JP2019041090A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換効率を向上させることができ、温度変化が生じた場合でも光電変換部において太陽電池セルの破損やタブ配線の破断が生じにくく、さらに太陽電池セルとその周囲との色調の差が少ない太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】受光面側から順に、樹脂製の第１保護基板と、第１封止材層と、光電変換部と、第２封止材層と、第２保護基板とを有し、第２保護基板が、赤外線反射黒色フィラーと繊維状フィラーとを含み、赤外線反射黒色フィラーが、第２保護基板の第２封止材層側において層状に偏在し、繊維状フィラーが、第２保護基板の赤外線反射黒色フィラーの偏在領域以外の領域において分散している太陽電池モジュールである。赤外線反射黒色フィラーのアスペクト比は１より大きいものが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関し、表面保護基板が透明樹脂からなる太陽電池モジュールに関する。

太陽電池モジュールは、基本的な構成として、受光面側から順に、第１保護基板と、第１封止材層と、光電変換部と、第２封止材層と、第２保護基板と、をこの順に備える。つまり、光電変換部の表裏面を、第１保護基板及び第１封止材層と、第２封止材層及び第２保護基板とで覆うことで、光電変換部の保護を図っている。このような構成において、光電変換部においては、複数の太陽電池セルがマトリックス状に配列され、隣接する太陽電池セル同士はタブ配線によって電気的に接続される（例えば、特許文献１参照）。

近年、太陽電池モジュールを軽量化するために、ガラス基板の代わりに樹脂基板を使用することが提案されている。すなわち、太陽電池モジュールにおいて、光電変換部を除く各構成要素が樹脂材料に置き換わりつつある。一般的に、樹脂材料は線膨張率がガラスの線膨張率より大きく、温度変化による伸縮の影響が大きい。従って、温度変化に伴い太陽電池モジュール中の樹脂材料が伸縮すると、伸縮に起因する応力が光電変換部に伝わり、太陽電池セルが破損したり、タブ配線が切断したりするおそれがある。

一方、太陽電池セルは黒色系の色調を有し、一般に、第１保護基板、第１封止材層、第２封止材層、及び第２保護基板の色調とは異なる。そのため、太陽電池モジュールを受光面側から見ると、太陽電池セルとその周囲とで色調が異なり、外観上の一体感が失われていた。外観上の一体感を出すためには、第２保護基板を太陽電池セルと同じ色調となるように着色する、つまり黒色に着色することが考えられる。しかし、第２保護基板を単に黒色に着色したのでは第２保護基板は太陽光を吸収してしまう。そのため、太陽電池セル、又は隣接する太陽電池セル間の間隙を透過して第２保護基板に到達した太陽光は吸収され、再度太陽電池セルに入射させることが困難であり、光電変換効率の低下を招く。

そこで、その問題を解決するため、黒色の赤外線反射性顔料を第２保護基板に添加することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。

また、裏面保護材（第２保護基板）に工夫を凝らすことにより、上記問題の解決を図る提案がなされている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載の裏面保護材（第２保護基板）は、太陽電池セル側から順に、黒色樹脂層および反射層が積層された積層膜を含む。そして、黒色樹脂層は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを透過し、かつ波長が７５０ｎｍより小さい可視光線λＢを吸収し、反射層は、波長７５０ｎｍ以上の近赤外線λＡを反射する構成である。この構成により、意匠性を向上させるとともに、裏面保護材に達した太陽光を反射させて再度太陽電池セルに入射させて発電効率の向上を図っている。

特開２０１３−１４５８０７号公報 特開２０１１−１０２２１９号公報 特開２０１６−１３４４４８号公報

しかしながら、特許文献２においては、第２保護基板を黒色にしようとするには黒色の赤外線反射性顔料を多量に用いる必要がある。それにより、コストアップや、第２保護基板に顔料が多く分布することによる機械特性強度や耐久性の低下が危惧される。
特許文献３においては、第２保護基板に、黒色樹脂層および反射層が積層された積層膜を形成する必要があり、層構成が複雑となり製造工数の増加及びコストアップを招く。

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、光電変換効率を向上させることができ、温度変化が生じた場合でも光電変換部において太陽電池セルの破損やタブ配線の破断が生じにくく、さらに太陽電池セルとその周囲との色調の差が少ない太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の第１の態様に係る太陽電池モジュールは、受光面側から順に、樹脂製の第１保護基板と、第１封止材層と、光電変換部と、第２封止材層と、第２保護基板とを有する。そして、第２保護基板が、赤外線反射黒色フィラーと繊維状フィラーとを含み、赤外線反射黒色フィラーが、第２保護基板の第２封止材層側において層状に偏在している。また、繊維状フィラーが、第２保護基板の赤外線反射黒色フィラーの偏在領域以外の領域において分散している。

本発明の第２の態様に係る太陽電池モジュールは、受光面側から順に、第１保護基板と、第１封止材層と、光電変換部と、第２封止材層と、第２保護基板とを有する。そして、第２保護基板が、赤外線反射黒色フィラーと繊維状フィラーとを含み、赤外線反射黒色フィラーが、第２保護基板の第２封止材層側において層状に偏在している。また、繊維状フィラーが、第２保護基板の赤外線反射黒色フィラーの偏在領域以外の領域において分散している。

本発明によれば、光電変換効率を向上させることができ、温度変化が生じた場合でも光電変換部において太陽電池セルの破損やタブ配線の破断が生じにくく、さらに太陽電池セルとその周囲との色調の差が少ない太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを示す上面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った太陽電池モジュールの断面図である。 第２保護基板における繊維状フィラー及び赤外線反射黒色フィラーの状態を模式的に示す断面図である。 図２に示す太陽電池モジュールにおいて、太陽光（赤外線）が第２保護基板を反射して太陽電池セルに入射する様子と示す部分断面図である。 本実施形態の太陽電池モジュールの第２保護基板の製造装置を示す概念図である。

＜太陽電池モジュール＞
以下、図面を参照して本実施形態に係る太陽電池モジュールについて説明する。図１は太陽電池モジュール１００の上面図である。図１に示すように、本実施形態の太陽電池モジュール１００は、平面視状態では、長方形状のものであり、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直角座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、太陽電池モジュール１００の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、太陽電池モジュール１００の厚み方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。太陽電池モジュール１００を形成する２つの主表面であって、かつｘ−ｙ平面に平行な２つの主表面のうち、ｚ軸の正方向側に配置される主平面が「受光面」であり、ｚ軸の負方向側に配置される主平面が「裏面」である。なお、「受光面」とは光が主に入射する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味することもある。また、ｚ軸の正方向側を「受光面側」とよび、ｚ軸の負方向側を「裏面側」とよぶこともある。

上記の記載における「上」とは、ｚ軸の正方向側であってもよく、ｚ軸の負方向側であってもよい。さらに、「略」は、誤差の範囲で異なっていること、つまり実質的に同一であることを示す。

太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セル１０、複数のタブ配線１２、複数の接続配線１４を含む。

複数の太陽電池セル１０のそれぞれは、入射する光を吸収して光起電力を発生する。
太陽電池セル１０は、例えば、結晶系シリコン、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）またはインジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体材料によって形成される。太陽電池セル１０の構造は、特に限定されないが、ここでは、一例として、結晶シリコンとアモルファスシリコンとが積層されているとする。

図１では省略しているが、各太陽電池セル１０の受光面および裏面には、互いに平行にｘ軸方向に延びる複数のフィンガー電極と、複数のフィンガー電極に直交するようにｙ軸方向に延びる複数、例えば２本のバスバー電極とが備えられる。バスバー電極は、複数のフィンガー電極のそれぞれを接続する。

複数の太陽電池セル１０は、ｘ−ｙ平面上にマトリックス状に配列される。ここでは、ｘ軸方向（長方形状における短手方向）に４つの太陽電池セル１０が並べられており、ｙ軸方向（長方形状における長手方向）に５つの太陽電池セル１０が並べられている。
なお、ｘ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数と、ｙ軸方向に並べられる太陽電池セル１０の数は、これらに限定されない。ｙ軸方向に並んで配置される５つの太陽電池セル１０は、タブ配線１２によって直列に接続され、１つの太陽電池ストリング１６が形成される。さらに、前述のごとく、ｘ軸方向に４つの太陽電池セル１０が並べられるので、ｙ軸方向に延びた太陽電池ストリング１６がｘ軸方向に４つ平行に並べられる。また、太陽電池ストリング１６は、複数の太陽電池セル１０のみを示してもよいし、複数の太陽電池セル１０と複数のタブ配線１２との組合せを示してもよい。

太陽電池ストリング１６を形成するために、タブ配線１２は、隣接した太陽電池セル１０のうちの一方の受光面側のバスバー電極と、他方の裏面側のバスバー電極とを電気的に接続する。すなわち、隣接した太陽電池セル１０は互いにタブ配線１２で電気的に接続されている。タブ配線１２は、細長い金属箔であり、例えば、銅箔にハンダや銀等をコーティングしたものが用いられる。タブ配線１２とバスバー電極との接続には樹脂が使用される。この樹脂は導電性、非導電性いずれでもよいが、タブ配線１２とバスバー電極が電気的、および機械的に接続される必要がある。つまり、後者の場合はタブ配線１２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、タブ配線１２とバスバー電極との接続は、樹脂ではなくハンダを用いてもよい。

さらに、太陽電池ストリング１６のｙ軸の正方向側と負方向側において、複数の接続配線１４がｘ軸方向に延びており、接続配線１４は、隣接した２つの太陽電池ストリング１６を電気的に接続する。以上の構成において、太陽電池セル１０、太陽電池ストリング１６のそれぞれが「光電変換部」であってもよく、複数の太陽電池ストリング１６と接続配線１４との組合せが「光電変換部」であってもよい。

本実施形態の太陽電池モジュールは、受光面側から順に、樹脂製の第１保護基板と、第１封止材層と、光電変換部と、第２封止材層と、第２保護基板とを有する。また、第２保護基板が、赤外線反射黒色フィラーと繊維状フィラーとを含む。そして、赤外線反射黒色フィラーが、第２保護基板の第２封止材層側において層状に偏在している。また、繊維状フィラーが、第２保護基板の赤外線反射黒色フィラーの偏在領域以外の領域において分散している。

すなわち、本実施形態の太陽電池モジュール１００は、太陽電池セル１０とタブ配線１２とを含む太陽電池ストリング１６、接続配線１４、第２保護基板２０、一対の封止材層（第１封止材層２６、第２封止材層２４）、及び第１保護基板２８を含む（図２参照）。そして、図３に示すように、第２保護基板２０は、赤外線反射黒色フィラー３２と繊維状フィラー３０とを含む。また、赤外線反射黒色フィラー３２は、第２保護基板２０の第２封止材層２４側において層状に偏在している。さらに、繊維状フィラー３０は、第２保護基板２０の赤外線反射黒色フィラー３２の偏在領域以外の領域において分散している。第２保護基板２０が上記のような態様で赤外線反射黒色フィラー３２を含むことで、光電変換効率を向上させることができるとともに、太陽電池セル１０とその周囲との色調の差を少なくすることができる。また、第２保護基板２０が上記のような態様で繊維状フィラー３０を含むことで、温度変化が生じた場合であっても太陽電池セルの破損やタブ配線の破断が生じにくくなる。
以下に各層について順次説明する。なお、以下においては、第１保護基板を受光面側の保護基板、第２保護基板をその反対側（裏面側）の保護基板として説明する。

［第１保護基板］
第１保護基板２８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。第１保護基板２８を形成する材料は特に限定されず、例えば、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、第１保護基板２８はポリカーボネート（ＰＣ）を含有することがより好ましい。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。

第１保護基板２８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、０．１〜１５ｍｍとすることが好ましく、０．５〜１０ｍｍ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、光を太陽電池セル１０に効率よく到達させることができる。

第１保護基板２８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。第１保護基板２８の引張弾性率を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の表面を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）により、試験温度２５℃、試験速度１００ｍｍ／分で測定することができる。
Ｅｔ＝（σ２−σ１）／（ε２−ε１） ・・・式（１）
上記式（１）において、Ｅｔは引張弾性率（Ｐａ）、σ１はひずみε１＝０．０００５における応力（Ｐａ）、σ２はひずみε２＝０．００２５における応力（Ｐａ）を示す。

第１保護基板２８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。第１保護基板２８の全光線透過率をこのような範囲とすることにより、光を効率よく太陽電池セル１０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。

［第１封止材層、第２封止材層］
第１封止材層２６、第２封止材層２４は、太陽電池セル１０及びタブ配線１２を含む光電変換部を封止する。第２封止材層２４は、第２保護基板２０のｚ軸の正方向側（上側）に配置されており、第１封止材層２６は、第１保護基板２８のｚ軸の負方向側（下側）に配置されている。

第１封止材層２６としては、例えば、引張弾性率が０．００１ＭＰa〜１ＭＰaであり、損失係数が０．１〜０．５２であるゲルが使用される。このようなゲルは、例えば、シリコーンゲル、アクリルゲル、ウレタンゲル等である。シリコーンゲルについて、引張弾性率は０．０２２ＭＰaである。損失係数は、貯蔵剪断弾性率（Ｇ’）と損失剪断弾性率（Ｇ”）の比Ｇ”／Ｇ’であり、ｔａｎδで示される。損失係数は、材料が変形する際に材料がどのくらいエネルギーを吸収するかを示しており、ｔａｎδの値が大きいほどエネルギーを吸収する。この損失係数は、動的粘弾性測定装置によって測定される。第１封止材層２６は、透光性を有するとともに、第１保護基板２８におけるｘ−ｙ平面において僅かながら小さな寸法の面を有する長方形状のシート材によって形成される。なお、第１封止材層２６は、液状であってもよい。

一方、第２封止材層２４としては、例えば、ＥＶＡ、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリオレフィン、ポリイミド等の樹脂フィルムのような熱可塑性樹脂が使用される。なお、熱硬化性樹脂が使用されてもよい。ここでは、特にＥＶＡが使用されるとする。ＥＶＡについて、引張弾性率は０．０１〜０．２５ＧＰａであり、損失係数は０．０５である。第２封止材層２４は、透光性を有するとともに、第１保護基板２８におけるｘ−ｙ平面と略同一寸法の面を有する矩形状のシート材によって形成される。

以上、第１封止材層２６、第２封止材層２４はそれぞれ分けて説明したが、それぞれ同じものを使用してもよい。

太陽電池ストリング１６は、前述のごとく、ｙ軸方向（長方形状の長手方向）に並んだ複数の太陽電池セル１０が、タブ配線１２によって接続されることによって形成される。 また、太陽電池ストリング１６のｙ軸の正方向側端と負方向側端に、接続配線１４が接続される。このような接続配線１４、太陽電池ストリング１６は、第１封止材層２６のｚ軸の負方向側に配置される。さらに、複数の太陽電池セル１０のそれぞれは、受光面および裏面を有する平板状に形成される。このような構成に対して、図２の上方から荷重が加わった場合には、第１保護基板２８、第１封止材層２６、第２封止材層２４で緩衝し、太陽電池モジュール１００の損傷を抑制している。

［第２保護基板］
第２保護基板２０は、第２封止材層２４のｚ軸の負方向側に配置される。第２保護基板２０は、太陽電池モジュール１００の裏面側を保護する。そして、第２保護基板２０は、図３に示すように、繊維状フィラー３０と、赤外線反射黒色フィラー３２とを含み、赤外線反射黒色フィラー３２は第２封止材層２４側（図３の紙面の上側）において層状に偏在している。そのため、第２保護基板２０は第２封止材層２４側において赤外線を反射する。その様子を図４に示す。図４における２本の矢線は太陽光線を示している。そして、隣接する太陽電池セル１０間の間隙を通過した光（赤外線）や太陽電池セル１０を透過した太陽光（赤外線）は、第２保護基板２０の第２封止材層２４側の面で反射して、太陽電池セル１０に入射し、太陽電池セル１０で光電変換される。従って、その分、発電量が向上することとなる。

また、第２保護基板２０の第２封止材層２４側は、赤外線反射黒色フィラー３２の存在により黒色に視認され、太陽電池セル１０と同系色の色調となる。そのため、太陽電池モジュール１００を受光面側から見たとき隣接する太陽電池セル１０間の間隙など、太陽電池セル１０の周囲は容易に視認されない。従って、太陽電池モジュール１００の表面において外観上の一体感が増し、意匠性が向上する。また、赤外線反射黒色フィラー３２は、第２保護基板２０の全体（表面から裏面にわたる全体）に分散されるのではなく、一方の面側のみに層状に偏在する。そのためその使用量は少量とすることができ、コストダウンを図ることができる。
一方、赤外線反射黒色フィラー３２を第２保護基板２０の全体にわたり大量に添加すると、第２保護基板２０の機械強度の低下が危惧される。しかし、本実施形態においては、赤外線反射黒色フィラー３２は、第２保護基板２０の一方の面側に使用されるのみで、使用量が少量であるため機械特性の低下を防止することができる。

なお、赤外線反射黒色フィラーが「層状に偏在している」とは、赤外線反射黒色フィラーが連続して層を構成している場合の他に、断片的に層を構成している場合をも含む。つまり、層状に偏在している赤外線反射黒色フィラーは一部が局所的に欠落してもよい。

一方、第２保護基板２０には赤外線反射黒色フィラー３２の他に、繊維状フィラー３０を含む。具体的には、例えば図３に示すように、繊維状フィラー３０は、第２保護基板２０の赤外線反射黒色フィラーの偏在領域以外の領域において分散している。繊維状フィラー３０により、第２保護基板２０の線膨張率が低下し、温度変化に起因する第２保護基板２０の伸縮を抑えることができる。ひいては、光電変換部に伝達される、第２保護基板２０の伸縮に起因する応力が低減し、太陽電池セル１０の破損及びタブ配線の破断が生じにくくなる。また、第２保護基板２０中の繊維状フィラー３０により、製造工程において、赤外線反射黒色フィラー３２が第２保護基板２０の内部に沈降するのを防ぐことができる。より詳細には、製造工程において、第２保護基板２０を構成する樹脂成分は溶融状態であるが、その樹脂成分中に繊維状フィラー３０が存在すると、赤外線反射黒色フィラー３２を添加した場合に繊維状フィラー３０がその沈降を阻止する。そのため、赤外線反射黒色フィラー３２は、第２保護基板２０の一方の面側（第２封止材層２４側）に層状に偏在しやすくなる。以上より、繊維状フィラー３０は、第２保護基板２０の伸縮抑制及び赤外線反射黒色フィラーの沈降防止の２つの役割を果たす。

本実施形態において、第２保護基板の第２封止材層側における波長９００ｎｍ以上の光に対する反射率が２０％以上であることが好ましい。換言すると、第２保護基板２０の第２封止材層２４側に層状に偏在させる赤外線反射黒色フィラーにより、波長９００ｎｍ以上の光に対する反射率が２０％以上となるように設定することが好ましい。太陽電池の分光感度においては、波長４００から１０００ｎｍの光に対する感度が高く光電変換効率が高い。そのため、第２保護基板２０の赤外線反射黒色フィラー３２を上記のように設定すると、波長９００ｎｍ以上の光をより多く太陽電池セル１０に入射させることができ、発電量を向上させることができる。第２保護基板２０の第２封止材層２４側における波長９００ｎｍ以上の光に対する反射率は、２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることがさらに好ましい。
なお、赤外線の反射率は、株式会社島津製作所製、ＵＶ−３６００により測定することができる。

第２保護基板２０を形成する材料は特に限定されないが、繊維状フィラー及び赤外線反射黒色フィラーを含有させるに適した材料が好ましい。例えば、各種繊維強化プラスチックを用い、それに対して赤外線反射黒色フィラーを付与すれば第２保護基板２０を効率良く作製することができる。このような繊維強化プラスチックとしては、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。なお、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。

第２保護基板２０は、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）で構成してもよい。すなわち、一方の面に層状に散布された赤外線反射黒色フィラーを有し、内部に繊維状フィラーが分散されたＳＭＣシートの表裏にフィルムが被覆されたものとしてもよい。このような第２保護基板２０は、後述するように、一連の工程により効率良く作製することができる。

第２保護基板２０の厚みは、特に限定されないが、０．０２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．０６ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０８ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。特に、繊維強化プラスチックの場合は、繊維１本の直径が厚みの下限値であることが好ましい。第２保護基板２０の厚みをこのような範囲とすることによって、第２保護基板２０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。
また、第２保護基板２０において、層状に偏在する赤外線反射黒色フィラー部分の厚みは、赤外線（波長９００ｎｍ以上）を十分に反射し、黒色の色調と確保する観点から、 １〜５００μｍとすることが好ましく、１０〜１００μｍとすることがより好ましい。なお、当該赤外線反射黒色フィラー部分の厚みは、第２保護基板２０の厚みに応じて適宜設定される。

次に、第２保護基板２０に含まれる赤外線反射黒色フィラーと繊維状フィラーとについ
て以下に説明する。

（赤外線反射黒色フィラー）
赤外線反射黒色フィラーは、赤外線を反射する性質を有するとともに、黒色の色調を有する。本実施形態において、赤外線反射黒色フィラーとしては、９００ｎｍ以上の波長域の光における平均反射率が２０％以上のものを用いることが好ましい。このような赤外線反射黒色フィラーとしては、例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、ＣｕＯまたはこれらの組み合わせを含有する顔料が挙げられる。また、既述の特開２０１１−１０２２１９号公報に記載の赤外線反射性黒色顔料を用いてもよい。赤外線反射黒色フィラーの市販品としては、４２−７０３Ａ、４２−７０６Ａ（いずれも東罐マテリアル・テクノロジー株式会社）や、ＡＧ２３５ブラック（川村化学株式会社）、タイペーブラックＳＧ−１０１（石原産業株式会社製）などが挙げられる。

本実施形態においては、上記のような、単独で黒色を示す赤外線反射黒色フィラーの他、三原色中の各色の赤外線反射フィラーを用いてもよい。すなわち黄色系の赤外線反射フィラー顔料と青色系の赤外線反射フィラーと赤色系の赤外線反射フィラーとを混合して黒色として赤外線反射黒色フィラーを用いてもよい。

本実施形態において、赤外線反射黒色フィラーは、ＣＩＥ１９７６表色系で規定されるＬ^＊（ＳＣＥ）が４０以下のものが好ましい。ここで、Ｌ^＊（ＳＣＥ）とは、正反射光を除去して色を測る方法であるＳＣＥ方式により測定した明度Ｌ^＊を意味する。

本実施形態において、赤外線反射黒色フィラーのアスペクト比が１より大きいことが好ましく、２以上であることがより好ましい。このようなアスペクト比を有する形状としては、例えば、板状、繊維状、破砕体状などが挙げられる。このような形状であると、第２保護基板中において、赤外線反射黒色フィラーが、繊維状フィラーと絡みやすくなる。ひいては、球状形状などと比較して、製造工程において赤外線反射黒色フィラーが第２保護基板中に沈降しにくくなり、第２保護基板の表面近傍に偏在しやすくなる。
なお、赤外線反射黒色フィラーのアスペクト比は、「赤外線反射黒色フィラーの最大長／赤外線反射黒色フィラーの最小長」で求められる。「最大長」とは、赤外線反射黒色フィラーの任意の２点間距離の最大値をいい、「最小長」とは、同２点間距離の最小値をいう。

一方、赤外線反射黒色フィラーが繊維状の場合、第２保護基板中の繊維状フィラーとの区別が問題となる。本実施形態の効果を損なわない限り、繊維状フィラーとして、繊維状の赤外線反射黒色フィラーを用いてもよい。この場合、繊維状の赤外線反射黒色フィラーが第２保護基板の第２封止材層側において偏在すること、及びその偏在領域以外の領域では、当該繊維状の赤外線反射黒色フィラーが第２保護基板の線膨張率を低減するような状態で分散されていることが重要である。

以上、本実施形態においては、赤外線反射黒色フィラーは第２保護基板の第２封止材層側に層状に偏在させている。当該層状の赤外線反射黒色フィラーは第２保護基板全面に亘って層状としてもよいし、太陽電池セル間の間隙など、太陽電池セルの周囲のみに層状の赤外線反射黒色フィラーを偏在させてもよい。すなわち、太陽電池セルの直下は、受光面側からの視認ができないし、太陽光が到達しにくいため、その位置は除外し、太陽電池セルの周囲のみに赤外線反射黒色フィラーを存在させた方が効率良く効果が発揮される。そして、赤外線反射黒色フィラーを太陽電池セルの周囲にのみ偏在させた場合、材料コストの低減を図ることができる。

（繊維状フィラー）
本実施形態において使用される繊維状フィラーとしては、第２保護基板の線膨張率を低下させる観点から、線膨張率が２０ｐｐｍ以下のものが好ましく、１５ｐｐｍ以下のものがより好ましい。このような繊維状フィラーとしては、炭素繊維、ガラス繊維、ポリイミド繊維、アルミナ繊維などが挙げられる。

繊維状フィラーの平均繊維長は、温度変化による第２保護基板の伸縮防止及び製造時における赤外線反射黒色フィラーの沈降防止の観点から、３ｍｍ以上が好ましく、６ｍｍ以上がより好ましい。繊維状フィラーの平均繊維長は、光学顕微鏡により測定することができる。
一方、繊維状フィラーの平均繊維径は、９〜１５μｍが好ましい。

第２保護基板中の繊維状フィラーの含有量は、第２保護基板の線膨張率を低下と、赤外線反射黒色フィラーを第２封止材層側に偏在させるという観点から、１〜５０質量％以上であることが好ましく、１〜２０質量％であることがより好ましい。

本実施形態において、第２保護基板の繊維状フィラーが分散する領域における波長４５０〜７００ｎｍの可視光の吸収率が２０％以上であることが好ましい。このように構成することで、赤外線反射黒色フィラーの偏在領域を可視光が透過した場合でも、当該可視光は第２保護基板内の繊維状フィラーが分散する領域で吸収される。ひいては、赤外線反射黒色フィラーの偏在領域の下側（繊維状フィラーの分散領域側）においても黒色の色調に視認される。そのため、太陽電池モジュールの受光面側から見たとき、黒色の色調が十分に確保され外観性が向上する。
このように、繊維状フィラーが分散する領域において、波長４５０〜７００ｎｍの可視光の吸収率が２０％以上とするため、繊維状フィラーとしては、炭素繊維が好ましい。

（他の成分）
第２保護基板には、本実施形態の効果を損なわない範囲において、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定化剤、低収縮剤が挙げられる。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
次に、太陽電池モジュール１００の製造方法を説明する。初めに、図２に示す形態の太陽電池モジュール１００の製造方法を示す。まず、タブ配線１２を接続した太陽電池セル１０（太陽電池ストリング１６）を、第１封止材層２６と第２封止材層２４とで挟み、その外側に第２保護基板２０、第１保護基板２８を配置する。次いで、このようにして得られた積層体を、例えば真空状態で１６０℃程度に加熱する。その後、大気圧下でヒーター側に各構成部材を押し付けながら加熱を継続し、第１及び第２封止材層の樹脂成分を架橋させる。これにより、各層が接着され太陽電池モジュール１００が得られる。

本実施形態の太陽電池モジュール１００において、第２保護基板２０は繊維状フィラーと３０と赤外線反射黒色フィラー３２とを含み、赤外線反射黒色フィラー３２は図３に示すように、一方の面側に層状に偏在している。このような形態の第２保護基板２０を製造する工程の一例として、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）の例を図５に示す。以下に示す工程はあくまでも一例であり、本実施形態においては上述の構成の第２保護基板を作製可能であれば他の工程も適用することができる。

まず、第２保護基板２０の原料となる樹脂コンパウンド４０と繊維状フィラー４２と、赤外線反射黒色フィラー５８とを準備する。
樹脂コンパウンド４０は、次のようにして得られる。ベース樹脂に、必要に応じて、添加剤を添加し、攪拌混合してペースト状の樹脂混合物を調製する。次いで、この樹脂混合物に増粘剤を添加して樹脂コンパウンド４０を得る。得られた樹脂コンパウンド４０はディップパン５３、５４に投入される。
また、繊維状フィラー４２は、ロール５５から引き出されたロービング４１をロービングカッター５７で一定の大きさに裁断することで得られる。
さらに、赤外線反射黒色フィラー５８は、必要量が容器５６に投入される。

得られた樹脂コンパウンド４０と、繊維状フィラー４２、赤外線反射黒色フィラー５８とを用いて、次のようにして第２保護基板を製造する。

巻出ロール５０、５１から離型性の長尺の２枚のフィルム４４、４５を連続的に供給し、ペースト状の樹脂コンパウンド４０をディップパン５３、５４からフィルム４４、４５上に供給して塗布する。

樹脂コンパウンド４０を塗布した後、フィルム４４の樹脂コンパウンド４０上に繊維状フィラー４２を散布等の方法で供給する。繊維状フィラー４２を供給したフィルム４４の樹脂コンパウンド４０上に、さらに、赤外線反射黒色フィラー５８を散布等の方法で供給する。図５においては、赤外線反射黒色フィラー５８の散布は、繊維状フィラー４２の散布の直後であるように描かれている。しかし、赤外線反射黒色フィラー５８を一方の面側に層状に偏在させるためには、繊維状フィラー４２の散布後、樹脂コンパウンド４０がある程度硬化してから赤外線反射黒色フィラー５８の散布を行うことが好ましい。

赤外線反射黒色フィラー５８の散布後、フィルム４５上の樹脂コンパウンド４０の塗布面を合わせる。これによって、樹脂コンパウンド４０中に、繊維状フィラー４２と、赤外線反射黒色フィラー５８とを含むシート状体４６が２枚のフィルム４４、４５で上下から挟み込まれた長尺のシート４７を得る。

次いで、シート４７を含浸機６４に搬送し、含浸作業を行う。

含浸機６４は、図５に示すように、シート４７の上下両面側からシート４７を挟む上下一対の第１加圧ロール６０を備えており、メッシュベルトを介してシート４７を加圧可能に形成されている。メッシュベルトは、シート４７の搬送方向および幅方向に屈曲可能に形成されている。

上下一対の第１加圧ロール６０は複数対あり、これら第１加圧ロール６０はシート４７の幅方向一端部から幅方向他端部に亘って配置されている。すなわち、複数対の第１加圧ロール６０でシート４７の幅方向全長を略加圧可能に配置されている。これら複数対の第１加圧ロール６０のうち、シート４７の幅方向中心部に配置されている第１加圧ロール６１が搬送方向の最も上流に位置するように配置される。他の第１加圧ロール６２はそれぞれそのロール軸が第１加圧ロール６１とはシート状体４６の搬送方向にずれて配置されている。この第１加圧ロール６０の上側のロールと下側のロールとの間隙にシート４７を通すことによって、シート４７の上下両面側からシート４７を加圧することができる。

一方、第１加圧ロール６０に加えて、シート４７の幅方向全長に対応する長さ（幅）を少なくとも有する第２加圧ロール７０を備えている。この第２加圧ロール７０は、シート４７の上側および下側に配置されている。上下の第２加圧ロール７０間にシート４７を通すことで、線接触によりシート４７の両面側から幅方向全長に線圧を加えることができる。

以上の工程により、長尺状のシートが得られる。そのシートを所望のサイズに切断することにより第２保護基板が得られる。必要に応じて、フィルム４４、４５のいずれか一方、又は両方を剥離して用いる。

以下、実施例により本実施形態を更に詳しく説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
まず、不飽和ポリエステル樹脂８０質量部、低収縮剤としてポリスチレン樹脂２０質量部、硬化剤としてｔ−アミルパーオキシイソピルカーボネート１質量部、重合禁止剤としてｐ−ベンゾキノン０．１質量部、離型剤としてステアリン酸７質量部、増粘剤として酸化マグネシウム１質量部、ＳＭＣ用のコンパウンドを得た。なお、不飽和ポリエステル樹脂は、溶媒としてのスチレンモノマーを４０質量％含有する樹脂溶液であり、昭和高分子（株）製 Ｍ−６４０ＬＳを用いた。次に、このようにして調製したコンパウンドをドクターブレードでフィルムに塗布し、炭素繊維８０質量部を散布した。その後、その上面を、同じくコンパウンドを塗布したフィルムで挟み、これをロールで押さえることにより、炭素繊維にコンパウンドを含浸させた。その後、４０℃で２４時間熟成処理を行い、ＳＭＣを得た。なお、炭素繊維は、１インチにカットした炭素繊維ロービングを用いた。その後、フィルムを剥がし、赤外線反射黒色フィラーとして石原産業株式会社製、ＳＧ−１０１を１０質量部散布した。
以上のように作製したＳＭＣに対してプレス成型を行い、第２保護基板を得た。
次いで、１ｍｍ厚の第１保護基板、１ｍｍ厚の第１封止材層、光電変換部、０．６ｍｍ厚の第２封止材層、上記第２保護基板を上から順に積層した。このとき、第２保護基板の赤外線反射黒色フィラーを有する側を第２封止材層に対向させた。このようにして得た積層体を１４５℃で減圧しながら圧縮加熱することにより太陽電池モジュールを作製した。なお、第１保護基板はポリカーボネートを用いた。第１封止材層はゲルを用いた。光電変換部は、太陽電池セルを用いた。第２封止材層は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を用いた。

［比較例１］
第２保護基板の作製において赤外線反射黒色フィラーを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして第２保護基板を作製した。そして、この第２保護基板を用いて、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。

［比較例２］
実施例１において、ＳＭＣのフィルムを剥がした後に赤外線反射黒色フィラーを散布する代わりに、ＳＭＣ用のコンパウンドを調製するときに赤外線反射黒色フィラーを１０質量部添加した。それ以外は実施例１と同様にして第２保護基板を作製した。そして、この第２保護基板を用いて、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。なお、比較例２においては、赤外線反射黒色フィラーは、第２保護基板の第２封止材層側において偏在せず、第２保護基板中に均一に分散した状態となっている。

＜評価＞
得られた太陽電池モジュールに対して以下の評価を行った。

１．赤外線反射率
各実施例・比較例において、作製した第２保護基板の赤外線反射黒色フィラーを添加した面（赤外線反射黒色フィラーがない場合は、いずれか一方の面）の赤外線（波長：９００ｎｍ）の反射率を測定した。赤外線反射率の測定は、株式会社島津製作所製、ＵＶ−３６００により行った。

２．外観性
各実施例・比較例の太陽電池モジュールの受光面側から太陽電池セルとその周囲の色調の差異の有無について目視観察した。太陽電池セルとその周囲の色調の差がほとんど見られなかったものを「○」、少し見られたものを「△」、はっきりと見られたものを「×」として評価した。結果を表１に示す。

３．タブ配線の切断
ＪＩＳ Ｃ８９９０：２００９（ＩＥＣ６１２１５：２００５）（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）の温度サイクル試験に準じ、以下のような試験条件にて試験を実施した。すなわち、各実施例の太陽電池モジュールを試験槽内に設置し、太陽電池モジュールの温度を−４０℃±２℃と＋８５℃±２℃との間で周期的に変化させた。このような温度サイクル試験を２５サイクル、５０サイクル及び２００サイクル行った後、目視にて太陽電池セルを互いに接続するタブ配線を確認した。そして、２００サイクルでタブ配線が切断しなかったものを◎、５０サイクルでタブ配線が切断せず２００サイクルでタブ配線が切断したものを○と評価した。また、２５サイクルで接続部材が切断したものを×と評価した。なお、下限と上限との間の温度変化速度を約１．４℃／時間、下限温度の保持時間を６０分、上限温度の保持時間を１時間２０分とし、１サイクルの時間を５時間２０分とした。また、温度サイクル試験は少なくとも３回実施した。

実施例１においてはいずれの評価結果も良好であった。これに対し、第２保護基板に赤外線反射黒色フィラーを用いなかった比較例１、及び赤外線反射黒色フィラーを第２保護基板中に均一に分散させた比較例２では赤外線反射率及び外観性について劣っていた。従って、これらのことから本実施形態の太陽電池モジュールの優位性が示された。特に、実施例１においては、第２保護基板の一方の面側に赤外線反射黒色フィラーを偏在させているのに対し、比較例２においては第２保護基板中に赤外線反射黒色フィラーを分散させている。そして、表１に示すように、実施例１と比較例２とで赤外線反射率が大きく異なっている。このことから、第２保護基板の一方の面側に赤外線反射黒色フィラーを偏在させることで赤外線反射率において特に優位な効果が得られることが分かる。
実施例１及び比較例１、２においてはいずれも第２保護基板中に繊維状フィラーを含み、いずれもタブ配線の切断が見られなかった。第２保護基板中に繊維状フィラーを含まない例は特に示さないが、繊維状フィラーを含むことでタブ配線の切断が抑制される推察される。
なお、赤外線反射率が高い場合、第２保護基板を反射した赤外線が太陽電池セルに入射するため発電効率が向上すると考えられる。

なお、第１保護基板２８は、ガラスからなるものであってもよい。

１０ 太陽電池セル（光電変換部）
１２ タブ配線
１４ 接続配線
１６ 太陽電池ストリング（光電変換部）
２０ 第２保護基板
２４ 第２封止材層
２６ 第１封止材層
２８ 第１保護基板
３０ 繊維状フィラー
３２ 赤外線反射黒色フィラー

Claims (5)

1. 受光面側から順に、樹脂製の第１保護基板と、第１封止材層と、光電変換部と、第２封止材層と、第２保護基板とを有し、
   前記第２保護基板が、赤外線反射黒色フィラーと繊維状フィラーとを含み、
   前記赤外線反射黒色フィラーが、前記第２保護基板の前記第２封止材層側において層状に偏在し、
   前記繊維状フィラーが、前記第２保護基板の前記赤外線反射黒色フィラーの偏在領域以外の領域において分散している太陽電池モジュール。
2. 前記赤外線反射黒色フィラーのアスペクト比が１より大きい請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記第２保護基板の前記第２封止材層側における波長９００ｎｍ以上の光に対する反射率が２０％以上である請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記第２保護基板の前記繊維状フィラーが分散する領域における波長４５０〜７００ｎｍの可視光の吸収率が３０％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. 受光面側から順に、第１保護基板と、第１封止材層と、光電変換部と、第２封止材層と、第２保護基板とを有し、
   前記第２保護基板が、赤外線反射黒色フィラーと繊維状フィラーとを含み、
   前記赤外線反射黒色フィラーが、前記第２保護基板の前記第２封止材層側において層状に偏在し、
   前記繊維状フィラーが、前記第２保護基板の前記赤外線反射黒色フィラーの偏在領域以外の領域において分散している太陽電池モジュール。

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