JPH07283427A - 薄膜太陽電池 - Google Patents

薄膜太陽電池

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JPH07283427A
JPH07283427A JP6065806A JP6580694A JPH07283427A JP H07283427 A JPH07283427 A JP H07283427A JP 6065806 A JP6065806 A JP 6065806A JP 6580694 A JP6580694 A JP 6580694A JP H07283427 A JPH07283427 A JP H07283427A
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JP
Japan
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adhesive
moisture
solar cell
film
proof
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Application number
JP6065806A
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English (en)
Inventor
Yujiro Watanuki
勇次郎 綿貫
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄膜太陽電池に防湿フィルムをラミネートする
際に用いる接着剤の劣化による変色や接着強度の低下を
防ぐ。 【構成】接着剤に、紫外線吸収剤、酸化防止剤および金
属不活性剤を単独あるいは2種以上混合して添加するこ
とにより、紫外線、酸素の影響による劣化、あるいは接
着剤中の重金属の活性化が防止でき、耐湿性ばかりでな
く、耐候性もすぐれた薄膜太陽電池が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可とう性の絶縁性基板
を用いた薄膜太陽電池に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池はクリーンなエネルギーとして
注目されており、その技術の進歩はめざましいものがあ
る。特に、アモルファスシリコンを主材料とした光電変
換層は大面積の成膜が容易で低価格であるため、それを
用いた薄膜太陽電池に対する期待は大きい。従来の太陽
電池はガラス基板が用いられていたが、厚型で重く、割
れやすい、また屋外の屋根等への適用化による作業性の
改良等の理由により、薄型・軽量化の要望が強くなって
いる。これらの要望に対し、可とう性のあるプラスチッ
クフィルムおよび薄膜金属フィルムを基板に用いたフレ
キシブルタイプの薄膜太陽電池の実用化が進みつつあ
る。このようなフレキシブルタイプ太陽電池を10〜1
5年の長期にわたり使用するために、太陽電池セルの表
裏両側を接着層を介して防湿フィルムをラミネートして
水分の侵入を防止している。図1はそのようなフレキシ
ブルタイプ太陽電池の断面構造を示し、可とう性のある
プラスチックフィルム基板1の一面上に金属からなる第
一電極層2、pin接合を有するアモルファス半導体層
3、ITOなどからなる透明な第二電極層4が積層さ
れ、他面側には、例えば特願平5−67976号明細書
に記載されている第三電極層5が形成され、基板1に明
けられた貫通孔を通じて第一電極層2あるいは第二電極
層4と接続されている。このような構造の太陽電池セル
が、第二電極層の上に透明接着剤層61を介した透明防
湿フィルム71と第三電極層5の上に接着剤層62を介
した防湿フィルム72により挟着されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の薄膜太陽電池では、接着剤の紫外線による劣化、
酸素による酸化あるいは熱と酸素の影響による接着剤中
の重金属イオンの活性化により、接着剤が変色したり、
接着強度の低下による微小亀裂や剥離が発生したりする
問題があった。これらの問題は、防湿フィルム71、7
2の全面およびラミネート端部の合わせ面、とりわけ端
部の合わせ面で多く、太陽電池の出力を低下させる要因
となっていた。そのため、そのような薄膜太陽電池は実
用的に未だ充分でなく、さらに改良が望まれていた。
【0004】本発明の目的は、上記の問題を解決し、防
湿性と共に耐候性もすぐれた薄膜太陽電池を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、可とう性の基板上に少なくとも第一電
極層、光電変換半導体層、透明第二電極層を積層され、
接着剤層を介して防湿フィルムにより挟着された薄膜太
陽電池において、接着剤に紫外線吸収剤、酸化防止剤お
よび金属不活性剤が、単独あるいはそのうちの2種類以
上を混合して添加されたものとする。そして接着剤中の
添加剤の添加量が0.1〜5重量%であることが有効であ
る。
【0006】
【作用】請求項1の接着剤層中の紫外線吸収剤は、紫外
線を吸収して分子内で熱エネルギー等に変換することに
より光エネルギーを無害化し、紫外線による劣化を防止
する。請求項2の酸化防止剤は、酸化劣化の過程で生成
するラジカルを捕捉し、それ自身は安定なフェノキシラ
ジカルとなることで酸化防止剤の機能を果たすラジカル
連鎖禁止剤、および酸化劣化の過程で生成するハイドロ
パーオキサイドをイオン的に分解し、ラジカル生成を抑
制することで酸化防止剤の機能を果たす過酸化物分解剤
があり、単独あるいは混合によって、より酸化防止機能
を果たすものもある。請求項3の金属不活性剤は、接着
剤の重金属イオン活性化を抑制し、強度劣化を防止す
る。またヒドラジン系の金属不活性剤では、ヒドラジン
化合物の中にヒンダードフェノール構造が形成されてい
るため、酸化防止機能が強化され、熱あるいは酸素など
の影響による強度劣化を防止する。
【0007】上記各添加剤はこれら単独使用での効果が
期待されるが、2〜3種類混合した方が相乗効果が期待
できることもある。しかし、単独、混合を問わず添加量
が0.5重量%未満では、それぞれの機能を果たさず、逆
に5重量%を超えると接着剤としての機能が低下してし
まうか変色する。
【0008】
【実施例】本発明の実施例の薄膜太陽電池の構造も図1
と同じである。フィルム状絶縁基板1は電極層およびア
モルファス半導体層が200℃前後で成膜されるため耐
熱性が要求される。したがって、耐熱性を有するプラス
チックフィルムとして、ポリイミド、ポリエーテルイミ
ド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニ
レンサルファイド、パラ系アラミド、ポリエーテルケト
ン、ふっ素系全般のフィルムが挙げられるが、特にポリ
イミド、パラ系アラミド、ふっ素系全般のフィルムが好
適である。しかし、薄膜型の金属フィルムとしてステン
レス鋼、ニッケル、銅等の箔を用い、表面に耐熱性絶縁
膜を被着してもよい。アモルファス半導体層3は一般的
にCVD法等で成膜されるnip接合を有するアモルフ
ァスシリコンを主体とした薄膜である。電極層2、4、
5としては、それぞれ金属膜、透明導電膜、金属膜がス
パッタ等の手段により形成される。
【0009】光入射側の防湿フィルム71には、透明
で、かつ水分透過率の小さいプラスチックフィルムが用
いられ、ふっ素系全般、ポリメチルメタアクリレート、
ポリアリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリサル
ホン、ポリエーテルサルホン、ポリ塩化ビニル、ポリカ
ーボネート、ポリフェニレンサルファイド等のフィルム
が挙げられる。また、光入射側と反対面の防湿フィルム
72は、必ずしも透明である必要はなく、たとえば、上
記フィルムの他にアルミニウム等の金属箔をプラスチッ
クフィルムでサンドイッチしたもので、プラスチックフ
ィルム自体は若干水分透過率の大きいものでも、プラス
チックフィルムでサンドイッチされた金属箔により、侵
入してくる水分を遮断するものを用いることができる。
【0010】添加剤が混入される接着剤層61、62に
用いられる材料はポリビニルアルコール、ポリビニルブ
チラール、ポリオレフィン系でエチレン−酢酸ビニル共
重合体 (EVA) 、塩化ビニル共重合体、プロピレン共
重合体、アクリロニトリル共重合体等が挙げられる。光
入射側の接着剤層61は透明であることが望ましい。 実施例1:この実施例は、請求項1の実施例である。
【0011】フィルム基板1として、ポリイミドフィル
ム (東レデュポン社製、商品名:カプトン) を用い、第
一電極層2はAg膜、アモルファス半導体層3としてn
ip接合膜、第二電極層4はITO膜、絶縁基板1の裏
側に第三電極層5としてAg膜をそれぞれ所定の装置に
より形成し、太陽電池セルとした。そして、接着剤層6
1、62の接着剤としてベンゾトリアゾール系紫外線吸
収剤 (チバガイギー社製、商品名:TINUVIN32
6) を2重量%混入した変成ポリオレフィン系接着剤を
用い、片面をコロナ処理した3ふっ化塩化エチレン (P
CTFE:ダイキン社製、商品名:ダイフロン) 防湿フ
ィルムに膜厚50μmとなるように塗布して、接着剤層
を付した防湿フィルムを作製した。この接着剤層を付し
た防湿フィルムを、防湿フィルム71、72として前記
太陽電池セル両側にセットし、130℃の温度で15分
間真空加熱圧着条件でラミネートして、薄膜太陽電池を
作製した。 実施例2:この実施例も請求項1の実施例で、実施例1
の太陽電池セル裏側の防湿フィルム72を、アルミニウ
ム箔をポリふっ化ビニル (PVF) でサンドイッチした
白色テドラーフィルム (デュポン社製、商品名:テドラ
ーPVF) の防湿フィルムに変更した以外は実施例1と
同様にして薄膜太陽電池を作製した。 実施例3:この実施例は請求項2の実施例で、実施例1
の接着剤層61、62の接着剤に、ヒンダードフェノー
ル系酸化防止剤 (住友化学社製、商品名:スミライザー
BHT) 1.5重量%を混入したものを用い、片面をコロ
ナ処理したポリフェニレンサルファイド (東レ社製、商
品名:トレリナ) 防湿度フィルムに、前記接着剤を膜厚
50μmとなるように塗布することに変更した以外は実
施例1と同様にして薄膜太陽電池を作製した。 実施例4:この実施例は請求項3の実施例で、接着剤層
61、62の接着剤に、ヒドラジン系金属不活性剤 (チ
バガイギー社製、商品名:イルガノックスMD−102
4) 2重量%を混入したものを用い、片面をコロナ処理
した四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン共重合体
(デュポンジャパン社製、商品名:テフロンFEP)防湿
フィルムに、前記接着剤を膜厚50μmとなるように塗
布することに変更した以外は実施例1と同様にして薄膜
太陽電池を作製した。 実施例5:この実施例は請求項4の実施例で、実施例1
の接着剤層61、62の接着剤中に、さらにフェノール
系酸化防止剤 (旭電化社製、商品名:アデカテタブAO
−60) 1重量%追加混入した以外は実施例1と同様に
して薄膜太陽電池を作製した。 実施例6:この実施例は請求項4の実施例で、実施例5
の接着剤層61、62の接着剤中に、さらにヒドラジン
系金属不活性剤 (住友化学社製、商品名:スタビノール
BTZ−M)0. 5重量%追加混入した以外は実施例1と
同様にして薄膜太陽電池を作製した。 比較例1:実施例1の接着剤層61、62の接着剤を、
添加剤を混入していない変成ポリオレフィン系接着剤に
変更した以外は実施例1と同様にして薄膜太陽電池を作
製した。
【0012】上記実施例1〜6、比較例1とも太陽電池
の電極より外部へリード線を引き出し、特性評価できる
構造となっている。以上の実施例1〜6、比較例1を屋
外暴露の加速試験としてウエザーメータによる試験を1
000H (屋外暴露約5年相当) 行った結果、実施例1
〜6においては外観上変化は見られず、比較例1では表
面が若干黄色に変色し、かつラミネート端部の合わせ面
より中央部に向かって若干黒っぽくなっていた。また、
太陽電池の出力特性として変換効率を測定した結果、実
施例1〜6では初期値と同一値を示したが、比較例1は
1.2%低下していた。
【0013】以上から、本発明の実施例の薄膜太陽電池
は、外観からも特性上からも、比較例に比べ防湿性、耐
候性が優れていることが分かる。なお、以上の実施例で
は基板表面に第三電極層を形成した薄膜太陽電池に実施
しているが、基板一面上にのみ構成される薄膜太陽電池
に適用しても有効であることは明白である。添加剤とし
て混入する紫外線吸収剤には、一般的に用いられている
公知のもので良く、ベンゾトリアゾール系に限らず、ベ
ンゾフェノン系、アクリレート系、サリチレート系など
が挙げられる。この紫外線吸収剤は接着剤に対し0.1〜
5重量%の範囲で混入される。0.1重量%以下では紫外
線吸収剤としての機能を果たせず、逆に5重量%以上で
は接着剤としての機能が低下してしまうか、変色する。
【0014】添加剤として混入する酸化防止剤は、ヒン
ダードフェノール系、フェノール系に限らず、公知の材
料、たとえばヒンダードアミン系、いおう系、りん系等
を用いることができる。この酸化防止剤は接着剤に対し
0.1〜5重量%の範囲で混入される。0.1重量%以下で
は酸化防止剤としての機能を果たせず、逆に5重量%以
上では接着剤としての機能が低下してしまうか、変色す
る。
【0015】添加剤として混入する金属不活性剤は、ヒ
ドラジン系に限らず、ベンゾトリアゾール系等を用いる
こともできる。この金属不活性剤も接着剤に対し0.1〜
5重量%の範囲で混入される。0.1重量%以下では金属
不活性剤としての機能を果たせず、逆に5重量%以上で
は接着剤としての機能が低下してしまうか、変色する。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、両面防湿フィルムをラ
ミネートする際に用いる接着剤に、紫外線吸収剤、酸化
防止剤あるいは金属不活性剤がそれぞれ単独かあるいは
混合して混入することにより、耐湿性ばかりでなく耐候
性の向上した長寿命の薄膜太陽電池を得ることができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施される薄膜太陽電池の構造の一例
を示す断面図
【符号の説明】
1 プラスチックフィルム基板 2 第一電極層 3 アモルファス半導体層 4 透明第二電極層 5 第三電極層 61 透明接着剤層 62 接着剤層 71 透明防湿フィルム 72 防湿フィルム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可とう性基板上に少なくとも第一電極層、
    光電変換半導体層、透明第二電極層が積層され、接着剤
    層を介して防湿フィルムにより接着されたものにおい
    て、接着剤に紫外線吸収剤が添加されたことを特徴とす
    る薄膜太陽電池。
  2. 【請求項2】可とう性基板上に少なくとも第一電極層、
    光電変換半導体層、透明第二電極層が積層され、接着剤
    層を介して防湿フィルムにより接着されたものにおい
    て、接着剤に酸化防止剤が添加されたことを特徴とする
    薄膜太陽電池。
  3. 【請求項3】可とう性基板上に少なくとも第一電極層、
    光電変換半導体層、透明第二電極層が積層され、接着剤
    層を介して防湿フィルムにより接着されたものにおい
    て、接着剤に金属不活性剤が添加されたことを特徴とす
    る薄膜太陽電池。
  4. 【請求項4】可とう性基板上に少なくとも第一電極層、
    光電変換半導体層、透明第二電極層が積層され、接着剤
    層を介して防湿フィルムにより接着されたものにおい
    て、接着剤に紫外線吸収剤、酸化防止剤および金属不活
    性剤が、そのうちの2種類以上を混合して添加されたこ
    とを特徴とする薄膜太陽電池。
  5. 【請求項5】接着剤中の添加剤の添加量が0.1〜5重量
    %である請求項1ないし4のいずれかに記載の薄膜太陽
    電池。
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