JPH07115220A - 封止用シートとそれを用いた太陽電池並びに太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池用に適しており、安価でありながら
高い信頼性を有し、且つ生産性も高い封止用シートを提
供し、そしてこの封止用シートを用いた太陽電池や太陽
電池モジュールを実現するものである。 【構成】 封止用シート１０として耐水蒸気透過性に優
れたゴム系シート１２と接着性樹脂層１４とを積層して
構成した。そして、特に、ゴム系シート１２としてブチ
ルゴムを主成分とするシートを用い、また、接着性樹脂
層１４としてポリイソブチレン系樹脂を主成分とする樹
脂層を用いた。更に、得られた封止用シート１０により
太陽電池や太陽電池モジュールの裏面を封止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，安価で且つ耐環境性能
の高い封止用シートと、それを用いた太陽電池並びに太
陽電池モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】屋外で用いる太陽電池モジュールの場
合、機械的強度や耐環境性能を高めて信頼性を確保する
ため、太陽電池を強化ガラス板や金属基板上に合成樹脂
を用いて封入するスーパーストレートタイプやサブスト
レートタイプあるいは充填タイプの構造が一般的に用い
られている。より具体的にラミネート方法によるモジュ
ール構造を説明すると、強化ガラス板上にエチレンビニ
ルアセテート共重合体（以下、ＥＶＡという）シート、
太陽電池、ＥＶＡシート、アルミニウム箔をフッ素ビニ
ルシートで挟んで構成したシート（以下、アルミテドラ
ーという）をこの順に積層して加熱圧着した構造のもの
が用いられている。

【０００３】特に、太陽電池がアモルファスシリコンの
ような薄膜太陽電池の場合には、図８に示すように、強
化ガラス基板１上に直接太陽電池２を形成し、この上に
ＥＶＡシート３、アルミテドラー４を積層して加熱圧着
した構造のものが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の構造
においては、アルミテドラー４を用いているのでモジュ
ールの信頼性が高く、且つ生産性が極めて高いという優
れた特長を有している。しかしながら、かかる構造は上
記の優れた特長を有するものではあるが、このアルミテ
ドラー４が高価であるため、モジュール価格が高価なも
のになってしまうという問題点があった。太陽電池はク
リーンなエネルギー源として商用電源の代替が期待され
ており、安価でありながら高い信頼性が同時に要求され
ることから、このような要求に合致する裏面封止用シー
トの実現が太陽電池の普及のためにも切望されていた。

【０００５】そこで、本発明者らは上記従来技術の問題
点を解決し、太陽電池用に適しており、安価にして高い
信頼性を有し、且つ生産性も極めて高い封止用シートを
提供し、そしてこの封止用シートを用いた太陽電池や太
陽電池モジュールを実現することを目的に鋭意研究を重
ねた結果、本発明に至ったのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る封止用シー
トの要旨とするところは、耐水蒸気透過性に優れたゴム
系シートと、接着性樹脂層とを積層したことにある。

【０００７】かかる封止用シートにおいて、特に、前記
耐水蒸気透過性に優れたゴム系シートがブチルゴムを主
成分とするシートから成ることにあり、また、前記接着
性樹脂層がポリイソブチレン系樹脂を主成分とする樹脂
層から成ること、あるいは前記接着性樹脂層がポリイソ
ブチレン系樹脂と他の高分子樹脂層の少なくとも２層か
ら成ることにある。更に、前記接着性樹脂層の厚さが、
０．０１mm以上１．０mm以下であることにある。

【０００８】次に、本発明に係る太陽電池の要旨とする
ところは、上記いずれかに記載する封止用シートを用い
て封止されたことにある。

【０００９】また、本発明に係る太陽電池モジュールの
要旨とするところは、上記いずれかに記載する封止用シ
ートを用いて裏面が封止されたことにある。

【００１０】

【作用】本発明に係る封止用シートは耐水蒸気透過性す
なわち水蒸気を透過させない特性に優れたゴム系シート
と、接着性を有する接着性樹脂層とが積層されて構成さ
れている。したがって、この封止用シートが接着性樹脂
層により太陽電池あるいは太陽電池モジュールの裏面側
に接着されることによって、太陽電池素子は封止用シー
トで封止されることになる。これにより、太陽電池素子
は耐水蒸気透過性に優れたゴム系シートによって雨水の
侵入はもちろん、空気中の水蒸気の侵入も遮断され、水
分から保護される。更に、ゴム系シートは弾力性に富ん
で衝撃に対して強いため、かかる封止用シートを用いて
封止された太陽電池あるいは太陽電池モジュールなどは
その運送中の振動や取り付け作業時における衝撃などか
ら効果的に保護され、また、設置後の耐衝撃性にも優れ
たものとなる。

【００１１】特に、本発明に係る封止用シートにおい
て、耐水蒸気透過性に優れたゴム系シートとしてブチル
ゴムを主成分として成るシートが好ましく、また、接着
性樹脂層としてポリイソブチレン系樹脂を主成分として
成る樹脂層が好ましい。ブチルゴムを主成分として成る
シートは特に耐水蒸気透過性に優れるとともに、振動吸
収性能が優れていることから、一層、衝撃に対して有効
である。更に、ブチルゴムを主成分として成るシートは
耐熱性、耐オゾン性に優れており、耐候性に優れた太陽
電池あるいは太陽電池モジュールの実現が可能となる。
一方、ポリイソブチレン系樹脂を主成分として成る樹脂
層は特に、水蒸気バリア性に優れており、ブチルゴムシ
ートなどの耐水蒸気透過性に優れたゴム系シートと積層
して用いることにより、水蒸気の侵入をより効果的に遮
断することができる。

【００１２】ここで、ブチルゴムシートなどの耐水蒸気
透過性に優れるゴム系シートの厚さは０．１mm以上であ
ることが耐水蒸気透過性及び耐衝撃性などを確保するた
めに効果的であり、また、接着性樹脂層の厚さを０．０
１mm以上１．０mm以下とすることが水蒸気バリア性及び
接着性を確保する上で有効である。更に、ブチルゴムシ
ートなどの耐水蒸気透過性に優れるゴム系シートや接着
性樹脂層に紫外線吸収材料を混入させることにより耐候
性を向上させることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る封止用シート及びその封
止用シートを用いた太陽電池並びに太陽電池モジュール
の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１に示すように、封止用シート１０は耐
水蒸気透過性に優れたゴム系シート１２の片面上に接着
性樹脂層１４を積層して構成されている。耐水蒸気透過
性に優れたゴム系シート１２は水蒸気の透過性を有しな
いものほどより好ましく、たとえばブチルゴムシートが
挙げられる。ブチルゴムは典型的にはイソブチレンにイ
ソプレンを１．５％〜４．５％の割合で配合して重合さ
せて得られる。ブチルゴムの加硫剤は一般的にはイオウ
が用いられるが、本発明に係る封止用シート１０の場
合、イオウは接着性樹脂層であるポリイソブチレン系樹
脂の硬化阻害の要因になる恐れがあり、キノイド加硫も
しくは樹脂加硫などのイオウを含まないが加硫と同様な
作用を有する加硫剤を用いるのが好ましい。

【００１５】ここで、ブチルゴムは本質的に耐透湿性及
び振動吸収性能が優れているが、不飽和度が大きくなる
につれ、引張強さが低下するとともに耐オゾン性が低下
する一方、耐熱性が向上し、また加硫速度が早くなる傾
向がある。また、ブチルゴムは加硫系の種類によっても
影響を受け、イオウ系よりもキノイド系や樹脂系の方が
耐熱性が良い傾向にある。したがって、これらの各種の
条件から最適な条件が設定されて、ブチルゴムが重合さ
れ、ブチルゴムシートが得られる。このブチルゴムシー
トはブチルゴムのみによって形成しても良いが、ブチル
ゴムを主成分としてその他に紫外線吸収材料などを混入
させて形成しても良い。

【００１６】次に、接着性樹脂層１４は各種の接着性を
有する樹脂を用いることができるが、水蒸気バリア性を
有するポリイソブチレン系樹脂を主成分とする樹脂がよ
り好ましい。このポリイソブチレン系樹脂は典型的には
分子内に少なくとも１つの官能基（Ｘ）を有するイソブ
チレン系ポリマーと、官能基（Ｘ）と反応し得る官能基
（Ｙ）を分子内に少なくとも２個有する硬化剤との反応
により生成する樹脂が使用できる。官能基（Ｘ）は生成
樹脂の弾性を保持するという点からは末端にあることが
好ましい。好ましい代表例としては、末端に炭素−炭素
の２重結合を有するイソブチレンポリマーと、２つ以上
のヒドロシリル基を有する化合物との付加反応生成物が
挙げられる。このような例は，特開平３−９５２６６号
に示されている。例えば硬化剤として、分子内にヒドロ
シリル基を２つ以上有する環状シロキサン等のポリシロ
キサン化合物が好ましい。一例として、３級クロル末端
ポリイソブチレンとトリメチルアリルシランや１，９−
デカジエンとの反応によって生成されたポリイソブチレ
ンオリゴマーと、１，３，５，７−テトラメチルシクロ
テトラシロキサンと１，９−デカジエンとの反応生成物
からなる硬化剤との組成物が使用できる。なお、接着性
樹脂層１４はポリイソブチレン系樹脂のみによって形成
しても良いが、ポリイソブチレン系樹脂を主成分として
その他に紫外線吸収材料などを混入させて形成しても良
い。

【００１７】このポリイソブチレン系樹脂は通常、平均
分子量で５００〜１０００００、好ましくは２０００〜
２００００のものが良く、通常はポリブテンのような可
塑剤と混合して１０００〜５００００ポアズ程度の粘度
に調整して使用される。

【００１８】以上、本発明に係る封止用シートの実施例
を説明したが、次に、この封止用シートを用いて裏面側
を封止した太陽電池の実施例を説明する。

【００１９】図２に示すように、太陽電池１６は強化ガ
ラスから成るガラス基板１８上に、透明導電膜から成る
透明電極２０と、アモルファスシリコン系半導体層２２
と、金属電極２４を所定の形状に積層して太陽電池素子
２６を複数形成するとともに、この太陽電池素子２６を
必要に応じて直列又は並列に接続して必要とする電圧と
電流を得るように構成されている。この太陽電池１６は
太陽電池素子２６を保護するために、太陽電池素子２６
側の面に上記封止用シート１０が配設され、図３に示す
ように、加熱接着される。あるいは、太陽電池１６は太
陽電池素子２６に接着性樹脂層１４を最初に塗布形成
し、その後ゴム系シート１２を加熱接着して、封止用シ
ート１０を形成しても良い。

【００２０】封止用シート１０によって封止された太陽
電池１６は耐水蒸気透過性に優れたブチルゴムシートな
どのゴム系シート１２と水蒸気バリア性を有するポリイ
ソブチレン系樹脂を主成分とする接着性樹脂層１４によ
って太陽電池素子２６が覆われている。したがって、太
陽電池素子２６は優れた耐水蒸気透過性を有することに
なり、特性の維持確保を図ることができる。また、得ら
れた太陽電池１６は振動吸収性能に優れたゴム系シート
１２によって覆われているため、運送あるいは取り付け
作業時における衝撃に対して有効に保護される。

【００２１】また、図４に示すように、前述と同様の構
成に係る太陽電池１６の太陽電池素子２６側に、前述と
同様のゴム系シート１２とポリイソブチレン系樹脂を主
成分とする接着性樹脂層１４とを積層して成る封止用シ
ート１０をＥＶＡシート２８によって真空ラミネート法
を用いて加熱接着しても良い。かかる構成により、耐水
蒸気透過性に加えて耐衝撃性を更に改善することができ
る。

【００２２】更に、図５に示すように、封止用シート３
０をゴム系シート３２と接着性樹脂層３４とゴム系シー
ト３６の順に積層接着して構成し、この封止用シート３
０を前述と同様の構成に係る太陽電池１６の太陽電池素
子２６側に、ＥＶＡシート２８によって真空ラミネート
法を用いて加熱接着しても良い。かかる構成により、さ
らに耐水蒸気透過性と共に耐衝撃性を改善することがで
きる。

【００２３】次に、以上の実施例ではアモルファスシリ
コン系半導体層を用いた太陽電池素子を例に説明した
が、本発明における太陽電池素子は結晶系のものであっ
ても良いのは言うまでもない。すなわち、図６に示すよ
うに、太陽電池素子３８はシリコン単結晶のウエファか
ら作製された半導体層４０の片面に透明電極４２を形成
するとともに他の片面に金属電極４４を形成して構成さ
れていて、複数の太陽電池素子３８は図示しないワイヤ
ーボンディングにより直列・並列に接続され、所定の電
流・電圧を出力し得るように太陽電池４６が構成されて
いる。かかる太陽電池４６は、強化ガラス４８、ＥＶＡ
シート５０、太陽電池４６、ＥＶＡシート５０、封止用
シート１０の順に積層し、真空ラミネート法を用いて加
熱接着されて、強化ガラス４８と封止用シート１０との
間に封止される。封止用シート１０は前述と同様に、耐
水蒸気透過性に優れたゴム系シート１２と水蒸気バリア
性を有するポリイソブチレン系樹脂を主成分とする接着
性樹脂層１４によって構成されていて、耐水蒸気透過性
と共に耐衝撃性を確保することができる。

【００２４】以上、本発明の実施例を種々説明したが、
本発明は図示した実施例に限定されるものではないのは
言うまでもなく、たとえば上述の実施例を組み合わせて
実施することも可能である。

【００２５】また、水蒸気バリヤー層としても機能する
接着性樹脂層の厚さは０・０１mm以上１．０mm以下、さ
らに望ましくは、０．０２mm以上０．５mm以下であれば
所望の効果は得られる。すなわち、層厚が薄い場合に
は、ピンホールなどによって水蒸気透過性能が低下し、
逆に厚い場合には材料コストが嵩んで高価になってしま
うため、層厚を上記範囲内に設定することが好ましい。

【００２６】上記の実施例では、本発明に係る封止用シ
ートを特にアモルファスシリコンによる太陽電池の裏面
の封止に用いたが、太陽電池をモジュール化した太陽電
池モジュールの裏面を封止する封止材として用いても良
いのは言うまでもなく、また結晶系太陽電池の裏面又は
表面の封止材として用いることもできる。その他、本発
明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基
づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施し得
るものである。

【００２７】第１実施例 ５００mm×５００mm、厚さ４mmの強化ガラス１８上にア
モルファスシリコン太陽電池素子２６を形成する一方、
厚さ１mmのブチルゴムシート１２上に、０．１mmのポリ
イソブチレン樹脂（以下、ＰＩＢ樹脂という）を主成分
とする接着性樹脂層１４を積層して封止用シート１０を
形成し、上記強化ガラス１８に真空ラミネート法を用い
て加熱接着して太陽電池１６を構成した。得られた太陽
電池１６について、封止用シート１０の信頼性を評価す
るために、図７に示すようにフレーム５２と出力端子ボ
ックス５４を設けて、太陽電池モジュール５６の構造と
した。

【００２８】封止用シートの信頼性試験は主として耐環
境性能の評価を目的として行い、所定の封止用シートに
よって封止された太陽電池モジュールを温度８０℃、湿
度９５％の環境条件下で１０００時間放置し、その間の
出力変化によって評価した。なお、出力の測定はＡＭ
１．５、１ｋＷ／ｍ² の疑似太陽光下で測定し、初期値
に対する変化率で評価した。この試験時間と出力特性と
の関係を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】第２実施例 第１実施例と同様の太陽電池１６の太陽電池素子２６側
に、同様の構成に係る封止用シート１０を厚さ０．４mm
のＥＶＡシート２８によって真空ラミネート法を用いて
加熱接着した（図４参照）。ただし、封止用シート１０
における接着性樹脂層１４として、特に、特開平３−１
５２１６４号に記載されている分子末端に炭素−炭素２
重結合を有する分子量約５０００のポリイソブチレンオ
リゴマーと、特開平３−９５２６６号に記載されている
複数個のヒドロシリル基を含有するシクロヘキサン化合
物による硬化剤と、無機質充填剤を含む組成物を用い、
この組成物（１４）をブチルゴムシート１２に塗布し、
これを加熱硬化させることにより封止用シート１０を形
成した。

【００３１】上記太陽電池素子２６をＥＶＡシート２８
を介して封止用シート１０によって封止した太陽電池１
６を、第１実施例と同様にしてモジュール化した。得ら
れた太陽電池モジュールについて、封止用シート１０の
耐環境性能を評価するため、第１実施例と同様にして信
頼性試験を行った。その結果を表１に示す。

【００３２】第３実施例 厚さ１mmのブチルゴムシート１２と、厚さ０．１mmのポ
リイソブチレン樹脂を主成分とする接着性樹脂層１４
と、厚さ０．４mmのＥＶＡシート２８を積層して封止用
シートとし、この封止用シートを第１実施例と同様の太
陽電池１６の太陽電池素子２６側に、加熱接着して太陽
電池１６を構成した。

【００３３】得られた太陽電池１６を第１実施例と同様
にモジュール化し、その太陽電池モジュールについて、
封止用シート１０の耐環境性能を評価するため、第１実
施例と同様にして信頼性試験を行った。その結果を表１
に示す。

【００３４】比較例 第１実施例と同様の太陽電池１６の太陽電池素子２６側
に、ＥＶＡシートとアルミテドラーとを積層して加熱接
着した。得られた太陽電池１６を第１実施例と同様にモ
ジュール化し、その太陽電池モジュールについて、封止
用シート１０の耐環境性能を評価するため、第１実施例
と同様にして信頼性試験を行った。その結果を表１に示
す。

【００３５】表１から明らかなように、本発明の封止用
シートを用いた場合でも従来品と比較して測定誤差以上
の有意差は見られず、本発明の封止用シートが高い信頼
性、特に耐環境性能を有していることがわかる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明の封止用シートは、
ブチルゴムシートなどの耐水蒸気透過性に優れたゴム系
シートと、水蒸気バリヤー機能を有するポリイソブチレ
ン系樹脂を主成分とする樹脂から成る接着性樹脂層とを
積層しているため、安価でありながら耐環境性能に優れ
たものとなる。そしてこの封止用シートは水蒸気バリヤ
ー層をゴム系シート上に塗布したり、強化ガラス上に塗
布したものに加熱接着して作製できるので、大量生産に
も適したものとなっている。さらにゴム系シートは、そ
の不飽和度の選択により耐熱性の優れたものが可能であ
り、製造工程を変えることなく耐環境性能の高い太陽電
池や太陽電池モジュールを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る封止用シートの実施例を示す断面
説明図である。

【図２】図１に示す封止用シートを太陽電池の封止に使
用する方法を説明するための断面説明図である。

【図３】図１に示す封止用シートによって封止された太
陽電池の一例を示す断面説明図である。

【図４】本発明に係る封止用シートの他の実施例により
封止した太陽電池の一例を示す断面説明図である。

【図５】本発明に係る封止用シートの更に他の実施例に
より封止した太陽電池の一例を示す断面説明図である。

【図６】本発明に係る封止用シートの更に他の実施例に
より封止した太陽電池の他の一例を示す断面説明図であ
る。

【図７】本発明に係る封止用シートにより封止した太陽
電池モジュールの構造例を表す断面説明図である。

【図８】従来の封止用シートを用いた太陽電池の構造を
示す断面説明図である。

【符号の説明】

１０，３０；封止用シート １２，３２，３６；ゴム系シート １４，３４；接着性樹脂層 １６，４６；太陽電池 １８，４８；ガラス基板（強化ガラス） ２６，３８；太陽電池素子 ２８，５０；ＥＶＡシート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐水蒸気透過性に優れたゴム系シート
   と、接着性樹脂層とを積層したことを特徴とする封止用
   シート。
2. 【請求項２】 前記耐水蒸気透過性に優れたゴム系シー
   トが、ブチルゴムを主成分とするシートから成ることを
   特徴とする請求項１に記載する封止用シート。
3. 【請求項３】 前記接着性樹脂層が、ポリイソブチレン
   系樹脂を主成分とする樹脂層から成ることを特徴とする
   請求項１又は請求項２に記載する封止用シート。
4. 【請求項４】 前記接着性樹脂層がポリイソブチレン系
   樹脂と他の高分子樹脂層の少なくとも２層から成ること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載する封止用シ
   ート。
5. 【請求項５】 前記接着性樹脂層の厚さが、０．０１mm
   以上１．０mm以下であることを特徴とする請求項１乃至
   請求項４のいずれかに記載する封止用シート。
6. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項５のいずれかに
   記載する封止用シートを用いて封止されたことを特徴と
   する太陽電池。
7. 【請求項７】 前記請求項１乃至請求項５のいずれかに
   記載する封止用シートを用いて裏面が封止されたことを
   特徴とする太陽電池モジュール。