JPH10341030A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、耐候性、耐湿性に優れ、且つ低コ
スト化を実現した太陽電池モジュールの構成及び製造方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】 光起電力素子の光入射側に、少なくとも
充填材(102)及び表面保護部材(103)を有する太陽電池モ
ジュールにおいて、前記充填材(102)は、架橋していな
い有機高分子樹脂(107)の少なくとも一面に、架橋した
有機高分子樹脂(106)を配した構成であることを特徴と
する太陽電池モジュールとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池モジュー
ルに係わり、特に、光起電力素子の光受光面側が透明な
有機高分子樹脂により封止されている太陽電池モジュー
ルの表面充填材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光起電力素子を樹脂封止し、
さらに表面及び裏面に保護材を設けた太陽電池モジュー
ルが知られている。

【０００３】図6は従来の太陽電池モジュールの一例
で、６０１は表面保護材、６０２は熱可塑性透明有機樹
脂、６０３は光起電力素子、６０４は裏面フィルムであ
る。より具体的には、表面保護材６０１はＥＴＦＥ（エ
チレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム、
ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）フィルム等のフッ素樹脂フ
ィルムや、ガラス板であり、熱可塑性透明有機樹脂６０
２はＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ブチラ
ール樹脂等であり、裏面フィルム６０４ はナイロンフ
ィルム、アルミラミネートテドラーフィルムをはじめと
する種々の有機樹脂フィルムである。この例において熱
可塑性透明有機樹脂６０２は光起電力素子６０３とフッ
素樹脂フィルム６０１及び絶縁体層６０４との接着剤と
しての役割と、外部からの引っかき、衝撃から太陽電池
を保護する充填材の役割をはたしている。

【０００４】ところで太陽電池モジュールに用いられる
充填材は光起電力素子の凹凸を樹脂で被覆し、かつ表面
保護材との接着を確保するために必要である。したがっ
て、耐候性、接着性、耐熱性が要求される。しかも長期
耐久性に優れ熱膨張、熱収縮に耐えられる、柔軟性を兼
ね備えた材料が好ましい。これらの要求を満たすもので
あれば特に限定されないが、充填材として用いられる有
機高分子樹脂としては特にエチレン系共重合体が好まし
い。一般にエチレン共重合体は耐熱性、接着性に優れ安
価である。従来よりＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重
合体）が好んで使用されてきたのは以上の理由である。

【０００５】太陽電池モジュールが高温で使用される場
合、高温化での接着を確実にするために、上述の充填材
は架橋することが行われている。ＥＶＡなどの架橋法と
しては、有機過酸化物を用いる方法が一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし架橋剤として用
いられる有機過酸化物は、酸化防止剤を分解し、耐候性
を低下させる原因となる。これは特に光入射側の有機高
分子樹脂が有機過酸化物で架橋されている場合には、よ
り深刻な問題となる。また真空ラミネート法によって太
陽電池モジュールを作製の際、揮発した有機過酸化物が
十分に脱気されず、気泡となって充填材に残り、密着
性、耐湿性を著しく低下させる原因にもなっている。ま
た架橋反応時に生成するガスも気泡の原因となり、高速
昇温のときはこの傾向がより顕著である。さらに充填材
として用いられる有機高分子樹脂を架橋させるには多く
の時間とエネルギーを要し、太陽電池の製造コストが高
くなる要因となっていた。

【０００７】また、導体金属基板上に半導体薄膜を形成
した光起電力素子は基板の不平滑性や成膜の不均一性を
原因とする基板と透明導電層との短絡（シャント）が起
こりやすい。そこで欠陥除去処理によってこれを除くわ
けであるが、処理を施した素子は潜在的に再びシャント
を起こしやすい状態にあり、特にこれは水分の存在下に
よって促進されることが明らかになっている。モジュー
ルの最表面の保護材としてフッ素樹脂フィルムを用いた
場合には、該保護材は水分のバリアとしてはほとんど効
果がなく、吸水性の高いＥＶＡ樹脂で光起電力素子を封
止することは、高温高湿下での太陽電池モジュールの長
期安定性を保証する上で、満足できるものとは言い難
い。

【０００８】さらにＥＶＡ樹脂は、酢酸残基が水分の存
在下で加水分解を起こし酢酸が遊離するため、酸によっ
て素子のシャントが一層促進されたり、透明導電層表面
が酸で腐食される恐れがあった。この水分の透過現象
は、太陽電池表面を保護するため充填材中に設けられる
ガラス繊維による毛細管現象によってより加速される。

【０００９】本発明は、耐候性、耐湿性に優れ、且つ低
コスト化を実現した太陽電池モジュールの構成及び製造
方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】光起電力素子の光入射側
に、少なくとも充填材(102)及び表面保護部材(103)を有
する太陽電池モジュールにおいて、前記充填材(102)
は、架橋していない有機高分子樹脂(107)の少なくとも
一面に、架橋した有機高分子樹脂(106)を配した構成で
あることを特徴とする太陽電池モジュールとする。

【００１１】また、充填材として用いられる有機高分子
樹脂を予めガラス繊維に含浸させてあることを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１に本発明の太陽電池モジュー
ルの概略構成図の一例で、１０１は光起電力素子、１０
２は熱可塑性を有する表面充填材、１０３は表面保護
材、１０４は熱可塑性を有する裏面充填材、１０５は裏
面保護材である。外部からの光は、最表面のフィルム１
０３から入射し、光起電力素子１０１に到達し、生じた
起電力は出力端子（不図示）より外部に取り出される。

【００１３】（充填材１０２）本発明に用いられる充填
材１０２について以下に詳しく説明する。

【００１４】本発明の光起電力素子の充填材１０２は架
橋した有機高分子樹脂１０６を架橋していない有機高分
子樹脂１０７の少なくとも一面に配した構成である。こ
れらは熱可塑性を有する樹脂で、加熱圧着することによ
り互いに接着する。

【００１５】この架橋した有機高分子樹脂１０６、ある
いは架橋していない有機高分子１０７の少なくとも一方
を予めガラス繊維不織布に含浸させておくことがより望
ましい。架橋は有機高分子樹脂中に架橋剤を添加し、加
熱及び／又は加圧することによりなされる。

【００１６】この構成によれば以下の効果が期待でき
る。

【００１７】（１）耐候性に優れた太陽電池モジュール 架橋剤を含まない有機高分子樹脂１０７を太陽電池の光
入射側の主たる充填材に用いているため架橋剤の悪影響
を回避し、耐候性に優れた被覆となる。

【００１８】（２）ラミネーション材料間の密着性に優
れた太陽電池モジュール 表面保護材１０３と架橋していない有機高分子樹脂１０
７との間、及び／又は光起電力素子１０１と架橋してい
ない有機高分子樹脂１０７との間に、架橋した有機高分
子樹脂１０６を配している為、表面保護材１０３及び／
又は光起電力素子１０１と主たる充填材である非架橋有
機高分子樹脂１０７との密着性が良好となる。

【００１９】（３）外観の良好な太陽電池モジュール 充填材として用いられる有機高分子樹脂を予めガラス繊
維に含浸させてあることにより、これらの材料を積層
し、真空ラミネート方法によって太陽電池モジュールを
作製する際に、含浸不良が起こらず、有機過酸化物の揮
発による気泡残りがないため良好な外観が得られる。

【００２０】（４）防湿性に優れた太陽電池モジュール ガラス繊維のない層があるため、水分が侵入しにくく、
酸の遊離も起こりにくいので、本質的に湿度の素子への
影響を少なくすることができる。

【００２１】充填材として用いられる有機高分子樹脂と
しては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポ
リビニルブチラール（ＰＶＢ）、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。

【００２２】架橋した有機高分子樹脂１０６は太陽電池
モジュールの製造に要する時間を短縮させるために予め
架橋しておくことが望ましいが、太陽電池モジュール作
成時に架橋してもよい。架橋する方法としては、一般
に、イソシアネート、メラミン、有機過酸化物などであ
るが、上記の要求を満たすものとして特に有機過酸化物
が好適に用いられる。以下に有機過酸化物について詳し
く説明する。

【００２３】（有機過酸化物による架橋）有機過酸化物
による架橋は有機過酸化物から発生する遊離ラジカルが
樹脂中の水素を引き抜いてＣ−Ｃ結合を形成することに
よって行われる。有機過酸化物の活性化方法には、熱分
解、レドックス分解およびイオン分解が知られている。
一般には熱分解法が好んで行われている。

【００２４】化学構造ではヒドロペルオキシド、ジアル
キル（アリル）ペルオキシド、ジアシルペルオキシド、
ペルオキシケタール、ペルオキシエステル、ペルオキシ
カルボネートおよびケトンペルオキシドに大別される。

【００２５】上記有機過酸化物の添加量は有機高分子樹
脂に対して０．１乃至５％が一般的である。

【００２６】本発明の、架橋した有機高分子樹脂１０６
を作製するには、上述の有機過酸化物を有機高分子樹脂
に混合し、加圧加熱する。加圧方法としては、熱ロー
ル、熱プレスで加圧する方法とエアーバッグ状の治具を
用いて系内を減圧することによって大気圧で加圧する方
法がある。加熱温度ならびに時間は各々の有機過酸化物
の熱分解温度特性で決定することができる。一般には熱
分解が９０％、より好ましくは９５％以上、有機高分子
樹脂のゲル分率が６０％、より好ましくは８０％以上進
行する温度と時間をもって加熱を終了する。

【００２７】一方、架橋してない有機高分子樹脂１０７
とは、上記ゲル分率が２０％以下の樹脂のことを差す。

【００２８】（ゲル分率の測定方法の一例）ゲル分率
は、例えば以下に示す方法によって算出することができ
る。

【００２９】被測定物である有機高分子樹脂を約1g秤量
し、重量を秤量した円筒ろ紙に入れる。この円筒ろ紙を
ソックスレー抽出器にセットし、キシレン約１００mlで
6時間抽出操作を行う。未溶解分をろ紙に入れたままド
ラフト内で一晩風乾する。さらに、８０度の熱風循環式
オーブンで６時間以上乾燥し、室内で１時間放置した
後、未溶解分と円筒ろ紙を合わせた重量を秤量し、ろ紙
の重量を引いて未溶解分の重量を得る。この未溶解分の
重量を溶解前の被測定物の重量で割った値をゲル分率と
する。

【００３０】上記架橋反応を効率良く行うためには、架
橋助剤と呼ばれるトリアリルシアヌレートを用いること
が望ましい。一般には充填材の０．１乃至５％の添加量
である。

【００３１】（熱酸化防止剤）充填材樹脂には高温下で
の安定性を付与するために熱酸化防止剤を添加すること
がしばしば行われる。これは架橋した有機高分子樹脂と
架橋してない有機高分子樹脂の両方に添加することが望
ましい。添加量は樹脂１００重量部に対して０．１〜１
重量部が適正である。酸化防止剤の化学構造としてはモ
ノフェノール系、ビスフェノール系、高分子型フェノー
ル系、硫黄系、燐酸系に大別される。

【００３２】（シランカップリング剤）より厳しい環境
下で太陽電池モジュールの使用が想定される場合には充
填材と光起電力素子あるいは表面フィルムとの密着力を
向上することが好ましい。シランカップリング剤や有機
チタネート化合物を架橋した有機高分子樹脂、あるいは
架橋してない有機高分子樹脂のうち光起電力素子あるい
は表面フィルムと直接接触する樹脂に添加することで前
記密着力を改善することが可能である。

【００３３】（紫外線吸収剤）更に、充填材樹脂１０２
の光劣化を抑え耐候性を向上させるために、あるいは充
填材樹脂の下層の保護のために、紫外線吸収剤を添加す
ることが望ましい。添加量は樹脂１００重量部に対して
０．１〜０．５重量部程度である。紫外線吸収剤として
は、公知の化合物が用いられる。化学構造としてはサリ
チル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、
シアノアクリレート系に大別される。

【００３４】（光安定化剤）上記紫外線吸収剤以外に耐
候性を付与する方法としてはヒンダードアミン系光安定
化剤を使用できることが知られている。ヒンダードアミ
ン系光安定化剤は紫外線吸収剤のようには紫外線を吸収
しないが、紫外線吸収剤を併用することによって著しい
相乗効果を示す。添加量は樹脂１００重量部に対して
０．１〜０．３重量部程度が一般的である。もちろんヒ
ンダードアミン系以外にも光安定化剤として機能するも
のはあるが、着色している場合が多く本発明の充填材に
は望ましくない。

【００３５】なお、太陽電池モジュールの使用環境を考
慮して低揮発性の紫外線吸収剤、光安定化剤および熱酸
化防止剤を用いることが好ましい。

【００３６】一方、光起電力素子に到達する光量の減少
をなるべく抑えるために、充填材樹脂１０２の光透過率
は、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の可視光波長領域に
おいて８０％以上であることが望ましく、９０％以上で
あることがより望ましい。また、大気からの光の入射を
容易にするために、屈折率が１．１から２．０であるこ
とが好ましく、１．１から１．６であることがより好ま
しい。

【００３７】（光起電力素子１０１）本発明に於ける光
起電力素子１０１は、結晶シリコン太陽電池、多結晶シ
リコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、銅イ
ンジウムセレナイド太陽電池等の化合物半導体太陽電池
を用いる事ができる。

【００３８】その一例としての概略構成図を図２に示す
が、この図に於いて２０１は導電性基体、２０２は裏面
反射層、２０３は半導体光活性層、２０４は透明導電
層、２０５は集電電極である。

【００３９】導電性基体２０１は光起電力素子の基体に
なると同時に、下部電極の役割も果たす。材料として
は、シリコン、タンタル、モリブデン、タングステン、
ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシー
ト、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２０１上に
は裏面反射層２０２として、金属層、あるいは金属酸化
物層、あるいは金属層と金属酸化物層を形成しても良
い。金属層には、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａ
ｌ，Ａｇ，Ｎｉ，などが用いられ、金属酸化物層には、
例えば、ＺｎＯ，ＴｉＯ2，ＳｎＯ2などが用いられる。
上記金属層及び金属酸化物層の形成方法としては、抵抗
加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法など
がある。

【００４０】半導体光活性層２０３は光電変換を行う部
分で、具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶シリコ
ン、ｐｉｎ接合型アモルファスシリコン、あるいはＣｕ
ＩｎＳｅ2，ＣｕＩｎＳ2，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ2
Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／Ｃ
ｕ2Ｔｅをはじめとする化合物半導体などが挙げられ
る。上記半導体光活性層の形成方法としては、多結晶シ
リコンの場合は溶融シリコンのシート化か非晶質シリコ
ンの熱処理、アモルファスシリコンの場合はシランガス
などを原料とするプラズマＣＶＤ、化合物半導体の場合
はイオンプレーティング、イオンビームデポジション、
真空蒸着法、スパッタ法、電析法などがある。

【００４１】透明導電層２０４は太陽電池の上部電極の
役目を果たしている。用いる材料としては、例えば、Ｉ
ｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2（ＩＴＯ），Ｚｎ
Ｏ，ＴｉＯ2，Ｃｄ2ＳｎＯ4，高濃度不純物ドープした
結晶性半導体層などがある。形成方法としては抵抗加熱
蒸着、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物拡散
法などがある。

【００４２】ところで、透明導電層まで形成した光起電
力素子は導電性基体の非平滑性かつ／あるいは半導体光
活性層成膜時の不均一性により導電性基体と透明導電層
が部分的に短絡しており、出力電圧に比例して大きな漏
れ電流が流れる、すなわち漏れ抵抗（シャント抵抗）が
小さい状態にある。そこで、これを修復するため透明導
電層を形成した後に欠陥除去処理を施すことにより、光
起電力素子のシャント抵抗を１ｋΩ・ｃｍ2以上５００
ｋΩ・ｃｍ2以下、望ましくは１０ｋΩ・ｃｍ2以上５０
０ｋΩ・ｃｍ2以下とする。

【００４３】透明導電層の上には電流を効率よく集電す
るために、格子状の集電電極２０５（グリッド）を設け
る。集電電極２０５の具体的な材料としては、例えば、
Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓ
ｎ、あるいは銀ペーストをはじめとする導電性ペースト
などが挙げられる。集電電極２０５としては、マスクパ
ターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤ法
や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要な部分をエッチ
ングで取り除きパターニングする方法、光ＣＶＤ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
キする方法、導電性ペーストを印刷する方法、印刷した
導電性ペーストに金属ワイヤーを半田で固定する方法、
金属ワイヤーを導電性ペーストで固定する方法などがあ
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に分散させ
たものが用いられる。バインダーポリマーとしては、例
えば、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
どの樹脂が挙げられる。

【００４４】最後に起電力を取り出すために出力端子２
０６を導電性基体と集電電極に取り付ける。導電性基体
へは銅タブ等の金属体をスポット溶接や半田で接合する
方法が取られ、集電電極へは金属体を導電性ペーストや
半田によって電気的に接続する方法が取られる。

【００４５】上記の手法で作製した光起電力素子は、所
望する電圧あるいは電流に応じて直列か並列に接続され
る。また、絶縁化した基板上に光起電力素子を集積化し
て所望の電圧あるいは電流を得ることもできる。

【００４６】（表面保護材１０３）表面保護材１０３は
太陽電池モジュールの最表層に位置するため耐候性、撥
水性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池モ
ジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するため
の性能が必要である。ガラスのほか、フッ素樹脂フィル
ムが好適に用いられる。具体的には、四フッ化エチレン
−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル樹
脂（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤ
Ｆ）、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＴＦＥ）、四フッ化
エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポ
リ三フッ化塩化エチレン樹脂（ＣＴＦＥ）がある。耐候
性の観点ではポリフッ化ビニリデン樹脂が優れている
が、耐候性および機械的強度の両立では四フッ化エチレ
ン−エチレン共重合体が優れている。前記充填材樹脂と
の接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理を
表面フィルムに行うことが望ましい。また、機械的強度
向上のために延伸処理が施してあるフィルムを用いるこ
とも可能である。

【００４７】（裏面充填材１０４）裏面の充填材１０４
は光起電力素子１０１と裏面の被覆フィルム１０５との
接着を図るためのものである。材料としては、導電性基
板と充分な接着性を確保でき、しかも長期耐久性に優れ
熱膨張、熱収縮に耐えられる、柔軟性を兼ね備えた材料
が好ましい。好適に用いられる材料としては、ＥＶＡ、
ポリビニルブチラール等のホットメルト材、両面テー
プ、柔軟性を有するエポキシ接着剤が挙げられる。ま
た、表面の充填材１０２と同じ材料であることも多い。

【００４８】（裏面保護材１０５）裏面の保護材１０５
は光起電力素子１０１の導電性基体と外部との電気的絶
縁を保つために必要である。材料としては、導電性基体
と充分な電気絶縁性を確保でき、しかも長期耐久性に優
れ熱膨張、熱収縮に耐えられる、柔軟性を兼ね備えた材
料が好ましい。具体的には、フッ素樹脂、ナイロン、ポ
リエチレンテレフタレートなどのフィルムが挙げられ
る。

【００４９】裏面保護材１０５の外側には、太陽電池モ
ジュールの機械的強度を増すために、あるいは、温度変
化による歪、ソリを防止するために、上述と同様の有機
高分子樹脂を介して補強板を張り付けても良い。例え
ば、鋼板、プラスチック板、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プ
ラスチック）板が好ましい。補強板を折り曲げて建材と
することができる。図5はこのような建材の一例で、
（a）は棟側係止部５０１と軒側係止部５０２を互いに
はぜ組む屋根材、（b）は野地板５０５上に固定された
固定部材５０４に係止部５０３を嵌挿する屋根材、
（c）は隣り合う屋根材同士の係止部５０６をキャップ
５０７で係止する屋根材で、それぞれの屋根材の受光面
には光起電力デバイス５００が設けられている。

【００５０】本発明の太陽電池モジュールあるいは建材
は、太陽電池の出力を交流電力に変換する電力変換装置
と共に用いられて太陽光発電装置を構成する事ができ
る。電力変換装置は商用電力との連携機能を有していて
もよい。

【００５１】

【実施例】

（実施例１） 〔光起電力素子〕アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）太
陽電池（光起電力素子）を製作する。作製手順を図２を
用いて説明する。

【００５２】洗浄したステンレス基板２０１上に、スパ
ッタ法で裏面反射層２０２としてＡｌ層（膜厚５０００
Å）とＺｎＯ層（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
の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＨ2の混合
ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ4とＢＦ3とＨ2の混
合ガスから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
の層構成のタンデム型ａ−Ｓｉ光電変換半導体層２０３
を形成した。次に、透明導電層２０４として、Ｉｎ2Ｏ3
薄膜（膜厚７００Å）を、Ｏ2雰囲気下でＩｎを抵抗加
熱法で蒸着する事によって形成した。

【００５３】この後、光起電力素子の欠陥除去処理を行
う。すなわち、電導度が５０乃至７０ｍＳとなるように
調製した塩化アルミニウムの水溶液中に、光起電力素子
と、素子の透明導電層と対向するように電極板を浸漬
し、素子をアースとして電極板に３．５ボルトの正電位
を２秒間印加することによりシャントしている部分の透
明導電層を選択的に分解した。この処理により、光起電
力素子のシャント抵抗は処理前１ｋΩ・ｃｍ2乃至１０
ｋΩ・ｃｍ2であったのに対し、処理後５０ｋΩ・ｃｍ2
乃至２００ｋΩ・ｃｍ2に改善された。

【００５４】最後に、集電用のグリッド電極２０５を設
ける。スクリーン印刷により形成された幅２００ミクロ
ンの銅ペーストのライン上に沿って直径１００ミクロン
の銅線を布線し、その上にクリーム半田をのせた後、半
田を溶融させることにより銅線を銅ペースト上に固定し
集電電極とした。マイナス側端子として銅タブをステン
レス基板にステンレス半田を用いて取り付け、プラス側
端子としては錫箔のテープを半田にて集電電極に取り付
け出力端子２０６とし、光起電力素子を得た。

【００５５】〔モジュール化〕次に、太陽電池モジュー
ルの作製方法を図３（a）を用いて説明する。

【００５６】表面フィルム３０３としては下層の有機高
分子樹脂との接着面をコロナ放電処理したＥＴＦＥフィ
ルム（厚さ５０ミクロン）を用いた。

【００５７】架橋した有機高分子樹脂３０２ｂとしては
、ＥＶＡ樹脂（ 酢酸ビニル含有量３３％）１００重量
部に対して、架橋剤として２、５−ジメチル-２、５−
ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン３重量部、シラ
ンカップリング剤としてγ−メタクリルオキシプロピル
トリメトキシシラン０．３重量部、紫外線吸収剤として
２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン
０．３重量部、光安定化剤としてビス（２，２，６，６
−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート０．１重
量部、酸化防止剤としてトリス（モノ−ノニルフェニ
ル）フォスファイト０．２重量部をそれぞれ添加したも
のを加熱溶融させ、表面フィルムのコロナ面に２０ミク
ロンの厚さにコートした。

【００５８】架橋してない有機高分子樹脂３０２aとし
ては、ＥＶＡ樹脂（ 酢酸ビニル含有量２５％）１００
重量部に対して、シランカップリング剤としてγ−メタ
クリルオキシプロピルトリメトキシシラン０．３重量
部、紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ−４−ｎ−オク
トキシベンゾフェノン０．３重量部、光安定化剤として
ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジ
ル）セバケート０．１重量部、酸化防止剤としてトリス
（モノ−ノニルフェニル）フォスファイト０．２重量部
をそれぞれ添加したものを加熱溶融させ、ガラス繊維不
織布に含浸させた後、Ｔダイのスリットから押し出して
成形した厚さ４００ミクロンのシート状ＥＶＡ（以下、
ＥＶＡシート）を用いた。裏面充填材３０４としては架
橋剤を添加したＥＶＡシートを、補強板３０５としては
ガルバリウム鋼板（亜鉛メッキ鋼板、厚さ０．４ｍｍ）
を用いた。

【００５９】〔ラミネーション〕上記充填材を用いて光
起電力素子を図３（a）の構成でラミネートした。すな
わち、光起電力素子の受光面側に上記ＥＶＡシートとＥ
ＶＡをコーティングした表面フィルムを、裏側に架橋剤
を添加したＥＶＡシートと補強板を重ね、真空ラミネー
ト装置を用いて加圧脱気しながら１９５℃で１５分加熱
した。出力端子３０７ａ、３０７ｂは素子裏面にまわし
ておき、ラミネート後、ガルバリウム鋼板に予め開けて
おいた端子取り出し口３０６から出力が取り出せるよう
にした。

【００６０】以上の工程により、本発明を実施した太陽
電池モジュールを得た。

【００６１】本実施例では、予めガラス繊維不織布にＥ
ＶＡを含浸させてあるためラミネーションに要する時間
が短いという利点がある。また主として架橋してないＥ
ＶＡを用いているため耐候性がよいと同時に、表面フィ
ルム303と非架橋有機高分子樹脂302aとの間に架橋した
有機高分子樹脂302bを配している為、表面フィルム303
と非架橋有機高分子樹脂302aとの密着性が良好となる。

【００６２】（実施例２）実施例１に於いて、ガラス繊
維不織布に予めＥＶＡを含浸させずにＥＶＡシートを作
製し、ラミネーション時にＥＶＡシートと光起電力素子
の間にガラス繊維不織布を入れて１９５℃３０分ラミネ
ートした以外は全く同様にして太陽電池モジュールを作
製した。

【００６３】本実施例では、予めガラス繊維不織布にＥ
ＶＡを含浸させてないためラミネーションに要する時間
は実施例1に比べて長くなるが、ＥＶＡシートの作製工
程が容易である。

【００６４】（実施例３）実施例１に於いて、ガラス繊
維不織布に含浸させるかわりにＥＶＡ樹脂にシランカッ
プリング剤と、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止
剤、ガラスビーズをそれぞれ添加したものを加熱溶融さ
せ、Ｔダイのスリットから押し出して成形した以外は全
く同様にして太陽電池モジュールを作製した。

【００６５】本実施例は、実施例1で用いたガラス繊維
不織布のかわりにガラスビーズを用いたもので、実施例
1と同様な効果がある。

【００６６】（実施例４）実施例１に於いて、表面フィ
ルムに架橋剤の入ったＥＶＡはコートしなかった代わり
に、EVAと接する面に強コロナ放電処置をしたものを用
いた。図3（b）に示すように、ガラス繊維不織布にＥＶ
Ａが含浸した架橋剤を含有しないＥＶＡシート302aを重
ね、架橋剤（硬化剤）としてイソシアネートを使用した
アクリル塗料で表面を２５ミクロンの厚さにコーティン
グした光起電力素子を用いた以外は全く同様にして、図
3（b）に示すような太陽電池モジュールを得た。

【００６７】本実施例では、表面フィルムを強コロナ放
電処理してある為にEVAとの密着性を確保しつつ、主と
して架橋してないＥＶＡを用いているため耐候性がよ
い。また、光起電力素子をアクリル塗料でコーティング
してあるためラミネーション過程で傷が付きにくく、同
時に光起電力素子301と架橋していないEVA302aとの密着
性も高める効果がある。また予めガラス繊維不織布にＥ
ＶＡを含浸させてあるためラミネーションに要する時間
が短い。

【００６８】（実施例５）実施例４に於いて、ガラス繊
維不織布にＥＶＡが含浸していないＥＶＡシートを用
い、ラミネーション時にＥＶＡシートと、硬化剤として
イソシアネートを使用したアクリル塗料で表面を２５ミ
クロンの厚さにコーティングした光起電力素子の間にガ
ラス繊維不織布を入れてラミネートした以外は全く同様
にして太陽電池モジュールを得た。

【００６９】本実施例では、予めガラス繊維不織布にＥ
ＶＡを含浸させてないためラミネーションに要する時間
は実施例4に比べて長くなるが、ＥＶＡシートの作製工
程が容易である。

【００７０】（比較例１）実施例１に於いて、架橋剤入
りのEVAをコートしていない表面フィルムと、EVA樹脂10
0重量部に対して、架橋剤として2、5-ジメチル-2、5-ビ
ス（t-ブチルパーオキシ）ヘキサン3重量部、シランカ
ップリング剤としてγ―メタクリルオキシプロピルトリ
メトキシシラン0.3重量部、光安定化剤としてビス（2、
2、6、6-テトラメチル-4-ピペリジル）セバケート0.1重
量部、酸化防止剤としてトリス（モノ-ノニルフェニ
ル）ファスファイト0.2重量部をそれぞれ添加して作製
した架橋剤入りEVAシートを用いて、ラミネーション時
にこの架橋剤入りEVAシートと光起電力素子との間にガ
ラス繊維不織布を入れてラミネートした以外は全く同様
にして太陽電池モジュールを得た。

【００７１】（比較例２）比較例１に於いて架橋剤を添
加していないＥＶＡを用いてEVAシートを作製した以外
は全く同様にして太陽電池モジュールを得た。

【００７２】（比較例３）比較例１に於いてモジュール
作製時の加熱条件を１６０℃５０分にした以外は全く同
様にして太陽電池モジュールを得た。

【００７３】実施例1乃至5及び比較例1乃至3の積層構造
及びラミネーション条件を図4にまとめて示した。

【００７４】（評価方法）上記実施例及び比較例で作製
した太陽電池モジュールについて以下の項目について評
価を行った。

【００７５】(1)ラミネーションの条件 ラミネーション時のオーブンの設定温度と時間を示す。

【００７６】(2)初期外観 得られた太陽電池モジュールの初期外観を評価した。評
価結果は以下の基準で表１に示す。 ○：表面被覆の剥離、気泡残りが全くないもの。 ×：表面被覆の剥離、気泡残りが生じたもの。

【００７７】(3)直列部材周辺の充填性 太陽電池モジュールの直列部材周辺の充填性を評価し
た。 ○：表面被覆の剥離、気泡残りの全くないもの。 ×：表面被覆の剥離、気泡残りが生じたもの。

【００７８】(4)耐候性 超エネルギー照射試験機に太陽電池モジュールを投入
し、メタルハライドランプによる１００ｍＷ／ｃｍ２の
強度での３００ｎm〜４００ｎｍの波長域の紫外線の照
射と結露を繰り返すデューサイクル試験を行い、５００
０時間後の外観上の変化とシャント抵抗を測定し、酸に
よる銅箔２０６の腐食をみた。 ○：表面被覆の剥離、銅の腐食のないもの。 ×：表面被覆の剥離、銅の腐食が生じたもの。

【００７９】(5)耐クリープ特性 太陽電池モジュールを１００℃のオーブン中に垂直に立
て１週間保存した。充填材がクリープあるいは剥離して
いるか否か観察した。 ○：表面被覆のクリープあるいは剥離のないもの。 ×：表面被覆のクリープあるいは剥離が生じたもの。

【００８０】(6)耐スクラッチ性 外部からの引っかきに対する表面被覆材の保護能力が充
分であるか否かを試験する。「引っかき試験」（ＵＬ規
格）である。この試験は、鋼鉄性の刃を持った試験機を
速度１５２．４ｍｍ／秒で、９０７ｇの過重を加えなが
ら太陽電池表面を動かすものである。この試験の合格判
定としては、その後に高圧絶縁破壊試験を行い、その太
陽電池モジュールにリーク電流がなければ合格とされ
る。本発明の太陽電池モジュールの最も高い位置の銅タ
ブ上を「引っかき試験」した。

【００８１】以下に高圧絶縁破壊試験について説明す
る。まず、引っかき試験を行った太陽電池モジュールの
陽極と陰極を短絡する。そのサンプルを電気伝導度を３
５００ｏｈｍ・ｃｍ以下の溶液に浸す。その際サンプル
の出力端子は溶液に浸さないようにする。そして、「引
っかき試験」で引っかいたところを１０秒程こすり溶液
側に電源の陰極をつけ、サンプルの出力端子に電源の陽
極をつなぐ。電源より２０００Ｖの電圧をかけ５０μＡ
未満の電流しか流れなかった場合を合格とする。表１に
は合格した場合を○、不合格を×、再現性に乏しい場合
を△とした。

【００８２】結果を以下の表に示す。

【００８３】

【表１】

【００８４】表から明らかなように、架橋していない有
機高分子樹脂の少なくとも一面に、架橋した有機高分子
樹脂を配した構成の太陽電池モジュールは、耐候性に極
めて優れていることが分かった。特に予めガラス繊維不
織布にＥＶＡを含浸させた実施例１や実施例４は、ラミ
ネーション時間が短く、耐候性、耐スクラッチ性にも極
めて優れている。

【００８５】なお、本発明に係わる太陽電池モジュール
は以上の実施例に何等限定されるものではなく、その要
旨の範囲内で種々変更することができる。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、主として架橋してない
ＥＶＡを用いているため耐候性がよいと同時に、表面フ
ィルムと非架橋有機高分子樹脂との間、及び／又は光起
電力素子と非架橋有機高分子樹脂との間に、架橋した有
機高分子樹脂を配している為、表面フィルム及び／又は
光起電力素子と非架橋有機高分子樹脂との密着性が良好
となる。また、予めガラス繊維不織布にＥＶＡを含浸さ
せておくことにより、含浸不良がなく、樹脂中に水分が
侵入しにくいので、本質的に湿度の素子への影響を少な
くすることができ、欠陥除去処理により短絡部分を修復
された光起電力素子の湿度による太陽電池特性の低下を
抑制できる耐湿性に優れた充填材となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池モジュールの概略断面図

【図２】本発明の太陽電池モジュールに適用可能な光起
電力素子の一例を示す図

【図３】本発明の太陽電池モジュールの概略断面図

【図４】実施例及び比較例の太陽電池モジュールの概略
断面図

【図５】本発明の建材の例を示す図

【図６】従来の太陽電池モジュールの一例を示す図

【符号の説明】

１００、３００ 入射光 １０１、２００、３０１ 光起電力素子 １０２ 表面充填材 １０３、３０３ 表面保護材 １０４、３０４ 裏面充填材 １０５ 裏面保護材 １０７、３０２ａ 架橋していない有機高分子樹脂 １０６、３０２ｂ 架橋した有機高分子樹脂 ２０１ 導電性基体 ２０２ 裏面反射層 ２０３ 半導体層 ２０４ 透明導電層 ２０５ 集電電極 ２０６ａ、３０７ａ プラス側出力端子 ２０６ｂ、３０７ｂ マイナス側出力端子 ２０７ 導電性接着剤あるいは半田 ２０８ 半田 ２０９ 絶縁体 ３０５ 補強板 ３０６ 端子取り出し口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光起電力素子の光入射側に、少なくとも
   充填材(102)及び表面保護部材(103)を有する太陽電池モ
   ジュールにおいて、前記充填材(102)は、架橋していな
   い有機高分子樹脂(107)の少なくとも一面に、架橋した
   有機高分子樹脂(106)を配した構成であることを特徴と
   する太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 有機高分子樹脂は少なくともシリコン樹
   脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、またはビニルモノマー
   の共重合体から選ばれる一種であることを特徴とする請
   求項１記載の太陽電池モジュール。
3. 【請求項３】 架橋した有機高分子樹脂が 有機過酸化
   物によって架橋されていることを特徴とする請求項１記
   載の太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】 架橋した有機高分子樹脂、あるいは架橋
   してない有機高分子樹脂の少なくとも一方が、有機高分
   子樹脂をガラス繊維に含浸させてなるものであることを
   特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
5. 【請求項５】 架橋した有機高分子樹脂のゲル分率が60
   %以上、架橋していない有機高分子樹脂のゲル分率が10%
   以下であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モ
   ジュール。
6. 【請求項６】 表面保護部材が、充填材と接する面がコ
   ロナ放電処理された樹脂フィルムであることを特徴とす
   る請求項１記載の太陽電池モジュール。
7. 【請求項７】 光起電力素子の光入射側に、少なくとも
   架橋剤を有していない有機高分子樹脂シート、及び表面
   保護部材を積層し、加熱圧着する工程を有する太陽電池
   モジュールの製造方法であって、前記表面保護部材の前
   記有機高分子樹脂と接する面に架橋した有機高分子樹脂
   を形成しておくことを特徴とする太陽電池モジュールの
   製造方法。
8. 【請求項８】 光起電力素子の光入射側に架橋した有機
   高分子樹脂を形成する工程と、少なくとも架橋剤を有し
   ていない有機高分子樹脂シート、及び表面保護部材を積
   層し、加熱圧着する工程とを有することを特徴とする太
   陽電池モジュールの製造方法。
9. 【請求項９】 架橋剤を有していない有機高分子樹脂シ
   ートは、有機高分子樹脂をガラス繊維に含浸させて形成
   することを特徴とする請求項7または8記載の太陽電池モ
   ジュールの製造方法。
10. 【請求項１０】 補強板上に光起電力素子が充填材で封
    止されてさらに表面が表面保護部材で覆われた建材にお
    いて、前記光起電力素子の光入射側に位置する充填材
    が、架橋した有機高分子樹脂の少なくとも一面に、架橋
    していない有機高分子樹脂を配した構成であることを特
    徴とする建材。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の太陽電池モジュールと
    該太陽電池モジュールに接続された電力変換装置とを有
    することを特徴とする太陽光発電装置。