JPH1187746A - 太陽電池モジュ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面の直接反射光の低減により太陽電池素子
の光電変換効率の低下を少なくした太陽電池モジュ−ル
を提供する。 【解決手段】 透光性硝子板のセラミックス・インキを
用いてスクリ−ン印刷法により所望設定の略均整かつ規
則的に形成せしめた凹凸膨隆部を設けた透光性基板と、
裏面に光起電力素子となるメッキ層、並びに背面には裏
面被覆材からなる絶縁保護層を設けた構成とする。 【効果】 透光性基板に設けた膨隆凹凸部により、表面
反射光が少なく、受光面の反射率を下げて光電気変換効
率の低下を防止し、長期間の屋外暴露でも発電効率が低
下せず、また、モジュ−ル自体の加工コスト低減を図り
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池モジュ−ルに関
し、さらに詳しくは従来の高価なシリコン電池セルに代
替し、設備コストが低廉で、光電変換の高効率化を図る
と共に、長期間モジュ−ルの発電性能を安定的に維持で
きる太陽電池モジュ−ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池モジュ−ルは地球環境保
全の立場からも排気ガス、放射線等の公害を発生するこ
とのないクリ−ンなエネルギ−源として注目されてい
る。この太陽電池には様々の形態があり、代表的なもの
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、化合物半導体太陽電池
等がある。これらの中で、薄膜結晶シリコン太陽電池、
アモルファスシリコン太陽電池等は比較的低コストで製
造可能であり、種々の開発がなされている。これらの太
陽電池モジュ−ルでは、使用素材が環境保全上殆ど影響
がない、エネルギ−変換率が高い、発電特性が安定して
いる等の為、シリコン太陽電池が一般的に使用されてい
る。このようなシリコン太陽電池としては、例えば単結
晶シリコン基板の表面にｎ型の拡散層を形成し、電極を
形成した後、反射防止膜を形成することによって得られ
る単結晶シリコン太陽電池がよく知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
単結晶シリコン太陽電池においては、単結晶シリコン基
板を用いるとコストが高くなる難点がある。このため、
単結晶シリコン基板に代えて低コストの異種基板を用
い、その上に例えばＳｉの薄膜を成膜する等の提案がな
されている。しかし、上記Ｓｉを必要な厚さまで成膜す
ると、基板と熱膨張係数が大きく異なるため基板にそり
を生じて歩留りが劣り、さらに電気特性が悪くなる。こ
のように該基板に代えた種々の提案がなされているが、
製作上構造が複雑化のほか、いずれにしても単結晶シリ
コン太陽電池に比しエネルギ−変換率の低下を免れない
欠点があり、設備費及び製造コスト低減と併せ、その改
良が強く望まれている。また、太陽電池モジュ−ルは、
建物の屋上の屋根等の屋外に設置される為、光透過性の
みならず、耐候性、耐水性、耐湿性、機械的強度の他、
耐火性や難燃性の厳しい特性が充足される必要がある。

【０００４】また、例えば最表面被覆材に樹脂フィルム
等を使用した太陽電池モジュ−ルでは、使用中に汚れが
付着又は堆積し易いという難点があり、表面被覆材の透
明度が低下して光起電力素子に到達する入射光は低下
し、光起電力の低下が起こる。そして、通常雨、雪、風
等の自然環境により表面に付着、堆積したした汚れはあ
る程度除去されるが、自然条件による汚れの落ちる程度
もガラスに比べても樹脂フィルムの方が劣り、汚れが付
着、堆積し易く、落ち難い欠点があり、ひいては起電力
の低下も大きいといった問題があった。

【０００５】上記最表面被覆材として、樹脂フィルムを
用いるとき、その表面は平滑であるため、その平滑な表
面に平行に近い角度で入射する光は臨界角を越えると全
反射され、太陽電池の光起電力素子にまで光が入光しな
くなる為、十分な起電力を発生することは出来なくな
る。また、屋根の屋上や壁面等に設置するような場合、
太陽電池モジュ−ルは角度によっては、反射光が他の住
宅等にも届くため人々が眩しく不快に感じるといった問
題も発生することがある。さらに長期間の屋外暴露によ
り被覆材の熱膨張や熱収縮の反復により表面に皺が発生
することがあり、外観視認上も美感が損なわれる。この
ような欠点を解決するため、太陽電池モジュ−ルの表面
に凹凸を設けることが行われ、通常、アルミニウムメッ
シュ、ステンレスメッシュのごとき金属メッシュ或いは
織布等が用いることが行われている。

【０００６】このように、太陽電池において基板の表面
に凹凸を形成し、これにより表面反射を低減させること
が、太陽電池素子での光吸収をよくし、表面直接反射光
を少なくし十分な起電力を得る為、光電変換の高効率化
を図る要素技術の一つとして重要となっており、表面に
微細な凹凸を設け、エネルギ−変換率を高めるか、少な
くとも該変換率の低下の防止を図った太陽電池モジュ−
ルが提案されている。例えば、特開平９−１９１１１５
号公報には、光起電力素子の光入射側表面が透明有機高
分子樹脂層とそれに接してその外側の最表面に透明な表
面保護フィルム層の２層以上の被覆材により被覆された
太陽電池モジュ−ルにおいて、被覆材の表面に複数の凹
凸が形成され、該凹凸のピッチ、高さや、溝の長さ、線
径についての開示がなされている。また、特開平９−１
４８６０３号公報には、研削面に断面が略Ｖ字状または
Ｕ字状の刃を揺するホイ−ル状のマルチ刃砥石によって
受光面に略Ｖ字状またはＵ字状の凹凸溝を形成した基板
を備えてなる太陽電池が開示されている。さらに特開平
９−１０２６２５号公報には、半導体基板をドライエッ
チング装置内に搬入し、該装置内にマスク形成用ガスと
エッチングガスを同時に導入して微小な凹凸部を形成す
る太陽電池素子の製造方法の提案がある。

【０００７】しかし、上記特開平９−１９１１１５号公
報では、光起電力素子の光入射表面が、透明有機高分子
樹脂層とそれに接してその外側の最表面に透明な表面保
護フィルムの２層以上の被覆材に被覆した構成であり、
表面直接反射光が少なく、しわが入りにくく、汚れが落
ち易い等であるが、光起電力素子の光入射側に繊維状無
機化合物を含浸した透明有機高分子樹脂層と、それに接
して外側最表面に透明な表面保護フィルム層の少なくと
も２層以上の被覆材の為、構成も複雑で材料及び製造コ
スト高につながる。また、特開平９−１４８６０３号公
報では、基板の光反射率低減のための溝加工を多数の刃
を有する幅の広いマルチ刃砥石を使用した加工であり、
基板を研削するための工作機械を必要とし、規則的な溝
を形成する加工、並びに量産性が確保されなければコス
ト高は避けられない難点がある。さらに、特開平９−１
０２６２５号公報では、製造工程を簡略化し、半導体の
全面を均一にエッチングできるとしても、製造装置コス
トが高く、使用ガスの流量管理等を必要とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために鋭意検討の結果なされたものである。 （１）透光性基板は、透明フロ−ト硝子の表面に、セラ
ミックス・インキを用いてスクリ−ン印刷法により微小
な凹凸膨隆部が形成され、該凹凸膨隆部の相互間の凹凸
ピッチ、及び凹凸の高さを所望設定の略均整、かつ規則
的に形成せしめた構成よりなる。また、凹凸膨隆部は、
スクリ−ン印刷法によりストライプ、チェック或いはド
ット形状より選ばれたいずれかによりに形成され、かつ
凹凸膨隆部は、複数の凹凸膨隆部を有し、少なくとも凹
凸膨隆部相互間のピッチが５０μｍ〜５０００μｍであ
ると共に、凹凸の高さが１０μｍ〜１００μｍからなる
所望設定の範囲に形成せしめた構成よりなる。 （２）上記透光性基板と接した面には、電流を効率よく
集電するため光起電力素子となるメッキ層を設けた導電
性基体が形成されている。 （３）さらに、背面には、光起電力素子の導電性基板と
外部との電気的絶縁を保つ為、十分な電気絶縁性を確保
でき、しかも長期耐久性に優れ、熱膨張或いは熱収縮に
耐え得る絶縁保護層からなる裏面被覆材を設けた構成と
したものである。

【０００９】また、太陽電池モジュ−ルは、住宅の屋根
等に設置される為、難燃性が求められるため、本発明で
は、凹凸膨隆部にはセラミックス・インキ、必要により
トルマリン鉱石等を混合したインキを使用する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の太陽電池モジュ−ルは、
上述した構成を基本とし、以下に述べるような構成態様
を包含しており、それによって顕著な作用を奏するもの
である。

【００１１】本発明に使用する透光性基板は、透明硝子
板或いは透明フロ−ト硝子（白板ガラス）からなる光を
透過する板状体であり、無色透明、或いは必要により有
色透明ガラス板や合成樹脂板等を用いることができる。
また、光透過性に優れると共に、飛砂や降雹等に耐える
硬度と風圧に対する強度が必要で、３〜４ｍｍの厚さが
適当である。上記透光性基板の光入射面側の表面には、
セラミックス・インキを用い、スクリ−ン印刷法により
微小な凹凸膨隆部が形成されるが、該凹凸膨隆部の相互
間の凹凸ピッチ及び凹凸の高さを所望設定の略均整、か
つ規則的に形成せしめた構成となっている。また、該凹
凸膨隆部はスクリ−ン印刷法により、ストライプ、チェ
ック或いはドット形状より選ばれたいずれかによりに形
成される。該透光性基板には、複数の凹凸膨隆部を有
し、少なくとも凹凸膨隆部相互間のピッチが、５０μｍ
〜５０００μｍであると共に、凹凸の高さ１０μｍ〜１
００μｍからなる所望設定の範囲に形成せしめるが、上
記範囲の条件を満たすスクリ−ンのメッシュ及びストラ
イプ、チェック、ドットのいずれかの形状の選択並びに
組み合わせにより、例えば通常３００メッシュ以下、適
宜には８０〜２００メッシュのスクリ−ンを使用するこ
とにより、所望の設定範囲に合致する凹凸膨隆部を形成
せしめることができる。

【００１２】また、透光性基板は、光学的に透明である
条件を満たしていると共に、光透過性だけでなく長期間
の屋外暴露にでの光入射面側の汚れの付着、堆積並びに
耐候性、耐湿性や火災に対する耐火性、難燃性等の条件
を満たすことが必要である。特に、本発明で複数の凹凸
膨隆部を形成せしめた透光性基板の場合、微小凹凸膨隆
部の存在によって表面反射を低減させる効果を期待でき
るが、一方、長期間の屋外使用に際し、汚れの付着、堆
積の防止、ならびに汚れの落ち易さ等と併せて外観上の
欠陥を抑制することが望まれる。このため、本発明にお
いては、長期間屋外暴露の条件により受光面の汚れ防止
ないし汚れが付着しても落ち易い多機能性を備えた表面
被覆材を使用することができる。例えば、例えばマイナ
ス静電気の電場を形成する作用を発揮するトルマリン鉱
石の粉粒体を混練したセラミックス・インキを用い、こ
れら汚れ防止等の機能を発揮し得る構成とすることがで
きる。具体的には、平均粒径０．１μｍ〜０．５ｍｍの
トルマリン鉱石を少なくとも５〜１５重量％含有せしめ
ることにより、汚れ防止並びに付着した汚れも風雪、降
雹等の自然条件等にも起因し落ち易い構成とすることが
できる。従って、本発明においては、上記のような透光
性基板の構成態様により必要な光透過性が確保されと共
に、表面の直接反射光を少なくし、集光率の向上並びに
受光面の反射率を下げて、長期間の使用においても太陽
電池モジュ−ルの光電変換効率の低下を防止する。

【００１３】本発明において、透光性基板は光学的に透
明である条件を満たしていることは当然であるが、必要
により上記複数の凹凸膨隆部を、風雪、降雹等の屋外暴
露を避け、光入射面側でない透光性基板の裏面側に、同
様にセラミックス・インキを用いて凹凸膨隆部を形成せ
しめた構成とすることもできる。

【００１４】次に、透光性基板と接した面には、電流を
効率よく集電するための光起電力素子となるメッキ層を
設けた導電性基体が形成されており、製造工程ならびに
品質管理上もきわめて製造簡易で、かつモジュ−ルの発
電性能を安定的に維持することができる。該メッキ層
は、透光性基板と接した裏面に光起電力素子となるメッ
キ層として形成されるが、この電極形成は従来広く採用
されている真空蒸着法、スパッタ法、スプレ−法、常圧
ＣＶＤ法、その他適当な方法を用いて形成することがで
きる。メッキ層の材料としては、フッ素含有酸化銅、ア
ンチモン含有酸化錫、錫含有酸化インジウム等の電気伝
導性の良好な透明金属酸化物を使用することができる。

【００１５】さらに、導導電性基体の背面には、絶縁保
護層からなる裏面被覆材が形成されるが、該被覆材とし
ては、電気的絶縁を保つために必要であり、材料として
は、十分な電気絶縁性を確保でき、長期間耐久性に優れ
熱膨張、熱収縮に耐え、柔軟性を備えることが望まし
く、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリカ
−ボネ−ト等が好適に用いられる。

【００１６】本発明において、透明とは分光光度計によ
る可視光線透過率が少なくとも８０％以上である場合を
いい、光起電力素子に到達する光量の減少をできるだけ
抑えるために、表面被覆材は透明でなくてはならず、例
えば、光透過率が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、さらに好ましくは９０％以上である。また、建物の
屋上等に設置した場合、大気からの光の入射を容易にす
る為に、２５℃における屈折率が１．１〜２．０の領域
であることが好ましい。

【００１７】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 （実施例）図１は、本発明の太陽電池モジュ−ルの一実
施例を示すもので、断面を示す説明図である。図１にお
いて、１は太陽電池モジュ−ルであり、太陽電池モジュ
−ル１は、厚さ３ｍｍの無色透明なフロ−ト硝子（白板
ガラス）の光入射側の表面２に、セラミックス・インキ
を用い、３５０メッシュのスクリ−ンによりスクリ−ン
印刷法で複数の微小な膨隆凹凸部３を形成した透光性基
板４が形成された構成となっている。該透光性基板４の
表面に設けた膨隆凹凸部３は、凹凸相互間のピッチが略
５０〜５０００μｍ、凹凸の高さが略５０〜１００μｍ
に形成したものである。また、前記膨隆凹凸部３は、透
光性基板４の表面に略均整かつ規則的に形成された構成
となっている。さらに、該透光性基板４の裏面側には、
光起電力素子となるメッキ層５を設けた導電性基体６が
設けられており、その背面側には絶縁保護層７からなる
裏面被覆材８が形成され、これらが一体的に層着された
構成となっている。

【００１８】図２は、本発明の別実施例を示すものであ
り、同じく無色透明なフロ−ト硝子を用いるが、図１の
場合が光入射側の表面２に膨隆凹凸部３が形成されてい
るのに対し、該膨隆凹凸部３を同じく、セラミックス・
インキを用い、スクリ−ン印刷法により透光性基板４の
裏面側に設けた構成としたものである。このため、該膨
隆凹凸部３が形成された透光性基板４は、裏面側でメッ
キ層５と連接状態となっており、その膨隆凹凸部３の膨
出部の突出形態はメッキ層５に食い込み状態として吸収
され格別妨げはない構成となっている。

【００１９】図１及び図２の太陽電池モジュ−ルは、従
来の普及型である高価なシリコン太陽電池モジュ−ルに
比し、代替型の形式としてモジュ−ルの発電性能の数値
そのものの低下は免れない。しかし少なくとも本発明の
構成によれば、モジュ−ル自体のコスト及び維持管理費
が低廉であると共に、所望の光透過率が設定されたと
き、その光透過率の数値を略維持し、長期間の屋外暴露
においても数値低下を防止でき、建築部材として十分な
実用性を満たす太陽電池モジュ−ルが得られる。これに
よって、太陽電池モジュ−ル自体のコスト低廉化がで
き、また、透光性基板４の表面若しくは裏面に形成した
該膨隆凹凸部３によって、光の集光量が増え、光入射面
側の乱反射や表面反射を防止することができるように働
く。

【００２０】なお、本発明は上記した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
変更等は本発明に含まれる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、透光性基板の表裏面い
ずれかに設けた所望設定の略均整かつ規則的な膨隆凹凸
部が形成され、これによって表面直接反射光が少なく、
基板の受光面の反射率を下げて光電変換効率の低下を防
止し、光吸収が増加して太陽電池の特性が向上すると共
に、長期間の屋外暴露でも発電効率が低下しない。また
必要により多機能材の混合により汚れが付着し難い構成
とすることができる。さらに、モジュ−ル自体のコスト
低廉で、安定した製作が可能であり、維持管理コストを
低減でき、実用性の高い太陽電池モジュ−ルを提供す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池モジュ−ルの一実施例を
示す要部断面説明図である。

【図２】本発明の別実施例を示す要部断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 太陽電池モジュ−ル ２ 表面 ３ 膨隆凹凸部 ４ 透光性基板 ５ メッキ層 ６ 導電性基体 ７ 絶縁保護層 ８ 裏面被覆材 １ 太陽電池モジュ−ル １ 太陽電池モジュ−ル ２ 表面 ２ 表面 ３ 膨隆凹凸部 ３ 膨隆凹凸部 ４ 透光性基板 ４ 透光性基板 ５ メッキ層 ５ メッキ層 ６ 導電性基体 ６ 導電性基体 ７ 絶縁保護層 ７ 絶縁保護層 ８ 裏面被覆材 ８ 裏面被覆材 整理番号 Ｐ０００００−２５５整理番号 Ｐ００００
０−２５５１／２ ２／２

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【手続補正書】

【提出日】平成９年９月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの一実施例を
示す要部断面説明図である。

【図２】本発明の別実施例を示す要部断面説明図であ
る。

【符号の説明】 １ 太陽電池モジュール ２ 表面 ３ 膨隆凹凸部
４ 透光性基板 ５ メッキ層 ６ 導電性基体 ７
絶縁保護層 ８ 裏面被覆材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明フロ−ト硝子の表面にセラミックス
   ・インキを用いてスクリ−ン印刷法により凹凸膨隆部が
   形成され、該凹凸膨隆部の相互間の凹凸ピッチ及び凹凸
   の高さを所望設定の略均整かつ規則的に形成せしめた透
   光性基板と、該基板と接した裏面には光起電力素子とな
   るメッキ層を設けた導電性基体と、さらに背面には裏面
   被覆材からなる絶縁保護層とから形成されたことを特徴
   とする太陽電池モジュ−ル。
2. 【請求項２】 前記凹凸膨隆部が、スクリ−ン印刷法に
   よりストライプ、チエック或いはドット形状に形成され
   てなる請求項１記載の太陽電池モジュ−ル。
3. 【請求項３】 前記凹凸膨隆部が、複数の凹凸膨隆部を
   有し、少なくとも該凹凸膨隆部の凹凸ピッチが５０μｍ
   〜５０００μｍであると共に、凹凸の高さがが１０μｍ
   〜１００μｍからなる請求項１〜２記載の太陽電池モジ
   ュ−ル。
4. 【請求項４】 前記透明フロ−ト硝子の裏面にセラミッ
   クス・インキを用いてスクリ−ン印刷法により凹凸膨隆
   部が形成されてなる請求項１〜３記載の太陽電池モジュ
   −ル。
5. 【請求項５】 前記セラミックス・インキに、平均粒径
   ０．１μｍ〜０．５ｍｍのトルマリン鉱石を少なくとも
   ５〜１５重量％含有せしめてなる請求項１〜４記載の太
   陽電池モジュ−ル。