JP5855995B2

JP5855995B2 - 光電変換モジュール

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Publication number: JP5855995B2
Application number: JP2012071127A
Authority: JP
Inventors: 優永田; 康治宮本; 棚橋　成夫; 成夫棚橋; 徳一山地
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP2013206926A

Description

本発明は光電変換モジュールに関する。

太陽光発電等に使用される光電変換モジュールは、様々な種類のものがある。その中でも、ＣＩＳ系（銅インジウムセレナイド系）、ＣＩＧＳ系（銅インジウムガリウムセレナイド系）等のカルコパイライト系の材料は、比較的低コストで大面積の光電変換モジュールを容易に製造できる点から、研究開発が進められている。

このカルコパイライト系の光電変換モジュールは、ガラス基板などの第１基板上に、金属裏面電極層、光吸収層およびバッファ層から成る光電変換層、および窓層となる透明電極層を順次成膜した積層体を備えている。さらに、このような光電変換モジュールは、上記した積層体上に充填材としてエチレンビニルアセテート共重合体（以下、ＥＶＡという）と、このＥＶＡの上に白色強化ガラスなどから成る第２基板を積層し、これらを減圧下で加熱加圧し、一体化されてなる（例えば、特許文献１参照）。

このような光電変換モジュールにおいては、外部から水分が浸入した場合、光電変換部などが劣化し、光電変換効率が低下する場合がある。そのため、このような光電変換モジュールでは、水分を吸着する吸着剤を含有させた封止部材を外周部に配置し、防水効果を高める場合がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１２３７２５号公報特表２０１０−５４１２６５号公報

特許文献２に開示されているように、上述の吸着剤として、水分を物理吸着するゼオライトを用いた場合、光電変換モジュールの周囲の温度および湿度に応じて、ゼオライトが吸着した水分を放出する場合がある。そのため、この放出された水分は、光電変換部に浸入する可能性があった。

一方で、吸着剤として、水分を化学吸着する酸化カルシウム（ＣａＯ）のようなアルカリ土類金属酸化物を用いた場合、吸着剤が水分と化学反応を起こし他の物質に変化する。この化学反応は、主として不可逆反応として進行する。それゆえ、このような吸着剤では、一度水分を吸着してしまうと吸着効果が低下するため、長期的に水分の浸入を低減しにくくなる。

本発明の１つの目的は光電変換モジュールの内部への水分の浸入を低減し、信頼性の高い光電変換モジュールを提供することにある。

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールは、一主面同士が対向するように配置されている第１基板および第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に配置されている光電変換部とを有する。さらに、本実施形態では、前記第１基板および前記第２基板の間において前記光電変換部を囲うように配置されている第１封止部材と、前記第１基板および前記第２基板の間において前記第１封止部材を囲うように配置されている第３封止部材と、前記第１基板および前記第２基板の間において前記第３封止部材を囲うように配置されている第２封止部材とを備えている。そして、本実施形態において、前記第２封止部材における水分の拡散係数は、前記第１封止部材における水分の拡散係数よりも大きく、前記第３封止部材の飽和吸水率は、前記第１封止部材の飽和吸水率よりも大きい。

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールによれば、光電変換モジュールの内部に浸入してくる水分を外部に放出して、内部に位置する光電変換部に到達する水分の量を低減することができる。これにより、水分による光電変換部の劣化を低減し、光電変換モジュールの信頼性が向上する。

本発明の実施形態に係る光電変換モジュールの光電変換部の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。本発明の実施形態に係る光電変換モジュールを示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ面における断面図である。本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールの端部の構造の一例を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールを示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は光電変換モジュール端部の構造の一例を示す断面図である。

本発明の光電変換モジュールの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図１には、後述する光電変換セルの配列方向をＸ軸とする右手系のＸＹＺ座標が付してある。まず、光電変換モジュールの一部である光電変換部について説明する。

＜光電変換部＞
光電変換部１は、第１基板２の一主面上に設けられている。そして、この光電変換部１は、下部電極３と、光吸収層４およびバッファ層５を備えた光電変換層と、透光性導電層６および集電電極７を備えた上部電極とを有する。この光電変換部１では、下部電極３および上部電極で挟まれた光吸収層４およびバッファ層５により光電変換が行なわれる。

また、光電変換部１では、複数の光電変換セル１ａ、１ｂが電気的に接続される態様を成している。具体的には、図１に示すように、一方の光電変換セル１ａの上部電極（集電電極７）と、一方の光電変換セル１ａに隣り合う他方の光電変換セル１ｂの下部電極３とが電気的に接続されている。これにより、隣接する光電変換セル１ａ、１ｂは、図１中のＸ方向に沿って直列接続され、第１基板２上で集積化されている。

次に、光電変換部１の各部材について説明する。

下部電極３は、一方向（図１（ａ）（ｂ）のＸ方向）に互いに間隔をあけて第１基板２の一主面上に複数配置されている。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、上記間隔に対応する間隙Ｐ１によって互いに離間した３つの下部電極３が設けられている。なお、下部電極３の個数については、図１に示したものに限られない。このような下部電極３は、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）または金（Ａｕ）等の金属またはこれらの合金を含む薄膜であればよい。また、これらの金属が積層されてなる構造体であってもよい。この下部電極３は、例えば、第１基板２上にスパッタリング法または蒸着法等で厚さ０．２〜１μｍ程度に形成される。

光吸収層４は、下部電極３上に配置されている。光吸収層４は、例えば、化合物半導体を含んでいる。このような化合物半導体としては、例えば、カルコゲン化合物半導体が挙
げられる。カルコゲン化合物半導体は、カルコゲン元素である硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）またはテルル（Ｔｅ）を含むものである。カルコゲン化合物半導体としては、例えば、Ｉ-III-VI化合物半導体がある。I-III-VI化合物半導体とは、Ｉ-Ｂ族元素（１１族元素ともいう）とIII-Ｂ族元素（１３族元素ともいう）とVI-Ｂ族元素（１６族元素ともいう）
との化合物半導体であり、カルコパイライト構造を有し、カルコパイライト系化合物半導体と呼ばれる（ＣＩＳ系化合物半導体ともいう）。I-III-VI化合物半導体としては、例えば、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ_２）、二セレン化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２）、二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）_２）、二イオウ化銅インジウム・ガリウム（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ_２）又は薄膜の二セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム等の多元化合物半導体薄膜がある。なお、光吸収層４が含む化合物半導体は、上記したＩ-III-VI化合物半導体だけでなく、例えば、銅（Ｃｕ）、
亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）を含む、ＣＺＴＳ系のものであってもよい。このようなＣＺＴＳ系化合物半導体は、例えばＣｕ_２ＺｎＳｎＳ_４が挙げられる。ＣＺＴＳ系化合物半導体は、I-III-VI化合物半導体のようにレアメタルを使用していないため、材料を確保しやすい。また、光吸収層４は、例えば、ｐ型の導電形を有し、厚さが１〜３μｍ程度である。

光吸収層４は、例えば、スパッタリング法または蒸着法等のような真空プロセスによって形成される。また、光吸収層４は、塗布法あるいは印刷法と称されるプロセスによっても形成される。塗布法または印刷法では、例えば、光吸収層４に主として含まれる元素の錯体溶液が下部電極層２の上に塗布され、その後、乾燥および熱処理が行われる。

バッファ層５は、光吸収層４の＋Ｚ側の主面の上に設けられており、光吸収層４の第１導電型とは異なる第２導電型（ここではｎ型の導電型）を有する半導体を主に含む。なお、導電型が異なる半導体とは、伝導担体（キャリア）が異なる半導体である。また、光吸収層４の導電型がｎ型であり、バッファ層５の導電型がｐ型であってもよい。ここでは、バッファ層５と光吸収層４との間にヘテロ接合領域が形成されている。このため、光電変換セルＲａでは、ヘテロ接合領域を形成する光吸収層４とバッファ層５とにおいて光電変換が生じ得る。

バッファ層５は、化合物半導体を主に含む。バッファ層５に含まれる化合物半導体としては、例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化インジウム（Ｉｎ_２Ｓ_３）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、セレン化インジウム（Ｉｎ_２Ｓｅ_３）、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられる。そして、バッファ層５が１Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していれば、リーク電流の発生が低減され得る。なお、バッファ層５は、例えば、ケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等によって形成され得る。

また、バッファ層５は、光吸収層４の一主面の法線方向（＋Ｚ方向）に厚さを有する。この厚さは、例えば、１０ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下に設定される。バッファ層５の厚さが１００ｎｍ以上で且つ２００ｎｍ以下であれば、バッファ層５の上に透光性導電層６がスパッタリング法等で形成される際に、バッファ層５においてダメージが生じ難くなる。

透光性導電層６は、バッファ層５の＋Ｚ側の主面の上に設けられており、例えば、ｎ型の導電型を有する透明の導電層（透明導電層とも言う）である。この透光性導電層６は、光吸収層４において生じた電荷を取り出す電極（取出電極とも言う）として働く。透光性導電層６は、バッファ層５よりも低い抵抗率を有する材料を主に含む。透光性導電層６には、いわゆる窓層と呼ばれるものが含まれてもよいし、窓層と透明導電層とが含まれても
よい。

透光性導電層６は、禁制帯幅が広く且つ透明で低抵抗の材料を主に含んでいる。このような材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛の化合物、錫が含まれた酸化インジウム（ＩＴＯ）、および酸化錫（ＳｎＯ_２）等の金属酸化物半導体等が採用され得る。酸化亜鉛の化合物は、アルミニウム、ボロン、ガリウム、インジウム、およびフッ素のうちの何れか１つの元素等が含まれたものである。

透光性導電層６は、スパッタリング法、蒸着法または化学的気相成長（ＣＶＤ）法等によって形成され得る。透光性導電層６の厚さは、例えば、０．０５μｍ以上で且つ３．０μｍ以下である。ここで、透光性導電層６が、１Ω・ｃｍ未満の抵抗率と、５０Ω／□以下のシート抵抗とを有していれば、透光性導電層６を介して光吸収層４から電荷が良好に取り出され得る。

バッファ層５および透光性導電層６が、光吸収層４が吸収し得る光の波長帯域に対して、光を透過させ易い性質（光透過性とも言う）を有していれば、光吸収層４における光の吸収効率の低下が低減され得る。また、透光性導電層６の厚さが０．０５μｍ以上で且つ０．５μｍ以下であれば、透光性導電層６における光透過性が高められると同時に、光電変換によって生じた電流が良好に伝送され得る。更に、透光性導電層６の絶対屈折率とバッファ層５の絶対屈折率とが略同一であれば、透光性導電層６とバッファ層５との界面で光が反射することで生じる入射光のロスが低減され得る。

集電電極７は、透光性導電層６の＋Ｚ側の主面（一主面とも言う）の上に設けられている線状の線状部７ａ（線状電極部とも言う）と、線状部７ａと電気的に接続されるとともにＺ方向に延びる接続部７ｂを有している。そして、例えば、光電変換セル１ａの透光性導電層６によって集められた電荷は、線状部７ａによって更に集められ、接続部７ｂを介して隣接する光電変換セル１ｂに伝達され得る。

この線状部７ａが設けられることで、透光性導電層６における導電性が補われるため、透光性導電層６の薄層化が可能となる。その結果、電荷の取り出し効率の確保と、透光性導電層６における光透過性の向上とが両立し得る。なお、線状部７ａが、例えば、銀等の導電性が優れた金属を主に含んでいれば、光電変換部１における変換効率が向上し得る。なお、線状部７ａに含まれる金属としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル等であってもよい。

また、線状部７ａの幅は、５０〜４００μｍ以下であれば、隣接する光電変換セル間における良好な導電が確保されつつ、光吸収層４への光の入射量の低下が低減され得る。１つの光電変換セルに複数の線状部７ａが設けられる場合、該複数の線状部７ａの間隔は、例えば、２．５ｍｍ程度であればよい。

なお、線状部７ａの表面が、光吸収層４が吸収し得る波長領域の光を反射する性質を有していれば、光電変換部１がモジュール化された際に、線状部７ａの表面で反射した光が、モジュール内で再び反射して光吸収層４に入射し得る。これにより、光電変換部１における変換効率が向上し得る。このような表面が形成されるためには、例えば、透光性の樹脂に光反射率の高い銀等の金属粒子が添加されたペーストが透光性導電層６の一主面上に塗布され、その後の乾燥によって該ペーストが固化されることで線状部７ａが形成されればよい。また、例えば、アルミニウム等の光反射率の高い金属が線状部７ａの表面に蒸着されてもよい。

接続部７ｂは、光吸収層４およびバッファ層５を分離する間隙Ｐ２内に配置されている
。この接続部７ｂは、線状部７ａと電気的に接続している。そして、例えば、光電変換セル１ａ内に位置する接続部７ｂは、間隙Ｐ２を通って隣の光電変換セル１ｂから延伸されている下部電極３に接続するような垂下部を有している。これにより接続部７ｂは、図１（ａ）において、光電変換セル１ａの上部電極（透光性導電層６および線状部７ａ）と、光電変換セル１ｂの下部電極３とを電気的に接続できる。なお、図１（ａ）（ｂ）では、透光性導電層６に電気的に接続された光電変換セル１ａの線状部７ａと光電変換セル１ｂの下部電極３とを直に接続しているが、この形態に限られない。接続部７ｂは、例えば、間隙Ｐ２に配置されるバッファ層５および透光性導電層６の少なくとも一方を介して光電変換セル１ａの上部電極と光電変換セル１ｂの下部電極３とを電気的に接続する形態であってもよい。

接続部７ｂは、線状部７ａと同様の材質、方法で作製してもよい。そのため、接続部７ｂは、線状部７ａの形成と同時に行なってもよい。それゆえ、接続部７ｂは、線状部７ａの一部であってもよい。

次に、光電変換部１の製造方法の一例について説明する。

まず、洗浄した青板ガラスなどの第1基板２の外周部から内側に３〜２０ｍｍ程度を除
く略全面にモリブデン等の金属をスパッタリング法で成膜し、下部電極３を形成する。次いで、下部電極３の所望の位置にＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）レーザ等を照射して間隙Ｐ１を形成し、下部電極３をパターニングする。その後、パターンニングされた下部電極３上に光吸収層４をスパッタ法、蒸着法または印刷法などを用いて成膜する。次に、光吸収層４上にバッファ層５をケミカルバスデポジション法（ＣＢＤ法）等で成膜する。次いで、スパッタリング法または有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等でバッファ層５上に透光性導電層６を成膜する。次に、メカニカルスクライビング等で間隙Ｐ２を形成して、光吸収層４、バッファ層５および透光性導電層６をパターニングする。次いで、透光性導電層６上にスクリーン印刷法等で金属ペーストを塗布した後、焼成して集電電極７を形成する。その後、メカニカルスクライビング等で間隙Ｐ３を形成し、複数の光電変換セルを構成するようにパターニングすることによって、光電変換部１が作製される。

＜光電変換モジュール＞
次に、本発明の実施形態に係る光電変換モジュールについて説明する。

本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールＭは、図２に示すように、光電変換部１、第１基板２、第２基板８、充填材９、第１封止部材１０および第２封止部材１１を備えている。

第１基板２は、光電変換部１を支持するためのものである。このような第１基板２としては、例えば、厚さ１〜３ｍｍ程度のソーダライムガラス（ＳＬＧ）が挙げられる。

第２基板８は、光電変換部１等を外部から保護する機能を有している。また、本実施形態では、第２基板８側から光が入射される。それゆえ、第２基板８は、光透過率の良い白板強化ガラスなどが使用できる。なお、第２基板８の形状は、第１基板２とほぼ同等のものであればよい。第２基板８は、その一主面が第１基板２の一主面と対向するように配置されている。そして、第２基板８の一主面と第１基板２の一主面との間に光電変換部１が配置されている。

充填材９は、図２（ｂ）に示すように、第１基板２および第２基板８の互いに対向する一主面間に充填されている。また、充填材９は、第１基板２の一主面上の光電変換部１と
、第２基板８の一主面との間にも充填されている。

充填材９は、主として光電変換部１を保護する機能を有しており、図２（ｂ）に示すように、光電変換部１を覆うように配置されている。このような充填材９としては、例えば共重合したエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を主成分とする樹脂が挙げられる。なおＥＶＡには、樹脂の架橋を促進すべく、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤が含まれていてもよい。また、ＥＶＡにより、第１基板２と第２基板８とを接着し、一体化することができる。

第１封止部材１０および第２封止部材１１は、第１基板２および第２基板８を平面視して、光電変換部１を取り囲むように、第１基板２および第２基板８の間に配置されている。これにより、第１封止部材１０および第２封止部材１１は、第１基板２と第２基板８との間から光電変換部１側に入ってくる異物の浸入を低減する機能を有している。このような異物としては、例えば、外部から浸入する水分が挙げられる。また、この第１封止部材１０は、図２（ｂ）に示すように、第２封止部材１１よりも光電変換部１側に配置されている。換言すれば、第２封止部材１１は、第１基板２および第２基板８を平面視して、第１封止部材１０を囲うように配置されている。また、本実施形態において、第１封止部材１０は、充填材９と接触するように配置されている。これにより、本実施形態では、第１封止部材１０と充填材９との隙間の発生を低減することができるため、外部からの応力に対して略均一な剛性を維持することができる。

そして、本実施形態において、第２封止部材１１における水分の拡散係数は、第１封止部材１０における水分の拡散係数よりも大きい。これにより、例えば、光電変換モジュールＭを屋外に配置した場合、気温の高い晴天時等において、第２封止部材１１で吸着された水分が、再度、外部に放出されやすくなる。その結果、光電変換部１に到達する水分量、すなわち、光電変換モジュールＭ内に残存する水分量を低減できるため、光電変換モジュールＭの信頼性が向上する。

一方で、第１封止部材１０における水分の拡散係数は、第２封止部材１１における水分の拡散係数よりも小さい。これにより、第２封止部材１１側から第１封止部材１０に浸透してきた水分が、第１封止部材１０を介して光電変換部１側に拡散されにくい。その結果、上記水分の光電変換部１に到達する時間を遅らせることができる。そして、このような水分は、光電変換部１に到達する前に、上述したような晴天時に第１封止部材１０から第２封止部材１１側に拡散して外部に放出され得る。それゆえ、第１封止部材１０に浸透した水分は、光電変換部１に到達しにくい。これにより、水分による光電変換部１の劣化が低減される。その結果、光電変換モジュールＭの信頼性が向上する。

第１封止部材１０を構成する母材としては、例えば、ブチルゴム系封止材（４０℃における拡散係数：３．０３×１０^−８ｃｍ^２／ｓｅｃ）、ＥＶＡ（４０℃における拡散係数：２．０８×１０^−７ｃｍ^２／ｓｅｃ)、環状オレフィン系重合体（４０℃における拡散
係数：１．３７×１０^−５ｃｍ^２／ｓｅｃ)、ポリスチレン系封止材（４０℃における拡
散係数：１．４５×１０^−５ｃｍ^２／ｓｅｃ)が用いられる。なお、上述した水分の拡散
係数は、第１封止部材１０の主成分となる母材の値を指す。また、第１封止部材１０には、上記した母材が９０質量％以上含有されていればよく、別途、他の材料が含有されていてもよい。

また、第１封止部材１０には、吸湿剤が含有されていてもよい。この吸湿剤は、水分と化学反応を伴って、化学吸着する性質を有している。そのため、第１封止部材１０に到達した水分は、吸湿剤の強い吸着力で吸着され、光電変換部１まで浸入しにくくなる。それゆえ、第１封止部材１０は、光電変換部１への水分の浸入を低減できる。このような吸湿
剤としては、例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、硫酸ナトリウム無水塩（Ｎａ_２ＳＯ_４）、硫酸銅無水塩（ＣｕＳＯ_４）または硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）などが挙げられる。上記した酸化カルシウムは、低湿度での水分吸収容量が大きく、潮解しにくい性質を有しているため、低湿度の環境下においても吸着力を維持しやすい。このような吸湿剤の粒径は、例えば、０．５〜１０μｍ程度であればよい。また、第１封止部材１０の材料としてポリスチレン系封止材を用い、吸湿剤として酸化カルシウムを用いる場合、第１封止部材１０は、ポリスチレン系封止材１００重量部に対し、酸化カルシウムを１０〜５０重量部程度含有させればよい。これにより、第１封止部材１０は、第１基板２および第２基板８とポリスチレン系封止材との接着強度を維持しつつ、水分の吸着効果を得やすくなる。

第２封止部材１１の母材としては、例えば、環状オレフィン系重合体（４０℃における拡散係数：１．３７×１０^−５ｃｍ^２／ｓｅｃ）、ポリスチレン系封止材（４０℃における拡散係数：１．４５×１０^−５ｃｍ^２／ｓｅｃ）、ポリカーボネイト系封止材(４０℃
における拡散係数：１．６６×１０^−５ｃｍ^２／ｓｅｃ）が用いられる。なお、上述した水分の拡散係数は、第２封止部材１１の主成分となる母材の値を指す。また、第１封止部材１０には、上記した母材が９０質量％以上含有されていればよく、別途、他の材料が含有されていてもよい。

また、第２封止部材１１には、水分を物理吸着する吸着剤が含有されていてもよい。このような吸着剤は、表面において水分を物理吸着する。この物理吸着は、吸着剤の表面と水分との間に発生するファンデルワールス力により水分が吸着されるため、化学吸着に比べて吸着力が弱い。そのため、吸着剤は、温度と湿度などの条件により、水分を脱離する機能を有している。これは、吸着剤が水分を脱着しているとも言う。それゆえ、第２封止部材１１内の吸着剤で吸着された水分は、所定の温度の条件下、例えば、晴天時のような高温時に吸着剤から脱離される。これにより、第２封止部材１１から外部に水分が放出されやすくなる。このような吸着剤としては、例えば、多孔質表面を持つ無機物質などが用いられる。具体的には、ゼオライトなどのモレキュラーシーブ、シリカゲル（ＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）、アルミナ、アロフェンまたは活性炭などが挙げられる。例えば、ゼオライトは、６０℃程度で水分を放出することができる。それゆえ、ゼオライトは、一般的な晴天時において、光電変換モジュール自体が発熱した温度で乾燥されることにより、水分を外部に放出することができる。また、ゼオライトは、吸湿、放湿の反応速度が上記した他の物質よりも速いため、効率良く水分の吸着および脱着ができる。このような吸着剤の粒径は、例えば、０．５〜１０μｍ程度である。また、第２封止部材１１としてとしてポリカーボネイト系封止材を用い、吸着剤としてゼオライトを用いる場合、第２封止部材１１は、ポリカーボネイト系封止材１００重量部に対し、ゼオライトを１０〜５０重量部程度含有させればよい。これにより、第２封止部材１１は、第１基板２および第２基板８とポリカーボネイト系封止材との接着強度を維持しつつ、水分の吸着効果を得やすくなる。

第１封止部材１０および第２封止部材１１における水分の拡散係数は、以下のように測定できる。

まず、各封止部材の母材の一部を厚みtのシート状に成形して試験片を作製する。次い
で、ＪＩＳＫ７１９２Ｂに準拠した方法を用いて、試験片を透過する水分量を測定す
る。このとき、水分の透過開始からの時間（ｓｅｃ）を横軸とし、透過した水分量の積分値（ｇ／ｃｍ^２）を縦軸として数値をプロットしたグラフを作成する。このグラフにおいて、数値をプロットして得られた線が略一定の傾きとなった領域について、最小二乗法を用いて直線近似を行ない、横軸と交差する時間を求める。この時間を遅れ時間θとする。そして、拡散係数Ｄの算出式であるＤ＝ｔ^２／（６θ）に遅れ時間θおよび厚みｔの数値
を当てはめることによって、各封止部材の拡散係数が算出される。

また、第２封止部材１１の飽和吸水率は、第１封止部材１０の飽和吸水率よりも小さくてもよい。これにより、外部から第２封止部材１１に取り込まれる水分量が低減される。一方で、第１封止部材１０の飽和吸水率を高めることによって、第１封止部材１０が取り込む水分量が高まり、第１封止部材１０に水分が浸透してきても、光電変換部１側に浸透させてにくくできる。上述のような飽和吸水率の関係を満たす母材の材料の組み合わせとしては、例えば、第１封止部材１０にブチルゴム系封止材（４０℃における飽和吸水率：０．０１９２ｇ／ｃｍ^３）、ＥＶＡ（４０℃における飽和吸水率：０．０４９ｇ/ｃｍ^３
）を用いた場合、第２封止部材１１としては、例えば、ポリカーボネイト系封止材（４０℃における飽和吸水率：０．００２４ｇ／ｃｍ^３）を用いればよい。なお、上述した水分の飽和吸水率は、第１封止部材１０または第２封止部材の主成分となる母材の値を指す。

また、第１封止部材１０および第２封止部材１１の飽和吸水率は、以下のように測定できる。

まず、各封止部材の母材の一部を厚みtのシート状に成形して試験片を作製する。次い
で、ＪＩＳＫ７１２９Ｂに準拠した方法を用いて、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）および
拡散係数Ｄを求める。次いで、飽和吸水率Ｃの算出式であるＣ＝ＷＶＴＲ×ｔ／Ｄに厚みｔおよび拡散係数Ｄの数値を当てはめることによって、各封止部材の飽和吸水率が算出される。

次に、光電変換モジュールＭの製造方法の一例について説明する。

まず、上述した製法により、第１基板２上に光電変換部１を形成する。次に、第１基板２の光電変換部１が形成されていない外周側部分に、光電変換部１を取り囲むように第１封止部材１０を塗布する。次いで、第１封止部材１０を囲むように第２封止部材１１を塗布する。この第１封止部材１０および第２封止部材１１の塗布は、それぞれの封止部材の前駆体をディスペンサーなどの吐出装置に充填し、吐出口から所定量の前駆体を吐出して、第１基板２の外周部の所定部分に塗布する。このとき、各々の封止部材の前駆体は、第１基板２の外周側に２〜８ｍｍ程度の幅で設ければよいまた、各封止部材の前駆体の界面部には、両者が混ざり合う部分があってもよい。

次いで、光電変換部１上に、ＥＶＡなどの充填材９、第２基板８の順でそれぞれ載置する。次に、各部材が積層された積層体をラミネート装置にセットし、５０〜１５０Ｐａ程度の減圧下で１００〜２００℃程度の温度で１５〜６０分間程度加熱しながら加圧して一体化することにより、光電変換モジュールＭを作製できる。なお、この第１封止部材１０および第２封止部材１１の前駆体は、テープ状に成型したものを、所定の位置に載置することで代用してもよい。

次に本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールについて説明する。

光電変換モジュールＭ１は、図３に示すように、第３封止部材１２を備えている点で光電変換モジュールＭの構成と異なっている。本実施形態において、第３封止部材１２は、第１基板２および第２基板８の間において、第１封止部材１０を囲うように配置されている。そのため、第１基板２および第２基板８の間において、第２封止部材１１が第３封止部材１２を囲うように配置されている。また、第１乃至第３封止部材は、互いに接着するように配置されている。このとき、第３封止部材１２の飽和吸水率は、第１封止部材１１の飽和吸水率よりも大きくてもよい。これにより、第１封止部材１０に浸透し得る水分を第３封止部材１２で取り込むことができる。その結果、光電変換部１に到達し得る水分量
が低減されるため、光電変換モジュールＭ１の信頼性がより向上する。

このような第３封止部材１２の材質は、第１および第２封止部材の材質から上記した飽和吸水率の大小関係を満たすものを適宜選択すればよい。また、上述した水分の飽和吸水率は、第３封止部材１２の主成分となる母材の値を指す。そのため、例えば、第１封止部材１０にブチルゴム系封止材を用いた場合、第３封止部材１２はＥＶＡが用いられる。

また、本発明の他の実施形態に係る光電変換モジュールＭ２は、図４（ａ）に示すように、第１基板２および第２基板８の周囲を保持するフレーム１３を有している点で、光電変換モジュールＭと異なっている。そして、この光電変換モジュールＭ２において、フレーム１３は、第１基板２および第２基板８を平面透視して、第２封止部材１１と重なる部分を有するように配置されている。換言すれば、フレーム１３は、図４（ｂ）に示すように、Ｚ方向において、第２封止部材１１の直上および直下にそれぞれ重なり部１３ａ、１３ｂを有している。なお、図４において、第１基板２および第２基板８を平面透視するとは、ＸＹ平面で平面透視することを指す。さらに、光電変換モジュールＭ２において、フレーム１３は、第２封止部材１１との重なり部１３ａ、１３ｂが金属で形成されている。これにより、本実施形態では、比較的熱伝導率の高い金属で構成された重なり部１３ａ、１３ｂより第２封止部材１１に熱が伝わりやすくなる。その結果、本実施形態では、上記熱によって第２封止部材１１が温められることにより、第２封止部材１１に取り込まれた水分が外部に放出されやすくなるため、光電変換部１への水分の浸入をより低減できる。また、本実施形態では、フレーム１３を第１基板２および第２基板８の外周部に設ける点においてでも、水分の浸入を低減できる。

フレーム１３は、第１基板２および第２基板８の外周における端部を重なり部１３ａ、１２ｂで挟み込むように固定する態様を成している。このようなフレーム１３の材質としては、例えば、アルミニウムおよびステンレス等が挙げられる。なお、本実施形態では、少なくとも、フレーム１３の重なり部１３ａ、１３ｂが金属で構成されていればよいが、フレーム１３全体を金属で形成すれば、より多くの熱を重なり部１３ａ、１３ｂの近傍に位置する第２封止部材１１に伝えることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。例えば、光電変換モジュールは、上述のＣＩＳ系などのカルコパイライト系光電変換モジュールに限定されるものではなく、アモルファスシリコンや微結晶シリコンを使用した薄膜太陽電池、カドミウムおよびテルルよりなる光電変換部を有するＣｄＴｅ系の光電変換モジュールに適用できる。また、シリコン基板を用いた結晶系シリコン太陽電池等の光電変換モジュールにも適用可能である。

Ｍ、Ｍ１、Ｍ２：光電変換モジュール
１：光電変換部
１ａ、１ｂ：光電変換セル
２：第１基板
３：下部電極
４：光吸収層
５：バッファ層
６：透光性導電層
７：集電電極
７ａ：線状部
７ｂ：接続部
８：第２基板
９：充填材
１０：第１封止部材
１１：第２封止部材
１２：第３封止部材
１２：フレーム
１２ａ、１２ｂ：重なり部分
Ｐ１〜Ｐ３：間隙

Claims

一主面同士が対向するように配置されている第１基板および第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板の間に配置されている光電変換部と、
前記第１基板および前記第２基板の間において前記光電変換部を囲うように配置されている第１封止部材と、
前記第１基板および前記第２基板の間において前記第１封止部材を囲うように配置されている第３封止部材と、
前記第１基板および前記第２基板の間において前記第３封止部材を囲うように配置されている第２封止部材とを備え、
前記第２封止部材における水分の拡散係数は、前記第１封止部材における水分の拡散係数よりも大きく、前記第３封止部材の飽和吸水率は、前記第１封止部材の飽和吸水率よりも大きい、光電変換モジュール。
前記第２封止部材の飽和吸水率は、前記第１封止部材の飽和吸水率よりも小さい、請求項１に記載の光電変換モジュール。
前記第１封止部材および第３封止部材に、吸湿剤が含有されている、請求項１または２に記載の光電変換モジュール。