JPH06125103A

JPH06125103A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH06125103A
Application number: JP4226098A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Kawakami; 総一郎川上; Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Masahiro Mori; 昌宏森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】導電性基体を使用した太陽電池モジュールの
軽量化と、引っかき傷に対する耐性、耐火性を向上さ
せ、屋外の環境下でも表面被覆材の剥がれが生じないよ
うにする。【構成】導電性基体上に、光電変換部材としての半導
体層、透明導電層が形成された光起電力素子１００から
構成される太陽電池モジュールにおいて、少なくとも光
入射側表面が、少なくとも光入射側最表面が、フッ素樹
脂層１０２と無機結合を有する絶縁層１０１の２層で被
覆おり、該無機結合を有する絶縁層１０１の屈折率が該
フッ素樹脂層１０２の屈折率以上で、光入射側最表面が
該フッ素樹脂層１０２であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池に関する。特
に、導電性基体上に、光電変換部材としての半導体層、
透明導電層が形成された光起電力素子から成る太陽電池
モジュールの表面被覆に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＣＯ₂の増加による温室効果で地
球の温暖化が生じることが予測され、クリーンなエネル
ギーの要求がますます高まっている。また、ＣＯ₂を排
出しない原子力発電も、依然として放射性廃棄物の処理
方法が確立しておらず、より安全性の高いクリーンなエ
ネルギーが望まれている。

【０００３】将来期待されているクリーンなエネルギー
の中でも、特に太陽電池はそのクリーンさと安全性と取
扱い易さから期待が大きい。

【０００４】各種太陽電池の中で、非晶質シリコンや銅
インジウムセレナイドなどは大面積に製造でき、製造コ
ストも安価であることから、熱心に研究されている。

【０００５】更に、太陽電池の中でも、軽量で、耐候
性、耐衝撃性、可とう性に優れていることから、基体材
料にステンレスなどの金属基板を用いる場合がある。

【０００６】基体材料にステンレスなどの金属基板を用
いる場合には、ガラス基板を用いた場合と違って、少な
くとも光入射側表面を被覆する必要がある。従来は、Ｅ
ＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合ポリマー）などの充填
材を兼ねた接着層を介して、耐候性の良いフッ素樹脂フ
ィルムで被覆していた。図３は、太陽電池をＥＶＡとフ
ッ素樹脂フィルムでラミネートした、従来の太陽電池モ
ジュールの概略断面構成図である。図３において３００
は太陽電池，３０１はＥＶＡ層，３０２はフッ素樹脂層
である。

【０００７】しかし、上記ＥＶＡとフッ素樹脂フィルム
の硬度は低いので、引っかき傷が生じ易く、太陽電池本
体に損傷を受け易くなるので、損傷を防止するために、
ＥＶＡとフッ素樹脂フィルムの厚みを厚くしていた。充
填材を兼ねた接着層としてのＥＶＡが厚い場合には、重
量が重くなっていた。また、ＥＶＡは可燃性であるた
め、引火し易く、建築材料に適さなかった。

【０００８】また、上記樹脂フィルムラミネート型太陽
電池モジュールの屋外試験では、樹脂フィルムと、樹脂
フィルムを太陽電池に接着する接着剤との間に、細かい
空隙ができ、部分的に樹脂フィルムが剥がれる問題が生
じている。又、窓層側がＰ層で、集電用グリッド電極に
銀が使用されるが、集電用バスパーが銀ペーストの接着
剤で接着されている太陽電池モジュールの中には、短絡
して出力が低下するものも発生している。本発明者ら
は、樹脂ラミネート太陽電池モジュールの温度サイクル
と温湿度サイクル試験と順バイアス印加試験と屋外暴露
試験の結果から、前記ラミネートフィルムの剥がれの主
たる原因は樹脂フィルムから通過する水蒸気であり、短
絡の主たる原因は銀のエレクトロマイグレーションであ
ることを見いだした。

【０００９】特開昭５９−７３９４２号公報と特開昭６
０−１７０９８０号公報では、接着剤層と接する面を高
周波スパッタエッチング処理したフッ素樹脂フィルムや
３フッ化塩化エチレン樹脂フィルムと接着剤で、太陽電
池を被覆する手法が提案されている。しかし、低透湿率
の３フッ化塩化エチレン樹脂フィルムといえども有機高
分子材料なので、高温高湿化では長時間の後には全く水
蒸気を透過しないわけではなく、水蒸気は浸入し、銀が
存在する場合にはエレクトロマイグレーションが発生し
て太陽電池の性能低下を引き起こす場合もあった。

【００１０】また、フツ素樹脂フィルムに紫外線吸収剤
を含有しないものを使用した場合には、紫外線吸収剤と
酸化防止剤を含有したＥＶＡを使用したとしても長期間
はもたず、紫外線劣化によりＥＶＡが黄変し、太陽電池
モジュールの光電変換機能が低下するものもあった。

【００１１】また、さらに軽量化を図るために、フッ素
樹脂フィルムと接着層の代わりに、耐候性のあるフッ素
樹脂塗料で直接太陽電池モジュールの光入射側表面を被
覆する手法も試みられているが、フッ素樹脂の硬度が低
いために傷がつきやすく、屋外での使用に耐えられるも
のではないため、引っかき傷にも強い被覆構造が望まれ
ていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
の欠点を解決し、水蒸気の透過を抑え、引っかきによる
損傷を受けにくい、不燃材料から構成される被覆材で被
覆された太陽電池モジュールを提供することを目的とす
る。

【００１３】また本発明は、屋外の使用に耐えられる軽
量な性能の安定した太陽電池モジュールを提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記従来の欠点を解決す
べく、請求項１の発明は、導電性基体上に、光電変換部
材としての半導体層、透明導電層が形成された光起電力
素子から構成される太陽電池モジュールにおいて、少な
くとも光入射側表面が、フッ素樹脂層と無機結合を有す
る絶縁層の二層で被覆されており、前記無機結合を有す
る絶縁層の屈折率が該フッ素樹脂層の屈折率以上で、光
入射側最表面が該フッ素樹脂層であることを特徴とす
る。

【００１５】また、請求項４の発明は、導電性基体上
に、光電変換部材としての半導体層、透明導電層が形成
された光起電力素子から成る太陽電池モジュールにおい
て、少なくとも光入射側表面が、珪素と酸素の結合を有
する樹脂脂とフッ素樹脂の二層で被覆されており、該珪
素と酸素の結合を有する樹脂化合物の屈折率が該フッ素
樹脂層の屈折率以上で、光入射側最表面が該フッ素樹脂
層であることを特徴とする。

【００１６】

【作用】作用を詳細な構成とともに説明する。

【００１７】（請求項１の発明について）本発明の太陽
電池モジュールの光入射側とは反対の裏面側は、光入射
側と同様に前記無機結合を有する絶縁層とフッ素樹脂層
で、あるいは無機結合を有する絶縁層のみ、あるいはフ
ッ素樹脂層のみで被覆するか、あるいは他の絶縁された
基材を接着してもよい。

【００１８】図１に、本発明の太陽電池モジュールの概
略構図を示す。図１に於いて、１００は太陽電池、１０
１は無機結合を有する絶縁層、１０２はフッ素樹脂層、
１０３は絶縁体層である。光は、フッ素樹脂層側から入
射し、フッ素樹脂層１０２と絶縁性の無機化合物層１０
１を透過して、太陽電池１００に到達して起電力が生じ
ることになる。

【００１９】フッ素樹脂層１０２は屋外使用での汚れの
付着を防止し、汚れによる光透過率の低下を抑えること
ができる。高硬度の絶縁性の無機化合物層１０１で太陽
電池１００を被覆することにより、引っかきなどで損傷
を受け光電変換機能が低下するのを防ぐことができる。
さらに、絶縁性の無機化合物層１０１の屈折率をフッ素
樹脂層１０２の屈折率より大きくすることにより、入射
光の光閉じ込め効果が期待できる。また、本発明の太陽
電池モジュールを建築物の不燃外装材として兼用するこ
とも考慮して、フッ素樹脂層の膜厚は３００ミクロン以
下であることが望ましい。

【００２０】フッ素樹脂１０２には、耐候性があり、汚
れなどが付着しにくいことが要求されるため、フッ素含
有量が１０から８０重量％あることが望ましい。２０％
から７０％であることがより望ましい。

【００２１】さらに、太陽電池に到達する光量の減少を
低く抑えるために、フッ素樹脂１０２は４００ナノメー
トル以上の波長の可視光領域の光透過率が８０％以上で
あることが望ましく、大気からの光の入射を容易にする
ために、屈折率が１．２から１．６であることが好まし
い。フッ素樹脂１０２には，紫外線による劣化を抑える
ために紫外線吸収剤を、密着性を良くするためにシラン
カップリングウ剤やチタネートカップリング剤を含有さ
せてもよい。フッ素樹脂層１０２の形成方法は液状フッ
素樹脂を塗布する方法が一般には好ましいが、フッ素樹
脂をフィルムに成形した後、接着剤を介して接着する方
法もある。塗布方法としては、スクリーン印刷、ディッ
ピング、コーター、スプレイなどの方法がある。

【００２２】入射光を有効に利用するために、本発明に
使用する無機結合を有する絶縁層１０１は、４００ナノ
メートル以上の波長の可視光領域の光透過率が８０％以
上で、フッ素樹脂１０２側からの光の入射を容易にする
ために、屈折率が１．３〜２．０の範囲にあることが好
ましい。引っかき傷から太陽電池素子を保護するために
は、無機結合を有する絶縁層１０１の硬度は少なくとも
鉛筆硬度でＨ以上あることが好ましい。より好ましくは
鉛筆硬度２Ｈ以上である。

【００２３】無機結合を有する絶縁層１０１の具体的な
材料としては、シリコン酸化物，ＡｌＯ_３、ＺｎＯ_２，
酸化チタン，ＺｒＯ_２などの無機酸化物、ＭｇＦ_２，Ｌ
ｉＦなどの無機フッ素化物、リンと窒素の二重結合がつ
ながったポリホスファゼンシリコンと酸素の結合を有す
る樹脂、チタンと酸素の結合を有する樹脂等の高分子化
合物が使用できる。

【００２４】上記無機酸化物層の形成方法としては、ス
パッタリング，ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ），クラスターイオンビーム蒸
着，電子ビーム蒸着などの蒸着方法、液状物をスクリー
ン印刷，ディッピング，コーター，スプレイなどで塗布
した後に、熱処理してガラス状層を得る塗布法がある。

【００２５】塗布法で用いる液状物としては、水ガラ
ス，シラノール化合物，金属アルコキシド，金属アセチ
ルナートなどの溶液、あるいは超微粉末をバインダーと
共に溶液中に分散させた溶液を使用する。また、上記溶
液に有機高分子溶液を混合して複合化すれば、曲げに対
する耐クラック強度を高め、厚膜化を可能にすることが
できるので対スクラッチ強度も向上させることができ
る。

【００２６】前記無化フッ素化物層の形成方法として
は、スパッタリング，ＣＶＤ，クラスターイオンビーム
蒸着，電子ビーム蒸着などの蒸着法の他に、超微粉末を
バインダーと共に溶媒中に分散させた溶液の塗布法があ
る。前記無機結合を有する絶縁層としての高分子化合物
の形成方法としては、スパッタリング，プラズマＣＶＤ
などの蒸着法と、溶液を使用した塗布法がある。上記高
分子化合物のうち、シリコンと酸素結合を有したものと
しては、アクリルシリコン樹脂、シリコンアクリル樹
脂、シリコーン樹脂が具体例であり、チタンと酸素の結
合した高分子の具体例はチラノール樹脂である。ポリホ
スフィンは硬度が高く、難燃性であるシリコーンと酸素
との結合を有する樹脂とチタンと酸素の結合を有する樹
脂は、シリコーンと酸素、チタンと酸素の結合が強いた
め、屋外での耐候性もフッ素樹脂に次いで良好である。

【００２７】無機結合を有する絶縁層として、上記高分
子化合物を用いた場合には、無機酸化物や無機フッ素化
物に比較して硬度は低いが、溶液の粘度を調整すること
が容易なため、太陽電池表面に凹凸があっても均一に被
膜することができる。また、この被膜層下部に金属粉と
樹脂バインダーからなる導電性ペーストで集電電極があ
った場合にも、濡れ性良く均一に被膜することが可能で
ある。

【００２８】本発明の太陽電池モジュールの表面被膜層
の無機結合を有する絶縁層１０１の膜厚は、太陽電池素
子を引っかき傷から保護できる膜厚が適正で、その範囲
は５０００オングストロームから３００ミクロンが好ま
しく、より好ましくは１ミクロンから１００ミクロンで
ある。

【００２９】本発明の太陽電池１００は、少なくとも導
電性基体上に、光電変換部材としての半導体層、透明導
電層が形成されており、図２に示した概略構成である。
図２に於いて、２００は導電性基体、２０１は半導体
層、２０２は透明導電層、２０３は裏面反射層、２０４
は集電電極である。

【００３０】本発明の太陽電池の導電性基体２００に
は、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボン
シート、亜鉛メッキ鋼板、導電層が形成してある樹脂フ
ィルムやセラミックスなどがある。上記導電性基体２０
０上には裏面反射層２０３として金属層あるいは金属酸
化物、あるいは金属層と金属酸化物層を、形成してもよ
い。金属層の材質としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａ
ｌ、Ａｇ、Ｎｉなどが用いられ、金属酸化物層としてＺ
ｎＯ、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂などがもちいられる。上記金属
層および金属酸化物層の形成方法としては抵抗加熱蒸
着、電子ビーム蒸着、スパッタリング法などがある。

【００３１】本発明で用いられる太陽電池の光電変換部
材としての半導体層２０１には、ｐｉｎ接合非晶質シリ
コン，ｐｎ接合多結晶シリコン、ＣｕＩｎＳｅ₂／Ｃｄ
Ｓなどの化合物半導体が挙げられる。上記半導体層は、
非晶質シリコンの場合はシランガスなどのプラズマＣＶ
Ｄにより、多結晶シリコンの場合は溶融シリコンのシー
ト化あるいは非晶質シリコンの熱処理により、ＣｕＩｎ
Ｓｅ₂／ＣｄＳの場合は電子ビーム蒸着やスパッタリン
グ、電析（電解液の電気分解による析出）などの方法
で、形成される。

【００３２】本発明で用いられる太陽電池の透明導電層
２０２に用いる材料としては、Ｉｎ ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂（ＩＴＯ）、ＺｎＯ、ＴｉＯ₂、Ｃｄ₂
ＳｎＯ ₄、高濃度不純物ドープした結晶性半導体層など
があり、形成方法としては抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸
着、スパッタリング法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物
拡散などがある。

【００３３】透明導電層の上には光起電力によって発生
した電流を効率よく集電するために、格子（グリッド）
状の集電電極２０４を設けてもよい。この集電用グリッ
ド電極２０４の材料としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ及び銀ペーストなどの導
電性ペーストが用いられる。グリッド電極２０４の形成
方法には、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵
抗加熱、ＣＶＤの蒸着方法、あるいは全面に金属層を蒸
着した後にエッチングしてパターニングする方法、光Ｃ
ＶＤにより直接グリッド電極パターンを形成する方法、
グリッド電極パターンのネガパターンのマスクを形成し
た後にメッキにより形成する方法、導電性ペーストを印
刷して形成する方法などがある。導電性ペーストは、通
常微粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボンなどをバ
インダーポリマーと分散させたものが使用される。上記
バインダーポリマーとしては、ポリエステル、エポキ
シ、アクリル、アルキド、ポリビニルアセテート、ゴ
ム、ウレタン、フェノールなどの樹脂がある。

【００３４】上記手法で作製した太陽電池は所望の電圧
あるいは電流に応じて直列接続あるいは並列接続され
る。また、絶縁化した基体上に太陽電池素子を集積化し
て所望の電圧あるいは電流を得ることも可能である。

【００３５】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００３６】（実施例１）まず、アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）太陽電池の作製する。作製手順を図２を用
いて説明する。

【００３７】洗浄したステンレス基板２００上にスパッ
タ法によって裏面電極２０３としてＡｌ膜厚５０００
Å、ＺｎＯ膜厚５０００Åを順次形成する。ついで、プ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ₄とＰＨ₃とＨ₂からｎ型ａ
−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄とＨ₂からｉ型ａ−Ｓｉ層を、Ｓｉ
Ｈ₄とＢＦ₃とＨ₂からｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成
し、ｎ層膜厚１５０Å／ｉ層膜厚４０００Å／ｐ層膜厚
１００Å／ｎ層膜厚１００Å／ｉ層膜厚８００Å／ｐ層
膜厚１００Åの積層構成の光電変換層２０１を形成し
た。次に透明導電層２０２としてＩｎ₂Ｏ₃膜厚７００Å
を、Ｏ₂雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着することに
よって形成した。さらに、集電用のグリッド電極２０４
を銀ペーストのスクリーン印刷で形成して、太陽電池を
形成した。上記方法にて得られた太陽電池の透明導電層
及び集電電極上にシラノール化合物溶液（奥野製薬社製
トップガードＳＩ、硬化後の鉛筆硬度：７Ｈ，屈折率：
１．６）を、出力端子の取り出し部をマスクし、スプレ
ー法で塗布し、２００℃で２０分間乾燥して、無機コー
ティング膜（図１の１０１）５ミクロンを形成した。つ
いで、ロールコーターでＳｉ−Ｏ系高分子を含むフッ素
樹脂塗料（昭和テクノコート社製フッ素ハードコート、
硬化後の鉛筆硬度：５Ｈ，屈折率：１．５２）を塗布し
た後、１６０℃で２０分間加熱硬化して、フッ素樹脂層
（図１の１０２）２０ミクロンを形成し、表面被覆した
太陽電池モジュールを得た。

【００３８】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
を以下の方法で評価した。

【００３９】（１）引っかき試験弓ノコのカーボンスチール片の角部に９０７ｇの荷重を
かけて１５２．４±３０．５ｍｍ／ｓの速度で引っかき
試験を行い、試験前後の太陽電池性能を評価した。

【００４０】（２）降ひょう試験直径２５．４ｍｍの氷球を終速度で衝突させ、試験前後
の太陽電池性能を評価した。

【００４１】（３）バイアス印加下での温湿度サイクル試験集電電極側をプラスにして太陽電池の開放端電圧に相当
するバイアス電圧を太陽電池モジュールの出力端子に印
加して、低温側は−４０℃、高温側は８５℃、相対湿度
８５％の条件で温湿度サイクル試験を１０サイクル行
い、試験前後の太陽電池に流れる電流を評価した。水蒸
気が透過するとバイアス電圧によりエレクトロマイグレ
ションが起こり、電流値が増加することになる。

【００４２】（４）折り曲げ試験直径２０ｍｍの円柱に巻き付けて、１８０度折り曲げた
後、被覆材のはがれの有無を外観から評価した。

【００４３】（５）表面反射率ユニオン技研社製反射光分析器ＭＣＰＤ−２００用い
て、４００から８００ナノメートルの領域で反射率を測
定し、波長５５０ナノメートルの反射率を評価した。

【００４４】上記各種試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験においては太陽電池の
出力低下は認められなかった。バイアス印加下での温湿
度サイクル試験においては電流値の増加は５％以下であ
った。折り曲げ試験においては剥がれやクラックは認め
られなかった。波長５５０ナノメートルの反射率は３％
以下であった。

【００４５】（実施例２）本実施例では、図２の半導体
層２０１が銅インジウムセレナイドである太陽電池を用
いた。

【００４６】銅インジウムセレナイド太陽電池の作製
は、以下のようにした。

【００４７】導電性基体２００にステンレス基板を用
い、スパッタリング法で導電層２０３としてＭｏ５００
０Åを蒸着して形成した。次にＣｕ層２０００Å、Ｉｎ
層４０００Åを順次形成し、Ｈ２Ｓｅ蒸気中で処理し、
４００℃アルゴンガス雰囲気中で熱処理を施した後、Ｚ
ｎＣｄ層６０００Åをスパッタリング法で蒸着し、半導
体層２０１を形成し、ついでＺｎＯ７００Åをスパッタ
リング法で蒸着して透明導電層３０３を形成し、銀ペー
ストのスクリーン印刷により集電電極３０４を形成して
太陽電池を得た。

【００４８】次に、上記方法にて得られた太陽電池の透
明導電層及び集電電極上にシリコンのアルコキシドとア
ルミニウムのアルコキシドのアルコール溶液からゾル−
ゲル法で調整した塗布溶剤（日板研究所製セラミカ９２
−２、硬化後の鉛筆硬度：９Ｈ，屈折率：１．６）を、
出力端子の取り出し部をマスクし、ロールコーターで塗
布し、１５０℃で２０分間乾燥して、無機コーティング
膜（図１の１０１）１０ミクロンを形成した。ついで、
スプレー法でフッ素樹脂塗料（日本合成ゴム製フローレ
ンＣ３−２５、硬化後の鉛筆硬度：２Ｈ，屈折率：１．
４）を塗布した後、１５０℃でｌ５分間加熱硬化して、
フッ素樹脂層（図の１０２）２０ミクロンを形成し、表
面被覆した太陽電池モジュールを得た。

【００４９】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
を実施例１と同様の方法で評価した。

【００５０】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験においては太陽電池の
出力低下は認められなかった。バイアス印加下での温湿
度サイクル試験においては、電流値の増加は８％以下で
あった。折り曲げ試験においては、剥がれやクラックは
認められなかった。波長５５０ナノメートルの反射率は
４％以下であった。

【００５１】（実施例３）本実施例では、図２の半導体
層２０１が多結晶シリコンの太陽電池を用いた。まず、
スパッタ法にてＣｒをコーティングしたステンレス基板
（図２の２００及び２０３）上に、液層成長法にて水素
ガス雰囲気中の炉内で、純度６ＮのＳｎにＳｂドープの
Ｓｉを溶かした溶液から、１０００℃から９００℃まで
毎分２℃の速度で降温して、毎分０．４ミクロンの速度
で、約３０ミクロンの多結晶シリコン膜（図２の２０
１）を成長させた。次に、プラズマＣＶＤ法で、ＳｉＨ
４とＢＦ３とＨ２からｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を堆積し
て接合を形成した後、膜厚６００ÅのＩＴＯを抵抗加熱
法で蒸着し、集電電極（図２の２０４）は銀ペーストを
スクリーン印刷することによって形成した。上記方法に
て得られた太陽電池の透明導電層及び集電電極上に水ガ
ラスの水溶液（奥野製薬製ＣＲＭコート、硬化後の鉛筆
硬度：８Ｈ，屈折率：１．５）を、出力端子の取り出し
部をマスクし、ディピングで塗布し、１５０℃で２０分
間乾燥し、無機コーティング膜（図１の１０１）１０ミ
クロンを形成した。ついで、ディッピングでフッ素樹脂
塗料（旭硝子社製ルミフロンＬＦ２００、硬化後の鉛筆
硬度：２Ｈ，屈折率：１．５）を塗布した後、１５０℃
で３０分間加熱硬化して、フッ素樹脂層（図１の１０
２）２０ミクロンを形成し、表面被覆した太陽電池モジ
ュールを得た。

【００５２】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
を実施例１と同様の方法で評価した。各種評価試験の結
果は、以下の通りであった。引っかき試験と降ひょう試
験においては、太陽電池の出力低下は認められなかっ
た。バイアス印加下での温湿度サイクル試験において
は、電流値の増加はｌ２％以下であった。折り曲げ試験
において、剥がれやクラックは認められなかった。波長
５５０ナノメートルの反射率は、４％以下であった。

【００５３】（実施例４）実施例２に於いて、絶縁性の
無機化合物である日板研究所製セラミカ９２−２に替え
て、ＺｒＯ₂（鉛筆硬度８Ｈ、屈折率２．０）とＭｇＦ₂
（鉛筆硬度５Ｈ，屈折率：１．３９）を用いた。まず、
太陽電池の表面に電子ビーム蒸着法でＺｒＯ２を膜厚５
ミクロン、ＭｇＦ₂を膜厚１ミクロン蒸着した。次に、
デュポン社製テフロンＡＦ２４００（屈折率１．２９）
を塗布後、乾燥して５ミクロン厚のコーティング膜を形
成した。

【００５４】各種評価試験の結果では、以下の通りであ
った。引っかき試験と降ひょう試験においては、太陽電
池の出力低下は認められなかった。バイアス印加下での
温湿度サイクル試験においては電流値の増加は８％以下
であった。折り曲げ試験においては剥がれやクラックは
認められなかった。波長５５０ナノメートルの反射率は
３％以下であった。

【００５５】（実施例５）実施例３に於いて、絶縁性の
無機化合物である奥野製薬社製ＣＲＭコートに替えて、
ホスファゼン無機高分子（出光社製ＰＰＺ−Ｕ２００
０、硬化後の鉛筆硬度：９Ｈ，屈折率：１．５）をスク
リーン印刷で塗布し、紫外線硬化後、２００℃で１０分
間熱処理して２ミクロンの膜厚のコーティング膜を形成
した。最表面のフッ素樹脂層は実施例３と同様にして形
成した。

【００５６】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験においては、太陽電池
の出力低下は認められなかった。バイアス印加下での温
湿度サイクル試験においては、電流値の増加は６％以下
であった。折り曲げ試験においては剥がれやクラックは
認められなかった。波長５５０ナノメートルの反射率は
４％以下であった。

【００５７】（実施例６）実施例１に於いて、フッ素樹
脂塗料（昭和テクノコート社製フッ素ハードコート）に
替えて、アクリル樹脂塗料（日立化成社製絶縁塗料ＴＵ
ＦＦＹ、ＴＦ−１１４１、硬化後の鉛筆硬度：４Ｂ，屈
折率：１．５）と紫外線吸収剤含有のフッ素樹脂塗料
（旭硝子杜製ルミフロンＬＦ３０４、硬化後の鉛筆硬
度：２Ｈ，屈折率：１．５）を用いた。

【００５８】まず、太陽電池の表面に奥野製薬社製トッ
プガードＳＩを実施例１と同様な方法で形成した後、Ｔ
Ｆ−１１４１をディップコーテイングし、１５０℃２０
分間熱処理して２０ミクロンのコーティング膜を形成し
た。次に、旭硝子社製ルミフロンＬＦ３０４をディップ
コーティングした後、１５０℃で３０分間熱処理して
０．５ミクロンのコーティング膜を形成した。

【００５９】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。

【００６０】引っかき試験と降ひょう試験においては、
太陽電池の出カ低下は認められなかった。バイアス印加
下での温湿度サイクル試験においては、電流値の増加は
４％以下であった。折り曲げ試験においては剥がれやク
ラックは認められなかった。波長５５０ナノメートルの
反射率は５％以下であった。

【００６１】（比較例１）実施例１に於て、絶縁性の無
機化合物とフッ素樹脂塗料に替えて、弗素樹脂フィルム
に膜厚２５ミクロンのエチレンとテトラフルオロエチレ
ンの共重合体フィルム（図３の３０２）と膜厚５００ミ
クロンのＥＶＡ（図３の３０１）を用いて、太陽電池を
被覆して太陽電池モジュールを得た。

【００６２】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験において、太陽電池の
出力低下は認められなかった、バイアス印加下での温湿
度サイクル試験において、電流値の増加は１０倍であっ
た。折り曲げ試験においは、フッ素樹脂フィルムとＥＶ
Ａの間で一部剥がれが認められた。波長５５０ナノメー
トルの反射率は６％以下であった。

【００６３】（比較例２）実施例３に於いて、絶縁性の
無機化合物奥野製薬社製ＣＲＭコートの被膜形成を除い
た以外は、同様の方法でフッ素樹脂塗料（旭硝子社製ル
ミフロンＬＦ２００、硬化後の鉛筆硬度：２Ｈ，屈折
率：１．５）を塗布した後、１５０℃で３０分間加熱硬
化して、フッ素樹脂層３０ミクロンを形成し、表面被覆
した太陽電池モジュールを得た。

【００６４】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。降ひょう試験において、太陽電池の出力低下はほと
んど認められなかったが、引っかき試験では、３０％の
出力低下が認められた。バイアス印加下での温湿度サイ
クル試験において、電流値の増加は４倍であった。折り
曲げ試験において、剥がれやクラックは認められなかっ
た。波長５５０ナノメートルの反射率は、７％以下であ
った。

【００６５】以上のように、実施例１から実施例６と比
較例１及び比較例２の評価結果から、本発明の太陽電池
モジュールは、引っかき傷にも強く、耐屈曲性に優れて
いる、透湿がほとんど無いのでエレクトロマイグレーシ
ョンなどの原因による性能低下を極めて少なくできる、
また表面反射率も低く抑えることができるので入射光を
有効に利用できる、ことが判明した。

【００６６】上記実施例では光入射側がｐ型半導体層
で、集電電極に、銀ペーストから形成した電極を使用し
たが、透湿とエレクトロマイグレーションを評価するた
めにこの様な構成にしたもので、本発明はこれに限定さ
れるものではない。

【００６７】（実施例７）まず、アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）太陽電池モジュールの作製する。作製手順
を図４を用いて説明する。

【００６８】実施例１と同様の手順で光起電力素子を形
成した。上記方法にて得られた光起電力素子の出力端子
の取り出し部をマスクし、透明導電層及び集電電極上
に、ゾル−ゲル法にて調製したコロイド状シリカ（イソ
プロルピルアルコールにシリカを３０重量％分散させた
溶液、触媒化成工業製ＯＳＣＡＬー１４３２）をアクリ
ル樹脂塗料に混合後、スプレー法で塗布し、乾燥し、第
１のコーティング膜１０１（図１の１０１、屈折率１．
６）６０ミクロンを形成した。ついで、ロールコーター
でフツ素樹脂塗料１０２（旭硝子社製ミフロンＬＦ２０
０、屈折率：１．５）を塗布した後、８０℃１時間加熱
硬化して、フッ素樹脂層（図１の１０２）５０ミクロン
を形成し、表面被覆した太陽電池モジュールを得た。

【００６９】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
を以下の方法で評価した。

【００７０】（１）引っかき試験弓ノコのカーボンスチール片の角部に９０７ｇの荷重を
かけて１５２．４±３０．５ｍｍ／ｓの速度で引っかき
試験を行い、試験前後の太陽電池性能を評価した。

【００７１】（２）降ひょう試験直径２５．４ｍｍの氷球を終速度で衝突させ、試験前後
の太陽電池性能を評価した。

【００７２】（３）折り曲げ試験直径１５０ｍｍの円柱に巻き付けて、１８０度折り曲げ
た後、被覆材のはがれの有無を外観から評価した。

【００７３】（４）表面反射率ユニオン技研社製反射光分析器ＭＣＰＤ−２００用い
て、４００から８００ナノメートルの領域で反射率を測
定し、波長５５０ナノメートルの反射率を評価した。

【００７４】（５）サンシャインウエザオメーターによ
る耐候促進試験サンシャインウエザオメーターによる２０００時間の試
験を行った後、試験前後の太陽電池性能を評価するとと
もに、被膜をクロスカットし、セロハンテープで皮膜を
剥離して、剥離せずに残存した碁盤目数を数えた。

【００７５】上記各種試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験においては太陽電池の
出力低下は認められなかった。折り曲げ試験においては
剥がれやクラックは認められなかった。波長５５０ナノ
メートルの反射率は５％以下であった。サンシャインウ
エザオメーター２０００時間後の性能低下は、ステブラ
ロンスキー効果のアモルファスシリコンの光劣化以上の
低下は認められなかった。碁盤目試験は100/100であっ
た。

【００７６】（実施例８）実施例７の最表面層のフッ素
樹脂塗料に替えて、紫外線吸収剤を含有したＥＶＡを１
００ミクロン塗布した５０ミクロン厚のエチレン−４フ
ッ化エチレン共重合体フィルム（屈折率１．４）を重
ね、減圧下１４５℃で架橋反応を起こし、ラミネートし
て太陽電池モジュールを得た。

【００７７】実施例７と同様の評価方法で評価した結果
は、以下の通りであった。引っかき試験と降ひょう試験
においては、太陽電池の出力低下は認められなかった。
折り曲げ試験においては剥がれやクラックは認められな
かった。波長５５０ナノメートルの反射率は７％以下で
あった。サンシャインウエザオメーター２０００時間後
の性能低下は、ステブラロンスキー効果のアモルファス
シリコンの光劣化以上の低下は認められなかった。碁盤
目試験は１００／１００であった。

【００７８】（実施例９）本実施例では、図２の半導体
層２０１が銅インジウムセレナイドである太陽電池を用
いた。

【００７９】銅インジウムセレナイド太陽電池の作製
は、以下のようにした。

【００８０】図２において導電性基体２００にステンレ
ス基板を用い、スパッタリング法で導電層２０３として
Ｍｏ５０００Åを蒸着して形成した。次にＣｕ層２００
０Å、Ｉｎ層４０００Åを順次形成し、Ｈ₂Ｓｅ蒸気中
で処理し、４００℃アルゴンガス雰囲気中で熱処理を
施した後、ＺｎＣｄ層６０００Åをスパッタリング法で
蒸着し、半導体層２０１を形成した。ついで、ＺｎＯ７
００Åをスパッタリング法で蒸着して透明導電層２０３
を形成し、銀ペーストのスクリーン印刷により集電電極
２０４を形成して太陽電池を得た。

【００８１】次に、上記方法にて得られた太陽電池の透
明導電層及び集電電極上に、出力端子の取り出し部をマ
スクし、アクリルシリコン樹脂（イサム塗料社製ネオシ
リカ＃５０００ＧＳクリヤー）をロールコーターで塗布
し、１５０℃２０分間乾燥し、コーティング膜（図１の
１０１、屈折率１．５）６０ミクロンを形成した。つい
で、スプレー法でフッ素樹脂塗料（日本合成ゴム製フロ
ーレンＣ３−２５、硬化後の鉛筆硬度：２Ｈ，屈折率：
１．４）を塗布した後、１５０℃１５分間加熱硬化し
て、フッ素樹脂層（図１の１０２）７０ミクロンを形成
し、表面被覆した太陽電池モジュールを得た。

【００８２】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
を実施例７と同様の方法で評価した。

【００８３】評価した結果は、以下の通りであった。引
っかき試験と降ひょう試験においては、太陽電池の出力
低下は認められなかった。折り曲げ試験においては剥が
れやクラックは認められなかった。波長５５０ナノメー
トルの反射率は６％以下であった。サンシャインウエザ
オメーター２０００時間後の性能低下は、ステブラロン
スキー効果のアモルファスシリコンの光劣化以上の低下
は認められなかった。碁盤目試験は１００／１００であ
った。

【００８４】（実施例１０）本実施例では、図２の半導
体層２０１が多結晶シリコンの太陽電池を用いた。ま
ず、スパッタ法にてＣｒをコーティングしたステンレス
基板（図２の２００及び４０３）上に、液層成長法にて
水素ガス雰囲気中の炉内で、純度６ＮのＳｎにＳｂドー
プのＳｉを溶かした溶液から、１０００℃から９００℃
まで毎分２℃の速度で降温して、毎分０．４ミクロンの
速度で、約３０ミクロンの多結晶シリコン膜（図２の２
０１）を成長させた。次に、プラズマＣＶＤ法で、Ｓｉ
Ｈ₄とＢＦ₃とＨ₂からｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を堆積し
て接合を形成した後、膜厚６００ÅのＩＴＯを抵抗加熱
法で蒸着し、集電電極（図２の２０４）は銀ペーストを
スクリーン印刷することによって形成した。上記方法に
て得られた太陽電池の透明導電層及び集電電極上に出力
端子の取り出し部をマスクし、コロイド状シリカ（イソ
プロピルアルコールにシリカを４０重量％分散させた溶
液、触媒化成工業製ＯＳＣＡＬ−１４３２）をエポキシ
樹脂に混合した樹脂をロールコーターで塗布し、１８０
^。Ｃ４００分間乾燥し、屈折率１．６で鉛筆硬度９Ｈの
コーティング膜（図１の１０１）３０ミクロンを形成し
た。ついで、ディッピングでフッ素樹脂塗料（昭和テク
ノコート製フロロコート、屈折率：１．５）を塗布した
後、１７０℃で３０分間加熱硬化して、フッ素樹脂層
（図３の３０２）４０ミクロンを形成し、表面被覆した
太陽電池モジュールを得た。

【００８５】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
を実施例７と同様の方法で評価した。

【００８６】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験においては、太陽電池
の出力低下は認められなかった。折り曲げ試験において
は剥がれやクラックは認められなかった。波長５５０ナ
ノメートルの反射率は６％以下であった。サンシャイン
ウエザオメーター２０００時間の性能低下は、ステブラ
ロンスキー効果のアモルファスシリコンの光劣化以上の
低下は認められなかった。碁盤目試験は100/100であっ
た。

【００８７】（実施例１１）本実施例では実施例７にお
いて、コロイド状シリカを混合したアクリル樹脂塗料溶
液に替えて、平均粒系３０ミクロン、厚み１ミクロン以
下のフレーク状のシリカガラス粉を東燃社製アクリルシ
リコン塗料５０％溶液（ファインハード）に５ｗｔ％分
散させた塗料溶液をスクリーン印刷機で塗布した後、１
７０℃３０分間乾燥硬化させた以外は同様の方法で太陽
モジュールを作成した。

【００８８】各種評価試験の結果は以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験において、太陽電池の
出力低下は認められなかった。バイアス印加下での温湿
度サイクル試験においては、電流値の増加は３％以下で
あった。サンシャインウエザオメーター２０００時間後
の性能低下は、ステブラロンスキー効果のアモルファス
シリコンの光劣化以上の低下は認められなかった。また
密着製を評価する碁盤目試験も１００／１００と良好で
あった。

【００８９】（比較例３）実施例７において、コロイド
状シリカ（イソプロピルアルコールにシリカを３０重量
％分散させた溶液、触媒化成工業製ＯＳＣＡＬ−１４３
２）を混合しないアクリル樹脂塗料をコーティングする
以外は実施例７と同様の方法で太陽電池モジュールを作
製した。

【００９０】上記方法にて作製した太陽電池モジュール
を実施例７と同様の方法で評価した。

【００９１】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験では凸部の集電電極の一部に傷が到達
していた。降ひょう試験においては、太陽電池の出力低
下は認められなかった。折り曲げ試験においては剥がれ
やクラックは認められなかった。波長５５０ナノメート
ルの反射率は９％以下であった。サンシャインウエザオ
メーター２０００時間後の性能低下は、ステブラロンス
キー効果のアモルファスシリコンの光劣化以上の低下が
認められた。碁盤目試験は１００／１００であった。

【００９２】（比較例４）実施例９において、珪素と酸
素の結合を有する樹脂化合物とフッ素樹脂塗料に替え
て、弗素樹脂フィルムに膜厚１００ミクロンのエチレン
とテトラフルオロエチレンの共重合体フィルムＥＴＦＥ
（図３の３０２）と膜厚５００ミクロンのＥＶＡ（図３
の３０１）を用いて、太陽電池を被覆して太陽電池モジ
ュールを得た。

【００９３】各種評価試験の結果は、以下の通りであっ
た。引っかき試験と降ひょう試験においては、太陽電池
の出力低下は認められなかった。折り曲げ試験において
は剥がれやクラックは認められなかった。波長５５０ナ
ノメートルの反射率は６％以下であった。サンシャイン
ウエザオメーター２０００時間後の性能低下は、ステブ
ラロンスキー効果のアモルファスシリコンの光劣化以上
の低下が認められた。碁盤目試験は１００／１００であ
った。ただし、一部、ＥＶＡと光起電力素子表面、ＥＶ
ＡとＥＴＦＥとの間にはがれが生じた。

【００９４】以上のように、実施例７から実施例１０と
比較例３及び比較例４の評価結果から、本発明の太陽電
池モジュールは、引っかき傷にも強く、耐屈曲性に優れ
ている、また表面反射率も低く抑えることができるので
入射光を有効に利用できる、耐候試験において被覆材の
劣化および剥がれがほとんどなく、密着性よく有機化合
物無機化合物を問わず凸部をも十分に被覆することがで
きることが判明した。

【００９５】上記実施例では光入射側がｐ型半導体層
で、集電電極に、銀ペーストから形成した電極を使用し
たが、これに限定されるものではない。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、軽量で、フレキシブル
な基板上に形成された太陽電池の特徴を活かした、表面
からの傷などによる損傷を受けにくい、さらには入射光
の反射が少なく入射光の有効利用が可能な太陽電池モジ
ュールを、得ることができる。すなわち、高硬度の無機
結合を有する絶縁層で被覆することによって、引っかき
傷などで太陽電池が損傷を受け性能が低下するのを防
ぎ、接触角の大きいフッ素樹脂を光入射側最表面に使用
することによって屋外での汚れの付着を防止し、さらに
は最適の屈折率を有した該フッ素樹脂と該絶縁性の無機
化合物を組み合わせた多層コーティングの構造にするこ
とよって、入射光の有効利用が可能な、耐屈曲性及び耐
火に優れた、耐候性の良好な太陽電池モジュールを得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの
一例の概略構成断面図である。

【図２】図１の本発明の太陽電池モジュールに使用した
太陽電池の一例の概略構成断面図である。

【図３】従来の太陽電池モジュールの一例の概略構成断
面図である。

【符号の説明】

１００，３００光起電力素子（太陽電池）、１０１無機結合を有する絶縁層１０２，３０２フッ素樹脂層、１０３絶縁体層、３０１ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、２００導電性基体、２０１半導体層、２０２透明導電層、２０３裏面反射層、２０４集電電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/314 Ａ 7352−4Ｍ 8617−4ＭＨ０１Ｌ 23/30 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基体上に、光電変換部材としての
半導体層、透明導電層が形成された光起電力素子から構
成される太陽電池モジュールにおいて、少なくとも光入
射側表面が、フッ素樹脂層と無機結合を有する絶縁層の
二層で被覆されており、該無機結合を有する絶縁層の屈
折率が該フッ素樹脂層の屈折率以上で、光入射側最表面
が該フッ素樹脂層であることを特徴とする太陽電池モジ
ュール。
【請求項２】前記フッ素樹脂層の屈折率は１．２から
１．６の範囲であり、前記無機結合を有する絶縁層の屈
折率は１．３から２．０の範囲である請求項１に記載の
太陽電池モジュール。
【請求項３】前記無機結合を有する絶縁層が、シリコ
ン酸化物、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＦ₂、ＬｉＦ、ＭｇＯ、Ｚｎ
Ｏ₂、酸化チタン及びホスファゼン環化合物からなる群
から選択される１種又は２種以上の化合物を少なくとも
含有する請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】前記無機結合を有する絶縁層が、シリコ
ンと酸素の結合あるいはチタンと酸素との結合を少なく
とも有する樹脂である請求項１または２記載の太陽電池
モジュール。