JP2849236B2

JP2849236B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2849236B2
Application number: JP3149292A
Authority: JP
Inventors: 総一郎川上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1991-05-27
Publication date: 1999-01-20
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: JPH04349672A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性基体上に、裏面
反射層と光電変換部材である半導体層と透明導電層が順
次形成され、集電部の一部が銀を主成分とする材料で形
成された太陽電池の、光入射側表面がフッ素樹脂フィル
ムで被覆されている太陽電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＣＯ₂の増加による温室効果で、
地球が温暖化することが予測され、ＣＯ₂を排出しない
クリーンなエネルギーの要求がますます高まっている。
またＣＯ₂を排出しない原子力発電も、なお諸種の問題
を残しており、より安全性の高いクリーンなエネルギー
が望まれている。将来期待されているクリーンなエネル
ギーのなかでも、特に太陽電池はそのクリーンさと安全
性と取り扱いやすさから期待が大きい。各種太陽電池の
中で、アモルファスシリコン太陽電池や化合物半導体太
陽電池は大面積に製造でき、製造コストも安価であるこ
とから熱心に研究されている。上述した太陽電池には、
太陽電池の強度を上げて軽くするためにステンレス基板
や導電層を形成したプラスチック基板などの導電性基体
が用いられているものもある。ステンレスなどの基板を
用いた太陽電池モジュールでは、さらに可透性を活か
し、軽量化するために表面保護材として樹脂フィルムを
ラミネートしている。

【０００３】しかし、上述した樹脂フィルムラミネート
型太陽電池モジュールの屋外試験では、樹脂フィルムと
樹脂フィルムを太陽電池に接着する接着剤との間に細か
い空隙ができ、部分的に樹脂フィルムが剥がれるという
問題が生じている。また、集電用グリッド電極に銀が使
用されるか、集電用バスバーが銀ペーストの接着剤で接
着されている太陽電池モジュールの中には、これら電極
やバスバーが短絡して出力が低下するものも発生してい
る。本発明者らは、樹脂ラミネート太陽電池モジュール
の温度サイクル試験、温湿度サイクル試験、順バイアス
印加試験およびサンシャインウェザオメータ試験の結果
から、ラミネートフィルムの剥がれの主たる原因が樹脂
フィルムから透過する水蒸気であり、短絡の主たる原因
は銀のエレクトロマイグレーションであることをつきと
めた。

【０００４】特開昭59-73942号公報と特開昭60-170980
号公報では、接着剤層と接する面を、高周波スパッタエ
ッチング処理したフッ素樹脂フィルムや三フッ化塩化エ
チレン樹脂フィルムを用いて接着剤により太陽電池を被
覆する方法が提案されている。

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の太陽電
池モジュールは、以下のような欠点があった。

【０００５】0.1 Torrの水蒸気の雰囲気でスパッタエッ
チ処理すると記載されているが、水蒸気雰囲気で高周波
放電をおこすことは困難であり、アルゴンガスなどの不
活性ガスの放電でスパッタしたとしてもフッ素樹脂の炭
素−フッ素結合は強固でエッチングされにくい。したが
って、上述したスパッタ処理では接着剤との接着強度が
さほど向上しないために温湿度サイクル試験ではラミネ
ートの剥離が生じ、さらに水蒸気の侵入が容易になる。
また、一般的にはフッ素樹脂フィルムは接着性が悪いの
で、通常はコロナ放電処理や反応性強アルカリ処理によ
って表面処理を行ない、接着剤との接着強度を上げてい
る。コロナ放電処理は、コロナ放電で発生するオゾンを
反応させてカルボニル基を生じさせ接着強度を上げよう
とするものであるが、フッ素樹脂の場合は炭素とフッ素
の結合が強固であるために、カルボニル基を生じにく
く、接着強度はあまり上がらない。また、反応性強アル
カリ処理はアルカリ金属−ナフタレン錯化合物のテトラ
ヒドロナフタレン溶液に樹脂フィルムを浸してフッ素樹
脂フィルム表面の脱ハロゲンを行い、接着性を上げるも
のである。しかし、この方法では両面が一度に処理され
るために片面のみを処理することは難しい。両面処理の
フィルムで表面被覆する場合には処理面が大気に露出す
ることになるので汚れが付着し易くなる。したがって、
フッ素樹脂フィルムの片面のみを処理して接着剤との接
着強度を上げることができない。

【０００６】本発明の目的は、耐湿性が高く剥離の少な
いフッ素樹脂フィルムで太陽電池表面を覆うことによ
り、短絡や開放端出力電圧低下の少ない、冒頭に述べた
種類の太陽電池モジュールを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のフッ素樹脂フィ
ルムで被覆した太陽電池モジュールは、フッ素樹脂フィ
ルムが、炭素−炭素結合と炭素−フッ素結合から成り、
かつ炭素−塩素結合または炭素−三フッ化炭素結合を含
むフッ素樹脂フィルムであり、フッ素樹脂フィルムの、
光入射面と反対側の面が、水素ガス、酸素ガス、窒素ガ
ス、アンモニアガスあるいは炭化水素のプラズマに曝さ
れて表面処理されており、表面処理された面が接着剤に
より太陽電池に接着されている。

【０００８】

【作用】太陽電池の集電部に銀が使用されている場合に
は、エレクトロマイグレーションが発生しやすいので太
陽電池の表面保護材として透湿性の低いフッ素樹脂フィ
ルムが必要であり、フッ素原子のファンデアワールス半
径よりも大きい原子あるいは基、特に炭素−塩素結合あ
るいは炭素−三フッ化炭素結合を有するフッ素樹脂フィ
ルムは耐候性に優れ、かつ透湿性が低いことがわかっ
た。さらに上述のフッ素樹脂フィルムの表面を、水素、
酸素、窒素、アンモニアあるいは炭化水素から発生する
反応性のプラズマを当ててフィルム表面を活性化するこ
とによって接着剤との接着性も向上する。

【０００９】したがって、本発明によれば屋外環境下で
も表面保護材であるフッ素樹脂フィルムが剥離せず、出
力の低下しない太陽電池モジュールを得ることができ
る。

【００１０】そしてさらに、気体の水分子の結合角HOH
が104度であり、結合間隔O-Hが0.958Åであることをも
とに本発明者が研究を重ねた結果、ファンデアワールス
半径の大きい原子である塩素と炭素の結合（Ｃ−Ｃ
ｌ）、あるいは原子間距離の大きい三フッ化炭素と炭素
の結合（Ｃ−ＣＦ₃ ）を、炭素原子に対する比率で２５
％以上、より好ましくは４５％以上を導入したフッ素樹
脂が透湿度の低いポリマーであるという知見を得た。な
お、透湿度の測定はＪＩＳに準じて９０％の相対湿度差
で厚さ１mm、面積１m²の試料を２４時間に通過する水蒸
気のグラム数を計測することによって行なった。上記フ
ッ素樹脂の透湿度は、０．０１〜０．２であった。

【００１１】本発明の主要構成部分である、片面がプラ
ズマ処理された、炭素−炭素結合と炭素−フッ素結合か
らなり、かつ炭素−塩素結合あるいは炭素−三フッ化炭
素結合を含む樹脂フィルムの主な構造式としては、（Ｃ
Ｆ₂−ＣＦＣ１）_n 、（ＣＦ₂−ＣＦＣＦ₃）_n、（ＣＦ₂
−ＣＦＣ１）_n （ＣＦ₂−ＣＦＣＦ₃）_m、（ＣＦ₂−ＣＦ
₂）_n （ＣＦ₂−ＣＦＣｌ）_m、（ＣＦ₂−ＣＦ₂）_n （Ｃ
Ｆ₂−ＣＦＣＦ₃）_m、（ＣＦ₂−ＣＦ₂）_n （ＣＨ₂−ＣＣ
ｌ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦ₂）_n （ＣＣｌ₂−ＣＣｌ₂）_m、
（ＣＦ₂−ＣＦ₂）_n（ＣＨＣｌ−ＣＣｌ₂）_m、（ＣＦ₂−
ＣＦ₂）_n （ＣＨ₂−ＣＨＣｌ）_m、（ＣＦ₂−ＣＦ₂）_n
（ＣＨＣｌ−ＣＨＣｌ）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣ１）_n （Ｃ
Ｈ₂−ＣＣｌ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣ１）_n （ＣＨ₂−Ｃ
Ｆ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣ１）_n （ＣＨ₂−ＣＨＣ
ｌ）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣ１）_n （ＣＨＣｌ−ＣＣ
ｌ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣ１）_n （ＣＨＣｌ−ＣＨＣ
ｌ）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣ１）_n （ＣＨ₂−ＣＨＦ）_m、
（ＣＦ₂−ＣＦＣ１）_n （ＣＣｌ₂−ＣＣｌ₂）_m、（ＣＦ
₂−ＣＦＣＦ₃）_n （ＣＨ₂−ＣＦ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣ
Ｆ₃）_n （ＣＣｌ₂−ＣＣｌ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣＦ₃）
_n （ＣＨＣｌ−ＣＣｌ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣＦ₃）_n
（ＣＨＣｌ−ＣＨＣｌ）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣＦ₃）_n
（ＣＨ₂−ＣＣｌ₂）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣＦ₃）_n （ＣＨ₂
−ＣＨＣｌ）_m、（ＣＦ₂−ＣＦＣＦ₃）_n （ＣＨ₂−ＣＨ
Ｆ）_m、（ＣＨ₂−ＣＦ₂）_n （ＣＨ₂−ＣＣｌ₂）_m、（Ｃ
Ｈ₂−ＣＦ₂）_n （ＣＨＣｌ−ＣＨＣｌ）_m、（ＣＨ₂−Ｃ
Ｆ₂）_n （ＣＨＣｌ−ＣＣｌ₂）_m、などがある。上記ポ
リマーは、モノマーＣ₂ＣlＦ₃、Ｃ₃Ｆ₆、Ｃ₂Ｆ₄、Ｃ₂Ｃ
１₄、Ｃ₂Ｈ₂Ｃ１₂、Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₂、Ｃ₂Ｈ₃Ｃ１、Ｃ₂Ｈ
₃Ｆ、Ｃ₂ＨＣ１₃ などを用いて、懸濁重合、乳化重合、
塊状重合などの重合方法で得られる。さらに、上記ポリ
マーはディスパージョン法、カレンダー法、溶融押出法
などの方法でフィルムに成形加工する。本発明者が見出
した、フッ素樹脂フィルムの接着性を向上させるため
の、フィルム片面の処理方法は、樹脂フィルム表面を水
素、酸素、窒素、炭化水素から発生する反応性のプラズ
マを当ててフィルム表面を活性化することによって接着
剤との接着性を向上させる方法である。フッ素樹脂フィ
ルム表面のプラズマ処理では以下の反応が起きていると
推測される。水素ガスから発生する水素プラズマをフッ
素樹脂フィルム表面に当てるとプラズマ中の水素とフッ
素樹脂中のフッ素が反応して脱フッ化水素が起きる。酸
素プラズマの照射では、樹脂フィルム表面にカルボニル
基が生成される。窒素プラズマの照射では、樹脂フィル
ム表面のフッ素とプラズマ中の窒素が反応して脱フッ化
窒素が起きる。アンモニアガスから形成されるプラズマ
中には反応性の原子状窒素および水素が発生し、樹脂フ
ィルム表面のフッ素と反応して脱フッ化窒素と脱フッ化
水素が起きる。炭化水素のプラズマの照射では、樹脂フ
ィルム表面のフッ素とプラズマ中の水素が反応して脱フ
ッ化水素が起きると同時に、樹脂フィルム表面上にプラ
ズマ重合によりポリマーが形成される。上記プラズマ
は、真空に排気した容器に原料ガスの水素、酸素、窒
素、あるいは炭化水素を導入し高周波放電またはマイク
ロ波放電することによって生成する。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例を示す太陽電池
モジュールの模式断面図、図２は、図１中の太陽電池１
００を示す模式断面図である。直並列化された太陽電池
１００が、透明な接着材１０３を介してフッ素樹脂フィ
ルム１０１と背面材１０４とで被覆されている。フッ素
樹脂フィルム１０１は炭素−炭素結合と炭素−フッ素結
合からなり、かつ炭素−塩素結合または炭素−三フッ化
炭素結合を含んでいる。そしてフッ素樹脂フィルム１０
１の、接着剤１０３と接触する接触面１０２には、水素
ガス、酸素ガス、窒素ガス、アンモニアガスあるいは炭
化水素のプラズマに曝すことによって表面処理が施され
ている。

【００１４】さらに、太陽電池モジュールの端面は、水
分の透過を抑えるためにブチルゴム系のシーラント１０
５で封止されている。フッ素樹脂フィルム１０１の、プ
ラズマ処理されていない側の面、即ち光入射面にはシー
ラント１０５が付着しにくいので、シーラント１０５の
塗布部にはあらかじめコロナ放電処理が施されている
（機械的に表面荒さを増しておくこともある）。太陽電
池１００は、導電性基体２００上に裏面反射層２０１、
光電変換部材としての半導体層２０２、透明導電層２０
３および集電用のグリッド電極２０４が順次形成され、
さらに導体のバスバー２０５が導電性接着剤２０６で集
電用グリッド電極２０４に接続されて構成されている。
銀は集電用のグリッド電極２０４、あるいは集電用のバ
スバー２０５をグリッド電極２０４に接着するための導
電性接着剤２０６に使用されているが、そのほか裏面反
射層２０１に用いられる場合もある。

【００１５】上記導電性基体２００には、ステンレス、
アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、亜鉛メッ
キ銅板あるいは導電層が形成されている樹脂フィルムな
どを用いることができる。裏面反射層２０１としては、
導電層、あるいは導電層の上に金属酸化物層が形成され
たものが用いられる。導電層の材質としては、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａ１、Ａｇ、Ｎｉなどが用いられ、金属
酸化物層としてＺｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂などが用いら
れる。上記導電層および金属酸化物層の形成方法として
抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スッパッタリング法な
どがある。

【００１６】太陽電池１００の光電変換部材としての半
導体層２０２には、ｐｉｎ接合非晶質シリコン、ｐｎ接
合多結晶シリコン、ＣｕＩｎＳｅ₂ ／ＣｄＳ等の化合物
半導体が用いられる。上記半導体層は、非晶質シリコン
の場合はシランガス等のプラズマＣＶＤにより、多結晶
シリコンの場合は溶融シリコンのシート化あるいは非晶
質シリコンの熱処理により、ＣｕＩｎＳｅ₂／ＣｄＳの
場合は電子ビーム蒸着、スパッタリング、電析（電解液
の電気分解による析出）等の方法で形成される。透明
導電層２０３に用いられる材料としては、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、
ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂（ＩＴＯ）、ＺｎＯ、Ｔ
ｉＯ₂ 、Ｃｄ₂ ＳｎＯ₄ あるいは高濃度不純物ドープし
た結晶性半導体層等があり、これらの材料により透明導
電層２０３を形成する方法としては抵抗加熱蒸着、電子
ビーム蒸着、スパッタリング法、スプレー法、ＣＶＤ
法、不純物拡散等がある。

【００１７】集電用のグリッド電極２０４の材料として
はＴｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓ
ｎおよび銀ペーストなどの導電性ペーストが用いられ
る。グリッド電極２０４の形成方法にはマスクパターン
を用いたスッパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤの蒸着方
法あるいは全面に金属層を蒸着した後にエッチングして
パターニングする方法、光ＣＶＤにより直接グリッド電
極パターンを形成する方法、グリッド電極パターンのネ
ガパターンのマスクを形成した後にメッキにより形成す
る方法、導電性ペーストを印刷して形成する方法などが
ある。グリッド電極２０４に銀が使用されていない場合
にはグリッド電極２０４と集電用のバスバー２０５を接
着する導電性接着剤２０６に銀ペーストが用いられる。
導電性ペーストは通常微粉末状の銀、金、銅、ニッケ
ル、カーボンなどをバインダーポリマーと分散させたも
のが使用される。上記バインダーポリマーとしては、ポ
リエステル、エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニ
ルアセテート、ゴム、ウレタン、フェノール等の樹脂が
ある。

【００１８】フッ素樹脂フィルムの接着剤１０３として
は、酢酸ビニル−エチレン共重合体（ＥＶＡ）、シリコ
ン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂などの
透明な樹脂を主成分とする接着剤を使用する。上記接着
剤には、架橋剤が含有されている。接着剤の光劣化を抑
制するためには、紫外線吸収剤が含有されていることが
望ましい。さらに、太陽電池モジュールの光電変換効率
の低下を少なくするために、上記接着剤１０３層の光透
過率は４００ナノメートル以上の波長領域で８０％以上
であることが好ましい。また、入射光の反射を少なくす
るためには、接着剤１０３層の屈折率が１．４〜２．０
の範囲であることが好ましい。

【００１９】太陽電池モジュールの背面材１０４として
は各種絶緑性樹脂、セラミックス、ガラスあるいは絶緑
被覆した金属板などが用いられる。［試作例１］洗浄したステンレス製の導電性基体２００
上にスパッタ法によって膜厚５０００ÅのＡｌと膜厚５
０００ÅのＺｎＯを順次堆積して裏面反射層２０１を形
成した。ついで、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ₄ とＰ
Ｈ₃ とＨ₂ からｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄ とＨ₂ から
ｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄ とＢＦ₃ とＨ₂ からｐ型ａ
−Ｓｉ層を形成し、ｎ膜厚１５０Å／ｉ膜厚４０００Å
／ｐ膜厚１００Å／ｎ膜厚１００Å／ｉ膜厚８００Å／
ｐ膜厚１００Åの積層構造の、光電変換層である半導体
層２０２を形成した。次に、Ｏ₂ 零囲気下で半導体層２
０２にＩｎを抵抗加熱法で蒸着することによって膜厚７
００Åの、Ｉｎ₂ Ｏ₃ からなる透明導電層２０３を形成
し、さらに、集電用のグリッド電極２０４を銀ペースト
のスクリーン印刷で形成して、太陽電池素子を形成し
た。

【００２０】上記方法で形成した複数個の太陽電池素子
のグリッド電極２０４を、金属箔あるいは金属ワイヤー
のバスバー２０５と銀を含有した導電性接着剤２０６と
で所定の電流が得られるように並列接続して単位セルを
形成し、所望の電圧を得るために上記単位セルのバスバ
ー２０５とステンレスの基体２００をスポット溶接など
の方法で直列接続して太陽電池１００を形成した。図３
は、フッ素樹脂フィルムの版面をＲＦプラズマ処理する
ためのプラズマ処理装置の一例を示す模式図である。

【００２１】ヘキサフルオロプロピレンＣ₃ Ｆ₆ とクロ
ロトリフルオロエチレンＣ₂ Ｃ１Ｆ₃ の懸濁重合により
共重合フッ素樹脂を得た後、溶融押出法によって厚み１
００ミクロンのフィルムを形成した。上述した方法で得
られた共重合フッ素樹脂フィルムを図３に示すプラズマ
処理装置内で、プラズマを発生するための原料ガスとし
てアンモニアガスを用いることにより処理した。

【００２２】図３は、フッ素樹脂フィルムの片面をＲＦ
プラズマ処理するためのプラズマ処理装置の一例を示す
模式図である。まず、プラズマ処理装置の送りローラ３
０７側にコイル状の共重合フッ素樹脂フィルム３００を
装着した後、プラズマ処理室３０５内を10^-6Ｔorrの真
空度まで排気し、ガス導入管３０６からＮＨ₃を３０scc
mの流量で流し、プラズマ処理室３０５内の圧力を０．
５Ｔorrに調節した。次に、１３．５６ＭＨｚの高周波
を発生する高周波電源３０４から３００ワットの出力を
供給してカソード電極３０２とアノード電極３０３との
間で放電し、プラズマ３０９を発生した。同時に、巻取
りローラ３０８でコイル状の共重合フッ素樹脂フィルム
３００を巻取りながらプラズマ処理をした。

【００２３】上述したようなプラズマ処理をしたコイル
状の共重合フッ素樹脂フィルム３００を所定の大きさに
切り出して、太陽電池の表面被覆材であるフッ素樹脂フ
ィルム１０１として使用した。

【００２４】透明な接着剤１０３には、架橋剤と紫外線
吸収剤が添加されたシート状のＥＶＡを用いた。背面材
１０４には絶縁処理した亜鉛鋼板を用いた。こうして作
製した太陽電池１００を、図１の構成、すなわち共重合
フッ素樹脂フィルム１０１のプラズマ処理面である接触
面１０２がＥＶＡの接着剤１０３に接触するように配置
して、光入射側から共重合フッ素樹脂フィルム１０１／
接着剤１０３／太陽電池１００／接着剤１０３／絶縁処
理された亜鉛鋼板の背面材１０４の順に重ねた後、１Ｔ
ｏｒｒ程度に真空排気された真空ラミネーターに入れ、
大気圧で圧力をかけて１４０℃に保ち、３０分間加熱し
て太陽電池の表面を被覆した。ただし、太陽電池の出力
端子はあらかじめ背面材１０４の亜鉛鋼板に形成された
出力端子用の孔から取り出しておいた。

【００２５】表面被覆された太陽電池１００の評価試験
を以下の方法により行なった。太陽電池１００の端部お
よび出力端子取り出し部を、ブチルゴム系シーラント１
０５で封止した後、太陽電池の出力端子に開放電圧に相
当する電圧を順方向に印加した状態で、−４０℃〜９０
℃、相対湿度９０％の条件で温湿度サイクル試験を１０
サイクル行なった。１０サイクル試験の後外観を検査し
たが共重合フッ素樹脂フィルムの剥がれは認められなか
った。また、太陽電池の出力端子に開放端電圧に相当す
る電圧を逆方向に印加した場合のリーク電流の増加分
は、温湿度サイクル試験前に比較して２０％以内であっ
た。リーク電流の結果から考えて、水蒸気の透過量はか
なり少ないと考えられる。［試作例２］本試作例では、図２に示す半導体層２０２
が銅インジュウムセレナイドである太陽電池１００を用
いた。銅インジュウムセレナイド太陽電池１００を以下
のように作製した。導電性基体２００としてステンレス
基板を用い、スパッタ法で裏面反射層２０１としてＭo
層５０００Å、Ｃu層２０００ÅおよびＩn層４０００Å
を順次形成した後、Ｈ₂ Ｓｅ蒸気中で処理し、４００℃
窒素雰囲気中で熱処理を施した。次にＺnＣd層６０００
Åをスパッタリング法で蒸着し、半導体層２０２を形成
した。ついで、ＺｎＯ７００Åをスパッタ法で蒸着して
透明導電層２０３を形成し、銀ペーストのスクリーン印
刷により集電電極２０４を形成して太陽電池素子を得
た。次に、試作例１と同様の方法で太陽電池素子を直列
に接続して太陽電池１００を得た。

【００２６】ヘキサフルオロプロピレンとビニリデンク
ロライドＣ₂ Ｈ₂ Ｃ１₂ の懸濁重合により共重合フッ素
樹脂を得た後、溶融押出法にて厚み１００ミクロンのフ
ィルムを成形した。上述した方法で得られた共重合フッ
素樹脂フィルムを図３に示すプラズマ処理装置により、
プラズマ発生の原料ガスとしてメタンガスＣＨ₄ を用い
て試作例１と同様な方法で処理した。メタンガスの流量
は６０sccm、プラズマ処理室３０５の圧力は０．４Ｔor
r、高周波電源からの１３．５６ＭＨzの供給電力は２０
０ワットとした。

【００２７】太陽電池の被覆は、光入射側から共重合フ
ッ素樹脂フィルム１０１／ＥＶＡ接着剤１０３／グラス
ファイバーシート／ＥＶＡ接着剤１０３／太陽電池１０
０／ＥＶＡ接着剤１０３／グラスファイバーシート／Ｅ
ＶＡ接着剤１０３／絶縁処理された亜鉛鋼板の背面材１
０４の順に積み重ね、試作例１と同様の方法で行なっ
た。また、被覆した太陽電池１００の評価試験方法も試
作例１と同様にした。温湿度サイクル試験後の外観検査
では、フッ素樹脂フィルム１０１の剥離箇所は確認でき
なかった。また、温湿度サイクル試験前後のリーク電流
の増加は４０％以下であった。［試作例３］アモルファスシリコン太陽電池素子のグリ
ッド電極をニッケルペーストのスクリーン印刷で作製し
た以外は試作例１と同様な方法で太陽電池素子を作製し
た。被覆材として使用するフッ素樹脂フィルムは、クロ
ロトリフルオロエチレンとビニリデンクロライドの乳化
重合で得られた共重合体をカレンダー法で厚み１００ミ
クロンのフィルムに成形することによって得た。

【００２８】図５は、フッ素樹脂フィルムの片面をマイ
クロ波プラズマ処理するためのプラズマ処理装置の一例
を示す模式図である。試作例１と同様にして、ガス導入
管４０６から窒素ガスを５０sccmの流量でプラズマ処理
室４０５に導入し、内圧を０．１Ｔｏｒｒに保ちながら
マイクロ波電源４０４により３００ワットのマイクロ波
をマイクロ波導波管４０３と導入窓４０２を通してプラ
ズマ処理室４０５に導入して放電させ、プラズマ４０９
を発生して送りローラ４０７と巻き取りローラ４０８に
よって搬送されるフッ素樹脂フィルム４００上にプラズ
マ処理をした。太陽電池モジュールは図１に示すような
構成とし、共重合フッ素樹脂フィルム１０１／透明なフ
ッ素化ポリイミド系の接着剤１０３／太陽電池１００／
透明なフッ素化ポリイミド系の接着剤１０３／ポリエス
テルフイルムでラミネートしたアルミ箔の背面材１０４
の順で形成した。なお、共重合フッ素樹脂フィルム１０
１の、接着剤１０３と接する面は上述のようにプラズマ
処理されている。表面被覆は次のような手順で行なっ
た。ポリエステルラミネートアルミ箔の背面材１０４の
片面にフッ素化ポリイミド系の接着剤１０３を塗布した
後、太陽電池１００を配置し、その上にフッ素化ポリミ
イド系の接着剤１０３を塗布して、共重合フッ素樹脂フ
ィルム１０１を載せ、熱処理を施し表面被覆をして太陽
電池モジュールを得た。

【００２９】被覆した太陽電池モジュールの評価試験方
法は試作例１と同様にした。温湿度サイクル試験後の外
観検査では、フッ素樹脂フィルムの剥離箇所は確認でき
なかった。また、温湿度サイクル試験前後のリーク電流
の増加は、５０％以下であった。［試作例４］試作例１と同様の方法で得られた太陽電池
１００を用いて、フッ素樹脂フィルム１０１で被覆した
太陽電池モジュールを作製した。フッ素樹脂フィルム１
０１にはクロロトリフルオロエチレンの塊状重合から得
られるポリマーを溶融押出法にて厚み１００ミクロンの
フィルムに加工したものを使用し、フッ素樹脂フィルム
のプラズマ処理は、試作例３と同様の方法で行ない、窒
素ガスに変えて水素ガスからプラズマを発生させて処理
した。太陽電池１００の被覆は試作例２と同様にし、被
覆した太陽電池モジュールの評価は試作例１と同様にし
た。

【００３０】温湿度サイクル試験後の外観検査では、フ
ッ素樹脂フィルム剥離箇所は確認できなかった。また温
湿度サイクル試験前後のリーク電流の増加は、３０％以
下であった。［試作例５］図３のプラズマ処理装置を用いた以外は、
全て試作例１と同じ方法で、太陽電池モジュールを試作
した。図４のプラズマ処理装置が図３の装置と異なる点
は、フッ素樹脂フィルム側の電極をカソード電極にした
点である。高周波放電により生起するプラズマ中には正
イオン種が多く存在するので、これにより、力リード側
に正イオン種が選択的に引き寄せることができ、フッ素
樹脂フィルムの表面処理がより効果的に行われる。

【００３１】試作例１と同じ湿温度サイクル試験の結果
は、リーク電流の増加分は、試験前の１６％以内であっ
た。［比較例１］フッ素樹脂フィルムにエチレンとテトラフ
ルオロエチレンの共重合体を用いて、あとは試作例１と
同様に太陽電池１００を被覆して太陽電池モジュールを
得た。温湿度サイクル試験後の外観検査では、フッ素
樹脂フィルム１０１の剥離箇所は表面積の約４０％であ
ることを確認した。また、温湿度サイクル試験前後のリ
ーク電流の増加は、約１０倍であった。［比較例２］試作例４においてプラズマ処理の変わりに
高周波の１０ＫＶ高電圧をかけるコロナ放電処理をした
フッ素樹脂フィルム１０１を用いて被覆した太陽電池モ
ジュールを作製した。

【００３２】試作例１と同様に温湿度サイクル試験を行
なった結果、外観検査では、フッ素樹脂フィルムの剥離
箇所は表面積の約６０％であることを確認した。また、
温湿度サイクル試験前後のリーク電流の増加は、約３倍
であった。

【００３３】以上、試作例１、２、３、４、５と比較例
１、２での、順方向のバイアス電圧印加後の温湿度サイ
クル試験の結果から、本実施例の太陽電池モジュール
は、表面被覆材であるフッ素樹脂フイルム１０１の剥離
がほとんどなく、水蒸気の透過に起因すると考えられる
銀のエレクトロマイグレーションも少ないことがわかっ
た。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、耐湿性が
高く剥離の少ないフッ素樹脂フィルムで太陽電池表面を
覆うので、耐候性に優れ、短絡や出力電圧低下の少ない
太陽電池モジュールを得ることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、太陽電池モジュール
の模式断面図である。

【図２】本発明の太陽電池モジュールに用いられる太陽
電池の一例を示す模式断面図である。

【図３】高周波プラズマ処理装置の一例を示す模式図で
ある。

【図４】高周波プラズマ処理装置の一例を示す模式図で
ある。

【図５】マイクロ波プラズマ装置の一例を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１００太陽電池１０１フッ素樹脂フィルム１０２接触面１０３接着剤１０４背面材１０５シーラント２００導電性基体２０１裏面反射層２０２半導体層２０３透明導電層２０４グリッド電極２０５バスバー２０６導電性接着剤３００コイル状フッ素樹脂フィルム３０２カソード電極３０３アノード電極３０４高周波電源３０５プラズマ処理室３０６ガス導入管３０７送りローラ３０８巻取りローラ３０９プラズマ４００コイル状フッ素樹脂フィルム４０２導入窓４０３マイクロ波導波管４０４マイクロ波電源４０５プラズマ処理室４０６ガス導入管４０７送りローラ４０８巻取りローラ４０９プラズマ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基体上に、裏面反射層と光電変換
部材である半導体層と透明導電層が順次形成され、集電
部の一部が銀を主成分とする材料で形成された太陽電池
の、光入射側表面がフッ素樹脂フィルムによって被覆さ
れている太陽電池モジュールにおいて、前記フッ素樹脂
フィルムが、炭素−炭素結合と炭素−フッ素結合からな
り、かつ炭素−塩素結合または炭素−三フッ化炭素結合
を含むフッ素樹脂フィルムであり、該フッ素樹脂フィル
ムの、光入射面と反対側の面が、水素ガス、酸素ガス、
窒素ガス、アンモニアガスあるいは炭化水素のプラズマ
曝されて表面処理されており、前記表面処理された面が
接着剤により前記太陽電池に接着されていることを特徴
とする太陽電池モジュール。