく、光拡散及び吸収損失低減の点で、０．５〜５００μｍがより好ましく、０．５〜２００μｍが特に好ましい。フィルム状光透過性樹脂層１０の光透過性としては、３００〜１２００ｎｍの光をできるだけ多く透過することが好ましい。

ここで、フィルム状光透過性樹脂層１０における光屈折率は、充填材層３における光屈折率よりも小さくする方が好ましい。言い換えれば、太陽電池セル４に近いほうの層が太陽電池セル４に遠いほうの層の屈折率よりも大きくなるように工夫する。

フィルム状光透過性樹脂層１０の材料樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ポリエステル、ＥＶＡ（エチレン−ビニルアセテートコポリマー）、ＰＣＶ（ポリ塩化ビニル）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ブチラール樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）などのフッ素樹脂、シリコン樹脂、または、これらに熱硬化性あるいはＵＶ硬化性を付与した樹脂組成物等が挙げられ、中でもアクリル樹脂、フッ素樹脂、ＰＵで熱硬化性あるいはＵＶ硬化性を付与した樹脂組成物が透明性、信頼性、加工性の点で好ましい。また、樹脂中に紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤、シランカップリング剤を適宜添加することが好ましい。これら添加剤としては、公知のもの（例えば、特開平９−１９１１１５号公報に記載されているもの）を使用することができる。

第３の発明における充填材層３の材料樹脂は、上述したように、熱硬化性樹脂及び／又はＵＶ硬化性樹脂を含む樹脂で、その波長４００〜１１００ｎｍの全エネルギーに対する光透過率は、加重平均で（すなわち、積分値で）８０％以上の透明な樹脂が好ましい。但し、フィルム状光透過性樹脂層１０で用いた樹脂とは異なる樹脂を用いる。樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ポリエステル、ＥＶＡ（エチレン−ビニルアセテートコポリマー）、ＰＣＶ（ポリ塩化ビニル）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ブチラール樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）などのフッ素樹脂、シリコン樹脂、または、これらに熱硬化性あるいはＵＶ硬化性を付与した樹脂組成物等が挙げられ、中でもアクリル樹脂、フッ素樹脂又はＰＵが、透明性、信頼性の点で好ましい。

第４の発明で用いる高分子樹脂及び導電粒子を含んで異方導電性を有するフィルム状接着剤（導通材）の高分子樹脂としては、好ましくは、アクリル系ポリマー及び熱硬化性樹脂を含有する樹脂である。また、上記導電粒子は、好ましくは、接続端子１ｃｍ^２（平面視の面積）あたり１０〜１，０００，０００個を分散させる。
このようなフィルム状接着剤は、半田の場合に比べ低い１５０℃程度以下の温度で熱圧着することで導通性が得られるため、半田付けの際によく見られるセル受光面上での部材の黄変を避けるとともに、作業効率を高め、製造コストを低減することができる。また、部材の選択の幅を広げることができる。

第５の発明で用いるフィルム状セル裏面支持層１１の材料樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ポリエステル、ＥＶＡ（エチレン−ビニルアセテートコポリマー）、ＰＣＶ（ポリ塩化ビニル）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ブチラール樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）などのフッ素樹脂、シリコン樹脂、または、これらに熱硬化性あるいはＵＶ硬化性を付与した樹脂組成物等が挙げられ、中でもアクリル樹脂、フッ素樹脂、ＰＵ、これらに熱硬化性あるいはＵＶ硬化性を付与した樹脂組成物が信頼性、加工性の点で好ましい。

ここで、フィルム状セル裏面支持層１１の下側には、更に低吸湿性の発泡体層１３が形成されていることが好ましく、一層好ましくは、金属薄膜などの反射膜１２を挟み込むようにして、発泡体層１３を形成させる。このような構造をとれば、高価なポリフッ化ビニリデンの使用を避けることができ、低コスト化が可能となる。
また、上記発泡体層１３は、その発泡体積の５０％以上が独立気泡であることが好ましい。

また、フィルム状セル裏面支持層１１と発泡体層１３との間には、更に反射膜１２が形成されていることが好ましく、その反射膜１２は、通常、アルミニウム又はアルミニウム含有合金の金属薄膜が好ましい。

第１〜第５の発明において、充填材層３の上側には、通常、光透過性表面部材２を積層する。その場合の光透過性表面部材２としては、ガラス、強化ガラス、有機ガラスのほか、アクリル板等の透明有機樹脂板などがあり、好ましくは、強化ガラスである。

充填材層３の上側に光透過性表面部材２を積層した場合、その光透過性表面部材２の表面側（上側）に、更に反射防止膜１を形成させることが好ましい。できるだけ多くの外部光を太陽電池セル４に供給させるためである。ここで、反射防止膜１は、ＭｇＦ_２のような従来利用されているような反射防止膜を使用することができるが、好ましくは、有機高分子系材料、含フッ素有機高分子系材料、低温ゾルゲル系材料又はポリシラザン系材料等の塗布型材料からつくる。このような塗布型の有機材料を使用すれば、簡便な塗布方法及び低温硬化が可能となり、他の工程との共通化も可能である。塗膜の厚みは、好ましくは１０〜３００ｎｍである。また、反射防止膜１の光屈折率は光透過性表面部材２の光屈折率よりも小さくすることが好ましい。

このような反射防止膜１の形成方法としては、例えば、硬化後に膜厚１０〜３００ｎｍが得られるように適宜希釈したのち、スピンコート、スプレーコート、ディップコート等の方法により所望の膜厚を得ることができ、中でもスプレーコートがコスト的には最も好ましい。また、光透過性表面部材２としてガラス板を用いた場合は、密着性を向上させるために適宜プライマー処理を行うことが好ましい。また、後述するように、太陽電池モジュール組立の最後の封止樹脂の硬化と同時に行うことにより、従来の無機材を用いた場合における８００℃程度の焼成が不要となり、昇温及び降温に要する時間短縮と、焼成エネルギーのコスト削減が可能となる。

（１）第１の発明によれば、入射太陽光を効率よく利用できる。その理由は、太陽電池セル４の受光面上のフィルム状光透過性樹脂層１０における光の屈折により入射光が太陽電池セル内に効率よく導入されるからと推定している。また、強化ガラス板等の光透過性表面部材２にエンボス模様を付与することは不要となる。
（２）第２の発明によれば、充填材層３の上側に形成したフィルム状光透過性樹脂層１０におけるエンボス模様が入射太陽光を拡散させるので、入射太陽光を効率よく利用できる。また、フィルム状光透過性樹脂層１０にエンボス模様を付与することは、強化ガラス板にエンボス模様を付与する処理に比べて、簡単である。
（３）第３の発明によれば、充填材層３に、熱硬化性樹脂及び／又はＵＶ硬化性樹脂を含む透明な樹脂を用いるので、工程中又は長期の屋外曝露においても、加水分解を受けることは少なく、したがって、電気接続部等を腐食させず、耐久性が良い。

（４）第４の発明によれば、導通材５として、高分子樹脂及び導電粒子を含んで異方導電性を有するフィルム状接着剤を用いるので、半田又は鉛フリー半田を用いた場合のような高温度（２６０℃程度以上）の加熱は不要であり、そのため導通材周辺材料も高温度に耐える必要は無い。導通材周辺材料の選択における制限が少ない。また、半田を用いた場合の半田の溶けすぎ（流れすぎ）で生じる太陽光受光面積の減少も生じにくい。また、半田を用いる場合に比べ、作業も容易である。
（５）第５の発明によれば、太陽電池セル４の裏面（下面）側には、有機高分子樹脂（ポリフッ化ビニリデン樹脂は使わず）からなるフィルム状セル裏面支持層１１が形成されているので、部材コストは削減できる。
（６）充填材層３の上側にガラス製や透明樹脂製の光透過性表面部材２を積層し、その上に、有機高分子系材料、含フッ素有機高分子系材料、低温ゾルゲル系材料又はポリシラザン系材料からつくった反射防止膜１を形成させたものでは、強化ガラス板表面上への高価なＭｇＦ_２等の金属薄膜の形成（スパッタリングや焼成等）は不要となり、したがって高温の熱処理も不要となる。また用いる材料コストも削減できる。
（７）本発明の太陽電池モジュールによれば、アルミフレームや補強アルミフレームを使用する代わりに、成形樹脂製フレーム１５を使用するので、比較的軽量とすることができ、材料コストも削減できる。

本発明に係る第一実施例の太陽電池ユニットで、（ｂ）は縦断面図、（ａ）はその分解図。 本発明に係る第二実施例の太陽電池ユニットの分解図。 本発明に係る第三実施例の太陽電池ユニットで、（ｂ）は縦断面図、（ａ）はその分解図。 本発明に係る第一実施例の太陽電池ユニットの製造法と、それに続く太陽電池モジュールの製造法を示す説明図。 従来例のシリコン結晶系の太陽電池ユニット及び太陽電池モジュールの断面模式図。（ｂ）は太陽電池ユニット、（ｃ）は太陽電池モジュール、（ａ）は太陽電池ユニットの分解図である。

添付図面を参照しながら、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明における図面は、特に説明のない限りは上側が外部光（主に太陽光）の入射面となるように描いている。
図１は、本発明に係る第一実施例の太陽電池ユニットを示すもので、（ｂ）は縦断面図、（ａ）はその分解図である。ここで、分解図は理解のために各部材ごとに分割して描いたものであり、それぞれが単独で存在しうることを示すものではない。

太陽電池ユニットは、面一で横並びに配列された複数個の導通材５付き太陽電池セル４（４ａ，４ｂ）と、これら太陽電池セル同士を電気的に接続する接続部材６と、太陽電池セル４（４ａ，４ｂ）の受光面側（上側）を保護する充填材層３と、その充填材層３の上に積層されたガラス製の光透過性表面部材２とを備えており、太陽電池セル４の受光面上（すなわち、太陽電池セル４の受光面と充填材層３との間）に、エンボス模様を付与したフィルム状光透過性樹脂層１０が形成されている。

充填材層３は、図１（ｂ）に示すように太陽電池セル４の受光面側だけを保護するように形成させ、また、太陽電池セル４の裏面側には、フィルム状セル裏面支持層１１を形成させ、その下側には、金属薄膜などの反射膜１２を挟み込むようにして低吸湿性の発泡体層（樹脂フォーム）１３を形成させている。なお、充填材層３は、太陽電池セル４全体を保護するように形成させてもよい。

ここで注意するべき点は、フィルム状光透過性樹脂層１０が太陽電池セル４（４ａ，４ｂ）の受光面に接するように設けられていることであり、充填材層３はフィルム状光透過性樹脂層１０よりも太陽電池セル４に遠い場所に位置していることである。太陽電池セル４の受光面に接するようにフィルム状光透過性樹脂層１０を設けた場合、これを設けない場合やこれを太陽電池セル４から遠い上方に設けた場合よりも光発電効率が向上する。フィルム状光透過性樹脂層１０にエンボス模様を付与しなくともそうである（図２参照）。その理由の詳細は分からないが、フィルム状光透過性樹脂層１０における光の屈折により入射光が太陽電池セル４内に効率よく導入されるからと推定している。

また、上記位置関係は、フィルム状光透過性樹脂層１０における光屈折率が、充填材層３における光屈折率よりも大きい場合に、特に有効である。光が太陽電池セル４に効率よく導入されるためであろう。

図２は、本発明に係る第二実施例の太陽電池ユニット（分解図）である。太陽電池セル４の受光面上に、エンボス模様を付与していないフィルム状光透過性樹脂層１０を形成する点を除いて、上記図１と同様である。上で述べたように、フィルム状光透過性樹脂層１０における光の屈折により入射光が太陽電池セル４内に効率よく導入されるのであろう。

図３は、本発明に係る第三実施例の太陽電池ユニットで、（ｂ）は縦断面図、（ａ）はその分解図である。
太陽電池ユニットは、面一で平面的に配列された複数個の導通材５付き太陽電池セル４（４ａ，４ｂ）と、これら太陽電池セル４同士を電気的に接続する接続部材６と、太陽電池セル４（４ａ，４ｂ）の受光面側（上側）を保護する充填材層３と、その充填材層３の上に積層された光透過性表面部材２とを備えており、光透過性表面部材２と充填材層３との間に、エンボス模様を付与したフィルム状光透過性樹脂層１０が形成されている。

ここで、充填材層３は太陽電池セル４全体を保護するように設けてもよいが、図３に示すように、受光面側だけを保護するようにしており、裏面側には第一実施例と同様に発泡体層１３を設けている。

また、この第三実施例では、充填材層３はフィルム状光透過性樹脂層１０よりも太陽電池セル４に近い場所に位置することになる。このような位置関係の場合、充填材層３における光屈折率はフィルム状光透過性樹脂層１０における光屈折率よりも大きいことが好ましい。太陽電池セル４に太陽光を効率よく導入するためである。

次に、図４を用いて、本発明に係る第一実施例の太陽電池ユニットの製造法と、それに続く太陽電池モジュールの製造法を説明する。
二つの太陽電池セル４の表面に導通材５が配され、その二つの太陽電池セル４同士は、導通材５及び接続部材６を介して電気的に接続されている。また、太陽電池セル４の表面には多数の配線１４が走っており、導通材５は配線１４の上に配されている（図４（ａ２））。

導通材５が存在しない太陽電池セル４上面の部分に、光透過性樹脂フィルム１０をラミネートし、太陽電池セル４の裏面側にセル裏面支持フィルム１１をラミネートする（図４（ｂ１／ｂ２））。

太陽電池セル４の受光面側の光透過性樹脂フィルム１０の上に、充填材層３ａを形成する（図４（ｃ））。なお、先に説明したように、充填材層３は太陽電池セル４に対して両面に同じ充填材（表面充填材３ａと裏面充填材３ｂ）を用意し、最終的には一つの充填材層３としてセル全体を保護するように設けてもよい。

このような方法をとれば、充填材層３ａを有機フィルム材料のように薄膜化することが可能となり、充填材層３ａによる光吸収を低減できるので、入光効率も向上する。なお、充填材層３ａの薄膜化のみでは厚みを均一にできなくても、セル裏面支持フィルム１１の下側に（充填材層３ｂの代わりに）発泡体層１３を用いて凹凸を吸収させることで、薄膜化と表面平坦化の両立が可能となる（図４（ｄ））。

すでに説明した方法の通りに、充填材層３ａの上側に、あらかじめ準備した光透過性表面部材２及び反射防止膜１を形成させ、その後、成形樹脂製フレーム１５に収容し、隙間を封止樹脂１６によって封止することにより太陽電池ユニットが完成する（図４（ｅ））。

ここに示した方法によれば、一部の無機材料（太陽電池セルや接続部材）を除いて、太陽電池ユニットの部材の多くを有機化合物で製造することが可能になり、製造条件の緩和、材料設計の範囲拡大及び低コスト化などが図れる。
また、成形樹脂製フレーム１５に、下側から各々の材料を順番に重ねていって、最後に熱処理又は光照射を一括で行うことによって製造することも可能となり、生産性を大きく向上させることが可能となる。

＜太陽電池モジュールの製造例＞
（ｉ）ＰＥＴフィルム（基材）に感光性樹脂組成物の溶液を厚さ１０μｍとなるように塗工し、炉内で溶剤を乾燥させたのち、保護フィルム（ＰＰ）をラミネートし、ＵＶ硬化型フィルムとした。縦横１５０（ｍｍ）×１５０（ｍｍ）で、厚さ０．３ｍｍの多結晶シリコン太陽電池セルの受光面及び裏面にある電極に合わせて、上記ＵＶ硬化型フィルムを打ち抜きにより穴開け加工した後、保護フィルム（ＰＰ）を剥がして位置合わせをしながら、これをセル表面上に、感光性樹脂層がセルに接するように載せ、さらに離型フィルムを載せ、真空ラミネータを用い、ラミネートした。そのあと、ＰＥＴフィルムを剥がし、その上に凹凸のある透明なエンボス型フィルムを載せ、再度真空ラミネータを用い、エンボス構造の転写をした。さらに、露光装置を用い、このＵＶ硬化型フィルムを硬化させた。
穴開け加工したＵＶ硬化型フィルムのＰＰ保護フィルムを剥がして位置合わせをしながら、感光性樹脂層がセルに接するようにこれをセル裏面上に載せ、さらに離型フィルムを載せ、真空ラミネータを用い、ラミネートした。露光装置を用い、このＵＶ硬化型フィルムを硬化させ、ＰＥＴフィルムを剥がし、表面にエンボス模様の付いた支持フィルム付きセルを作製した。

（ｉｉ）熱硬化型樹脂組成物に導電性粒子を分散させた溶液をＰＥＴフィルム（基材）に厚さ１０μｍとなるように塗工し、炉内で溶剤を乾燥させ、ＰＰの保護フィルムをラミネートし、異方導電性フィルムとした。次いで、上記（ｉ）の支持フィルム付きセルと、半田メッキ銅リボンとを異方導電性フィルムを介して熱圧着し、各セルを直列に接続した。

（ｉｉｉ）ＰＰフィルム上に、不飽和ポリエステル樹脂組成物を塗工し、この上にガラス繊維を分散させ、さらに同様の塗工フィルムとサンドイッチ構造とし、半硬化状態を作った（ＳＭＣと呼ぶ）。このＳＭＣから金型プレス成形により、断面構造が図４（ｅ）１５のような盆状の成形フレームを作製した。アルミニウムの真空蒸着によりＰＥＴ基材上に膜厚み５００ｎｍの反射膜を形成した。厚み３ｍｍのポリエチレン製のフォームにウレタン系接着剤を介して、反射膜をＡｌ面が接着層に接するようにラミネートした（Ａｌラミネートフォームと呼ぶ）。成形フレーム上にＡｌラミネートフォームを、ウレタン系接着剤を介してラミネートし、ＦＲＰ支持体を得た。

（ｉｖ）このＦＲＰ支持体上に、上記（ｉｉ）で作製した接続済みの支持フィルム付きセルを並べ、高透明接着フィルムを介してその上にガラス基板を載せた。この状態で、ガラス基板とＦＲＰ支持体の間をクランプで挟み、周囲にシリカ充填されたエポキシ樹脂封止剤を注入した。このまま、１５０℃の炉に２０分間入れ、エポキシ樹脂を半硬化させ、クランプを外した。その上にフッ素含有でかつシロキサン含有アクリル樹脂とその硬化剤を酢酸ブチル（溶媒）に希釈し、硬化後８０ｎｍ程度の膜厚となるようにスプレー塗布し、再び１５０℃の炉に６０分入れ、反射防止膜、および周囲の充填材層を硬化させ、太陽電池モジュールを完成させた。

なお、ここで作製したモジュールと、ここで使ったセルを用いている市販品のモジュールとを比較したところ、初期特性においては同等であり、また、ここで作製したモジュールは、部材コスト及び製造コストで約４０％程度を削減できたものと推算した。また、信頼性試験においては、サンシャインウェザーメータ（デューサイクル）テストに１０００時間かけたところ、市販品の変換効率低下が−１０％であったのに対し、−２％と極めて良好な結果となった。軽量化については、この試作では２％減程度であったが、これはモジュールの面積に大きく依存するものである。

１：反射防止膜
２：光透過性表面部材（強化ガラス板や透明樹脂板）
３：充填材層
３ａ：受光面側の充填材層
３ｂ：裏面側の充填材層
４、４ａ、４ｂ：太陽電池セル
５：導通材
４＋５：導通材付き太陽電池セル
６：接続部材
７：裏面保護材
８：裏面支持板
９：アルミフレーム
９ａ：補強アルミフレーム
１０：フィルム状光透過性樹脂層（光透過性樹脂フィルム）
１１：フィルム状セル裏面支持層
１２：反射膜
１３：発泡体層（低吸湿性発泡体層）
１４：配線
１５：フレーム（成形樹脂製フレーム）
１６：封止樹脂

Claims (19)

1. 複数の太陽電池セルと、前記太陽電池同士を電気的に接続する接続部材及び導通材と、少なくとも前記太陽電池セルの受光面側を保護する充填材層とを備える太陽電池ユニットであって、
   前記導通材は、高分子樹脂及び導電粒子を含んで異方導電性を有するフィルム状接着剤である、太陽電池ユニット。
2. 前記高分子樹脂は、アクリル系ポリマー及び熱硬化性樹脂を含有する、請求項１記載の太陽電池ユニット。
3. 前記導電粒子は、前記フィルム状接着剤中に接続端子１ｃｍ^２（平面視の面積）あたり１０〜１，０００，０００個分散されている、請求項１又は２記載の太陽電池ユニット。
4. 前記導通材は、１５０℃以下の温度で熱圧着される、請求項１〜３のいずれか一項記載の太陽電池ユニット。
5. 複数の導通材と、前記導通材同士を電気的に接続する接続部材とを介して複数の太陽電池セルを電気的に接続する太陽電池セルの接続方法であって、
   前記導通材は、それぞれの前記太陽電池セルの表面に配置されると共に、高分子樹脂及び導電粒子を含んで異方導電性を有するフィルム状接着剤である、太陽電池セルの接続方法。
6. 前記太陽電池セルの表面に複数の配線を配置し、前記複数の前記配線をまたぐように前記導通材を配置する、請求項５記載の太陽電池セルの接続方法。
7. 前記高分子樹脂は、アクリル系ポリマー及び熱硬化性樹脂を含有する、請求項５又は６記載の太陽電池セルの接続方法。
8. 前記導電粒子は、前記フィルム状接着剤中に接続端子１ｃｍ^２（平面視の面積）あたり１０〜１，０００，０００個分散されている、請求項５〜７いずれか一項記載の太陽電池セルの接続方法。
9. 前記導通材を１５０℃以下の温度で熱圧着する、請求項５〜８いずれか一項記載の太陽電池セルの接続方法。
10. 複数の導通材と、前記導通材同士を電気的に接続する接続部材とを介して複数の太陽電池セルが電気的に接続される太陽電池セルの接続構造であって、
    前記導通材は、前記太陽電池セルの表面に配置されると共に、高分子樹脂及び導電粒子を含んで異方導電性を有するフィルム状接着剤である、太陽電池セルの接続構造。
11. 前記太陽電池セルの表面に複数の配線が配置され、前記導通材は前記複数の前記配線をまたぐように配置される、請求項１０記載の太陽電池セルの接続構造。
12. 前記高分子樹脂は、アクリル系ポリマー及び熱硬化性樹脂を含有する、請求項１０又は１１記載の太陽電池セルの接続構造。
13. 前記導電粒子は、フィルム状接着剤中に接続端子１ｃｍ^２（平面視の面積）あたり１０〜１，０００，０００個分散されている、請求項１０〜１２いずれか一項記載の太陽電池セルの接続構造。
14. 前記導通材は、１５０℃以下の温度で熱圧着される、請求項１０〜１３いずれか一項記載の太陽電池セルの接続構造。
15. 接続部材によって互いに電気的に接続されると共に複数の太陽電池セルを電気的に接続する太陽電池セル接続用導通材であって、
    前記導通材は、高分子樹脂及び導電粒子を含んで異方導電性を有するフィルム状接着剤である、太陽電池セル接続用導通材。
16. 前記導通材は、それぞれの前記太陽電池セルの表面に配置される、請求項１５記載の太陽電池セル接続用導通材。
17. 前記高分子樹脂は、アクリル系ポリマー及び熱硬化性樹脂を含有する、請求項１５又は１６記載の太陽電池セル接続用導通材。
18. 前記導電粒子は、前記フィルム状接着剤中に接続端子１ｃｍ^２（平面視の面積）あたり１０〜１，０００，０００個分散されている、請求項１５〜１７いずれか一項記載の太陽電池セル接続用導通材。
19. 前記導通材は、１５０℃以下の温度で熱圧着される、請求項１５〜１８いずれか一項記載の太陽電池セル接続用導通材。

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