JP3076895B2 - 可撓性太陽電池モジュール - Google Patents
可撓性太陽電池モジュールInfo
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可撓性の絶縁性基板上
に薄膜からなる光電変換層を電極層と共に形成した薄膜
光電変換素子を複数個用いた可撓性太陽電池モジュール
に関する。
に薄膜からなる光電変換層を電極層と共に形成した薄膜
光電変換素子を複数個用いた可撓性太陽電池モジュール
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な薄膜太陽電池モジュールは、透
明絶縁性基材上に透明電極、光電変換層、反射金属電極
を順次積層してなる直列接続構造を有する薄膜光電変換
素子複数個を相互に接続して耐候性フィルムを絶縁性接
着樹脂を用いて接着封止させたものである。透明絶縁性
基材にガラス板を用いた場合、可撓性は有しないもの
の、基材自体が化学的に安定で耐水性、耐湿性、耐熱性
等の耐候性に優れていることから、図３に示すように、
ガラス基板１１面を光入射側として透明電極層２、光電
変換層３、反射電極層４を順次積層して光電変換素子を
形成し、素子形成面側のみ耐候性に優れた内部に金属箔
を有する耐候性フィルム１３等を絶縁性封止材１２にて
接着すればよかった。基材にステンレス鋼板のような透
光性でなく導電性基板を用いた場合には、光入射側と反
対面が化学的に安定な基材となり、例えば図４に示すよ
うに、ステンレス鋼基板１４の上に反射電極層４、光電
変換層３、透明電極層２を順次積層して光電変換素子を
形成し、光入射側にふッ素樹脂よりなる透光性耐候性フ
ィルム１５を透光性の封止材１６にて接着してモジュー
ル耐候性の向上を図っている。
明絶縁性基材上に透明電極、光電変換層、反射金属電極
を順次積層してなる直列接続構造を有する薄膜光電変換
素子複数個を相互に接続して耐候性フィルムを絶縁性接
着樹脂を用いて接着封止させたものである。透明絶縁性
基材にガラス板を用いた場合、可撓性は有しないもの
の、基材自体が化学的に安定で耐水性、耐湿性、耐熱性
等の耐候性に優れていることから、図３に示すように、
ガラス基板１１面を光入射側として透明電極層２、光電
変換層３、反射電極層４を順次積層して光電変換素子を
形成し、素子形成面側のみ耐候性に優れた内部に金属箔
を有する耐候性フィルム１３等を絶縁性封止材１２にて
接着すればよかった。基材にステンレス鋼板のような透
光性でなく導電性基板を用いた場合には、光入射側と反
対面が化学的に安定な基材となり、例えば図４に示すよ
うに、ステンレス鋼基板１４の上に反射電極層４、光電
変換層３、透明電極層２を順次積層して光電変換素子を
形成し、光入射側にふッ素樹脂よりなる透光性耐候性フ
ィルム１５を透光性の封止材１６にて接着してモジュー
ル耐候性の向上を図っている。
【０００３】絶縁性基材として可撓性に富んだ透明樹脂
フィルム１７を用いた場合、基材自体の耐候性がガラス
やステンレスと比較して極端に劣ることから、図５に示
すように図３と同様の構成の光電変換素子を形成した基
材の光入射側をふッ素系樹脂フィルム１５で、また、反
対面は金属箔入り耐候性フィルム１３で覆ってモジュー
ルとしている。光電変換素子が透明電極層２を図４のよ
うな基材から遠い側に形成する構造の場合も両面を耐候
性フィルムで覆う必要があることは同様である。
フィルム１７を用いた場合、基材自体の耐候性がガラス
やステンレスと比較して極端に劣ることから、図５に示
すように図３と同様の構成の光電変換素子を形成した基
材の光入射側をふッ素系樹脂フィルム１５で、また、反
対面は金属箔入り耐候性フィルム１３で覆ってモジュー
ルとしている。光電変換素子が透明電極層２を図４のよ
うな基材から遠い側に形成する構造の場合も両面を耐候
性フィルムで覆う必要があることは同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４のように、両面を
高価なふッ素樹脂フィルムや金属箔入り耐候性フィルム
を用いた場合は、太陽電池モジュールの低コスト化を実
現することが困難であり、また可撓性が損なわれる問題
がある。価格の低いフィルムで両面を覆うと、耐熱性、
耐水性、耐湿性が十分でなく、水蒸気の透過を完全に押
さえることができない。
高価なふッ素樹脂フィルムや金属箔入り耐候性フィルム
を用いた場合は、太陽電池モジュールの低コスト化を実
現することが困難であり、また可撓性が損なわれる問題
がある。価格の低いフィルムで両面を覆うと、耐熱性、
耐水性、耐湿性が十分でなく、水蒸気の透過を完全に押
さえることができない。
【０００５】本発明の目的は、上記の問題を解決し、高
性能で高い信頼性を有しながら低コストの可撓性太陽電
池モジュールを提供することにある。
性能で高い信頼性を有しながら低コストの可撓性太陽電
池モジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、可撓性の絶縁性基板上に互いに
接続される複数の薄膜光電変換素子が形成され、両面が
端子部を除いて少なくとも光入射側が透光性である耐候
性の保護被膜により覆われ、保護被膜が光電変換素子あ
るいは基板に近い側が無機系絶縁性薄膜よりなり、外気
に接する側が有機系の絶縁層よりなる可撓性太陽電池モ
ジュールにおいて、光電変換素子側を覆う無機系絶縁性
薄膜がＳｉＯｘよりなり、ｘの値が１以上であり、かつ
その厚さが３０〜１５０ｎｍであることとする。反光入
射側の無機系絶縁性薄膜がＳｉ、Ｔｉ、ＴａおよびＡｌ
の酸化物および窒化物のいずれかよりなると良い。有機
系の絶縁層がシリコーン系、ポリイミド系、ポリイミド
アミド系およびふッ素系のいずれかの樹脂よりなると良
い。
めに、本発明によれば、可撓性の絶縁性基板上に互いに
接続される複数の薄膜光電変換素子が形成され、両面が
端子部を除いて少なくとも光入射側が透光性である耐候
性の保護被膜により覆われ、保護被膜が光電変換素子あ
るいは基板に近い側が無機系絶縁性薄膜よりなり、外気
に接する側が有機系の絶縁層よりなる可撓性太陽電池モ
ジュールにおいて、光電変換素子側を覆う無機系絶縁性
薄膜がＳｉＯｘよりなり、ｘの値が１以上であり、かつ
その厚さが３０〜１５０ｎｍであることとする。反光入
射側の無機系絶縁性薄膜がＳｉ、Ｔｉ、ＴａおよびＡｌ
の酸化物および窒化物のいずれかよりなると良い。有機
系の絶縁層がシリコーン系、ポリイミド系、ポリイミド
アミド系およびふッ素系のいずれかの樹脂よりなると良
い。
【０００７】
【作用】無機系の絶縁性薄膜は、水蒸気透過率が低くし
かも低価格である。これと表面の平滑性が得やすい有機
系の絶縁層を併用することにより、耐熱性、耐水性、耐
湿性の優れた保護被膜が得られる。光の入射側の透光性
の絶縁性被膜にＳｉＯｘを用いる場合、膜中の酸素の減
少に伴い、可視光、特に３００〜５００ｎｍの波長の光
の吸収が生じることから、ｘの値が１以上であることが
望ましい。透光性の必要の無い絶縁性被膜にはＳｉ、Ｔ
ｉ、ＴａおよびＡｌの酸化物および窒化物のいずれかが
用いられるが、透光性であるか否かに限らず、光電変換
素子側を覆う無機系絶縁性薄膜の水蒸気透過率は膜厚が
厚い方がよいが、素子に働く応力は膜厚が厚くなると大
きくなるので、厚さは３０〜１５０ｎｍの範囲が適して
いる。表面を覆う有機系絶縁物には、耐候性の良いシリ
コーン系、ポリイミド系、ポリイミドアミド系およびふ
ッ素系の樹脂等を用いる。
かも低価格である。これと表面の平滑性が得やすい有機
系の絶縁層を併用することにより、耐熱性、耐水性、耐
湿性の優れた保護被膜が得られる。光の入射側の透光性
の絶縁性被膜にＳｉＯｘを用いる場合、膜中の酸素の減
少に伴い、可視光、特に３００〜５００ｎｍの波長の光
の吸収が生じることから、ｘの値が１以上であることが
望ましい。透光性の必要の無い絶縁性被膜にはＳｉ、Ｔ
ｉ、ＴａおよびＡｌの酸化物および窒化物のいずれかが
用いられるが、透光性であるか否かに限らず、光電変換
素子側を覆う無機系絶縁性薄膜の水蒸気透過率は膜厚が
厚い方がよいが、素子に働く応力は膜厚が厚くなると大
きくなるので、厚さは３０〜１５０ｎｍの範囲が適して
いる。表面を覆う有機系絶縁物には、耐候性の良いシリ
コーン系、ポリイミド系、ポリイミドアミド系およびふ
ッ素系の樹脂等を用いる。
【０００８】
【実施例】以下に、図３〜図５と共通の部分に同一の符
号を付した図を用いて本発明の実施例について述べる。
図１および図２に本発明の一実施例の太陽電池モジュー
ルの横断面図および縦断面図を示し、基材の絶縁性フィ
ルム１の一面上に反射電極層４、光電変換層３、透明電
極層２を順次積層した直列接続構造を有する薄膜光電変
換素子が形成されている。この素子の表面および側面は
透明絶縁性薄膜５で覆われている。フィルム１の他面上
には、薄膜光電変換素子の両端にプラス端子電極６１と
マイナス端子電極６２が形成されている。端子電極層６
１、６２形成面以外のフィルム１の裏面および側面は、
絶縁性薄膜７で覆われている。この絶縁性薄膜７は図示
のように端子電極層６１、６２を全部露出させてもよ
く、一部を覆ってもよい。透明絶縁性薄膜５および絶縁
性薄膜７で覆われた複数の光電変換素子は、端子電極６
１、６２をそれぞれリード線８で接続したのち、リード
線の端部の端子１０を露出させて有機系絶縁膜９で被覆
される。
号を付した図を用いて本発明の実施例について述べる。
図１および図２に本発明の一実施例の太陽電池モジュー
ルの横断面図および縦断面図を示し、基材の絶縁性フィ
ルム１の一面上に反射電極層４、光電変換層３、透明電
極層２を順次積層した直列接続構造を有する薄膜光電変
換素子が形成されている。この素子の表面および側面は
透明絶縁性薄膜５で覆われている。フィルム１の他面上
には、薄膜光電変換素子の両端にプラス端子電極６１と
マイナス端子電極６２が形成されている。端子電極層６
１、６２形成面以外のフィルム１の裏面および側面は、
絶縁性薄膜７で覆われている。この絶縁性薄膜７は図示
のように端子電極層６１、６２を全部露出させてもよ
く、一部を覆ってもよい。透明絶縁性薄膜５および絶縁
性薄膜７で覆われた複数の光電変換素子は、端子電極６
１、６２をそれぞれリード線８で接続したのち、リード
線の端部の端子１０を露出させて有機系絶縁膜９で被覆
される。
【０００９】透明絶縁性薄膜５は無機物のＳｉＯｘを主
成分とするもので、スパッタ法で形成される。この薄膜
５は光電変換素子の光入射側からの水蒸気の侵入を防ぐ
役割を果たす。図６は水蒸気透過率が１０６ｇ／ｍ2／
ｄａｙと高いポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）上に形
成したＳｉＯｘ膜の水蒸気透過率の膜厚依存性を示す。
図より明らかなように膜厚１０ｎｍ以上で水蒸気透過率
が激減している。しかし、素子に働く応力は、絶縁性薄
膜の膜厚の増加に伴い増加するので、絶縁性薄膜５の膜
厚は３０〜１５０ｎｍ程度であることが望ましい。また
膜組成は、膜中の酸素の減少に伴い、可視光、特に３０
０〜５００ｎｍの波長の光の吸収が生じることから、
ＳｉＯｘ膜ではｘの値が１以上であることが望ましい。
成分とするもので、スパッタ法で形成される。この薄膜
５は光電変換素子の光入射側からの水蒸気の侵入を防ぐ
役割を果たす。図６は水蒸気透過率が１０６ｇ／ｍ2／
ｄａｙと高いポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）上に形
成したＳｉＯｘ膜の水蒸気透過率の膜厚依存性を示す。
図より明らかなように膜厚１０ｎｍ以上で水蒸気透過率
が激減している。しかし、素子に働く応力は、絶縁性薄
膜の膜厚の増加に伴い増加するので、絶縁性薄膜５の膜
厚は３０〜１５０ｎｍ程度であることが望ましい。また
膜組成は、膜中の酸素の減少に伴い、可視光、特に３０
０〜５００ｎｍの波長の光の吸収が生じることから、
ＳｉＯｘ膜ではｘの値が１以上であることが望ましい。
【００１０】基材１の裏面側の絶縁性薄膜７は、透光性
の必要は無く、 Ｓｉ、Ｔｉ、ＴａおよびＡｌの酸化膜
あるいは窒化膜であればよく、蒸着法、スパッタ法ある
いはＣＶＤ法で形成するかまたは塗布焼成して形成す
る。図では、端子電極６１、６２が絶縁性薄膜７より突
出しているが、逆に凹んでいてもよい。この無機系絶縁
性薄膜７は基材面側からの水蒸気の侵入を防ぐ役割を果
たすもので、膜厚はＳｉ系酸化物であれば１０ｎｍ以上
形成すればよい。端子電極層６１、６２の露出は、リー
ド線８を用いて光電変換素子間の接続を行うのに必要で
あり、絶縁膜７形成後にエッチングするか、あらかじめ
剥離可能なマスキングテープや処理液で表面を覆ってお
くことで露出させる。剥離テープ等を用いた場合、剥離
に伴うばりが生じるが有機系絶縁膜９で覆われるので素
子自体の特性や信頼性を損ねることは抑えられる。
の必要は無く、 Ｓｉ、Ｔｉ、ＴａおよびＡｌの酸化膜
あるいは窒化膜であればよく、蒸着法、スパッタ法ある
いはＣＶＤ法で形成するかまたは塗布焼成して形成す
る。図では、端子電極６１、６２が絶縁性薄膜７より突
出しているが、逆に凹んでいてもよい。この無機系絶縁
性薄膜７は基材面側からの水蒸気の侵入を防ぐ役割を果
たすもので、膜厚はＳｉ系酸化物であれば１０ｎｍ以上
形成すればよい。端子電極層６１、６２の露出は、リー
ド線８を用いて光電変換素子間の接続を行うのに必要で
あり、絶縁膜７形成後にエッチングするか、あらかじめ
剥離可能なマスキングテープや処理液で表面を覆ってお
くことで露出させる。剥離テープ等を用いた場合、剥離
に伴うばりが生じるが有機系絶縁膜９で覆われるので素
子自体の特性や信頼性を損ねることは抑えられる。
【００１１】無機系絶縁膜６、７で覆われた複数の光電
変換素子をリード線８を用いて接続した後、エチレン酢
酸ビニル（ＥＶＡ）フィルムでモジュールの端子１０以
外の部分を覆い、ラミネートしたのち架橋して有機系絶
縁膜９を形成する。この絶縁膜９には、ＥＶＡ以外にポ
リアミドイミド樹脂、ふッ素樹脂あるいはシリコーン樹
脂またはこれらの混合物を用いてもよく、塗布焼成する
ことによって形成する。
変換素子をリード線８を用いて接続した後、エチレン酢
酸ビニル（ＥＶＡ）フィルムでモジュールの端子１０以
外の部分を覆い、ラミネートしたのち架橋して有機系絶
縁膜９を形成する。この絶縁膜９には、ＥＶＡ以外にポ
リアミドイミド樹脂、ふッ素樹脂あるいはシリコーン樹
脂またはこれらの混合物を用いてもよく、塗布焼成する
ことによって形成する。
【００１２】上記の実施例では基材上に形成された薄膜
光電変換素子の上方から光が入射するが、透光性の基材
を用い、基材側から光を入射させる太陽電池モジュール
にも実施することができる。その場合は、フィルム１の
裏面の絶縁性薄膜７を透光性にし、素子の上を覆う絶縁
性薄膜５は透光性にする必要がない。
光電変換素子の上方から光が入射するが、透光性の基材
を用い、基材側から光を入射させる太陽電池モジュール
にも実施することができる。その場合は、フィルム１の
裏面の絶縁性薄膜７を透光性にし、素子の上を覆う絶縁
性薄膜５は透光性にする必要がない。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、可撓性の絶縁性基板上
に互いに接続される複数の薄膜光電変換素子が形成さ
れ、両面が端子部を除いて少なくとも光入射側が透光性
である耐候性の保護被膜により覆われ、保護被膜が光電
変換素子あるいは基板に近い側が無機系絶縁性薄膜より
なり、外気に接する側が有機系の絶縁層よりなる可撓性
太陽電池モジュールにおいて、光電変換素子側を覆う無
機系絶縁性薄膜がＳｉＯｘよりなり、ｘの値が１以上で
あり、かつその厚さを３０〜１５０ｎｍとしたことによ
り、可撓性を損なうことが無く、耐候性、耐熱性、耐水
性および耐湿性に優れた太陽電池モジュールを低コスト
で得ることができる。
に互いに接続される複数の薄膜光電変換素子が形成さ
れ、両面が端子部を除いて少なくとも光入射側が透光性
である耐候性の保護被膜により覆われ、保護被膜が光電
変換素子あるいは基板に近い側が無機系絶縁性薄膜より
なり、外気に接する側が有機系の絶縁層よりなる可撓性
太陽電池モジュールにおいて、光電変換素子側を覆う無
機系絶縁性薄膜がＳｉＯｘよりなり、ｘの値が１以上で
あり、かつその厚さを３０〜１５０ｎｍとしたことによ
り、可撓性を損なうことが無く、耐候性、耐熱性、耐水
性および耐湿性に優れた太陽電池モジュールを低コスト
で得ることができる。
【図１】本発明の一実施例の可撓性太陽電池モジュール
の横断面図
の横断面図
【図２】図１の太陽電池モジュールの縦断面図
【図３】従来の薄膜光電変換素子の一例の断面図
【図４】従来の薄膜光電変換素子の他の例の断面図
【図５】従来の薄膜光電変換素子のさらに別の例の断面
図
図
【図６】ＳｉＯｘ膜の水蒸気透過率と厚さとの関係線図
１ 絶縁性フィルム ２ 透明電極層 ３ 光電変換層 ４ 反射電極層 ５ 透明絶縁性薄膜 ６１ プラス端子電極層 ６２ マイナス端子電極層 ７ 絶縁性薄膜 ８ リード線 ９ 絶縁膜
Claims (3)
- 【請求項１】可撓性の絶縁性基板上に互いに接続される
複数の薄膜光電変換素子が形成され、両面が端子部を除
いて少なくとも光入射側が透光性である耐候性の保護被
膜により覆われ、保護被膜が光電変換素子あるいは基板
に近い側が無機系絶縁性薄膜よりなり、外気に接する側
が有機系の絶縁層よりなる可撓性太陽電池モジュールに
おいて、光電変換素子側を覆う無機系絶縁性薄膜がＳｉ
Ｏｘよりなり、ｘの値が１以上であり、かつその厚さが
３０〜１５０ｎｍであることを特徴とする可撓性太陽電
池モジュール。 - 【請求項２】反光入射側の無機系絶縁性薄膜がＳｉ、Ｔ
ｉ、ＴａおよびＡｌの酸化物および窒化物のいずれかよ
りなる請求項１記載の可撓性太陽電池モジュール。 - 【請求項３】有機系の絶縁層がシリコーン系、ポリイミ
ド系、ポリイミドアミド系およびふッ素系のいずれかの
樹脂よりなる請求項１または２のいずれかに記載の可撓
性太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06317853A JP3076895B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 可撓性太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06317853A JP3076895B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 可撓性太陽電池モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181339A JPH08181339A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3076895B2 true JP3076895B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=18092793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06317853A Expired - Fee Related JP3076895B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 可撓性太陽電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3076895B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4984197B2 (ja) * | 1999-02-18 | 2012-07-25 | 大日本印刷株式会社 | 透明フィルム型太陽電池モジュール |
| JP4106608B2 (ja) * | 2002-12-05 | 2008-06-25 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 太陽電池モジュールの製造方法 |
| JP4511485B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2010-07-28 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池モジュール |
| WO2008088570A1 (en) | 2006-04-18 | 2008-07-24 | Itn Energy Systems, Inc. | Reinforcing structures for thin-film photovoltaic device substrates, and associated methods |
| WO2008036769A2 (en) | 2006-09-19 | 2008-03-27 | Itn Energy Systems, Inc. | Semi-transparent dual layer back contact for bifacial and tandem junction thin-film photovolataic devices |
| JP2012089663A (ja) * | 2010-10-19 | 2012-05-10 | Fujifilm Corp | 太陽電池モジュール、および、太陽電池モジュールの製造方法 |
-
1994
- 1994-12-21 JP JP06317853A patent/JP3076895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08181339A (ja) | 1996-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080616 Year of fee payment: 8 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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