JP2014072480A

JP2014072480A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2014072480A
Application number: JP2012219224A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Noda; 和宏野田; Atsushi Mukai; 厚史向井; Shigeo Yago; 栄郎矢後
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】−４０℃の低温での可撓性基板の褶曲変形を抑制することができ、これにより温度耐久性を向上させた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールは、可撓性基板の上面に太陽電池セルが形成された太陽電池サブモジュールと、太陽電池サブモジュールの少なくとも太陽電池セルを封止する樹脂層と、太陽電池サブモジュールの太陽電池セル側に設けられた樹脂板の表面保護層と、太陽電池サブモジュールの可撓性基板の下面側に設けられた樹脂板の裏面保護層とを有する。樹脂層は、少なくとも表面保護層側が透明である。−４０℃で可撓性基板に生じる圧縮応力が可撓性基板の降伏点よりも小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性基板を備えた太陽電池モジュールに関し、特に、−４０℃の低温での可撓性基板の褶曲変形を抑制することにより温度耐久性を向上させた太陽電池モジュールに関する。

光吸収により電流を発生する半導体の光電変換層を下部電極（裏面電極）と上部電極（透明電極）とで挟んだ積層構造の太陽電池セルを多数直列に接続して半導体回路を構成し、これを基板の上に形成した太陽電池サブモジュールがある。この太陽電池サブモジュールについて、水分等の進入による劣化を防ぐことを目的として、太陽電池セル等をＥＶＡ等の封止材で封止し、さらに水蒸気バリアフィルム、バックシート、保護部材を設けてモジュール化して太陽電池モジュールとしている。このような太陽電池モジュールでは、保護部材にガラス基板を用いるものが一般的であった。

今般、太陽電池モジュールの大型化に伴い、ガラス基板の代替として保護部材に樹脂板を用いて耐衝撃性と軽量化が図られている。しかしながら、保護部材に樹脂板を使用した場合、太陽電池モジュールに反りが発生して太陽電池セルが割れるという問題が生じるため、太陽電池モジュールの反りを抑える方法が種々提案されている（特許文献１〜３）。

特許文献１には、接着充填材で封止された、光吸収層がＣＩＧＳ膜で構成された太陽電池サブモジュールの表面側に水蒸気バリアフィルム、第１の接着充填層および表面保護層が積層して設けられており、太陽電池サブモジュールの裏面側に第２の接着充填層および裏面保護層が積層して設けられた太陽電池モジュールが開示されている。表面保護層および裏面保護層のうち、少なくとも表面保護層がプラスチックシートで構成されており、このプラスチックシートは熱収縮率が０．０４％以下である。
特許文献１では、表面保護層を構成するプラスチックシートを予め、温度１００〜１４０℃で熱処理することにより、真空ラミネートする工程での反りの発生を抑制している。

また、特許文献２には、表面保護部材と裏面保護部材との間に、透明な封止材により封止された太陽電池セルが配置され、太陽電池セルの少なくとも受光面側の保護部材が透明となされた太陽電池モジュールが開示されている。表面保護部材及び裏面保護部材は厚み１．０ｍｍ以下の合成樹脂製の板状体が、封止材を形成する封止材形成用シートは厚み０．６ｍｍ以下の接着性合成樹脂シートが用いられ、表面保護部材と裏面保護部材とが同じ材質及び同じ厚みとなされると共に全体の厚みが３．０ｍｍ以下となされている。
このように、特許文献２では、表面保護部材と裏面保護部材とを同じ材質及び同じ厚みにすることで、全体の厚みが３．０ｍｍ以下にでき、保護部材の厚みが小さい場合でも反りおよび変形の恐れがないとされている。

特許文献３には、太陽電池セルが封入される封止部と、この封止部に固着されて、太陽光を入射させる透明板と、透明板に対向して配置されて封止部に固着されると共に、太陽光を太陽電池セルに向けて反射させる反射板とを備えた太陽電池モジュールについて、透明板におけるヤング率Ｅ１、断面二次モーメントＩ１、線膨脹係数α１と、封止部におけるヤング率Ｅ２、断面二次モーメントＩ２、線膨脹係数α２と、反射板におけるヤング率Ｅ３、断面二次モーメントＩ３、線膨脹係数α３を用いて、太陽電池モジュール全体の伸縮力（分母）に対する反射板の伸縮力（分子）の比を規定している。ここで、伸縮力というのは、反りの中立軸に対する各部材（透明板、封止部、反射板）の剛性（Ｅ×Ｉ）に線膨脹係数（α）を掛けた値である。
特許文献３では、上記規定により、適切な材料選択や厚み選択を可能にして、太陽電池モジュールの反りの発生を起き難くしている。

特開２０１２−９４７５２号公報特開２００７−２４２６７７号公報特開２０１０−２０５７５７号公報

上述の特許文献１〜３のように、太陽電池モジュールの反りを抑制するものが提案されている。しかしながら、本発明者は、太陽電池モジュールの反りを抑えた場合、特に、−４０℃の低温環境下において、反りを抑えることで発生する内部応力が非常に大きくなり、太陽電池モジュールに可撓性基板を用いた場合、その可撓性基板が内部応力により褶曲変形するという問題点があることを見つけた。しかし、この問題点を解決する手立てがないのが現状である。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、−４０℃の低温での可撓性基板の褶曲変形を抑制することができ、これにより温度耐久性を向上させた太陽電池モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、可撓性基板の上面に太陽電池セルが形成された太陽電池サブモジュールと、太陽電池サブモジュールの少なくとも太陽電池セルを封止する樹脂層と、太陽電池サブモジュールの太陽電池セル側に設けられた樹脂板の表面保護層と、太陽電池サブモジュールの可撓性基板の下面側に設けられた樹脂板の裏面保護層とを有し、樹脂層は、少なくとも表面保護層側が透明であり、−４０℃で可撓性基板に生じる圧縮応力が、可撓性基板の降伏点よりも小さいことを特徴とする太陽電池モジュールを提供するものである。

表面保護層および裏面保護層は、ポリカーボネート樹脂で構成されていることが好ましい。
例えば、可撓性基板は、金属基板であり、−４０℃で可撓性基板に生じる圧縮応力が、１００ＭＰａ以下であることが好ましい。
樹脂層は、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂で構成することもできる。また、樹脂層は複数の樹脂を用いて構成することもできる。
また、樹脂層は、複数の樹脂材から構成されており、可撓性基板側に配置される樹脂材のヤング率が、表面保護層側および裏面保護層側に配置される樹脂材のヤング率よりも大きいことが好ましい。

本発明によれば、−４０℃の低温での可撓性基板の褶曲変形を抑制することができ、温度耐久性に優れた太陽電池モジュールを提供することができる。

（ａ）は、太陽電池モジュールの解析モデルを示す模式図であり、（ｂ）は、金属基板に生じる収縮量を示すグラフである。ＳＵＳ４３０基板の膜厚と圧縮応力との関係を示すグラフである。（ａ）は、本発明の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。本発明の実施形態の太陽電池モジュールの太陽電池サブモジュールの一例を示す模式的断面図である。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の太陽電池モジュールを詳細に説明する。
太陽電池モジュールは、所定の環境（温度範囲）で種々の性能を発揮することが要求されている。そこで、太陽電池モジュールをモデル化した図１（ａ）に示す解析モデル１００を用いて、所定の温度に加熱した後に、−４０℃まで降温し、その温度変化による可撓性の金属基板の影響を調べたところ、図１（ｂ）に示す結果が得られた。なお、図１（ｂ）の直線Ａは、金属基板（可撓性の金属基板１０２）単体の収縮量を示す。

ここで、図１（ａ）に示す解析モデル１００は、可撓性の金属基板１０２（可撓性基板）を透明樹脂層１０４で挟み、各透明樹脂層１０４に、ポリカーボネート製の保護層１０６（表面保護部材と裏面保護部材）を設けたものである。
金属基板１０２は、Ａｌ／ＳＵＳのクラッド材のＡｌ表面に陽極酸化膜（皮膜）が形成されたものであり、詳細には、皮膜３０μｍ／ＳＵＳ／Ａｌクラッド材（１００μｍ）／皮膜３０μｍの構成である。この金属基板１０２単体の線膨脹係数は１０ｐｐｍ／℃である。保護層１０６には、厚さが１ｍｍのポリカーボネート板を用いた。この保護層１０６の線膨脹係数は約７０ｐｐｍ／℃である。透明樹脂層１０４には、厚さが９００μｍのＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）を用いた。太陽電池モジュールにおいては、解析モデル１００以外にも水蒸気バリアフィルム等を有する。しかし、温度変化に伴う収縮量は、保護層、透明樹脂層が支配的であるため、解析モデル１００では水蒸気バリアフィルムを省略している。

図１（ｂ）に示すように、解析モデル１００では、温度１４０℃から−４０℃に降温したときが最も収縮量が大きい。−４０℃における解析モデル１００での金属基板の収縮量は、透明樹脂層１０４（封止材）にヤング率に起因する傾きと、透明樹脂層１０４（封止材）の軟化点に起因する傾き開始点で決まる。
金属基板単体の収縮量と解析モデル１００の状態での金属基板１０２の収縮量の差が小さい場合、金属基板に変形は生じない。一方、収縮量の差が大きく、許容範囲を超える場合、金属基板は褶曲変形する。金属基板の変形の発生は、モジュール化した可撓性の金属基板１０２に発生する圧縮応力の大きさにより支配されている。圧縮応力の大きさが可撓性の金属基板１０２の降伏点よりも小さければ褶曲変形は生じないことを、本発明者は確認している。
このように、本発明では、−４０℃の低温環境下において太陽電池モジュールの可撓性の金属基板に生じる圧縮応力を、可撓性の金属基板の降伏点よりも小さくすることにより、可撓性の金属基板の褶曲変形を抑制できることを知見した。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。

本発明において、降伏点とは、降伏応力のことも含む。また、降伏点が生じないものについては０．２%耐力を降伏点とする。
なお、本発明において、−４０℃を考慮するのは、ＩＥＣ６１６４６の１０.１１（Thermal cycling test）、ＩＥＣ６１６４６の１０.１２（Humidity freeze test）にて規定された信頼評価項目によるものである。

さらに、図１（ａ）に示す解析モデル１００の金属基板１０２に、可撓性の金属基板の基材となるＳＵＳ４３０基板（ヤング率２００ＧＰａ）を用いて、ＳＵＳ４３０基板の膜厚と褶曲変形が発生する応力との関係について調べた。その結果を図２に示す。なお、解析モデル１００の大きさは３０ｃｍ×３０ｃｍとした。
保護層に用いられるポリカーボネート樹脂と、その間に挟まれる可撓性の金属基板は線膨張係数の差が、約６０ｐｐｍ／℃と大きい。そのため、モジュール化後の可撓性の金属基板の線膨張係数はポリカーボネート樹脂の影響を受け、本来よりも大きな熱膨張係数を示す。モジュール化直後、すなわち、ラミネート温度の１４０℃が可撓性の金属基板の圧縮応力が０ＭＰａ点であり、低温に進むにつれて圧縮応力が大きくなる。
図２に示すように、可撓性の金属基板の基材となるＳＵＳ４３０基板の膜厚が５０μｍでは圧縮応力が１００ＭＰａ以下であれば、褶曲変形が生じない。膜厚が１００μｍでは圧縮応力が４５０ＭＰａ以下であれば、褶曲変形が生じない。膜厚が１５０μｍでは圧縮応力が１０００ＭＰａであっても褶曲変形が生じない。

なお、圧縮応力は以下の方法に基づいて測定した。
まず、金属基板上に任意に設定された２点間距離の温度依存性を測定し、金属基板の線膨張係数を見積もる。
そして、金属基板をモジュール化した後、透明な表面保護部材側から、再度金属基板上に任意に設定された２点間距離の温度依存性を測定し、モジュール化後の金属基板線膨張係数を見積もる。
そして、ラミネート温度の１４０℃を、モジュール化後の金属基板の圧縮応力が０ＭＰａ点となる温度とし、以下の関係式より圧縮応力を見積もる。

（関係式）
圧縮応力（ＭＰａ）＝ＳＵＳ４３０ヤング率（ＭＰａ）×−４０℃でのモジュール前後の線膨張率差（ｐｐｍ／℃）×［１４０℃−（−４０℃）］
本発明において、圧縮応力は、以上の方法で測定されたものである。

以下、本発明の実施形態の太陽電池モジュールについて、具体的に説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態の太陽電池モジュールを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の太陽電池サブモジュールを示す模式的平面図である。

図３（ａ）に示す太陽電池モジュール１０は、太陽電池サブモジュール１２と、周縁シール材１４と、充填材１６と、水蒸気バリアフィルム１８と、樹脂板の表面保護層２８と、樹脂板の裏面保護層３０とを有する。
太陽電池サブモジュール１２は、可撓性基板２０とこの可撓性基板２０の上面に形成された光電変換素子２２とを有する。可撓性基板２０および光電変換素子２２の詳細については後で説明する。

図３（ｂ）に示すように、可撓性基板２０上面の周縁部２３には、光電変換素子２２が形成されておらず、周縁部２３に周縁シール材１４が光電変換素子２２を囲むように配置される。
図３（ａ）に示すように、周縁シール材１４で囲まれた領域Ｄが充填材１６で充填されており、充填材１６は周縁シール材１４の上面１４ａまで充填されている。水蒸気バリアフィルム１８が周縁シール材１４の上面１４ａに，充填材１６で埋められた周縁シール材１４で囲まれた領域Ｄを覆うようにして設けられている。

ここで、水蒸気バリアフィルム１８は、後に詳細に説明するが、透明樹脂からなる支持体２４と、この支持体２４上に形成された水蒸気バリア層２６とを有するものである。水蒸気バリアフィルム１８は、支持体２４を周縁シール材１４側にして配置される。
水蒸気バリアフィルム１８の表面１８ａ（水蒸気バリア層２６の表面）に第１樹脂層２９ａを介して樹脂板の表面保護層２８が設けられている。樹脂板の表面保護層２８は、光電変換素子２２側に設けられている。
太陽電池サブモジュール１２の下面１２ａ（可撓性基板２０の下面）に第２樹脂層２９ｂを介して樹脂板の裏面保護層３０が設けられている。
太陽電池サブモジュール１２の光電変換素子２２には、表面保護層２８側からの光が入射される。なお、表面保護層２８側のことを単に表面側ともいう。

太陽電池モジュール１０は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、太陽電池サブモジュール１２を用意する。次に、太陽電池サブモジュール１２の背面電極、または可撓性基板２０の最表面が露出した周縁部２３に周縁シール材１４を配置し、この周縁シール材１４で囲まれた領域Ｄに、充填材１６を周縁シール材１４の上面１４ａに達するまで充填する。そして、水蒸気バリアフィルム１８を、支持体２４を周縁シール材１４側に向けて配置する。さらに、水蒸気バリアフィルム１８の表面１８ａ（水蒸気バリア層２６の表面）に第１樹脂層２９ａを介して表面保護層２８を配置し、太陽電池サブモジュール１２の下面１２ａ（可撓性基板２０の下面）に第２樹脂層２９ｂを介して裏面保護層３０を配置する。このように積層した状態で、例えば、昇降手段、緩衝板、および加熱手段を有する真空ラミネータを用いて、例えば、温度１３０〜１５０℃で、真空／プレス／保持のトータル１５〜３０分の条件で真空ラミネートをする。これにより、図３（ａ）に示す太陽電池モジュール１０を製造することができる。

ここで、太陽電池モジュール１０の可撓性基板２０が、解析モデル１００の可撓性の金属基板１０２に相当し、太陽電池モジュール１０の充填材１６、第１樹脂層２９ａおよび第２樹脂層２９ｂが解析モデル１００の透明樹脂層１０４に相当し、太陽電池モジュール１０の表面保護層２８および裏面保護層３０が、解析モデル１００のポリカーボネート製の保護層１０６に相当する。
太陽電池モジュール１０においては、樹脂板の表面保護層２８および樹脂板の裏面保護層３０と、可撓性基板とは線膨張係数の差が大きい。このため、上述の解析モデル１００と同じく、モジュール化後の可撓性基板２０の線膨張係数は樹脂板の表面保護層２８および裏面保護層３０の影響を受け、本来よりも大きな熱膨張係数を示す。モジュール化の際に加熱され、その温度から降温されると、徐々に圧縮応力が大きくなる。

しかしながら、上述の本発明者の知見から、−４０℃の低温で可撓性基板２０に生じる圧縮応力を、可撓性基板２０の降伏点よりも小さくすることにより、−４０℃の低温での可撓性基板の褶曲変形を抑制することができる。これにより、太陽電池モジュール１０の温度耐久性を向上させることができる。さらには、太陽電池モジュール１０の反りも抑制される。
本発明では、充填材１６、第１樹脂層２９ａおよび第２樹脂層２９ｂと、可撓性基板２０との組み合わせにより、可撓性基板２０に生じる圧縮応力を降伏点よりも小さくすることができる。

以下、太陽電池モジュール１０の各構成について説明する。
周縁シール材１４は、光電変換素子２２への太陽電池モジュール１０の外部からの水分進入を抑制し、太陽電池モジュール１０の性能低下を防止するものである。特に、太陽電池サブモジュール１２に、ＣＩＳまたはＣＩＧＳ等を光電変換層に用いた場合、水分により性能劣化しやすいが、これを抑制することができる。

周縁シール材１４は、例えば、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、アイオノマー（Ｉｏｎｏｍｅｒ）、ＴＰＵ（熱可塑性エラストマー）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＴＰＯ（オレフィン系エラストマー）などを主材料とするのが好ましい。これら主材料にタルク（含水珪酸マグネシウム）、酸化カルシウムなどの吸湿材を含んでもよい。このような材料としては、上記の材料ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、アイオノマー、ＴＰＵ、ＰＶＢ、ＴＰＯの単体、ポリイソブチレンとタルク、酸化マグネシウムの混合物が好ましい。
ここで、水蒸気バリアフィルム１８の支持体２４は、後述するようにＰＥＴ等の樹脂フィルムで構成される。例えば、ＰＥＴは、水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）が５ｇ／ｍ^２／ｄａｙであり、これよりも十分低い水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）でなければ、周縁シール材１４が水分進入経路になってしまう。このことを防ぐために、周縁シール材１４は、水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）に関しては、上記に示したようないずれの材料でも、支持体２４を構成するＰＥＴ等の樹脂フィルムの水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）の半分以下である２．０ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下とすることが好ましい。これにより、周縁シール材１４から電子デバイス１２の電子素子２２への水分の影響を抑制することができる。

充填材１６は、太陽電池サブモジュール１２のうち、少なくとも光電変換素子２２を封止するものであり、樹脂材で構成される。図３（ａ）では、充填材１６は、周縁シール材１４で囲まれた光電変換素子２２を封止している。なお、充填材１６は、特に限定されるものではなく、太陽電池サブモジュール１２を全て封止するものであってもよい。
充填材１６は、光電変換素子２２に光が入射できるように、光電変換素子２２側が透明であれば、それ以外の部分が不透明であってもよい。
ここで、透明とは、透過率として、波長４００〜１４００ｎｍの全光線透過率が８５％であることが好ましく、さらに好ましくは９０％以上であることをいう。

充填材１６には、例えば、ＥＶＡ樹脂、スチレン・ブタジエン・ブチレン・スチレン樹脂（以下、ＳＢＢＳ樹脂ともいう）、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン樹脂（ＳＥＢＳ樹脂）、ポリオレフィン樹脂、およびアクリル樹脂等を用いることができる。

第１樹脂層２９ａおよび第２樹脂層２９ｂについて、−４０℃で可撓性基板２０に生じる圧縮応力が可撓性基板２０の降伏点よりも小さくなるようにするために、例えば、ＥＶＡ樹脂、およびＳＢＢＳ樹脂とＥＶＡ樹脂の積層等を用いることができる。
第１樹脂層２９ａを複数の樹脂材からなる積層構造としたとき、第１樹脂層２９ａでは、可撓性基板２０側に配置される樹脂材のヤング率が、表面保護層２８側に配置される樹脂材のヤング率よりも大きいことが好ましい。また、第２樹脂層２９ｂを複数の樹脂材からなる積層構造としたとき、第２樹脂層２９ｂでも、可撓性基板２０側に配置される樹脂材のヤング率が、裏面保護層３０側に配置される樹脂材のヤング率よりも大きいことが好ましい。第１樹脂層２９ａおよび第２樹脂層２９ｂを積層構造とした場合には、可撓性基板２０側の樹脂材のヤング率を他の樹脂材のヤング率よりも大きくすることが好ましい。このような構成にすることにより、可撓性基板２０に生じる圧縮応力を降伏点よりも小さくしやすくなり、褶曲変形の発生をより一層抑制することができる。

水蒸気バリアフィルム１８は、太陽電池サブモジュール１２、特に光電変換素子２２を水分から保護するためのものである。
水蒸気バリアフィルム１８において、透明樹脂で構成される支持体２４は、例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム等の各種の樹脂フィルム（プラスチックフィルム）が用いられる。
透明樹脂とは、透過率として、波長４００〜１４００ｎｍの全光線透過率が８５％であることが好ましく、さらに好ましくは９０％以上である。
また、支持体２４の厚さを２５０μｍ以下とすることにより、水蒸気透過率を小さくすることができる。このため、支持体２４の厚さは２５０μｍ以下であることが好ましい。

水蒸気バリア層２６は、少なくとも１層以上の無機化合物の層（以下、無機層ともいう）により構成され、これにより、水蒸気バリア性を発現する。なお、無機層は、支持体２４、または後述する有機膜との界面付近では酸化されてもよい。

水蒸気バリア層２６の無機層は、ダイヤモンド様化合物、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸化窒化物または金属酸化炭化物等の無機化合物により構成される。また、上記無機化合物は、例えば、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、ケイ素を含むダイヤモンド様炭素、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＣｅもしくはＴａから選ばれる１種以上の金属を含む酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、または酸化炭化物等が例示される。
これらの中でも、Ｓｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、およびＴｉから選ばれる金属の酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましく、特に、ＳｉもしくはＡｌの金属酸化物、窒化物または酸化窒化物が好ましい。これらの無機層は、例えば、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等によって成膜される。

また、水蒸気バリアフィルム１８としては、例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム等の各種の樹脂フィルムの支持体２４上に下地層としての有機化合物の層（以下、有機層ともいう）を形成され、この有機層上に、上述の無機層が形成された構成でもよい。このような構成の水蒸気バリアフィルム１８によれば、より高い水蒸気バリア性を得ることができる。さらに、水蒸気バリアフィルム１８としては、支持体２４上に、水蒸気バリア層２６として有機層、無機層および有機層を積層する構成であってもよい。

なお、下地層となる有機化合物としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、メタクリル酸―マレイン酸共重合体、ポリスチレン、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、セルロースアシレート、ポリウレタン、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、フルオレン環変性ポリカーボネート、脂環変性ポリカーボネート、またはフルオレン環変性ポリエステル等が例示される。これらのうち、特に、アクリル樹脂およびメタクリル樹脂が好ましい。
このような有機層は、例えば、ロールコート法、スプレーコート法などの公知の塗布手段を用いる塗布法、フラッシュ蒸着法等によって成膜される。
また、水蒸気バリアフィルム１８において、必要な透明性を確保することができれば、水蒸気バリアフィルム１８の表面および裏面の少なくとも一方に、密着層、平坦化層、反射防止層等の各種の機能を発現する層が１層以上、形成されていてもよい。

表面保護層２８は、太陽電池モジュール１０を屋外に設置した場合、雨、雹、あられ、雪、石等がぶつかることがあるが、これらによって外部から加わる外力、衝撃等から太陽電池サブモジュール１２を保護するものである。また、表面保護層２８は、汚れ等から太陽電池モジュール１０を保護するとともに、汚れ等による太陽電池サブモジュール１２への入射光量の低下を抑制するものである。
裏面保護層３０は、太陽電池モジュール１０を裏側から保護するものである。
表面保護層２８および裏面保護層３０は、樹脂板で構成されるものであるが、例えば、ポリカーボネート樹脂、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等で構成される。

なお、表面保護層２８および裏面保護層３０の厚さは、例えば、０．５〜２．５ｍｍであり、好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。
表面保護層２８および裏面保護層３０の厚さが０．５ｍｍ未満では、外部から加わる外力、衝撃等から太陽電池サブモジュール１２を十分に保護することができない。一方、表面保護層２８および裏面保護層３０の厚さが２．５ｍｍを超えると、真空ラミネート時に上下方向で温度分布が大きくなり、太陽電池モジュール１０が反ってしまうことがある。また、材料コストからも薄いほうが望ましい。

次に、太陽電池サブモジュール１２について、図４を参照して詳細に説明する。
図４に示す太陽電池サブモジュール１２は、可撓性基板２０の上面に、積層構造を有する太陽電池セル５０が複数、直列接合されて光電変換素子２２が形成されている。太陽電池セル５０は、下部電極（背面電極）５２、ＣＩＧＳの半導体化合物からなる光電変換層５４、バッファ層５６および上部電極（透明電極）５８が積層されている。また、太陽電池サブモジュールは第１の導電部材６２と第２の導電部材６４とを有する。

可撓性基板２０は、例えば、基材４０と、Ａｌ（アルミニウム）基材４２と、絶縁層４４とから構成される金属基板である。
基材４０とＡｌ基材４２とは、一体的に形成されている。さらに、絶縁層４４は、Ａｌ基材４２の表面を陽極酸化してなる、Ａｌのポーラス構造の陽極酸化膜である。なお、基材４０とＡｌ基材４２とが積層されて一体化されたクラッド基材を金属基材４３という。
可撓性基板２０は、例えば、平板状であり、その形状および大きさ等は太陽電池サブモジュールの大きさ等に応じて適宜決定される。

太陽電池サブモジュール１２においては、可撓性基板２０を構成する（金属）基材４０は、炭素鋼、耐熱鋼、またはステンレス鋼が用いられる。
炭素鋼は、例えば、炭素含有量が０．６質量％以下の機械構造用炭素鋼が用いられる。機械構造用炭素鋼としては、例えば、一般的にＳＣ材と呼ばれるものが用いられる。
また、ステンレス鋼（約１０ｐｐｍ／℃）としては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３６、ＳＵＳ４４４等を用いることができる。これ以外にも、一般的にＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）と呼ばれるものが用いられる。さらには、コバール合金（５ｐｐｍ／℃）、チタンまたはチタン合金を用いてもよい。チタンとしては、純Ｔｉ（９．２ｐｐｍ／℃）が用いられ、チタン合金としては、展伸用合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎが用いられる。

基材４０の厚さは、可撓性に影響するので、過度の剛性不足を伴わない範囲で薄くすることが好ましい。可撓性と強度（剛性）とのバランス、ハンドリング性等を考慮し、可撓性基板２０が可撓性を有するものとするためには、基材４０の厚さは、例えば、１０〜８００μｍであり、好ましくは３０〜３００μｍである。より好ましくは５０〜１５０μｍである。基材４０の厚さを薄くすることは、原材料コストの面からも望ましく、表面に形成した層のクラック発生曲げ半径も小さくできる。

Ａｌ基材４２は、Ａｌを主成分とするものであり、主成分がアルミニウムとは、アルミニウム含有量が９０質量％以上であることをいう。Ａｌ基材４２には、ＡｌおよびＡｌ合金が、各種、利用可能である。
Ａｌ基材４２には、例えば、アルミニウムハンドブック第４版（軽金属協会（１９９０））に記載の公知の素材のもの、具体的には、ＪＩＳ１０５０材、ＪＩＳ１１００材などの１０００系合金、ＪＩＳ３００３材、ＪＩＳ３００４材、ＪＩＳ３００５材などの３０００系合金、ＪＩＳ６０６１材、ＪＩＳ６０６３材、ＪＩＳ６１０１材などの６０００系合金、国際登録合金３１０３Ａ等を用いることができる。
特に、不純物の少ない、９９質量％以上の純度のＡｌであることが好ましい。純度としては、例えば、９９．９９質量％Ａｌ、９９．９６質量％Ａｌ、９９．９質量％Ａｌ、９９．８５質量％Ａｌ、９９．７質量％Ａｌ、９９．５質量％Ａｌ等が好ましい。
また、高純度Ａｌではなくても、工業用Ａｌも利用可能である。工業用Ａｌを用いることにより、コストの点で有利である。ただし、絶縁層４４の絶縁性の点で、Ａｌ中にＳｉが析出していないことが重要である。

Ａｌ基材４２の厚さは、特に限定はなく、適宜、選択できるが、太陽電池サブモジュール１２となった状態において、０．１μｍ以上であり、かつ基材４０の厚さ以下であるのが好ましい。なお、Ａｌ基材４２は、Ａｌ表面の前処理、陽極酸化による絶縁層４４の形成、光電変換層５４の成膜時のＡｌ基材４２と基材４０との面における金属間化合物の生成等によって、厚さが、減少する。従って、後述するＡｌ基材４２の形成時における厚さは、これらに起因する厚さ減少を加味して、太陽電池サブモジュール１２となった状態で、基材４０と絶縁層４４との間にＡｌ基材４２が残存している厚さとすることが、重要である。このため、Ａｌ基材４２の厚さとしては、陽極酸化による絶縁層を形成するため１０〜５０μｍ必要とされる。
また、絶縁層４４の表面４４ａの表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａで１μｍ以下であり、好ましくは、０．５μｍ以下、より好ましくは、０．１μｍ以下である。

Ａｌ基材４２の上（基材４０と反対側面）に絶縁層４４が形成される。
ここで、絶縁層４４を構成するポーラス構造の陽極酸化膜は、数１０ｎｍの細孔を有する酸化アルミナ被膜であり、被膜のヤング率が低いことにより、曲げ耐性や高温時の熱膨張差により生じるクラック耐性が高いものとなる。

絶縁層４４の厚さは２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がさらに好ましい。絶縁層４４の厚さが過度に厚い場合、可撓性が低下すること、および絶縁層４４の形成に要するコスト、時間がかかるため好ましくない。現実的には、絶縁層４４の厚さは、最大５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。このため、絶縁層４４の好ましい厚さは、２〜５０μｍである。

太陽電池サブモジュール１２では、可撓性基板２０として、例えば、厚さ５０〜２００μｍの金属基材４３上に、陽極酸化により複数の細孔を有する絶縁層４４（絶縁性酸化膜）が形成されたものであり、高い絶縁性が確保されている。
可撓性基板２０は、Ａｌ基材４２を陽極酸化して絶縁層４４を形成した後、特定の封孔処理をしてもよい。その製造工程には、必須の工程以外の各種の工程が含まれていてもよい。例えば、付着している圧延油を除く脱脂工程、Ａｌ基材４２の表面のスマットを溶解するデスマット処理工程、Ａｌ基材４２の表面を粗面化する粗面化処理工程、Ａｌ基材４２の表面に陽極酸化皮膜を形成させる陽極酸化処理工程および陽極酸化皮膜のマイクロポアを封孔する封孔処理を経て可撓性基板２０とすることが好ましい。

なお、可撓性基板２０は、基材４０、Ａｌ基材４２および絶縁層４４の全てを、可撓性を有するもの、すなわち、フレキシブルなものとすることにより、可撓性基板２０全体として、フレキシブルなものになる。これにより、例えば、ロールツーロール方式で、可撓性基板２０の絶縁層４４側に、後述するアルカリ供給層、下部電極、光変換層および上部電極等を形成することができる。
例えば、各製膜工程の合間に素子を分離、集積させるためのスクライブ工程をロールツーロール方式での製造に加えることで複数の太陽電池セル５０を電気的に直列接続させた光電変換素子２２を作製することができる。

可撓性基板２０については、基材４０の一面のみにＡｌ基材４２および絶縁層４４を形成するのに限定はされず、基材４０の両面にＡｌ基材４２が形成され、一方のＡｌ基材４２に絶縁層４４が形成されたもの、または基材４０の両面にＡｌ基材４２および絶縁層４４を形成したものを基板としてもよい。可撓性基板２０としては、Ａｌ層が単層、すなわち、Ａｌ基板に上述の陽極酸化膜により構成される絶縁層が設けられたものであってもよい。また、可撓性基板２０としては、Ａｌ基材以外の単層構造であってもよく、陽極酸化により金属基板表面上に生成する金属酸化膜が絶縁体である材料を利用することができる。具体的には、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）等、並びにそれらの合金を用いることができる。
また、可撓性基板２０としては、耐熱性向上のために軟鋼、ステンレス鋼等の鉄鋼板上に上記金属の層を圧延または溶融メッキにより形成した所謂、クラッド材であっても良い。
このように、可撓性基板２０は、金属、合金および酸化物等から構成されるものであり、これらの性質および膜厚から水蒸気を透過するものではない。

ここで、絶縁層４４（可撓性基板２０）と下部電極５２との間、すなわち、絶縁層４４の表面４４ａに、光電変換層５４へのアルカリ金属の供給源として、アルカリ供給層６０が形成されている。このアルカリ供給層６０は光電変換素子２２に含まれる。
アルカリ金属、特にＮａが、ＣＩＧＳからなる光電変換層５４に拡散されると光電変換効率が高くなることが知られている。
このアルカリ供給層６０は、光電変換層５４にアルカリ金属を供給するための層であり、アルカリ金属を含む化合物の層である。絶縁層４４と下部電極５２との間に、このようなアルカリ供給層６０を有することにより、光電変換層５４の成膜時に、下部電極５２を通してアルカリ金属が光電変換層５４に拡散し、光電変換層５４の変換効率を向上することができる。

アルカリ供給層６０は、特に限定されるものではないが、液相法によって形成されたものが最も好ましい。以下、液相法により形成されたアルカリ供給層６０について詳細に説明する。アルカリ供給層６０は、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩層である。

アルカリ金属ケイ酸塩層のアルカリ金属は、ナトリウムであることが好ましく、リチウムとナトリウム、またはカリウムとナトリウムのように、ナトリウムと、リチウムまたはカリウムの２種を含むことがより好ましい。このようにナトリウムとリチウムまたはカリウムを併用することにより絶縁性を高くすることができ、発電効率を上げることができる。

液相法で形成するアルカリ金属ケイ酸塩層のケイ素源及びアルカリ金属源としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムが好ましく挙げられる。ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムの製法は、湿式法、乾式法などが知られており、酸化ケイ素を、それぞれ水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムで溶解するなどの手法によって作製することができる。また、種々のモル比のアルカリ金属ケイ酸塩が市販されており、これを利用することもできる。

ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムとしては、種々のモル比のケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウムが市販されている。ケイ素とアルカリ金属の割合を示す指標として、ＳｉＯ_２／Ａ_２Ｏ（Ａ：アルカリ金属）のモル比がしばしば用いられている。例えば、ケイ酸リチウムとしては、日産化学工業株式会社のリチウムシリケート３５、リチウムシリケート４５、リチウムシリケート７５などがある。ケイ酸カリウムとしては、１号ケイ酸カリウム、２号ケイ酸カリウムなどが市販されている。

ケイ酸ナトリウムとしては、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、１号ケイ酸ナトリウム、２号ケイ酸ナトリウム、３号ケイ酸ナトリウム、４号ケイ酸ナトリウムなどが知られており、ケイ素のモル比を数十まで高めた高モルケイ酸ナトリウムも市販されている。

アルカリ金属として、ナトリウムと、リチウムまたはカリウムの２種を含む場合には、ケイ酸ナトリウムとケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムのように２種を供給源として用いてもよいし、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩層がケイ酸リチウムとケイ酸ナトリウムを含む場合には、ケイ酸リチウムと水酸化ナトリウム、または水酸化リチウムとケイ酸ナトリウムとを、アルカリ金属ケイ酸塩層がケイ酸カリウムとケイ酸ナトリウムを含む場合には、水酸化カリウムとケイ酸ナトリウム、またはケイ酸カリウムと水酸化ナトリウムとを、それぞれ水と任意の比率で混合することによっても、ケイ酸リチウムとケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウムとケイ酸ナトリウムを含むアルカリ金属ケイ酸塩層を作製することができる。また、供給源として、それぞれ、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩を添加してもよい。例えば、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、リン酸塩、塩化物、臭化物、ヨウ化物などが用いられる。

上述のケイ素源及びアルカリ金属源を、それぞれ水と任意の比率で混合することにより、本発明のアルカリ金属ケイ酸塩層の塗布液を得ることができる。水の添加量を変更することにより塗布液の粘度を調整し、適切な塗布条件を定めることができる。塗布液を基板上に塗布する方法としては特に限定されるものではなく、例えば、ドクターブレード法、ワイヤーバー法、グラビア法、スプレー法、ディップコート法、スピンコート法およびキャピラリーコート法等の手法を用いることができる。

塗布液を基板上に塗布した後、熱処理を行うことによりアルカリ金属ケイ酸塩層を作製することができるが、この際の熱処理を大気圧より低い圧力下、好ましくは全圧１×１０^４Ｐａ以下、より好ましくは全圧１×１０^２Ｐａ以下、さらに好ましくは１Ｐａ以下、特に好ましくは１×１０^−２Ｐａ以下の雰囲気下である。

熱処理後のアルカリ金属ケイ酸塩層の厚さは０．０１〜２μｍ、好ましくは０．０５〜１．５μｍ、さらには０．１〜１μｍであることが好ましい。アルカリ金属ケイ酸塩層の厚さが２μｍよりも厚くなると、熱処理時のアルカリ金属ケイ酸塩の収縮量が大きくなってクラックが発生しやすくなるため、好ましくない。

なお、アルカリ金属ケイ酸塩層はホウ素を含んでもよく、ホウ素はケイ素−酸素からなるガラスネットワークに取り込まれて均一なガラスを形成する。これによって、ガラスのミクロな構造が変化し、ガラス中でのアルカリ金属イオンの安定性が向上するために、アルカリ金属イオンの遊離が抑制され、アルカリ金属イオンの表面への偏析が起こらなくなるものと推定される。従って、アルカリ金属ケイ酸塩層は、ホウ素と、ケイ素と、アルカリ金属が単一層として形成されるものであり、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩層の表面にホウ素を含む層が形成されているようなものは含まない。
ホウ素源としては、ホウ酸、四ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩が挙げられる。

以上のように、アルカリ供給層６０としては、珪酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２・ｘＨ_２Ｏｎ＝３〜３．３）、リチウムシリケート、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）を焼成し、Ｎａを含むガラス層（液相ガラス層）を形成することが最も好ましい。
また、液相法によって形成されたもの以外に、スパッタ法を用いて、ソーダライムガラススパッタ層をアルカリ供給層６０として形成してもよい。
また、アルカリ供給層６０には、限定はなく、ＮａＯ₂、Ｎａ₂Ｓ、Ｎａ₂Ｓｅ、ＮａＣｌ、ＮａＦ、モリブデン酸ナトリウム塩など、アルカリ金属を含む化合物（アルカリ金属化合物を含む組成物）を主成分とするものが、各種、利用可能である。特に、ＳｉＯ₂（酸化ケイ素）を主成分としてＮａＯ₂（酸化ナトリウム）を含む化合物であるのが好ましい。
なお、ＳｉＯ_２とＮａＯ_２の化合物は、耐湿性に乏しく、Ｎａ成分が分離して炭酸塩になり易いので、Ｃａを添加した金属成分はＳｉ−Ｎａ−Ｃａの３成分とした酸化物がより好ましい。

なお、本発明においては、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源は、アルカリ供給層６０のみに限定はされない。
例えば、絶縁層４４が、前述のポーラス型の陽極酸化膜である場合には、アルカリ供給層６０に加え、絶縁層４４のポーラスの中にもアルカリ金属を含む化合物を導入して、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源としてもよい。あるいは、特にアルカリ供給層６０を有さず、絶縁層４４のポーラスの中のみにアルカリ金属を含む化合物を導入して、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源としてもよい。
一例として、スパッタリングによってアルカリ供給層６０を成膜した場合には、絶縁層４４中にはアルカリ金属を含む化合物が存在しない、アルカリ供給層６０のみを成膜することができる。また、絶縁層４４はポーラス型陽極酸化膜であり、かつ、アルカリ供給層６０をゾルゲル反応や珪酸Ｎａ水溶液の脱水乾燥によって成膜した場合には、アルカリ供給層６０のみならず、絶縁層４４のポーラス層中にもアルカリ金属を含む化合物を導入して、絶縁層４４およびアルカリ供給層６０の両者を、光電変換層５４へのアルカリ金属供給源とすることができる。

太陽電池サブモジュール１２において、下部電極５２は、隣り合う下部電極５２と所定の間隙（Ｐ１）５３を設けて配列されて、アルカリ供給層６０の上に形成されている。また、各下部電極５２の間隙５３を埋めつつ、光電変換層５４が下部電極５２の上に形成されている。この光電変換層５４の表面にバッファ層５６が形成されている。
光電変換層５４とバッファ層５６とは、下部電極５２の上で、所定の間隙（Ｐ２）５７を設けて配列される。なお、下部電極５２の間隙５３と、光電変換層５４（バッファ層５６）との間隙５７は、太陽電池セル５０の配列方向の異なる位置に形成される。

さらに、光電変換層５４（バッファ層５６）の間隙５７を埋めるように、バッファ層５６の表面に上部電極５８が形成されている。
上部電極５８、バッファ層５６および光電変換層５４は、所定の間隙（Ｐ３）５９を設けて配列される。また、この間隔５９は、前記下部電極５２の間隙と、光電変換層５４（バッファ層５６）との間隙とは異なる位置に設けられる。
太陽電池サブモジュール１２において、各太陽電池セル５０は、下部電極５２と上部電極５８により、可撓性基板２０の長手方向（矢印Ｌ方向）に、電気的に直列に接続されている。

下部電極５２は、例えば、Ｍｏ膜で構成される。光電変換層５４は、光電変換機能を有する半導体化合物、例えば、ＣＩＳ膜、ＣＩＧＳ膜で構成される。さらに、バッファ層５６は、例えば、ＣｄＳで構成され、上部電極５８は、例えば、ＺｎＯで構成される。
なお、太陽電池セル５０は、可撓性基板２０の長手方向Ｌと直交する幅方向に長く伸びて形成されている。このため、下部電極５２等も可撓性基板２０の幅方向に長く伸びている。

図４に示すように、右端の下部電極５２上に第１の導電部材６２が接続されている。この第１の導電部材６２は、後述する負極からの出力を外部に取り出すためのものである。
第１の導電部材６２は、例えば、細長い帯状の部材であり、可撓性基板２０の幅方向に略直線状に伸びて、右端の下部電極５２上に接続されている。また、図４に示すように、第１の導電部材６２は、例えば、銅リボン６２ａがインジウム銅合金の被覆材６２ｂで被覆されたものである。この第１の導電部材６２は、例えば、超音波半田により下部電極５２に接続される。あるいは第１の導電部材６２は、銅箔にＩｎ−Ｓｎを溶融メッキし、エンボス構造を有する導電テープであってもよく、この導電テープはローラーによる圧着により下部電極５２に貼り合せることにより接続される。

他方、左端の下部電極５２上には、第２の導電部材６４が形成される。
第２の導電部材６４は、後述する正極からの出力を外部に取り出すためのもので、第１の導電部材６２と同様に細長い帯状の部材であり、可撓性基板２０の幅方向に略直線状に伸びて、左端の下部電極５２に接続されている。
第２の導電部材６４は、第１の導電部材６２と同様の構成のものであり、例えば、銅リボン６４ａがインジウム銅合金の被覆材６４ｂで被覆されたものであるが、第１の導電部材６２と同様に導電テープにより接続してもよい。
なお、第１の導電部材６２および第２の導電部材６４は、モジュール化の際に外部に延出され、端子等に接続される。

図４に示す太陽電池サブモジュール１２において、長手方向Ｌの端部で露出されている下部電極５２が、図３（ｂ）に示す周縁部２３に相当し、ここに周縁シール材１４が設けられる。なお、周縁シール材１４は、下部電極５２上ではなく、下部電極５２をスクライブ等により除去してアルカリ供給層６０の表面６０ａ上に設けてもよい。さらには、下部電極５２およびアルカリ供給層６０をスクライブ等により除去し、絶縁層４４の表面４４ａに周縁シール材１４を設けてもよい。いずれの場合でも、周縁シール材１４との良好な密着性が得られ、太陽電池モジュール１０内部への水分の進入を抑制することができる。

太陽電池サブモジュール１２では、太陽電池セル５０に、上部電極５８側から光が入射されると、この光が上部電極５８およびバッファ層５６を通過し、光電変換層５４で起電力が発生し、例えば、上部電極５８から下部電極５２に向かう電流が発生する。なお、図４に示す矢印は、電流の向きを示すものであり、電子の移動方向は、電流の向きとは逆になる。このため、光電変換部４８では、図４中、左端の下部電極５２が正極（プラス極）になり、右端の下部電極５２が負極（マイナス極）になる。
太陽電池サブモジュール１２で発生した電力を、第１の導電部材６２と第２の導電部材６４から、太陽電池サブモジュール１２の外部に取り出すことができる。
ここで、第１の導電部材６２が負極であり、第２の導電部材６４が正極である。また、第１の導電部材６２と第２の導電部材６４とは極性が逆であってもよく、太陽電池セル５０の構成、太陽電池サブモジュール１２構成等に応じて、適宜変わるものである。
また、各太陽電池セル５０を、下部電極５２と上部電極５８により可撓性基板２０の長手方向Ｌに直列接続されるように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、各太陽電池セル５０が、下部電極５２と上部電極５８により幅方向に直列接続されるように、各太陽電池セル５０を形成してもよい。

下部電極５２および上部電極５８は、いずれも光電変換層５４で発生した電流を取り出すためのものである。下部電極５２および上部電極５８は、いずれも導電性材料からなる。光入射側の上部電極５８は透光性を有する必要がある。

下部電極５２は、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、またはＷ、およびこれらを組合わせたものにより構成される。この下部電極５２は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。下部電極５２は、Ｍｏで構成することが好ましい。
下部電極５２は、厚さが１００ｎｍ以上であることが好ましく、０．４５〜１．０μｍであることがより好ましい。
また、下部電極５２の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の気相成膜法により形成することができる。

上部電極５８は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＳｎＯ_２、および、これらを組合わせたものにより構成される。この上部電極５８は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、上部電極５８の厚さは、特に制限されるものではなく、０．３〜１μｍが好ましい。
また、上部電極５８の形成方法は、特に制限されるものではなく、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の気相成膜法または塗布法により形成することができる。

バッファ層５６は、上部電極５８の形成時の光電変換層５４を保護すること、上部電極５８に入射した光を光電変換層５４まで透過させるために形成されている。
このバッファ層５６は、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、またはＺｎＳ（Ｏ、ＯＨ）およびこれらの組合わせたものにより構成される。
バッファ層５６は、厚さが、０．０３〜０．１μｍが好ましい。また、このバッファ層５６は、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成される。

光電変換層５４は、上部電極５８およびバッファ層５６を通過して到達した光を吸収して電流が発生する層であり、光電変換機能を有する。光電変換層５４は、ＣＩＧＳ膜で構成されており、ＣＩＧＳ膜はカルコパイライト結晶構造を有する半導体からなる。ＣＩＧＳ膜の組成は、例えば、Ｃｕ（Ｉｎ_1-xＧａ_x）Ｓｅ₂（ＣＩＧＳ）である。

ＣＩＧＳ膜の形成方法としては、１）多源蒸着法、２）セレン化法、３）スパッタ法、４）ハイブリッドスパッタ法、および５）メカノケミカルプロセス法等が知られている。
その他のＣＩＧＳの成膜法としては、スクリーン印刷法、近接昇華法、ＭＯＣＶＤ法、およびスプレー法（ウェット成膜法）などが挙げられる。例えば、スクリーン印刷法（ウェット成膜法）またはスプレー法（ウェット成膜法）等で、Iｂ族元素、IIIｂ族元素、およびVIｂ族元素を含む微粒子膜を基板上に形成し、熱分解処理（この際、VIｂ族元素雰囲気での熱分解処理でもよい）を実施するなどにより、所望の組成の結晶を得ることができる（特開平９−７４０６５号公報、特開平９−７４２１３号公報等）。
このような成膜方法は、基板上でＣＩＧＳを形成する際にいずれも５００℃以上であれば、良好な光電変換効率を示すが、ロールツーロール方式での製造を考慮すると、プロセス時間が短い多源蒸着法が好ましい。とりわけ、バイレイヤー法が好適である。

前述のように、本発明の太陽電池サブモジュール１２は、前述の可撓性基板２０の上に、太陽電池セル５０を直列接合して作製して、製造するが、その製造方法は、公知の各種の太陽電池と同様に行えばよい。
以下、図４に示す太陽電池サブモジュール１２の製造方法の一例を説明する。
まず、上述のようにして形成された可撓性基板２０を用意する。次に、可撓性基板２０の絶縁層４４の表面４４ａに、例えば、Ｎａ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、Ｈ_３ＢＯ_３の混合液を焼成し、Ｎａを含むガラス層をアルカリ供給層６０として形成する。なお、スパッタ法を用いて、ソーダライムガラススパッタ層をアルカリ供給層６０として形成してもよい。

次に、アルカリ供給層６０の表面に下部電極５２となるＭｏ膜を、例えば、成膜装置を用いて、スパッタ法により形成する。
次に、例えばレーザースクライブ法を用いて、Ｍｏ膜の所定位置をスクライブして、可撓性基板２０の幅方向に伸びた間隙５３を形成する。これにより、間隙５３により互いに分離された下部電極５２が形成される。

次に、下部電極５２を覆い、かつ間隙５３を埋めるように、光電変換層５４（ｐ型半導体層）として、ＣＩＧＳ膜を形成する。このＣＩＧＳ膜は、前述のいずれか成膜方法により、形成される。
次に、光電変換層５４（ＣＩＧＳ膜）上にバッファ層５６となるＣｄＳ層（ｎ型半導体層）を、例えば、ＣＢＤ（ケミカルバス）法により形成する。これにより、ｐｎ接合半導体層が構成される。
次に、間隙５３とは太陽電池セル５０の配列方向に異なる所定位置を、例えばレーザースクライブ法を用いてスクライブして、可撓性基板２０の幅方向に伸びた、下部電極５２にまで達する間隙５７を形成する。

次に、バッファ層５６上に、間隙５７を埋めるように、上部電極５８となる、例えば、ＩＴＯ層、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ層を、スパッタ法や塗布法により形成する。
次に、間隙５３および間隙５７とは、太陽電池セル５０の配列方向に異なる所定位置を、例えばレーザースクライブ法を用いてスクライブして、可撓性基板２０の幅方向に伸びた、下部電極５２にまで達する間隙５９を形成する。これにより、太陽電池セル５０が形成される。

次に、可撓性基板２０の長手方向Ｌにおける左右側の端の下部電極５２上に形成された各太陽電池セル５０を、例えば、レーザースクライブまたはメカニカルスクラブにより取り除いて、下部電極５２を表出させる。次に、右側の端の下部電極５２上に第１の導電部材６２を、左側の端の下部電極５２上に第２の導電部材６４を、例えば、超音波半田を用いて接続する。これにより、図４に示すように、複数の太陽電池セル５０が電気的に直列に接続された光電変換素子２２を可撓性基板２０上に形成することができる。

太陽電池モジュール１０においては、上述の−４０℃で可撓性基板２０に褶曲変形が生じないことに加えて、以下の効果も奏する。
太陽電池モジュール１０では、バックシートを設けることなく、水蒸気を透過させない可撓性基板２０を用いているため、図３（ａ）に示すように、水分の進入経路Ｐを水蒸気バリアフィルム１８の支持体２４だけとし、水蒸気進入断面積を半減できる構造にしている。これにより、水蒸気透過率を下げることができる。
これに対して、従来のバックシートを有する太陽電池モジュールでは、本実施形態の太陽電池モジュール１０の水分の進入経路Ｐに加えて、バックシートの支持体も水分の進入経路となっている。本実施形態の太陽電池モジュール１０は、従来よりも水分の進入経路Ｐを減らすことにより、水蒸気進入量を減らすことができる。これにより、太陽電池サブモジュール１２の光電変換素子２２が水分に対して敏感なものであっても、太陽電池サブモジュール１２の光電変換素子２２の劣化を抑制することができ、太陽電池モジュール１０の長寿命化を実現できる。このように、本発明では、太陽電池モジュール１０に関し、長期にわたり、高い信頼性を確保することができる。

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の太陽電池モジュールについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

以下、本発明の太陽電池モジュールについて、より具体的に説明する。
本実施例においては、下記表１に示す構成の実験例１〜実験例６の太陽電池モジュールを作製し、可撓性基板の褶曲変形の有無を調べた。その結果を下記表１に示す。
なお、可撓性基板の褶曲変形については、モジュール化後に−４０℃の低温に下げ、室温（２５℃）に戻したときに目視評価で、可撓性基板の褶曲変形の有無を確認した。
また、実験例１、２、４については、圧縮応力を上述の方法により算出し、この結果を図２のグラフに示す。

実験例１〜実験例６の太陽電池モジュールの構成は、図１（ａ）に示す太陽電池モジュール１０と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
実験例１〜実験例６の太陽電池モジュールにおいて、可撓性基板には、Ａｌ（４０μｍ厚み）／ＳＵＳ４３０（５０μｍ厚み）／Ａｌ（４０μｍ厚み）のクラッド材の表面に、絶縁層として、厚み１０μｍの陽極酸化膜が形成されたものを用いた。なお、可能性基板の大きさは３０ｃｍ×３０ｃｍとした。
太陽電池セルは、光電変換層にＣＩＧＳ膜を用いたものである。
水蒸気バリアフィルムには、厚さ１００μｍのＰＥＴ製の支持体、有機層およびＳｉＮの無機層（水蒸気バリア層）からなるものを用いた。
表面保護層２８および裏面保護層３０には、厚さが１ｍｍのポリカーボネート板を用いた。周縁シール材には、ポリイソブチレンを用いた。
また、充填材１６には厚さが４５０μｍのＥＶＡ樹脂を用い、第１樹脂層２９ａおよび第２樹脂層２９ｂは、下記表１に示す組成および厚さのものを用いた。

表１において、「ＥＶＡ（４５０μｍ）」は、厚さが４５０μｍのＥＶＡ樹脂（三井化学東セロ社製、−４０℃のヤング率１３００ＭＰａ）を示し、「ＥＶＡ（９００μｍ）」は、上記厚さが４５０μｍのＥＶＡ樹脂を２枚重ねたものを示す。「ＳＢＢＳ（４５０μｍ）」は、厚さが４５０μｍのスチレン・ブタジエン・ブチレン・スチレン樹脂（旭化成社製、−４０℃のヤング率２００ＭＰａ）を示す。

上記表１に示すように、実験例１では、２５℃で褶曲変形が生じた。しかし、同じくＥＶＡ樹脂を用いた実験例２、３では−４０℃で褶曲変形は生じなかった。これはラミネート時間を短縮して、ＥＶＡ樹脂の架橋度を下げ、１４０℃よりも低い温度でモジュール化することで、−４０℃での収縮量を低減したためである。ＥＶＡ樹脂に変えてＳＢＢＳ樹脂を用いた実験例４、５でも−４０℃で褶曲変形は生じなかった。その他、ＥＶＡ樹脂とＳＢＢＳ樹脂を積層した実験例６でも、−４０℃において褶曲変形が生じなかった。
なお、実験例１、２、４について、圧縮応力を測定したところ、実験例１は、可撓性基板の圧縮応力が１００ＭＰａ以上であったが、実験例２、４は、可撓性基板の圧縮応力が１００ＭＰａ以下であった。

１０太陽電池モジュール
１２太陽電池サブモジュール
１４周縁シール材
１６充填材
１８水蒸気バリアフィルム
２０可撓性基板
２２電子素子
２４支持体
２６水蒸気バリア層
２８表面保護層
２９ａ第１樹脂層
２９ｂ第２樹脂層
３０裏面保護層

Claims

可撓性基板の上面に太陽電池セルが形成された太陽電池サブモジュールと、
前記太陽電池サブモジュールの少なくとも前記太陽電池セルを封止する樹脂層と、
前記太陽電池サブモジュールの前記太陽電池セル側に設けられた樹脂板の表面保護層と、
前記太陽電池サブモジュールの前記可撓性基板の下面側に設けられた樹脂板の裏面保護層とを有し、
前記樹脂層は、少なくとも前記表面保護層側が透明であり、
−４０℃で前記可撓性基板に生じる圧縮応力が、前記可撓性基板の降伏点よりも小さいことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記表面保護層および前記裏面保護層は、ポリカーボネート樹脂で構成されている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記可撓性基板は、金属基板であり、−４０℃で前記可撓性基板に生じる圧縮応力が、１００ＭＰａ以下である請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
前記樹脂層は、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂で構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
前記樹脂層は、複数の樹脂材から構成されており、前記可撓性基板側に配置される樹脂材のヤング率が、前記表面保護層側および前記裏面保護層側に配置される樹脂材のヤング率よりも大きい請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。