JP2012199450A

JP2012199450A - 光電変換モジュール

Info

Publication number: JP2012199450A
Application number: JP2011063493A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yokota; 昌大横田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-10-18

Abstract

【課題】水分の浸入を低減した信頼性の高い光電変換モジュールを提供する。
【解決手段】光電変換モジュールは、一主面同士が対向するように配置されている第１基板２および第２基板８と、第１基板２と第２基板８との間に配置されている光電変換部１とを有する。さらに、光電変換モジュールは、第１基板２と第２基板８との間において、光電変換部１を囲うように配置されている第１封止部材１０を有する。さらに、光電変換モジュールは、第１基板２と第２基板８との間において、第１封止部材１０を囲うように配置されている第２封止部材１１を備える。さらに、第１封止部材１０は、水分を化学吸着する第１吸着剤を有し、第２封止部材１１は、水分を物理吸着する第２吸着剤を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は光電変換モジュールに関する。

太陽光発電等に使用される光電変換モジュールは、様々な種類のものがある。その中でも、ＣＩＳ系（銅インジウムセレナイド系）、ＣＩＧＳ系（銅インジウムガリウムセレナイド系）等のカルコパイライト系の材料は、比較的低コストで大面積の光電変換モジュールを容易に製造できる点から、研究開発が進められている。

このカルコパイライト系の光電変換モジュールは、ガラス基板などの第１基板上に、金属裏面電極層、光吸収層およびバッファ層から成る光電変換層、および窓層となる透明電極層を順次成膜した積層体を備えている。さらに、このような光電変換モジュールは、上記した積層体上に充填材としてエチレンビニルアセテート共重合体（以下、ＥＶＡという）と、このＥＶＡの上に白色強化ガラスなどから成る第２基板を積層し、これらを減圧下で加熱加圧し、一体化されてなる（例えば、特許文献１参照）。

このような光電変換モジュールにおいては、外部から水分が浸入した場合、光電変換部などが劣化し、光電変換効率が低下する場合がある。そのため、このような光電変換モジュールでは、水分を吸着する吸着剤を含有させた封止部材を外周部に配置し、防水効果を高める場合がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１２３７２５号公報特表２０１０−５４１２６５号公報

特許文献２に開示されているように、上述の吸着剤として、水分を物理吸着するゼオライトを用いた場合、光電変換モジュールの周囲の温度および湿度に応じて、ゼオライトが吸着した水分を放出する場合がある。そのため、この放出された水分は、光電変換部に浸入する可能性があった。

一方で、吸着剤として、水分を化学吸着する酸化カルシウム（ＣａＯ）のようなアルカリ土類金属酸化物を用いた場合、吸着剤が水分と化学反応を起こし他の物質に変化する。この化学反応は、主として不可逆反応として進行する。それゆえ、このような吸着剤では、一度水分を吸着してしまうと吸着効果が低下するため、長期的に水分の浸入を低減しにくくなる。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的は内部への水分の浸入を低減した信頼性の高い光電変換モジュールを提供することにある。

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールは、一主面同士が対向するように配置されている第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置されている光電変換部とを有する。さらに、本実施形態では、前記第１基板と前記第２基板との間において、前記光電変換部を囲うように配置されている第１封止部材を有する。さらに、
本実施形態では、前記第１基板と前記第２基板との間において、前記第１封止部材を囲うように配置されている第２封止部材を備える。さらに、本実施形態において、前記第１封止部材は、水分を化学吸着する第１吸着剤を有し、前記第２封止部材は、水分を物理吸着する第２吸着剤を有する。

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールによれば、光電変換モジュールの内部に浸入してくる水分を外部に放出して、内部に位置する光電変換部に到達する水分の量を低減することができる。その結果、本実施形態では、水分による光電変換部の劣化を低減し、光電変換モジュールの信頼性を維持できる。

本発明の実施形態に係る光電変換モジュールの光電変換部の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。本発明の実施形態に係る光電変換モジュールを示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ面における断面図である。本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールの端部の構造の一例を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールを示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は光電変換モジュール端部の構造の一例を示す断面図である。

本発明の光電変換モジュールの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図１には、後述する光電変換セルの配列方向をＸ軸とする右手系のＸＹＺ座標が付してある。まず、光電変換モジュールの一部である光電変換部について説明する。

＜光電変換部＞
光電変換部１は、第１基板２の一主面上に設けられている。そして、この光電変換部１は、下部電極３と、光吸収層４およびバッファ層５を備えた光電変換層と、透光性導電層６および集電電極７を備えた上部電極とを有する。この光電変換部１では、下部電極３および上部電極で挟まれた光吸収層４およびバッファ層５により光電変換が行なわれる。

また、光電変換部１では、複数の光電変換セル１ａ、１ｂが電気的に接続される態様を成している。具体的には、図１に示すように、一方の光電変換セル１ａの上部電極（集電電極７）と、一方の光電変換セル１ａに隣り合う他方の光電変換セル１ｂの下部電極３とが電気的に接続されている。これにより、隣接する光電変換セル１ａ、１ｂは、図１中のＸ方向に沿って直列接続され、第１基板２上で集積化されている。

次に、光電変換部１の各部材について説明する。

下部電極３は、一方向（図１（ａ）（ｂ）のＸ方向）に互いに間隔をあけて第１基板２の一主面上に複数配置されている。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、上記間隔に対応する分離溝Ｐ１によって互いに離間した３つの下部電極３が設けられている。なお、下部電極３の個数については、図１に示したものに限られない。このような下部電極３は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）または金（Ａｕ）等の金属またはこれらの合金を含む薄膜であればよい。また、これらの金属が積層されてなる構造体であってもよい。この下部電極３は、例えば、第１基板２上にスパッタリング法または蒸着法等で厚さ０．２〜１μｍ程度に形成される。

光吸収層４は、下部電極３上に配置されている。光吸収層４は、例えば、化合物半導体
を含んでいる。このような化合物半導体としては、例えば、カルコゲン化合物半導体が挙げられる。カルコゲン化合物半導体は、カルコゲン元素である硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）またはテルル（Ｔｅ）を含むものである。カルコゲン化合物半導体としては、例えば、Ｉ-III-VI化合物半導体がある。I-III-VI化合物半導体とは、Ｉ-Ｂ族元素（１１族元素ともいう）とIII-Ｂ族元素（１３族元素ともいう）とVI-Ｂ族元素（１６族元素ともいう）との化合物半導体であり、カルコパイライト構造を有し、カルコパイライト系化合物半導体と呼ばれる（ＣＩＳ系化合物半導体ともいう）。I-III-VI化合物半導体としては、例えば、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ_２）、二セレン化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２）、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）_２）、二イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ_２）又は薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜がある。なお、光吸収層４が含む化合物半導体は、上記したＩ-III-VI化合物半導体だけでなく、例えば、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）を含む、ＣＺＴＳ系のものであってもよい。このようなＣＺＴＳ系化合物半導体は、例えばＣｕ_２ＺｎＳｎＳ_４が挙げられる。ＣＺＴＳ系化合物半導体は、I-III-VI化合物半導体のようにレアメタルを使用していないため、材料を確保しやすい。また、光吸収層４は、例えば、ｐ型の導電形を有し、厚さが１〜３μｍ程度である。

光吸収層４は、スパッタリング法、蒸着法等といった真空プロセスによって形成される。また、光吸収層４は、塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによっても形成される。塗布法あるいは印刷法では、例えば、光吸収層４に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極層２の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。

バッファ層５は、光吸収層４の＋Ｚ側の主面の上に設けられており、光吸収層４の第１導電型とは異なる第２導電型（ここではｎ型の導電型）を有する半導体を主に含む。なお、導電型が異なる半導体とは、伝導担体（キャリア）が異なる半導体である。また、光吸収層４の導電型がｎ型であり、バッファ層５の導電型がｐ型であってもよい。ここでは、バッファ層５と光吸収層４との間にヘテロ接合領域が形成されている。このため、光電変換セルＲａでは、ヘテロ接合領域を形成する光吸収層４とバッファ層５とにおいて光電変換が生じ得る。

バッファ層５は、化合物半導体を主に含む。バッファ層５に含まれる化合物半導体としては、例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（Ｉｎ_２Ｓ_３）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化インジウム（Ｉｎ_２Ｓｅ_３）、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられる。そして、バッファ層５が１Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していれば、リーク電流の発生が低減され得る。なお、バッファ層５は、例えば、ケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等によって形成され得る。

また、バッファ層５は、光吸収層４の一主面の法線方向（＋Ｚ方向）に厚さを有する。この厚さは、例えば、１０ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下に設定される。バッファ層５の厚さが１００ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下であれば、バッファ層５の上に透光性導電層６がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層５においてダメージが生じ難くなる。

透光性導電層６は、バッファ層５の＋Ｚ側の主面の上に設けられており、例えば、ｎ型の導電型を有する透明の導電層（透明導電層とも言う）である。この透光性導電層６は、光吸収層４において生じた電荷を取り出す電極（取出電極とも言う）として働く。透光性導電層６は、バッファ層５よりも低い抵抗率を有する材料を主に含む。透光性導電層６に
は、いわゆる窓層と呼ばれるものが含まれてもよいし、窓層と透明導電層とが含まれてもよい。

透光性導電層６は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の材料を主に含んでいる。このような材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛の化合物、錫が含まれた酸化インジウム（ＩＴＯ）、および酸化錫（ＳｎＯ_２）等の金属酸化物半導体等が採用され得る。酸化亜鉛の化合物は、アルミニウム、ボロン、ガリウム、インジウム、およびフッ素のうちの何れか１つの元素等が含まれたものである。

透光性導電層６は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等によって形成され得る。透光性導電層６の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上で且つ３．０μｍ以下である。ここで、透光性導電層６が、１Ω・ｃｍ未満の抵抗率と、５０Ω／□以下のシート抵抗とを有していれば、透光性導電層６を介して光吸収層４から電荷が良好に取り出され得る。

バッファ層５および透光性導電層６が、光吸収層４が吸収し得る光の波長帯域に対して、光を透過させ易い性質（光透過性とも言う）を有していれば、光吸収層４における光の吸収効率の低下が低減され得る。また、透光性導電層６の厚さが０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下であれば、透光性導電層６における光透過性が高められると同時に、光電変換によって生じた電流が良好に伝送され得る。更に、透光性導電層６の絶対屈折率とバッファ層５の絶対屈折率とが略同一であれば、透光性導電層６とバッファ層５との界面で光が反射することで生じる入射光のロスが低減され得る。

集電電極７は、透光性導電層６の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられている線状のグリット部７ａ（線状電極部とも言う）と、接続部７ｂを有している。そして、例えば、光電変換セル１ａの透光性導電層６によって集められた電荷は、グリット部７ａによって更に集められ、接続部７ｂを介して隣接する光電変換セル１ｂに伝達され得る。

このグリット部７ａが設けられることで、透光性導電層６における導電性が補われるため、透光性導電層６の薄層化が可能となる。その結果、電荷の取り出し効率の確保と、透光性導電層６における光透過性の向上とが両立し得る。なお、グリット部７ａが、例えば、銀等の導電性が優れた金属を主に含んでいれば、光電変換部１における変換効率が向上し得る。なお、グリット部７ａに含まれる金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル等であってもよい。

また、グリット部７ａの幅は、５０μｍ以上で且つ４００μｍ以下であれば、隣接する光電変換セル間における良好な導電が確保されつつ、光吸収層４への光の入射量の低下が低減され得る。１つの光電変換セルに複数のグリット部７ａが設けられる場合、該複数のグリット部７ａの間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であればよい。

なお、グリット部７ａの表面が、光吸収層４が吸収し得る波長領域の光を反射する性質を有していれば、光電変換部１がモジュール化された際に、グリット部７ａの表面で反射した光が、モジュール内で再び反射して光吸収層４に入射し得る。これにより、光電変換部１における変換効率が向上し得る。このような表面が形成されるためには、例えば、透光性の樹脂に光反射率の高い銀等の金属粒子が添加されたペーストが透光性導電層６の一主面上に塗布され、その後の乾燥によって該ペーストが固化されることでグリット部７ａが形成されればよい。また、例えば、アルミニウム等の光反射率の高い金属がグリット部７ａの表面に蒸着されてもよい。

接続部７ｂは、光吸収層４およびバッファ層５を分離する分離溝Ｐ２内に配置されてい
る。この接続部７ｂは、グリット部７ａと電気的に接続している。そして、例えば、光電変換セル１ａ内に位置する接続部７ｂは、分離溝Ｐ２を通って隣の光電変換セル１ｂから延伸されている下部電極３に接続するような垂下部を有している。これにより接続部７ｂは、図１（ａ）において、光電変換セル１ａの上部電極（透光性導電層６およびグリット部７ａ）と、光電変換セル１ｂの下部電極３とを電気的に接続できる。なお、図１（ａ）（ｂ）では、透光性導電層６に電気的に接続された光電変換セル１ａのグリット部７ａと光電変換セル１ｂの下部電極３とを直に接続しているが、この形態に限られない。接続部７ｂは、例えば、分離溝Ｐ２に配置されるバッファ層５および透光性導電層６の少なくとも一方を介して光電変換セル１ａの上部電極と光電変換セル１ｂの下部電極３とを電気的に接続する形態であってもよい。

接続部７ｂは、グリット部７ａと同様の材質、方法で作製してもよい。そのため、接続部７ｂは、グリット部７ａの形成と同時に行なってもよい。それゆえ、接続部７ｂは、グリット部７ａの一部であってもよい。

次に、光電変換部１の製造方法の一例について説明する。

まず、洗浄した青板ガラスなどの第1基板２の外周部から内側に３〜２０ｍｍ程度を除く略全面にモリブデン等の金属をスパッタリング法で成膜し、下部電極３を形成する。次いで、下部電極３の所望の位置にＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザ等を照射して分割溝Ｐ１を形成し、下部電極３をパターニングする。その後、パターンニングされた下部電極３上に光吸収層４をスパッタ法、蒸着法または印刷法などを用いて成膜する。次に、光吸収層４上にバッファ層５を溶液成長法（ＣＢＤ法）等で成膜する。次いで、スパッタリング法または有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等でバッファ層５上に透光性導電層６を成膜する。次に、メカニカルスクライビング等で分割溝Ｐ２を形成して、光吸収層４、バッファ層５および透光性導電層６をパターニングする。次いで、透光性導電層６上にスクリーン印刷法等で金属ペーストを塗布した後、焼成して集電電極７を形成する。その後、メカニカルスクライビング等で分割溝Ｐ３を形成し、複数の光電変換セルを構成するようにパターニングすることによって、光電変換部１が作製される。

＜光電変換モジュール＞
次に、本発明の実施形態に係る光電変換モジュールについて説明する。

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールＭは、光電変換部１、第１基板２、第２基板８、充填材９、第１封止部材１０および第２封止部材１１を備えている。

第１基板２は、光電変換部１を支持するためのものである。このような第１基板２としては、例えば、厚さ１〜３ｍｍ程度のソーダライムガラス（ＳＬＧ）が挙げられる。

第２基板８は、光電変換部１等を外部から保護する機能を有している。また本実施形態では、第２基板８側から光が入射される。それゆえ、第２基板８は、光透過率の良い白板強化ガラスなどが使用できる。なお、第２基板８の形状は、第１基板２とほぼ同等のものであればよい。第２基板８は、その一主面が第１基板２の一主面と対向するように配置されている。そして、第２基板８の一主面と第１基板２の一主面との間に光電変換部１が配置されている。

充填材９は、図２（ｂ）に示すように第１基板２および第２基板８の互いに対向する一主面間に充填されている。また、充填材９は、第１基板２の一主面上の光電変換部１と、第２基板８の一主面との間にも充填されている。

充填材９は、主として光電変換部１を保護する機能を有しており、図２（ｂ）に示すように、光電変換部１を覆うように配置されている。このような充填材９としては、例えば共重合したエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を主成分とする樹脂が挙げられる。なおＥＶＡには、樹脂の架橋を促進すべく、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤が含まれると好適である。また、ＥＶＡにより、第１基板２と第２基板８とを接着し、一体化することができる。

第１封止部材１０および第２封止部材１１は、第１基板２および第２基板８を平面視して、光電変換部１を取り囲むように、第１基板２と第２基板８との間に配置されている。これにより、第１封止部材１０および第２封止部材１１は、第１基板２と第２基板８との間から光電変換部１側に入ってくる異物の浸入を低減する機能を有している。このような異物としては、例えば、外部から浸入する水分が挙げられる。また、この第１封止部材１０は、図２（ｂ）に示すように、第２封止部材１１よりも光電変換部１側に配置されている。換言すれば、第２封止部材１１は、第１基板２および第２基板８を平面視して、第１封止部材１０を囲うように配置されている。また、本実施形態において、第１封止部材１０は、充填材９と接触するように配置されている。これにより、本実施形態では、第１封止部材１０と充填材９との隙間の発生を低減することができるため、外部からの応力に対して略均一な剛性を維持することができる。

そして、第１封止部材１０には、水分を化学吸着する第１吸着剤を含んでいる。具体的に、第１封止部材１０は、例えば、高分子材料に第１吸着剤を分散させたものである。このような高分子材料は、ポリエチレン等の樹脂またはブチルゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴムよりなる弾性体、もしくは上述した樹脂とゴムの混合物であればよい。上記したブチルゴムは、透湿度が０．１ｇ／ｍ^２／ｄａｙ程度と低く、優れた防水性能を有している。第１吸着剤は、水分と化学反応を伴って、化学吸着する性質を有している。そのため、第１封止部材１０に到達した水分は、第１吸着剤の強い吸着力で吸着され、光電変換部１まで浸入しにくくなる。それゆえ、第１封止部材１０は、光電変換部１への水分の浸入を低減できる。

このような第１吸着剤としては、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、硫酸ナトリウム無水塩（Ｎａ_２ＳＯ_４）、硫酸銅無水塩（ＣｕＳＯ_４）または硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）などが挙げられる。上記した酸化カルシウムは、低湿度での水分吸収容量が大きく、潮解しにくい性質を有しているため、低湿度の環境下においても吸着力を維持しやすい。このような第１吸着剤の粒径は、例えば、０．５〜１０μｍ程度である。また、高分子材料から成る弾性体としてブチルゴムを用い、第１吸着剤として酸化カルシウムを用いる場合、第１封止部材１０は、ブチルゴム１００重量部に対し、酸化カルシウムを１０〜５０重量部程度含有させればよい。これにより、第１封止部材１０は、第１基板２および第２基板８とブチルゴムとの接着強度を維持しつつ、水分の吸着効果を得やすくなる。

第２封止部材１１は、水分を物理吸着する第２吸着剤を含んでいる。具体的に、第２封止部材１１は、例えば、高分子材料に第２吸着剤を分散させたものである。このような高分子材料は、上記した第１封止部材１０の弾性体と同等のものを用いることができる。

第２吸着剤は、吸着剤の表面において水分を物理吸着する。この物理吸着は、吸着剤の表面と水分との間に発生するファンデルワールス力により水分が吸着されるため、化学吸着に比べて吸着力が弱い。そのため、第２吸着剤は、温度と湿度などの条件により、水分を脱離する機能を有している。これは、第２吸着剤が水分を脱着しているとも言う。それゆえ、第２封止部材１１内の第２吸着剤で吸着された水分は、所定の条件下において、第２封止部材１１から外部に水が放出される。

このような第２吸着剤としては、例えば、多孔質表面を持つ無機物質などが用いられる。具体的には、ゼオライトなどのモレキュラーシーブ、シリカゲル（ＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）、アルミナ、アロフェンまたは活性炭などが挙げられる。例えば、ゼオライトは、６０℃程度で水分を放出することができる。それゆえ、ゼオライトは、一般的な晴天時において、光電変換モジュール自体が発熱した温度で乾燥されることにより、水分を外部に放出することができる。また、ゼオライトは、吸湿、放湿の反応速度が上記した他の物質よりも速いため、効率良く水分の吸着および脱着ができる。このような第２吸着剤の粒径は、例えば、０．５〜１０μｍ程度である。また、高分子材料から成る弾性体としてブチルゴムを用い、第２吸着剤としてゼオライトを用いる場合、第２封止部材１１は、ブチルゴム１００重量部に対し、ゼオライトを１０〜５０重量部程度含有させればよい。これにより、第２封止部材１１は、第１基板２および第２基板８とブチルゴムとの接着強度を維持しつつ、水分の吸着効果を得やすくなる。

そして、光電変換モジュールＭでは、水分を物理吸着する第２吸着剤を有する第２封止部材１１が、水分を化学吸着する第１吸着剤を有した第１封止部材１０を囲うように配置されている。すなわち、光電変換モジュールＭでは、第２封止部材１１が第１封止部材１０よりも外側に位置している。そのため、第２封止部材１１は、第１封止部材１０よりも外部の水分を吸着しやすい位置に配置されている。これにより、本実施形態において、外部から浸入する水分は、まず、第２封止部材１１に含有された第２吸着剤に吸着される。この第２吸着剤に吸着された水分は、例えば、所定の温度の条件下になると、第２吸着剤から脱離される。そのため、水分は、光電変換モジュールＭの外側または内側（光電変換部１側）に向かうことになる。光電変換部１側に放出された水分は、第１封止部材１０の第１吸着剤に吸着される。第１吸着剤は、上述したように化学吸着で水分を吸着するため、光電変換部１への水分の到達を低減することができる。その結果、本実施形態では、光電変換モジュールの長期間の屋外の使用においても、光電変換部１の水分による劣化を低減できる。

このように、本実施形態では、第２封止部材１１の第２吸着剤によって第１封止部材１０に到達する水分の量を低減している。そして、本実施形態では、光電変換モジュールの使用中において第２封止部材１１内に浸入した水分の一部を第２吸着剤が外部に放出することで第１封止部材１０、ひいては光電変換部１への水分の浸入を低減している。すなわち、本実施形態では、物理吸着の機能を有する吸着剤に先に水分を吸着させることにより、化学吸着する吸着剤の吸着効果の劣化を低減している。これにより、本実施形態では、第１吸着剤の吸着効果の消耗を低減することにより、第１封止部材１０の防水効果を維持することができる。その結果、本実施形態では、光電変換部１に到達する水分の量を減らし、長期間、信頼性を維持することができる。

また、第２封止部材１１は黒色であってもよい。これにより、第２封止部材１１は、光を吸収しやすくなるため、温度が上昇しやすくなる。それゆえ、第２吸着剤は、吸着した水分の放出を促進させることができるため、第１封止部材１０に到達する水分の量をより低減できる。このような黒色の第２封止部材１１は、支持体となる弾性体に、例えば、上述した高分子材料に黒色の顔料を混ぜたものを用いればよい。

次に、光電変換モジュールＭの製造方法の一例について説明する。

まず、上述した製法により、第１基板２上に光電変換部１を形成する。次に、第１基板２の光電変換部１が形成されていない外周側部分に、光電変換部１を取り囲むように第１封止部材１０を塗布する。次いで、第１封止部材１０を囲むように第２封止部材１１を塗布する。この第１封止部材１０および第２封止部材１１の塗布は、それぞれの封止部材の
前駆体をディスペンサーなどの吐出装置に充填し、吐出口から所定量の前駆体を吐出して、第１基板２の外周部の所定部分に塗布する。このとき、各々の封止部材の前駆体は、第１基板２の外周側に２〜８ｍｍ程度の幅で設ければよいまた、各封止部材の前駆体の界面部には、両者が混ざり合う部分があってもよい。

次いで、光電変換部１上に、ＥＶＡなどの充填材９、第２基板８の順でそれぞれ載置する。次に、各部材が積層された積層体をラミネート装置にセットし、５０〜１５０Ｐａ程度の減圧下で１００〜２００℃程度の温度で１５〜６０分間程度加熱しながら加圧して一体化することにより、光電変換モジュールＭを作製できる。なお、この第１封止部材１０および第２封止部材１１の前駆体は、テープ状に成型したものを、所定の位置に載置することで代用してもよい。

次に本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールについて説明する。

光電変換モジュールＭ１は、第２封止部材の構成が光電変換モジュールＭと異なっている。本実施形態において、第２封止部材１１は、第１封止部材１０側の部分に比べて第１封止部材１０とは反対側の部分における第２吸着剤の含有量が多い。すなわち、本実施形態おいて、第２封止部材１１は、図３に示すように、第１封止部材１０側部分にある第２封止部材１１ａと、第１封止部材１０とは反対側の部分（第１基板２の側面側部分）にある第２封止部材１１ｂとを有している。このとき、第２封止部材１１ｂは、第２封止部材１１ａよりも第２吸着剤の含有量が多い。例えば、ブチルゴムおよびゼオライトを混合させてなる第２封止部材１１の場合、第２封止部材１１ａは、ブチルゴム１００重量部に対し、ゼオライトが５〜２０重量部程度含有されている。一方で、第２封止部材１１ｂは、ブチルゴム１００重量部に対し、ゼオライトが２５〜５０重量部程度含有されている。

このような実施形態によれば、光電変換部１側に位置する第２封止部材１１ａの第２吸着剤の含有量が少ないため、第２吸着剤で吸着された水分が光電変換部１に向かって放出される量をより低減できる。加えて、このような実施形態であれば、光電変換モジュールＭ１の外側に位置する第２封止部材１１ｂの第２吸着剤の含有量が多いため、第２吸着剤で吸着された水分が外部に向かって放出される量が増加する。これにより、本実施形態では、光電変換部１側に浸入する水分をより低減することができる。

なお、本実施形態のような第２吸着剤の含有量が異なる第２封止部材は、例えば、第２吸着剤の含有量が異なる第２封止部材の前駆体を準備し、上述した塗布法により形成すればよい。

また、本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールＭ２は、図４（ａ）に示すように、第１基板２および第２基板８の周囲を保持するフレーム１２を有している点で、光電変換モジュールＭと異なっている。そして、この光電変換モジュールＭ２において、フレーム１２は、第１基板２および第２基板８を平面透視して、第２封止部材１１と重なる部分を有するように配置されている。換言すれば、フレーム１２は、図４（ｂ）に示すように、Ｚ方向において、第２封止部材１１の直上および直下にそれぞれ重なり部１２ａ、１２ｂを有している。なお、図４において、第１基板２および第２基板８を平面透視するとは、ＸＹ平面で平面透視することを指す。さらに、光電変換モジュールＭ２において、フレーム１２は、第２封止部材１１との重なり部１２ａ、１２ｂが金属で形成されている。これにより、本実施形態では、比較的熱伝導率の高い金属で構成された重なり部１２ａ、１２ｂより第２封止部材１１に熱が伝わりやすくなる。その結果、本実施形態では、上記熱によって第２封止部材１１に含有された第２吸着剤が温められることにより、吸着された水分が外部に放出されやすくなるため、光電変換部１への水分の浸入をより低減できる。また、本実施形態では、フレーム１２を第１基板２および第２基板８の外周部に設ける
点においてでも、水分の浸入を低減できる。

フレーム１２は、第１基板２および第２基板８の外周における端部を重なり部１２ａ、１２ｂで挟み込むように固定する態様を成している。このようなフレーム１２の材質としては、例えば、アルミニウムおよびステンレス等が挙げられる。なお、本実施形態では、少なくとも、フレーム１２の重なり部１２ａ、１２ｂが金属で構成されていればよいが、フレーム１２全体を金属で形成すれば、より多くの熱を重なり部１２ａ、１２ｂの近傍に位置する第２封止部材１１の第２吸着剤に伝えることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。例えば、光電変換モジュールは、上述のＣＩＳ系などのカルコパイライト系光電変換モジュールに限定されるものではなく、アモルファスシリコンや微結晶シリコンを使用した薄膜太陽電池、カドミウムおよびテルルよりなる光電変換部を有するＣｄＴｅ系の光電変換モジュールに適用できる。また、シリコン基板を用いた結晶系シリコン太陽電池等の光電変換モジュールにも適用可能である。

Ｍ、Ｍ１、Ｍ２：光電変換モジュール
１：光電変換部
１ａ、１ｂ：光電変換セル
２：第１基板
３：下部電極
４：光吸収層
５：バッファ層
６：透光性導電層
７：集電電極
７ａ：グリッド部
７ｂ：接続部
８：第２基板
９：充填材
１０：第１封止部材
１１：第２封止部材
１２：フレーム
１２ａ、１２ｂ：重なり部分
Ｐ１〜Ｐ３：分離溝

Claims

一主面同士が対向するように配置されている第１基板および第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置されている光電変換層と、
前記第１基板と前記第２基板との間において前記光電変換層を囲うように配置されている第１封止部材と、
前記第１基板と前記第２基板との間において前記第１封止部材を囲うように配置されている第２封止部材とを備え、
前記第１封止部材は、水分を化学吸着する第１吸着剤を有し、
前記第２封止部材は、水分を物理吸着する第２吸着剤を有する、光電変換モジュール。
前記第２封止部材は、前記第１封止部材側の部分に比べて前記第１封止部材とは反対側の部分における前記第２吸着剤の含有量が多い、請求項１に記載の光電変換モジュール。
前記第１基板および前記第２基板の周囲を保持するフレームをさらに備え、
該フレームは、前記第１基板および前記第２基板を平面透視して、前記第２封止部材と重なる部分を有するように配置されており、該部分が金属からなる、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
前記第２封止部材は、黒色である、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光電変換モジュール。
前記第２封止部材は、ブチルゴムを含む、請求項４に記載の光電変換モジュール。
前記第１吸着剤は、酸化カルシウムである、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光電変換モジュール。
前記第２吸着剤は、ゼオライトである、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光電変換モジュール。