JP2015159209A - 太陽電池モジュール一体型膜体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方法でリード線を太陽電池モジュール一体型膜体から取り出すことができる構造を提供することを課題とする。【解決手段】膜体と表面保護層との間に、電線で接続された２以上の太陽電池セルを含む光電変換層を封止してなる太陽電池モジュール一体型膜体であって、該膜体は、円形または楕円形に形成された開口部を有し、該開口部を通じて、太陽電池セルに接続された１以上のリード線を太陽電池モジュール一体型膜体の外部に取り出すことで、太陽光から変換した電気を外部に取り出す電極端子取出し部が形成される、太陽電池モジュール一体型膜体により課題を解決する。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールが膜体と一体になった、太陽電池モジュール一体型膜体に関する。

太陽電池モジュールとしては、例えば太陽電池セルに単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いたものが知られている。これらの太陽電池セルは、通常、保護部材間（保護層間）に、ＥＶＡ樹脂等の封止材によって封止された状態で太陽電池モジュールを構成する。具体的には、これらの太陽電池モジュールは、表面保護層、裏面保護層などの保護層の間に、電線等で複数の太陽電池セルを接続した光電変換層を、ＥＶＡ樹脂フィルムなどに包んで挟み込み、モジュール全体を真空ラミネータで加熱加圧成形して真空引き製造するのが一般的である。

近年、太陽電池モジュールが軽量化され、多くの建物の屋根や壁、建材に設置されている。また、軽量化だけでなく、使用する保護層の樹脂や封止材、太陽電池セルの種類によって、フレキシブルな太陽電池モジュールが製造でき、平面状の屋根や壁だけでなく、設置対象の平面性に捉われることなく、各種テントやコリドールやドームの膜材に固定することもできる。

膜材と太陽電池モジュールを一体化したものとしては、例えば特許文献１に、Ａ種膜面上にフッ素系樹脂フィルムなど熱可塑性樹脂フィルムの周縁を溶着し、その内部に太陽電池モジュールを収容する構造が開示されている。

特開平１１−４６００７号公報

膜体と太陽電池モジュールを一体化させた場合、太陽電池モジュールにおいて太陽光から変換した電気を取り出す電極取出し部が必要となる。電極取り出し部は、通常、雨風にリード線が晒されるのを防ぐため、膜体の裏側に設けられる。
特許文献１においては、膜体に開孔を設けてリード線を通す際に、膜体の強度維持のため膜体部分に補強層を当てた上で、開孔を設けている。
このような手法により、電極取出し部の強度低下をある程度防止できるものの、リード線を一度膜体内側に入れるための開孔を設け、かつ、当該部分に膜面補強シートを設ける必要があり、構造が複雑となるだけではなく、補強シートが意匠性を損なうことも多い。特に膜材を使った建築構造物は構造がシンプルであり、意匠性は極めて重要である。
本発明は、意匠性を損なうことなく、簡易な方法でリード線を太陽電池モジュール一体型膜体から取り出すことができる構造を提供することを課題とする。

本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、太陽電池モジュール一体型膜体に円形または楕円形の開口部を設け、該開口部を通じてリード線を太陽電池モジュール一体型膜体の外部に取り出すことで、上記課題を解決できることを見出した。

即ち、本発明の第一の実施形態は、
膜体と表面保護層との間に、電線で接続された２以上の太陽電池セルを含む光電変換層を封止してなる太陽電池モジュール一体型膜体であって、
該膜体は、円形または楕円形に形成された開口部を有し、
該開口部を通じて、太陽電池セルに接続された１以上のリード線を太陽電池モジュール一体型膜体の外部に取り出すことで、太陽光から変換した電気を外部に取り出す電極端子取出し部が形成される、太陽電池モジュール一体型膜体である。

また、前記膜体は、ガラス繊維織物を含むことが好ましく、フッ素系樹脂を含むことが好ましく、太陽電池モジュールの積層面が表面処理されていることが好ましい。
また、前記電極端子取り出し部が、太陽電池モジュールの積層方向から投影した際に、太陽電池モジュールと重複する箇所に位置することが好ましい。

また、本発明の別の実施形態は、上記太陽電池モジュール一体型膜体同士が複数枚、接合されている太陽電池システムである。

本発明の太陽電池モジュール一体型膜体は、意匠性を損なうことなく、簡易な方法でリード線を太陽電池モジュール一体型膜体から取り出すことができる構造を提供することができる。

本発明の太陽電池モジュール一体型膜体の一実施形態を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ´断面を示す断面模式図である。

本発明の太陽電池モジュールの実施の態様について、以下に具体的に説明するが、本発明の範囲が具体的態様にのみ限定されないことは言うまでもない。

＜膜体＞
本発明における膜体とは、ドームやテントなど、軽量屋根に使用できるものをいう。膜体の材料としては、Ａ種膜材料（（社）日本膜構造協会の定めた膜構造技術基準による材料であり、ガラス繊維織物にフッ素樹脂がコーティングされている高い耐久性が要求される構造物（テント）に適している）、Ｂ種膜材料（（社）日本膜構造協会の定めた膜構造技術基準による材料であり、ガラス繊維織物にフッ素樹脂及び塩ビ等合成樹脂がコーティングされている高い耐久性が要求される構造物（テント）に適している）、Ｃ種膜材料（（社）日本膜構造協会の定めた膜構造技術基準による材料であり、合成繊維織物に塩ビ樹脂などがコーティングされている高い耐久性が要求される構造物（テント）に適している）、テント倉庫用膜材料（（社）日本膜構造協会の定めた膜構造技術基準による材料であり、ガラス繊維織物や合成繊維織物に塩ビなど合成樹脂がコーティングされている高い耐久性が要求される構造物（テント）に適している）があげられる。
本発明では、長期の耐久性の観点からフッ素系樹脂を含む膜体であることが好ましい。また、膜体施工時に与える張力による太陽電池セルの破損を抑制する観点から、ガラス繊維織物を含む膜体であることが好ましい。また、これら両方を含む膜体であることも好ましい。
膜体の膜厚は特段制限されないが、通常０．１〜５ｍｍのものが用いられる。０．２ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましく、０．７ｍｍ以上が最も好ましい。下限値を下回ると膜体の機械強度が小さくなり、膜体施工時に太陽電池セルを破損させる危険性がある。一方、４．５ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましく、３．５ｍｍ以下が最も好ましい。上限値を超えると、膜体の屈曲時に生じる太陽電池セルへの圧縮若しくは引張応力が大きくなり、同様に太陽電池セルの破損につながる。

また、膜体中には、ガラス繊維織物などの無機繊維層を含むことが、膜体強度の観点から好ましい。無機繊維層の厚さは特に限定されず、膜体の性質上許容され得る範囲において設定される。
無機繊維層は単層であってもよく、複層であってもよく、必要に応じ適宜設定される。

特に膜構造建築物の屋根材として使用する場合には、剛性の観点から膜厚が０．１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．２ｍｍ以上であることが好ましい。又、上限は、５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３．５ｍｍ以下である。この範囲の膜厚とすることで、耐久性が高く、柔軟性に優れ、また透光性も得られるという利点がある。

本発明における膜体は、太陽電池モジュールの積層面が表面処理されていることが好ましい。膜体の、太陽電池モジュールの積層面を表面処理することで膜体と太陽電池モジュールの接着力を向上させ、太陽電池モジュール一体型膜体の性能の低下を防止することができる。

膜体表面の表面処理は、少なくとも太陽電池モジュールとの積層面の一部に施されていればよい。好ましくは太陽電池モジュールとの積層面全体が表面処理されていることが好ましい。
表面処理の方法は特に制限されないが、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理、コロナ処理などの乾式処理のほかに、樹脂をコーティングする処理もある。樹脂コーティングとしては、フッ化ビニリデン樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂などによるコーティングがあげられる。中でも接着性の観点から、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂によるコーティングが好ましい。

表面処理層の厚さは、通常１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上であり、通常１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。
表面処理の方法は特に限定されず、既知の方法が用いられ、樹脂コーティングの場合には、例えば表面処理樹脂溶液を膜体上に塗布する方法などを適宜適用できる。

本発明における膜体は、円形または楕円形に形成された開口部を有する。開口部は、電極端子取り出し部を構成するものであり、開口部を通じて太陽電池セルに接続された１以上のリード線を太陽電池モジュール一体型膜体の外部に取り出す。
通常、太陽電池モジュールでは、上部電極に集電線（リード線）を接続して該集電線を介して電気を取り出す。リード線により太陽電池モジュール一体型膜体から電気を取り出す際には、太陽電池モジュール一体型膜体の受光面側は雨風に晒されるため、通常受光面側の裏側から、リード線を引き出す。この際、リード線を通すために膜に開口を設ける必要がある。
該開口は、最低限リード線が通れば良いため、通常の太陽電池モジュールであれば裏面保護層等にリード線の形状に沿った切り込みを通常は入れればよい。
また、開口が広い場合には、開口を通じて水分など太陽電池に悪影響を与える物質が侵入する可能性があり、極力リード線の形状と同様であることが好ましい。
しかしながら、太陽電池モジュール一体膜の場合には、膜の両端をハトメレージングとし枠体にロープで固定するなどして、膜に一定の張力で施工されるため、切り込みに過剰な引っ張り応力がかかり、切り込みから亀裂が入ることで膜体が裂けるという問題があった。

このような問題に対し、開口を円形または楕円形とすることで、膜体が裂けることなく、十分な強度を保つことができる。また、膜体における円形または楕円形の開口が、太陽電池モジュールの積層方向から投影した際に、太陽電池モジュールと重複する箇所に位置
することで、更に好ましくは、太陽電池モジュールのうち光電変換層が存在しない周縁部位置することで、簡易な方法でリード線を太陽電池モジュール一体型膜体から取り出すことができる。また、当該位置に開口が存在することで、熱ラミネートの際に封止材により開口部も封止されるため、開口部を封止する工程を省略することができる。
開口部は膜体に１つ以上設ければよく、膜体の大きさによっては複数の開口部を設けてもよい。
開口部の大きさは、リード線を通すことができればよく、通常最小径が３ｍｍ以上、好ましくは最小径が５ｍｍ以上である。一方、大きすぎると封止が煩雑になることから、通常最大径が５０ｍｍ以下、好ましくは最大径が３０ｍｍ以下である。また、応力が開口に均一に分散するためには、楕円形よりも円形が好ましい。

＜表面保護層＞
表面保護層は、太陽電池モジュールに機械的強度、耐候性、耐スクラッチ性、耐薬品性、ガスバリア性などを付与するための層である。太陽電池モジュールの表面保護層として用いる材質としては、多くの太陽光を光電変換層に供給する観点から、通常、表面保護層の全光線透過率は８０％以上、好ましくは９０％以上である。全光線透過率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１による。

表面保護層としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。好ましくは、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂が挙げられる。

表面保護層の厚さは、通常２０μｍ以上である。好ましくは３０μｍ以上であり、より好ましくは５０μｍ以上である。一方上限は特段限定されないが、１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。この範囲であることで、適度な耐衝撃性と柔軟性を付与することができる。

また、表面保護層の外側（太陽光側）に更に表面保護シートを備えてもよい。表面保護シートを備えることは表面保護層の傷つきや劣化を抑制し、全光線透過率を維持するため好ましい。表面保護シートを構成する材料は、耐候性フィルムが好ましく、通常使用される公知のものを使用することができる。
耐候性フィルムの材料となる樹脂としては、例えばエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＴＦＥ）、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド等が挙げられる。これらの中でもエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が好ましい。

＜封止材＞
本発明は、封止材によって、膜体と表面保護層との間に太陽電池セルを含む光電変換層を封止する。封止材は通常、光電変換層の両面に積層され、封止材層を形成する。
封止材層を設けることで、光電変換層を封止するとともに、耐衝撃性等を太陽電池モジュールに付与することができる。

封止材には、日射透過率が比較的高い樹脂材料が用いられ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体などのポリオレフィン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、
（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、合成ゴム等を使用することができ、これらの１種以上の混合体、若しくは共重合体を使用できる。中でも補強層内の孔への浸透性に優れる観点から、ＥＶＡ、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ブチラール樹脂が好ましく、ＥＶＡがより好ましい。一方、耐湿性の観点から、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂がより好ましい。

表面保護層と光電変換層の間に存在する封止材層、及び膜体と光電変換層の間に存在する封止材層の厚さは、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましく、３００μｍ以上であることが更に好ましい。一方、１０００μｍ以下であることが好ましく、８００μｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることが更に好ましい。封止材層の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。

封止材層には、紫外線吸収剤が添加されていてもよい。そのような紫外線吸収剤としては、市販されているものを含め、特段の限定なく用いることができる。例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。封止材層に紫外線吸収剤を添加する場合には、封止材層全量に対して０．０１重量％以上であることが好ましく、０．０５重量％以上であることがより好ましい。一方、この含有量は１重量％以下であることが好ましく、０．８重量％以下であることがより好ましく、０．６重量％以下であることが特に好ましい。０．０１重量％未満であると、紫外線吸収効果を発揮することが難しくなる傾向にあり、１重量％を超えるとブリードアウトの原因となる傾向にある。

また、封止材層はシランカップリング剤を含んでもよい。シランカップリング剤が含まれていることで、封止材層と補強層との接着性や、封止材層に接する層との接着性が向上する。シランカップリング剤としては、官能基としてアルキル基を有するものが好ましく例示され、具体的には、エポキシ基、メタクリル基、ビニル基等が挙げられる。これらの中から、補強層表面に処理されている表面処理剤と親和性のある官能基を選択することが密着性向上の観点から好ましく、メタクリル基、エポキシ基などが好ましい。
封止材とシランカップリング剤の重量比は、封止材の重量を１００としたとき、通常０．１以上、０．３以上であることが好ましく、０．５以上であることがより好ましい。一方、通常２．０以下であり、１．０以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましい。このような範囲とすることで、封止材層の接着性を好適なものとすることができる。
なお、ここでいうシランカップリング剤を含むとは、封止材にシランカップリング剤を添加ないしは混合することを意味し、シランカップリング剤は太陽電池モジュールの積層前に予め封止材に添加ないし混合しておいてもよいし、積層時に封止材に添加ないし混合してもよい。

＜光電変換層＞
光電変換層は、光エネルギーを直接電力に変換することができる光電変換素子を含む層であり、通常、複数の太陽電池セルを直列及び／又は並列に電線等で接続してなる。光電変換層で発生した電気は、集電線を通じ外部変換機を介して取り出すことができる。
光電変換層を形成する光電変換素子としては、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、微結晶シリコン太陽電池素子、球状シリコン太陽電池素子などのシリコン系太陽電池素子を用いることができる。また、ＣＩＳ系太陽電池素子、ＣＩＧＳ系太陽電池素子、ＧａＡｓ系太陽電池素子などの化合物太陽電池素子を採用することもできる。さらに色素増感太陽電池素子、有機薄膜太陽電池素子、多接合型太陽電池素子、ＨＩＴ太陽電池素子等を採用してもよい。

光電変換素子の各電極は、導電性を有する任意の材料を１種又は２種以上用いて形成することができる。電極材料（電極の構成材料）としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属、あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金（ＩＴＯ：酸化スズインジウム）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；そのような導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ₃等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウ
ム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。
各電極の厚さ及び光電変換層の厚さは、必要とされる出力等に基づき、決定することができる。
さらに電極に接するように補助電極を設置してもよい。特に、ＩＴＯなど導電性のやや低い電極を用いる場合には効果的である。補助電極材料としては、導電性が良好ならば上記金属材料と同じ材料を用いることができるが、銀、アルミニウム、銅が例示される。

＜その他の層＞
本発明では、上記説明した構成に加えて補強層を備えることもできる。
補強層とは、光電変換層と膜体との間に配置され、太陽電池モジュールの曲げ耐性を向上させる機能を有する層である。補強層は積層する封止材層内に埋包されることが好ましい。埋包とは、補強層の一部が封止材層に埋め込まれていることを意味し、補強層の材料が封止材層の材料よりも固い材質の場合、補強層の一部が封止材層に埋包されることとなる。補強層として、クロス、メッシュ、織布や不織布などの孔を有するシート状のものを用いることが好ましい。補強層が網目構造を有する場合、平織り、綾織、朱子織、メッシュなどとしても良い。繊維の縦密度（本／２５ｍｍ）と横密度（本／密度）の比は、０．８以上２．０以下としても良く、太陽電池モジュール長さ方向にしわが発生しにくい観点から、０．８以上１．５以下としても良い。

補強層の材質としては、無機繊維として炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ポロン繊維、チラノ繊維、無機ウィスカー、岩石繊維やスラグファイバーなどを用いても良く、プラスチックス繊維として、ポリエステル繊維、セルロース繊維、蛋白繊維、酢酸セルロース繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリウレタン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフロオロエチレン繊維、ポリイミド繊維、ポリパラフェニレンペンズビスチアゾール繊維、ポリパラフェニレンペンズビスオキサゾール繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維などを用いても良く、金属繊維として、金繊維、銀繊維、スチール繊維やアモルファス金属繊維などを用いても良い。

封止材層で埋包した後のモジュールの軽量性や剛性の観点から、プラスチックス繊維や無機繊維が好ましく、炭素繊維、ガラス繊維、ポリエステル繊維、セルロース繊維、アクリル繊維、酢酸セルロース繊維が好ましい。
さらにこれらの繊維表面は、封止材との密着性に優れた表面改質材で処理されていても良く、酢酸ビニル系処理剤、アクリル系処理剤、エポキシ系処理剤、フェノール系処理剤、シラン系処理剤、ポリエステル系処理剤、オレフィン系処理剤、アミノ系処理剤、ジメチル系処理剤、ポリエーテル系処理剤、塩化ビニル系処理剤などで処理されることが好ましい。封止材との密着性及び孔への浸透性が優れる観点から、酢酸ビニル系処理剤、アクリル系処理剤、シラン系処理剤、オレフィン系処理剤、エポキシ系処理剤、塩化ビニル系処理剤で処理されている事が好ましい。

また、本発明では、上記説明した構成に加えて裏面保護層を備えることもできる。
裏面保護層は、太陽電池モジュールに機械的強度、耐候性、耐スクラッチ性、耐薬品性、ガスバリア性などを付与するための層である。裏面保護層に用いる材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。好ましくは、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂が挙げられる。
裏面保護層の厚さは、通常２０μｍ以上である。好ましくは３０μｍ以上であり、より好ましくは５０μｍ以上である。一方上限は特段限定されないが、１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。この範囲であることで、適度な耐衝撃性と柔軟性を付与することができる。

なお、本発明では、裏面保護層を有さず、封止材層と膜体を直接積層させることが好ましい。このような層構成により、太陽電池モジュール一体型膜体の製造工数を減らすことができる。また、裏面保護層を用いないことで、コスト的にも有利である。
本発明は、裏面保護層を有さない実施形態、具体的には封止材と膜体が直接積層する構造を有する場合であっても、太陽電池モジュールと膜体間の接着性を経時的に維持することが可能であり、太陽電池モジュールの性能の低下を防ぐことができる。

＜リード線（集電線）、電極端子取り出し部＞
リード線（集電線）は、通常太陽電池セルの上部電極に接続され、光電変換層において太陽光から変換された電気を、太陽電池モジュール一体型膜体の外部に取り出す線である。
１つのリード線、又は複数リード線が存在する場合にはそれらが束ねられたリード線束は、膜体に設けられた開口部を通じて太陽電池モジュール一体型膜体の外部に引き出され、膜体の開口部において電極端子取り出し部を形成する。

リード線は、通常太陽電池からの電気取り出しに用いられているものを適宜使用することができる。
リード線の幅としては、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以上、特に好ましくは２ｍｍ以上である。また、リード線の幅は、５０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ以下、特に好ましくは１０ｍｍ以下である。上記範囲よりリード線の幅が狭いと、抵抗値が上昇し、発電した電力を効率よく取り出すことができない。また、リード線集電線の機械強度が減少し、施工状態での風などのばたつきに対して破断等の原因になる恐れがある。また、上記範囲より集電線の幅が広いと、モジュール全体における開口率が減少し、モジュールの発電量の低下に繋がる恐れがある。また、製品の屈曲性が損なわれ、膜体としての施工性を失う恐れがある。

リード線の材料としては、金属や合金などがよく用いられ、その中でも抵抗率の低い銅やアルミ、銀、金、ニッケルなどを用いることが好ましい。その中でも銅やアルミが安価であることから、特に好ましい。また、錆防止のため、リード線の周囲をスズや銀などでメッキしたり、表面を樹脂などでコートしてあったり、フィルムをラミネートしてあってもよい。リード線の形状としては、平角線、箔、平板、ワイヤー状のものがあるが、接着面積の確保などの理由から、平角線や、箔、平板状のものを用いることが好ましい。
なお、本発明でいう「箔」は厚みが１００μｍ未満のものをいい、「板」は厚みが１００μｍ以上のものをいう。また「平角線」とは、断面が円形のワイヤーを圧延して、断面の形状を四角形にしたものをいう。
なお、電極端子取り出し部には、膜体裏面にジャンクションボックス（端子箱）を設置
してもよい。

＜太陽電池モジュール一体型膜体の製造方法＞
太陽電池モジュール一体型膜体の製造方法は、公知の方法を用い得るが、例えば表面保護層、封止材層、光電変換層、封止材層、及びウレタン系樹脂でコーティングされた膜体を含む積層体を、真空ラミネーション装置内へ配置し、真空引きの後、加熱し、一定時間経過後に冷却することにより、太陽電池モジュール一体型膜体を得ることができる。
この際、膜体に予め円形または楕円形の開口部を形成しておくことで、ラミネート後に膜体に電極端子取り出し部を形成する工程が省略できる。
本発明の好ましい態様としては、裏面保護層を有さず、一度のラミネートで太陽電池モジュール一体型膜体を製造する態様である。しかし、上記膜体に変え裏面保護層を用いてラミネートすることで一度太陽電池モジュールを製造し、その後、接着層などを挟み、再度ラミネートし、太陽電池モジュールを膜体に一体化させてもよい。

本発明においては、熱ラミネート条件は特に限定されず、通常行う条件で熱ラミネートが可能である。
真空条件で行うことが好ましく、通常真空度が３０Ｐａ以上、好ましくは５０Ｐａ以上、より好ましくは８０Ｐａ以上である。一方上限は、通常１５０Ｐａ以下、好ましくは１２０Ｐａ以下、より好ましくは１００Ｐａ以下である。上記範囲とすることで、モジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができ、生産性も向上するため好ましい。

熱ラミネートの加圧条件は、通常圧力が５０ｋＰａ以上、好ましくは７０ｋＰａ以上、より好ましくは９０ｋＰａ以上で実施してもよい。一方上限値は、３０１０ｋＰａ以下であることが好ましい。上記範囲の加圧条件とすることで、太陽電池モジュールを損傷することなく、また適度な接着性を得ることができるため、耐久性の観点からも好ましい。
熱ラミネートの温度条件は、通常８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。一方上限値は、通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。
また、上記温度のプレス時間は、通常１０分以上、好ましくは１２分以上、より好ましくは１５分以上である。一方上限は６０分以下、好ましくは４５分以下、より好ましくは３０分以下である。上記加熱時間とすることで、封止材の架橋が適度に行われるため耐久性能が向上し、適度な柔軟性を有することができるため、好ましい。

本発明における別の実施形態としては、上記太陽電池モジュール一体型膜体が被設置物に設置された太陽電池モジュール一体型構造物である。被設置物は、建築物、建材、法面、傾斜面等、太陽電池モジュール一体型膜体を設置できるものであれば特段限定されない。また、太陽電池モジュール一体型膜体と被設置物は、太陽電池モジュールに引っ張り応力がかかる形態で固定されていることが好ましく、例えばハトメを使用してロープで固定される形態があげられる。
本発明の太陽電池モジュール一体型膜体は、被設置物にロープ等で固定され、引っ張り応力がかかった状態であっても、電極端子取り出し部から膜体が裂けることを防ぐことができる。

また、本発明における別の実施形態としては、本発明の一実施形態である太陽電池一体型膜体同士が複数枚、接合されている太陽電池システムである。
本発明の実施形態である太陽電池一体型膜体は、該太陽電池一体型膜体同士を複数枚接合することで、大型の太陽電池システムとすることができる。該接合する太陽電池一体型膜体を接合する枚数は、所望の太陽電池システムの大きさにより適宜設定すればよい。また、接合の方法も特段限定されることなく、例えば、太陽電池一体型膜体の縁部同士をロープなどの固定具により固定することで接合する方法、縁部同士を張り付けることで接合
する方法、などがあげられる。

以下、図面を用いて、本発明の太陽電池モジュール一体型膜体をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の太陽電池モジュール一体型膜体の一実施形態を表す斜視図である。
太陽電池モジュール一体型膜体１００は、膜体１と太陽電池モジュール１０が積層し、一体化してなる。膜体１は、太陽電池モジュール１０の周縁部１０２の位置に円形の開口部１１を有し、該開口部には図示しないリード線を通して、電極端子取り出し部を形成する。
なお、図１には、膜体１上に太陽電池モジュール１０が１つ備えられているが、膜体の大きさに応じて太陽電池モジュールを複数備えることもできる。
また、膜体１上には開口部１１が１つ設けられているが、膜体の大きさ、太陽電池モジュールの大きさ、太陽電池モジュールの設置数、に応じて、開口部を複数設けることもできる。

図１のＡ−Ａ´一点鎖線による太陽電池モジュール一体型膜体１００の断面図を図２に示す。
図２において、太陽電池モジュール１０は、太陽光受光面側から表面保護層２、封止材層３、光電変換層４、封止材層３の順に積層される。
光電変換層４は、通常太陽光受光面側に上部電極（図示しない）を有し、上部電極とリード線５の一端を接続し、他端を膜体１に設けられた開口部１１を通して、太陽電池モジュール一体型膜体１００の外部に取り出す。取り出されたリード線５は、電気機器等に配線される。
また、開口部１１には、膜体裏面から図示しないジャンクションボックスを配置することができる。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明がこのような具体的な態様のみに限定されないことはいうまでもない。
本発明の実施例における評価は、以下の方法を用いた。
［引っ張り試験］
引張り速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
温度：２３℃
膜材の最大引張強度である１０００Ｎ／ｃｍまで引っ張ったものの外観を確認した。

＜実施例１＞
表面保護層：厚さ５０μｍのエチレン−四フッ化エチレン共重合体（以下、ＥＴＦＥと記載）フィルム（旭硝子株式会社製５０ＭＷ−ＤＣＳ）、
封止材層：厚さ４００μｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと記載）フィルム（シーアイ化成社製、ＥＶＡ）、
太陽電池（光電変換層）：厚さ２００μｍの太陽電池（ポリイミドフィルム上にアモルファスシリコン系発電層を積層）、
封止材層：厚さ４００μｍの同ＥＶＡフィルム、
の順で重ね合わせた積層体を、表面処理を施したＢ種膜（ガラス繊維織物を含む）上に、縦３列×横４列並べて配置した。
用いたＢ種膜には、図１における太陽電池モジュールの周縁部に、直径８ｍｍの円形開口部を設けた。
ＮＰＣ社製真空ラミネータを使用し、１５０℃で熱プレス（真空度８０Ｐａ、真空時間５分、加圧時間５分、保持２０分）して太陽電池モジュール一体型膜体１を作製した。

＜比較例１＞
膜体の開口部を、長さ１０ｍｍの線状としたこと以外は実施例１と同様に、太陽電池モジュール一体型膜体２を作成した（比較例１）。

製造した太陽電池モジュール一体型膜体１及び２に対し、引っ張り試験を行った。結果、実施例１で製造した太陽電池モジュール一体型膜体１は、膜体に亀裂が発生しなかったが、比較例１で製造した太陽電池モジュール一体型膜体２は、膜体に亀裂が発生した。

１００ 太陽電池モジュール一体型膜体
１ 膜体
１０ 太陽電池モジュール
１０１ 光電変換部
１０２ 周縁部
１１ 開口部
２ 表面保護層
３ 封止材層
４ 光電変換層
５ リード線

Claims (7)

1. 膜体と表面保護層との間に、電線で接続された２以上の太陽電池セルを含む光電変換層を封止してなる太陽電池モジュール一体型膜体であって、
   該膜体は、円形または楕円形に形成された開口部を有し、
   該開口部を通じて、太陽電池セルに接続された１以上のリード線を太陽電池モジュール一体型膜体の外部に取り出すことで、太陽光から変換した電気を外部に取り出す電極端子取出し部が形成される、太陽電池モジュール一体型膜体。
2. 前記膜体は、ガラス繊維織物を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール一体型膜体。
3. 前記膜体は、フッ素系樹脂を含む、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール一体型膜体。
4. 前記膜体は、太陽電池モジュールの積層面が表面処理されている、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一体型膜体。
5. 前記電極端子取り出し部が、太陽電池モジュールの積層方向から投影した際に、太陽電池モジュールと重複する箇所に存在する、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一体型膜体。
6. 封止材と膜体が積層する構造を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール一体型膜体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール一体型膜体同士が複数枚、接合されている太陽電池システム。

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