JPH1168134A - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
される表面材とを具備した太陽電池モジュールにおい
て、上記表面材上に光触媒膜を形成したことを特徴とす
る太陽電池モジュール。 【効果】 本発明によれば、太陽電池モジュール表面材
の汚れを防止し、太陽電池への太陽光線照射エネルギー
のロスを防いで、発電量を長期間に亘り維持することが
できる。
Description
ルに関し、特にその表面材の汚れ防止効果を付与し、太
陽電池への太陽光線照射エネルギーロスを防止した太陽
電池モジュールに関する。
(単結晶、多結晶シリコンウェハーを用いた)太陽電池
モジュールは、例えば図1に示すように、太陽電池セル
20の表面に接着剤層21を介して表面材22を積層す
ると共に、裏面に接着剤層23を介して下地フィルム2
4を積層した構成を有する。この場合、上記表面材は主
としてフッ素樹脂フィルムにより形成されるが、長期間
使用していると、表面材が汚れ、太陽電池への太陽光線
照射エネルギーロスがかなり生じるという問題がある。
は、通常、表面材として用いるガラス基板上にアモルフ
ァスシリコンを成膜してモジュールを行っているが、同
様に表面材の汚れが生じる。
表面材の汚れを可及的に防止し、これにより長期間に亘
って高い発電量を維持し得る太陽電池モジュールを提供
することを目的とする。
発明は、上記目的を達成するため、 請求項1:太陽電池セルとその表面を被覆して積層され
る表面材とを具備した太陽電池モジュールにおいて、上
記表面材上に光触媒膜を形成したことを特徴とする太陽
電池モジュール 請求項2:上記表面材に直接又は下地膜を介して光触媒
膜を形成した請求項1記載の太陽電池モジュール 請求項3:基材の一面に直接又は下地膜を介して光触媒
膜を形成すると共に、基材の他面に粘着剤層を形成した
光触媒フィルムの上記粘着剤層を上記表面材に貼着する
ことにより、光触媒膜を表面材上に形成した請求項1記
載の太陽電池モジュール 請求項4:光触媒膜が、互いに対向するターゲット間の
スパッタ空間の側方に基材を配置し、該基材上にスパッ
タ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリング法にて
酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス中でリアク
ティブスパッタリングを行うことによって得られた金属
酸化物膜からなるものである請求項1乃至3のいずれか
1項記載の太陽電池モジュール 請求項5:光触媒膜が酸化チタン膜である請求項1乃至
4のいずれか1項記載の太陽電池モジュール を提供する。
ン等の光触媒膜が形成されているので、この表面光触媒
膜に埃、指紋等の汚れが付着しても、太陽光、太陽電池
セルからの光などの光照射で光触媒が励起し、表面の光
触媒膜に付着した各種汚れが分解除去され、これによっ
て汚染が可及的に防止されるものである。
ング法等によって形成し得るが、特に対向ターゲット式
スパッタリング法により光触媒膜、特に酸化チタン膜を
作製すること、好ましくは不活性ガスと酸素分子を有す
るガスからの酸素ガスとの容量比を2:1〜1:3とし
てスパッタリングを行うこと、更に好ましくはターゲッ
トに対する投入パワーを高くして成膜することが高活性
化の点で有効である。
は、特公昭62−56575号、同63−20304
号、特公平3−1810号公報等で公知の手法であり、
対向ターゲット式スパッタリング法で垂直磁気記録薄膜
などを成膜している。そして、この方法によれば、結晶
性の良好な膜を形成し得ることが記載されている。
得るためにはアナターゼ型の結晶系がリッチである必要
があるが、酸化チタンの成膜に当り、種々の方法で結晶
性の高い薄膜を形成することはできるものの、得られた
結晶系はルチル型のものが多いため、光触媒効果が低い
ものである。ところが、対向ターゲット式スパッタリン
グ法により酸化チタンを成膜した場合、低温でアナター
ゼリッチの光触媒膜を作製することができ、特にアルゴ
ンガスと酸素ガスとの比率を上記の比率とすることによ
り、アナターゼ型結晶がよりリッチな光触媒膜を形成し
得ること、また、投入パワーを高くすることで膜質を粗
くし、表面積を大きくすることができるので、触媒活性
をより高くし得るものである。
本発明の太陽電池モジュールは、図1に示した実施例の
如き構成を有するものであるが、その表面材22上に光
触媒膜を通常0.001〜10μm、特に0.01〜1
μmの厚さで形成したものである。この光触媒膜は、表
面材上に直接、好ましくは下地膜を介して形成してもよ
く、或いは、図2に示すような光触媒フィルム10を貼
着することによって形成してもよい。
の一例を示したように、基材11の一面に下地膜12を
介して光触媒膜13を形成すると共に、基材11の他面
に粘着剤層14を形成し、必要により、剥離フィルム1
5を剥離可能に貼着したものである。なお、この光触媒
フィルム10は、剥離フィルム15を除いて、全体とし
て透明に形成することが好ましい。
ルムが好ましく、例えばポリエステル、アクリル樹脂、
セルロース樹脂、ポリカーボネートなどのフィルムを用
いることができる。その厚さは、特に限定されないが、
通常10〜300μm、特に20〜100μmである。
としてプラスチックフィルムを用いた場合、その劣化を
防ぐため、下地膜を形成することが望ましい。下地膜と
しては、SiO2、Al2O3、ITOなどの光触媒能を
有さない透明酸化物のほか、透明の金属硫化物、窒化
物、ホウ化物、炭化物等の光によって劣化し難いものが
好適である。この下地膜の厚さも適宜選定されるが、通
常10Å〜5μm、特に20Å〜1μmであり、これら
下地膜は、スパッタリング法、真空蒸着法等の気相めっ
き法、その他の適宜手段で形成することができる。
キシ系等の公知の粘・接着剤、或いはエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体に有機過酸化物もしくは光開始剤を添加し
て熱もしくは光架橋型の粘・接着剤にて形成することが
できる。なお、その厚さは、通常1〜500μm、特に
5〜100μmである。
を使用することができる。
15を除去し、上記粘着剤層14を表面材に貼着するこ
とによって使用される。
形成する場合の下地膜の種類、厚さ、形成法などは上記
と同様である。
媒活性を有するチタン、亜鉛、タングステン、鉄等の金
属酸化物によって形成することができる。その形成法は
特に制限されないが、酸素分子を有するガスを含有する
不活性ガス中で金属ターゲットを用いてリアクティブス
パッタリングを行うことによって形成することが好まし
い。
行うことができ、通常のマグネトロンスパッタリング法
等にて形成することができるが、特に対向ターゲット式
スパッタリング法を採用することが好ましい。
としては、公知の装置を用いることができ、例えば図3
に示す装置を使用し得る。即ち、図3において、1は内
部を脱気真空可能な装置本体で、この装置本体1内に一
対の金属ターゲット2,2が互いに所定間隔離間対向し
て配置されたものである。これらターゲット2,2は、
それぞれ支持部3a,3aを有するホールド3,3に保
持され、これらホールド3,3を介して直流電源(スパ
ッタ電源)4の陰極に接続されていると共に、上記ター
ゲット2,2の背後に磁石5,5が互いに異なる磁極が
対向するように配置され、上記ターゲット2,2間のス
パッタ空間6にターゲット2,2に対して垂直方向の磁
界が発生するようになっている。そして、上記スパッタ
空間6の側方には、スパッタ膜を形成すべき基板7が配
置されたものである。なお、8は基板7を所定方向に移
動可能に支持する支持部材である。
を行い、基板上に光触媒膜を形成するに際し、使用する
金属ターゲットとしては、光触媒作用を有する金属酸化
物MeOx(MeはAl,Co,Cu,Fe,In,M
g,Sn,Ti,Zn等の金属を示し、xは金属の種類
によって異なるが、0〜10、好ましくは0〜5の範囲
の正数であり、xは必ずしも金属の価数に相当していな
くてもよい)を得るための金属酸化物に対応した金属が
選定されるが、特には酸化チタン膜を形成するチタンが
好ましい。
度は0.1〜100mTorr、特に1〜30mTor
rとした後、不活性ガスと酸素分子を有するガスが導入
される。ここで、上記スパッタ空間に供給される酸素分
子を有するガス(酸化性ガス)としては、公知のガスを
使用することができ、具体的には、酸素、オゾン、空
気、水等が挙げられ、通常は酸素が用いられる。また、
不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴンなどを用いる
ことができ、特に工業的に安価なアルゴンが好適に使用
し得る。
ガスとは、不活性ガスと酸素ガスとの比率が2:1〜
1:3、特に1.5:1〜1:2(容量比)となるよう
に導入することが好ましい。これにより酸化チタンを成
膜する場合は高活性のアナターゼ型リッチの酸化チタン
結晶を形成し得る。上記比率を逸脱すると、ルチル型結
晶が多くなるおそれがある。なお、上記ガスの流量は、
チャンバーの大きさ、カソードの数などにより適宜選定
されるが、不活性ガスと酸素分子を有するガスとの合計
量で、通常2〜1000cc/min程度である。
力とすることが好ましく、例えば2枚の直径100mm
のターゲットを用いた場合、400ワット以上、特に8
00ワット以上とすることが推奨され、この場合、ター
ゲット面積当りのエネルギー量を1.3W/cm2以
上、好ましくは2.6W/cm2以上、特に5.1W/
cm2以上とすることが推奨され、これにより得られる
光触媒膜の膜質を粗くすると共に、表面積を大きくでき
るので、光触媒膜の性能を更に向上させることができ
る。この場合、供給電力が400ワット未満、ターゲッ
ト面積当りのエネルギー量が1.3W/cm2未満であ
ると、活性の高い光触媒膜を得ることができなくなる場
合がある。
るが、これに限られず、例えば高周波電源等を使用する
ことができ、また装置の構成も図示の例に限定されるも
のではない。
知の条件でよく、例えばスパッタリング時の圧力は1m
Torr〜1Torrとし得る。
のイオン注入方法、装置にて白金、ニッケル、クロム、
コバルト、錫、ニオブ、タンタル等の金属イオンを1×
1015〜1×1018個/cm2程度イオン注入すること
ができ、これによって光触媒膜をより高活性に形成する
ことができる。
図4に示したように、上記のようにして形成される金属
酸化物膜13aと白金、ニッケル、クロム、コバルト、
錫、ニオブ、タンタルから選ばれる金属又はその酸化物
薄膜13bとが最表面層が金属酸化物膜13aとなるよ
うに交互に積層すると共に、最表面層から最下層に達す
る深さの孔又は溝13cを多数形成したものとすること
ができ、これにより光触媒膜13の比表面積が増大する
と共に、上記金属又はその酸化物薄膜による光触媒膜の
電荷分離促進作用で光触媒活性を更に増大させることが
できる。なお、上記金属酸化物膜13aと金属又はその
酸化物薄膜13bとの合計積層数は2〜数十層とするこ
とができ、積層膜1層当りの厚さは20〜200Å、特
に20〜50Å程度とすることができる。また、上記孔
又は溝は、レーザー等によって形成し得るが、その形状
は図示のV字状に限られず、種々選定し得る。孔又は溝
の形成個数も限定されないが、通常0.001〜5mm
間隔で形成することができる。
は、表面材に上記のように光触媒膜を形成する以外は公
知の構成とすることができ、また各構成部材の材質も公
知の材質とすることができる。例えば、表面材として
は、太陽光エネルギーを効率的に電池層に送り込むこと
が必要なため、主に透明な材料が用いられる。一般的に
は無機材料(ガラス)が用いられる。一方、有機材料で
はポリエステルフィルム、ナイロンフィルム、アクリル
フィルム等を用いることができるが、耐候性などに問題
があるため特にETFE、FEP等のフッ素樹脂フィル
ムが用いられているが、本発明の場合、表面に光触媒膜
を形成するため耐候性等も改良できるため、上述のポリ
エステルフィルム等も使用可能である。上記の表面材と
太陽電池セルとを接着する接着剤としては、EVA系接
着剤を用いることができる。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
フィルム(ETFE:エチレン−テトラフルオロエチレ
ン共重合体)フィルムを窒素雰囲気中でコロナ放電処理
を行い、表面を活性化した後、ロールコーター型スパッ
タ装置内に設置し、真空ポンプで排気した。アルゴンガ
ス流量50cc/min、酸素ガス流量50cc/mi
n流し、チャンバー内圧力を5mTorrにした。マグ
ネトロンスパッタガンでシリコンターゲットに直流電源
から3kWのパワーを印加して1m/minの移動速度
で50Åの酸化シリコン膜をETFEフィルム上にコー
ティングした。次いで、2枚のチタンターゲット(10
0×400mm)を取り付けた対向ターゲットスパッタ
カソードに直流電源で6kW印加し、シート移動速度1
0mm/minで成膜し、ほぼ2000Åの酸化チタン
膜をETFEフィルム上に形成した。
着剤を用いて、下地フィルム(アルミテドラー膜)、表
面窓材として、上述の酸化チタンコーティングフッ素フ
ィルム間に太陽電池セルをはさみ、上記接着剤でラミネ
ートし、図1に示す太陽電池モジュールを作製した。
ルを置き、太陽光発電量を測定した。比較として酸化チ
タンをコーティングしていない太陽電池モジュールを用
いた。数値は1ヶ月間放置前後の発電量の比を示してい
る。結果を表1に示す。
したものは、表面の汚れを自己浄化するため汚れが付着
せず、発電量の維持率も高かった。
面材の汚れを防止し、太陽電池への太陽光線照射エネル
ギーのロスを防いで、発電量を長期間に亘り維持するこ
とができる。
る。
示す概略図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 太陽電池セルとその表面を被覆して積層
される表面材とを具備した太陽電池モジュールにおい
て、上記表面材上に光触媒膜を形成したことを特徴とす
る太陽電池モジュール。 - 【請求項2】 上記表面材に直接又は下地膜を介して光
触媒膜を形成した請求項1記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項3】 基材の一面に直接又は下地膜を介して光
触媒膜を形成すると共に、基材の他面に粘着剤層を形成
した光触媒フィルムの上記粘着剤層を上記表面材に貼着
することにより、光触媒膜を表面材上に形成した請求項
1記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項4】 光触媒膜が、互いに対向するターゲット
間のスパッタ空間の側方に基材を配置し、該基材上にス
パッタ膜を形成する対向ターゲット式スパッタリング法
にて酸素分子を有するガスを含有する不活性ガス中でリ
アクティブスパッタリングを行うことによって得られた
金属酸化物膜からなるものである請求項1乃至3のいず
れか1項記載の太陽電池モジュール。 - 【請求項5】 光触媒膜が酸化チタン膜である請求項1
乃至4のいずれか1項記載の太陽電池モジュール。
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