JPH10284745A

JPH10284745A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH10284745A
Application number: JP9092554A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Maruyama; 茂丸山; Yoshimasa Hattori; 芳正服部
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】平面状のまたは曲面状の壁あるいは支持体に接
着固定が容易であり、耐久性に優れたフレキシブルな太
陽電池モジュールを提供する。【解決手段】基板上に光電変換層および電極が積層され
てなる１ないし複数の太陽電池セルおよび太陽電池セル
間の接続および外部への電力取り出しのための配線が少
なくともシート状接着剤を介して四フッ化エチレン−エ
チレン共重合体からなる耐候性樹脂フィルムに挟まれ封
止されてなる太陽電池モジュールにおいて、前記耐候性
樹脂フィルムの表面には酸素および窒素を含ませ接着性
と接着の信頼性を向上させる。Ｃは太陽電池セル、３
ａ、３ｂは耐候性樹脂フィルム、２ｂ、２ｂはシート状
接着剤、４ａ、４ｂは配線、Ｒはコアロールである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレキシブルな太陽
電池モジュールに関する。さらに詳しくは、ガラス等の
透光性基板やガラス窓、あるいは建築物の平面状のまた
は曲面状の壁あるいはシート状レジャー用品等に接着固
定が容易であり、耐久性に優れたフレキシブルな太陽電
池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池は、クリーンエネルギー源とし
て期待されいる。太陽電池は、一般に屋外で用いられる
ため太陽電池セル（以下セルと記すこともある）を透光
性のガラスや樹脂等で封止し、耐久性を向上させた太陽
電池モジュール（以下モジュールと記すこともある）と
して用いられている。

【０００３】一般にガラスカバー付太陽電池モジュール
を効率良く作動させるために、専用の架台に取り付けて
太陽に向けているが、耐風圧のため、架台の支持体、基
礎等を強固なものにする必要があり、美観を損ねまたコ
ストアップの一因となっている。また、耐風圧、端部の
防水シールのため太陽電池モジュール自体の支持体とし
て、防水シール材を充填したアルミニウム製のコの字状
のフレームが用いられるが、これもコストアップの一因
となっている。また、ガラス板、または金属板等を支持
材として組み合わせる場合は、モジュールの容積が大き
くなり、製造時保存に大容量のスペースが必要になる問
題がある。

【０００４】一方、ガラスを用いない太陽電池モジュー
ルも提案されており、例えば、特開平４−３４９６７２
号公報にはプラズマ処理した炭素−塩素結合または炭素
−三フッ化炭素結合を含むフッ素系フィルムを最外表面
の保護部材として用いた太陽電池モジュールが開示され
ているが、その表面組成は開示されていない。一般に、
表面処理時間を長くすれば、接着強度が強くなる傾向で
あるが、処理コストが高くなる問題がある。

【０００５】巻き取り可能な太陽電池モジュールとして
は、当出願人に係る太陽電池モジュールが知られいる。
図１は巻き取り可能な太陽電池モジュールを示し、
（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断
面図である。太陽電池セルＣは光入射側のシート状接着
剤２ａおよびその反対側のシート状接着剤２ｂを介して
耐候性フィルム３ａおよび３ｂがそれぞれ接着されて封
止されている。

【０００６】そして巻き取りコアロールＲに巻き取られ
た状態で保管されている。モジュールを低コストにする
ためには、連続的に製造する必要がある。セル、モジュ
ールを連続的に製造するためには、いわゆるロール法を
用いる方法が有利であり、セル、モジュール共コアロー
ルに巻き取れる必要がある。セルは、当出願人に係る製
造方法により製造される。図２はロール法により製造さ
れた太陽電池セルを示し、（ａ）平面図であり、（ｂ）
は（ａ）におけるＸＸ断面図である。フレキシブルな樹
脂基板１ａとしてポリイミドフィルムを用いい、貫通孔
ｈ１を開孔後、樹脂基板１ａ両面に第１電極１ｂおよび
第２電極１ｃが形成され。貫通孔ｈ２を開孔後、さらに
光電変換層１ｄ、第３電極１ｅおよび第４電極１ｆが順
に形成される。そして、レーザー加工により切断部１
ｉ、１ｊを形成し太陽電池の個別化と太陽電池の直列接
続が完成される。基板裏表の第１電極と第４電極は貫通
孔ｈ１、および第２電極と第４電極は貫通孔ｈ２の内壁
でそれぞれ接続さている。

【０００７】樹脂基板上に蒸着された金属電極層との密
着力が信頼性上重要である。十分な接着力を得るために
は、樹脂基板の選定が重要である。この種のモジュール
では、水分の侵入を完全に防止することは困難であり、
多少の水分が侵入した場合でも金属材料が変質しないこ
とが重要である。太陽電池セルの防湿塗料としては、特
開平5-82818 号公報には３価のアクリル樹脂が、特開平
7-122770号公報には三フッ化塩化エチレンとビニルモノ
マーとの共重合体の架橋物が開示されている。しかし、
３価のアクリル樹脂は、硬くて、透湿性が良いことが知
られているが、脆い、僅かではあるが、加水分解する欠
点がある。三フッ化塩化エチレンとビニルモノマーとの
共重合体の架橋物は、安定性の良いことが知られている
が、ステンレス基板表面等の金属表面では、長期の屋外
曝露により、分子中の塩素が遊離し、金属表面を変質さ
せる場合がある欠点がある。

【０００８】この種のフレキシブルなモジュールは、
窓、屋根または壁等の平面部の他に曲面部にも自在に貼
り付けることが可能であり有望視されている。しかし、
この種のモジュールを実際に低コストで製造し、屋根、
壁、窓に自在に貼り付け、さらに高信頼性にするために
は、いくつかの問題点がある。先ず、この種のモジュー
ルを高信頼性にするためには、モジュール構成部材間の
接着を強固にする必要がある。すなわち下記に示すモジ
ュールの各構成材間界面での接着強度が重要である。界
面を／で表してある。また、光入射側に対して反対側を
背面と定義した。

【０００９】耐候性フィルム／シート状接着材シート状接着剤／セル受光面セル内部の金属電極／フレキシブル樹脂基板セル背面金属電極／シート状接着剤シート状接着剤／背面耐候性樹脂フィルムまた、モジュールを窓ガラス等透光性基板に貼り付け、
10年以上の長期間接着させるためには、先ずモジュール
表面を接着剤で強固に接着できる状態にしておく必要が
ある。また、屋根や壁に貼り付け、10年以上の長期間接
着させるためには、先ずモジュール背面を接着剤で強固
に接着できる状態にしておく必要がある。さらに高信頼
性にするためには、モジュールおよび貼り付け部への水
分の侵入を防止し、かつ、モジュールをコアロールに巻
き取れる状態にする必要があり、このためにはモジュー
ル表面近傍の材料には伸縮性が必要になる。

【００１０】製造時の問題点として、シート状接着剤の
加熱収縮、および架橋収縮により、セルの変形や表面耐
候性フィルム、または、背面耐候性樹脂フィルムにしわ
が発生する問題がある。さらに、この種のモジュールを
長期使用する際には、埃が付着により発電効率が低下し
やすい問題がある。

【００１１】また一般家庭やビルの外壁に使用する際に
は、美観や外観の意匠性の問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点に鑑み、
本発明の目的を次に列挙する。 1.高信頼性とするためにモジュールの構成部材を強固に
接着し一体化する。 2.信頼性の高いモジュールを透光性支持体の内側に、低
コストで確実に接着できる構造とする。

【００１３】3.信頼性の高いモジュールを他の強度の高
い支持体の外側に、低コストで確実に接着できる構造と
する。 4.モジュールの表面を塗装できる状態とし、意匠性を高
くする。 5.ジュールの表面を汚れが雨等により除去されやすい組
成の材料で構成する。 6.モジュールを低コストで製造し、保管場所の容積を少
なくするためには、製造時の表面フィルムのしわ、セル
の変形等の外観不良の発生を防止し、歩留まりを良く
し、いわゆるロール法が適用できるように、モジュール
をコアロールに巻き取れる構造にする。

【００１４】7.ＥＶＡが吸湿した場合でも、a-Siや金属
電極の変質を防止する。

【００１５】

【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、基板上に光電変換層および電極が積層されてなる
１ないし複数の太陽電池セルおよび太陽電池セル間の接
続および外部への電力取り出しのための配線が少なくと
もシート状接着剤を介して四フッ化エチレン−エチレン
共重合体からなる耐候性樹脂フィルムに挟まれ封止され
てなる太陽電池モジュールにおいて、前記耐候性樹脂フ
ィルムの表面には酸素および窒素が含まれていることと
する。

【００１６】前記耐候性樹脂フィルムの太陽電池モジュ
ール外側表面では前記酸素の量は２at% ないし１０at%
であり、前記窒素の量は０．３at% ないし２at% である
と良い。前記耐候性樹脂フィルムの前記シート状接着剤
と接する表面では前記酸素の量は４at% ないし１０at%
であり、前記窒素の量は０．５at% ないし２at% である
と良い。

【００１７】前記太陽電池セルの基板はフレキシブルな
樹脂フィルムであると良い。前記樹脂フィルムは芳香族
ポリアミド、芳香族ポリアミドイミドまたはポリイミド
であり、かつ光透過率が50% 以下、かつ線膨張係数は２
×１０^-5／℃以下、かつフィルム厚さは60μm 以下であ
ると良い。前記シート状接着剤には補強材が含まれてい
ると良い。

【００１８】前記補強材はガラス繊維、ポリエステル繊
維、芳香族ポリアミド繊維またはアルミナ繊維の不織布
または織布であると良い。前記ガラス繊維の不織布また
は織布を含むシート状接着剤の厚みは0.4 mm以下である
と良い。また、前記太陽電池モジュールの光入射側外側
表面には剥離フィルム付き透光性粘着剤シート、剥離フ
ィルム付き透光性接着剤シートまたはを透光性接着剤シ
ートを貼付してあると良い。

【００１９】また、前記太陽電池モジュールの光入射の
反対側外側表面には剥離フィルム付き粘着剤シート、剥
離フィルム付き接着剤シートまたは接着剤シートを貼付
してあると良い。また、前記太陽電池モジュールの全厚
さは1.5mm 以下であると良い。また、前記太陽電池セル
は四フッ化エチレンおよびビニルモノマーの共重合体を
必須成分とする塗料により被覆されていると良い。

【００２０】前記四フッ化エチレンとビニルモノマーの
共重合体を硬化させるための硬化剤は少なくとも硬化速
度の異なる２種の硬化剤を併用すると良い。また、前記
耐候性樹脂フィルムの光入射側の非光電変換部に対応す
る表面には着色塗料が塗装されていると良い。また、前
記太陽電池モジュールは支持体への設置工程前ではコア
ロールに巻かれた状態であると良い。

【００２１】本発明によれば、以下の作用が生じ、効果
がもたらされる。１．本発明に係る酸素と窒素を含む表面の四フッ化エチ
レン−エチレン共重合体（以下ＥＴＦＥと記す）では、
ＥＴＦＥ表面の−OH基、−COOH基、−NH₃基等が生成さ
れており、ＥＶＡ等のシート状接着剤と、真空ラミネー
トとロール法の併用法によりモジュール加熱加圧し製造
することにより、これらの基はＥＴＦＥ表面とＥＶＡ等
のシート状接着剤との接着強度安定性を向上させると推
定される。また、同時にモジュールとしての信頼性も向
上する。

【００２２】２．光入射側のＥＴＦＥの表面を処理する
ことにより、ＥＴＦＥの固有の物性である耐候性が良い
ことに加え、ＥＴＦＥの表面に酸素、窒素の元素を所定
量導入することにより、表面に−OH基、−COOH基、−NH
₃等が導入され、親水性が良くなるため雨水による洗浄
効果が向上し、最終的に汚れの付着量が少なくなる。同
時に塗料の印刷、塗装あるいは接着剤の塗布接着等を実
施した場合でも、前記表面処理の効果により長期にわた
り塗料、接着剤が剥がれることがない。

【００２３】３．モジュールの光入射側表面に、接着剤
または粘着剤の層を形成し、不透光性の剥離フィルムを
貼り付ける場合、モジュールがコアロールに巻かれた状
態で接着作業することにことにより、接着剤、粘着剤の
作用とモジュールが巻かれているので、端から順に気泡
の巻き込みもなく、容易にガラス等の透光性支持体の内
側に、モジュールを貼付けることができる。紫外線硬化
タイプの接着剤または粘着剤の保管のために不透光性の
剥離フィルムは必要である。

【００２４】４．シート状接着剤ＥＶＡにガラス繊維等
の繊維状フィラーを埋設することにより、ＥＶＡの収縮
が小さくなり、製造時の保護フィルムのしわ、フレキシ
ブル樹脂基板太陽電池セルの変形等の外観不良の発生を
防止し製造歩留まりが向上する。さらにモジュール厚み
を薄くすることにより巻き取り時の表面近傍の歪を小さ
くできるため、コアロールへの巻き取り性が向上する。

【００２５】５．a-Si太陽電池セルのフレキシブルな樹
脂フィルム基板が芳香族ポリアミドまたはポリイミドか
らなり、その厚さが60μm 以下であり、室温から150 ℃
の範囲の線膨張係数が、２×１０^-5／℃以下のフレキシ
ブル樹脂基板を用いることにより、200 ℃以上で蒸着さ
れる金属との熱膨張係数差が小さくなり、蒸着金属電極
の冷却時に発生する内部応力を小さくできるため、初期
接着強度が向上する。かつ光透過率を50% 以下とするこ
とにより、フレキシブル樹脂基板のレーザー光の吸収能
が向上するために、レーザー加工の適用が可能になる。
したがって、安価に同一基板内で直列接続することがで
きる。

【００２６】６．太陽電池素子の一部または全部を、四
フッ化エチレンとビニルモノマーの共重合体を必須成分
とする塗料で被覆することにより、前記塗料の防湿効果
により、長期屋外曝露等の際ＥＶＡが吸水しても、水分
は電極には至らず電極の変質を防止できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】実施例に先立ち、別途行った予備
実験で得られた知見について述べる。モジュール表面の
汚れを調査するため、単結晶Siの太陽電池セルを表面状
態の異なるＥＴＦＥをＥＶＡにより接着被覆した簡易モ
ジュールを作製し、屋外に放置中の簡易モジュールの全
発電量を調べた。ＥＴＦＥの表面に酸素および窒素を含
ませる手段としてはここで利用したコロナ放電処理の他
にプラズマ放電処理、紫外線照射処理、オゾン処理また
はアルカリ液処理があげられる。

【００２８】図３は簡易モジュールの断面図である。ス
テンレス板３ｃの上にＥＶＡフィルム２ｂ、単結晶Siの
太陽電池セルＣ、ＥＶＡフィルム２ａおよびＥＴＦＥ３
ａを重ね、加熱加圧して互いに接着してある。ＥＴＦＥ
の表面組成および３ヶ月の屋外放置中の発電量の相対値
を表１に示す。表面未処理ＥＴＦＥを用いたモジュール
（１−１）の発電量を１００としてある。

【００２９】

【表１】

【００３０】放置後では、未処理表面と処理表面とで
は、表面に付着した汚れに差があったが、汚れを洗浄し
て除去した後の表面状態はいずれのモジュールも同じで
あった。このことと、表１における、ＥＴＦＥの表面組
成が酸素２％以上、窒素０．２％以上であるば、表面処
理をしていないＥＴＦＥを用いたモジュール場合は、明
きからかに発電量が低いことから汚れの付着により発電
量が低下したこと判る。

【００３１】モジュール内の各部材間の接着強度の長期
信頼性を調べるため、光入射側耐候性フィルム（ＥＴＦ
Ｅ）の表面処理条件を変えて表面組成を変化させたＥＴ
ＦＥとＥＶＡの間の界面の接着強度安定性を調べた。Ｅ
ＴＦＥの表面処理は上記の調査と同じである。試験方法
は初期、ウェザロ試験（カーボンアークサンシャインウ
ェザロメータによる３０００時間の光照射）後、高温高
湿試験（温度８５℃、相対湿度９５％、２０００時間）
後および温湿度サイクル試験（温度８５℃、相対湿度８
５％に２．５時間保持、−４０℃に１時間保持、６時間
／サイクルをサイクル）後の剥離試験とした。剥離試験
は幅２５mmのＴ型剥離とし、初期剥離試験は標準試験フ
ィルムの剥離強度の１００％超を上（○）、１００％以
下５０％超を中（△）、５０％以下を下（×）と評価し
た。試験後は各初期値に対する保持率で評価し、６７％
超を上（○）、６７％以下３４％超を中（△）、３４％
以下を下（×）と評価した。いずれも、上を合格とし、
中、下を不合格とした。これら結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２から、ＥＴＦＥの表面組成が酸素４％
以上、窒素０．５％以上であれば、ウエザロ試験３００
０時間後においても、ＥＴＦＥとＥＶＡ界面の接着強度
の低下は、ほとんど認められなかった。a-Si太陽電池セ
ルにおいては、の基板および電極各構成要素とフレキシ
ブル樹脂基板との接着強度とその安定性もまたモジュー
ルの信頼性への影響が大きい。フレキシブル樹脂基板と
銀、クロム、ニッケル等の蒸着金属との初期接着強度
は、通常蒸着温度が高い方が良く、150 ℃から300 ℃の
基板温度で蒸着される。通常の樹脂基板では、その熱膨
張係数が大きいため、高温で蒸着した場合、太陽電池が
通常使用される20℃から100 ℃の温度範囲では、その初
期接着強度は、冷却により発生する熱応力のため、顕著
に低くなる。このためフレキシブル樹脂基板の好ましい
熱膨張係数（室温から150 ℃の範囲) としては、 2×10
^-5/ ℃以下、より好ましくは、 1×10^-6/ ℃以下であ
る。金属の熱膨張係数は、150 ℃〜300℃の範囲では、
2×10^-5/ ℃前後であるが、樹脂の場合は、200 ℃以上
で急激に熱膨張が大きくなるためと推定される。

【００３４】フレキシブルな樹脂基板上の裏面電極およ
びa-Si太陽電池側の透明電極とシート状接着剤との接着
強度を改善するため、３種の塗料と硬化速度の異なる様
な硬化剤の組み合わせを太陽電池セルに塗布し、ＥＶＡ
との接着性を調べた。塗料Ａは四フッ化エチレン−ビニ
ル共重合体、塗料Ｂは三フッ化塩化エチレン−ビニル共
重合体および塗料Ｃは一液熱硬化型の三官能アクリル樹
脂である。

【００３５】硬化剤Ａは速硬タイプのポリイソシアネー
トであり、Ｂはトリマータイプのポリイソシアネートで
あるり、これらの比率と１次硬化条件（温度および時
間）を変えた。これらの詳細は表３に示してある。遅硬
タイプの変成ジイソシアネートの構造式の例を次に示
す。

【００３６】

【化１】

【００３７】

【化２】

【００３８】

【化３】

【００３９】上記の塗料を塗布硬化させた太陽電池セル
を両側から接着剤シート（厚さ０．４６mmのＥＶＡ）お
よび接着剤を上記の組成に変えた耐候性プラスチックフ
ィルム（厚さ５０mm) で順に挟み加熱加圧（１５０℃、
１５分）して封止し太陽電池モジュールとした。接着強
度試験は屈曲試験であり、直径１０mmの丸棒に太陽電池
モジュールを巻き付け外観変化を調べるものであり、剥
離やクラック等の外観変化の生じなかった場合を合格
（表３の○）とし、生じた場合を不合格（表３の×）と
した。屈曲試験は初期および次の各試験後に行った。温
湿度サイクル試験は５０サイクルとし、ウェザロ試験は
５０００時間および８０００時間の２種とした。内容は
既に上記してある試験に同じである。

【００４０】これらの試験結果を表３に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】表３から、硬化剤として脂肪族イソシアネ
ート（無黄変タイプ）を用い、完全に硬化する前に、Ｅ
ＶＡと接着した場合に、接着性は良く、その信頼性も高
いことが判る。なお、硬化が遅い硬化剤を単独で用いて
も、２５℃、７２時間の硬化により、モジュールNo３〜
６と同様の結果が得られた。しかし、硬化時間が長すぎ
ることは実用上の問題点である。

【００４３】また樹脂基板に要求される基板として、重
要なことは、イオン性不純物が少ないことである。好ま
しい温水抽出性イオン性不純物量としては、ハロゲン化
合物等の陰イオン抽出物の合計が、試料１ｇ当たり20μ
g 以下、ナトリウム、カリウム、アンモニウムとうの陽
イオン抽出物の合計が、試料１ｇ当たり40μg 以下であ
ることが好ましい。

【００４４】さらにシート状接着剤としては、モジュー
ルのフレキシビリティ或いは伸縮性を確保するため、25
℃における弾性率は7000ＭＰａ以下が好ましく、より好
ましくは500 ＭＰａ、もっとも好ましくは１から20ＭＰ
ａである。シート状接着剤をモジュールの光入射側に用
いる場合は、光波長400nm 〜800nm の波長域での透過率
が90％以上であり、Ag、Ni等の金属、ガラス、ＩＴＯ等
の金属酸化物、および表面活性化処理したフッ素系材料
との接着性が優れていることが好まし。これらのシート
状接着剤の具体例としては、エチレン酢酸ビニル共重合
体（以下ＥＶＡと記す）、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイソブチレン等
が挙げられる。これらの光入射側シート状接着剤には、
紫外線吸収剤、酸化防止剤、架橋剤、カップリング剤が
配合されていることが必要である。このうち特にＥＶＡ
が好適である。

【００４５】このうち本発明においては、カップリング
剤の選定が重要である。光入射側のシート状接着剤に
は、次のカップリング剤を用いることができる。ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シランビニルトリエトキシシランビニルトリメトキシシラン γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン β−（３、４−エポキシエポキシシクロヘキシル）エ
チルトリメトキシシランメトキシシランシランカップリング剤は、通常ＥＶＡをシート化後、塗
布または、含侵により表面に付着さられる。この選定で
注意することは、セルと直接接するため、イオン化しや
すい、クロル等のハロゲン、アミノ基、メルカプト基を
含有するものは、a-Si、金属電極に影響を与えるため使
用しない方が好ましい。セルとしては特に限定されるわ
けではないが、フレキシブル樹脂基板a-Si太陽電池を用
いることが好ましい。

【００４６】太陽電池セルのフレキシブル樹脂基板とし
ては、芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリイミド、ポ
リアミドイミドが好適である。これらの材料としては、
これらのうち特に熱膨張係数が２×１０^-5以下が好まし
く、より好ましくは、３×１０^-6以下がである。200 ℃
以上の高温でのフィルムとしての熱収縮率が小さい材料
が良く、好ましくは、0.2%以下より好ましくは、0.12％
以下である。これ以上の熱膨張係数、加熱収縮率になる
と、フレキシブル基板上に構成された金属電極との接着
性が悪くなる問題がある。これらの基板上にa-Si系の太
陽電池が形成される。a-Si太陽電池の形成はシランガス
などのプラズマCVD により行われる。

【００４７】本発明に用いられるa-Si太陽電池の構造と
しては、当出願人による貫通孔を利用した直列接続され
た太陽電池が好ましい。また電極構成も信頼性上の重要
な因子である。好ましい電極構成としては、光入射側の
透明電極としてはＩＴＯ、第１電極としては銀または、
第２電極としては反射膜でもある銀または ZnO／銀、第
４電極としては銀／ＩＴＯ／Niの複合電極が特に優れて
いる。

【００４８】また、本発明に係るモジュールの光入射側
が支持体に貼り付けられる場合には、背面耐候性樹脂フ
ィルム材料としては、光の透過は問題ではなく透湿率が
小さい方が好ましい。背面耐候性樹脂フィルム材料の具
体例としては、アルミ箔ラミネート１フッ素化ビニル樹
脂、アルミ箔ラミネートポリエステル樹脂、等アルミ箔
の両面、または片面に４フッ化エチレン−エチレン共重
合体、フッ化ビニリデン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹
脂、アクリル樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂コートア
クリル樹脂、ポリエステル樹脂を構成したもの、アルミ
板、ＳＵＳ板、カラー亜鉛鋼板等さらには、４フッ化エ
チレン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、三
フッ化塩化エチレン樹脂、アクリル樹脂、三フッ化塩化
エチレン樹脂コートアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、
１フッ素化ビニル樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プ
ロピレン共重合体を用いることができる。

【００４９】巻き取りが必要であり伸縮性が必要な場合
は、４フッ化エチレン−エチレン共重合体を用いること
ができる。さらにこれらを一体に接着するために耐候性
樹脂フィルム、シート状接着剤、フレキシブル樹脂フィ
ルム基板a-Si太陽電池、シート状接着剤、背面耐候性樹
脂フィルムを順に重ねあわせた後、真空ラミネート装置
に加熱加圧するとともに脱気され、強固に一体化するこ
とにより高信頼性が達成される。

【００５０】さらに、モジュールを低コストで製造する
ために、ロール法を用いモジュールが巻き取れる構造で
あり、モジュールを構造支持体の外側に確実に接着固定
するために、背面防湿シートととして、表面が表面処理
された四フッ化エチレン−エチレン共重合体（以下ＥＴ
ＦＥと記す）であり、かつESCAで分析される表面の酸素
の量は２at% ないし１０at% およびフッ素の量は０．３
at% ないし２at% であることにより達成される。

【００５１】モジュールを透光性基体の内側に、あるい
はモジュールを強度支持体の外側に、低コストで確実に
接着できるようにするために、モジュールの光入射側表
面に接着剤層または粘着剤層が、カレンダー法等の公知
の方法で塗布さる。好ましくはその表面に不透光性の剥
離フィルムが構成される。製造時の保護フィルムのし
わ、フレキシブル樹脂基板太陽電池セルの変形等の外観
不良の発生を防止し、歩留まりを良くするためには、Ｅ
ＶＡのラミネート時の収縮をできるだけ少なくする必要
がある。そのための手段としては、ガラス繊維等の繊維
状フィラーを埋設することが知られているが、コアロー
ルへの巻き取り性が悪くなる問題がある。

【００５２】次に本発明の実施例について詳細に説明す
る。実施例１本発明に係る太陽電池モジュールの構成はすでに示した
図１に同じであり、また、用いた太陽電池セルの構成も
すでに示した図２に同じであるので、発明に関わる部分
を除いて説明は省略する。

【００５３】以下各部について詳細に説明する。耐候性樹脂フィルム例えば、放電部のガス圧、ガスの種類を調整できるコロ
ナ放電装置により、厚み25μm 、幅1000mmのＥＴＦＥフ
ィルムの両面を処理した。ＥＳＣＡによりＥＴＦＥの両
表面を分析したところ、表２のモジュールNo８と同じ組
成であった。

【００５４】シート状接着剤シート状接着剤として、厚さ0.26mmのエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体シート（スプリングボーン社製、品番＃15
295P）を用いた。本シート状接着剤は、酢酸ビニル含有
率が約10% のＥＶＡに酸化防止剤として、トリス（モノ
−ノニルフェニル）ホスファイト、紫外線吸収剤とし
て、２−ハイドロキシ−４−ｎ−オクチルベンゾフェノ
ン、シランカップリング剤として、メトキシシランを配
合した後、押し出し機によりフィルム成形される。

【００５５】太陽電池セルの製造フレキシブルな樹脂基板１ａとして、ポリパラフェニレ
ンテレフタルアミド（アラミドフィルム、光透過率35%
） 50 μm 厚み、幅500mm 、長さ200 m を用いた。貫
通孔ｈ１をプレス打ち抜き加工により開孔した。ついで
フレキシブル樹脂基板１ａ両面に銀を連続的に蒸着し、
さらにその上にＩＴＯを蒸着し第１の電極層１ｂおよび
第２の電極層１ｃを成膜した。この後貫通孔ｈ２を開孔
した。

【００５６】ついでa-Si太陽電池セルをユニットに分割
するためにレーザー加工により幅0.4mm を除去し第１の
電極１ｂのパターンを形成した。ついでa-Siの連続成膜
装置により、n-i-p 接合を有するa-Si層１ｄを成膜し
た。ついでa-Si層の表面にＩＴＯの透明電極層である第
３電極１ｅをマスク蒸着した。次に背面電極表面にNiの
第４電極層１ｆを成膜した。

【００５７】そして連続成膜装置より電池セルを形成し
たフレキブル樹脂基板を取り出し、レーザーによりa-Si
側および反対側の各層をレーザー加工し切断部１ｉ、１
ｊを形成した。ついでａ−Si側にＥＶＡをロールラミネ
ートした。ＥＶＡにロールラミネートする理由は、切断
後のセルの変形防止である。さらに約40cm×80cmのセル
に切断後、太陽電池としての特性を測定しておく。

【００５８】配線主配線として幅10mm、厚み、0.15mmのハンダメッキ銅
箔、従配線として幅10mm、長さ100mm の導電性粘着剤付
きアルミ箔（ポリエステルフィルム裏打ちタイプ）を用
いた。太陽電池モジュールの製造上記の太陽電池セルおよび構成部材を用いて、太陽電池
モジュールを製造した。

【００５９】図４は太陽電池モジュールを製造するロー
ル搬送式真空ラミネータ装置の模式図である。耐候性フ
ィルム３ａとシート状接着剤２ａをあらかじめロール法
により一体化した２層フィルム２１上に主配線４ａ、a-
Si太陽電池セルＣを10mm間隔で配置し、さらに従配線４
ｂを配置し、耐候性フィルム３ｂとシート状接着剤２ｂ
とをあらかじめ一体化された２層フィルム２２をその上
に乗せ、真空ラミネーター部Ｌ１で真空ラミネートされ
た後、巻き取り部でコアロールＲに巻き取られる。

【００６０】真空ラミネート装置でのＥＶＡの硬化条件
は、150 ℃、１５分である。モジュールの長さは、通常
約100mの長さである。実施例２表面側シート状接着剤および背面側シート状接着剤とし
て、厚さ０．３５mmのガラス繊維含有ＥＶＡ（スプリン
グボーン社製、品番＃15295P）を用いた。更に表面耐候
性フィルム、背面耐候性樹脂フィルムとして、両面をコ
ロナ放電処理し、表面組成を、表２のモジュールNo８と
した厚さ５０μm のＥＴＦＥ用いた。この他は、実施例
１と同様に、太陽電池モジュールを作製した。ＥＴＦＥ
の厚さを５０μm としたのは、ラミネート時のガラス繊
維による損傷を防止するためである。

【００６１】この太陽電池モジュールでは、表面耐候性
フィルムのしわ、セルの弛みまたは主配線の弛みによる
不良は１００m 中１箇所であった。実施例３実施例１と同様に太陽電池セルを作製した後、従配線貼
り付け部にテトラフロロエチレンフィルム製のマスキン
グテープを貼り付けた後、下記組成のフッ素系塗料をセ
ルの両面に塗布し、５０℃、１０分として硬化を途中迄
進めておき、ＥＶＡシートをラミネートすると同時に硬
化を完了させた。

【００６２】フッ素系塗料の組成は、四フッ化エチレン
−ビニル（ダイキン工業 (株) 製、ゼッフルＧＫ−５１
０）１００重量部、ポリイソシアネート（武田薬品工業
(株) 製、タケネートＤ−１４０Ｎ）１０重量部、ポリ
イソシアネート（日本ポリウレタン工業 (株) 製、コロ
ネートＨＸ）５重量部である。以降は実施例２と同様に
モジュールを作製した。フッ素系塗料の硬化反応は、ラ
ミネート時の１５０℃の加熱加圧により完了する。応用例１図５は本発明に係る太陽電池モジュールのフレーム付き
ガラスへの貼付例を示し、（ａ）は平面図であり、
（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図である。実施例１で
作製したモジュールの光入射側表面にカレンダーロール
により紫外線架橋タイプのアクリル接着層７を乾燥後の
厚みが60μm になるように塗装し、乾燥した後、表面に
不透光性の剥離紙( 図示なし）を貼り付けた。本太陽電
池セル１０枚分を切断し、出力端子４ｏをモジュール背
面に形成した。このモジュールＭを支持体６であるフレ
ーム付きガラス（900mm ×900mm ）に、端部から順に剥
離紙をはがしながらに約100 ℃の表面を持つロールによ
り加圧し、気泡なく貼り付けた後、太陽光下、または紫
外線ランプ下で紫外線を照射しアクリル接着層を硬化し
た。その後，出力端子４ｏにリード線を電気的に接続し
後絶縁処理した。なお、温度変化にによる寸法変化を吸
収できるように、フレームとその近傍では接着をせず、
弛みＱをもたせた。

【００６３】接着は良好であり、１年の屋外放置後も剥
離や発電特性の低下はみられなかった。応用例２図６は本発明に係る太陽電池モジュールをアルミニウム
支持体へ貼付例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）
は（ａ）におけるＸＸ断面図である。実施例１で作製し
たモジュールＭの背面側表面に厚みが0.2mm のアルミ板
接着用のシート状接着剤層（ＥＶＡ）７をロールにより
塗布した後、本モジュールを太陽電池セル４枚分の（86
0mm ×2100mm）の大きさに切断し、出力端子の取り出し
部をモジュール受光面に形成した。支持体６である屋根
用の化粧アルミ板上2000mm×900mm に加熱ロールにより
貼り付けた後、加熱炉によりアルミ板接着用接着剤７で
あるＥＶＡが硬化される。その後出力端子部にリード線
を電気的に接続し後、接続部等電気的活性部を絶縁処理
した。

【００６４】本発明に係る太陽電池モジュールはこのよ
うにフレキシブルであるため、接着剤の塗布やアルミニ
ウム板への貼り付けにロール法（いわゆるドライラミネ
ート技術でもある）を適用できた。応用例３図７は本発明に係る太陽電池モジュールのコンクリート
壁への貼付例を示す断面図である。実施例１で作製した
モジュールを太陽電池セル５枚分だけ切断し、出力端子
をモジュールの光入射側に形成した。このモジュール
を、コンクリート壁の表面にプライマー８を塗布し風乾
後、室温硬化タイプのシリコーン系の接着剤７を塗布し
て、張り付けた後、ロールで表面を加圧して接着した。
ついで、引き出しリード用キャプタイアコードを電気的
に接続した後、電気的活性部を絶縁処理した。

【００６５】室温硬化シリコーン系接着剤が硬化後、モ
ジュール表面を半透明の茶色系のフッ素系塗料９によ
り、モジュールの非発電部を塗装した。遠方からみたと
き、建屋の壁と同一色であり、モジュールの存在を目立
たなくできた。また、この塗装は本発明に係る表面処理
のため長期間剥離しなかった。応用例４本発明に係るモジュールが曲面にも適用できる例であ
る。図８は本発明に係る太陽電池モジュールの波形の亜
鉛鋼板への貼付例の一部を示す断面図である。支持体６
である亜鉛鋼板の波形の高さは２０mmであるが、モジュ
ールＭを、実施例３と同じ方法で、但し波型の曲率半径
より小さい半径の細いロールを用いて、また接着剤７の
塗布量は平面への塗布に較べ若干多く３kg/m²とし、波
形に沿ってしわを生じさせずに貼り付けることができ
た。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、基板上に光電変換層お
よび電極が積層されてなる１ないし複数の太陽電池セル
および太陽電池セル間の接続および外部への電力取り出
しのための配線が少なくともシート状接着剤を介して四
フッ化エチレン−エチレン共重合体からなる耐候性樹脂
フィルムに挟まれ封止されてなる太陽電池モジュールに
おいて、前記耐候性樹脂フィルムの表面には酸素および
窒素を含ませた。また、太陽電池セルの基板はフレキシ
ブルな樹脂フィルムとし、また、太陽電池セルは四フッ
化エチレンおよびビニルモノマーの共重合体を必須成分
とする塗料により被覆し、また四フッ化エチレンとビニ
ルモノマーの共重合体を硬化させるための硬化剤は少な
くとも硬化速度の異なる２種の硬化剤を併用した。

【００６７】他にも、耐候性樹脂フィルムの光入射側の
非光電変換部に対応する表面には着色塗料を塗装した
り、太陽電池モジュールは支持体への設置工程前ではコ
アロールに巻かれた状態とした。そのため、以下の効果
が得られる。 1. ＥＴＦＥ表面の組成限定することにより、モジュ
ール各部を強固に接着し一体化でき、信頼性の高いモジ
ュールが提供できる。

【００６８】2.モジュールの光入射側の表面に接着剤ま
たは粘着剤をロール法により構成した構造とすることに
より透光性基体の内側に低コストで確実に接着できる。 3.モジュールの背面側の表面に接着剤または粘着剤をロ
ール法により構成した構造とすることにより屋根材等の
構造支持体に低コストで確実に接着できる。 4. ＥＴＦＥ表面の組成限定することによりモジュー
ルの表面を塗装でき、意匠性の高い太陽電池モジュール
を提供できる。

【００６９】5. ＥＴＦＥの表面の組成を限定すること
によりモジュールの表面に付着した汚れが雨または水洗
により落ちやすくなる。 6.ロール法が適用し、モジュール厚みをできるだけ薄く
し、シート状接着剤に繊維状補強材を埋設することによ
り、モジュールが低コストで製造でき、保管場所の容積
を少なくてすみ、製造時の表面フィルムのしわ、セルの
変形等の外観不良の発生がすくなく、歩留まりを良くモ
ジュールを製造できる。

【００７０】7.表面に、組成を限定した、防湿塗料を用
いることにより、ＥＶＡが吸湿した場合でも、a-Si、金
属電極の変質を長期に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】巻き取り可能な太陽電池モジュールを示し、
（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断
面図

【図２】ロール法により製造された太陽電池セルを示
し、（ａ）平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ
断面図

【図３】簡易モジュールの断面図

【図４】太陽電池モジュールを製造するロール搬送式真
空ラミネータ装置の模式図

【図５】本発明に係る太陽電池モジュールのガラス窓へ
の貼付例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は
（ａ）におけるＸＸ断面図

【図６】本発明に係る太陽電池モジュールをアルミニウ
ム支持体へ貼付例を示し、（ａ）は平面図であり、
（ｂ）は（ａ）におけるＸＸ断面図

【図７】本発明に係る太陽電池モジュールのコンクリー
ト壁への貼付例を示す断面図

【図８】本発明に係る太陽電池モジュールの波形の亜鉛
鋼板への貼付例の一部を示す断面図

【符号の説明】

Ｃ太陽電池セル１ａセル基板１ｂ第１電極１ｃ第２電極１ｄ光電変換層１ｅ第３電極１ｆ第４電極ｈ１貫通孔ｈ２貫通孔Ｍ太陽電池モジュール２ａシート状接着剤２ｂシート状接着剤３ａ耐候性樹脂フィルム３ｂ耐候性樹脂フィルム４ａ主配線４ｂ従配線４ｏ出力端子５セル塗料６支持体７接着剤９塗料８プライマーＬ１真空ラミネート部Ｑ弛みＲコアロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に光電変換層および電極が積層され
てなる１ないし複数の太陽電池セルおよび太陽電池セル
間の接続および外部への電力取り出しのための配線が少
なくともシート状接着剤を介して四フッ化エチレン−エ
チレン共重合体からなる耐候性樹脂フィルムに挟まれ封
止されてなる太陽電池モジュールにおいて、前記耐候性
樹脂フィルムの表面には酸素および窒素が含まれている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】前記耐候性樹脂フィルムの太陽電池モジュ
ール外側表面では前記酸素の量は２at% ないし１０at%
であり、前記窒素の量は０．３at% ないし２at% である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュー
ル。
【請求項３】前記耐候性樹脂フィルムの前記シート状接
着剤と接する表面では前記酸素の量は４at% ないし１０
at% であり、前記窒素の量は０．５at% ないし２at% で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電
池モジュール。
【請求項４】前記太陽電池セルの基板はフレキシブルな
樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１ないし３
に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】前記樹脂フィルムは芳香族ポリアミド、芳
香族ポリアミドイミドまたはポリイミドであり、かつ光
透過率が50% 以下、かつ線膨張係数は２×１０^-5／℃以
下、かつフィルム厚さは60μm 以下であることを特徴と
する４に記載の太陽電池モジュールにおいて、太陽電池
モジュール。
【請求項６】前記シート状接着剤には補強材が含まれて
いることを特徴とする請求項１ないし５に記載の太陽電
池モジュール。
【請求項７】前記補強材はガラス繊維、ポリエステル繊
維、芳香族ポリアミド繊維またはアルミナ繊維の不織布
または織布であることを特徴とする請求項６に記載の太
陽電池モジュール
【請求項８】前記ガラス繊維の不織布または織布を含む
シート状接着剤の厚みは0.4 mm以下であることを特徴と
する請求項７に記載のフレキシブル太陽電池モジュー
ル。
【請求項９】前記太陽電池モジュールの光入射側外側表
面には剥離フィルム付き透光性粘着剤シート、剥離フィ
ルム付き透光性接着剤シートまたはを透光性接着剤シー
トを貼付したことを特徴とする請求項１ないし８に記載
の太陽電池モジュール。
【請求項１０】前記太陽電池モジュールの光入射の反対
側外側表面には剥離フィルム付き粘着剤シート、剥離フ
ィルム付き接着剤シートまたは接着剤シートを貼付した
ことを特徴とする請求項１ないし９に記載の太陽電池モ
ジュール。
【請求項１１】前記太陽電池モジュールの全厚さは1.5m
m 以下であることを特徴とする請求項１ないし１０に記
載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】前記太陽電池セルは四フッ化エチレンお
よびビニルモノマーの共重合体を必須成分とする塗料に
より被覆されていることを特徴とする請求項１ないし１
１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】前記四フッ化エチレンとビニルモノマー
の共重合体を硬化させるための硬化剤は少なくとも硬化
速度の異なる２種の硬化剤を併用すること特徴とする請
求項１２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】前記耐候性樹脂フィルムの光入射側の非
光電変換部に対応する表面には着色塗料が塗装されてい
ることを特徴とする請求項１ないし１３に記載の太陽電
池モジュール。
【請求項１５】前記太陽電池モジュールは支持体への設
置工程前ではコアロールに巻かれた状態であること特徴
とする請求項１ないし１４に記載の太陽電池モジュー
ル。