JP2017092242A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】耐候性および意匠性に優れ、かつ、製造時、輸送時、施工時のコストを低減できる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】受光面板11と、太陽電池セル12と、背面板15とを、受光面側10aから背面側10bに向けてこの順で有する太陽電池モジュール本体10を有し、太陽電池モジュール本体10は、受光面板11と背面板15との間において太陽電池セル12を封止する封止層16を有し、受光面板11は、化学強化ガラス、物理強化ガラス、または、非強化ガラスであり、背面板15は、物理強化ガラスであり、受光面板11をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm未満であり、背面板15をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm以上であり、背面板15の板厚が、2.5mm以下、である。【選択図】図2
Description
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
特許文献1は、結晶系太陽電池セルの受光面側に配された化学強化ガラスからなる第1のガラス基板(受光面板)と、結晶系太陽電池セルの裏面側に配された化学強化ガラスからなる第2のガラス基板(背面板)と、第1および第2のガラス基板の間に結晶系太陽電池セルを封止する封止樹脂とを備えた太陽電池モジュールを開示している。
特許文献1に記載の太陽電池モジュールのように、両面がガラスにより挟まれた構造を持つ太陽電池モジュールは、裏面側に樹脂製フィルム(バックシート)を使用する太陽電池モジュールと比較して、外部から侵入する水分を防ぐことができ耐候性に優れ、また、物理的な強度が高く、酸・アルカリなどに対する化学的な安定性が高く、紫外線照射時の変色・着色が無い等、電池寿命を延長させることができる。
特許文献1に記載の太陽電池モジュールのように、両面がガラスにより挟まれた構造を持つ太陽電池モジュールは、裏面側に樹脂製フィルム(バックシート)を使用する太陽電池モジュールと比較して、外部から侵入する水分を防ぐことができ耐候性に優れ、また、物理的な強度が高く、酸・アルカリなどに対する化学的な安定性が高く、紫外線照射時の変色・着色が無い等、電池寿命を延長させることができる。
但し、特許文献1に記載の太陽電池モジュールのように、両面がガラスにより挟まれた構造を持つ太陽電池モジュールは、結晶系太陽電池セルの裏面側に配された配線等が背面板側から見えてしまうため、意匠性に劣るという問題がある。そのため、BIPV(Building Integrated Photovoltaics)、ファサード、トップライト、カーポート、ルーバーなど、人目に触れ、高い意匠性が求められる用途には、太陽電池セルの裏面側に目隠し用のフィルムや印刷が必要であったり、高価な両面発電タイプの太陽電池セルを使う必要があった。
特許文献1に記載の太陽電池モジュールにおいて、受光面板および背面板として、化学強化ガラスからなるガラス基板を使用するのは以下の理由である。
太陽電池モジュールは風圧、積雪、時には砂嵐や降雹などの過酷な環境に耐えるために強い強度が求められる。太陽電池モジュールのカバーガラスとして一般的な物理強化ガラスを使った場合、ガラスの厚さを薄くすると強化のための十分な残留応力を加えることが困難になり、3mm以上の板厚が必要となる。このため、仮に一方の側に残留応力の低い薄いガラスを用いた場合、太陽電池モジュールの強度を確保するために、反対側のガラスをその分厚くする必要があり、全体の重さが大きくなってしまう。
太陽電池モジュール全体の重さが大きくなると、太陽電池モジュールの製造プロセスコストや、太陽電池モジュールの輸送時や施工時のコストが増加するため、好ましくない。また、トップライト、カーポートなどに使用される場合にはモジュール重量が大きいとモジュールを積載する建造物に高い耐荷重性能が求められ、建造物のコストが大きくなる、もしくは積載できる構造物が限られてしまう。太陽電池モジュール、特に両面がガラスにより挟まれた構造の太陽電池モジュールの場合、ガラス基板の重量がモジュール重量の大半を占めるため、ガラス基板を薄くし、軽量にするメリットはとても大きい。化学強化ガラスであれば、1mm程度の板厚であって十分な残留応力を加えることができる。
太陽電池モジュールは風圧、積雪、時には砂嵐や降雹などの過酷な環境に耐えるために強い強度が求められる。太陽電池モジュールのカバーガラスとして一般的な物理強化ガラスを使った場合、ガラスの厚さを薄くすると強化のための十分な残留応力を加えることが困難になり、3mm以上の板厚が必要となる。このため、仮に一方の側に残留応力の低い薄いガラスを用いた場合、太陽電池モジュールの強度を確保するために、反対側のガラスをその分厚くする必要があり、全体の重さが大きくなってしまう。
太陽電池モジュール全体の重さが大きくなると、太陽電池モジュールの製造プロセスコストや、太陽電池モジュールの輸送時や施工時のコストが増加するため、好ましくない。また、トップライト、カーポートなどに使用される場合にはモジュール重量が大きいとモジュールを積載する建造物に高い耐荷重性能が求められ、建造物のコストが大きくなる、もしくは積載できる構造物が限られてしまう。太陽電池モジュール、特に両面がガラスにより挟まれた構造の太陽電池モジュールの場合、ガラス基板の重量がモジュール重量の大半を占めるため、ガラス基板を薄くし、軽量にするメリットはとても大きい。化学強化ガラスであれば、1mm程度の板厚であって十分な残留応力を加えることができる。
しかしながら、化学強化ガラスは、物理強化ガラスに比べて高価であるため、受光面板および背面板として、化学強化ガラスを用いた特許文献1に記載の太陽電池モジュールは、高価なものとなる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、耐候性および意匠性に優れ、かつ、製造時、輸送時、施工時のコストを低減できる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
上記した目的を達成するため、本発明は、受光面板と、太陽電池セルと、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で有する太陽電池モジュール本体を有し、
前記太陽電池モジュール本体は、前記受光面板と前記背面板との間において前記太陽電池セルを封止する封止層を有し、
前記受光面板は、化学強化ガラス、物理強化ガラス、または、非強化ガラスであり、
前記背面板は、物理強化ガラスであり、
前記受光面板をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm未満であり、
前記背面板をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm以上であり、
前記背面板の板厚が、2.5mm以下、
であることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。以下、質量ppmを、単にppmと表示する。
前記太陽電池モジュール本体は、前記受光面板と前記背面板との間において前記太陽電池セルを封止する封止層を有し、
前記受光面板は、化学強化ガラス、物理強化ガラス、または、非強化ガラスであり、
前記背面板は、物理強化ガラスであり、
前記受光面板をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm未満であり、
前記背面板をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm以上であり、
前記背面板の板厚が、2.5mm以下、
であることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。以下、質量ppmを、単にppmと表示する。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板をなすガラスは、Fe3+含有量がFe2O3換算で3000ppm以上であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記受光面板はISO−9050(2003)規定の可視光透過率(D65光源)(以下、Tv_D65とも記す)が90%以上であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板は可視光透過率Tv_D65が90%未満であることが好ましく、89%以下であることがより好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板は、可視光透過率Tv_D65が50%超の場合、CIE1976規格のL*a*b色空間において、a*≦10、かつ、b*≦20であることが好ましく、a*≦5、かつ、b*≦15であることがより好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板をなすガラスは、
酸化物基準の質量%表示で、
SiO2 50〜80%、
Al2O3 0〜20%、
B2O3 0〜20%、
MgO+CaO+SrO+BaO 1〜40%、
Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、
Fe2O3 0.3〜10%
を含むことが好ましい。
酸化物基準の質量%表示で、
SiO2 50〜80%、
Al2O3 0〜20%、
B2O3 0〜20%、
MgO+CaO+SrO+BaO 1〜40%、
Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、
Fe2O3 0.3〜10%
を含むことが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板をなすガラスは、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350が70×10-7/℃以上110×10-7/℃以下であり、ガラス転移点が500℃以上であり、ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxが400×10-7/℃以上であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板をなすガラスは、表面圧縮応力が110MPa以上であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板の板厚が、2.0mm以下の場合、該背面板をなすガラスは、表面圧縮応力が70MPa以上であることが好ましい。
また、前記背面板の板厚が、1.5mm以下の場合、該背面板をなすガラスは、表面圧縮応力が60MPa以上であることが好ましい。
また、前記背面板の板厚が、1.5mm以下の場合、該背面板をなすガラスは、表面圧縮応力が60MPa以上であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板はISO−9050(2003)規定の紫外線透過率(以下、Tuvとも記す)が70%以下であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールにおいて、前記背面板はISO−13837A(2008)規定の日射透過率(以下、Teとも記す)が85%以下であることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、背面板に物理強化ガラスを用いているため、耐候性に優れ、かつ、軽量で十分な強度を有する太陽電池モジュールを安価で提供できる。
本発明の太陽電池モジュールは、背面板をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であるため、板厚が2.5mm以下であるにもかかわらず、物理強化により残留応力が大きい圧縮応力層を形成することができる。そのため、太陽電池モジュールの軽量化を達成できる。これにより、太陽電池モジュールの製造時、輸送時、施工時のコストが低減できる。また、背面板をなすガラスの板厚が2.5mm以下であるため、太陽電池モジュールの軽量化が可能になる。そのため、大規模太陽光発電所や、住宅・工場の屋根用のモジュールとしても好適である。
また、背面板をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であるため、可視光透過率が低下する。その結果、結晶系太陽電池セルの裏面側に配された配線等が背面板側から見えにくくなり、意匠性が向上している。また、紫外線(UV)透過率や日射(IR)透過率が低下するため、BIPV、トップライト、カーポートなどの太陽電池モジュールを通過した光が居住空間に達する用途において、断熱性能の向上、日焼け防止などの効果も発揮される。
また、背面板をなすガラスの板厚が2.5mm以下であるため、太陽電池モジュールの封止層の形成(ラミネート)工程において、加熱温度の低下、加熱時間の短縮など、製造プロセス負荷低減の効果がある。また、背面板は配線取出し用に孔明けや切掻き形状などの加工が必要となることが多いが、該背面板をなすガラス板の板厚が2.5mm以下と薄いために加工時間が短縮できる。また、レーザー加工でこれらの加工を実施する場合には、背面板をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であるため、可視光透過率のみならず、紫外光(UV)や赤外光(IR)の波長域の光線透過率が低いため、レーザー波長の吸収が高く、加工時間の短縮が期待される。
本発明の太陽電池モジュールは、背面板をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であるため、板厚が2.5mm以下であるにもかかわらず、物理強化により残留応力が大きい圧縮応力層を形成することができる。そのため、太陽電池モジュールの軽量化を達成できる。これにより、太陽電池モジュールの製造時、輸送時、施工時のコストが低減できる。また、背面板をなすガラスの板厚が2.5mm以下であるため、太陽電池モジュールの軽量化が可能になる。そのため、大規模太陽光発電所や、住宅・工場の屋根用のモジュールとしても好適である。
また、背面板をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であるため、可視光透過率が低下する。その結果、結晶系太陽電池セルの裏面側に配された配線等が背面板側から見えにくくなり、意匠性が向上している。また、紫外線(UV)透過率や日射(IR)透過率が低下するため、BIPV、トップライト、カーポートなどの太陽電池モジュールを通過した光が居住空間に達する用途において、断熱性能の向上、日焼け防止などの効果も発揮される。
また、背面板をなすガラスの板厚が2.5mm以下であるため、太陽電池モジュールの封止層の形成(ラミネート)工程において、加熱温度の低下、加熱時間の短縮など、製造プロセス負荷低減の効果がある。また、背面板は配線取出し用に孔明けや切掻き形状などの加工が必要となることが多いが、該背面板をなすガラス板の板厚が2.5mm以下と薄いために加工時間が短縮できる。また、レーザー加工でこれらの加工を実施する場合には、背面板をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であるため、可視光透過率のみならず、紫外光(UV)や赤外光(IR)の波長域の光線透過率が低いため、レーザー波長の吸収が高く、加工時間の短縮が期待される。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの上面図である。図2は、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールの断面図である。
太陽電池モジュール10は、受光面板11と、太陽電池セル12と、背面板15とを、受光面10a側から背面10b側に向けてこの順で有すると共に、受光面板11と背面板15との間に封止層16を有する。
受光面板11は、太陽電池セル12を基準として、受光面10a側に配される板のことである。受光面板11は、太陽光に対して透光性を有する。受光面板11を透過した光が、太陽電池セル12に取り込まれる。受光面板11の受光面には反射防止膜が形成されてもよい。受光面板11における光反射が低減でき、太陽光の取り込み効率が向上できる。受光面板11の受光面には、反射防止膜に加えて、防眩膜が形成されてもよい。
太陽電池セル12は、受光面板11と背面板15との間に配設され、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池セル12は、シリコン系(結晶系、薄膜系)、化合物系(CIGS、GaAS、CdTeなど)、有機系(色素増感、有機薄膜、ペロブスカイトなど)などのいずれでもよい。太陽電池セル12は1つの太陽電池モジュール本体10に複数備えられてよく、複数の太陽電池セル12は直列や並列に接続される。
背面板15は、太陽電池セル12を基準として、背面10b側に配される板のことである。背面板15は、防水性などを有する。
封止層16は、受光面板11と背面板15との間において、太陽電池セル12を封止する。封止層16は、受光面板11を透過した光が太陽電池セル12に取り込まれるように、透光性を有する。封止層16は、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、オレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂(PVB)、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂により形成される。
封止層16は、例えば受光面側接着層17と、背面側接着層18とで構成される。受光面側接着層17は、受光面板11と太陽電池セル12とを接着する。背面側接着層18は、太陽電池セル12と背面板15とを接着する。
接着は、受光面側接着層17と背面側接着層18との間に太陽電池セル12を配し、熱処理することにより行われる。受光面側接着層17と背面側接着層18とは、異なる材料で形成されてもよいが、熱処理によって一体化できるように同じ材料で形成されてよい。
尚、受光面側接着層17と背面側接着層18とが異なる材料で形成される場合、受光面側接着層17が透光性を有していればよく、背面側接着層18は透光性を有しなくてもよい。
太陽電池モジュール10は、図示した以外の構造を有していてもよい。例えば、太陽電池モジュール10は、アルミニウム等の金属製、若しくは、樹脂材料製のフレーム、又はカバーが、モジュール外周部に装着されていてもよい。また、背面板15の背面10b側に構造補強のためのバックレールが設けられていてもよい。バックレールを設ける場合、その数は特に限定されず、単数でも複数でもよい。
太陽電池モジュール本体10を構成する受光面板11、および、背面板15について、より具体的に記載する。
受光面板11
詳しくは後述するが、本発明の太陽電池モジュールは、背面板15として使用する物理強化ガラスが、板厚が2.5mm以下であるにもかかわらず、物理強化により残留応力が大きい圧縮応力層を形成することができる。そのため、受光面板11には、化学強化ガラス、物理強化ガラス、非強化ガラスのいずれも使用できる。
詳しくは後述するが、本発明の太陽電池モジュールは、背面板15として使用する物理強化ガラスが、板厚が2.5mm以下であるにもかかわらず、物理強化により残留応力が大きい圧縮応力層を形成することができる。そのため、受光面板11には、化学強化ガラス、物理強化ガラス、非強化ガラスのいずれも使用できる。
化学強化ガラスは、ガラス板を化学強化処理したものである。化学強化処理の方法としては、例えばイオン交換法などがある。イオン交換法は、ガラスを処理液(例えば硝酸カリウム溶融塩、硝酸ナトリウム溶融塩)に浸漬し、ガラスに含まれるイオン半径の小さなイオン(例えばNaイオン)をイオン半径の大きなイオン(例えばKイオン)に交換することで、ガラス表面に圧縮応力を生じさせる。圧縮応力はガラスの表面全体に均一に生じ、ガラスの表面全体に均一な深さの圧縮応力層が形成される。
ガラス表面の圧縮応力(以下、表面圧縮応力という)の大きさ、ガラス表面に形成される圧縮応力層の深さは、それぞれ、ガラス組成、処理液の濃度、化学強化処理時間、および化学強化処理温度により調整できる。表面圧縮応力は、例えば200MPa以上であり、好ましくは400MPa以上、さらに好ましくは500MPa以上である。一方、表面圧縮応力は、例えば1000MPa以下であり、好ましくは900MPa以下であり、さらに好ましくは800MPa以下である。圧縮応力層の深さは、例えば7μm以上であり、好ましくは15μm以上であり、さらに好ましくは25μmである。一方、圧縮応力層の深さは、例えば100μm以下であり、好ましくは60μm以下であり、さらに好ましくは40μm以下である。
化学強化ガラスは、イオン交換されるものであれば限定されないが、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、リチウムシリケートガラス等を化学強化処理したものである。
物理強化ガラスは、ガラス板を熱強化処理したものであり、特に組成は限定されないが、ガラス転移温度が500℃以上、50〜350℃での平均膨張係数α50〜350が70×10-7/℃であれば好ましく、例えばソーダライムガラスが用いられる。熱強化処理は、均一に加熱したガラス板を軟化点付近の温度から急冷し、ガラス表面とガラス内部との温度差によってガラス表面に圧縮応力を生じさせる。熱強化としては、フロート法等によって板状のガラスを製造し、切断されたガラス板を軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱した後、表面に冷却媒を吹き付けて急冷する風冷強化が代表的なものである。圧縮応力はガラスの表面全体に均一に生じ、ガラスの表面全体に均一な深さの圧縮応力層が形成される。熱強化処理は、化学強化処理に比べて、板厚の厚いガラス板の強化に適している。
物理強化ガラスの場合、表面圧縮応力は、例えば40MPa以上であり、好ましくは70MPa以上であり、さらに好ましくは100MPa以上である。一方、表面圧縮応力は、例えば250MPa以下であり、好ましくは200MPa以下であり、さらに好ましくは180MPa以下である。圧縮応力層の深さは、一般的に板厚に依存することが知られており、板厚の10%以上程度であり、25%以下程度である。表面圧縮応力および圧縮応力層の深さが上記の範囲であれば、太陽電池モジュール用としては十分である。
未強化ガラスは、溶融ガラスを板状に成形し、徐冷したものであり、特に組成は限定されないが、例えば、ソーダライムガラスである。成形方法としては、フロート法、ロールアウト法、フュージョン法などが挙げられるが、ロールアウト法が透過率、反射防止効果の観点から好ましい。
受光面板11の板厚は、受光面板として使用するガラスの種類により異なる。受光面板として化学強化ガラスを使用する場合は、その板厚は例えば0.5mm以上であり、好ましくは0.7mm以上である。一方、その板厚は例えば2mm以下であり、好ましくは1.5mm以下である。受光面板として物理強化ガラス、または、未強化ガラスを使用する場合は、その板厚は、例えば1mm以上である。一方、その板厚は、例えば5mm以下であり、好ましくは2.5mm以下である。
上述したように、受光面板11は、太陽光に対して透光性を有する。受光面板11は、ISO−9050(2003)規定の可視光透過率(D65光源)Tv_D65が90%以上であることが好ましく、91%以上であることがより好ましく、92%以上であることがさらに好ましい。
上述した可視光透過率を達成するため、受光面板11をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm未満であり、好ましくは1000ppm未満、より好ましくは200ppm未満である。
背面板15
背面板15は、板厚が2.5mm以下の物理強化ガラスである。これにより、耐候性に優れ、かつ、軽量で十分な強度を有する太陽電池モジュールを安価で提供できる。
物理強化ガラスは、ガラス板を熱強化処理したものであるが、この熱強化処理は冷却時の表面と内部との温度差を利用することから、厚さを薄くすると表面と内部との温度差を大きくできず、十分な残留応力を加えることが困難であった。この点について、本願発明者は鋭意検討した結果、熱強化処理するガラスの鉄の含有量を高めた場合、αmaxを大きくすることができ、その結果、熱強化処理されたガラスの残留応力が向上することを見出した。
背面板15をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であることにより、板厚が2.5mm以下であるにもかかわらず、物理強化により残留応力が大きい圧縮応力層を形成することができる。
背面板15をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が5000ppm以上であることが好ましく、より好ましくは10000ppm以上、さらに好ましくは20000ppm以上である。
ガラスに含まれる鉄は、二価の鉄(Fe2+)または三価の鉄(Fe3+)として存在しているが、熱強化処理するガラスの鉄含有量を高めた場合の上述した作用を発揮するためには、これらのうち、三価の鉄(Fe3+)の含有量が高いことが好ましい。そのため、背面板15をなすガラスは、Fe3+の含有量が3000ppm以上であることが好ましく、
5000ppm以上であることがより好ましく、10000ppm以上であることがさらに好ましく、20000ppm以上であることがさらに好ましい。
背面板15は、板厚が2.5mm以下の物理強化ガラスである。これにより、耐候性に優れ、かつ、軽量で十分な強度を有する太陽電池モジュールを安価で提供できる。
物理強化ガラスは、ガラス板を熱強化処理したものであるが、この熱強化処理は冷却時の表面と内部との温度差を利用することから、厚さを薄くすると表面と内部との温度差を大きくできず、十分な残留応力を加えることが困難であった。この点について、本願発明者は鋭意検討した結果、熱強化処理するガラスの鉄の含有量を高めた場合、αmaxを大きくすることができ、その結果、熱強化処理されたガラスの残留応力が向上することを見出した。
背面板15をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であることにより、板厚が2.5mm以下であるにもかかわらず、物理強化により残留応力が大きい圧縮応力層を形成することができる。
背面板15をなすガラスが、Fe2O3で表した全鉄含有量が5000ppm以上であることが好ましく、より好ましくは10000ppm以上、さらに好ましくは20000ppm以上である。
ガラスに含まれる鉄は、二価の鉄(Fe2+)または三価の鉄(Fe3+)として存在しているが、熱強化処理するガラスの鉄含有量を高めた場合の上述した作用を発揮するためには、これらのうち、三価の鉄(Fe3+)の含有量が高いことが好ましい。そのため、背面板15をなすガラスは、Fe3+の含有量が3000ppm以上であることが好ましく、
5000ppm以上であることがより好ましく、10000ppm以上であることがさらに好ましく、20000ppm以上であることがさらに好ましい。
背面板15をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であるため、可視光透過率が低下している。その結果、結晶系太陽電池セルの裏面側に配された配線等が背面板側から見えにくくなり、意匠性が向上している。また、紫外線(UV)透過率や日射(IR)透過率が低下するため、BIPV、ルーフなどの太陽電池モジュールを通過した光が居住空間に達する用途において、断熱性能の向上、日焼け防止などの効果も発揮される。
背面板15は、可視光透過率Tv_D65が90%未満であることが好ましく、89%以下であることがより好ましく、85%未満であることがさらに好ましく、80%未満であることがさらに好ましい。
背面板15は、可視光透過率Tv_D65が90%未満であることが好ましく、89%以下であることがより好ましく、85%未満であることがさらに好ましく、80%未満であることがさらに好ましい。
背面板15は、ISO−9050(2003)規定の紫外線透過率Tuvが70%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましく、30%以下であることがさらに好ましい。
背面板15は、ISO−9050(2003)規定の日射透過率Teが85%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましく、70%以下であることがさらに好ましい。
上述した意匠性の向上という点では、可視光透過率が50%以下と十分に低い場合には特に気にする必要は無いが、可視光透過率が50%超の場合には背面板15の色調も重要になる。青、緑、灰色といった寒色系の色調の方が、結晶系太陽電池セルの裏面側に配された配線等とのコントラストがつきにくく意匠性が向上する。また、青、緑、灰色といった寒色系の色調の方が、人目に触れる色としても落ち着きを与える色であるため意匠性が向上する。
具体的には、背面板15は、CIE1976規格のL*a*b色空間において、a*≦10、かつ、b*≦20であることが意匠性の向上という点で好ましく、a*≦5、かつ、b*≦15であることがより好ましく、さらに好ましくはa*≦0、かつ、b*≦10である。
なお、CIE1976規格のL*a*b色空間において、a*が正の値があると赤寄りの色調になり、負の値であると緑寄りの色調になる。b*が正の値であると黄寄りの色調になり、負の値であると青寄りの色調になる。
Feはガラスを着色する成分としても作用するため、背面板15をなすガラスにおいて、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であることは、背面板15の色調が上述した条件を満たす上でも好ましい。
具体的には、背面板15は、CIE1976規格のL*a*b色空間において、a*≦10、かつ、b*≦20であることが意匠性の向上という点で好ましく、a*≦5、かつ、b*≦15であることがより好ましく、さらに好ましくはa*≦0、かつ、b*≦10である。
なお、CIE1976規格のL*a*b色空間において、a*が正の値があると赤寄りの色調になり、負の値であると緑寄りの色調になる。b*が正の値であると黄寄りの色調になり、負の値であると青寄りの色調になる。
Feはガラスを着色する成分としても作用するため、背面板15をなすガラスにおいて、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000ppm以上であることは、背面板15の色調が上述した条件を満たす上でも好ましい。
背面板15をなす板厚が2.5mm以下のガラスに対して、一般的な風冷強化装置を用いて、残留応力を加えるためには、背面板15をなすガラスは、ガラス転移点が500℃以上であることが好ましい。ガラス転移点が500℃未満の場合、加熱工程および冷却工程によって表面と内部とに温度差をつけにくく、残留応力を有効に付与できない。
一方、ガラス転移点が高すぎると、加熱工程において高温に加熱する必要があり、背面板15をなすガラスを保持するための周辺部材等が高温に晒されることから、これらの寿命が著しく低下するおそれがあり、寿命を延ばすためには耐熱性に優れた高価な部材を用いる必要がある。そのため、ガラス転移点は700℃以下であることが好ましい。
なお、加熱工程時における温度の上限はガラス転移点+200℃であることが好ましい。加熱工程時における温度の上限がガラス転移点+200℃よりも高くなると、高温でガラスが粘性流動変形しやすくなり、最終的な強化ガラスの光学品質が悪化するおそれがある。
一方、ガラス転移点が高すぎると、加熱工程において高温に加熱する必要があり、背面板15をなすガラスを保持するための周辺部材等が高温に晒されることから、これらの寿命が著しく低下するおそれがあり、寿命を延ばすためには耐熱性に優れた高価な部材を用いる必要がある。そのため、ガラス転移点は700℃以下であることが好ましい。
なお、加熱工程時における温度の上限はガラス転移点+200℃であることが好ましい。加熱工程時における温度の上限がガラス転移点+200℃よりも高くなると、高温でガラスが粘性流動変形しやすくなり、最終的な強化ガラスの光学品質が悪化するおそれがある。
また、背面板15をなすガラスは、ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmax(以下、本明細書において、「高温熱膨張係数αmax」と記載する。)が400×10-7/℃以上であることが好ましい。高温熱膨張係数αmaxが400×10-7/℃未満の場合、一般的な風冷強化装置を用いて、背面板15をなす板厚が2.5mm以下のガラスに対して、残留応力を有効に付与できないおそれがある。一般に、風冷強化は、ガラス転移点よりも100℃程度高い温度から急冷することにより行われる。高温熱膨張係数αmaxが400×10-7/℃以上とすることで、このような温度から、一般的な風冷強化装置を用いて、背面板15をなす板厚が2.5mm以下のガラスに残留応力を有効に付与できる。
ここで、高温熱膨張係数αmaxとは、後述のように熱膨張計によって測定した被処理ガラスの膨張係数曲線において,熱膨張係数がガラス転移点と屈伏点との間における極大値をいう。高温熱膨張係数αmaxは、残留応力を付与する観点からは大きいほど好ましいが、通常は600×10-7/℃もあれば十分である。また、高温熱膨張係数αmaxが大きくなると、冷却の初期において発生する一時歪によってガラスの割れが発生し歩留まりを悪化させる恐れがあることから、高温熱膨張係数αmaxは400×10-7/℃以上600×10-7/℃以下が好ましい。
背面板15をなすガラスの屈伏点は、必ずしも制限されないが、600℃を超えることが好ましい。屈伏点が600℃以下の場合、切断されたガラス板を軟化点または屈伏点付近の温度まで加熱する際に、加熱温度、すなわち強化開始温度が低くなり、残留応力を有効に付与できないおそれがある。屈伏点は850℃以下が好ましい。屈伏点が850℃を超えると、高温に加熱する必要があり、背面板15をなすガラスを保持するための周辺部材等が高温下に晒されることから、これらの寿命が著しく低下するおそれがあり、寿命を延ばすためには耐熱性に優れた高価な部材を用いる必要がある。背面板15をなすガラスの屈伏点は、750℃以下がより好ましく、さらに好ましくは700℃以下である。
背面板15をなすガラスは、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350が大きいほうが、残留応力を付与する観点からは好ましいが、大きすぎると、現行の他部材との膨張不整合が問題になったり、熱衝撃に対して弱くなったりする可能性がある。そのため、背面板15をなすガラスは、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350が、70×10-7/℃以上であることが好ましく、80×10-7/℃以上であることがより好ましい。一方、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350が、110×10-7/℃以下であることが好ましく、100×10-7/℃以下であることがより好ましく、95×10-7/℃以下であることがさらに好ましい。
背面板15をなすガラスは、高温熱膨張係数αmaxと、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350と、の熱膨張係数差(Δα(=αmax−α50〜350))が、300×10-7/℃以上が好ましい。低温から高温までの熱膨張係数、すなわち高温熱膨張係数αmax、および、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350を単純に大きくした場合、加熱工程および冷却工程の際、熱衝撃による割れ、他部材との熱膨張の不整合、現行プロセスとの不適合等が発生しやすくなる。
熱膨張係数差(Δα)を300×10-7/℃以上とすることで、すなわち、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350を一定にしたまま、高温熱膨張係数αmaxを相対的に大きくすることで、一般的な風冷強化装置を用いて、背面板15をなす板厚が2.5mm以下のガラスに残留応力を有効に付与できるとともに、熱衝撃による割れ等の発生も抑制できる。熱膨張係数差(Δα)は、315×10-7/℃以上がより好ましく、330×10-7/℃以上がさらに好ましく、350×10-7/℃以上が特に好ましく、360×10-7/℃以上が最も好ましい。熱膨張係数差(Δα)は、基本的に大きいほど好ましいが、通常は500×10-7/℃もあれば十分である。
ここで、ガラス転移点、屈伏点、熱膨張係数(αmax、α50〜350)は、以下の要領で測定する。すなわち、直径5mm、長さ20mmの円柱状サンプル、又は板状に成形されたサンプルについては幅5mm、長さ20mmの短冊状サンプルを作製し、熱膨張計を用いて5℃/分の昇温速度、10gの荷重条件下で熱膨張を測定し、ガラス転移点、屈伏点、熱膨張係数(αmax、α50〜350)を求める。
背面板15をなすガラスは、酸化物基準の質量%表示で、ガラス母組成として、
SiO2 50〜80%、
Al2O3 0〜20%、
B2O3 0〜20%、
MgO+CaO+SrO+BaO 1〜40%、
Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、
Fe2O3 0.3〜10%
を含むことが好ましい。以下、酸化物基準の質量%を、単に%と表示する。
SiO2 50〜80%、
Al2O3 0〜20%、
B2O3 0〜20%、
MgO+CaO+SrO+BaO 1〜40%、
Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、
Fe2O3 0.3〜10%
を含むことが好ましい。以下、酸化物基準の質量%を、単に%と表示する。
このような組成にすれば、強化ガラスの製造に一般的に用いられるソーダライムガラスと同様にロールアウト法、フロート法、フュージョン法などの成形方法を用いることができ、生産性が良好となる。また、このような組成にすれば、ガラス転移点が500℃以上、かつ高温熱膨張係数αmaxが400×10-7/℃以上のものが得られる。以下、各成分の組成の範囲について説明する。
SiO2の含有量は50〜80%である。50%未満ではガラスの密度が大きくなる、熱膨張係数が大きくなる、耐擦傷性が悪化する、等の不具合が発生する。SiO2の含有量は、好ましくは55%以上、より好ましくは60%以上である。また、SiO2の含有量が80%を超えると、粘性が高くなりガラスが溶解しにくくなる。SiO2の含有量は、好ましくは75%以下である。
Al2O3は必要に応じて含有させることができ、その含有量は20%以下である。Al2O3の含有量が20%を超えると、ガラス転移点以上での熱膨張係数が大きくなりにくく、残留応力を大きくすることが困難になるおそれがある。Al2O3の含有量は、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下である。
B2O3は必要に応じて含有させることができ、その含有量は20%以下である。B2O3の含有量が20%を超えると、ガラス転移点以上での熱膨張係数が大きくなりにくく、残留応力を大きくすることが困難になるおそれがある。B2O3の含有量は、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下である。
アルカリ土類金属酸化物、すなわち、MgO、CaO、SrO、およびBaOの含有量の合計(MgO+CaO+SrO+BaO)は、1%以上である。MgO+CaO+SrO+BaOが1%未満であると、ガラスの高温での溶解性と適度な熱膨張係数を維持するために、アルカリ金属酸化物、すなわち、Li2O、Na2O、K2Oを多量に添加する必要があり、その結果、歪点と屈伏点の温度差が小さくなり、残留応力が小さくなるおそれがある。MgO+CaO+SrO+BaOは、3%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、10%以上がさらに好ましい。MgO+CaO+SrO+BaOは、40%以下が好ましい。40%を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。MgO+CaO+SrO+BaOは、30%以下が好ましい。
MgOは必要に応じて含有させることができ、その含有量は25%以下である。MgOを含有させることにより、熱膨張係数を上昇させることができ、また耐擦傷性を向上できる。MgOの含有量は、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上である。MgOの含有量が25%を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。MgOの含有量は、好ましくは20%以下、より好ましくは15%以下、さらに好ましくは10%以下である。
CaOは必要に応じて含有させることができ、その含有量は25%以下である。CaOを含有させることにより熱膨張係数を上昇させることができる。CaOの含有量は、好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上、さらに好ましくは3%以上である。CaOの含有量が25%を超えると、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。CaOの含有量は、好ましくは20%以下、より好ましくは15%以下、さらに好ましくは12%以下である。
SrOは必要に応じて含有させることができ、その含有量は20%以下である。SrOを含有させることにより、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を調整できる。SrOの含有量が20%を超えると、ガラスの密度が大きくなり、ガラスの重量が大きくなる。SrOを含有させる場合、1%以上が好ましく、より好ましくは3%以上である。SrOの含有量は、より好ましくは15%以下、さらに好ましくは10%以下である。
BaOは必要に応じて含有させることができ、その含有量は20%以下である。BaOを含有させることにより、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を調整できる。一方、BaOを含有すると、ガラスの密度が大きくなることから、ガラスの重量が大きくなりやすい。また、BaOを含有すると、ガラスが脆くなることから、クラック・イニシエーション・ロードが低くなり、傷つきやすくなる。このため、BaOの含有量はより好ましくは15%以下であり、さらに好ましくは10%以下である。
アルカリ金属酸化物、すなわち、Li2O、Na2O、K2Oは必要に応じて含有させることができるが、その含有量の合計(Li2O+Na2O+K2O)は、0.1%以上が好ましい。Li2O+Na2O+K2Oが0.1%未満であると、ガラスの高温での溶解性と適度な熱膨張係数を維持するために、アルカリ土類金属酸化物、すなわち、MgO、CaO、SrO、およびBaOを多量に添加する必要があり、その結果、ガラスの失透傾向が強まり生産性が悪化する。Li2O+Na2O+K2Oは、1%以上が好ましく、3%以上がより好ましく、5%以上がさらに好ましく、10%以上が最も好ましい。Li2O+Na2O+K2Oは、30%以下が好ましい。30%を超えると、歪点と屈伏点の温度差が小さくなり、残留応力が小さくなるおそれがある。Li2O+Na2O+K2Oは、25%以下が好ましく、20%以下がより好ましく、さらに好ましくは15%以下である。
Na2Oは、必要に応じて含有させることができるが、その含有量は0.1%以上が好ましい。Na2Oの含有量が0.1%以上の場合、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を上昇させることができる。Na2Oの含有量は、より好ましくは1%以上、さらに好ましくは3%以上、特に好ましくは5%以上、最も好ましくは10%以上である。Na2Oの含有量は、25%以下である。Na2Oの含有量が25%を超えると、歪点と屈伏点の温度差が小さくなり、残留応力が小さくなるおそれがある。Na2Oの含有量は、好ましくは20%以下、より好ましくは17%以下、さらに好ましくは15%以下である。
K2Oは、必要に応じて含有させることができるが、その含有量は0.1%以上が好ましい。K2Oの含有量が0.1%以上の場合、ガラスの高温での溶解性と熱膨張係数を上昇させることができる。K2Oの含有量は、より好ましくは1%以上、さらに好ましくは2%以上、特に好ましくは3%以上である。K2Oの含有量は、20%以下である。K2Oの含有量が20%を超えると、ガラスの密度が大きくなり、ガラスの重量が大きくなる。K2Oの含有量は、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下である。
Feの含有量はFe2O3換算で0.3%以上である。Feは高温熱膨張係数αmaxを大きくする効果がある。さらにFeは熱線を吸収する成分であることから、溶融ガラスの熱対流を促してガラスの均質性を向上させ、また溶融窯の底煉瓦の高温化を防ぐことで窯寿命を延ばす等の効果があり、大型窯を用いる板ガラスの溶融プロセスでは組成中に含まれていることが好ましい。好ましくは0.45%以上、より好ましくは0.7%以上、さらに好ましくは1%以上、さらに好ましくは1.5%以上、さらに好ましくは3%以上である。一方、Feの含有量はFe2O3換算で、10%以下が好ましい。10%を超える場合、溶融窯の温度が低くなり、ガラスの溶解性が低下する。より好ましくは7%以下、最も好ましくは5%以下である。
背面板15をなすガラスは、Fe3+含有量、および、Fe2+含有量が下記(1),(2)のいずれかの条件を満たすことが特に好ましい。
(1)Fe3+含有量がFe2O3換算で1.3質量%以上であり、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.8質量%以下である。
(1)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で1.3質量%以上であることにより、厚さが2.5mm以下の薄型のガラスとした場合でも、一般的な風冷強化装置を用いて残留応力を有効に付与できる。
(1)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で1.5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは2.2質量%以上、さらに好ましくは2.5質量%以上である。
(1)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で1.3質量%以上であることにより、厚さが2.5mm以下の薄型のガラスとした場合でも、一般的な風冷強化装置を用いて残留応力を有効に付与できる。
(1)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で1.5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは2.2質量%以上、さらに好ましくは2.5質量%以上である。
(1)において本発明の風冷強化用ガラスは、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.8質量%以下である。Fe2+含有量がFe2O3換算で0.8質量%よりも高いと、溶融窯の温度を上げることが困難になり、ガラスの溶解性が低下する。
(1)において、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.7質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.6質量%以下である。
(1)において、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.7質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.6質量%以下である。
(2)Fe3+含有量がFe2O3換算で0.8質量%以上2.2質量%未満であり、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.45質量%以下であり、Fe―Redoxの値が20%以下である。
(2)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で0.8質量%以上2.2質量%未満であることにより、厚さが2.5mm以下の薄型のガラスとした場合でも、一般的な風冷強化装置を用いて残留応力を有効に付与できる。Fe3+含有量がFe2O3換算で0.8質量%未満だと、厚さが2.5mm以下の薄型のガラスとした場合、一般的な風冷強化装置を用いて、残留応力を有効に付与できないおそれがある。Fe3+含有量がFe2O3換算で2.2質量%以上だと、黄色味が強くなり外観が悪化するため好ましくない。
(2)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で0.9〜2.1質量%であることが好ましく、より好ましくは1.0〜2.0質量%である。
(2)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で0.8質量%以上2.2質量%未満であることにより、厚さが2.5mm以下の薄型のガラスとした場合でも、一般的な風冷強化装置を用いて残留応力を有効に付与できる。Fe3+含有量がFe2O3換算で0.8質量%未満だと、厚さが2.5mm以下の薄型のガラスとした場合、一般的な風冷強化装置を用いて、残留応力を有効に付与できないおそれがある。Fe3+含有量がFe2O3換算で2.2質量%以上だと、黄色味が強くなり外観が悪化するため好ましくない。
(2)において、Fe3+含有量がFe2O3換算で0.9〜2.1質量%であることが好ましく、より好ましくは1.0〜2.0質量%である。
(2)において、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.45質量%以下である。Fe2+含有量がFe2O3換算で0.45質量%よりも高いと、溶融窯の温度が低くなり、ガラスの溶解性が低下する。
(2)において、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.43質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.41質量%以下である。
(2)において、Fe2+含有量がFe2O3換算で0.43質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.41質量%以下である。
(2)において、Fe−Redoxの値が20%以下である。ここで、Fe−Redoxとは、Fe2O3換算の全鉄含有量に対するFe2O3換算のFe2+含有量の割合である。
Fe−Redoxの値が20%より大きいと、太陽光でソラリゼーションが起こり、色味が変化してしまうため長期での使用時に色の変化が起きるという問題がある。
(2)において、Fe−Redoxの値が16%以下であることが好ましく、より好ましくは13%以下、さらに好ましくは10%以下である。
Fe−Redoxの値が20%より大きいと、太陽光でソラリゼーションが起こり、色味が変化してしまうため長期での使用時に色の変化が起きるという問題がある。
(2)において、Fe−Redoxの値が16%以下であることが好ましく、より好ましくは13%以下、さらに好ましくは10%以下である。
背面板15をなすガラスは、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、他の成分を合計で10%まで含有してもよい。他の成分としては、例えば、紫外線吸収剤として、Ti、Ce、V、Mo等の酸化物が挙げられる。また、ガラスの溶融の際の清澄剤として、Sb、Sn、S、As等の酸化物やCl、F等を適宜含有してもよい。さらに、色味の調整のため、Ni、Cr、Co、Se、Ti、Mn、Cu、Er、Nd、Sなどを含有してもよい。
背面板15をなすガラスは、太陽電池モジュールの軽量化の観点からは、その板厚が2.0mm以下であることが好ましく、1.8mm以下がより好ましく、さらに好ましくは1.5mm以下である。但し、一般的な風冷強化装置により残留応力を有効に付与する観点からは、その板厚が0.5mm以上であることが好ましく、0.7mm以上であることがより好ましく、1.0mm以上であることがさらに好ましく、1.3mm以上であることが特に好ましい。
背面板15をなすガラスは、フロート法、フュージョン法、ダウンロード法、およびロールアウト法などのガラス板成形方法のうち、いずれかの方法によって製造される。フロート法によれば、大面積のガラス板を生産することが容易であり、かつ厚さ偏差を小さくしやすいために好ましい。
背面板15をなす板厚が2.5mm以下のガラスは、一般的な風冷強化装置を用いて、残留応力を有効に付与できる。背面板15をなす板厚が2.5mm以下のガラスは、表面圧縮応力が110MPa以上であることが好ましく、より好ましくは、130MPa以上、さらに好ましくは150MPa以上である。
背面板15をなす板厚が2.0mm以下のガラスは、表面圧縮応力CSが70MPa以上であることが好ましく、より好ましくは、100MPa以上、さらに好ましくは120MPa以上である。
背面板15をなす板厚が1.5mm以下のガラスは、表面圧縮応力CSが60MPa以上であることが好ましく、より好ましくは、80MPa以上、さらに好ましくは100 MPa以上である。
背面板15をなす板厚が2.0mm以下のガラスは、表面圧縮応力CSが70MPa以上であることが好ましく、より好ましくは、100MPa以上、さらに好ましくは120MPa以上である。
背面板15をなす板厚が1.5mm以下のガラスは、表面圧縮応力CSが60MPa以上であることが好ましく、より好ましくは、80MPa以上、さらに好ましくは100 MPa以上である。
実施例1〜4、及び比較例1はフロート法により作製し、実施例5〜14は下記表に示すようなガラス組成となるように、酸化物等の一般的に使用されるガラス原料を適宜選択し、混合物を白金るつぼに入れ、1600℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、3時間溶融し、脱泡、均質化した後、型材に流し込み、ガラス転移点から約30℃高い温度にて1時間以上保持した後、毎分1℃の冷却速度にて室温まで徐冷し板状のガラスサンプルを作製した。これらのガラスの風冷強化のしやすさを評価するために、各ガラス板を550mm×550mmの大きさに切断、面取り加工を施した。風冷強化処理には一般的なローラー搬送式の風冷強化設備を用いた。図3は、この風冷強化設備の冷却用ノズルが設けられた部位の平面図であり、図中左側には該冷却用ノズルが設けられた部位の端面の形状を示している。図3に示すように、複数の冷却用ノズル20,30,40は段違いに配列されている。ノズル20は、被処理ガラス板の被処理面に垂直な向きに設けられている。ノズル20は、直径が3.1mmであり、ノズル20間のピッチは24mmである。ノズル30,40は、被処理ガラス板の被処理面に対し斜めの向きに設けられている。ノズル30,40は、それぞれ直径が3.9mmであり、ノズル30間のピッチ、ノズル40間のピッチは、それぞれ24mmである。ノズル30に対し、直近のノズル20のピッチ、直近のノズル40のピッチは、それぞれ8mmである。ノズル20と被処理ガラス板の被処理面との距離は10mmである。ノズル20,30,40から冷却媒として供給する空気の温度は60℃、風圧(吹口風圧)は18〜19kPaとし、被処理ガラス板を630〜635℃に加熱した状態から被処理ガラス板の被処理面に対し、冷却媒として空気を吹き付けて冷却した。このようにして作製された風冷強化ガラスの表面圧縮応力値をガラス表面応力計(折原製作所製FSM−7000H)にて測定した。各サンプルの表面圧縮応力値を比較例1の表面圧縮応力値で除した値を相対表面圧縮応力値とした。
ガラス転移点(Tg)、熱膨張係数(αmax、α50〜350)は、巾5mm、長さ20mmの短冊状サンプルを作製し、熱膨張計(ブルカー・エイエックスエス社製、TMA4000SA)を用いて5℃/分の昇温速度、10gの荷重条件下で測定して求めた。また、可視光透過率(Tv_D65)、紫外線透過率(Tuv)、日射透過率(Te)、色座標(L*、a*、b*)については分光光度計(Perkin Elmer社製、Lambda950)を用いて測定した。実施例5〜9は、Tv_D65、Tuv、Te、色座標(L*、a*、b*)を測定しなかった。
また、分光光度計により測定したガラスサンプルのスペクトル曲線から下式(1)を用いてFe−Redoxを算出した。
Fe−Redox(%)=−loge(T1000nm/91.4)/(Fe2O3量×t×20.79)×100 ・・・(1)。
式(1)中、 T1000nmは波長1000nmの透過率(%)であり、tはガラスサンプルの厚さ(cm)であり、Fe2O3量は、蛍光X線測定によって求めたFe2O3換算の全鉄含有量(%=質量百分率)である。
上記Fe−Redoxは、分光光度計により測定したガラスサンプルのスペクトル曲線から求める方法であるが、この値は、同じガラス中のFe2O3換算の全鉄含有量に対するFe2O3換算のFe2+含有量の割合と等しいとみなしてよい。表1〜3に記載のFe2O3換算のFe2+含有量は、Fe2O3換算の全鉄含有量と上記Fe−Redoxから求めたものであり、Fe2O3換算のFe3+含有量は、Fe2O3換算の全鉄含有量とFe2O3換算のFe2+含有量から求めたものである。
これらの結果を表1〜3に示す。また、全鉄含有量(Fe2O3換算)と、相対表面圧縮応力値との関係を図4に示した。また、実施例および比較例における全鉄含有量(Fe2O3換算)と、αmaxとの関係を図5に示した。
ガラス転移点(Tg)、熱膨張係数(αmax、α50〜350)は、巾5mm、長さ20mmの短冊状サンプルを作製し、熱膨張計(ブルカー・エイエックスエス社製、TMA4000SA)を用いて5℃/分の昇温速度、10gの荷重条件下で測定して求めた。また、可視光透過率(Tv_D65)、紫外線透過率(Tuv)、日射透過率(Te)、色座標(L*、a*、b*)については分光光度計(Perkin Elmer社製、Lambda950)を用いて測定した。実施例5〜9は、Tv_D65、Tuv、Te、色座標(L*、a*、b*)を測定しなかった。
また、分光光度計により測定したガラスサンプルのスペクトル曲線から下式(1)を用いてFe−Redoxを算出した。
Fe−Redox(%)=−loge(T1000nm/91.4)/(Fe2O3量×t×20.79)×100 ・・・(1)。
式(1)中、 T1000nmは波長1000nmの透過率(%)であり、tはガラスサンプルの厚さ(cm)であり、Fe2O3量は、蛍光X線測定によって求めたFe2O3換算の全鉄含有量(%=質量百分率)である。
上記Fe−Redoxは、分光光度計により測定したガラスサンプルのスペクトル曲線から求める方法であるが、この値は、同じガラス中のFe2O3換算の全鉄含有量に対するFe2O3換算のFe2+含有量の割合と等しいとみなしてよい。表1〜3に記載のFe2O3換算のFe2+含有量は、Fe2O3換算の全鉄含有量と上記Fe−Redoxから求めたものであり、Fe2O3換算のFe3+含有量は、Fe2O3換算の全鉄含有量とFe2O3換算のFe2+含有量から求めたものである。
これらの結果を表1〜3に示す。また、全鉄含有量(Fe2O3換算)と、相対表面圧縮応力値との関係を図4に示した。また、実施例および比較例における全鉄含有量(Fe2O3換算)と、αmaxとの関係を図5に示した。
図4に示すように、全鉄含有量(Fe2O3換算)が増加するにつれて、相対表面圧縮応力値が高くなる。図5に示すように、全鉄含有量がFe2O3換算で0.3質量%以上であると、αmaxが400×10-7/℃以上となる。
10 太陽電池モジュール
10a 受光面
10b 背面
11 受光面板
12 太陽電池セル
15 背面板
16 封止層
17 受光面側接着層
18 背面側接着層
20,30,40 ノズル
10a 受光面
10b 背面
11 受光面板
12 太陽電池セル
15 背面板
16 封止層
17 受光面側接着層
18 背面側接着層
20,30,40 ノズル
Claims (11)
- 受光面板と、太陽電池セルと、背面板とを、受光面側から背面側に向けてこの順で有する太陽電池モジュール本体を有し、
前記太陽電池モジュール本体は、前記受光面板と前記背面板との間において前記太陽電池セルを封止する封止層を有し、
前記受光面板は、化学強化ガラス、物理強化ガラス、または、非強化ガラスであり、
前記背面板は、物理強化ガラスであり、
前記受光面板をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm未満であり、
前記背面板をなすガラスは、Fe2O3で表した全鉄含有量が3000質量ppm以上であり、
前記背面板の板厚が、2.5mm以下、
であることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記背面板をなすガラスは、Fe3+含有量がFe2O3換算で3000質量ppm以上である、請求項1に記載の太陽電池モジュール。
- 前記受光面板はISO−9050(2003)規定の可視光透過率(D65光源)Tv_65が90%以上である、請求項1または2に記載の太陽電池モジュール。
- 前記背面板はISO−9050(2003)規定の可視光透過率(D65光源)Tv_65が90%未満である、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記背面板はISO−9050(2003)規定の可視光透過率(D65光源)Tv_65が89%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記背面板は、ISO−9050(2003)規定の可視光透過率(D65光源)Tv_65が50%超であり、CIE1976規格のL*a*b色空間において、a*≦10、かつ、b*≦20である、請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記背面板は、ISO−9050(2003)規定の可視光透過率(D65光源)Tv_65が50%超であり、CIE1976規格のL*a*b色空間において、a*≦5、かつ、b*≦15である、請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記背面板をなすガラスは、酸化物基準の質量%表示で、
SiO2 50〜80%、
Al2O3 0〜20%、
B2O3 0〜20%、
MgO+CaO+SrO+BaO 1〜40%、
Li2O+Na2O+K2O 0〜30%、
Fe2O3 0.3〜10%
を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の太陽電池モジュール。 - 前記背面板をなすガラスは、50〜350℃での平均熱膨張係数α50〜350が70×10-7/℃以上110×10-7/℃以下であり、ガラス転移点が500℃以上であり、ガラス転移点と屈伏点の間における熱膨張係数の極大値αmaxが400×10-7/℃以上である、請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記背面板はISO−9050(2003)規定の紫外線透過率Tuvが70%以下である、請求項1〜9のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
- 前記背面板はISO−13837A(2008)規定の日射透過率Teが85%以下である、請求項1〜10のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
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