JP3134645B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
太陽電池モジュールInfo
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- JP3134645B2 JP3134645B2 JP05335099A JP33509993A JP3134645B2 JP 3134645 B2 JP3134645 B2 JP 3134645B2 JP 05335099 A JP05335099 A JP 05335099A JP 33509993 A JP33509993 A JP 33509993A JP 3134645 B2 JP3134645 B2 JP 3134645B2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光入射面側にフッ素フ
ィルムを被覆材として使用し、その被覆材フィルムの表
面に、金属フッ化物およびけい素酸化物から構成される
防湿用の薄層を設けた太陽電池モジュールに関する。
ィルムを被覆材として使用し、その被覆材フィルムの表
面に、金属フッ化物およびけい素酸化物から構成される
防湿用の薄層を設けた太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池は有用なエネルギー資源として
の太陽エネルギー利用の面から鋭意研究され実用化が進
んでいる。各種の太陽電池の中で、アモルファスシリコ
ンや化合物半導体を用いた屋外設置用大面積太陽電池は
製造コストの低減と軽量化が大きな課題となっている。
この課題を解決するため光電変換セルの表面を被覆し、
長期に亘る過酷な暴露環境下においても、セルを保護す
る被覆材の種類及び構造の研究が最も重要な項目であ
る。さらに、軽量化を実現する為に、被覆材料にプラス
チック基材が好んで用いられてきた。
の太陽エネルギー利用の面から鋭意研究され実用化が進
んでいる。各種の太陽電池の中で、アモルファスシリコ
ンや化合物半導体を用いた屋外設置用大面積太陽電池は
製造コストの低減と軽量化が大きな課題となっている。
この課題を解決するため光電変換セルの表面を被覆し、
長期に亘る過酷な暴露環境下においても、セルを保護す
る被覆材の種類及び構造の研究が最も重要な項目であ
る。さらに、軽量化を実現する為に、被覆材料にプラス
チック基材が好んで用いられてきた。
【０００３】プラスチック基材は軽量で機械的衝撃強度
を有し本目的に好都合に見えるが、プラスチック材料の
一般的性質として耐候性が十分とは言えず、この点から
使用できる材質は可成り限定される。耐候性の点から好
ましいプラスチック素材の中においても、更に光の透過
性を重要視する観点から素材選定は更に限定され、具体
的にはフッ素系のプラスチック基材が実用性の面で好ま
しいことは既に公知である。上述した条件を満たす材料
として選定されたフッ素系のプラスチック素材を用いて
実際に被覆構造体を製造しようとする場合、何らかの方
法によって他の構造材料との間で接着工程が必要とな
る。ところがフッ素系のプラスチック素材は公知の通り
どのような接着剤を使用しても接着できない素材であ
る。この問題を解決するため従来フッ素系のプラスチッ
ク素材の表面をプラズマ放電処理、コロナ放電処理、ケ
ミカルエッチング処理の単独または組合わせによる処理
で活性化し接着を容易化することが行われている。しか
しこれらの方法では完全な接着を得ようとすれば工程が
複雑となり、処理費用の増大につながる。また簡易な処
理では接着性が十分上がらないと言う問題があった。
を有し本目的に好都合に見えるが、プラスチック材料の
一般的性質として耐候性が十分とは言えず、この点から
使用できる材質は可成り限定される。耐候性の点から好
ましいプラスチック素材の中においても、更に光の透過
性を重要視する観点から素材選定は更に限定され、具体
的にはフッ素系のプラスチック基材が実用性の面で好ま
しいことは既に公知である。上述した条件を満たす材料
として選定されたフッ素系のプラスチック素材を用いて
実際に被覆構造体を製造しようとする場合、何らかの方
法によって他の構造材料との間で接着工程が必要とな
る。ところがフッ素系のプラスチック素材は公知の通り
どのような接着剤を使用しても接着できない素材であ
る。この問題を解決するため従来フッ素系のプラスチッ
ク素材の表面をプラズマ放電処理、コロナ放電処理、ケ
ミカルエッチング処理の単独または組合わせによる処理
で活性化し接着を容易化することが行われている。しか
しこれらの方法では完全な接着を得ようとすれば工程が
複雑となり、処理費用の増大につながる。また簡易な処
理では接着性が十分上がらないと言う問題があった。
【０００４】一方被被覆物である放電変換セルは電気素
子であり湿度の影響により使用中機能が劣化するのでこ
れを防止する事も被覆材に課せられる重要な機能であ
る。ところが透明プラスッチク素材は特殊なものを除い
て一般に無機材料とは異なり水蒸気の遮断性が劣り何ら
かの対策を講じる必要がある。フッ素系プラスチック素
材においてもＣＴＦＥ（ポリ１塩化３フッ化エチレン）
以外は防湿処理が必要であるが従来適当な処理法は見い
だされていなかった。そのため一部ではＣＴＦＥ系樹脂
のようなフッ素系プラスチック素材を使用しようとする
試みがなされてきた。この素材は極めて防湿性高くこの
点では満足できる素材であるが、極めて高価であるとと
もにフッ素系プラスチック素材の中でも最も接着が困難
な材料であるため工業化が困難であった。
子であり湿度の影響により使用中機能が劣化するのでこ
れを防止する事も被覆材に課せられる重要な機能であ
る。ところが透明プラスッチク素材は特殊なものを除い
て一般に無機材料とは異なり水蒸気の遮断性が劣り何ら
かの対策を講じる必要がある。フッ素系プラスチック素
材においてもＣＴＦＥ（ポリ１塩化３フッ化エチレン）
以外は防湿処理が必要であるが従来適当な処理法は見い
だされていなかった。そのため一部ではＣＴＦＥ系樹脂
のようなフッ素系プラスチック素材を使用しようとする
試みがなされてきた。この素材は極めて防湿性高くこの
点では満足できる素材であるが、極めて高価であるとと
もにフッ素系プラスチック素材の中でも最も接着が困難
な材料であるため工業化が困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記の問
題点すなわち、フッ素系プラスチック素材の本来性であ
る高透明性、高耐候性を損うことなく防湿性を高めると
同時に接着性も改善することに成功した。
題点すなわち、フッ素系プラスチック素材の本来性であ
る高透明性、高耐候性を損うことなく防湿性を高めると
同時に接着性も改善することに成功した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、フッ素系
プラスチック素材の表面に、アルカリ金属のフッ化物お
よびアルカリ土類金属のフッ化物の中から選ばれる一種
または二種以上の金属フッ化物、およびけい素酸化物か
ら構成される薄層を付加することにより、水蒸気遮断性
を高めることに成功した。また、この薄層は、主体が金
属酸化物であるため、公知の接着剤で容易に他の素材と
接着することができるので、上記の問題点を同時に解決
でき、本発明を完成することができた。すなわち、本発
明は、半導体層と透明導電層を主体として構成される光
電変換素子よりなる太陽電池セルと、該太陽電池セルの
光入射面を被覆するフッ素樹脂フィルムとを具備する太
陽電池モジュールであって、前記フッ素樹脂フィルム
に、アルカリ金属のフッ化物およびアルカリ土類金属の
フッ化物の中から選ばれる一種または二種以上の金属フ
ッ化物、およびけい素酸化物から構成される薄層が施さ
れていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
以下に、具体的に本発明を説明する。図１は、本発明に
よる太陽電池モジュールの概念図である。１０の光電変
換素子は、１２の接着層により、１１の裏面カバーと１
３の薄層を有する１４のフッ素系プラスチック基板によ
りサンドイッチ状にラミネート接着されている。
プラスチック素材の表面に、アルカリ金属のフッ化物お
よびアルカリ土類金属のフッ化物の中から選ばれる一種
または二種以上の金属フッ化物、およびけい素酸化物か
ら構成される薄層を付加することにより、水蒸気遮断性
を高めることに成功した。また、この薄層は、主体が金
属酸化物であるため、公知の接着剤で容易に他の素材と
接着することができるので、上記の問題点を同時に解決
でき、本発明を完成することができた。すなわち、本発
明は、半導体層と透明導電層を主体として構成される光
電変換素子よりなる太陽電池セルと、該太陽電池セルの
光入射面を被覆するフッ素樹脂フィルムとを具備する太
陽電池モジュールであって、前記フッ素樹脂フィルム
に、アルカリ金属のフッ化物およびアルカリ土類金属の
フッ化物の中から選ばれる一種または二種以上の金属フ
ッ化物、およびけい素酸化物から構成される薄層が施さ
れていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
以下に、具体的に本発明を説明する。図１は、本発明に
よる太陽電池モジュールの概念図である。１０の光電変
換素子は、１２の接着層により、１１の裏面カバーと１
３の薄層を有する１４のフッ素系プラスチック基板によ
りサンドイッチ状にラミネート接着されている。
【０００７】本発明に使用する１０の光電変換素子は既
に公知のアモルファスシリコンや化合物半導体などから
公知の方法で製造された素子を用いる。１１の裏面カバ
ーとしてはステンレス板などの金属板が主として使用さ
れるが、光入射面と同様に１３の本発明による薄膜層を
有する１４のフッ素系プラスチック素材を使用すること
もできる。１２の接着層は酢酸ビニルエチレン共重合体
（ＥＶＡ）樹脂、アイオノマー樹脂、エチレンエチルア
クリレート共重合体（ＥＥＡ）樹脂、エチレンメタアク
リル酸ランダム共重合体（ＥＭＡＡ）樹脂、エチレンア
クリル酸共重合体（ＥＡＡ）樹脂、エチレンメチルメタ
アクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）樹脂、エチレンメチ
ルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）樹脂、その他接着性
ポリオレフィン樹脂が使用できる。耐候性、透明性の点
でＥＶＡ樹脂、アイオノマー樹脂が好ましい。
に公知のアモルファスシリコンや化合物半導体などから
公知の方法で製造された素子を用いる。１１の裏面カバ
ーとしてはステンレス板などの金属板が主として使用さ
れるが、光入射面と同様に１３の本発明による薄膜層を
有する１４のフッ素系プラスチック素材を使用すること
もできる。１２の接着層は酢酸ビニルエチレン共重合体
（ＥＶＡ）樹脂、アイオノマー樹脂、エチレンエチルア
クリレート共重合体（ＥＥＡ）樹脂、エチレンメタアク
リル酸ランダム共重合体（ＥＭＡＡ）樹脂、エチレンア
クリル酸共重合体（ＥＡＡ）樹脂、エチレンメチルメタ
アクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）樹脂、エチレンメチ
ルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）樹脂、その他接着性
ポリオレフィン樹脂が使用できる。耐候性、透明性の点
でＥＶＡ樹脂、アイオノマー樹脂が好ましい。
【０００８】１４のフッ素系プラスチック基材として
は、機能の面からはＣＴＦＥが水蒸気の遮断性に優れる
が、１３の本発明による薄層を併用することにより、Ｐ
ＦＡ（４フッ化エチレンとヘキサフルオロプロピレンと
の共重合体）、ＦＥＰ（４フッ化エチレンとパーフルオ
ロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＥＴＦＥ
（４フッ化エチレンとエチレンとの共重合体）、ＰＶＤ
Ｆ（ポリフッ化ビニリデン）、ＴＦＥ（ポリ４フッ化エ
チレン）、その他のフッ化エチレンを主体とするポリマ
ーなどのフィルムが使用できる。１３の薄層を得る方法
としては、１４のフッ素系プラスチック基材の表面に、
真空蒸着法を用いて、アルカリ金属のフッ化物およびマ
グネシウム、ベリリウム等のアルカリ土類金属のフッ化
物の中から選ばれる一種または二種以上の金属フッ化
物、およびけい素酸化物からなる混合物を反応蒸着す
る。透明性を高めるだけの目的であれば、金属フッ化物
の混合比率は好ましくは０．５〜１０モル％であるが、
透明度を制御する目的であれば、目的に応じ反応比率を
変えることもできる。
は、機能の面からはＣＴＦＥが水蒸気の遮断性に優れる
が、１３の本発明による薄層を併用することにより、Ｐ
ＦＡ（４フッ化エチレンとヘキサフルオロプロピレンと
の共重合体）、ＦＥＰ（４フッ化エチレンとパーフルオ
ロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＥＴＦＥ
（４フッ化エチレンとエチレンとの共重合体）、ＰＶＤ
Ｆ（ポリフッ化ビニリデン）、ＴＦＥ（ポリ４フッ化エ
チレン）、その他のフッ化エチレンを主体とするポリマ
ーなどのフィルムが使用できる。１３の薄層を得る方法
としては、１４のフッ素系プラスチック基材の表面に、
真空蒸着法を用いて、アルカリ金属のフッ化物およびマ
グネシウム、ベリリウム等のアルカリ土類金属のフッ化
物の中から選ばれる一種または二種以上の金属フッ化
物、およびけい素酸化物からなる混合物を反応蒸着す
る。透明性を高めるだけの目的であれば、金属フッ化物
の混合比率は好ましくは０．５〜１０モル％であるが、
透明度を制御する目的であれば、目的に応じ反応比率を
変えることもできる。
【０００９】薄層の原料は金属酸化物，金属フッ化物，
金属，有機金属化合物等の無機化合物，有機化合物の単
独または混合物の何れでも構わない。つまり真空蒸着等
の方法によりけい素酸化物と金属フッ化物の混合物を原
料とし、直接プラスチックフィルム上に薄層を形成させ
ても、また金属または有機金属酸化物のような金属を含
む化合物を酸化、またはフッ化させながら真空蒸着し薄
層としても、また金属フッ化物をプラスチックフィルム
上に蒸着層として形成させ、後工程でその蒸着層を酸化
処理して薄層としても構わない。酸化処理の方法として
はプラスチックフィルムの使用可能温度範囲内で処理を
行う方法なら特に限定されず、蒸着中の酸素ガス導入
法、放電処理法、酸素プラズマ法、熱酸化法等があげら
れる。
金属，有機金属化合物等の無機化合物，有機化合物の単
独または混合物の何れでも構わない。つまり真空蒸着等
の方法によりけい素酸化物と金属フッ化物の混合物を原
料とし、直接プラスチックフィルム上に薄層を形成させ
ても、また金属または有機金属酸化物のような金属を含
む化合物を酸化、またはフッ化させながら真空蒸着し薄
層としても、また金属フッ化物をプラスチックフィルム
上に蒸着層として形成させ、後工程でその蒸着層を酸化
処理して薄層としても構わない。酸化処理の方法として
はプラスチックフィルムの使用可能温度範囲内で処理を
行う方法なら特に限定されず、蒸着中の酸素ガス導入
法、放電処理法、酸素プラズマ法、熱酸化法等があげら
れる。
【００１０】薄層はフッ素樹脂フィルムの両面に設ける
こともできる。薄層を形成する方式としては巻き取り連
続方式，枚葉方式どちらでもよく、また形成する方法と
しては、特に制限はなく、真空蒸着，イオンプレーティ
ング，スパッタリング，プラズマＣＶＤ，マイクロウエ
ーブＣＶＤなどを用いる事ができる。さらに真空蒸着の
加熱方法としては、その蒸着中にスプラッシュと呼称さ
れる蒸着飛沫が発生しなければ又、少なければ特に制限
はなく、高周波誘導加熱、抵抗加熱、電子線加熱などの
従来公知の加熱方法を用いることができる。特に米国特
許５１０７７９１及び５２３０９２３に示される蒸発原
料を連続的に供給排出する方式が望ましい。
こともできる。薄層を形成する方式としては巻き取り連
続方式，枚葉方式どちらでもよく、また形成する方法と
しては、特に制限はなく、真空蒸着，イオンプレーティ
ング，スパッタリング，プラズマＣＶＤ，マイクロウエ
ーブＣＶＤなどを用いる事ができる。さらに真空蒸着の
加熱方法としては、その蒸着中にスプラッシュと呼称さ
れる蒸着飛沫が発生しなければ又、少なければ特に制限
はなく、高周波誘導加熱、抵抗加熱、電子線加熱などの
従来公知の加熱方法を用いることができる。特に米国特
許５１０７７９１及び５２３０９２３に示される蒸発原
料を連続的に供給排出する方式が望ましい。
【００１１】
【発明の効果】本発明による蒸着薄層を施したフッ素系
フィルムの水蒸気透過度は１０分の１に減少したにも関
わらず、光透過率の劣化は全く観測されず、太陽電池セ
ルの光入射面を被覆する材料としては理想的なものであ
った。
フィルムの水蒸気透過度は１０分の１に減少したにも関
わらず、光透過率の劣化は全く観測されず、太陽電池セ
ルの光入射面を被覆する材料としては理想的なものであ
った。
【００１２】
【実施例】実施例により本発明を更に詳しく説明する。 実施例１ 厚さ２５μのＥＴＦＥフィルム（ダイキン株式会社製）
に真空蒸着法を用い、一酸化けい素とフッ化マグネシウ
ムの９対１（重量比）の混合物を蒸着し、５００オング
ストロームの薄膜を付着させた。このフィルムの光透過
率を測定したところ未処理フィルムと比較し全く低下は
認められなかった。水蒸気遮断性を評価した結果透湿度
０．８ｇ／ｍ2日であり蒸着処理を施さなかった状態の
１０分の１であった。またこの蒸着面にＥＶＡ樹脂を１
００μの厚さにエクストルジョンコーティングしＥＶＡ
樹脂と蒸着膜の接着強度を測定した結果、フィルムの凝
集強度以上の強度を有し剥離不能であった。
に真空蒸着法を用い、一酸化けい素とフッ化マグネシウ
ムの９対１（重量比）の混合物を蒸着し、５００オング
ストロームの薄膜を付着させた。このフィルムの光透過
率を測定したところ未処理フィルムと比較し全く低下は
認められなかった。水蒸気遮断性を評価した結果透湿度
０．８ｇ／ｍ2日であり蒸着処理を施さなかった状態の
１０分の１であった。またこの蒸着面にＥＶＡ樹脂を１
００μの厚さにエクストルジョンコーティングしＥＶＡ
樹脂と蒸着膜の接着強度を測定した結果、フィルムの凝
集強度以上の強度を有し剥離不能であった。
【００１３】以上の基本的確認を行った後、蒸着を施し
ＥＶＡをコーティングしたＥＴＦＥフィルムとは別にＥ
ＶＡをコーティングしたステンレスシートの間に光電変
換素子を図１に示したようにサンドイッチし加熱しなが
ら真空ラミネートして太陽電池モジュールを得た。この
モジュールの耐候性を調べるため、蒸着を施さないＣＴ
ＦＥフィルム（透湿度０．２ｇ／ｍ2日）に接着性を与
えるため公知のケミカルエッチング処理を施した後、処
理面にＥＶＡをコーテイングした。この処理フィルムを
用い同様にモジュールを製造した。これら２種類のモジ
ュールを耐候性加速試験機にかけ故障するまでの時間を
観測した結果、両者に差は認められなっかた。
ＥＶＡをコーティングしたＥＴＦＥフィルムとは別にＥ
ＶＡをコーティングしたステンレスシートの間に光電変
換素子を図１に示したようにサンドイッチし加熱しなが
ら真空ラミネートして太陽電池モジュールを得た。この
モジュールの耐候性を調べるため、蒸着を施さないＣＴ
ＦＥフィルム（透湿度０．２ｇ／ｍ2日）に接着性を与
えるため公知のケミカルエッチング処理を施した後、処
理面にＥＶＡをコーテイングした。この処理フィルムを
用い同様にモジュールを製造した。これら２種類のモジ
ュールを耐候性加速試験機にかけ故障するまでの時間を
観測した結果、両者に差は認められなっかた。
【図１】は本発明にかかわる太陽電池モジュールの概略
拡大断面図を示す。図中の符号は １０ ─ 光電変換素子 １１ ─ 裏面カバー １２ ─ 接着層 １３ ─ 薄膜層 １４ ─ フッ素系樹脂フィルム １５ ─ 側面カバー をそれぞれ示す。
拡大断面図を示す。図中の符号は １０ ─ 光電変換素子 １１ ─ 裏面カバー １２ ─ 接着層 １３ ─ 薄膜層 １４ ─ フッ素系樹脂フィルム １５ ─ 側面カバー をそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/078
Claims (1)
- 【請求項１】半導体層と透明導電層を主体として構成さ
れる光電変換素子よりなる太陽電池セルと、該太陽電池
セルの光入射面を被覆するフッ素樹脂フィルムとを具備
する太陽電池モジュールであって、前記フッ素樹脂フィ
ルムに、アルカリ金属のフッ化物およびアルカリ土類金
属のフッ化物の中から選ばれる一種または二種以上の金
属フッ化物、およびけい素酸化物から構成される薄層が
施されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05335099A JP3134645B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 太陽電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05335099A JP3134645B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 太陽電池モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07202236A JPH07202236A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3134645B2 true JP3134645B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=18284764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05335099A Expired - Fee Related JP3134645B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 太陽電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3134645B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969521A1 (de) * | 1998-07-03 | 2000-01-05 | ISOVOLTAÖsterreichische IsolierstoffwerkeAktiengesellschaft | Fotovoltaischer Modul sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP4565455B2 (ja) * | 1998-10-16 | 2010-10-20 | 三井・デュポンポリケミカル株式会社 | 太陽電池封止材料及び太陽電池モジュール |
| JP4498490B2 (ja) * | 1999-04-19 | 2010-07-07 | 大日本印刷株式会社 | 太陽電池のカバーフィルム、およびそれを用いた太陽電池モジュール |
| US6414236B1 (en) | 1999-06-30 | 2002-07-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Solar cell module |
| JP2011222749A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Hitachi Chem Co Ltd | 波長変換型太陽電池封止材、これを用いた太陽電池モジュール及びこれらの製造方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP05335099A patent/JP3134645B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07202236A (ja) | 1995-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |