JPH0481869B2 - - 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。

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性フイルム
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。これは
第２図及び第３図の断面図に示すようなもので、
２は耐熱性フイルム、１，４はガラス状防湿皮膜
の蒸着層、３は耐候性、耐熱性フイルムである。
この裏面保護シートは、優れた防湿性と共に電気
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
点で優れたものであつた。

ところで、モジユール作成時には、上述したよ
うに、140〜150℃の温度で熱プレスするが、熱プ
レスの後、プレス盤を冷却することなく剥離する
と、ガラス状防湿皮膜の熱収縮率と耐候性耐熱性
フイルムの熱収縮率が大きく異なるため、冷却さ
れるに従つて裏面保護シートがカールし易く、剥
離したり、接着強度が劣化するという現象が生じ
がちであつた。

このため、熱プレスの後プレス盤を冷却するこ
となく次のモジユールを熱プレスする方法（ホツ
ト−ホツト法）が適用できず、熱プレスの後、プ
レスした状態で冷却してプレス盤を除去し、次の
モジユールをプレスする際に再度加熱するという
方法（ホツト−コールド法）しか適用できないと
いう問題があつた。

＜発明の目的＞ 本発明は、防湿材料として電気絶縁性ガラス状
防湿皮膜を蒸着したシートを用いた太陽電池モジ
ユール裏面保護シートであつて、しかも表裏の熱
収縮率が同一で、ホツト−ホツト法によつてもカ
ールを生じないシートを提供することを目的とす
る。

＜発明の概要＞ すなわち、本発明は、上部透明保護材料、透明
な充填剤、太陽電池素子、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、耐熱性フイルムの両面に表裏対
称に蒸着し、前記耐熱性フイルムの内面側に電気
絶縁性ガラス状防湿皮膜の上に充填剤を形成して
成る太陽電池モジユール用裏面保護シートであ
り、充填剤層を別にすれば表裏対称なので、表裏
の熱収縮率が同一でカールを発生しない。充填剤
層を別にしたのは、充填剤層の樹脂は熱プレスの
時、溶融軟化してしまい、収縮とか膨張して周囲
の太陽電池素子や裏面保護シートに影響をおよぼ
さないためである。

したがつて、充填剤層以外の裏面保護シートが
表裏対称であればカールを生じることはない。こ
れに対して、従来のように耐候性耐熱シート等を
設け表裏非対称であると、プレス時に熱をかけた
時に、電気絶縁性ガラス状防湿皮膜や耐候性耐熱
シートのそれぞれの熱収縮率や熱陛張率の違いに
より表裏で差が生じカールが発生する。それで、
従来は熱プレス後冷却してから取り出さなければ
ならなかつたが、本発明では、カールが生じない
ので、熱プレス後直ぐ取り出せるホツト−ホツト
法が行えるものである。

＜発明の具体的な説明＞ 以下、本発明を図面を用いて説明する。

第４図は本発明の太陽電池モジユール用裏面保
護シートの断面図である。

第４図において、この裏面保護シートは上から
充填剤層７、内面側ガラス状防湿皮膜１、耐熱フ
イルム２、外面側ガラス状防湿皮膜４から成る。

ここで耐熱フイルム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。又従来アルミニウム箔を使用している
のに対して防湿層１及び４が透明である為、太陽
電池の光／電流変換効率に影響する反射・散乱光
を利用する為に、白色度で（JIS−P8123に基づ
いた測定）60％以上好ましくは80％以上、不透明
度で（JIS−Ｐ−8138に基づいた測定）60％以上
好ましくは80％以上あることが必要である。又、
太陽電池は通常長期間にわたつて使用する為に耐
熱フイルム２はそれ自身耐候性のある素材である
か又は更に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と共に酸化チタンの白色充填
剤を練り込んだり、含浸したものである。同様な
機能を塗装の形で適用することも可能であるが、
長期間の使用耐性とガラス蒸着適性面も考慮する
と表面加工のみよりフイルム全体に耐候性処理、
白色化処理をしたものが好ましい。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325nｍにおいては、防湿層である
ガラス蒸着層は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。

本発明において両面に蒸着する理由は、耐熱性
フイルムの耐候性を向上させる事と共に、ガラス
状皮膜と耐熱フイルムのモジユール作成時の高温
における熱収縮率の差の為に片面のみの蒸着の場
合、耐熱フイルム側にカールが発生する問題があ
り、太陽電池モジユール一体化工程の自動化に困
難があるためである。

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４図に示すよう
に防湿皮膜１の内面に更に充填剤層７を予め形成
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を形成しておくこと
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７としては
0.2〜1.2ｍ／ｍのEVA系樹脂シートが好ましい
が、場合によつては数十μのEVA系樹脂をコー
テイングすることでもかまわない。なおこの場合
充填剤層は透明であつても良いが、乳白色であれ
ば光／電流変換効率向上の点で更に好ましい。

ポリビニルブチラールの場合吸斜性が大きい欠
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
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４図に示す
積層シートの形で使用されるが、この第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3.0／m²24Hr、440℃−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。

＜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。更には、保護シートのカー
ル発生がない為熱間接着性が良好で、従来のモジ
ユール製造工程自動化、スピードアツプ化の中で
求められていたホツト−コールド工程からホツト
−ホツト工程への対応も可能となるといつた点が
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、第３図は従来の保護シートの概略断面
図、第４図は本発明の保護シートの実施例の概略
断面図。 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。

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、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、耐
   熱性フイルムの両面に表裏対称に蒸着し、前記耐
   熱性フイルムの内面側の電気絶縁性ガラス状防湿
   皮膜の上に充填剤層を形成して成る太陽電池モジ
   ユール用裏面保護シート。