JP2015192068A - 太陽電池モジュール及び車両用部材 - Google Patents

Abstract

【課題】更なる軽量化を実現しつつ、充分な耐衝撃性を具備する太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】表面保護層１、受光面封止材層２１、光電変換層３、非受光面封止材層４１、及び裏面基材５をこの順に有する太陽電池モジュールであって、非受光面封止材層４１は、２５℃における貯蔵弾性率が５０ＭＰａ以上であり、裏面基材５は、引張弾性率が１０ＧＰａ以上である、太陽電池モジュール。【選択図】図１

Description

本発明は、軽量かつ優れた耐衝撃性を有する太陽電池モジュールに関する。本発明の太陽電池モジュールは、車両用太陽電池パネルに適している。

従来より、外的圧力に対する保護能力を持つソーラセルモジュール、２枚のポリカーボネート板の間に発電素子を封止した、安価で軽量の太陽電池モジュール、薄型化を目的とした太陽電池モジュール等が知られている（例えば、特許文献１〜３）。一方、車両に装着される車両用太陽電池パネルの開発もなされている（例えば、特許文献４）。さらに、前面保護部材と裏面保護部材とがシリコーン樹脂封止層を介して積層された太陽電池モジュールにおいて、軽量かつ温度サイクル試験の耐久性を有することが記載されている（例えば、特許文献５）。

特開平７−１６９９８４号公報 特開２００５−１１３０７７号公報 特開２００７−２４２６７７号公報 特開２０１０−２１４９９号公報 特開２０１３−６２４２３号公報

上記文献に記載されたいずれの太陽電池モジュールも、車両に搭載される際の環境等によっては耐衝撃性が不十分であった。本発明は、従来の太陽電池モジュールに比べ、更なる軽量化を実現しつつ、充分な耐衝撃性を具備する太陽電池モジュールの提供を課題とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、表面保護層、受光面封止材層、光電変換層、非受光面封止材層、及び裏面基材をこの順に有する太陽電池モジュールにおいて、非受光面封止材層の貯蔵弾性率、及び、裏面基材の引張弾性率が特定の条件を満たす場合に上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。

即ち、本発明は以下の構成を有する。
［１］ 表面保護層、受光面封止材層、光電変換層、非受光面封止材層、及び裏面基材をこの順に有する太陽電池モジュールであって、
前記非受光面封止材層は、２５℃における貯蔵弾性率が５０ＭＰａ以上であり、前記裏面基材は、引張弾性率が１０ＧＰａ以上である、太陽電池モジュール。
［２］ 前記非受光面封止材層と前記裏面基材が直接積層される、［１］に記載の太陽電池モジュール。
［３］ 前記非受光面封止材層は、厚みが０．５ｍｍ以下である、［１］または［２］に記載の太陽電池モジュール。
［４］ 前記受光面封止材層は、ｔａｎδピーク値が０．３以上である、［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［５］ 前記受光面封止材層は、２層の封止材層の間に中間層が配置された積層体である、［１］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［６］ 前記光電変換層が結晶シリコン系の光電変換層である、［１］〜［５］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［７］ ［１］〜［６］のいずれかに記載の太陽電池モジュールを含む車両用部材。

本発明によれば、従来の太陽電池モジュールに比べ、更なる軽量化を実現しつつ、充分な耐衝撃性を具備する太陽電池モジュールを提供できる。

本発明の太陽電池モジュールの一態様を示す説明図である。 本発明の太陽電池モジュールの一態様を示す説明図である。 本発明の太陽電池モジュールの一態様を示す説明図である。

本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層、受光面封止材層、光電変換層、非受光面封止材層、及び裏面基材をこの順に有する太陽電池モジュールであって、前記非受光面封止材層は、２５℃における貯蔵弾性率が５０ＭＰａ以上であり、前記裏面基材は、引張弾性率が１０ＧＰａ以上である、太陽電池モジュールである。

＜１．表面保護層＞
本発明の太陽電池モジュールは表面保護層を有する。表面保護層としては樹脂が用いられる。
表面保護層として用いられる樹脂としては、例えば、エチレン４フッ化エチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、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等が挙げられる。好ましくは、エチレン４フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等が挙げられる。

これらの樹脂は市販のものを用いることができる。例えば、ＥＴＦＥでは旭硝子（株）製アフレックス、ＰＣではタキロン（株）製ポリカーボネートプレート、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製ユーピロン、ＰＭＭＡでは三菱レイヨン（株）製アクリライト，住友化学（株）製スミペックス等が挙げられる。

表面保護層として用いる樹脂の曲げ弾性率の下限は、特に限定されないが、通常１ＧＰａ以上であり、好ましくは２ＧＰａ以上、更に好ましくは３ＧＰａ以上である。一方で、上限も特に限定されないが、通常２０ＧＰａ以下であり、１０ＧＰａ以下が好ましい。曲げ弾性率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１７１による。

表面保護層として用いる樹脂の全光線透過率の下限は、特に限定されないが、通常８０％以上、好ましくは８５％以上である。一方で、上限も特に限定されないが、通常９９．９％以下である。全光線透過率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１による。

表面保護層として用いる樹脂の厚みの下限は、特に限定されないが、通常０．０２ｍｍ以上、好ましくは０．０５ｍｍ以上、更に好ましくは０．１ｍｍ以上である。一方で、上限も特に限定されないが、通常５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下である。表面保護層の厚みがこの範囲であることで、適度な耐衝撃性と軽量化を両立することができる。
表面保護層として用いる樹脂を所望の厚みにする方法は、公知の方法を用いることができる。その樹脂に相当する公知の板を用いることができ、また公知の板を加熱プレス等の方法により製作することができる。

表面保護層に上記樹脂を用いることにより、降ひょう試験時の衝撃力を平面方向に分散させることができる。これにより、光電変換層への応力集中を軽減し、光電変換層の破壊を抑制することができる。また、ひょうの破壊を促進することもでき、そのことによるエネルギーの分散により、光電変換層への応力を軽減することもできる。表面保護層の大きさは、特に制限されず、通常、光電変換層より大きければよい。

本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層の外側（表層側）に表面保護シートを備えてもよい。本発明において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・耐擦傷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。
表面保護シートの材料となる樹脂としては、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等が挙げられる。これらの中でもポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、およびエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体が好ましい。このような表面保護シートを１層または複数層配置することもできる。

表面保護シートの厚みは、特に制限されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であり、通常２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下である。表面保護シートは、光電変換層の受光面側に設けられるものであるため、光を透過する性質を有する必要があり、その全光線透過率は８０％以上、好ましくは８５％以上である。一方で、上限は特に限定されないが、通常９９．９％以下である。
このような表面保護シートは市販のものを用いることができる。例えば、アクリプレンＨＢＳ（三菱レイヨン株式会社製）や、サンデュレン（株式会社カネカ製）、テクノロイ（住友化学株式会社製）等が例示できる。

本発明の太陽電池モジュールは、表面保護シートと表面保護層との間に接着層を備えてもよい。接着層の材質等は特に制限されないが、通常例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、マレイン酸またはシラン等で変性した変性ポリエチレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、またエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤等の光透過性の材料が用いられる。接着層の厚みは特に制限されないが、例えば３００〜５００μｍのシート状が好ましい。

本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層または表面保護シートの外側（表層側）にさらに、耐候性保護層を備えてもよい。耐候性保護層を備えることで、耐候性、耐衝撃性、耐擦傷性等をさらに向上させることができる。耐候性保護層の材料は特に限定されないが、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等のハードコート剤を用いることができる。このようなハードコート剤を塗布、噴霧等した後、乾燥、加熱、光照射等することで、表面保護層または表面保護シートの外側に耐候性保護層を積層することができる。

耐候性保護層は、光電変換層の受光面側に設けられるものであるため、光を透過する性質を有する必要があり、その全光線透過率は８０％以上、好ましくは８５％以上である。上限は特に限定されないが、通常９９．９％以下である。

耐候性保護層の厚みは、特に限定されないが、通常１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上であり、通常２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下である。
耐候性保護層に用いるハードコート剤としては市販のものを用いることができる。例えば、ユピマーＵＶ（紫外線硬化性樹脂：三菱化学株式会社製）やレイクイーン（三菱レイヨン株式会社製）等が例示できる。

＜２．封止材層＞
太陽電池モジュールにおける封止材層は、通常、光電変換層を封止すること等を目的として、光電変換層を覆うように設けられる。そのため、封止材層は、表面保護層と光電変換層との間、及び裏面基材と光電変換層との間に配置される。
本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層と光電変換層との間に受光面封止材層を有し、裏面基材と光電変換層との間に非受光面封止材層を有する。

＜２−１．受光面封止材層＞
本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層と光電変換層との間に受光面封止材層を有する。
受光面封止材層の封止材としては、太陽光を透過する合成樹脂材料であればよく、公知の通常用いられるものを使用することができる。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ポリオレフィン（ＰＯ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂、マレイン酸またはシラン等で変性した変性ポリエチレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、またエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤等を用いることができる。

また、受光面封止材層は１層でも複数層でもよい。受光面封止材層が複数の封止材層で構成されている場合には、各封止材層の材料は同一であっても異なっていてもよい。この場合、後述するように、それらの封止材層の間に中間層を有することが好ましく、例えば、２層の封止材層の間に中間層を有することが好ましい。
また、受光面封止材層が複数の封止材層で構成される場合には、その間に中間層を挟持する複数の封止材層の損失係数ｔａｎδピーク値は同一であってもよいが、ｔａｎδピーク値が０．３以下のように低い値である場合には異なることが好ましく、例えば、２層の封止材層の間に中間層を有する場合には、その２層の封止材層の損失係数ｔａｎδピーク値は一方が高いことが好ましい。このような構成とすることで、外部からの衝撃がより吸収され、光電変換層の歪みが軽減されるため、光電変換層の破壊をより抑制することができる。

これらの樹脂は市販のものを用いることができる。例えば、シーアイ化成（株）製、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）ＵＦＨＣＥ４０、大日本印刷（株）製、変性ポリオレフィンシート（ＰＯ）Ｚ７４、三菱樹脂（株）製、変性ポリオレフィンシート（ＰＯ）２０００、Ｆ６０００等が挙げられる。

本発明の太陽電池モジュールでは、受光面封止材層が１層である場合にはその１層の損失係数ｔａｎδピーク値の下限が、複数層である場合にはそのうち少なくとも１層のｔａｎδピーク値の下限が、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．２５以上であり、更に好ましくは０．３以上である。ｔａｎδピーク値が上記範囲にあることで、外部からの衝撃が吸収され、光電変換層の歪みが軽減されるため、光電変換層の破壊を抑制することができる。
一方で、ｔａｎδピーク値の上限は、受光面封止材層が１層であっても複数層であっても、特に限定されないが、通常０．８以下であり、好ましくは０．７以下であり、より好ましくは０．６以下である。なお、損失係数ｔａｎδとは、損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であり、その測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７２４４による。

上記ｔａｎδピーク値を有する封止材としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ポリオレフィン系樹脂（グレード：Ｆ２０００等が好ましく挙げられる。また、所望のｔａｎδピーク値を有する封止材を得る方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、公知の樹脂に粘着付与樹脂を含ませる、樹脂の主鎖成分を低分子量化する、等の方法が挙げられる。

受光面封止材層の厚みの下限は、通常０．２ｍｍ以上、好ましくは０．３ｍｍ以上、更に好ましくは０．４ｍｍ以上である。一方で、上限も特に限定されないが、通常２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。
受光面封止材層の封止材を所望の厚みにする方法は、公知の方法を用いることができる。封止材に相当する公知の板を用いることができ、また公知の板を加熱プレス等の方法により製作することができる。

＜２−２．中間層＞
本発明の太陽電池モジュールは、受光面封止材層が複数の封止材層で構成される場合には、それらの封止材層の間に中間層を有することが好ましく、例えば、２層の封止材層の間に中間層を有することが好ましい。このような構成とすることで、外部からの衝撃が吸収され、光電変換層の歪みが軽減されるため、光電変換層の破壊を抑制することができる。

中間層を構成する好ましい基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂などが挙げられる。これらの基材は市販のものを用いることができる。例えば、ＰＥＴ樹脂であれば三菱樹脂（株）製ダイアホイル、ＰＥＮ樹脂であれば帝人（株）製テオネックス等が挙げられる。

中間層の厚みの下限は、特に限定されないが、通常５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上、更に好ましくは１５０μｍ以上である。一方で、上限も特に限定されないが、通常１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下である。
中間層を所望の厚みにする方法は、公知の方法を用いることができる。中間層を構成する基材に相当する公知の板を用いることができ、また公知の板を加熱プレス等の方法により製作することができる。

＜２−３．非受光面封止材層＞
本発明の太陽電池モジュールは、裏面基材と光電変換層との間に非受光面封止材層を有する。
非受光面封止材層は、２５℃における貯蔵弾性率の下限が５０ＭＰａ以上であり、好ましくは７０ＭＰａ以上、より好ましくは９０ＭＰａ以上である。一方で、上限は特に限定されないが、通常１０００ＭＰａ以下、好ましくは８００ＭＰａ以下、より好ましくは５００ＭＰａ以下である。２５℃における貯蔵弾性率が上記範囲にあることで、板状の形状を維持し、光電変換層が衝撃を受けた際に生じる変形歪を抑制して、光電変換層の破損や配線材料への負担を防止することができる。貯蔵弾性率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７２４４による。

非受光面封止材層の材料としては、上記２５℃における貯蔵弾性率を満たすものであれば、公知の通常用いられるものを使用することができる。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ポリオレフィン（ＰＯ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、マレイン酸またはシラン等で変性した変性ポリエチレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、またエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤等を用いることができる。好ましい樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂（グレード：Ｆ６０００、Ｚ７４等）等が挙げられる。
これらの樹脂は市販のものを用いることができる。例えば、大日本印刷（株）製、変性ポリオレフィンシート（ＰＯ）Ｚ７４、三菱樹脂（株）製、変性ポリオレフィンシート（ＰＯ）Ｆ６０００等が挙げられる。

また、所望の貯蔵弾性率を有する封止材を得る方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、シラン変性ポリエチレン樹脂中のポリエチレン含有量とシラン変性量と
によって貯蔵弾性率を調節できる。太陽電池モジュールが用いられる温度範囲内での寸法変化による光電変換層への余分な応力がなければ特に材料は限定されない。
なお、非受光面封止材層は上記貯蔵弾性率を満たすものであれば、１層でも複数層でもよい。

非受光面封止材層は、裏面基材と直接積層されることが好ましい。一般的に、非受光面封止材層と裏面基材との間に緩衝層等の中間層が存在した方が光電変換層の破損を防止できると考えられる。しかし、実際には、非受光面側封止材層と裏面基材としては、光電変換層の歪みを生じさせない構造であることが必要であり、非受光面側封止材層と裏面基材との間に中間層が存在しない方が、光電変換層の局所的な歪みが生じにくく、光電変換層の破損を防ぐことができるためである。

非受光面封止材層の厚みの上限は、好ましくは０．５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．４ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下である。一方で、下限は特に限定されないが、通常０．１ｍｍ以上である。非受光面封止材層の厚みが過度に大きくなく、上記範囲にあることで、板状の形状を維持し、光電変換層が衝撃を受けた際に生じる変形歪を抑制する効果を発揮でき、光電変換層の破損や配線材料への負担を防止することができる。なお、上記厚みは、非受光面封止材層が複数層で構成される場合には、各層の厚みではなく、複数層全体が成す厚みをいう。
非受光面封止材層の封止材を所望の厚みにする方法は、公知の方法を用いることができる。封止材に相当する公知の板を用いることができ、また公知の板を加熱プレス等の方法により製作することができる。

＜３．光電変換層＞
本発明の太陽電池モジュールは光電変換層（本明細書において、「太陽電池セル」と称することがある。）を有する。
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太陽電池セルを有する層であり、通常、複数の太陽電池セルを集電線等で接続してなる。太陽電池セルで発生した電気は、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。

太陽電池セルの素子としては、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。
例えば、シリコン系太陽電池素子は市販のものでよく、例えば、Ｑ−Ｃｅｌｌｓ社、ＦｉｒｓｔＳｏｌａｒ社、Ｓｕｎｔｅｃｈ社、Ｓｕｎｐｏｗｅｒ社、ＴＳＥＣ社、Ｇｉｎｔｅｃｈ社、シャープ社製などの太陽電池セルが挙げられる。

太陽電池セルの素子の各電極は、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、ＦｅＣｌ_３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。

各電極の厚み及び光電変換層の厚みは、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。

＜４．裏面基材＞
本発明の太陽電池モジュールは裏面基材を有する。
裏面基材は、その引張弾性率の下限が１０ＧＰａ以上であり、好ましくは１５ＧＰａ以上であり、より好ましくは２０ＧＰａ以上である。一方で、上限は特に限定されないが、好ましくは２００ＧＰａ以下であり、より好ましくは１５０ＧＰａ以下である。裏面基材の引張弾性率が１０ＧＰａ以上であることで、光電変換層が衝撃を受けた際に生じる変形歪みを軽減して、光電変換層の破壊を抑制することができる。引張弾性率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１６１による。

裏面基材として用いる材料としては、上記引張弾性率を満たすものであればよく、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、鋼板、アルミシート、ガラスエポキシ樹脂等が挙げられる。これらの基材は市販のものを用いることができる。
また、所望の引張弾性率を有する裏面基材を得る方法としては、例えば、公知の基材に金属基材を貼り合わせる方法や、公知の樹脂等を繊維強化して得る方法などが挙げられる。

上述した通り、裏面基材は、非受光面封止材層と直接積層されることが好ましい。一般的に、非受光面封止材層と裏面基材との間に緩衝層等の中間層が存在した方が光電変換層の破損を防止できると考えられる。しかし、実際には、非受光面側封止材層と裏面基材は光電変換層の歪みを生じさせない構造であることが必要であり、非受光面側封止材層と裏面基材との間に中間層が存在しない方が、光電変換層の局所的な歪みが生じにくく、光電変換層の破損を防ぐことができるためである。

裏面基材の厚みは、特に制限されないが、通常０．１ｍｍ以上であり、好ましくは０．３ｍｍ以上、更に好ましくは０．５ｍｍ以上である。一方で、上限も特に限定されないが、通常５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下である。
裏面基材を所望の厚みにする方法は、公知の方法を用いることができる。裏面基材に相当する公知の板を用いることができ、また公知の板を加熱プレス等の方法等により製作することができる。

＜５．その他の層＞
本発明の太陽電池モジュールは、更にガスバリア層、紫外線カット層、耐候性保護層、耐擦傷性層、防汚層、その他の公知の構成部材等を備えてもよい。

＜６．太陽電池モジュールの製造方法＞
本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、公知の方法を用い得るが、例えば、表面保護層、受光面封止材層、光電変換層、非受光面封止材層、裏面基材等を含む多層シートを、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を得ることができる。

以下、本発明の太陽電池モジュールについて図面を参照して説明するが、本発明はこのような実施態様のみに限定されるわけではない。

図１は、本発明の太陽電池モジュールの一態様を示す。図１の太陽電池モジュールは、太陽光受光面側から表面保護層１、受光面封止材層２１及び２２、光電変換層３、非受光面封止材層４１、裏面基材５の順に積層されている（層構成Ａとする）。非受光面封止材層４１の貯蔵弾性率を５０ＭＰａ以上、裏面基材５の引張弾性率を１０ＧＰａ以上とすることで、従来の太陽電池モジュールよりも、軽量で優れた耐衝撃性を有する太陽電池モジュールとすることができる。

図２の太陽電池モジュールでは、太陽光受光面側から表面保護層１、受光面封止材層２１、中間層２３、受光面封止材層２２、光電変換層３、非受光面封止材層４１、裏面基材５の順に積層されている（層構成Ｂとする）。受光面封止材層２１と受光面封止材層２２との間に中間層２３が積層されることで、外部からの衝撃が吸収され、光電変換層の歪みが軽減されるため、光電変換層の破壊を抑制することができる。

図３の太陽電池モジュールでは、太陽光受光面側から表面保護層１、受光面封止材層２１及び２２、光電変換層３、非受光面封止材層４１及び４２、並びに、裏面基材５の順に積層されている（層構成Ｃとする）。

本発明の太陽電池モジュールは、薄肉かつ軽量であるにもかかわらず光電変換層の破壊を抑制する耐衝撃性を有し、また、たわみや振動を抑制する機能を持つために、自動車やトラック等に取り付けることができる。

以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

太陽電池モジュールの耐衝撃性の評価方法は、剛球落下試験（降ひょうの簡易試験）により実施した。各々の試験方法以下に示した。
［剛球落下試験］
剛球落下試験はＪＩＳＣ８９３８に記載の降ひょう試験の簡易試験方法に準拠して行った。
まず、太陽電池モジュールを、表面保護層面を上にして端部のみを固定し、地上面と接地しないよう水平に設置した。次に、質量２２７±２ｇ、直径約３８ｍｍの表面が滑らかな鋼球を、力を加えずにモジュールの表面保護層面の中心点に落下させた。表面保護層面から鋼球の中心までの距離を０．１ｍ刻みで１ｍまで変化させて試験を行った。鋼球の落下点は、表面保護層面の中心点から２５ｍｍ以内とし、１枚の供試品に対する衝撃は１回限り、試験時の温度は標準状態とした。
この方法で試験した太陽電池モジュールについて、アイテス社製太陽電池ＥＬ検査装置を使用して太陽電池セルにひびや亀裂などの目視上の欠陥が生じたときの表面保護層面から落下前の鋼球の中心までの距離を記録した。

［実施例１］
図１の層構成Ａのように、太陽電池モジュールの製造を次のように実施した。
表面保護層として、縦２５ｃｍ、横２５ｃｍ、厚み０．１ｍｍのＥＴＦＥ樹脂（旭硝子社製、アフレックス、グレード：５０ＨＫ−ＤＣＳ）を用いた。
裏面基材として、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み１ｍｍのＦＲＰ板（大隅加工社製、ガラスエポキシ積層板、グレード：ＳＬ−ＥＣ）（引張弾性率＝２０ＧＰａ）を用いた。
表面保護層側から第一の受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＥＶＡ樹脂（シーアイ化成社製、ＥＶＡシート、グレード：ＵＦＨＣＥ４０）（ｔａｎδピーク値＝０．５）を用いた。
表面保護層側から第二の受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４
ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ２０００）（ｔａｎδ＝０．３６）を用いた。
非受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ６０００）（貯蔵弾性率＝９０ＭＰａ）を用いた。
光電変換層として、ＴＳＥＣ社製６インチサイズの結晶シリコン素子を用いた。素子は各太陽電池モジュールにつき、１枚使用した。

表面保護層、第一及び第二の受光面封止材層、光電変換層、受光面封止材層、並びに裏面基材を図１に示すごとく積層し、真空ラミネーション装置（ＮＰＣ社製小型ラミネーターＬＮ−５０Ｘ５０−Ｓ）内へ配置し、１５０℃にステージを加熱し、積層体を突き出しピンで持ち上げた状態で真空引きを行い５分間保持した。次いで突き出しピンを下げて積層体をステージに密着させて１５分間保持した後、積層体を取り出して自然冷却を行い、太陽電池モジュールを得た。十分に冷却した後に、裏面基材に合わせて端部のトリミングを行ない、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、の衝撃試験用太陽電池モジュールを得た。

各層の材料については表１にまとめた。このようにして得られた太陽電池モジュールに対して上述した剛球落下試験を実施し、その結果を表２に示した。以下の実施例及び比較例で用いた各層の材料についても表１にまとめ、実施例１と同様に耐衝撃性を評価し、その結果を表２に示した。

［実施例２］
表面保護層側から第二の受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ６０００）（ｔａｎδ＝０．１４）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［実施例３］
表面保護層側から第一の受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ２０００）（ｔａｎδ＝０．３６）を、表面保護層側から第二の受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＥＶＡ樹脂（シーアイ化成社製、ＥＶＡシート、グレード：ＵＦＨＣＥ４０）（ｔａｎδ＝０．５）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［実施例４］
表面保護層として、縦２５ｃｍ、横２５ｃｍ、厚み０．５ｍｍのＰＣ樹脂（三菱ガス化学社製、ユーピロン、グレード：ＭＲＦ０８Ｕ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［実施例５］
裏面基材として、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み１ｍｍのアルミシート（汎用品）（引張弾性率＝７０ＧＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［実施例６］
図２の層構成Ｂのように、表面保護層側から第一及び第二の受光面封止材層の間に、中間層として、縦２５ｃｍ、横２５ｃｍ、厚み０．１２５ｍｍのＰＥＴ樹脂（三菱樹脂社製ダイアホイル、グレード：Ｔ６００）を設けたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［実施例７］
非受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．８ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ６０００）（貯蔵弾性率＝９０ＭＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［比較例１］
表面保護層、および裏面基材として、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み２ｍｍのＰＣ樹脂（タキロン社製、グレード：ＰＣ１６００）（引張弾性率＝２．３ＧＰａ）を用い、図３の層構成Ｃのように、光電変換層側から第二の非受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＥＶＡ樹脂（シーアイ化成社製、ＥＶＡシート、グレード：ＵＦＨＣＥ４０）（貯蔵弾性率＝１２ＭＰａ）を設けたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［比較例２］
図３の層構成Ｃのように、光電変換層側から第二の非受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＥＶＡ樹脂（シーアイ化成社製、ＥＶＡシート、グレード：ＵＦＨＣＥ４０）（貯蔵弾性率＝１２ＭＰａ）を設けたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［比較例３］
裏面基材として、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み０．１２５ｍｍのＰＥＴ（三菱樹脂社製ダイアホイル、グレード：Ｔ６００）（引張弾性率＝４ＧＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［比較例４］
表面保護層側から第一の受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ６０００）（ｔａｎδ＝０．１４）を、表面保護層側から第二の受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ６０００）（ｔａｎδ＝０．１４）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

［比較例５］
光電変換層側から第一の非受光面封止材層として、縦２２ｃｍ、横２２ｃｍ、厚み０．４ｍｍのＰＯ樹脂（三菱樹脂社製、変性ポリオレフィンシート、グレード：Ｆ２０００）（貯蔵弾性率＝２２ＭＰａ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。

以上のとおり、本発明の太陽電池モジュールは、剛球落下試験により評価した結果、外部からの衝撃に対し高い保護能力を有することが示された。

本発明は、軽量かつ優れた耐衝撃性を有する太陽電池モジュールに関する。本発明の太陽電池モジュールは、車両用太陽電池パネルに適している。

１ 表面保護層
２１、２２ 受光面封止材層
２３ 中間層
３ 光電変換層
４１、４２ 非受光面封止材層
５ 裏面基材

Claims (7)

1. 表面保護層、受光面封止材層、光電変換層、非受光面封止材層、及び裏面基材をこの順に有する太陽電池モジュールであって、
   前記非受光面封止材層は、２５℃における貯蔵弾性率が５０ＭＰａ以上であり、前記裏面基材は、引張弾性率が１０ＧＰａ以上である、太陽電池モジュール。
2. 前記非受光面封止材層と前記裏面基材が直接積層される、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記非受光面封止材層は、厚みが０．５ｍｍ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。
4. 前記受光面封止材層は、ｔａｎδピーク値が０．３以上である、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。
5. 前記受光面封止材層は、２層の封止材層の間に中間層が配置された積層体である、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。
6. 前記光電変換層が結晶シリコン系の光電変換層である、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。
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を含む車両用部材。

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