JPH11106589A - 太陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの
充填に供する三元系フッ素ポリマーの新規封止材料に関
し、防水性、透明性等の光学特性、加工性、耐候性、耐
酸、耐アルカリ性、耐汚染性、柔軟性、接着性そして難
燃性等を確保して、屋根や壁等の建材にも安心して使用
でき、高受光発電効率の電源を提供可能とする。 【解決手段】 受光発電を行う太陽電池モジュールＳＭ
にあって、太陽電池セル２が接続された出力回路の封止
材料として、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキ
サフルオロプロピレン（ＨＦＥ）、ビニリデンフルオラ
イド（ＶｄＦ）か、ＴＦＥとＶｄＦとが主成分で、融点
を有するものに特定するか、その組成比を順次３６〜７
２重量％、０〜５６重量％、８〜４５重量％に調整した
二元系または三元系フッ素ポリマーを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の太陽電池セ
ルを、直列、並列、直並列に接続して出力回路を形成
し、その導出端子から得られた受光発電出力を、所望の
負荷に供給するための太陽電池モジュールに係り、これ
を風雨、砂埃、温度変化等の周囲環境から保護するた
め、太陽電池セルやこれらを接続するインターコネクタ
等の封止に供される封止材料、特に屋根や壁などの建材
として一体に用いることのできる太陽電池モジュール用
として好適なフッ素ポリマー封止材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在多用されている太陽電池モジュール
としては、以下の如き３種のものが知られている。第１
のスーパーストレートタイプと称するものは、図６に示
されている通り受光側透光支持基板ａにガラス板を用
い、その下面には、エチレン−酢酸ビニル共重合体であ
るＥＶＡを透光充填封入材層ｂとして敷設し、これには
複数枚の太陽電池セルｃが埋設されている。そして既知
の如くこれらの太陽電池セルｃは、インターコネクタｄ
によって適宜接続されて出力回路が形成され、その図示
されていない導出された出力端子から、受光発電出力が
所用負荷へ供給されるようになっている。

【０００３】さらに、上記透光充填封入材層ｂの下面に
は、前記ＥＶＡによる透光充填封入材層ｂに対して、そ
の保護並びに水蒸気の透過を防ぐための裏面材ｅが配設
されており、当該裏面材ｅとしては図示されていない
が、アルミニウム箔に上下両面からＰＶＦ（テドラ−フ
ィルム：デュポン社商標名）を貼着するとか、ＰＥＴを
ＰＶＦにより挟着したラミネートが用いられている。

【０００４】そして、ガラス板やポリカーボネイト等の
受光側透光支持基板ａと、透光充填封入材層ｂ、そして
裏面材ｅとからなるモジュール本体Ａの外周辺部には、
電気絶縁材ｆを介してアルミニウム枠ｇを被装嵌着する
ようにし、当該電気絶縁材ｆには、ブチルゴムなどが用
いられている。このようにすることで、透光充填封入材
層ｂの外周辺部からの防水、防湿を確保すると共に、裏
面材ｅにおける前記アルミニウム箔から、アルミニウム
枠ｇへの漏電を阻止するようにしており、さらに、当該
アルミニウム枠ｇについては、アルマイト処理（防食処
理）を施すなど各種の配慮が施されている。

【０００５】次に第２のサブストレートタイプと称され
るものにつき、図７によって説示すると、上記のスパー
ストレートタイプと相違するところは、ガラス板による
受光側透光支持基板ａにかえて、透明樹脂によるフロン
トカバーａ１が配設されていることと、透光充填封入材
層ｂの下面側に、裏面材ｅにかえてＦＲＰ等による電気
絶縁層ｅ１を配し、上記フロントカバーａ１、透光充填
封入材層ｂ、そして電気絶縁層ｅ１とからなるモジュー
ル本体Ａ１の外周辺部から底辺部にわたり、下部支持基
板ｆ１を配設するようにした構成である。

【０００６】そして第３のガラス充填タイプといわれて
いるものは、図８に示されているように、前記第１のス
ーパーストレイトタイプと比較して、そのモジュール本
体Ａ２に関し、透光充填封入材層ｂの下面にも、上面と
同じガラス板等による裏面側透光支持基板ｈの配設され
ている点が相違している。

【０００７】上記従来の太陽電池モジュールによるとき
は、第１、第２、第３何れのタイプにあっても、すべて
太陽電池セルｃを埋設してある透光充填封入材層ｂに、
前記の如くエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が
採択されている。ここで、上記の封止材料は架橋性ＥＶ
Ａ（炭化水素系樹脂）であり、その性状から取り扱い易
く、溶融時の流動性が高いと共に安価であるといった利
点があるものの、吸湿性が高く、太陽光（紫外線）の照
射により長期的には変色してしまう欠点があるだけでな
く可燃性を有している。さらに、使用に際し加熱により
架橋する必要があることから、温度１４０℃〜１５０℃
で１５分〜６０分程度の加熱処理を施さねばならず、こ
のため太陽電池モジュールの生産性を低下させることに
なる。

【０００８】しかも上記ＥＶＡを透光充填封入材層ｂと
して使用し、太陽電池モジュールが組み立てられてしま
うと、再溶融できないので、当該太陽電池モジュールの
部分的な補修とか、廃棄した際のリサイクル、すなわち
材料回収ができないことになる。そして前記の如く吸湿
性、すなわち吸水性や水蒸気の透過性を有していること
から、透光充填封入材層ｂの下面側より水分や湿気が透
過してくることを、他律的に阻止しなければならず、こ
のためどうしても前記の如く第１のタイプにあっては裏
面材ｅを配設して、太陽電池セルｃに対する防湿手段を
完備させる必要がある。

【０００９】そして、上記裏面材ｅには、前記のように
アルミニウム箔のＰＶＦによるサンドイッチ構成が用い
られており、しかも、これは総厚が数１０〜１００μｍ
程度に厚さで形成されていることから、運搬、保管およ
び設置時等に際し損傷を負い易く、従って当該損傷箇所
が水蒸気の進入経路となって、透光充填封入材層ｂ内の
湿気が太陽電池モジュールの性能を低下させてしまう虞
がある。

【００１０】このため前記の如くモジュール本体Ａの外
周辺部には、さらに、既述のように電気絶縁材ｆを介し
てアルマイト処理したアルミニウム枠ｇを被嵌するなど
の保護手段が施されており、このようにしなければ太陽
電池モジュールの長期にわたる信頼性の保持ができない
ことになる。また裏面材ｅのアルミニウム箔が損傷によ
り露呈することで、水分や塩分により腐蝕されてしまう
ことにもなり、さらにアルミニウム枠ｇとの絶縁性確保
を考慮して、配設される電気絶縁材ｆにつき、その製造
工程での品質管理を厳重に行う必要があるばかりか、Ｐ
ＥＴ使用の裏面材ｅでは、アルミニウム箔使用の場合よ
りも、水蒸気の前記透過性が大となることについての配
慮も必要となる。

【００１１】さらに、太陽電池セルｃを埋設しているＥ
ＶＡは前記の通り可燃性であり、しかも近年太陽電池モ
ジュールは、住宅の屋根や壁に一体となるよう設置し
て、当該住宅用の電力源として使用されるようになって
来ていること、また、各種建築物の屋根や外壁面に取着
したり、その周辺に設置されることが多くなっているこ
とから、火災などの際着火し易く、しかも太陽電池モジ
ュール相互や他の可燃物に対する延焼等の耐火性につ
き、充分な対策が考慮されねばならない。

【００１２】さらに重要なことは、前記のようにＥＶＡ
が長期間紫外線に曝されることで変色する性質を有し、
この結果光透過率の低下が生じ、太陽電池セルとしての
性能劣化を来すことになったり、さらに太陽電池モジュ
ールが建築物の色彩等をも含むデザイン的な構成要素と
して用いられた際、変色により美感を損ねる欠陥を有す
ることである。

【００１３】そこで、上記ＥＶＡによる太陽電池モジュ
ールの各種難点を改善する目的をもって、既に二元およ
び三元共重合体としてのフッ素ポリマー封止材料なるも
のが提案（特開平７−３０２９２５）されている。上記
の二元系フッ素ポリマーは、ヘキサフルオロプロピレン
（ＨＦＰ）とビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）による
ものであり、三元系フッ素ポリマーによるときは、テト
ラフルオロエチレン（ＴＦＰ）とヘキサフルオロプロピ
レン（ＨＦＰ）そしてビニリデンフルオライド（Ｖｄ
Ｆ）を用いるのであるが、その組成比がテトラフルオロ
エチレン（ＴＦＰ）１〜３０重量％、ヘキサフルオロプ
ロピレン（ＨＦＰ）１５〜５０重量％そしてビニリデン
フルオライド（ＶｄＦ）５０〜８０重量％であって、こ
のような組成比によるものは、非結晶（弾性）高分子に
分類されるものである。従って、太陽電池モジュールの
封止材料として採択した場合、それなりの利点は有して
いるものの、ゴム弾性領域の物質であるため、非晶質高
分子で融点がなく溶融しないので、熱による流動性が低
く、水や水蒸気等の物質透過性が高いと共に、耐水性、
耐薬品性が低い等の難点を有している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
従来の封止材料が有する欠陥に鑑み、太陽電池モジュー
ル用封止材料に対し要求されることになる以下に示す各
種の特性を整理検討し、当該要求に可及的な満足度が得
られる二元系ないしは三元系のフッ素ポリマーにつき研
究を行った。すなわち、要求される特性の第１点は、封
止材料としての一般特性を具備していることである。封
止材料とは、機能を有する部品を密封して、外部環境か
ら遮断することにより保護することを目的とするもので
あることから、防水・防湿性、耐薬品性、耐光性そして
耐汚染性に優れていなければならない。

【００１５】第２点は太陽電池モジュールの封止材料と
して、難燃性が極めて重要な特性として要求されて来て
いることである。既に住宅、ビルディング等の建築物に
付随する設備として、重要な電力源となる太陽電池モジ
ュールは、屋根据え置型、屋根材一体型として屋根に用
いられたり、さらに壁としての建材にも採択されてい
る。そして、屋根や壁の建築材料と一体化することによ
り、これまでの太陽電池システムの架台や設置コスト
が、建設コストに含まれることとなって、従来に比し太
陽光発電システム並びに太陽電池モジュールの低コスト
化かも可能となることから、当該太陽電池モジュール自
体に対して建築基準法が適用され、法的にも義務づけら
れることとなる。

【００１６】さらに要求特性の第３点は、優れた光学特
性を有していることである。この観点から先ず封止材料
自体の光透過性であり、太陽光の有する広範囲な波長領
域（主として可視光であり赤外線を含む）にあって、充
分な光透過性を有することで、太陽電池モジュールの高
い発電効率が実現されねばならない。ここで、太陽電池
は、既知である分光感度特性（光の波長に対する感度
（主として発生電流））からして、３００ｎｍ〜１２０
０ｎｍの波長域であり、ＥＶＡは４００ｎｍ以上の波長
域でも、良好な光透過性を示すのに対し、ＴＨＶ（テト
ラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ビニ
リデンフルオライドの三元素フッ素ポリマー）では４０
０ｎｍ以下の波長域でも良好な光透過性を示して、太陽
電池の分光感度特性を示す波長全域をカバーすることに
なり、ＥＶＡよりも優位な特性を具有している。従っ
て、ＴＨＶを封止材料として用いる方が望ましいことと
なるが、この際、上記の波長全域にわたって可及的に、
より高い透過率が保有されるようにすべきである。

【００１７】次に、光学特性として重要な第４点は、着
色および変色性の問題であり、当該封止材料が水や薬品
により膨潤してしまい、この結果着色されたり、白色な
どに変色してしまわないことである。もちろん着色や変
色が生ずれば、光の透過率が低下して太陽電池モジュー
ルの発電効率が大幅に低下してしまうからである。そし
て、上記の特性が満足される封止材料は、優れた耐久性
をもつことになるから、封止材料自体の薄肉化も可能と
なり、このことから、当該材料による光の吸収を抑制で
き、この結果高い光透過性が得られることになる点で、
重要な特性と言わねばならない。

【００１８】第５点の要求特性として挙げねばならない
ことは、優れた加工性を有していることであり、すなわ
ち、太陽電池モジュールの出力回路にあっては太陽電池
セル相互がインタコネクタにより接続され、さらに出力
端子も適所に接続されるが、当該接続はハンダ等による
接合部でなされていることから、封止材料を充填するに
際して、当該接合部が熱により溶断してしまわないこと
が要求されると共に、太陽電池セルが、充填加工時の同
上熱により劣化しないことも必要である。ここで、上記
のハンダは、太陽電池セルの表面と裏面に対し施され、
主にＳｎ６０％−Ｐｂ４０％−Ａｇ２％が使用されてお
り、その融点は約１８０℃で、その他に２６０℃程度か
ら、それ以上の融点をもつものもあるが、太陽電池用ハ
ンダとしての温度領域は１８０℃〜２８０℃程度であ
る。

【００１９】また、従来充分な難燃性を有している材料
として知られているＰＦＡの融点が３３０℃であり、こ
のため加工がしにくいことから、融点の上限が３００℃
となるものを得るようにすることが、望まないと共に、
当該融点の下限値としては、太陽電池設備が稼働して太
陽光の照射を受けた際、加熱により８０℃程度まで昇温
することから、１００℃程度が適当である。さらに、前
記の如くＥＶＡにあっては加熱により架橋することが必
要であり、このため１４０℃〜１５０℃で１５分〜６０
分程度の処理を要することになり、太陽電池モジュール
の製造に可成りの時間と費用をかけねばならないのが現
況であり、従って架橋を要しない封止材料でなければな
らない。また、非架橋の封止材料であることにより、太
陽電池モジュールの組立後にあっても再融解ができるこ
とから前記の如く、太陽電池モジュールの部分的補修が
可能となり、さらには再融解により補修時や廃棄時での
材料回収（リサイクル）も可能となることから、このこ
とも必須の特性として把握しておかねばならない。

【００２０】本発明は以上のような着想に基づき、請求
項１と請求項２にあっては太陽電池モジュールの透過充
填封入材層を形成するための封止材料として、二元系フ
ッ素ポリマーとしては、テトラフルオロエチレン（ＴＦ
Ｅ）、 ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）を、三元系
フッ素ポリマーとしては、テトラフルオロエチレン（Ｔ
ＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、そして
ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）を夫々主成分とする
が、何れも融点を有するフッ素ポリマーとして特定する
ようにしたものである。かくして当該何れの発明でも従
来の当該封止材料に比し、列挙した前記の諸特性等に関
して大幅な満足度を与え得るようにし、もって、これま
での太陽電池モジュールのように、前説の裏面材や電気
絶縁材を全く用いなくとも防水性、電気絶縁性を確保で
き、しかも長期の使用によっても、変色して受光発電出
力が早期に低下してしまうことなく、薄層に封止材料を
形成可能とし、かつ高光透過率により発電効率を向上
し、さらに、電気的なハンダ接合点の溶断や太陽電池セ
ルの加工熱による劣化を回避でき、太陽電池モジュール
の補修やリサイクルについても、これを容易に行い得る
ようにするのが、その目的である。

【００２１】さらに、請求項３の太陽電池モジュール用
フッ素ポリマー封止材料にあっては、上記したテトラフ
ルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン
（ＨＦＰ）、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）の組成
比について、夫々３６〜７２重量％、０〜５６重量％、
８〜４５重量％の二元系ないしは三元系のフッ素ポリマ
ーを得ることで、これまた請求項１、請求項２と同等の
効果を発揮させようとしており、請求項４によるときは
上記の請求項３の組成比について、ＨＥＰだけを１０〜
４０重量％に限定することで、より確実に前記の効果を
発揮し得るようにしている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、請求項１によるときは、テトラフルオロ
エチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド（Ｖｄ
Ｆ）を主成分とし、請求項２では、テトラフルオロエチ
レン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦ
Ｐ）、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）を主成分と
し、何れも融点を有したフッ素ポリマーであり、当該フ
ッ素ポリマーを、受光発電を行う太陽電池モジュールに
おける複数の太陽電池セルが接続された出力回路の封止
に用いるようにしたことを特徴とする太陽電池モジュー
ル用フッ素ポリマー封止材料を提供しようとしている。

【００２３】そして、請求項３にあっては、同上太陽電
池モジュール用フッ素ポリマー封止材料が、テトラフル
オロエチレン（ＴＦＥ）３６〜７２重量％、ヘキサフル
オロプロピレン（ＨＦＰ）０〜５６重量％、ビニリデン
フルオライド（ＶｄＦ）８〜４５重量％の組成比からな
っていることを、その内容としている。

【００２４】さらに、請求項４の場合には、上記のフッ
素ポリマー封止材料が、テトラフルオロエチレン（ＴＦ
Ｅ）３６〜７２重量％、ヘキサフルオロプロピレン（Ｈ
ＦＰ）１０〜４０重量％、ビニリデンフルオライド（Ｖ
ｄＦ）８〜４５重量％の組成比からなっていることを特
徴としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明に係るフッ素ポリマー封止
材料につき、図１によって以下詳記すると、これは同図
（Ａ）に例示しているように、太陽光など入射された光
Ｌを、透光充填封入材層１中にあって埋設された複数枚
の太陽電池セル２に照射し、これらの太陽電池セル２を
インターコネクタ３により接続した出力回路にあって、
図示されていないかが、当該出力回路の導出された出力
端子から、受光発電出力を得るようにした太陽電池モジ
ュールＳＭにあって、上記透光充填封入材層１の形成に
用いられる封止材料に関する。

【００２６】本発明の請求項１に係る封止材料は、テト
ラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と、ヘキサフルオロプロ
ピレン（ＨＦＰ）と、ビニリデンフルオライド（Ｖｄ
Ｆ）を主成分とし、かつ融点を有しているフッ素ポリマ
ーである。ここで、一般にフッ素ゴムと指称されるもの
は、図１（Ｂ）の図表で示されている通り、ポリビニリ
デンフロライド（ＰＶｄＦ）にヘキサフルオロプロピレ
ン（ＨＦＰ）成分を導入することで、上記ＰＶｄＦの結
晶性を壊して弾性体（ゴム）としたものであり、これは
二成分系であることから二元系フッ素ゴムと呼ばれてい
る。上記の二元系フッ素ゴムに対して、テトラフルオロ
エチレン（ＴＦＥ）成分を加えたものが、前説の如く三
元系フッ素ゴムであり、当該フッ素ゴムの基本特性は、
上記した三成分の組成比によって異なってくるのであ
る。

【００２７】ここで図１（Ｂ）の負斜線表示領域Ｓ１
が、上記二元系、三元系のフッ素ゴムと呼ばれるポリマ
ーであり、前掲特開平７−３０２９２５につき付言した
通りで、当該負斜線表示領域Ｓ１の領域以外ではゴム弾
性を示さず、樹脂である。そして、同上Ｓ１の領域では
同上前説の如くゴム弾性領域であるがため、非晶質高分
子で融点がなく、流動性が悪く加工性に劣り、水等の物
質透過性が高い等のことから、この種の用途に不適な封
止材料となる。

【００２８】ここで、図２は上記図１（Ｂ）に係る図表
の略示図であり、ここでも開示されている負斜線表示領
域Ｓ１の上位にあって、正斜線表示領域Ｓ２では、樹脂
領域で固いため、太陽電池モジュール用封止材料として
は、基本的特性において全く不適当となる。さらに、同
上図２の右下位に示された縦線表示領域Ｓ３についても
精査したが、ここでの三元系フッ素ポリマー封止材料と
しては、これまた樹脂領域で固いため本発明としての封
止材料としての使用は不適であり、また横線表示領域Ｓ
４における封止材料は、テトラフルオロエチレン（ＴＦ
Ｅ）成分が多いので樹脂が固いだけでなく、使用により
白色に着色してくることから、これにより不透明状態と
なり、太陽光等の光透過性が著しく劣化してしまい、こ
のため太陽電池モジュールの封止材料には不向きであ
る。

【００２９】そこで、種々検討を重ねながら前記の如く
ＴＦＥ、ＶｄＦの二元系フッ素ポリマーもしくは、ＴＦ
Ｅ、ＨＦＰ、ＶｄＦの三元系フッ素ポリマーにつき、そ
の組成比を調整しながら各封止材料の特性試験を続行し
た。この結果、融点を有しているフッ素ポリマーであれ
ば、前説の太陽電池モジュールＳＭ用封止材料として必
要とされる各種の特性を具有していることが認められ、
図１（Ｂ）の外枠である五角形太線表示領域Ｓが、後に
詳記のように、請求項１ないし請求項２に係る内容を示
している。

【００３０】さらに請求項３にあっては、本発明の封止
材料として望ましい二元素ないし三元系フッ素ポリマー
につき、組成比との関連につき究明したもので、これに
より、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３６〜７２重
量％、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）０〜５６重
量％、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）８〜４５重量
％に特定すべきことが確認された。すなわち、請求項３
による封止材料は、図１（Ｂ）と図２によって示された
五角形太線表示領域Ｓとして示される請求項２の内容に
近似しているが、後説の通りその外延は、請求項３の方
が請求項２よりも減縮されている。一般にフッ素系樹脂
は、撥水そして撥油特性を有しており、これに起因して
上記の組成物も、充分な防水・防湿性、耐光性、耐汚染
性を有し、さらに水や薬品等に対する高い遮断性を有し
ているので、透光充填封入材層１の封止膜厚を小さくす
ることが可能となり、前説の如く当該封止材料により吸
収される光を最小限に抑制できることとなって、高い光
透過性を維持することが可能となる。

【００３１】さらに、光の透過率につき、ＴＦＥ６０重
量％、ＨＥＰ２０重量％、ＶｄＦ２０重量％の封止材料
０．１ｍｍ薄膜を用いて、光波長０〜２５００ｎｍの範
囲で測定したところ、図３の如く３００ｎｍ〜２５００
ｎｍにわたり、略９０％を上回る測知結果を確認するこ
とができた。従って汎用樹脂に比し封止材料自体による
光の吸収が少なく、広い波長範囲で高い光透過性が確保
され、発電効率上の優位性を是認し得ることとなる。ま
た本発明に係る組成物につき、その融点を１００℃〜３
００℃程度とすれば、太陽電池セル２とインターコネク
タ３、そしてインターコネクタ３と出力端子を夫々ハン
ダにより接続する場合、当該ハンダにつき、その融点を
１８０℃〜２６０℃またはそれ以上のものから適宜選定
することにより、本発明の封止材料によって透光充填封
入材層１を形成する際、上記ハンダによる接合部を溶断
する虞がなくなると共に、受光素子である太陽電池セル
２を、当該封止材料の溶融による熱で劣化させることも
なくなる。

【００３２】そして、もちろん従来の封止材料のよう
に、加熱による架橋がいられないので、太陽電池モジュ
ールの製造工程上、その時間を短縮でき、特別な熱源の
使用も不要となり、前記の通り太陽電池モジュールの再
融解による部分補修や、廃棄に際してのリサイクルも可
能となる。ここで、さらに図１（Ｂ）と図２による五角
形太線表示領域Ｓによって説示すると、請求項１に係る
二元素フッ素ポリマーは、当該五角形の底辺Ｓ’が、そ
の内容を示しており、請求項２に係るフッ素ポリマーな
るものはＨＦＰの組成比を固定し、図示の略三角形であ
る一頂点ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）すな
わちテフロンに至るようにＴＦＥ（テトラフルオロエチ
レン）成分を増大させ、図示の範囲に調整したものであ
るといえる。

【００３３】そして、上記の領域にあってはテトラフル
オロエチレン（ＴＦＥ）を増加させているので、当該フ
ッ素ポリマーの特性は、ＰＴＦＥ（テフロン）と同様に
前記の如く耐薬品性を維持し、しかもフッ素ゴムでは得
られない３０％前後の結晶性をもった低物質透過性の特
性を帯有していることになり、しかもゴム弾性は維持さ
れていて、丁度フッ素ゴムとフッ素樹脂との中間的な特
性を有するフッ素ポリマーが得られるのである。

【００３４】上記の請求項３にあって、最も重要なこと
とは、ＴＦＥの組成比であり、ＴＦＥが３６重量％未満
である場合と、７２重量％を超過した場合の特性と、当
該本発明の組成比による特性とを比較すると下記の通り
である。 上記の比較表（１）から理解される通り、ＴＦＥが３６
重量％未満であると×印で示されているように、水分等
の透過性が高くなるだけでなく、融点がないため加工性
が低下して×印となり、これに対して７２重量％を越え
ると水分透過性は低くなるが、柔軟性や透明性が消失
し、融点も高くなることから、ハンダによる接合点や太
陽電池セル２に対して、溶融や劣化の影響を与えて×印
の如く不適なものとなってしまう。３６〜７２重量％で
あれば、融点は１００〜２５０℃で加工性がよく、柔軟
性と透明性による透光状態も良好で接着性も高く、吸
水、吸湿性も低いものが得られ、○印のように太陽電池
モジュールに対する封止材料として適していることにな
る。

【００３５】次にＶｄＦおよびＨＦＰの組成比は、ゴム
的な弾性をもたせるための条件であり、従来例につき説
示した如く、太陽電池モジュールＳＭの構成部材とし
て、ガラス板等の硬い素材が用いられた際、太陽電池セ
ル２として特に結晶系のものが使われていると、これを
風荷重や熱膨張などに基づく外力から保護する必要が生
じ、このために、ある程度の柔軟性が要求されるのであ
って、ＶｄＦを８〜４５重量％、ＨＦＰを０〜５６重量
％としたのは、これを充足するためである。

【００３６】ここで、上記した封止材料の特性だけでな
く、太陽電池モジュール用としては極めて重要な難燃性
をも含めて、本発明に係る一実施例と従来の封止材料で
あるＥＶＡ、そしてこれまた従来例として図１（Ｂ）の
負斜線表示領域Ｓ１（ＦＫＭ）であるフッ素系ゴム材料
の特性に係る比較表（２）を示すと、以下の通りであ
る。ここで上掲一実施例は、図１（Ｂ）の五角形太線表
示領域ＳにあってＥとして示されている封止材料であ
り、その組成比はＴＦＥ６０重量％、ＨＦＰ２０重量％
そしてＶｄＦ２０重量％のフッ素系ポリマーサンプルを
示している。 評価基準：優＞良＞可 上記の比較表（２）にあって、難燃性についてはＵＬ９
４燃焼性試験ＶＯ規格相当以上であることが認められ、
ＥＶＡの可燃性に対し難燃性が確認され、防水・防湿性
はＪＩＳＫ−７２０９の試験法で、ＥＶＡが０．１％で
あったのに対し、０．００８％の数値が検知され、また
ＦＫＭに比し優っていることが認められた。次に光学特
性は封止材料自体の透明性、光透過率の点でＥＶＡより
優位であり、加工性はＥＶＡだけでなく、ＦＫＭに比し
ても良好であることが確認され、耐光性はＥＶＡよりも
よく、耐酸、耐アルカリ性や耐汚染性については、ＥＶ
ＡとＦＫＭの何れよりも望ましい特性を有していた。

【００３７】次に本発明に係るフッ素ポリマー封止材料
に関し、各種の組成比をもつサンプルを作り、当該各サ
ンプルの各種特性につき相対評価した結果を比較表
（３）に示す。先ず、そのサンプル一覧表（表内のサン
プル中、二元素および三元素フッ素ポリマーは、市販の
商品名ＴＨＶフロロサーモプラスチック（ダイニオン社
製）を用いたものである。）は次の通りである。 ここでサンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、前記した図１
（Ｂ）における五角形太線表示領域Ｓにあって示された
各組成比によるものであり、従って、Ｂは請求項１に係
る二元素フッ素ポリマーのサンプルであり、内枠である
六角形太線表示領域Ｓ”に存するＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、三
元素フッ素ポリマーの請求項４に係るサンプルを示し、
そしてＦとＧのサンプルは、図１（Ｂ）の三角形におけ
る底辺の二頂点に係るものである。上記Ａ〜Ｇの各サン
プルについての前掲比較表（３）は以下の通りである。 評価基準：優＞良＞可＞不可

【００３８】上記の通り、ＦとＧは夫々テトラフルオロ
エチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド（Ｖｄ
Ｆ）のみによるものであり、前者では光学特性、柔軟
性、接着性そして溶融流動特性において不可であり、後
者にしても柔軟性で不可であるのに対し、請求項３〜４
に係るＡでは光学特性、柔軟性、接着性そして溶融流動
特性にあって良、Ｂにあっては接着性と溶融流動特性お
よび太陽電池モジュールとしての使用時における耐熱性
とが良の評価となった。これに対しＣのサンプルにあっ
ては、光学特性と柔軟性が良の評価となったが、Ｄサン
プルでは溶融流動特性および使用時の耐熱性が可、そし
てＥでは光学特性が良で、夫々その他のすべての点で優
の評価を下すことができた。

【００３９】ここで、上記の二元素、三元系フッ素ポリ
マーの組成比に関し、もちろん請求項１と請求項２の如
く、その融点の存否より封止材料を特定することができ
ると共に、請求項３のような二元素または三元系の各フ
ッ素ポリマーにつき、その組成比を限定して、これを特
定することも可能であるが、請求項３に対して、請求項
４の如く、さらに三元系フッ素ポリマーに関し、その組
成比の範囲を、ＴＦＥ３６〜７２重量％、ＨＦＰ１０〜
４０重量％、ＶｄＦは前同の８〜４５重量％とするの
が、より望ましいことも確認できた。

【００４０】以上の通り、透光充填封入材層１に本発明
に係る二元素、三元系フッ素ポリマーを封止材料として
採択すれば、防水・防湿性、光学特性、加工性、耐候
性、耐酸耐アルカリ性、耐汚染性、そして柔軟性、接着
性、さらには難燃性、溶融流動性、耐熱性等の特性が、
総合的に太陽電池モジュールの封止材料として大幅に改
善され、望ましい結果が得られることとなった。

【００４１】従って、本発明に係るフッ素ポリマー封止
材料を、太陽電池モジュールＳＭに用いるようにすれ
ば、図６に示された従来のスーパーストレートタイプの
ものにあっては、その構成を前掲図１（Ａ）の如く簡素
化することが可能となる。すなわち、図１（Ａ）による
ときは、図６の前記した裏面材ｅや電気絶縁材ｆなどを
用いる必要がなく、簡単な緩衝材を介してアルミニュー
ム枠４を、直接にガラス板による受光側透光支持基板５
と透光充填封入材層１の外周辺部に被嵌すればよいこと
となり、必要に応じ裏面材ｅの箇所には、なくともよい
が、安価な樹脂シート６を配設する程度ですむことにな
る。

【００４２】次に、本発明による封止材料を用いて前説
の図７に示すサブストレートタイプである太陽電池モジ
ュールＳＭを製造しようとするときは、図４に例示され
ているように、図７の合成樹脂によるフロントカバーａ
１については、図４のフロントカバー７を設けても、ま
た設けなくともよいことになり、図４のようにＦＲＰな
どによる下部支持基板９は、図７のｆ１の如く設けて透
光充填封入材層１を、しっかりと支持するのが望ましい
が、図４に示されている透光充填封入材層下部に敷設し
た電気絶縁材８については、これを省略することができ
る。

【００４３】さらに、従来例として図８により既述した
ガラス充填タイプの場合にしても、図５の如くアルミニ
ウム枠４と、受光側透光支持基板５および裏面側透光支
持基板１０の外周辺部との間に、同上図８の電気絶縁材
ｆに対応する部材を介設する必要がないこととなる。

【００４４】ここで、本発明に係る太陽電池モジュール
ＳＭを製作しようとするときは、もちろん太陽電池セル
２として単結晶、多結晶である結晶系シリコンのものに
限られるものでなく、ａ−Ｓｉ等の薄膜系のものやＧａ
ＡｓそしてＣＩＳ等の化合物系のものを用いることもで
きる。そして製作手順としても、従来のＥＶＡを用いる
場合と大差なく、スーパーストレートタイプの場合であ
れば、上部から順次受光側透光支持基板５としてのガラ
ス板、肉厚０．４ｍｍの前記フッ素ポリマー、直列また
は並列等にインターコネクタ３により接続して出力回路
における出力端子を導出した太陽電池セル２、そして肉
厚０．４ｍｍの同上フッ素ポリマーを重積する。当該重
積体を、既知の二重真空装置を用いることで、脱気しな
がら１００℃〜２５０℃に加熱し、一方の真空室を大気
圧に戻して加圧することによって太陽電池モジュールを
製造することになる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以上説明のようにして構成さ
れるものであるから、太陽電池セルが埋設される透光充
填封入材層を、本発明に係るフッ素ポリマーである二元
または三元共重合体により形成するときは、ＥＶＡに比
し遥かに吸水性や水蒸気透過性が低くなることから、従
来のスーパストレートタイプである太陽電池モジュール
のように、裏面材を用いたり、モジュール本体の周辺部
等を電気絶縁材によって被覆するといった防水と絶縁処
理が不要となり、従って、迅速にして安価に、しかも高
い信頼性をもった太陽電池モジュールを提供することが
できる。さらにアルミニウム枠に対する防水処理も不要
となり、上記の如く部品点数や製造工程が削減される結
果、その製造に際し大幅に簡略化された手順によること
が可能となる。

【００４６】さらに、本発明では、上記のフッ素ポリマ
ーが難燃性（ＵＬ９４規格Ｖ０）であるため、防火・耐
火性を保有した太陽電池モジュールを提供でき、これに
より家屋や建造物その他にわたり、その利用範囲を、信
頼性をもって広げることが可能となる。そして、ＥＶＡ
に比し耐候性に優れ、紫外線による変色もＥＶＡに比し
少ないため、長期間の使用によっても受光発電出力の大
きな低下を来すことがない。また防汚性にも優れている
ことから、美感維持の点でも商品価値を高め得ることと
なり、かつ、ＥＶＡと同等以上の光透過率を長く保つこ
とができることからも、そのライフを長期化でき、接着
性、低温加工性も高いので、太陽電池モジュールの製造
工程も実質的に容易なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係るフッ素ポリマー封止材料
を用いた太陽電池モジュールの一実施形態を示す縦断正
面図で、（Ｂ）はその透光充填封入材層を形成するため
の二元または三元共重合体であるフッ素ポリマーの組成
比を示した図表である。

【図２】図１の図表に係る略示図を示す。

【図３】本発明に係るフッ素ポリマー封止材料の光波長
に対する光の透過率を示した図表である。

【図４】図１（Ａ）とは別種の太陽電池モジュールを示
す縦断正面図である。

【図５】図４とは別種の太陽電池モジュールを示す縦断
正面図である。

【図６】従来のスーパストレートタイプ太陽電池モジュ
ールを示した縦断正面図である。

【図７】従来のサブストレートタイプ太陽電池モジュー
ルを示す縦断正面図である。

【図８】従来のガラス充填タイプ太陽電池モジュールを
示す縦断正面図である。

【符号の説明】

２ 太陽電池セル ＳＭ 太陽電池モジュール

フロントページの続き (71)出願人 597131864 6744 33ｒｄ Ｓｔｒｅｅｔ Ｎｏｒｔ ｈ， Ｏａｋｄａｌｅ， Ｍｉｎｎｅｓｏ ｔａ 55128， ＵＳＡ (72)発明者 石川 直揮 北海道千歳市泉沢1007番地 大同ほくさん 株式会社 千歳研究センター内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テトラフルオロエチレン、ビニリデンフ
   ルオライドを主成分とし、融点を有したフッ素ポリマー
   であり、当該フッ素ポリマーを、受光発電を行う太陽電
   池モジュールにおける複数の太陽電池セルが接続された
   出力回路の封止に用いるようにしたことを特徴とする太
   陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材料。
2. 【請求項２】 テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオ
   ロプロピレン、ビニリデンフルオライドを主成分とし、
   融点を有したフッ素ポリマーであり、当該フッ素ポリマ
   ーを、受光発電を行う太陽電池モジュールにおける複数
   の太陽電池セルが接続された出力回路の封止に用いるよ
   うにしたことを特徴とする太陽電池モジュール用フッ素
   ポリマー封止材料。
3. 【請求項３】 テトラフルオロエチレン３６〜７２重量
   ％、ヘキサフルオロプロピレン０〜５６重量％、ビニリ
   デンフルオライド８〜４５重量％の組成比からなるフッ
   素ポリマーであり、当該フッ素ポリマーを、受光発電を
   行う太陽電池モジュールにおける複数の太陽電池セルが
   接続された出力回路の封止に用いるようにしたことを特
   徴とする太陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材
   料。
4. 【請求項４】 テトラフルオロエチレン３６〜７２重量
   ％、ヘキサフルオロプロピレン１０〜４０重量％、ビニ
   リデンフルオライド８〜４５重量％の組成比からなるフ
   ッ素ポリマーであり、当該フッ素ポリマーを、受光発電
   を行う太陽電池モジュールにおける複数の太陽電池セル
   が接続された出力回路の封止に用いるようにしたことを
   特徴とする太陽電池モジュール用フッ素ポリマー封止材
   料。