JPH01244669A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は太陽電池モジュールに関し、特にＣｄＳ／Ｃｄ
ＴｅもしくはＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ２系太陽電池モジュ
ール構造に係る。

従来の技術 最近エネルギー供給の一手段として太陽電池が注目され
ている。それは無限とも言えるクリーンな太陽エネルギ
ーから直接電気エネルギーが手経に取シ出せるからであ
る。しかしながら、太陽電池が大々的に普及するに至ら
ないのは、電力コストが高いためで、その根本原因は太
陽電池素子およびそのモジュール部分が高価であるため
である。

前者でのコスト引き下げの努力が行われているのは勿論
であるが、後者でのコスト引き下げも同様に重要で、そ
のための工夫がいろいろ試みられている。また太陽電池
素子の変化に応じ、それに見合ったパッケージが必要と
なっている。

従来の太陽電池モジュールは単結晶もしくは多結晶シリ
コン太陽電池素子等結晶型太陽電池素子の使用を前提に
して開発されたものが多く、■−■族化合物半導体太陽
電池素子や、■−■族／Ｉ÷■族化合物半導体太陽電池
素子等の薄膜型太陽電池素子を使用する場合には改良を
加えるべき点が多々残されている。

特に■−■族化合物半導体太陽電池のうち、ＣｄＳ／Ｃ
ｄＴｅ系太陽電池および■−■ルｑ−１［［−■族化合
物半導体太陽電池のうち、ＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ２系太
陽電池については、その太陽電池が以下に示すような特
有の挙動を示すため、特別のモジュール構造をもたせる
必要が生じている。

Ｃｄ　Ｓ／Ｃｄ　Ｔ　ｅ系太陽電池モジュールについて
述べると、例えば、第２図あるいは第３図に示されるよ
うな構造のものが発明されている（特開昭６２−１３２
３７１号、特願昭６３−２９２２６号）。これらはいず
れも、Ｃｄ　Ｓ／Ｃｄ　Ｔ　ｅ接合を光起電力部分とし
て含む太陽電池モジュール内部に酸素放出物を封入した
ものである。第２図は前述した発明の実施例における太
陽電池モジュール要部断面図である。Ｃｄ　Ｓ／Ｃｄ　
Ｔ　ｅ系太陽電池素子１は基板６の上（第２図では下）
に、周辺の余白２゜を残して直接形成されている。熱可
塑性樹脂層１゜は、酸素放出物５ｏを間にはさんで、Ｃ
ｄ５ｚＣｄＴｅ系太陽電池素子１のある部分と基板６の
外周部の余白２０をおおっている。さらに熱可塑性樹脂
層１ｏの外側は対面保護膜７がおおっている。熱可塑性
樹脂層１ｏは対面保護膜７を基板６の外周部の余白２０
等に接着している。第３図は後者の出願発明の実施例に
おける太陽電池モジュールの要部断面図である。Ｃｄ　
Ｓ／Ｃｄ　Ｔ　ｅ系太陽電池素子１は基板６の上（第３
図では下）に、周辺の余白２０を残して直接形成されて
いる。熱可塑性樹脂層１゜は、酸素放出物であるゼオラ
イトを間にはさんで、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池素子
１のある部分と基板６の外周部の余白２０をおおってい
る。さらに熱可塑性樹脂層１ｏの外側は対面保護膜７が
おおっている。熱可塑性樹脂層１０は対面保護膜７を基
板６の外周部の余白２０等に接着している。

発明が解決しようとする課題 以前のＣｄＳ／ＣｄＴｅ系もしくはＣｄＳ／ＣｕＩｎ５
ｓ系太陽電池モジユールでは素子に対する水分の侵入を
防ぐという点に重点がおかれて、モジュール化した時の
素子に対する酸素の影響については無関心であった。し
かし、最近になってＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池素子等
にとって、特に光照射時、高温時には素子周辺に存在す
る酸素が重大な影響をもつことが発見された。すなわち
第１表の参考例２に示すようにたとえばウェザ−メータ
ー光照射時では素子周辺に酸素が存在しないと、酸素が
存在する時に較べて、変換効率が極度に低くなるという
ことがわかった。この発明はモジュール中に酸素が存在
しないと変換効率が低くなるという問題を解決するもの
である。

なお前述した２つの発明は、この問題を解決する手段と
して、過酸化物とか、ゼオライトなど、酸素を放出する
物質を素子周辺に配置することによって酸素を供給し、
酸素濃度低下に伴う急激な劣化を防止しようとしたもの
である。

課題を解決するための手段 本発明は、Ｃｄ５７ＣｄＴｓもしくはＣｄ　Ｓ／Ｃｕ　
Ｉ　ｎＳ　ｅ２系太陽電池素子の素子被覆（パッシベー
ション）樹脂を従来のエポキシ系樹脂からフルオロオレ
フィンと炭化水素系ビニルエーテルモノマーとの交互共
重合体を基本骨格とするふっ素糸樹脂もしくはシリコン
系樹脂のいずれかに変えることによって、高温もしくは
光照射によって生じる素子周辺に存在する酸素濃度の低
下を防止し、それらの太陽電池素子を用いるモジュール
の信頼性の低下を抑制するものである。

作　　　用 従来、パッシベーション樹脂としては、上記出願の実施
例にも述べられているように、エポキシ系樹脂を使用し
て来た。その理由は、一つには、エポキシ系樹脂は硬化
において脱水反応を起こさないこと、つまり水分をバイ
プロダクトとして出さないことにあった。たびたび述べ
られているようにＣｄ　Ｓ／Ｃｄ　Ｔ　ｅ系もしくはＣ
ｄＳ／ＣｕＩｎ５ｅ２系太陽電池素子は水分を嫌うもの
なので、この点、好都合であった。二つには、上記反応
機構とも関連するが、バイプロダクトを産出しないから
、反応の進行に伴う体積収縮が小さく、素子部分に機械
的ストレスを与えないことが好都合であった。

それに、ポピユラーなため価格も比較的安価であるとい
う利点もあった。しかしエポキシ系樹脂シリコン系樹脂
に比べて、熱分解や光分解を起こし易い難点もある。そ
れら分解が起るとラジカルが生じ、酸素と反応するため
、素子周辺に存在する酸素を奪い、酸素濃度を低下させ
、ひいては太陽電池モジューｐの信頼性を低下させる重
大な欠点があることが判った。ふっ素系樹脂およびシリ
コン系樹脂は、エポキシ系樹脂に比べて熱および光に対
して安定であり、分解しにくいことは一般的に知られて
いるところであるが、ウェザ−メーターによる光照射テ
ストを行ったところ、第２表に示したように酸素濃度を
低下させにくいことがわかった。この酸素濃度を低下さ
せないことが、モジュールの信頼性を低下させにくく作
用するのである。

実施例 次に本発明を実施例と参考例により説明する。

実施例１ 第１図は本発明の実施例における太陽電池モジュールの
要部断面図である。ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池素子１
はガラス２の上（第１図では下）に、周辺の余白２０を
残して直接形成されている。熱可塑性樹脂層１０　、　
Ａｇ箔（はく）１１．Ａｌ箔保護樹、脂層１２の三層よ
シ形成されているバックシート１６は、ＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅ系太陽電池素子１のある部分とガラス２の外周部の余
白２ｏをおおっている。熱可塑性樹脂層１ｏはＡＩ箔１
１をガラス２の外周部の余白２０に接着する働きをして
いる。

ＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池素子１は、ここでは、ガラ
ス２として用いた１４ｃｍ角の無アルカリのほうけい酸
ガラス上に幅６．５ｎの余白２０を周辺に残してＣｄ　
Ｓｌ＊　、ついでＡｇ−Ｉｎ電極部を除いたＣｄＳ膜上
にＣｄＴｅ膜、さらにその上にＣ膜、そしてＡｑ電極が
形成されたものである。またＣｄＴｅ膜等のない部分に
Ａｑ−Ｉｎ！極が形成されたものである。そして最後に
それら全体はフルオロオレフィンと炭化水素系ビニルエ
ーテルモノマーとの交互共重合体を基本骨格とするふっ
素系樹脂とジインシアネートの混合硬化物で被覆した。

熱可塑性樹脂層１ｏには酸無水物を共重合して変性した
ポリエチレンを用い、Ａｌ箔保護樹脂層１２としてはポ
リエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）を用いた。こ
うして製作したモジュー〜では、バックシート１６は、
余白２ｏの部分のガラスによく接着した。

酸素放出物６ｏとしては２ｖの合成ゼオライトの脱水物
を用い空気層３０の中に封入した。

塗料層４ｏには不透明シリコン系樹脂を用い、余白２ｏ
に接着している熱可塑性樹脂層１０に直接太陽光が当た
らないようにした。

上記のようにして作成した太陽電池モジュールのサンシ
ャインウェザ−メーターによる信頼性テスト結果を、従
来のエポキシ系樹脂により素子被覆樹脂３を形成して作
成した太陽電池モジュールの結果（参考例１）とともに
第１表に示す。第１表に示すように素子被覆樹脂にふっ
素系樹脂を用いた太陽電池モジュールは変換効率の低下
が２チと小さいのに対し、従来のエポキシ系樹脂を用い
て作成した太陽電池モジュールのそれは２５％と太きか
った。

第１表　太陽電池モジュールの信頼性テスト結果（ウェ
ザ−メーター（デユーサイクル）１０００時間照射）矢
　素子周辺に酸素放出剤の配置なしの場合第２表　各種
素子被覆樹脂の光照射による劣化■ｍ収）（１４百角ガ
ラスに１２．８ｔＭ角に各種素子被覆樹脂を塗布し、一
定容量の空気を封入した状態にしてバックシートでシー
ルし、樹脂にサンシャインウェザ−メーター光連続照射
した後の酸素濃度を定量分析）実施例２ 素子被覆樹脂として表２に示したシリコン系樹脂１を使
用する以外は実施例１と同様の太陽電池モジュールを作
成した。表２に示したシリコン系樹脂１とは付加反応型
シリコン系樹脂でＳｉ原子にビニル基が結合したもの（
Ａ材）と８１原子に水素原子が結合したもの（Ｂ材）が
白金化合物触媒で反応する型のものである。

信頼性テスト結果を第１表に示した。シリコン系樹脂１
で太陽電池素子を被覆した、この型のモジュールの変換
効率の低下は３％と従来例のそれより小さかった。

実施例３ 素子被覆樹脂として表２に示したシリコン系樹脂２を使
用する以外は実施例１と同様の太陽電池モジュールを作
成した。シリコン系樹脂２とは縮合反応型シリコン系樹
脂で、Ｓ１原子にヒドロヤｐ基が結合したもの（Ｃ材）
と８１原子にイソプロペニオオキシｙ基が結合したもの
（Ｄ材）が有機すず化合物を触媒にして反応して脱アセ
トン反応を起す型のものである。

信頼性テスト結果を第１表に示しである。シリコン系樹
脂２を素子被覆樹脂として用いて作成したモジュールの
変換効率の低下は３．６％と、従来例にくらべて小さか
った。

実施例４ 素子被覆樹脂として表２に示したシリコン系樹脂３を使
用する以外実施例１と同様の太陽電池モジュールを作成
した。シリコン系樹脂３とは紫外線（ＵＶ）硬化型シリ
コン系樹脂でｓｉ原子にビニル基が結合したもの（Ｅ剤
）とＳｉ原子にメチル基が結合したもの（Ｆ剤）とが、
増感剤の助けを借りて、紫外線の照射で生じる遊離基に
より反応する型のものである。

信頼性テスト結果を第１表に示しである。シリコン系樹
脂３を素子被覆樹脂として用いて作成したモジュールの
変換効率の低下は４％と、エポキシ系樹脂の場合にくら
べて小さかった。

実施例６ 太陽電池素子としてＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ２系太陽電池
素子を形成する以外は実施例１と同様の太陽電池モジュ
ールを作成した。ＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ２系太陽電池素
子は１４ｃｍ角の無アルカリのほうけい酸ガラス上に幅
６．６絹の余白２０を周辺に残してＣｄＳ膜、ついでＡ
ｇ−Ｉ！１電極部を除いたＣｄＳ膜上にＣｕＩｎＳｅ２
膜、さらにその上にＣ１ｉ、そしてＡｑ電極が形成され
たものである。またＣｕＩｎＳｅ２膜等のない部分にＡ
ｇ−Ｉｎ電極が形成されたものである。そして最後にそ
れら全体はふっ素系樹脂でカバーされている。

上記のようにして作成した太陽電池モジュールをサンシ
ャインウェザ−メーター（デューサイク／Ｉ／）テスト
に１０００時間かけたところ変換効率の低下は１．８チ
と小さいのに対し、従来のエポキシ系樹脂を用いて作成
した太陽電池モジュールの低下は１９％と大きかった。

発明の効果 以上、実施例の中でも説明したように、ＣｄＳ／ＣｄＴ
ｅもしくはＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ２系太陽電池素子の素
子被覆樹脂をふっ素系樹脂もしくはシリコン系樹脂で形
成することの効果は著しく、ウェザ−メーター光照射下
での太陽電池モジュールの性能低下を抑制する効果があ
った。

第１表に参考例２として示しであるように酸素放出剤を
封入しないで素子周辺の酸素濃度を低くした時の変化効
率の低下は４１％にも至っている。

この参考例２の結果からも分るように、ガラスと、同ガ
ラスの周辺部で接着するバックシートが形成する密閉空
間の中にＣｄＳ／ＣｄＴｅもしくはＣｄＳ　／ＣｕＩｎ
Ｓｅ２系太陽電池素子がある場合、その密閉空間内の酸
素濃度が低いと、太陽電池モジューｌしの信頼性が低下
する。本発明のふっ素糸樹脂もしくはシリコン系樹脂は
、光が直接当っても分解しにくく、その故に酸素を消費
しないため、結局、信頼性の低下を抑える効果が発揮さ
れるわけである。

単位太陽電池素子１個で太陽電池モジュールを形成する
場合は、周辺余白を除いた全面にＣｄＳ膜を形成するの
で、素子被覆樹脂が、ガラスを通過した太陽光線に直接
さらされることはないが、必要電圧を得るために、単位
太陽電池素子を２個以上接続する場合、単位太陽電池素
子と単位太陽電池素子の間に必ず素子被覆樹脂が形成さ
れ、その部分が、ガラスを通過した太陽光線に直接さら
される。従って高電圧太陽電池モジュールの場合程、太
陽光にさらされる樹脂面積が広くなり、その部分の樹脂
の適否が、太陽電池モジュールの信頼性に大きくかかわ
ってくる。

本発明の効果は高電圧太陽電池モジュールにおいて、よ
シ大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の太陽電池モジュールの要部
拡大断面図、第２図、第３図は従来の太陽電池モジュー
ルの要部拡大断面図である。 １・・・・・・Ｃｄ　Ｓ／Ｃｄ　Ｔ　ｅ系太陽電池素子
、２・・・・・・ガラス、３・・・・・・素子被覆樹脂
、１ｏ・・・・・・熱可塑性樹脂、１１・・・・・・Ａ
ｌ箔、１２・・・・・・ＡＩ箔保護樹脂層、１５・・・
・・・バックシート、２０・・・・・・余白、３０・・
・・・・空気層、４ｏ・・・・・・塗料層、６ｏ・・・
・・・酸素放出物。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／／
−−−ＡＱ箔 ／２−−−　Ｍ箔＆鏝Ｊｆ届１ １５−　バ°・７クシート ２θ−−一公白 、ＳＯ−一訣Ｘ蚊巴物 第　１　図 ／　　　　　Ｃｃｔｓ／Ｃｃ１７ｅ７ＪＣＮ２訂池ｆ；
；：ｊ６−３Ｅ板 ７−−＃飴裸饋願 、５−６−９未放因物 第２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣｄＳ／ＣｄＴｅもしくはＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ
   ＿２接合を光起電力部分として含み、該光起電力部分が
   ガラス、金属部材およびこの両者を接着する樹脂層から
   成る密閉空間内に空気とともに存在する太陽電池モジュ
   ールであって、該光起電力部分が、ふっ素系樹脂もしく
   はシリコン系樹脂により被覆されている太陽電池モジュ
   ール。
2. （２）ふっ素系樹脂が、フルオロオレフィンと炭化水素
   系ビニルエーテルモノマーとの交互共重合体を基本骨格
   とする特許請求の範囲第１項記載の太陽電池モジュール
   。
3. （３）シリコン系樹脂が付加反応型、縮合反応型もしく
   は紫外線硬化型のいずれかである特許請求の範囲第１項
   記載の太陽電池モジュール。
4. （４）酸素放出物が密閉空間内に封入されている特許請
   求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の太陽電池
   モジュール。
5. （５）ガラスと金属板を接着する樹脂層が熱可塑性樹脂
   である特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記
   載の太陽電池モジュール。
6. （６）熱可塑性樹脂が酸無水物を共重して変性したポリ
   エチレンである特許請求の範囲第６項記載の太陽電池モ
   ジュール。