JPH11193613A - 太陽電池モジュール及び太陽電池付き外囲体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下地材上に太陽電池モジュールが設置される
太陽電池付き外囲体を長期信頼性に優れたものとし得る
太陽電池モジュールを提供する。 【解決手段】 太陽電池モジュール６０ａ，６０ｂを互
いに電気的に接続するための電気接続体１６，１７の外
被材を、ポリエステル系可塑剤、りん酸エステル系可塑
材、脂肪酸エステル系可塑材、エポキシ系可塑材のいず
れかを含む塩化ビニル系樹脂で構成した。 【効果】 有機防水シートからなる下地材に電気接続体
が長期間接触しても電気接続体の劣化が少なく、性能安
定性に優れたものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長期信頼性に優れ
る太陽電池モジュール、及び下地材上に太陽電池モジュ
ールが設置された長期信頼性に優れる太陽電池付き外囲
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エコロジーに対する人々の意識が
高まり、クリーンなエネルギーである太陽電池に対する
期待が益々大きくなってきている。特に、住宅の瓦屋根
の上や、建築物の屋上や壁などに設置される例も年々増
加してきた。

【０００３】さらには、住宅の屋根の上だけでなく、屋
根や壁と一体となった「建材屋根一体型太陽電池モジュ
ール」「建材壁一体型太陽電池モジュール」などのモジ
ュールの開発、施工が盛んに行われてきている。

【０００４】例えば、特開平７−２１１９３２号公報で
は、木材、モルタル、セメントなどの下地材上にスペー
サー部材を介して瓦棒状の太陽電池モジュール一体型屋
根材を設置している。ここで、隣接する瓦棒状の太陽電
池モジュール同士の電気接続は、太陽電池モジュールと
下地材の空間で、コネクター付きコードにより行ってい
る。

【０００５】また、特開平７−３０２９２４号公報で
は、屋根材上に横葺き太陽電池付き屋根板が複数枚敷設
され、屋根材と横葺き太陽電池付き屋根板との間の空間
部に、隣接する太陽電池付き屋根板を電気的に接続する
ための配線材を通している。かかる太陽電池付き屋根板
においては、隣接する太陽電池付き屋根板を電気的に接
続するための配線材、すなわち、コネクターや接続ケー
ブルは、野地板のような下地材と太陽電池付き屋根板の
間の空間で接続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、下地材
上に太陽電池モジュールを敷設し、隣接する太陽電池モ
ジュールをケーブルやコネクターなどの接続線で接続す
る場合には、通常、下地材と太陽電池モジュールの間の
空間で、隣接する太陽電池モジュールの接続線を配線し
ながら、順次、太陽電池モジュールを下地材上に設置し
ていくという方法がとられている場合が多い。

【０００７】具体的には、例えば、軒側の太陽電池モジ
ュールを架台などに固定したあと、軒側の太陽電池モジ
ュールと、その直上にある棟側の太陽電池モジュールの
接続線を、例えばコネクターなどを用いて、下地材と太
陽電池モジュールの間の空間で電気的に接続した後、棟
側の太陽電池モジュールも架台に固定するという方法が
とられている。

【０００８】しかし、このように設置方法においては、
下地材と太陽電池モジュールの間の空間部が狭く、かつ
モジュールの表面側ではなく裏面側で接続作業を行わな
くてはならないため、作業がやりにくく、さらに、冬場
の気温が低い時はケーブルやコネクターが固くなってい
るため、さらに作業がやりにくかった。

【０００９】また、狭い空間で接続線の接続作業をやる
必要があるため、接続線を無理に引っ張ったり過度の力
が接続線および太陽電池モジュールと接続線の接続部に
かかる場合もあり、時には、接続線が太陽電池モジュー
ルから外れてしまうということもあった。

【００１０】そこで、作業性および信頼性の観点から、
太陽電池モジュールの接続線の長さを長くして、太陽電
池モジュール同士の接続線の接続作業をやりやすくする
ことが考えられる。しかしながら、太陽電池モジュール
の接続線の長さを長くすると、必然的に、太陽電池モジ
ュールの出力リードなどの接続線と下地材が接触しやす
くなってしまう。

【００１１】一般に、電線被覆の分野では、塩化ビニル
樹脂やポリエチレンといったプラスチックが広く使用さ
れている。中でも塩化ビニル樹脂は、可塑材を配合する
ことにより他のプラスチックでは得られない柔軟性を示
すだけでなく電気的、物理的および化学的性質のバラン
スがよく、また加工性や着色性も良い。更に比較的安価
なことから太陽電池モジュールのケーブルとしても利用
されている。ここで、塩化ビニル樹脂の可塑材の代表的
なものとしてはフタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯ
Ｐ）があり、バランスのとれた性能と価格の点から広く
使用されている。

【００１２】しかし、下地材上に太陽電池モジュールを
敷設し下地材と太陽電池モジュールの間の空間部で電気
的な接続をするような太陽電池付き外囲体のように、太
陽電池モジュールの接続線と下地材が接触しない場合に
は問題はないが、太陽電池モジュールの接続線と下地材
が物理的に接触する場合には、以下のような問題が生じ
る場合があることを本発明者らは発見した。

【００１３】即ち、本発明者らは、主に防水などのため
に使用されるアスファルト系樹脂、塩化ビニル系樹脂、
ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂などの下地材
と、フタル酸エステル系の可塑材を含む塩化ビニル系の
電気接続線が長期間接触し、かつ、厳しい条件下に置か
れた場合には、電気接続線が劣化し太陽電池モジュール
の性能が低下してしまうことがあることを発見した。

【００１４】そこで本発明の目的は、長期信用性の高い
太陽電池モジュールを提供することにあり、さらには、
下地材と太陽電池モジュールの電気接続線が長期間接触
しても電気接続線の劣化が少なく、長期信頼性の高い太
陽電池付き外囲体を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべく
成された本発明は、複数の太陽電池素子を直列あるいは
並列に接続した太陽電池モジュールにおいて、該太陽電
池モジュールを互いに電気的に接続するための電気接続
体の外被材が、少なくともポリエステル系可塑剤、りん
酸エステル系可塑材、脂肪酸エステル系可塑材、エポキ
シ系可塑材のいずれかを含む塩化ビニル系樹脂であるこ
とを特徴とする太陽電池モジュールにある。

【００１６】また、本発明は、下地材上に、複数の太陽
電池素子を直列あるいは並列に接続した太陽電池モジュ
ールが複数枚敷設され、複数の太陽電池モジュールが、
電気接続体により、直接あるいは並列に接続された太陽
電池付き外囲体において、該複数の太陽電池モジュール
は、下地材と太陽電池モジュールの間で電気接続体によ
り互いに電気的に接続され、前記電気接続体の外被材
が、少なくともポリエステル系可塑剤、りん酸エステル
系可塑材、脂肪酸エステル系可塑材、エポキシ系可塑材
のいずれかを含む塩化ビニル系樹脂であることを特徴と
する太陽電池付き外囲体にある。

【００１７】上記本発明の太陽電池付き外囲体におい
て、特に前記下地材が、アスファルト系樹脂、塩化ビニ
ル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂の
１種または２種以上を含む材料である場合には、極めて
顕著な効果が発揮されるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】（電気接続体）本発明の電気接続
体とは、太陽電池モジュールを互いに電気的に接続する
ための接続線およびコネクターなどの接続体を意味する
ものであり、その外被材は塩化ビニル系樹脂からなるも
のである。尚、電気接続体の被覆は多重被覆でも良く、
多重被覆の場合には少なくとも最外被覆材料が塩化ビニ
ル系樹脂の材料からなる。

【００１９】ここで、塩化ビニル系樹脂に含まれる可塑
材は、ＤＯＰ（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）以外
の可塑材が好ましく、さらに好ましくはフタル酸エステ
ル系以外の可塑材であり、特に好ましくはポリエステル
系可塑材、りん酸エステル系可塑材、脂肪酸エステル系
可塑材、エポキシ系可塑材がより好ましい。

【００２０】これらの可塑材を有する塩化ビニル系樹脂
を外被材とする電気接続体は、可塑材の塩化ビニル系樹
脂からの揮発や下地材の可塑材移行が少ないため、可塑
材が減少することによる電気接続体の硬化や可塑材が移
行することによる下地材の劣化を抑えることが可能とな
り、長期信頼性を有するものとなる。

【００２１】具体的な可塑材としては、ポリエステル系
可塑材としては特に限定はないが、セバシン酸系ポリエ
ステル可塑材、アジピン酸系ポリエステル系可塑材、フ
タル酸系ポリエステル可塑材などを用いることができ
る。好ましく用いることのできるポリエステル可塑材
は、分子量が５００から１００００のものである。

【００２２】分子量が５００以下では可塑材が下地材に
移行しやすく、１００００を超えると塩化ビニル樹脂と
の相溶性が悪化しやすくなる。塩化ビニル樹脂との相溶
性や揮発性を考慮すると、分子量が１０００から５００
０のポリエステル系可塑材が特に好ましい。

【００２３】りん酸エステル系可塑材としては特に限定
はないが、りん酸トリクレジル、りん酸トリオクチルな
どを用いることができる。

【００２４】脂肪酸エステル系可塑材としては特に限定
はないが、クエン酸トリｎ−ブチル、アジピン酸ジオク
チル、アゼライン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチ
ル、アセチルリシノール酸メチルなどを用いることがで
きる。

【００２５】エポキシ系可塑材としては特に限定はない
が、アルキルエポキシステアレート、エポキシ化大豆
油、４，５エポキシテトラヒドロフタル酸イソデシルな
どを用いることができる。

【００２６】また、電気接続体の接続端にはコネクター
などを使用しても良い。またコネクターの外被材料に限
定はないが、塩化ビニル、ポリエチレン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、クロロプレンゴム、エ
チレンプロピレンゴム、シリコン樹脂、フッ素樹脂、変
性ＰＰＯ、変性ＰＰＥ、ナイロン、ポリカーボネート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンなどを用
いることができる。

【００２７】ここでコネクタの材料の外被材料として塩
化ビニル樹脂を用いた場合には、上記と同様の理由によ
り塩化ビニル樹脂の可塑材にはポリエステル系可塑材、
りん酸エステル系可塑材、脂肪酸エステル系可塑材、エ
ポキシ系可塑材が好ましい。

【００２８】（下地材）本発明の太陽電池付き外囲体に
用いられる下地材とは、屋根や壁などの建築物の外囲体
を構造的に支持する目的や、防水、断熱などの目的で使
用されるものであり、最外囲体の内側に位置する材料で
ある。

【００２９】下地材としては特に限定はないが、防水性
や耐久性、コスト、汎用性などを考慮すると、アスファ
ルト系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、
ポリウレタン系樹脂の１種または２種以上を含む材料で
あることが好ましい。具体的には、例えば断熱材ボード
や、防水シートなどを用いることができる。

【００３０】断熱材としては、例えば『ポリスチレンフ
ォーム（ボード状）』、『硬質ポリウレタンフォーム
（ボード状）』などがある。

【００３１】『ポリスチレンフォーム（ボード状）』に
は製造方法の違いにより、連続押し出し発泡式の一次発
泡品（押し出し法ポリスチレンフォーム）と、一次発泡
させたビーズを融着成形される二次発泡品（ビーズ法ポ
リスチレンフォーム）があり、例えば、鐘淵化学工業株
式会社の「カネライトフォーム」「バリタック」、ダウ
化工株式会社の「スタイロフォーム」、株式会社ＪＳＰ
の「ミラフォーム」、積水化成品工業株式会社の「エス
レンフォーム」などが使用できる。

【００３２】『硬質ポリウレタンフォーム（ボード
状）』は、一般的にポリオールとイソシアネートおよび
発泡剤などの化学反応によって得られる気泡体をボード
状に成形した断熱材であり、発泡剤にフロンガスを用い
ているため熱伝導率が小さく、高い断熱性を有すること
が特徴である。具体的な製品としては、ウレタン樹脂の
接着性を利用して、２枚の面材の間に所定の厚さで板状
に発泡したサンドイッチ状のものや、大きなブロックか
ら切り出して成形したものなどがある。例えば、ブリジ
ストン株式会社の「エバーライトパネル」、「エバーラ
イトボード」、アキレス株式会社の「アキレスボー
ド」、「アキレスハイノン」、イノアックコーポレーシ
ョン株式会社の「フォームライト」、「サーマック
ス」、倉敷紡績株式会社の「クランパネル」、東洋ゴム
株式会社の「ソフランパネル」、大同鋼板株式会社の
「イソバンド」などが使用できる。

【００３３】また、屋根などの下地材としては、屋根下
葺材が野地板などの屋根葺きだけではとれない雨水の防
止のために施工できる。この屋根下葺材の種類として
は、例えば「シート状材料」、「発泡プラスチック製
品」などを使用することができる。

【００３４】「シート状材料」としては、具体的には
『アスファルトルーフィング類』や、『合成樹脂系』な
どを使用することができる。

【００３５】『アスファルトルーフィング類』にはアス
ファルトルーフィングとアスファルトフェルトがあり、
前者はルーフィング原紙と呼ばれる特殊な紙にストレー
トアスファルトと含浸させ表面にブローンアスファルト
を塗覆したもので、本発明で使用できる例としては、田
島ルーフィング株式会社の「三星アスファルトルーフィ
ング」、七王工業株式会社の「アスファルトルーフィン
グ」、日新工業株式会社の「アスファルトルーフィン
グ」などが使用できる。また、後者はルーフィング原紙
にストレートアスファルトを含浸させたもので、例とし
ては、田島ルーフィング株式会社の「三星アスファルト
フェルト」、七王工業株式会社の「アスファルトフェル
ト」、日新工業株式会社の「アスファルトフェルト」な
どが使用できる。

【００３６】また、『改質アスファルト系』はアスファ
ルトに相溶する合成ゴムや合成樹脂を適量アスファルト
に混合することによって、アスファルトの改質を図り、
低温特性、高温特性、釘穴シーリング性、粘着性、耐久
性などを向上させたもので、合成繊維不織布を増強材と
し、その両面もしくは片面に改質アスファルトを塗覆し
たもの、二層の繊維質シートの間に積層したものなどが
ある。本発明に使用できるものとしては、田島ルーフィ
ング株式会社の「アンダールーフＫ」、「ライナールー
フィング」、「アンダーガムロンＭＧベースＭ」、「ア
ンダーガムロンＭＧベースＦ」、「アンダーガムロンＭ
ＧベースＢ」、「ホームルーフ」、七王工業株式会社の
「モラサン１号」、「モラサン２号」、「モラサンエー
ス」、「ベスター１号」、「ベスター２号」、「モラサ
ンＡＬＣ」、「モラサン３号」、日新工業株式会社では
「カラーハウスルーフ」、「バンカラールーフ」、「ハ
ウスルーフ２号」、「ハウスルーフ３号」、「カスタム
ＳＡ」、宇部興産株式会社の「ヤネルーフ」、「アクア
カットＲＲ２１００」、「アクアカットＳＳ１５Ｒ」、
「アクアカットＳＳ２０Ｉ」、「アクアカットＺＲ２０
Ｔ」、静岡歴青工業株式会社の「スーパーバードＧ５２
０」、「スーパーバードＧ２２０」、東邦パーライト株
式会社の「トーホーＧＡルーフＢ−３」、「トーホーＧ
ＡルーフＢ−４」、「トーホーＧＡルーフＢ−５」、
「トーホーＧＡルーフＢ−１０」、又は早川ゴム株式会
社の「ミケロン下地シート２０００」、「ミケロン下地
シート３０００」などがあるがこれらに限定されたもの
ではない。

【００３７】さらに、『合成樹脂系』としては、例え
ば、ポリ塩化ビニルを使用することができ、これらのシ
ート単体や他材料（クラフト紙、不織布、アスファル
ト、コールタール、アスファルトフェルトなど）と積層
したものを使用することができる。

【００３８】具体的には、例えば、松下電工株式会社の
「ハイトントン」、「ハイガード」、「フルベストシー
ト」、サンルーフ工業株式会社の「サンルーフキン
グ」、「サンルーフ柿板」、早川ゴム株式会社の「サン
タックルーフＴＹ」、デュポン・ジャパン・ＬＴＤの
「タイペック」、日東電気工業株式会社の「ニトルー
フ」、「全天シートＧＲ」、「全天シートＧＲＡ」、さ
らには、東陶スペース株式会社の「ドートミチャンピオ
ン」が使用できる。

【００３９】また、「発泡プラスチック製品」は断熱、
結露防止、雨音の消音などの効果をねらって使用される
が、その例として、（株）ＪＳＰの「ミラウッディ」、
田島ルーフィング株式会社の「アスフォームＩＩ」、日
新工業株式会社の「バンマット１号」、ニチアス株式会
社の「フォームナードパネル」や（株）ユカルーフの
「ユカルーフ」などを使用することができる。

【００４０】（太陽電池素子）本発明の太陽電池モジュ
ールに使用される太陽電池素子には特に限定はなく、シ
リコン半導体を用いた素子として単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
陽電池などが使用でき、化合物半導体を用いた素子とし
ては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物太陽電池、ＩＩ−ＶＩ族化合
物太陽電池、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族化合物太陽電池などが
使用できる。

【００４１】本発明に使用される太陽電池素子は、好ま
しくは、アモルファスシリコン太陽電池である。アモル
ファスシリコン太陽電池は、フィルム基板や導電性基板
上に薄膜で形成することができるため、太陽電池自体を
軽量にすることが可能である。特に、導電性基板を基板
に用いたアモルファスシリコン太陽電池は、構造的な強
度は強く、しかも、可曲性を有するため、形状自由度が
高く、いろいろな屋根形状や壁形状に対応することがで
きる。

【００４２】（太陽電池モジュール）本発明の太陽電池
モジュールは、上記の太陽電池素子の複数を直列あるい
は並列に接続して構成され、これら複数の太陽電池素子
は、表面保護材と裏面補強材の間に充填材を介してサン
ドイッチされる。

【００４３】表面保護材としてガラスを使用した太陽電
池モジュールでは、モジュール自体を下地材などの構造
物の上に設置する際に、太陽電池モジュールと構造物の
間に架台などの中間材が必須である。

【００４４】一方、前記の導電性基板を用いたアモルフ
ァスシリコン太陽電池を耐候性フィルム（表面保護材）
と金属鋼板（裏面補強材）でサンドイッチした太陽電池
モジュールでは、金属屋根などと同様、例えば折版形
状、瓦棒形状、横葺き形状に成形することができるた
め、下地材に直接敷設することができ、本格的な建材一
体型太陽電池モジュールを形成することができる。ま
た、このような太陽電池モジュールは金属屋根としての
機能を兼ねることができるため、トータルコストを安く
することができ、外観上も、従来の金属屋根と同様な形
状に加工することができるため、既存の建築物との違和
感がなくかつデザイン自由性を高くすることができる。

【００４５】また、太陽電池モジュールの表面保護材に
耐候性フィルムを用いた場合には、太陽電池モジュール
の重量を軽量化することができ、屋根自体の重量が軽く
なり、地震などによる被害を軽減することができる。

【００４６】本発明の太陽電池モジュールでは、前述の
ように電気接続体の外被材としてポリエステル系可塑
剤、りん酸エステル系可塑材、脂肪酸エステル系可塑
材、エポキシ系可塑材のいずれかを含む塩化ビニル系樹
脂を用いることにより、特にアスファルト系樹脂、塩化
ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹
脂等の防水下地材に電気接続線が接触しても、電気接続
線の劣化が防止され、太陽電池モジュールの性能低下を
防止することができる。

【００４７】このように、本発明の太陽電池モジュール
は、電気接続線を下地材に接触した状態で敷設すること
ができるため、電気接続線の長さを長くすることがで
き、これにより、太陽電池モジュールを下地材上に敷設
する際に、太陽電池本体と接続線の接続部に過度の力が
かからなくなり、太陽電池モジュールの敷設作業性が向
上する。

【００４８】また、本発明の太陽電池モジュールは、電
気接続線を下地材に接触した状態で敷設することができ
るため、前述のような建材一体型太陽電池モジュールと
したものは下地材上に直接設置することができる。この
ため、特にアスファルトルーフィングなどの防水シート
上に太陽電池モジュール敷設する際にも、従来太陽電池
モジュールと下地材の間に必要だった架台やスペーサー
部材を省略することができ、新しいタイプの太陽電池付
き外囲体を施工することができる。

【００４９】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００５０】（実施例１）本実施例は、ステンレス基板
上に作製したアモルファスシリコン太陽電池素子を直列
接続し、また裏面にガルバリウム鋼板を設けて耐候性樹
脂で封止した太陽電池モジュールを、瓦棒屋根状に折り
曲げ加工し、さらに、こうして得た建材一体型太陽電池
モジュールを２枚、下地材上に空間を介して設置した例
であり、太陽電池モジュールの裏面から出ているケーブ
ルの一部を、下地材に強制的に接触させた例である。以
下に詳細を説明する。

【００５１】まず、アモルファスシリコン太陽電池素子
３０の作製手順を図３および図４により説明する。

【００５２】洗浄した０．１ｍｍのロール状の長尺ステ
ンレス基板（導電性基体３１）上に、Ｓｉを１％含有す
るＡｌ（裏面反射層３２）をスパッタ法により膜厚５０
００Å形成した。次に、ｎ／ｉ／ｐ型非晶質シリコン半
導体層（半導体層３３）を、ｎ型半導体としてＰＨ₃ 、
ＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ のガスを、ｉ型半導体としてはＳｉＨ
₄ ，Ｈ₂ のガスを、またＰ型半導体としてはＢ₂ Ｈ₆ 、
ＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ のガスをそれぞれ用いて、プラズマＣＶ
Ｄ法によってｎ型半導体層を３００Å、ｉ型半導体層を
４０００Å、ｐ型半導体層を１００Å、それぞれ順次形
成した。

【００５３】その後、膜厚８００ÅのＩＴＯ（透明導電
層３４）を、抵抗加熱蒸着により形成して、アモルファ
スシリコン太陽電池素子を形成した。次に、上記のよう
にして作製した長尺の太陽電池素子を、プレスマシンを
用いて、図４のような形状に打ち抜き、複数個の太陽電
池ストリップ４０を作製した。ここで、プレスマシンに
より切断された太陽電池ストリップ４０の切断面では、
太陽電池ストリップ４０がつぶされてＩＴＯ電極３４と
ステンレス基板３１が短絡した状態となっている。

【００５４】そこで次に、短絡した状態になっているＩ
ＴＯ電極３４とステンレス基板３１を電気的に分離する
ために図３および図４で示したように、各太陽電池素子
のＩＴＯ電極３４の周辺に素子分離部３８を設け、この
素子分離部３８によりＩＴＯ電極３４の周辺の除去を行
った。この除去は、具体的には、次のように行った。ま
ず、ＩＴＯを溶解するがアモルファスシリコン半導体は
溶解しない選択性を持つエッチング材（ＦｅＣｌ₃ 溶
液）を各太陽電池ストリップ４０の切断面よりやや内側
のＩＴＯの周囲にスクリーン印刷し、ＩＴＯを溶解した
後、水洗浄することにより行い、ＩＴＯ電極３４の素子
分離部３８を形成した。

【００５５】次に、ＩＴＯ電極３４上に集電用グリッド
電極３５として、ポリエステル樹脂をバインダーとする
銀ペースト（デュポン社Ｄｕ Ｐｏｎ Ｃｏｍｐａｎ
ｙ．『５００７』）を、スクリーン印刷により形成し
た。次いで、グリッド電極３５の集電電極である錫メッ
キ銅線３６をグリッド電極３５を直交させる形で配置し
た。その後、グリッド電極３５との交点に、接着性の銀
インク３７としてエマーソンアンドカミング社（ＥＭＡ
ＲＳＯＮ＆ＣＵＭＩＮＧ，ＩＮＣ）製『Ｃ−２２０』を
点下し、１５０℃／３０分乾燥して、グリッド電極３５
と錫メッキ銅線３６とを接続した。その際に、錫メッキ
銅線３６とステンレス基板３１の端面が接触しないよう
に、錫メッキ銅線３６の下にポリイミドテープ４１を貼
り付けた。

【００５６】次に、アモルファスシリコン太陽電池素子
からなる上記の太陽電池ストリップ４０における非発電
領域の一部のＩＴＯ層／ａ−Ｓｉ層を、グラインダーで
除去してステンレス基板３１を露出させた後、その部分
に銅箔４２をスポット溶接器で溶接した。尚、図３は、
図４中のＸ−Ｘ’における断面を表している。

【００５７】次に上記太陽電池ストリップを、図５のよ
うに、太陽電池ストリップ４０ａの錫メッキ銅線３６と
太陽電池ストリップ４０ｂの銅箔４２とを半田付けする
ことにより直列接続した。そして、同様にして、隣接す
る太陽電池ストリップ４０ｃ，４０ｄの錫メッキ銅線３
６と銅箔４２とを半田付けすることにより、４枚の太陽
電池ストリップ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを直列
接続した。

【００５８】太陽電池のプラス側とマイナス側の電気の
取り出し部は、太陽電池の裏面で、近接する位置にとっ
た。

【００５９】次に、図６に示したように、０．８ｍｍの
厚みのガルバリウム鋼板６１／ＥＶＡ６２／上記直列接
続した太陽電池素子６３／ＥＶＡ６２／５０ミクロン厚
の無延伸エチレン−テトラエチレン共重合体フッ素樹脂
フィルム「アフレックス（旭硝子）」６４を順次重ね合
わせ、真空ラミネーターを用いて１５０℃でＥＶＡ（充
填材）を溶融させることにより、耐候性の樹脂で封止し
た太陽電池モジュール６０を作製した。

【００６０】ここで、ガルバリウム鋼板６１には、端子
を取り出すために近接する２箇所の穴７１（図７参照）
を予め開けた。

【００６１】なお、フッ素樹脂フィルム６４はＥＶＡ６
２との接着性を高めるため、予め接着面にプラズマ処理
を施してある。また直列接続された太陽電池素子６３
は、後の工程で太陽電池モジュール６０の端部を折り曲
げるため、裏面のガルバリウム鋼板６１及びフッ素樹脂
フィルム６４よりも一回り小さなサイズとしてある。
尚、この実施例で用いたフッ素樹脂フィルム６４の引張
伸度は２５０％以上であった。

【００６２】次に、図７に示すように、太陽電池モジュ
ールの裏面のガルバリウム鋼板６１に開けられていた二
個の端子取出し穴７１から、プラス及びマイナスの端子
用配線７２を露出させた後、この二個の端子取り出し穴
７１を覆うような形で、端子取り出し箱６５をシリコン
樹脂で取り付けた。

【００６３】この端子取り出し箱６５には太陽電池モジ
ュール同士を電気的に接続するための接続線を通すため
の穴が開いている。この穴にはシリコン製のパッキンが
組み込まれてあり、使用時に、ケーブルなどのような接
続線と端子取り出し箱６５の間から水分の侵入がないよ
うにしてある。

【００６４】次に、この太陽電池モジュール６０の端部
を、図８のように折り曲げ機で上方に折り曲げ、瓦棒タ
イプの建材一体型太陽電池モジュールを形成した。

【００６５】次に、図１のように、支持台１１上に下地
材１２を敷き、その上にＣ型のスペーサー鋼材１３を介
して上記瓦棒タイプの太陽電池モジュールを２枚設置し
た瓦棒屋根タイプの太陽電池付き外囲体を作成した。

【００６６】太陽電池モジュール同士は吊子１４により
スペーサー鋼材１３に固定され、さらに両者を覆う形で
カバー部材１５を付けた。また、両者の太陽電池モジュ
ール６０ａ，６０ｂの電気接続は、接続線１６および接
続線１７で行った。

【００６７】ここで、２枚の太陽電池モジュール６０
ａ，６０ｂは電気的には直列に接続した。すなわち、太
陽電池モジュール６０ａのプラス側と太陽電池モジュー
ル６０ｂのマイナス側を接続線１６で接続し、太陽電池
モジュール６０ｂのプラス側と太陽電池モジュール６０
ａのマイナス側を接続線１７で接続した。

【００６８】また、端子箱６５内において、太陽電池モ
ジュール６０ｂのプラス側の裏面配線材と接続線１７の
接続部の間に負荷抵抗を接続し、太陽電池が最適動作点
に近い動作点で動作するようにした。

【００６９】ここで、太陽電池モジュールが屋根で長期
間太陽光、風雨に暴露された時の状態を仮定した加速試
験を実施するに当たって、接続線１６と下地材１２の接
触を確実にするために、接続線１６の上に重り１８をの
せた。この状態で、次のような加速試験を行った。 １．図１の太陽電池付き外囲体に、１ＳＵＮの光条件下
で１０００時間照射して太陽電池の初期劣化を促し太陽
電池モジュールの性能を安定化させた。 ２．太陽電池モジュールの初期出力測定。 ３．太陽電池付き外囲体を温度８５℃、湿度８５％の高
温高湿チャンバーに５００時間投入。 ４．重り１８を取り除き、太陽電池モジュール６０ａ，
６０ｂをスペーサー鋼材１３から取り外した。 ５．接続線１６を直径２０ミリの円筒に１００００回巻
き付けた。 ６．３ＳＵＮのサンシャインウェザオメーターに３００
０時間投入した。 ７．加速試験後の太陽電池モジュールの出力測定。

【００７０】上記の加速試験は、太陽電池モジュールの
接続線１６，１７の可塑材、および下地材１２の材質を
いろいろと変えて行い、太陽電池出力保持率を測定し
た。ここで、加速試験前の太陽電池モジュールの出力に
対する、加速試験後の太陽電池モジュールの出力の保持
率を太陽電池出力保持率とした。

【００７１】具体的には、接続線１６，１７（電気接続
体）としては導体断面積２ｍｍ² 、仕上げ外径６．４ｍ
ｍの「架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル」を
用い、外被材の塩化ビニルに含まれる可塑材を種々変化
させた。具体的には可塑材に、ＤＯＰ（フタル酸ジ−２
−エチルヘキシル）を用いた系、分子量２０００のセバ
シン酸系ポリエステル可塑材（ポリエステル系可塑材）
を用いた系、りん酸トリクレジル（りん酸エステル系可
塑材）を用いた系、クエン酸トリｎ−ブチル（脂肪酸エ
ステル系可塑材）を用いた系、アルキルエポキシステア
レート（エポキシ系可塑材）を用いた系の５種類を作成
した。

【００７２】可塑材の量はどの可塑材も塩化ビニル樹脂
１００重量部に対して４０重量部を配合した。

【００７３】下地材としては、アスファルト防水シー
ト、塩化ビニルシート、ポリウレタン断熱材、ポリスチ
レン断熱材を用い、上記可塑材の異なる架橋ポリエチレ
ン絶縁ビニルシースケーブルとそれぞれ組み合わせて試
験した。

【００７４】下地材がアスファルト防水シートのものと
しては、田島ルーフィング株式会社の「三星アスファル
トルーフィング」を用いた。また、下地材が塩化ビニル
シートのものとしては、松下電工株式会社の「ハイトン
トン」、ポリウレタン断熱材のものとしてはアキレス株
式会社の「アキレスボード」、ポリスチレン断熱材のも
のとしては鐘淵化学工業株式会社の「カネライトフォー
ム」を用いた。

【００７５】結果を表１に示した。

【００７６】

【表１】

【００７７】塩化ビニル外被材の可塑材にＤＯＰ可塑材
を用いた系では、全ての下地材料との組み合わせにおい
て、加速試験後の太陽電池モジュールの出力がほとんど
出てなかった。

【００７８】ここで、プラス側取り出し部とマイナス側
取り出し部の間の抵抗を調べたところ、プラス側取り出
し部の接続線とマイナス側取り出し部の接続線がショー
トしていることが判明した。

【００７９】また、これらの太陽電池モジュールの端子
取り出し箱を開けて、中を観察したところ、太陽電池モ
ジュールの端子取り出し部が漏れており、図７に示した
ような、端子取り出し穴７１に露出しているプラス及び
マイナスの端子用配線７２が短絡していることが判明し
た。

【００８０】次に、上記、加速試験後に出力が出なかっ
た太陽電池モジュールの端子箱内の漏れて電気的にショ
ートしている部分をドライヤーで十分乾燥させた後、太
陽電池の出力を測定した。

【００８１】この結果を表２に示した。

【００８２】

【表２】

【００８３】ショートしている部分をドライヤーで乾燥
させた後の太陽電池モジュールの出力保持率は表２に示
したように、８０％前後までしか回復しなかった。

【００８４】一方、塩化ビニル外被材に分子量２０００
のセバシン酸系ポリエステル可塑材（ポリエステル系可
塑材）を用いた系、りん酸トリクレジル（りん酸エステ
ル系可塑材）を用いた系、クエン酸トリｎ−ブチル（脂
肪酸エステル系可塑材）を用いた系、アルキルエポキシ
ステアレート（エポキシ系可塑材）を用いた系では、下
地材の種類にかかわりなく加速試験後の太陽電池モジュ
ールの出力低下はほとんど見られなかった。加速試験後
に出力がでなかった太陽電池モジュールを解析したとこ
ろ、下地材と接触しているケーブルの被覆材料がかなり
固くなっていて、接続線の一部にひび割れや、亀裂が起
こっていた。

【００８５】これらの結果から、次のような現象が起こ
っているものと推定される。すなわち、塩化ビニル接続
線の可塑材にＤＯＰを用いた系では、接続線が長期間下
地材に接触することにより、おそらく、塩化ビニル接続
線の可塑材のＤＯＰが下地材に移行することによって、
塩化ビニル接続線が劣化し、柔軟性が低下することによ
って塩化ビニル樹脂が部分的に亀裂やひび割れを起こ
し、長期間の屋外暴露を想定したサンシャインウェザー
Ｏ−試験によって、その亀裂部分から水分が侵入し、そ
の水分が毛細管現象によって接続線の被覆材の間から端
子箱内に侵入し、端子箱内で太陽電池モジュールの短絡
が起こったものと考えられる。そして、その水分が端子
穴から太陽電池素子内にも侵入し、太陽電池モジュール
の性能を低下させているものと思われる。

【００８６】また、塩化ビニル外被材にＤＯＰ可塑材を
用いた系で、下地材料にポリスチレン断熱材を用いた系
では、接続線の一部にひび割れや亀裂が起こるととも
に、ポリスチレン断熱材の表面が溶けて若干陥没してい
た。これは、塩化ビニル接続線のＤＯＰがポリスチレン
断熱材に移行してポリスチレン樹脂を溶解したものと考
えられる。

【００８７】一方、塩化ビニル外被材の可塑材に分子量
２０００のセバシン酸系ポリエステル可塑材（ポリエス
テル系可塑材）を用いた系、りん酸トリクレジル（りん
酸エステル系可塑材）を用いた系、クエン酸トリｎ−ブ
チル（脂肪酸エステル系可塑材）を用いた系、アルキル
エポキシステアレート（エポキシ系可塑材）を用いた系
では、下地材の種類に関係なく、塩化ビニル外被材から
下地材への可塑材の移行が起こりにくく、接続線の亀裂
やひび割れがないため、長期間屋外と同様の条件下に曝
されていても性能の安定した太陽電池モジュールを提供
することが可能となった。

【００８８】（実施例２）実施例１では、太陽電池素子
としてアモルファスシリコン太陽電池を用いたが、本実
施例では、結晶系太陽電池を用いたガラス封止太陽電池
モジュールを作成し、実施例１と同様に太陽電池モジュ
ールを２枚、各種下地材上に空間を介して設置した例で
あり、太陽電池モジュールの裏面から出ているケーブル
の一部を、下地材に強制的に接触させ、加速試験し、太
陽電池モジュールの性能を見た例である。図２を用いて
以下に詳細を説明する。

【００８９】太陽電池素子は、単結晶シリコン太陽電池
を用い、これにグリッド電極をつけたあと、２枚の単結
晶シリコン太陽電池素子を直列化した。この直列化した
単結晶シリコン太陽電池２１を、ガラス表面材２２と、
アルミニウム箔をサンドイッチした耐湿性フッ素樹脂の
裏面補強材２３で、充填材にはＥＶＡ２４を用いて封止
することにより太陽電池モジュールを作成した。

【００９０】太陽電池モジュールの端子取り出し部は、
アルミニウム箔をサンドイッチした耐湿性フッ素樹脂
（「テドラー（デュポン社製）／アルミ箔／テドラ
ー」）に実施例１と同様に２箇所の端子取り出し穴を開
け、そこから、プラス電極とマイナス電極を取り出し
た。また、端子取り出し箱６５、および接続線１６，１
７は実施例１と同様に取り付けた。

【００９１】次に、これらの２枚の太陽電池モジュール
２０ａ，２０ｂを架台２５に挟み込み、この架台２５を
下地材１２および支持材１１に取り付けた。

【００９２】両者の太陽電池モジュールの電気接続は、
接続線１６及び接続線１７で行った。ここで、２枚の太
陽電池モジュールは実施例１と同様に電気的には直列に
接続した。尚、端子箱６５内において、実施例１と同様
に負荷抵抗を接続し、太陽電池が最適動作点に近い動作
点で動作するようにした。

【００９３】ここで、太陽電池モジュールが屋根などの
屋外で長期間太陽光、風雨に暴露された時の状態を仮定
した加速試験を実施するに当たって、接続線１６と下地
材１２の接触を確実にするために、接続線１６の上に重
り１８をのせた。この状態で、実施例１と同様の加速試
験を行った。

【００９４】ここで、接続線１６，１７（電気接続体）
及び下地材１２の具体的な材料は実施例１と同様のもの
を用いた。結果は以下のようであった。

【００９５】接続線の外被材の塩化ビニル樹脂の可塑材
にＤＯＰ（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）を用いた
系では、実施例１と同様に、加速試験後の太陽電池モジ
ュールはすべてショートしており、出力はほとんどでな
かった。

【００９６】一方、可塑材に分子量２０００のセバシン
酸系ポリエステル可塑材（ポリエステル系可塑材）を用
いた系、りん酸トリクレジル（りん酸エステル系可塑
材）を用いた系、クエン酸トリｎ−ブチル（脂肪酸エス
テル系可塑材）を用いた系、アルキルエポキシステアレ
ート（エポキシ系可塑材）を用いた系では、実施例１と
同様に、加速試験後の太陽電池モジュールの出力低下は
なかった。

【００９７】加速試験後に出力がでなかった太陽電池モ
ジュールを解析したところ、太陽電池モジュールの接続
線の被覆材料がかなり固くなっていて、接続線の一部に
ひび割れや亀裂が起こっていた。また、かかる太陽電池
モジュールの端子取り出し箱を開けて、中を観察したと
ころ、実施例１と同様に、太陽電池モジュールの端子取
り出し部が漏れており、端子取り出し穴から露出してい
るプラス及びマイナスの端子用配線が電気的にショート
していることを確認した。

【００９８】（実施例３）太陽電池素子として、単結晶
シリコン太陽電池素子の代わりに、多結晶シリコン太陽
電池素子を用いた以外は、実施例２と同様に太陽電池モ
ジュールを作成し、２枚の太陽電池モジュールを架台２
５に挟み込み、この架台２５を下地材１２および支持材
１１に取り付け、実施例２と同様に加速試験を行った。

【００９９】結果は実施例２と同様に、接続線の外被材
の塩化ビニル樹脂の可塑材にＤＯＰ（フタル酸ジ−２−
エチルヘキシル）を用いた系では下地材の種類にかかわ
りなく、加速試験後の太陽電池モジュールは全てショー
トしており、出力はでなかった。

【０１００】それ以外の可塑材の組み合わせでは、加速
試験後の出力低下はほとんど見られなかった。

【０１０１】本実施例においても、加速試験後に出力が
でなかった太陽電池モジュールを解析したところ、太陽
電池モジュールの端子取り出し部が漏れており、端子取
り出し穴から露出しているプラス及びマイナスの端子用
配線が電気的にショートしていた。

【０１０２】（実施例４）本実施例では、実施例１にお
いて、太陽電池モジュールを図８に示したような瓦棒屋
根タイプに折り曲げ加工するこのではなく、図９に示し
たように横葺き形状に折り曲げ、野地板上に敷設したア
スファルト防水シート上に、直接、横葺き型太陽電池モ
ジュールを複数枚設置した例である。

【０１０３】図９（ａ）は横葺き型太陽電池モジュール
９０の斜視図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＹ−
Ｙ’横断面図である。ここで９１は０．４ミリ厚のガル
バリウム鋼板、９２はＥＶＡ、９３は実施例１と同じア
モルファスシリコン太陽電池、９４はフッ素樹脂フィル
ム、９５は端子箱、９６は塩化ビニルケーブルである。

【０１０４】図１０は上記の横葺き型太陽電池モジュー
ル９０を複数設置した上面図であり、図１１は図１０の
Ｚ−Ｚ’断面図である。

【０１０５】図１１に示すように、上下に設置した横葺
き型太陽電池モジュール９０は金属吊子１０１により固
定され、金属吊子１０１はボルト１０２によりアスファ
ルト防水シート１０３と野地板１０４に直接固定した。

【０１０６】ここで隣接する太陽電池モジュールの電気
接続は可塑材として実施例１と同じポリエステル系可塑
材を用いた塩化ビニルケーブル９６をアスファルト防水
シート１０３上に直接引き回した。

【０１０７】本実施例で示したように、本発明の建材一
体型太陽電池モジュールは、野地板上のアスファルト防
水シートのような有機防水シート上に架台やスペーサー
部材を介することなく、直接敷設することができ、か
つ、有機防水シートと建材一体型太陽電池モジュールの
間の狭い空間を利用して、太陽電池の接続線を有機防水
シート上に直接設置することができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の太陽電池
モジュールによれば、電気接続体の外被材として特定の
可塑材を含む塩化ビニル系樹脂を用いることにより、特
にアスファルト系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレ
ン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の防水下地材に電気接
続体が接触しても、電気接続体の劣化が防止され、性能
低下を防止することができ、長期信頼性に優れる太陽電
池モジュールが実現される。また、電気接続体の長さを
長くすることができるため、太陽電池モジュールを下地
材上に敷設する際に、太陽電池本体と電気接続体の接続
部に過度の力がかからなくなり、太陽電池モジュールの
敷設作業性が向上する。

【０１０９】また、本発明の太陽電池モジュールは、電
気接続体が長期に屋外で下地材に接触していても、電気
接続体に亀裂やひび割れのはいることがなく、長期信頼
性に優れる太陽電池付き外囲体が実現される。また、建
材一体型太陽電池モジュールとしたものは下地材上に直
接設置することができるため、特にアスファルトルーフ
ィングなどの有機防水シート上に太陽電池モジュール敷
設する際にも、架台やスペーサー部材を省略することが
でき、性能安定性に優れた新しいタイプの太陽電池付き
外囲体を施工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池付き外囲体の一実施例を示す
概略図である。

【図２】本発明の太陽電池付き外囲体の他の実施例を示
す概略図である。

【図３】本発明の実施例に係る太陽電池素子の断面図で
ある。

【図４】本発明の実施例に係る太陽電池素子の平面図で
ある。

【図５】本発明の実施例に係る太陽電池素子を複数個直
列接続した状態を示す平面図である。

【図６】本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの平
面図及び断面図である。

【図７】本発明の実施例に係る太陽電池モジュールの端
子取り出し部の拡大図である。

【図８】本発明の実施例に係る太陽電池モジュールを折
り曲げた状態を示す斜視図である。

【図９】本発明の他の実施例に係る太陽電池モジュール
を折り曲げた状態を示す斜視図及び断面図である。

【図１０】本発明の他の実施例に係る太陽電池モジュー
ルを下地材上に設置した状態を示す平面図である。

【図１１】本発明の他の実施例に係る太陽電池モジュー
ルを下地材上に設置した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 支持台 １２ 下地材 １３ スペーサー鋼材 １４ 吊子 １５ カバー部材 １６，１７ 接続線 １８ 重り ２０ａ，２０ｂ 太陽電池モジュール ２１ 結晶シリコン太陽電池 ２２ ガラス表面材 ２３ 裏面補強材 ２４ 充填材 ２５ 架台 ３０ 太陽電池素子 ３１ 導電性基体 ３２ 裏面反射層 ３３ 半導体層 ３４ 透明導電層 ３５ 集電用グリッド電極 ３６ 錫メッキ銅線 ３７ 銀インク ３８ 素子分離部 ４０，４０ａ〜４０ｄ 太陽電池ストリップ ４１ ポリイミドテープ ４２ 銅箔 ６０，９０ 太陽電池モジュール ６１，９１ 裏面補強材 ６２，９２ 充填材 ６３，９３ 太陽電池素子 ６４，９４ フッ素樹脂フィルム ６５，９５ 端子取り出し箱 ７１ 端子取り出し穴 ７２ 端子用配線 ９６ 塩化ビニルケーブル １０１ 金属吊子 １０２ ボルト １０３ アスファルト防水シート １０４ 野地板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊村 文隆 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 (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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の太陽電池素子を直列あるいは並列
   に接続した太陽電池モジュールにおいて、該太陽電池モ
   ジュールを互いに電気的に接続するための電気接続体の
   外被材が、少なくともポリエステル系可塑剤、りん酸エ
   ステル系可塑材、脂肪酸エステル系可塑材、エポキシ系
   可塑材のいずれかを含む塩化ビニル系樹脂であることを
   特徴とする太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】 下地材上に、複数の太陽電池素子を直列
   あるいは並列に接続した太陽電池モジュールが複数枚敷
   設され、複数の太陽電池モジュールが、電気接続体によ
   り、直接あるいは並列に接続された太陽電池付き外囲体
   において、 該複数の太陽電池モジュールは、下地材と太陽電池モジ
   ュールの間で電気接続体により互いに電気的に接続さ
   れ、前記電気接続体の外被材が、少なくともポリエステ
   ル系可塑剤、りん酸エステル系可塑材、脂肪酸エステル
   系可塑材、エポキシ系可塑材のいずれかを含む塩化ビニ
   ル系樹脂であることを特徴とする太陽電池付き外囲体。
3. 【請求項３】 前記下地材が、アスファルト系樹脂、塩
   化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系
   樹脂の１種または２種以上を含む材料であることを特徴
   とする請求項２記載の太陽電池付き外囲体。