JP2018098406A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ガスの透過性が高い太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】太陽電池モジュール（１００）は、表面基板（１０）と、表面基板（１０）の下に配置され、光電変換部（２０）を封止する封止層（３０）と、封止層（３０）の下に配置され、１ｍ幅当たりの曲げ剛性が１．６Ｎ・ｍ^２以上である裏面基板（４０）と、を備える。そして、裏面基板（４０）のガス透過性は、表面基板（１０）のガス透過性よりも大きい。そのため、太陽電池モジュール（１００）のガスの透過性を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関する。詳細には、本発明は、ガスの透過性が高い太陽電池モジュールに関する。

従来、屋外に長期間設置しても耐えられるよう、一般的な太陽電池モジュールは、太陽電池セルの周囲を封止材層で覆い、さらにその外側を表面保護層と裏面保護層とで覆っている。

しかしながら、太陽電池モジュールの内部に水分を含んだ状態で屋外に長期間設置すると、封止材層として一般的に用いられるエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が分解して遊離酸を発生しやすくなり、太陽電池セルの金属部分が腐食してしまうおそれがある。

そこで、表面保護層が、ガス透過性の樹脂フィルムで構成され、表面保護層に隣接してエチレン−酢酸ビニル共重合体を含む樹脂で構成された封止材層が配置されている太陽電池モジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。従来の太陽電池モジュールによれば、エチレン−酢酸ビニル共重合体が水分を含んだ状態で屋外に曝されるのを防止でき、エチレン−酢酸ビニル共重合体を含む樹脂で構成された封止材層の劣化を防止して、遊離酸の発生を抑制できるとされている。

特開２０１５−００５５３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された表面保護層を用いた場合であっても、水分は表面保護層を通過してしまうため、太陽電池モジュールの内部に水分などのガスが溜まってしまうおそれを完全には除去できない。太陽電池モジュールの内部に水分が溜まった場合、遊離酸が発生し、太陽電池セルを腐食させるだけでなく、表面保護層を劣化させるおそれがある。また、太陽電池モジュールの内部に水分などのガスが溜まった場合、表面保護層と封止材層との間などに気泡が蓄積しやすくなるため、これらの層間剥離を引き起こすおそれもある。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、ガスの透過性が高い太陽電池モジュールを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の態様に係る太陽電池モジュールは、表面基板と、表面基板の下に配置され、光電変換部を封止する封止層と、封止層の下に配置され、１ｍ幅当たりの曲げ剛性が１．６Ｎ・ｍ^２以上である裏面基板と、を備える。そして、裏面基板のガス透過性は、表面基板のガス透過性よりも大きい。

本発明によれば、ガスの透過性が高い太陽電池モジュールを提供することができる。

本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す上面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの一例を示す断面図である。

以下、図面を用いて本実施形態に係る太陽電池モジュールについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、図面は、便宜上、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直角座標系を規定して説明しており、それぞれ矢印の方向を正の方向とする。

図１は、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００の一例を示した断面図を示している。本実施形態において、太陽電池モジュール１００は、表面基板１０と、表面基板１０の下に配置され、光電変換部２０を封止する封止層３０と、封止層３０の下に配置され、１ｍ幅当たりの曲げ剛性が１．６Ｎ・ｍ^２以上である裏面基板４０と、を備える。そして、裏面基板４０のガス透過性は、表面基板１０のガス透過性よりも大きい。

＜表面基板１０＞
表面基板１０は太陽電池モジュール１００の受光面側に配置されており、太陽電池モジュール１００の表面を保護する。本実施形態においては、便宜上、表面基板１０を受光面側と呼び、裏面基板４０を受光面と反対側と呼ぶこともあるが、用途に応じて表面基板１０及び裏面基板４０の外層に他の層を設けることもできる。表面基板１０の形状は、太陽電池モジュール１００の表面を保護する役割を果たす限り、特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。また、例えば図１の実施形態では、断面形状が矩形の表面基板１０が示されているが、太陽電池モジュール１００の各層の積層方向に湾曲していてもよい。

表面基板１０を形成する材料は特に限定されず、例えば、ガラス、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。これらの中でも、表面基板１０はガラス、ポリカーボネート（ＰＣ）を用いることがより好ましい。ガラス、ポリカーボネート（ＰＣ）は、耐衝撃性および透光性に優れるため、太陽電池モジュール１００の表面を保護するのに好ましい。なお、軽量化の観点からは、表面基板１０はポリカーボネート（ＰＣ）を用いることがさらに好ましい。

表面基板１０の厚みは、太陽電池モジュール１００の表面を保護する役割を果たす限り特に限定されないが、０．１ｍｍ〜１５ｍｍとすることが好ましく、０．５ｍｍ〜１０ｍｍとすることがより好ましい。このような範囲とすることによって、太陽電池モジュール１００を適切に保護し、光を光電変換部２０に効率よく到達させることができる。

表面基板１０の引張弾性率は特に限定されないが、１．０ＧＰａ以上１０．０ＧＰａ以下であることが好ましく、２．３ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下であることがより好ましい。表面基板１０の引張弾性率をこのような範囲とすることにより、太陽電池モジュール１００の表面を外部の衝撃から適切に保護することができる。引張弾性率は、例えば、次の式（１）のように、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１６１−１（プラスチック−引張特性の求め方−第１部：通則）に従って、試験温度２５℃、試験速度１００ｍｍ／分で測定することができる。

［数１］
Ｅ_ｔ＝（σ_２−σ_１）／（ε_２−ε_１） （１）
上記式（１）において、Ｅ_ｔは引張弾性率（Ｐａ）、σ_１はひずみε_１＝０．０００５における応力（Ｐａ）、σ_２はひずみε_２＝０．００２５における応力（Ｐａ）を示す。

表面基板１０の全光線透過率は特に限定されないが、８０％〜１００％であることが好ましく、８５％〜９５％であることがより好ましい。表面基板１０の全光線透過率をこのような範囲とすることにより、光を効率よく光電変換部２０へ到達させることができる。全光線透過率は、例えばＪＩＳ Ｋ７３６１−１（プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法−第１部：シングルビーム法）などの方法により測定することができる。

＜保護シート１５＞
本実施形態の太陽電池モジュール１００は、表面基板１０の下かつ封止層３０の上に、さらに保護シート１５を備えていてもよい。この場合、図２に示す実施形態のように、表面基板１０と保護シート１５との間には、空間が設けられていることが好ましい。すなわち、表面基板１０と保護シート１５との間に空気層が設けられていることが好ましい。したがって、表面基板１０と保護シート１５は直接接しない場合がある。太陽電池モジュール１００がこのような構成を有する場合、空気層が外部からの衝撃に対するクッション層として機能するため、光電変換部２０の保護性を高めることができる。

保護シート１５を形成する材料は特に限定されないが、表面基板１０と同様の材料を用いることができる。また、保護シート１５の厚みは特に限定されないが、０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましく、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることがより好ましい。

＜光電変換部２０＞
光電変換部２０は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであれば特に限定されない。そのため、本実施形態において、光電変換部２０は、太陽電池セル２２とすることもできるし、太陽電池セルストリング２８とすることもできる。また、太陽電池セルストリング２８と接続配線２６との組合せを光電変換部２０とすることもできる。

太陽電池セル２２としては、例えば、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、有機系太陽電池などが挙げられる。シリコン系太陽電池としては、単結晶シリコン系太陽電池、多結晶シリコン系太陽電池、微結晶シリコン系太陽電池、アモルファスシリコン系太陽電池などが挙げられる。化合物系太陽電池としては、ＧａＡｓ系太陽電池、ＣＩＳ系太陽電池、ＳＩＧＳ系太陽電池、ＣｄＴｅ系太陽電池などが挙げられる。有機系太陽電池としては、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池などが挙げられる。また、太陽電池セル２２として、ヘテロ接合型太陽電池や多接合型太陽電池を用いることもできる。

太陽電池セル２２の形状は、特に限定されないが、表面部、裏面部及び側面部を有する平板状とすることができる。ここで、表面部とは、例えば、表面基板１０と向き合う受光面側の面とすることができる。また、裏面部とは、例えば、裏面基板４０と向き合う受光面と反対側の面とすることができる。また、側面部とは、表面と裏面とで挟まれ、側部を形成する面とすることができる。具体的な形状の例としては、太陽電池セル２２を矩形状の平板とすることが挙げられるが、特に限定されない。

隣接した太陽電池セル２２は接続部材２４で互いに電気的に接続することができ、太陽電池セルストリング２８を形成することができる。図１の実施形態では、太陽電池セルストリング２８は、隣接した太陽電池セル２２のうち、一方の受光面側のバスバー電極と、受光面と反対側のバスバー電極とを、接続部材２４により電気的に接続することにより形成されている。また、接続配線２６は、隣接した２つの太陽電池セルストリング２８を電気的に接続することができる。

図３の実施形態では、一例として、ｙ軸方向に並んで配置される５つの太陽電池セル２２が、接続部材２４によって直列に接続され、１つの太陽電池セルストリング２８が形成されることを示している。また、図３の実施形態では、一例として、ｘ軸方向に平行に並んで配置される４つの太陽電池セルストリング２８が、接続配線２６によって電気的に接続されることを示している。なお、図３では一例を示したが、太陽電池セル２２の数や配置などは限定されない。

接続部材２４は、太陽電池セル２２を互いに電気的に接続するものであれば、形状や材料は特に限定されないが、例えば、細長い金属箔により形成されたタブ配線とすることができる。接続部材２４を形成する材料としては、例えば、銅などを用いることができる。また、接続部材２４は、ハンダや銀などをコーティングして用いることもできる。

接続部材２４とバスバー電極との接続には樹脂を使用することができる。この樹脂は導電性、非導電性いずれでもよい。非導電性樹脂の場合はタブ配線とバスバー電極とが直接接続されることで電気的に接続される。また、樹脂ではなくハンダでもよい。

なお、図面では省略しているが、各太陽電池セル２２の受光面側及び受光面と反対側の面には、互いに平行にｘ軸方向に延びる複数のフィンガー電極を備えることができる。ｙ軸方向に延びるバスバー電極は、複数のフィンガー電極と直交して接続することができる。

＜封止層３０＞
封止層３０は、表面基板１０の下に配置され、光電変換部２０を封止する。このような構成を有することにより、外部の衝撃などから光電変換部２０を保護することができる。封止層３０は、表面基板１０及び／又は裏面基板４０との間に他の部材を設けず、表面基板１０及び／又は裏面基板４０と直接接触させてもよく、封止層３０と表面基板１０及び／又は裏面基板４０との間に、接着層や機能層など他の層を設けてもよい。封止層３０の形状は、表面基板１０と同様に、特に限定されず、用途に応じて円形、楕円形、矩形などの多角形とすることができる。また、表面基板１０と同様に、封止層３０の断面形状は矩形であっても、太陽電池モジュール１００の各層の積層方向（ｚ軸方向）に湾曲していてもよい。

封止層３０の厚みは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ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によって、光電変換部２０を適切に保護し、光を光電変換部２０に効率よく到達させることができる。

封止層３０の引張弾性率は特に限定されないが、表面基板１０の引張弾性率よりも小さいことが好ましい。具体的には、封止層３０の引張弾性率は０．００５ＧＰａ以上１．０ＧＰａ未満であることが好ましく、０．０１ＧＰａ以上０．５ＧＰａ未満であることがより好ましい。封止層３０の引張弾性率の下限をこのような値とすることによって、光電変換部２０の位置ずれを抑制することができる。また、封止層３０の引張弾性率の上限をこのような値とすることによって、封止層３０の熱伸縮による光電変換部２０や接続部材２４の破損を抑制することができる。引張弾性率は、表面基板１０と同様に、例えば、ＪＩＳ Ｋ７１６１−１などにより、測定することができる。

封止層３０の全光線透過率は特に限定されないが、６０％〜１００％であることが好ましく、７０％〜９５％であることがより好ましい。また、封止層３０の全光線透過率は８０％〜９５％であることがさらに好ましい。封止層３０の全光線透過率をこの範囲とすることにより、光を効率よく光電変換部２０へ到達させることができる。全光線透過率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１などの方法により測定することができる。

封止層３０を形成する材料は特に限定されず、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリイミド（ＰＩ）などの熱可塑性樹脂、エポキシ、ウレタン及びポリイミドなどの熱硬化性樹脂、シリコーンゲル、アクリルゲル及びウレタンゲルなどのゲルからなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。これらの樹脂は変性樹脂を用いることもできる。これらのなかでも、光電変換部２０の保護の観点から、封止層３０は、熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましい。また、これらのなかでも、光電変換部２０の保護の観点から、封止層３０を形成する材料はエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）又はポリオレフィン（ＰＯ）を含有することがさらに好ましい。

封止層３０は、例えば光電変換部２０を基準として、受光面側に配置された第１樹脂層と、受光面と反対側に配置された第２樹脂層とを含んでいてもよい。第１樹脂層及び第２樹脂層は同じ材料により形成されていてもよいが、異なる材料により形成されていてもよい。

表面基板１０と第１樹脂層との間には、ゲルなどの比較的引張弾性率の小さい材料により形成された図示しない低引張弾性率層を設けることがさらに好ましい。このような低引張弾性率層により、ヒョウなどの外部衝撃を低引張弾性率層で吸収することができるため、光電変換部２０の損傷を低減することができる。なお、引張弾性率は、表面基板１０と同様に、例えば、ＪＩＳ Ｋ７１６１−１などに従って測定することができる。また、上記のような低引張弾性率層を設ける場合、表面基板１０との接着性を向上させるため、第１樹脂層は、低引張弾性率層を貫通して又は外側から覆って、表面基板１０と接着して配置することが好ましい。

＜裏面基板４０＞
裏面基板４０は、封止層３０の下に配置され、１ｍ幅当たりの曲げ剛性が１．６Ｎ・ｍ^２以上である。裏面基板４０は、太陽電池モジュール１００の受光面と反対側の面を保護することができる。そして、裏面基板４０の曲げ剛性をこのような範囲とすることにより、太陽電池モジュール１００全体の強度を維持することができる。なお、曲げ剛性は５Ｎ・ｍ^２以上であることが好ましく、１３Ｎ・ｍ^２以上であることがより好ましい。なお、曲げ剛性は、次の式（２）のように、表される。
［数２］
曲げ剛性（Ｎ・ｍ^２）＝曲げ弾性率（Ｐａ）×断面二次モーメント（ｍ^４） （２）

曲げ弾性率は、次のように、ＪＩＳ Ｋ７１７１：２０１６（プラスチック−曲げ特性の求め方）により測定することができる。なお、曲げ弾性率は、例えば、試験温度２５℃、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎで試験片を圧縮することにより測定することができる。
［数３］
Ｅ_ｆ＝（σ_ｆ２−σ_ｆ１）／（ε_ｆ２−ε_ｆ１） （３）
上記式（３）において、Ｅ_ｆは曲げ弾性率（Ｐａ）、σ_ｆ１はたわみｓ_１で測定した曲げ応力（Ｐａ）、σ_ｆ２はたわみｓ_２で測定した曲げ応力（Ｐａ）、ε_ｆｉは曲げひずみ（ε_１＝０．０００５及びε_２＝０．００２５）を表す。

たわみは、次の式（４）によって算出される。
［数４］
ｓ_ｉ＝ε_ｆｉＬ^２／６ｈ （４）
上記式（４）において、ｓ_ｉはたわみ（ｍｍ）、ε_ｆｉは曲げひずみ（ε_１＝０．０００５及びε_２＝０．００２５）、Ｌは支点間距離（ｍｍ）、ｈは試験片の平均厚さ（ｍｍ）を表す。

断面二次モーメントは、断面が直方体の場合、次の式（５）のように、表される。
［数５］
Ｉ＝ｂｈ^３／１２ （５）
上記式（５）において、Ｉは断面二次モーメント（ｍ^４）、ｂは断面の幅（ｍ）、ｈは断面の厚み（ｍ）を表す。

ここで、裏面基板４０における１ｍ幅当たりの曲げ剛性が１．６Ｎ・ｍ^２以上であるが、上記の式より、言い換えれば、裏面基板４０の曲げ弾性率と厚みの３乗との積が１．６Ｎ・ｍ以上である。したがって、裏面基板４０の曲げ弾性率と厚みの３乗との積が５Ｎ・ｍ以上であることが好ましく、１３Ｎ・ｍ以上であることがより好ましい。

裏面基板４０の厚みは特に限定されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることがより好ましい。裏面基板４０の厚みをこのような範囲とすることによって、裏面基板４０のたわみを抑制し、太陽電池モジュール１００をより軽量化することができる。

裏面基板４０の引張弾性率は特に限定されないが、封止層３０の引張弾性率よりも大きいことが好ましい。裏面基板４０の引張弾性率をこのようにすることで、太陽電池モジュール１００がたわむのを抑制することができる。引張弾性率は、表面基板１０と同様に、例えばＪＩＳ Ｋ７１６１−１などの規定に従い測定することができる。

裏面基板４０のガス透過性は、表面基板１０のガス透過性よりも大きい。裏面基板４０のガス透過性を表面基板１０のガス透過性よりも大きくすることにより、太陽電池モジュール１００の内部のガスを容易に太陽電池モジュール１００の外部へ逃がすことができる。そのため、光電変換部２０の腐食や太陽電池モジュール１００内部での気泡の発生を抑制することができる。また、表面基板１０でなく、裏面基板４０のガス透過性を大きくすることにより、表面基板１０の透明性や耐候性に影響を及ぼすことなく、太陽電池モジュール１００の内部のガスを容易に太陽電池モジュール１００の外部へ逃がすことができる。なお、ここでいうガス透過性は、水蒸気透過度を示す。

表面基板１０の水蒸気透過度よりも大きければ特に限定されないが、裏面基板４０の水蒸気透過度が５ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上であることが好ましい。裏面基板４０の水蒸気透過度をこのような範囲とすることにより、太陽電池モジュール１００の内部に進入した水分を容易に太陽電池モジュール１００の外部へ逃がすことができる。そのため、光電変換部２０の腐食や太陽電池モジュール１００内部での気泡の発生を抑制することができる。なお、裏面基板４０の水蒸気透過度は８ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）以上であることがより好ましい。また、水蒸気透過度は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７１２９：２００８（プラスチック−フィルム及びシート−水蒸気透過度の求め方（機器測定法））の付属書Ｂに規定された赤外線センサ法により求めることができる。また、水蒸気透過度は、測定温度４０℃、測定湿度９０％ＲＨで測定することができる。

裏面基板４０の線膨張率は特に限定されないが、表面基板１０の線膨張率よりも小さいことが好ましい。このようにすることにより、太陽電池モジュール１００の温度変化による光電変換部２０の破損を抑制することができる。なお、線膨張率は、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ７１９７：２０１２（プラスチックの熱機械分析による線膨脹率試験方法）に従って測定することができる。

裏面基板４０の線膨張率は特に限定されないが、０．１×１０^−６Ｋ^−１以上７０×１０^−６Ｋ^−１以下であることが好ましい。裏面基板４０の線膨張率をこのような範囲とすることにより、温度差が生じた場合の裏面基板４０の熱応力を低減することができ、太陽電池モジュール１００の温度変化による光電変換部２０の破損を抑制することができる。なお、裏面基板４０の線膨張率は、０．１×１０^−６Ｋ^−１以上５０×１０^−６Ｋ^−１以下であることがより好ましく、０．１×１０^−６Ｋ^−１以上３０×１０^−６Ｋ^−１以下であることがさらに好ましい。

裏面基板４０を形成する材料は特に限定されず、例えば、ガラス、アルミニウムなどの金属、セルロース、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、並びにポリエーテルからなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）としては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）などが挙げられる。ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）としては、ガラスエポキシなどが挙げられる。

裏面基板４０が、ハニカム構造体及び連続気泡材料の少なくともいずれか一方により形成される連通構造層４２を含むことがより好ましい。ハニカム構造体及び連続気泡材料は、裏面基板４０のガス透過性を低くすることができるためである。そのため、連通構造層４２は、太陽電池モジュール１００の積層方向において、一方の面から他方の面まで、連なって通じていることが好ましい。

ハニカム構造体は、蜂の巣状の構造を有し、正六角形又は正六角柱を隙間なく並べた構造とすることができる。ハニカム構造体を形成する材料は特に限定されないが、強度及び軽量性の観点より、アルミニウム、セルロースを含む材料により形成されていることが好ましい。

連続気泡材料は、連続気泡により形成されている。連続気泡は、気泡を形成する壁で完全に密封されず、他の気泡又は外部と相互に連通している気泡とすることができる。また、連続気泡材料を形成する材料は特に限定されないが、ポリウレタン、ポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルなどの樹脂により形成されていることが好ましい。

連通構造層４２の厚みは特に限定されないが、１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ〜１５ｍｍ以下であることがより好ましい。連通構造層４２の厚みをこのような範囲とすることにより、裏面基板４０のたわみを抑制し、太陽電池モジュール１００をより軽量化することができる。

図４に示す実施形態のように、裏面基板４０が、連通構造層４２と、連通構造層４２の下に配置され、封止層３０よりも平衡質量含水率が低い連通構造保護層４４と、を備えることが好ましい。連通構造保護層４４は、空孔に異物などが入らないように連通構造層４２を保護することができる。また、連通構造保護層４４の平衡質量含水率を封止層３０の平衡質量含水率よりも小さくすることにより、水分などのガスが太陽電池モジュール１００の内部に溜まるのを抑制することができる。そのため、光電変換部２０の腐食や、表面基板１０及び裏面基板４０の劣化を抑制することができる。また、太陽電池モジュール１００の内部に水分などによる気泡が発生するのを抑制することができるため、表面基板１０と封止層３０との間などの層間剥離なども抑制することができる。

なお、連通構造保護層４４の平衡質量含水率は、０．２ｋｇ／ｋｇ以下であることが好ましく、０．０２ｋｇ／ｋｇ以下であることがより好ましい。また、平衡質量含水率は、ＪＩＳ Ａ１４７５：２００４（建築材料の平衡含水率測定方法）の規定に準じて測定することができる。具体的には、平衡質量含水率は、次の式（６）により算出することができる。

［数６］
ｕ＝（ｍ−ｍ_０）／ｍ_０ （６）
上記式（６）において、ｕは平衡質量含水率（ｋｇ／ｋｇ）、ｍは試料の質量（ｋｇ）、ｍ_０は基準乾燥時の試料の質量（ｋｇ）を表す。なお、試料の質量は相対湿度９３％の時の測定値とすることができる。また、基準乾燥とは、ＩＳＯ １２５７０に規定された乾燥であり、例えば１０５±２℃の乾燥温度で乾燥することができる。

連通構造層４２の下に連通構造保護層４４が配置されている場合、裏面基板４０は、連通構造層４２の上に配置された連通構造保護層４４をさらに備えることが好ましい。すなわち、図５に示す実施形態のように、裏面基板４０が、連通構造層４２と、連通構造層４２の両方の面に配置された連通構造保護層４４を含んでいることが好ましい。このような裏面基板４０を用いることで、裏面基板４０の熱伸縮が積層方向において対象となるため、成形後の熱収縮により裏面基板４０を反りにくくさせることができる。特に、裏面基板４０を、表面基板１０及び封止層３０と別の部品として作製した場合に、裏面基板４０の反りが生じにくいため、製造時のハンドリングが容易になる。なお、太陽電池モジュール１００は、平板状でも湾曲板でもよいため、ここでいう反りとは、湾曲を含めた意図する形状に対して変形することと解するべきである。

連通構造保護層４４の厚みは特に限定されないが、１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ〜１５ｍｍ以下であることがより好ましい。連通構造保護層４４の厚みをこのような範囲とすることにより、ガス透過性を低い状態に維持しつつ、連通構造層４２を異物から保護することができる。

連通構造保護層４４を形成する材料は特に限定されないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなる群より選択される少なくとも１つを用いることができる。これらのなかでも、熱膨張率を小さくする観点からは、連通構造保護層４４を形成する材料は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いることが好ましい。また、引張弾性率が高く線膨張率も小さいことから、連通構造保護層４４を形成する材料はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いることが好ましい。

太陽電池モジュール１００は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、フレーム及び絶縁層などをさらに備えることが好ましい。なお、フレームは、太陽電池モジュール１００の端縁部を保護するとともに、太陽電池モジュール１００を屋根等に設置する際に利用される。

太陽電池モジュール１００を形成する一部の層が導電性を有する炭素材料により形成されている場合、太陽電池モジュール１００は、さらに絶縁層を備えていることが好ましい。太陽電池モジュール１００を形成する一部の層としては、例えば連通構造層４２及び連通構造保護層４４などが挙げられる。また、導電性を有する炭素材料としては、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などが挙げられる。太陽電池モジュール１００を形成する一部の層が導電性を有する炭素材料により形成されている場合、受光面と反対側、すなわち太陽電池モジュール１００の設置面側において、絶縁層により太陽電池モジュール１００の絶縁性を保つことができる。

絶縁層の絶縁抵抗は特に限定されないが、ＪＩＳ Ｃ８９９０：２００９（地上設置の結晶シリコン太陽電池（ＰＶ）モジュール−設計適格性確認及び形式認証のための要求事項）に規定された絶縁試験の要求事項を満たしていることが好ましい。具体的には、面積が０．１ｍ^２未満のモジュールの場合、絶縁抵抗は４００ＭΩ以上であることが好ましい。また、面積が０．１ｍ^２以上のモジュールの場合、測定した絶縁抵抗とモジュール面積との積は、４０ＭΩ・ｍ^２以上であることが好ましい。

絶縁層を形成する材料は、電気的な絶縁性を有していれば特に限定されず、樹脂、ガラス、セルロースなどを用いることができる。また、絶縁層の厚みは特に限定されないが、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。

以上の通り、本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は、表面基板１０と、表面基板１０の下に配置され、光電変換部２０を封止する封止層３０と、封止層３０の下に配置され、１ｍ幅当たりの曲げ剛性が１．６Ｎ・ｍ^２以上である裏面基板４０と、を備える。そして、裏面基板４０のガス透過性は、表面基板１０のガス透過性よりも大きい。そのため、太陽電池モジュール１００は、ガスの透過性が高い。

＜太陽電池モジュール１００の製造方法＞
本実施形態に係る太陽電池モジュール１００は公知の方法を用いて作製することができる。例えば、表面基板１０、封止層３０、裏面基板４０を順番に積層して、加熱しながら圧縮することで太陽電池モジュール１００を作製することができる。この時、光電変換部２０は、受光面側の封止層３０と裏面基板４０側の封止層３０との間に配置してもよい。ただし、各層を数工程に分けて圧縮成形するなど、詳細な工程については特に限定されず、目的に応じた成形をすることができる。

加熱条件は特に限定されないが、例えば、真空状態で１５０℃程度に加熱することができる。真空条件で加熱した場合は、泡抜け性がさらに向上するため好ましい。真空加熱の後、大気圧下において、各層を加圧しながらヒーターなどにより加熱して、樹脂成分を架橋することもできる。また、加熱により得られた積層体には、フレームなどを取り付けることもできる。

以上、本主題を実施形態によって説明したが、本主題はこれらに限定されるものではなく、本主題の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

１０ 表面基板
２０ 光電変換部
３０ 封止層
４０ 裏面基板
４２ 連通構造層
４４ 連通構造保護層
１００ 太陽電池モジュール

Claims (4)

1. 表面基板と、
   前記表面基板の下に配置され、光電変換部を封止する封止層と、
   前記封止層の下に配置され、１ｍ幅当たりの曲げ剛性が１．６Ｎ・ｍ^２以上である裏面基板と、
   を備え、
   前記裏面基板のガス透過性は、前記表面基板のガス透過性よりも大きい太陽電池モジュール。
2. 前記裏面基板の水蒸気透過度が５ｇ／ｍ^２・ｄ以上である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記裏面基板が、ハニカム構造体及び連続気泡材料の少なくともいずれか一方により形成される連通構造層を含む請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記裏面基板が、前記連通構造層と、前記連通構造層の下に配置され、前記封止層よりも平衡質量含水率が低い連通構造保護層と、を備える請求項３に記載の太陽電池モジュール。

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