JPH0476231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽電池モジユールの下部基板となる
改良された裏面保護シートに関するものである。
更に詳しくは保護シートの防湿用皮膜として電気
絶縁性のガラス皮膜を用いる事で、従来アルミニ
ウム箔を使用した場合の太陽電池素子の電極部と
裏面保護シートとの短絡による絶縁不良のトラブ
ルを防ぐことを意図したものである。

近年、石油を主体とする既存のエネルギー源の
枯渇が指摘され、代替エネルギー源の開発が必要
となつてきており、この中で太陽光発電はクリー
ンなエネルギー源として、また無尽蔵な太陽幅射
エネルギー源を利用するものとして、その早急な
実用化が望まれている。太陽光発電は、太陽電池
により太陽の輻射エネルギーを直接電気エネルギ
ーに変えるものであり、この機能は一般にはシリ
コン半導体、セレン半導体などの量子効果を利用
することにより得られるが、シリコン半導体など
は、直接外気にさらされるとその機能が低下す
る。

太陽電池モジユールの基本的な機能は、太陽の
輻射エネルギーを効率良く太陽電池素子へ導くと
共に、太陽電池素子及び内部配線を例えば20年間
の長期にわたつて過酷な自然環境に耐え得るよう
に保護することにある。従来一般に太陽電池モジ
ユールは第１図の断面図に示す如く、上部透明保
護材料５がモジユール全体の構造的支持体となつ
たもので、例へばガラス、アクリル樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂などからなる上部透明保護材料５
と、塗装鋼板、ステンレススチール板、あるいは
アルミニウム箔をポリフツ化ビニル等の耐光耐候
性高分子フイルムで積層して成る下部基板材料
（裏面保護シート）１０の間に、直列または並列
に配列して電気的に結線した単結晶シリコン等よ
りなる太陽電池素子６を挿入し、更に急激な外気
条件の変化による素子６の損傷防止や電気絶縁性
の為に、上部透明材料５と下部基板材料１０の間
をシリコン樹脂等のエラストマー的性質を有する
透明な充填材７を充填しこれを加熱、硬化させ
て、更に全体をアルミニウム、ステンレス等の枠
体８を用いて封入固定したものである。

また、最近の低コスト化、量産適性の向上とい
つた要望に合わせて、シリコン樹脂の充填硬化と
いう複雑な工程を省略して、上部透明保護材料５
の上にシート状のブチラール樹脂やエチレン−ビ
ニルアセテート樹脂（EVA）を載置し、この上
に太陽電池素子６、シート状のブチラール樹脂や
EVAの充填剤シート、及び裏面保護シート１０
を順次載置し、減圧下で熱プレスした後、枠体８
で封入固定する方法（熱プレス法）も急ピツチで
検討されている。この熱プレス法で得られるモジ
ユールも第１図と同じ断面形状を有するが、充填
剤に相当するのはシリコン樹脂ではなく、互いに
融着された二枚のブチラール樹脂又はEVAの充
填剤シート７，７′である。また、この熱プレス
法においては、裏面保護シート１０としては、防
湿のための20〜30μのアルミニウム箔をポリフツ
化ビニルフイルムでサンドイツチして成る積層シ
ートが通常用いられているが、ポリフツ化ビニル
フイルムの機械的強度が低く、かつ140〜150℃と
いつたプレス時の熱で軟化する為に、太陽電池素
子電極部のハンダ付け部の突起物やステンレス基
盤アモルフアスシリコンの素子端部の突きやぶり
等によるピンホールが発生し、短絡あるいは絶縁
不良等の電気トラブルがある。

これらの問題を防ぐ為に充填剤シート７を必要
以上に厚くしたり、プレス温度を下げてモジユー
ル複合スピードを遅くする等の処置がとられてい
る。又現状は充填剤シート７と裏面保護シート１
０が別々であり、通常破損しやすい素子を介して
いることからプレス圧を大きくできず、又エアー
抜きの困難さから減圧室内でプレスする等、太陽
電池モジユール製造工程の連続化、自動化がはか
れないといつた問題点があるのが実情である。

本発明は上記した事情を鑑みてなされたもの
で、品質的に安定した太陽電池モジユールの製造
工程を研究した結果、充来裏面保護シートの防湿
膜として使用していたアルミニウム箔を除いて、
この代わりに酸化ケイ素を主成分とするガラス状
防湿皮膜を蒸着した耐熱性フイルムを使用する事
で、絶縁不良等の問題がなく、又充填剤シート７
が本来ガラス質に接着性の良い樹脂である事か
ら、ガラス状防湿皮膜の保護も兼ねて、更に充填
剤シート７を裏面保護シート１０内面に積層一体
化することで、大巾な工程短縮、充填剤シートの
薄膜化等のコストダウンにつながることを見い出
して、この発明を完了するに至つた。

すなわち、本発明は、電気絶縁性ガラス状防湿
皮膜を内面側に蒸着し、さらに内面側に充填剤シ
ートが積層された耐熱フイルムをその層構成に含
む太陽電池モジユール裏面保護シートである。

以下、本発明を図面を用いて説明する。

すなわち、第２図は本発明の裏面保護シート１
０の実施例を示す断面図で、上から、充填剤シー
ト３、ガラス状防湿皮膜１、耐熱フイルム２、耐
候フイルム４である。

ここで、耐熱フイルム２は、ガラス状防湿皮膜
１の蒸着時の支持体となるものであり、熱プレス
によるモジユール作成時にこの熱及び圧力によつ
て防湿皮膜１の支持機能を失わない耐熱性が必要
であるが、蒸着適性面では特に制限はなく、パー
フロロアルコキシ樹脂（PFA）、四フツ化エチレ
ン−六フツ化プロピレン共重合樹脂（FEP）、パ
ーフロロエチレン−パーフロロプロピレン−パー
フロロビニルエーテル三元共重合樹脂（EPE）、
エチレン−四フツ化フロロエチレン共重合樹脂
（ETFE）、ポリフツ化ビニリデン樹脂（PVDF）、
ポリフツ化ビニル樹脂（PVF）、ポリ塩化三フツ
化エチレン樹脂（PCTFE）から選ばれるフツ素
樹脂フイルム、あるいはポリカーボネートフイル
ム、ポリメチルメタクレートフイルム、ポリアリ
レートフイルム、ポリエチレンテレフタレートフ
イルム、ポリアミドフイルム、ポリ塩化ビニルフ
イルム、あるいはセロフアン等が使用でき、必要
に応じてベンゾフエノンやベンゾトリアゾールな
どの紫外線吸収剤、カーボンブラツクや酸化チタ
ン等の添加剤又は充填剤を練り込んだり、含浸し
たりした上記樹脂フイルム又はセロフアンが使用
できる。

この耐熱フイルム２が十分な耐候性を有する場
合には、第２図における耐候フイルム４はなくて
もかまわない。しかしながら耐候性と耐熱性の双
方を兼ね備えたフイルムは比較的高価であるか
ら、低コスト、あるいはガラス状防湿皮膜１の蒸
着適性、機械的強度、電気絶縁性、低吸湿性等の
点から耐熱フイルム２を選択し、この外側に耐候
性に優れた耐候フイルム４を積層することが好ま
しい。この際、耐熱フイルム２としては二軸延伸
ポリエチレンテレフタレートフイルムが好まし
く、耐候フイルム４としては、耐熱フイルム２の
例として上述したフツ素樹脂フイルム、すなわ
ち、FEP、PFA、EPE、ETFE、PVDF、PVF、
又はPCTFEが使用できる。

電気絶縁性ガラス状防湿皮膜１は蒸着適性、連
続皮膜形成性、防湿性及びコストの点で酸化ケイ
素を主成分とする無機質皮膜が好適である。通常
酸化ケイ素の場合組成的にはSiO₂であるが、蒸
着皮膜ではSiOに近い組成である。蒸着皮膜の厚
さとしては、防湿性の点から少なく共200Å以上
必要であり、1000Åを越える場合は皮膜にクラツ
クが入りやすく、かえつて防湿性を損う結果とな
るから、200〜1000Åが好ましく、特に500〜800
Åの時が好ましい。

この裏面保護シートの最内面はガラス状防湿皮
膜１となるが、現在通常使用されているポリビニ
ルブチラール、EVAなどの充填剤はシリコンウ
エハ等の表面の酸化インジウムあるいは酸化スズ
等の金属酸化物導電膜あるいはシリコンそのもの
や、上部透明材料であるガラス板との熱接着性の
あるものであり、容易に接着し、複合化できるも
のである。

しかしながら、熱圧によるモジユール複合工程
の前において、高度の防湿性を維持するため、ク
ラツクの生じやすいガラス状防湿皮膜１面は予め
保護されている必要があり、この点から、第２図
に示すように防湿皮膜１の内面に更に充填剤シー
ト３を予め積層しておく。また、こうして防湿皮
膜１の内面に予め充填剤シート３を積層しておく
ことで、この裏面保護シート１０の性能安定化が
計れると共に、モジユール複合時には、必ずしも
裏面保護シート１０の外に充填剤を必要としない
など、モジユール複合工程の簡易化がはかれる利
点が生じる。ここで使用する充填剤シート３とし
ては0.2〜1.0ｍ／ｍのEVA系樹脂が好ましい。ポ
リビニルブチラールの場合、吸湿性が大きい欠点
があり、また、ブロツキング性が大であるため
に、通常シート状として使用する為にはブロツキ
ング防止剤として使用されているでん粉等を除去
しなければならず、積層作業が困難であるが、
EVA系シートの場合シートとして接着剤を用い
て積層することも可能であり、更に好ましくはガ
ラス状防湿皮膜１面に直接溶融押出しして皮膜形
成する事ができ、トータル的に見て工程の大巾な
短縮及びコストダウンが可能となる。

ここでEVA系樹脂としては、150℃以下好まし
くは120℃以下で溶融軟化しガラス質への接着性
を有するものであれば特に制限はないが、EVA
及びEVAの部分ケン化物及びこれらに有機酸を
グラフトしたもの、更にはシラン系、チタン系、
アルミニウム系カツプリング剤をその表面に塗布
又は含浸したものが使用できる。

本発明の裏面保護シート１０は、第２図に示す
積層シートの形で使用されるが、この第２図に示
す状態で（灰化重量法による防湿皮膜の厚さ643
Å）最大5g／m²24Hr，40℃−95％RH以下の透
湿度の値を持ち、通常モジユール端部のシーリン
グに使用されるブチルゴム等のシーリング剤より
優れた防湿性があり、充填剤の吸湿による失透あ
るいは、配線等の腐蝕等を防ぐことが可能であ
る。

本発明の裏面保護シート１０を用いて太陽電池
モジユールを作成する場合、予め配線接続した太
陽電池素子６を上部保護用充填剤シート７を敷い
た上部透明材料（ガラス板等５）の上に置き、そ
の上から下部保護用充填剤シート７をかぶせて、
又はかぶせずに直接、本発明の裏面保護シート１
０を、防湿皮膜１側又はこの上に積層された充填
剤シート３側を内面にしてかぶせ、減圧下で全体
を熱プレスして裏面保護シートを融着一体化さ
せ、端部をアルミニウム等の枠体８で封入固定す
る。

以上詳細に述べた様に、本発明の太陽電池モジ
ユール裏面保護シートは、従来の保護シートと比
較して多くの利点を有しており、防湿層が絶縁
物である為素子電極との短絡等電気的トラブル発
生のおそれがなく、収率が向上し、その為プレ
ス圧・時間・温度などがより自由に選べて作業の
効率化が可能となり、短絡の危険がない為充填
剤シートの厚みを必要最底限にすることができ、
材料の節約となり、裏面保護シート自身に充填
剤が一体化されている又は充填剤と簡単に融着で
きる為、従来裏面保護シート−充填剤、次に充填
剤−素子といつた異なる条件で多段階プレスが必
要であつたのがほぼ１度のプレス工程でモジユー
ル化が可能となり、素子の破損も大幅に減少す
る、といつた点があげられる。

以上本発明によれば太陽電池モジユールの品質
安定化、製造安定化、材料節減が可能となる等の
利点が得られ、太陽光発電の実用化・普及に多大
の貢献が予想される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来及び本発明の保護シートを適用す
る太陽電池モジユールの構造を示す概略断面図、
第２図は本発明の一実施例の太陽電池モジユール
裏面保護シートの概略断面図を示す。 １……ガラス状防湿皮膜、２……耐熱フイル
ム、３……充填剤シート、４……耐候性フイル
ム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気絶縁性ガラス状防湿膜を内面側に蒸着
   し、さらに内面側に充填剤シートが積層された耐
   熱フイルムをその層構造に含む太陽電池モジユー
   ル裏面保護シート。 ２ ガラス状防湿皮膜が酸化ケイ素を主成分とす
   る特許請求の範囲第１項記載の太陽電池モジユー
   ル裏面保護シート。