JPH0476232B2 - - Google Patents

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ユールの下部基板となる
改良された裏面保護シートとして使用できるシー
ト材料に関するものである。

＜技術的背景＞ 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、また無尽蔵な太陽輻射
エネルギー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、例えばガラス、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。

そこで、本発明者等は、このアルミニウム箔の
代わりに、片面又は両面に酸化ケイ素等の電気絶
縁性ガラス状防湿皮膜を蒸着した耐熱フイルムを
使用することを提案し、特願昭59−20510号、特
願昭59−57992号として特許出願した。この２件
の特許出願に記載された保護シートは、優れた防
湿性を有すると共に電気絶縁性を有すること、太
陽電池素子６や上部透明材料５と組成の類似した
酸化ケイ素表面を有するので、充填剤７に対する
接着性が良いことなどの点で優れていた。

ところで、この２件の特許出願に記載された保
護シートは、その最外層に白色の耐候、耐熱性シ
ートを有しており、この最外層シートにより光を
反射して効率を向上させていた。しかるに、この
光の反射による効率の向上は、何も最外層シート
による必要はなく、特に、本件出願と同日付で特
許出願された名称「太陽電池モジユール用裏面保
護シート」の明細書に記載された保護シートで
は、プレス時のカール防止のため、最外層の耐
候、耐熱性シートが存在しないから、その保護シ
ートが透明であると光を反射せず、効率の向上が
期待できない。

＜発明の目的＞ 本発明は、電気絶縁性ガラス状防湿皮膜を用い
た太陽電池モジユール裏面保護シートで、光を反
射することによつて、その効率を向上することを
目的としている。

＜発明の概要＞ 本発明は、上部透明保護材料、透明な充填剤、
太陽電池素子、透明な充填剤、裏面保護シートか
らなる太陽電池モジユールの太陽電池モジユール
用裏面保護シートにおいて、電気絶縁性ガラス状
防湿皮膜を、少なくともその内面側に蒸着した耐
熱性フイルムをその層構成中に含み、内側の前記
防湿皮膜の内面側に、充填剤層を積層し、前記耐
熱性フイルムの表面と前記防湿皮膜の表面のいず
れかが白色であることを特徴とする太陽電池モジ
ユール用裏面保護シートである。

＜発明の具体的な説明＞ 以下、図面を参照して本発明を説明する。図面
の第２図〜第４図は本発明のシート材料（裏面保
護シート）１０の概略断面図で、２は耐熱性フイ
ルム、１，４は耐熱性フイルム２に蒸着された電
気絶縁性ガラス状防湿皮膜、３は耐候性・耐熱性
フイルム、７は充填剤層である。

ここで、耐熱性フイルム２表面、あるいは防湿
皮膜１表面を白色とするには、以下の(イ)〜(ニ)の方
法がある。

(イ) 耐熱性フイルム２として、白色顔料の混合さ
れたフイルムを用いる方法。

(ロ) 耐熱性フイルム２の表面に白色塗料を塗布し
た後、防湿皮膜を蒸着する方法。

(ハ) 防湿皮膜１表面に白色塗料又は樹脂を塗工又
は貼り合わせる方法。

(ニ) 充填剤７として白色の充填剤を用いる方法。

なお、(ハ)の方法においては、充填剤７と同様の
組成の塗料又は樹脂に白色顔料を混合して数十μ
の厚さにコーテイングし、この後、透明な充填剤
層７を形成することが望ましい。

以下、各素材について説明する。

耐熱フイルム２はガラス状防湿皮膜１及び４の
蒸着時の支持体となるものであると同時に、裏面
保護シート１０の強度をになう支持体となるもの
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も防湿皮膜１及び４の支持機
能を失なわない耐熱性と、素子破損につながるひ
ずみの原因となる熱収縮の少ない事が必要であ
る。

耐熱フイルム２表面を白色とするには、上述の
(イ)(ニ)の方法があるが、長期間の使用耐性とガラス
蒸着適性面を考慮すると、白色塗料の塗布による
よりも、フイルム２として白色のものを使用する
ことが望ましい。第４図に示すように、その外側
に耐候性耐熱性フイルム３が存在しない場合に
は、このフイルム２自身に耐候性がある必要があ
る。

この耐熱フイルム２表面が白色である場合に
は、白色度（JIS−P8123に基づいた測定）で60
％以上、好ましくは80％以上、不透明度（JIS−
Ｐ−8138に基づいた測定）で60％以上、好ましく
は80％以上必要である。

しかしてこの耐熱フイルム２は、下記する素材
ベースに、白色顔料と、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を練り込んだ
り、含浸したものであり、耐熱性フイルム２の素
材ベースとしては、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、
ポリカーボネートフイルム、ポリメチルメタクリ
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、等が使用でき
る。

耐熱フイルム２としては上記性質と共にガラス
状防湿皮膜１，４の蒸着適性、機械的強度、電気
絶縁性、低吸湿性等の点から選択されるが、現在
太陽電池普及の最大のネツクとなつているコスト
面を考慮すると、二軸延伸ポリエチレンテレフタ
レートに代表されるポリエステルフイルムが好ま
しい。ちなみにポリエステルに分解効果を与える
最大励起波長325mmにおいては、防湿層であるガ
ラス蒸着層１は50％以上の紫外線をカツトする為
本発明では更に有効となる。

電気絶縁性ガラス状防湿皮膜１及び４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500〜800Åの時が好ましい。

このガラス状防湿皮膜１表面を白色とするに
は、上述の(ハ)(ニ)の方法がある。

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
保護されていることが望ましく、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
層７を予め積層しておくことが望ましい。また、
こうして防湿皮膜１の内面に予め充填剤層７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
層３としては0.2〜1.0ｍ／ｍのEVA系樹脂シート
が好ましいが、EVA系樹脂をコーテイングして
も良い。また、上述の(ハ)で説明したように、この
充填剤に白色顔料を混合して数十μの厚さに塗布
した後、透明な充填剤を塗布又は充填剤シートを
積層しても良い。

ポリビニルブチラールの場合吸湿性が大きい欠
点と共に、ブロツキング性が大であり、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
ブラフトしたもの、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。

耐候性耐熱性シート３としては、太陽光、降雨
等の屋外曝露条件においても劣化しないものが求
められ、しかも150℃程度のプレス時の熱で溶融
軟化しないものが求められ、例えばPFA，FEP，
EPE，ETFE，PVDF，PVF，PCTFE、あるい
はポリカーボネート、ポリメチルメタクルレー
ト、ポリエチレンテレフタレート等から選ばれる
が、前述の耐熱性シート２が耐候性を有する場合
には、第４図に示すように存在しなくても良く、
カール防止の点から考慮すれば、むしろ存在しな
いことが好ましい。このカール防止の点について
は、同日付で特許出願された名称「太陽電池モジ
ユール用裏面保護シート」の明細書に詳述されて
いる。

本発明の裏面保護シート１０は、第２図〜第４
図に示す積層シートの形で使用されるが、この第
２図〜第４図に示す状態で（灰化重量法による防
湿皮膜の厚さ両面共に643Å）最大3.0g／m²
24Hr，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プ
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。

＜発明の効果＞ 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、という効果を有すると共に、
裏面シートで光が反射するので、光／電流変換
効率が向上する。

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図第３図及び第４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。 １，４……ガラス状防湿皮膜、２……耐熱フイ
ルム、３……耐候性耐熱性シート、７……充填
剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部透明保護材料、透明な充填剤、太陽電池
   素子、透明な充填剤、裏面保護シートからなる太
   陽電池モジユールの太陽電池モジユール用裏面保
   護シートにおいて、電気絶縁性ガラス状防湿皮膜
   を、少なくともその内面側に蒸着した耐熱性フイ
   ルムをその層構成中に含み、内側の前記防湿皮膜
   の内面側に、充填剤層を積層し、前記耐熱性フイ
   ルムの表面と前記防湿皮膜の表面のいずれかが白
   色であることを特徴とする太陽電池モジユール用
   裏面保護シート。