JP3057671B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池モジュール

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JP3057671B2 JP5142313A JP14231393A JP3057671B2 JP 3057671 B2 JP3057671 B2 JP 3057671B2 JP 5142313 A JP5142313 A JP 5142313A JP 14231393 A JP14231393 A JP 14231393A JP 3057671 B2 JP3057671 B2 JP 3057671B2
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池モジュールに
係わり、特に、導電性基板上に光変換部材としての半導
体光活性層と透明導電層が形成された太陽電池モジュー
ルの表面被覆に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境問題に対する意識の高まり
が、世界的に広がりを見せているが、中でも、ＣＯ２排
出に伴う地球の温暖化現象に対する危機感は深刻で、ク
リーンなエネルギーの開発と安定した供給は緊迫した大
きな課題である。太陽電池は現在のところ、その安全性
と扱いやすさから、クリーンなエネルギー源として最も
期待のもてるものの一つである。太陽電池には様々な形
態がある。代表的なものを例示すると、結晶シリコン
太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファス
シリコン太陽電池、銅インジウムセレナイド太陽電
池、化合物半導体太陽電池等がある。この中でも、薄
膜結晶シリコン太陽電池、化合物半導体太腸電池及びア
モルファスシリコン太陽電池は比較的、低コストで大面
積化が可能なため、最近では各方面で活発に研究開発が
進められている。
【０００３】更に、これらの太陽電池の中でも、導体金
属基板上にシリコンを堆積し、その上に透明導電層を形
成したアモルファスシリコン太陽電池は、軽量でかつ耐
衝撃性に優れ、可塑性に富んでいるので、将来のモジュ
ール形態として有望視されている。ただ、ガラス基板上
にシリコンを堆積する場合と異なり、光入射側表面を透
明な被覆材で覆い、太陽電池を保護する必要がある。
【０００４】従来は、表面被覆材としてガラスやフッ素
樹脂等の耐候性の高い樹脂が用いられてきた。図３は、
このような太陽電池モジュールの例である。図３に於い
て、３０４はガラスまたは高耐候性樹脂層、３０３は充
填材層、３０２は太陽電池、３０１は絶縁体層である。
これらの太陽電池モジュールの表面保護に用いる被覆材
の条件としては、耐候性が高いこと、防湿性が高いこ
と、保護能力が高いこと等が挙げられる。
【０００５】上記の被覆材の条件に対して、特公平４−
７６２２９号公報では基板と基板上に形成されたＣｄＳ
／ＣｄＴｅ型太陽電池においてパーフロロアルキレン基
と活性水素を含む樹脂の誘導体を成分とする保護膜に関
する開示がなされている。パーフロロアルキレン基と活
性水素を含む樹脂としてはルミフロン（旭硝子株式会杜
製）が挙げられている。前記公報によれば、ルミフロン
は分子中にパーフロロアルキレン基とぺンダントな活性
水素、より詳しくはＯＨ基を持っており、通常は数平均
分子量２万から８万の含フッ素ポリマーで、メラミンや
イソシアネート基を持つ化合物と反応して、ここで誘導
体と称する架橋ポリマーを生じる。さらに前記公報は実
施例の説明で上記ルミフロンをイソシアネートあるいは
レゾール型フェノール樹脂で架橋し、耐湿性が優れた保
護膜を得ることも開示している。
【０００６】上記公報で開示されている被覆方法は太陽
電池モジュールの最表面に位置する必要がある。すなわ
ち、上記架橋剤を混合した後の樹脂のポットライフは一
般には短く、実際にはブロッキング剤によりイソシアネ
ートを保護し、ポットライフを長くしているのが実状で
ある。ところが、上記樹脂上に表面フィルムを積層する
ような被覆材構造を採用すると、樹脂架橋時にブロッキ
ング剤が解離、揮発できず架橋反応が進行しないといっ
た問題が生じる。一方、樹脂を架橋後に表面フィルムを
積層しようとしても、粘着性、接着性のない架橋物のた
め積層は困難である。また、架橋剤がメラミンの場合に
は有効なブロッキング剤は知られていない。したがっ
て、上記樹脂は太陽電池モジュールの最表面に使用する
ことが必要となる。ところが、上記樹脂の表面硬度は低
く、一般に鉛筆硬度でＢ〜Ｈ程度である。この様な表面
硬度では屋外の砂やゴミ等で容易に傷がつき、この傷に
汚れあるいはゴミが蓄積し、太陽光の遮蔽の原因とな
る。あるいは、上記樹脂の積層の仕方にも関わるが、塗
料の単純な塗布ではピンホールあるいはゴミの抱き込み
が生じやすく、光起電力素子ヘ水分あるいは酸素が浸入
しやすい。このように耐候性、耐湿性を高い水準で両立
できる有機材料による表面被覆材は知られていない。
【０００７】上記の黄変、吸湿を解決するにはガラスに
よる被覆が最も優れている。そのためガラスによる太陽
電池の封止はこれまで数多く行われてきた。しかし、ガ
ラスによる被覆は可塑性、耐衝撃性、軽量化、低コスト
化の点で問題がある。
【０００８】また、保護能力に関しては、太陽電池モジ
ュール自体の性能保持のためであると同時に、今後太陽
電池発電の普及に伴って安全性の確保といった点におい
ても重要である。この表面被覆材の保護能力が充分であ
るかを試験する「引っかき試験」がある。この試験は、
図１３に示す鋼鉄製の刃を持った試験機を速度１５２．
４ｍｍ／秒で、９０７ｇの荷重を加えながら太陽電池表
面を動かすものである。この試験の合格判定としては、
その後に電気的な試験を課した後、その太陽電池の電気
的特性に問題がなければ合格とされる。
【０００９】特開昭５９−５６７７６号公報では、軟化
点が１２０℃以上、且つ光学的透明性に優れるプラスチ
ックシート（又はフィルム）に軟化点が１２０℃以下の
ポリアクリル系樹脂層を形成してなる複合シートと、軟
化点が１２０℃以下のポリアクリル系樹脂シート単独又
は該樹脂シートと防湿フィルムとの積層シートとを用意
し、両樹脂面間に太陽電池素子を介在して加熱加圧し、
少なくとも一方のアクリル系樹脂を溶融又は軟化せしめ
て、前記素子を封入することを特徴とする太陽電池モジ
ュールの製法が開示されている。前記公報では、プラス
チックシート（又はフィルム）としては、軟化点が１２
０℃以上で且つ光学的透明性を有するプラスチック物質
からなるものであれば、特に制限されないが、ポリカー
ボネートシート又はフィルム、ポリアミド系シート又は
フィルム、硬質ポリ塩化ビニル系シート又はフィルム、
ポリフロロエチレン系シート又はフィルム等が挙げらて
いる。これらの厚みは約５０〜８００μｍの範囲が推奨
されている。また該シート又はフィルムの表面には耐ス
トレスクラック性向上のために、シリコン、フッ化マグ
ネシュウムの如き材料を用いて処理しても良いことも開
示されている。
【００１０】例えば、硬質フィルムとしてポリカーボネ
ートフィルムを用い、表面コート材としてシリコンある
いはフッ化マグネシウムを採用しても、耐候性に問題が
残されたままである。すなわち、上記表面コート材では
ポリカーボネートを着色劣化する紫外線をカットできな
い。したがって、太陽電池モジュールに用いる硬質フィ
ルムの耐候性に関する開示がない。
【００１１】上記の材料を圧着する方法としては、３０
１の充填材層に熱可塑性樹脂を用い、表面被覆材、光起
電力素子、裏面被覆材を積層し、真空吸引して加熱する
ラミネーション方法が一般的である。
【００１２】しかしながら、上記表面被覆材は、ガラス
を用いた場合、前述の「引っかき試験」には合格するも
のの重量が重くなり、コストの上昇をまねく。また、フ
ッ素樹脂を用いた場合、フッ素樹脂の硬度が小さく、充
填材の厚さを充分にとらない限り前述の「引っかき試
験」に合格することはできない。さらに、引っかき試験
に合格するために充填材の厚さを大きくした場合、太陽
電池モジュールが燃え易くなることも考えられ、屋根材
等に使用することができなくなる。これを解決するため
には、フッ素樹脂に変わる、より硬度の大きい被覆剤を
用いれば良いわけだが、現在のところ、耐候性と撥水性
の双方を兼ね備えた材料でフッ素樹脂を上回る性能を持
つものは、見いだされていない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記欠点を
解決するために、耐候性に富み、太陽電池モジュールの
長期的な性能劣化を最小限に抑え、より安全な太陽電池
モジュールの表面被覆材を提供し、太陽電池モジュール
を安価で安定的に供給することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池モジュ
ールは、光変換部材としての半導体光活性層を、少なく
とも一層有する光起電力素子からなる太陽電池モジュー
ルにおいて、少なくとも光入射面側の表面被覆材の最表
面が紫外線吸収剤を含有する三フッ化塩化エチレン−ビ
ニル共重合体よりなることを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明によれば、以下の作用が期待できる。
【００１６】光入射面側の表面被覆材の最表面が三フッ
化塩化エチレン−ビニル共重合体を用いることにより、
（１）耐候性の優れた表面被覆材が得られる。すなわ
ち、太陽電池モジュールで最も耐候性が要求される部分
にフッ素樹脂を用いることで最表面の耐候性は十分なも
のとなる。しかも、三フッ化塩化エチレン−ビニル共重
合体は他の樹脂とは異なり、添加剤との相溶性があり、
被膜形成温度が低いため有機系の添加剤が被膜形成時に
揮発あるいは分解することが少ない。したがって、最表
面に紫外線吸収剤を添加することで下部の被覆材の耐候
性を改善することが可能である。
【００１７】表面被覆材を充填材、硬質フィルムおよび
三フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体の順に積層する
ことにより、（２）スクラッチ耐荷重の優れた表面被覆
材が得られる。すなわち、表面被覆材の中間に硬質フィ
ルムを用いることにより、スクラッチ耐荷重が保証され
る。さらに、充填材を用いて、凹凸を有する光起電力素
子であっても、表面被覆材で空隙を有しない表面被覆材
が得られる。
【００１８】無機化合物からなる紫外線吸収剤を三フッ
化塩化エチレン−ビニル共重合体に添加することによ
り、（３）紫外線吸収の効果を長期的に保持することが
可能となり被覆材の長期にわたる耐候性の保持が可能と
なる。
【００１９】
【実施態様例】図１に本発明の太陽電池モジュールの概
略構成図を示す。図１の太陽電池モジュールは、絶縁体
層１０１、太陽電池１０３、充填材１０２および１０
４、硬質フィルム層１０５、最表面の三フッ化塩化エチ
レン−ビニル共重合体１０６によって構成される。外部
からの光は、最表面１０６から入射し、硬質フィルム１
０５および充填材１０４を通り、太陽電池１０３に到達
し起電力が生ずる。
【００２０】（裏面絶縁フィルム）裏面絶縁フィルム１
０１は導電性の基板を持つ光起電力素子の場合、より絶
縁を完全とするものである。裏面絶縁フィルムとして
は、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリスチ
レン等が挙げられる。
【００２１】（裏面充填剤）裏面に用いられる充填材
は、接着力と、耐候性、凹凸の充填能力が求められるが
不透明であっても良い。具体的な材料としては、フッ素
樹脂、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）、シリコーン樹脂、エポキシ
樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００２２】これらの樹脂には耐熱性を高めるために、
架橋剤、熱酸化防止剤、光安定性のためには紫外線吸収
剤や光酸化防止剤を添加することも可能である。
【００２３】（光起電力素子）本発明に於ける光起電力
素子１０２は、少なくとも、導電性基板上に、光変換部
材としての半導体光活性層が形成されたものである。そ
の概略構成図例は図２に示す通りであり、導電性基板２
０１、裏面反射層２０２、半導体光活性層２０３、透明
導電層２０４および集電電極２０５で構成される。
【００２４】導電性基板２０１は光起電力素子の基体に
なると同時に、下部電極の役割も果たす。材料として
は、シリコン、タンタル、モリブデン、タングステン、
ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシー
ト、鉛メッキ鋼板、導電層が形成してある樹脂フィルム
やセラミックス等がある。
【００２５】上記導電性基板２０１上には裏面反射層２
０２として、金属層、あるいは金属酸化物層、あるいは
金属層と金属酸化物層を形成しても良い。金属層には、
例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ等が
用いられ、金属酸化物層には、例えば、ＺｎＯ，ＴｉＯ
2，ＳｎＯ2等が用いられる。上記金属層及び金属酸化物
層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸
着法、スパッタリング法等がある。
【００２６】半導体光活性層２０３は光電変換を行う部
分で、具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶シリコ
ン、ｐｉｎ接合型アモルファスシリコン、あるいはＣｕ
ＩｎＳｅ２，ＣｕＩｎＳ２，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ２
Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／Ｃ
ｕ２Ｔｅをはじめとする化合物半導体等が挙げられる。
上記半導体光活性層の形成方法としては、多結晶シリコ
ンの場合は溶融シリコンのシート化非晶質シリコンの熱
処理、アモルファスシリコンの場合はシランガス等を原
料とするプラズマＣＶＤ、化合物半導体の場合はイオン
プレーティング、イオンビームデポジション、真空蒸着
法、スパッタ法、電析法等がある。
【００２７】透明導電層２０４は光起電力素子の上部電
極の役目を果たしている。用いる材料としては、例え
ば、Ｉｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2（ＩＴ
Ｏ），ＺｎＯ，ＴｉＯ2，Ｃｄ2ＳｎＯ4，高濃度不純物
ドープした結晶性半導体層等がある。形成方法として
は、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ
法、不純物拡散法等がある。
【００２８】透明導電層の上には電流を効率よく集電す
るために、格子状の集電電極２０５（グリッド）を設け
てもよい。集電電極２０５の具体的な材料としては、例
えば、徴粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボン等を
バインダーポリマーに分散した導電性ペースト等が挙げ
られる。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挙げられ
る。導電性ペーストの他に集電電極２０５の形成方法と
しては、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵抗
加熱、ＣＶＤ法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要
な部分をエッチングで取り除き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、グリッド電極のネガパターンのマスクを形成した後
にメッキする方法等が挙げられる。
【００２９】最後に起電力を取り出すために出力端子２
０６を導電性基体と集電電極に取り付ける。導電性基体
へは銅タブ等の金属体をスポット溶接や半田で接合する
方法がとられ、集電電極へは金属体を導電性接着剤や半
田２０７によって電気的に接続する方法がとられる。な
お集電電極に取り付ける際、出力端子が導電性基板や半
導体層と接触して短絡するのを防ぐために絶縁体２０８
を設けることが望ましい。
【００３０】上記の手法で作成した光起電力素子は、所
望する電圧あるいは電流に応じて直列か並列に接続され
る。また、絶縁化した基板上に光起電力素子を集積化し
て所望の電圧あるいは電流を得ることもできる。
【００３１】（光入射面側充填材）光入射面側充填材１
０４は透明であり、光起電力素子１０３と硬質フィルム
１０５との接着力が要求される。また太陽電池１０３上
の凹凸を充填し硬質フィルム１０５の平滑性を保持する
役割も果たすため、熱可塑性であることが重要である。
さらには光起電力素子の保護という観点からある程度耐
スクラッチ性、および衝撃吸収性に優れていることが好
ましい。具体的な材料としては、フッ素樹脂、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）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂等が挙げられるが、特に光入射側の充填材としては
耐候性を考えるとフッソ樹脂を用いることが望ましい。
例えば、三フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体を挙げ
ることができる。
【００３２】三フッ化塩化エチレンの共重合モノマーと
しては、ビニルエーテルモノマーとビニルエステルモノ
マーに大別される。ビニルエーテルモノマーの側鎖とし
ては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、２ブチ
ル、タチャリーブチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル
基等が挙げられる。三フッ化塩化エチレン−ビニルとの
共重合の場合は重合前のモノマーの仕込量に係わらず、
ほぼ交合共重合されることが知られている。したがっ
て、共重合の可とう性を得るためにはブチル基以上の長
鎖のアルキル基かシクロヘキシル基のような立体障害の
大きい側鎖が効果的である。可とう性と同時に光起電力
素子あるいは表面フィルムとの密着力が要求される場合
にはビニルエステルモノマーを共重合することが望まし
い。ビニルエステルモノマーの側鎖としては上記ビニル
エーテルモノマーと同様のアルキル基が使用できる。
【００３３】また、ポリフッ化ビニリデンとアクリル樹
脂の混合物も有効である。ポリフッ化ビニリデンとアク
リル樹脂との配合比は１／９〜４／６が望ましい。前記
配合比が１／９より低い場合はポリフッ化ビニリデンの
有する耐候性を期待することができない。あるいは、ア
クリル樹脂の可とう性の欠如が問題となる。一方、４／
６よりも大きい場合は耐候性は十分であるが、熱圧着時
の温度が２００℃以上必要なため、集電電極に用いた有
機樹脂が過剰に架橋あるいは酸化劣化する問題が生じ
る。
【００３４】また、２００℃以上の熱圧着を実施しても
熱可塑性は示しても光起電力素子あるいは表面フィルム
との密着性が不十分である。
【００３５】本発明に用いられるアクリル樹脂としては
特に限定されるものではないが、アクリル樹脂を構成す
る主なモノマーとしてはメチル（メタ）アクリレート、
エチル（メタ）アクリレート、２−プロピル（メタ）ア
クリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート等であ
る。充填材に可とう性が必要な場合はプチル（メタ）ア
クリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート
等を共重合することができる。アクリル樹脂の吸湿性を
低下させるため、スチレンを共重合することも考えられ
る。
【００３６】（硬質フィルム）本発明で用いられる硬質
フィルムは特に厳密に定義するものではないが、熱変形
温度が７０℃以上のフィルムであることが好ましい。例
えば、熱変形温度はＡＳＴＭ−Ｄ６４８−５６の４．６
ｋｇ／ｃｍ2荷重時の変形温度で表現できる。硬質フィ
ルム１０５に要求される特性としては、透明であり、耐
候性に優れ、耐スクラッチ性を有することが挙げられ
る。本発明で好適に用いられる材料としてはポリエチレ
ン、ポリスチレン、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ア
クリル樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル、ポリア
ミド樹脂等が挙げられる。より好ましくはポリカーボネ
ートおよびポリエステルに分類されるポリエチレンテレ
フタラート、アクリル樹脂である。とりわけ、ポリカー
ボネートは機械強度が高く、耐候性においても優れてい
る。
【００３７】また、機械強度をさらに高める方法として
フィルムの延伸が考えられる。特に２軸延伸されたフィ
ルムは、引っ張り強さは未延伸の２〜５倍増大し、初期
弾性率、衝撃強さも著しく増大する。二軸延伸されたポ
リエチレンテレフタラートが非常に高い機械的強度を持
つことは良く知られている。また、２軸延伸によって、
透明性、使用温度範囲も改良されるので太陽電池モジュ
ールの被覆材としては非常に適している。
【００３８】（最表面の三フッ化エチレンビニル共重合
体）本発明の最表層の共重合モノマーとしては、ビニル
エーテルモノマーとビニルエステルモノマーに大別され
る。ビニルエーテルモノマーの側鎖としてはメチル、エ
チル、プロピル、ｎ−ブチル、２ブチル、タチャリーブ
チル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシル基等が挙げられ
る。三フッ化塩化エチレン−ビニルとの共重合の場合は
重合前のモノマーの仕込量に係わらず、ほぼ交合共重合
されることが知られている。
【００３９】一般に水酸基を有するモノマーを共重合し
架橋することが知られている。水酸基を有するモノマー
としては２−ヒドロキシ（メタ）アクリレートがとりわ
け好んで使用される。
【００４０】共重合体を架橋する方法としてはイソシア
ネート、メラミンおよび有機過酸化物による架橋が可能
である。
【００４１】イソシアネートには芳香族系と脂肪族系に
大別される。一般に無黄変型イソシアネートと呼ぱれる
タイプは脂肪族系が該当することが多い。具体的にはへ
キサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシア
ネート、水添加メチレンビス（フェニルイソシアネー
ト）等である。芳香族系で無黄変型としてはトリレンジ
イソシアネートがある。
【００４２】上記のイソシアネートは単独で用いること
も可能であるが、多価アルコールとアダクトあるいはプ
レポリマー等と称されるオリゴマーされ使用されること
が多い。すなわち、架橋反応が途中まで完了されている
ため、残りの架橋反応時間を短くできる。あるいは、高
温で架橋した場合も分子量が大きいため、蒸発損失がな
い。また、分子量が大きいため人体に吸収される蒸気ま
たは皮膚からの吸収量が少なくなる等の安全の点でも有
利である。
【００４３】イソシアネートは塗料のポットライフの関
係でそのまま使用されることは少なく、ブロッキング剤
でイソシアネートの活性を封止することができる。
【００４４】ブロッキング剤としては、フェノール系、
アルコール系、活性メチレン系、メルカプタン系、サン
アミド系、イミド系、アミン系、イミダゾール系、尿素
系、カルバミン酸塩系、イミン系、オキシム系、亜硫酸
塩系に分類できる。
【００４５】フェノール系では、フェノール、クレゾー
ル、キシレノール、ｐ−エチルフェノール，ｏ−イソプ
ロピルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、
ｐ−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール、チモール、ｐ−ナ
フトール、ｐ−ニトロフェノール、ｐ−クロロフェノー
ルがあり、アルコール系ではメタノール、エタノール、
プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、メチ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトー
ル、ベンジルアルコール、フェニルセロソルブ、フルフ
リルアルコール、シクロヘキサノール等が代表的であ
る。
【００４６】活性メチレン系ではマロン酸ジメチル、マ
ロン酸ジエチル、アセト酢酸エチルがあり、メルカプタ
ン系ではブチルメルカプタン、チオフェノール、ｔｅｒ
ｔ−ドデシルメルカプタンである。
【００４７】酸アミド系ではアセトアニリド、アセトア
ニシジド、酢酸アミド、ベンズアミド等があり、イミド
系ではコハク酸イミド、マレイン酸イミドである。
【００４８】アミン系ではジフェニルアミン、フェニル
ナフチルアミン、アニリン、カルバゾール、イミダゾー
ル系ではイミダゾール、２−エチルイミダゾールであ
る。
【００４９】尿素系では尿素、チオ尿素、エチレン尿
素、カルバミン酸塩系ではＮ−フェニルカルバミン酸フ
ェニル、２−オキサゾリドン、イミン系ではエチレンイ
ミン、オキシム系ではホルムアルドオキシム、アセトア
ルドオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキ
サノンオキシム、そして亜硫酸塩系では重亜硫酸ソー
ダ、重亜硫酸カリが挙げられる。
【００５０】（無機化合物紫外線吸収剤）紫外線吸収剤
としては、有機化合物紫外線吸収剤がよく知られている
が、有機化合物紫外線吸収剤は、熱による分解や、揮発
といった問題があり、長期にわたる紫外線の遮蔽効果を
望むことは難しい。そこで本発明では、無機化合物紫外
線吸収剤を用いた。よく知られているべンゾフェノン、
べンゾトリアゾール等の有機化合物紫外線吸収剤に比
ベ、無機化合物紫外線吸収剤は紫外線遮蔽特性、耐候
性、長期安定性、耐熱性、及び安全性と優れた特徴を持
っている。具体的な材料としては、酸化亜鉛、酸化チタ
ン、酸化イットリウム、酸化セリウムが挙げられる。
【００５１】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【００５２】（実施例１）まず、アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）太陽電池を製作する作成手順を図２を用い
て説明する。
【００５３】洗浄したステンレス基板２０１上に、スパ
ッタ法で裏面反射層２０２としてＡｌ層（膜厚５０００
Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００Å）を順次形成する。つ
いで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4とＰＨ3とＨ2
の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＨ2の混合
ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＢＦ3 とＨ2の
混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成し、ｎ層膜
厚１５０Å／ｉ層膜厚４０００Å／ｐ層膜厚１００Å／
ｎ層膜厚１００Å／ｉ層膜厚８００Å／ｐ層膜厚１００
Åの層構成のタンデム型ａ−Ｓｉ光電変換半導体層２０
３を形成した。次に、透明導電層２０４として、Ｉｎ2
Ｏ3薄膜（膜厚７００Å）を、Ｏ2雰囲気下でＩｎを抵抗
加熱法で蒸着する事によって形成した。さらに、集電用
のグリッド電極２０５を銀ペースト（デュポン社製商品
番号＃５００７）のスクリーン印刷により形成し、光起
電力素子を得た。光起電力素子の大きさは、３０ｃｍ×
１５ｃｍであり、この光起電力素子２枚を銅タブ（厚さ
５０μｍ）を介し銀ペースト（ケスル社製商品番号＃２
２０）で接着し直列接続した。さらに銅タブ（厚さ５０
μｍ）と銀ペースト（ケスル社製商品番号＃２２０）を
用いてステンレス基板より出力端子を取り付けた。もう
一方の出力端子は、絶縁体２０８としてポリアミド樹脂
（３Ｍ社製商品名カプトンフィルム、厚み５０μｍ）を
図２に示したように設け、銅タブ（厚さ５０μｍ）と銀
ペースト（ケスル社製商品番号＃２２０）を用い接続し
た。次に最表層について述ベる。
【００５４】三フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体
（旭硝子製商品名ルミフロンＬＦ７１０）１００部、ブ
ロックイソシアネート（日本ポリウレタン工業製コロネ
ート２５１３）１８部、無機化合物紫外線吸収剤（多木
化学製ニードラールＷ−１００）１．５部、シリカ微粉
末（デグサ製商品名アエロジル＃３００）３０部及びキ
シレン８０部を混合撹拌し塗料化を行った。硬質フィル
ムとしてポリカーボネートフィルム（三菱ガス化学社製
商品名ユーピロン、１００μｍ両面コロナ処理済み）を
用い、上記塗料をカーテンコーター法で塗装した。塗膜
の厚さは、およそ４０μｍとした。その後、１２０度３
０分間硬化を行う。
【００５５】熱圧着の方法は、熱源を有するアルミ板
（厚み２０ｍｍ）を用いた。アルミ板を１５０℃に加熱
し、ガルバリウム鋼板４０１（０．３ｍｍ厚）、裏面充
填材４０２にＥＶＡシート（ＭＯＢＥＹ製、４６０μｍ
厚）、裏面絶縁体層４０３にナイロンフィルム（デュポ
ン製ダーテック、７０μｍ厚）、裏面充填材４０４にＥ
ＶＡシート（ＭＯＢＥＹ製、４６０μｍ厚）、光起電力
素子４０５、充填材４０６（電化製ＤＸフィルム、３０
０μｍ）、および前記の方法で積層したポリカーボネー
ト／三フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体４０７、４
０８を順次重ね合わせ、その上に耐熱性シリコンゴムの
シート（厚み３ｍｍ）を載せた。シール材としてＯリン
グを用い、真空ポンプで太陽電池モジュール内部を１０
ｍｍＨｇになるように減圧した。得られた太陽電池モジ
ュールの表面硬度を鉛筆硬度で評価したところ４Ｈであ
った。被覆材の概略構成図を図４に示す。
【００５６】上記の方法で作成した太腸電池モジュール
を以下の試験方法で評価した。
【００５７】（１）太陽電池の変換効率 作成した太陽電池モジュールの変換効率を測定した。
【００５８】（２）耐候性 サンシャインウェザーメーターに太陽電池モジュールを
投入し、光照射と降雨サイクルによって促進耐候性試験
を行い、５０００時間後の外観上の変化及び太陽電池性
能を評価した。外観上の変化が無いものは○、変色等が
あるが使用に差し支えないものは△、剥がれや、反り等
を生じた場合は×とした。
【００５９】（３）温湿度サイクル −４０℃／１時間、８５℃／８５％ＲＨ／４時間の温湿
度サイクル試験を２０サイクル行い、試験後の太陽電池
モジュールの外観上の変化を観察した。（１）と同様な
方法で外観を評価した。
【００６０】（４）耐スクラッチ性試験 外部からの引っかきに対する表面被覆材の保護能力が充
分であるか否かを試験する「引っかき試験」（ＵＬ規
格）である。この試験は、図に示したように鋼鉄製の刃
を持った試験機を速度１５２．４ｍｍ／秒で、９０７ｇ
の荷重を加えながら太陽電池表面を動かすものである。
この試験の合格判定としては、その後に高圧絶縁破壊試
験を行い、その太陽電池モジュールにリーク電流が無け
れば合格とされる。本発明の太陽電池モジュールの最も
高い位置の銅タブ上を「引っかき試験」した。
【００６１】以下に高圧絶縁破壊試験について説明す
る。まず、引っかき試験を行った太陽電池モジュールの
陽極と陰極を短絡する。そのサンプルを電気伝導度が３
５００Ω・ｃｍ以下の溶液（界面活性剤商品名トリトン
Ｘ−１００、０．１％含有）に浸す。その際サンプルの
出力端子は溶液に浸さないようにする。そして、「引っ
かき試験」で引っかいたところを１０秒程こすり溶液側
に電源の陰極を漬け、サンプルの出力端子に電源の陽極
をつなぐ。電源より２０００Ｖの電圧をかけ０．５μＡ
未満の電流しか流れなかった場合を合格とする。表１に
は合格した場合を〇とし、不合格の場合を×とした。さ
らに再現性に乏しい場合は〇〜×とした。
【００６２】（５）難燃性 太陽電池モジュールの表面被覆材側にライターの炎をに
３０秒間近づけ、炎を離した後、自己消火する場合もし
くは何ら変化のない場合を難燃性と判定した。難燃性の
場合には○とし、自己消火しなかった場合は×とした。
【００６３】（実施例２）実施例１に於いて、三フッ化
塩化エチレン−ビニル共重合体に添加する紫外線吸収剤
を、無機化合物紫外線吸収剤（多木化学製ニードラール
Ｗ−１００）に代えて有機化合物紫外線吸収剤、２−ヒ
ドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン（アメリ
カンサイアナミッド製サイアソーブＵＶ−５３１）を使
用した以外は全く同様にして太陽電池モジュールを作成
した。得られた太陽電池モジュールの表面硬度を鉛筆硬
度で評価したところ４Ｈであった。被覆材の概略構成図
を図５に示す。
【００６４】（実施例３）実施例１に於いて、三フッ化
塩化エチレン−ビニル共重合体に添加する無機化合物紫
外線吸収剤（多木化学製ニードラールＷ−１００）に代
えて有機化合物紫外線吸収剤、２−ヒドロキシ−４−ｎ
−オクトキシベンゾフェノン（アメリカンサイアナミッ
ド製サイアソーブＵＶ−５３１）を用い、最表面の三フ
ッ化塩化エチレン−ビニル共重合体６０８（旭硝子製ル
ミフロンＬＦ６００）２００部とした以外は全く同様に
して太陽電池モジュールを作成した。得られた太陽電池
モジュールの表面硬度を鉛筆硬度で評価したところ２Ｈ
であった。被覆材の概略構成図を図６に示す。
【００６５】（実施例４）第１の実施例において、三フ
ッ化塩化エチレン−ビニル共重合体に添加する無機化合
物紫外線吸収剤（多木化学製ニードラールＷ−１００）
に代えて有機化合物紫外線吸収剤、２−ヒドロキシ−４
−ｎ−オクトキシベンゾフェノン（アメリカンサイアナ
ミッド製サイアソーブＵＶ−５３１）を用いて、最表面
の三フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体７０８（旭硝
子製ルミフロンＬＦ６００）２００部を用い、硬質フィ
ルム７０７にＰＥＴ（東レ製ルミラー、１００μｍ）を
用いた以外は全く同様にして太陽電池モジュールを作成
した。得られた太陽電池モジュールの表面硬度を鉛筆硬
度で評価したところ２Ｈであった。被覆材の概略構成図
を図７に示す。
【００６６】（実施例５）実施例１において、三フッ化
塩化エチレン−ビニル共重合体に添加する無機化合物紫
外線吸収剤（多木化学製ニードラールＷ−１００）に代
えて有機化合物紫外線吸収剤、２−ヒドロキシ−４−ｎ
−オクトキシベンゾフェノン（アメリカンサイアナミッ
ド製サイアソーブＵＶ−５３１）を用いて、最表面の三
フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体８０８（旭硝子製
ルミフロンＬＦ６００）２００部を用い、硬質フィルム
８０７にアクリルフィルム（三菱レーヨン製アクリプレ
ン、１００μｍ）を用いた以外は全く同様にして太陽電
池モジュールを作成した。得られた太陽電池モジュール
の表面硬度を鉛筆硬度で評価したところ２Ｈであった。
被覆材の概略構成図を図８に示す。
【００６７】（実施例６）実施例１に於いて、三フッ化
塩化エチレン−ビニル共重合体に添加する無機化合物紫
外線吸収剤（多木化学製ニードラールＷ−１００）に代
えて有機化合物紫外線吸収剤、２−ヒドロキシ−４−ｎ
−オクトキシベンゾフェノン（アメリカンサイアナミッ
ド製サイアソーブＵＶ−５３１）を用い、最表面の三フ
ッ化塩化エチレン−ビニル共重合体９０８（旭硝子製ル
ミフロンＬＦ６００）２００部を用い、充填材９０６と
してＥＶＡ（ハイシート工業製、３００μｍ）を使用し
た以外は全く同様にして太陽電池モジュールを作成し
た。得られた太陽電池モジュールの表面硬度を鉛筆硬度
で評価したところ２Ｈであった。被覆材の概略構成図を
図９に示す。
【００６８】（比較例１）前記同様に作成した光起電力
素子の光入射面側に充填材１００６としてＥＶＡシート
（ＭＯＢＥＹ製、４６０μｍ厚）と最表面１００７にＥ
ＴＦＥフィルム（デュポン製、テフゼル、３８μｍ厚）
を、裏面充填材１００４にＥＶＡシート（ＭＯＢＥＹ
製、４６０μｍ厚）、裏面絶縁体１００３にナイロンフ
ィルム（デュポン製ダーテック、７０μｍ厚）、裏面充
填材１００２にＥＶＡシート（ＭＯＢＥＹ製、４６０μ
ｍ厚）、ガルバリウム鋼板１００１（０．３ｍｍ厚）を
重ね、実施例１と同様な方法でラミネーションし太陽電
池モジュールを作成した。概略構成図を図１０に示す。
【００６９】（比較例２）比較例１と同様な被覆構成で
光入射面側の充填材のＥＶＡシート（ＭＯＢＥＹ４６０
μｍ厚）を二層１１０７、１１０６として実施例１と同
様な方法でラミネーションし太陽電池モジュールを作成
した。概略構成図を図１１に示す。
【００７０】（比較例３）前記同様に作成した光起電力
素子の光入射面側を充填材１２０６にＥＶＡシート（Ｍ
ＯＢＥＹ、４６０μｍ厚）、補強材１２０７としてクレ
ーンガラス（クレーンガラス製クレーンガラス２３
０）、充填材１２０８にＥＶＡシート（ＭＯＢＥＹ、４
６０μｍ厚）、最表面１２０９にＥＴＦＥフィルム（デ
ュポン製テフゼル、３８μｍ厚）として実施例１と同梼
な方法でラミネーションした。概略構成図を図１２に示
す。
【００７１】上記実施例と比較例における太陽電池モジ
ュールの評価結果について表１に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【発明の効果】本発明によれば、太陽電池モジュールの
光入射側表面を三フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体
を被覆することにより、耐候性が向上する。また、三フ
ッ化塩化エチレンビニル共重合体に無機化合物からなる
紫外線吸収剤を含有させることにより、光起電力素子の
被覆材の紫外線による劣化を防ぐことができる。さら
に、フッ素樹脂を用いた充填材の使用により耐候性が向
上する。硬質フィルムの使用により、耐スクラッチ性が
向上し安全性が高まる。三フッ化塩化エチレン−ビニル
共重合体の表面硬度を鉛筆硬度で２Ｈ〜４Ｈにすること
により耐スクラッチ性が向上し、傷からモジュールを守
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールを適用した第１の
実施例の概略断面図である。
【図２】図１の太陽電池モジュールで使用する、光起電
力素子の基本構成を示す概略断面図である。
【図３】従来の太陽電池モジュールの一例を示す概略断
面図である。
【図４】実施例１の太陽電池モジュールの被覆材例の概
略断面図である。
【図５】実施例２の太陽電池モジュールの概略断面図で
ある。
【図６】実施例３の太陽電池モジュールの概略断面図で
ある。
【図７】実施例４の太陽電池モジュールの概略断面図で
ある。
【図８】実施例５の太陽電池モジュールの概略断面図で
ある。
【図９】実施例６の太陽電池モジュールの概略断面図で
ある。
【図１０】比較例１の太陽電池モジュールの概略断面図
である。
【図１１】比較例２の太陽電池モジュールの概略断面図
である。
【図１２】比較例３の太陽電池モジュールの概略断面図
である。
【図１3】引っかき試験に用いた試験機を示した説明図
である。
【符号の説明】
１０１，３０４ 絶縁体層、 １０２，１０４，３０２ 充填材層、 １０３，３０３，４０５，５０５，６０５，７０５，８
０５，９０５，１００４，１１０５，１２０５ 光起電
力素子、 １０５，４０７，５０７，６０７，７０７，８０７，９
０７ 硬質フィルム、 １０６，４０８，５０８，６０８，７０８，８０８，９
０８ 三フッ化塩化エチレン−ビニル共重合体、 ２０１ 導電性基板、 ２０２ 裏面反射層、 ２０３ 半導体光活性層、 ２０４ 透明導電層、 ２０５ 集電電極、 ２０６ 出力端子、 ２０７ 半田、 ２０８ 絶縁体、 ３０１ ガラスまたは耐候性樹脂、 ４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１
００１，１１０１，１２０１ 支持板、 ４０２，４０４，４０６，５０２，５０４，５０６，６
０２，６０４，６０６，７０２，７０４，７０６，８０
２，８０４，８０６，９０２，９０４，９０６，１００
２，１００５，１１０２，１１０４，１１０６，１１０
７，１２０２，１２０４，１２０６ 充填材、 ４０３，５０３，６０３，７０３，８０３，９０３，１
００３，１１０３， １２０３ 裏面絶縁フィルム、 １００６，１１０８，１２０８ ＥＴＦＥフィルムＥＴ
ＦＥフィルム、ＥＴＦＥフィルム、 １２０７ クレーンガラス。
フロントページの続き (72)発明者 片岡 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−170980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−219314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8678（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光変換部材としての半導体光活性層を、
    少なくとも一層有する光起電力素子からなる太陽電池モ
    ジュールにおいて、少なくとも光入射面側の表面被覆材
    の最表面が紫外線吸収剤を含有する三フッ化塩化エチレ
    ン−ビニル共重合体よりなることを特徴とする太陽電池
    モジュール。
  2. 【請求項２】 前記半導体光活性層が非晶質半導体薄膜
    であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュ
    ール。
  3. 【請求項３】 前記非晶質半導体薄膜がアモルファスシ
    リコンであることを特徴とする請求項１または請求項２
    記載の太陽電池モジュール。
  4. 【請求項４】 前記表面被覆材が硬質フィルム上に三フ
    ッ化塩化エチレン−ビニル共重合体が積層され充填材に
    より接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の
    いずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 【請求項５】 前記硬質フィルムが、熱変形温度が７０
    度以上の樹脂よりなることを特徴とする請求項１乃至４
    のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 【請求項６】 前記硬質フィルムがアクリル、ポリカー
    ボネートあるいはポリエステル樹脂よりなることを特徴
    とする請求項１乃至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７】 前記充填材がフッ素樹脂であることを特
    徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の太陽電
    池モジュール。
  8. 【請求項８】 前記三フッ化塩化エチレン−ビニル共重
    合体の表面硬度が鉛筆硬度で２Ｈ〜４Ｈであることを特
    徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の太陽電
    池モジュール。
  9. 【請求項９】 前記紫外線吸収剤は無機化合物からなる
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載
    の太陽電池モジュール。
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