JPS60250946A - 太陽電池モジュール用裏面保護シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は太陽電池モジュールの下部基板となる改良され
た裏面保護シートとして使用できるシート材料に関する
ものである。

〈技術的背景〉 近年、石油を主体とする既存のエネルギー源の枯渇が指
摘され、代替エネルギー源の開発が必要となり℃きてお
り、この中で太陽光発電はクリーンなエネルギー源とし
て、また無尽蔵な太陽輻射エネルギーを利用するものと
して、その早急な実用化が望まれている。太陽光発電は
、太陽電池により太陽の輻射エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変えるものであり、この機能は一般にはシリコ
ン半導体、セレン半導体などの量子効果を利用すること
により得られるが、シリコン半導体などは、直接外気に
さらされるとその機能が低下する。

太陽電池モジュールの基本的な機能は、太陽の輻射エネ
ルギーを効率良く太陽電池素子へ導くと共に、太陽電池
素子及び内部配線を例えば２０年間の長期にわたって過
酷な自然環境に耐え得るように保護することにある。従
来一般に太陽電池モジュールは第１図の断面図に示す如
（、上部透明保護材料（５）がモジュール全体の構造的
支持体となったもので、例えばガラス、アクリル樹脂、
ポリカーボネート樹脂などからなる上部透明保護材料（
５）と、塗装鋼販、ステンレススチール板、あるいはア
ルミニウム箔をポリ７フ化ビニル等の耐光耐候性高分子
フィルムで積層しく成る下部基板材料（裏面保護シー）
）（１０１の間に、直列または並列に配列して電気的に
結線した単結晶シリコン等よりなる太陽電池素子（６）
を挿入し、更に急激な外気条件の変化による素子（６）
の損傷防止や電気絶縁性の為に、上部透明材料（５）と
下部基板材料（１０１の間をシリコン樹脂等のニジスト
マー的性質を有する透明な充填材（７）を充填しこれを
加熱、硬化させて、更に全体をアルミニウム、ステンレ
ス等の枠体ｔ８１　ヲ用い又封入固定したものである。

また、最近の低コスト化、量産適性の向上といった要望
に合わせて、シリコン樹脂の充填硬化という複雑な工程
を省略して、上部透明保護材料（５）ブ１ の上にシート状のｙチラール樹脂やエチレンービＥＶＡ
の充填剤シート、及び裏面保護シート（１０１を順次載
置し、減圧下で熱プレスした後、枠体（８）で封入固定
する方法（熱プレス法）も急ピッチで検討されている。

この熱ブレス法で得られるモジュールも第１図と同じ断
面形状を有するが、充填剤に相当するのはシリコン樹脂
ではなく、互に融着シート＋７＋ｔ７ｆである。−！た
、この熱ブレス法においては、裏面保護シート００）と
しては、防湿のための２０〜３０μのアルミニウム箔を
ポリフッ化ビニルフィルムでサンドインチして成る積層
シートが通常用いられているが、ポリフッ化ビニルフィ
ルムの機械的強度が低く、かつ１４０〜１５０℃といっ
たプレス時の熱で軟化する為に、太陽電池素子電極部の
ハンダ付は部の突起物やステンレス基盤アモルファスシ
リコンの素子端部の突きやふり等によるピンホールが発
生し、短絡あるいは絶縁不良等の電気トラブルがある。

これらの問題を防ぐ為に充填剤シート（７）を必要以上
に厚くしたり、プレス温度を下げてモジュール複合スピ
ードを遅くする等の処置がとられている。又現状は充填
剤シート（７）と裏面保護シートσ０）が別々であり、
通常破損しやすい素子を介していることからプレス圧を
大きくできず、又エアー抜きの困難さから減圧室内でプ
レスする等、太陽電池モジュール製造工程の連続化、自
動化がはかれないといった問題点があるのが実情である
。

そこで、本発明者等は、このアルミニウム箔の代わりに
、片面又は両面に酸化ケイ素等の電気絶縁性ガラス状防
湿皮膜を蒸着した耐熱フィルムを使用することを提案し
、特願昭５９−２０５１０号、特願昭５９−５７９９２
号として特許出願した。この２件の特許出願に記載され
た保護シートは、優れた防湿性を有すると共に電気絶縁
性を有すること、太陽電池素子（６）や上部透明材料（
５１と組成の類似した酸化ケイ素表面を有するので、充
填剤（７）に対する接着性が良いことなどの点で優れ又
いた。

ところで、この２件の特許出願に記載された保護シート
は、その最外層に白色の耐候、耐熱性シートを有し℃お
り、この最外層シートにより光を反射して効率を向上さ
せていた。しかるに、この光の反射による効率の向上は
、何も最外層シートによる必要はなく、特に、本件出願
と同日付で特許出願された名称「太陽電池モジュール用
裏面保５鑑　；ノ　Ｌ　ｌ　／ｒ−Ｉ　ＡＲ価　１十　
１ｅ　曇コ　４＋１１Ｊ　↓−Ｉ　Ｊ−１９−ｇ　ＸＩ
　Ｌ　−４１，−）プレス時のカール防止のため、最外
層の耐候・耐熱性シートが存在しないから、その保護シ
ートが透明であると光を反射せず、効率の向上が期待で
きない。

〈発明の目的〉 本発明は、電気絶縁性ガラス状防湿皮膜を用いた太陽電
池モジュール裏面保護シートで、光を反射することによ
って、その効率の向上することを目的としている。

〈発明の概要〉 本発明は、電気絶縁性ガラス状防湿皮膜を、少なくとも
その内面側に蒸着した耐熱性フィルムをその層構成中に
含むシート材料であって、耐熱フィルム表面と防湿皮膜
表面のいずれかが白色であることを特徴とするシート材
料である。

〈発明の詳細な説明〉 以下、図面を参照して本発明を説明する。図面の第２図
〜第４図は本発明のシート材料（裏面保護シート）（１
［ｌｌの概略断面図で、（２）は耐熱性フィルム−ｆｌ
　＋　［４１は耐熱性フィルム（２１に蒸着された電気
絶練性ガラス状防湿皮膜、（３）は耐候性・耐熱性フィ
ルム、（７）は充填剤層である。

ここで、耐熱性フィルム（２）表面、あるいは防湿皮膜
（１１表面を白色とするには、以下の（イ）〜に）の方
法がある。

（イ）耐熱性フィルム（２）として、白色顔料の混合さ
れたフィルムを用いる方法。

（ロ）耐熱性フィルム（２）の表面に白色塗料を塗布し
た後、防湿皮膜を蒸着する方法。

（ハ）防湿皮膜（１１表面に白色塗料又は樹脂を塗工又
は貼り合わせる方法。

に）充填剤（７）として白色の充填剤を用いる方法。

なお、（ハ）の方法においては、充填剤（７）と同様の
組成の塗料又は樹脂に白色顔料を混合して数十μの厚さ
にコーティングし、この後、透明な充填剤層（７）を形
成することが望ましい。

以下、各素材についτ説明する。

耐熱フィルム（２）はガラス状防湿皮膜＋Ｉ＋及び（４
）の蒸着時の支持体となるものであると同時に、裏面保
護シー　トａｏ＋の強度をになう支持体となるものであ
り、熱プレスによるモジュール作成時にこの熱及び圧力
によっても防湿皮膜（ＩＩ及び（４）の支持機能を失な
わない耐熱性と、素子破損につながるひずみの原因とな
る熱収縮の少ない事が必要である。

耐熱フィルム（２）表面を白色とする虻は、上述の（イ
）（ロ）の方法があるが、長期間の使用耐性とガラス蒸
着適性面を考慮すると、白色塗料の塗布によるよりも、
フィルム（２）として白色のものを使用することが望ま
しい。第４図に示すように、その外側に耐候性耐熱性フ
ィルム（３）が存在しない場合には、このフィルム（２
）自身に耐候性がある必要がある。

この耐熱フィルム（２）表面が白色である場合には、白
色度（ＪＩＳ−Ｐ８１２３に基づいた測定）で６０％以
上、好ましくは８０％以上、不透明度（Ｊ　Ｉ　５−Ｐ
−ｓ　１３８に基づイタ測定）テロ０％以上、好ましく
は８０％以上必要である。

しかしてこの耐熱フィルム（２）は、下記する素材ベー
スＫ、白色顔料と、ベンゾフェノンやベンゾトリアゾー
ルなどの紫外線吸収剤を練り込んだり、含浸したもので
あり、耐熱性フィルム（２）の素材ベースとしては、パ
ーフロロアルコキシｍ脂（ＰＦＡ）、四フフ化エチレン
ー六７ノ化プロピレン共Ｎ合樹脂（Ｆ　Ｅ　Ｐ　）　、
　バーフロロエチレン−パーフロロプロピレン−バー７
０ロビニルエーテル三元共重合樹脂（ＥＰＥ）、エチレ
ン−四フッ化フロロエチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ　）
、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ　）、ポリフッ
化ビニル樹脂（ＰＶＦ　）、ポリ塩化三フフ化エチレン
樹脂（ＰＣＴＦＥ　）から選ばれるフッ素樹脂フィルム
、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルメタクリレー
トフィルム、ボリアリレートフィルム、ポリエチレンテ
レフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリ塩化
ビニルフィルム、等が使用できる。

耐熱フィルム（２）としては上記性質と共にガラス状防
湿皮膜ｉｌ＋＋４１の蒸着適性１機械的強度、電気絶縁
性、低吸湿性等の点から選択されるが、現在太陽電池普
及の最大のネックとなっているコスト面を考慮すると、
二軸延伸ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリ
エステルフィルムが好ましく・。ちなみにポリエステル
に分解効果を与える最大励起波長３２５膳においては、
防湿層であるガラス蒸着層山は５０％以上の紫外線をカ
ットする為本発明では更に有効となる。

電気絶縁性ガラス状防湿皮膜山及び（４）は蒸着適性、
連続皮膜形成性、防湿性及びコストの点で酸化ケイ素を
主成分とする無機質皮膜が好適である。

通常酸化ケイ素の場合組成的には５１０２であるが、蒸
着皮膜では８ｉ０に近い組成である。蒸着皮膜の厚さと
しては、防湿性の点から少なく共２００Ａ以上必要であ
り、ｌ　０００Ａを越える場合は皮膜にクラックが入り
やすく、かえって防湿性を損う結果となるから、２００
〜１０００Ｘが好ましく、特に５００〜８００＾の時が
好ましい。

このガラス状防湿皮膜ｆ１．Ｉ表面を白色とするには、
上述のし→に）の方法がある。

この裏面保護シートの最内面はガラス状防湿皮膜（１）
となるが、現在通常使用されているポリビニデ ル文°チラール、ＥＶＡなとの充填剤はシリコンウェハ
等の表面の酸化インジウムあるいは酸化スズ等の金属酸
化物導電膜あるいはシリコンそのものや、上部透明材料
であるガラス板との熱接着性のあるものであり、容易に
接着し、複合化できるものである。

しかしながら、熱圧によるモジュール複合工程の前にお
いて、高度の防湿性を維持するため、クラックの生じや
すいガラス状防湿皮膜（１１面は予め保護されているこ
とが望ましく、この点から、第２図に示すように防湿皮
膜（１）の内面に更に充填剤層（７）を予め積層してお
くことが望ましい。また、こうして防湿皮膜（Ｉ＋の内
面に予め充填剤層（７）を積層しておくことで、この裏
面保護シート００）の性能安定化が計れると共に、モジ
エール複合時には、必ずしも裏面保護シー）　［１０１
の外に充填剤を必要としないなど、モジュール複合工程
の簡易化がはかれる利点が生じる。ここで使用する充填
剤層（３）としては０．２〜１．０％のＥＶＡ系樹脂シ
ートが好ましいが、ＥＶＡ系樹脂をコーティングしても
良い。

また、上述の（ハ）で説明したように、この充填剤に白
色顔料を混合して数十μの厚さに塗布した後、透明な充
填剤を塗布又は充填剤シートを積層しても良い。

ポリビニルク°チラールの場合吸湿性が大きい欠点と共
に、ブロッキング性が犬であり、通常シート状として使
用する為にはブロッキング防止剤として使用され℃いる
でん粉等を除去しなげればならず、積層作業が困難であ
るが、ＥＶＡ系シートの場合シートとして接着剤を用い
て積層することも可能であり、更に好ましくはガラス状
防湿皮膜＋１１面に直接溶融押出しして皮膜形成する事
ができ、トータル的に見て工程の大巾な短縮及びコスト
ダウンが可能となる。

ここでＥＶＡ系樹脂としては、１５０℃以下好ましくは
１２０℃以下で溶融軟化しガラス質への接着性を有する
ものであれば特に制限はないが、ＥＶＡ及びＥＶＡの部
分ケン化物及びこれらに有機酸をグラフトしたもの、更
に、はシラン系、チタン系、アルミニウム系カップリン
グ剤をその表面に塗布又は含浸したものが使用できる。

耐候性耐熱性シート（３）としては、太陽光、降雨等の
屋外曝露条件においても劣化しないものがめられ、しか
も１５０℃程度のプレス時の熱で溶融軟化しないものが
められ、例えばＰＦＡ。

ＦＥＰ　、ＥＰＥ　、ＥＴＦＥ　、ＰＶＤＦ　、ＰＶＦ
　。

ＰＣＴＦＥ　、あるいはポリカーボネート、ポリメチル
メタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等から選
ばれるが、前述の耐熱性シート（２）が耐候性を有する
場合には、第４図に示すように存在しなくても良く、カ
ール防止の点から考慮すれば、むしろ存在しないことが
好ましい。このカール防止の点については、同日付で特
許出願された名称「太陽電池モジュール用裏面保護シー
ト」の明細書に詳述されている。

本発明の裏面保護シー）　（１０１は、第２図〜第４図
に示す積層シートの形で使用されるが、この第２図〜第
４図に示す状態で（灰化重量法による防湿皮膜の厚さ両
面共に６４３Ｘ）最大３．０　ｇ／ｍ２２４Ｈｒ、４０
°Ｃ−９５％耐以下の透湿度の値を持ち、通常モジュー
ル端部のシーリングに使用されるブチルゴム等のシーリ
ング剤より優れた防湿性があり、充填剤の吸湿による失
透あるいは、配線等の腐蝕等を防ぐことが可能である。

゛本発明の裏面保護シー）　（１０１を用いて太陽電池
モジュールを作成する場合、予め配線接続した太陽　□
電池素子（６）を上部保護用充填剤シート（７）を敷い
た上部透明材料（ガラス板等（５））の上に置き、その
上から下部保護用充填剤シート（７）をかぶせて、又は
かぶせずに直接、本発明の裏面保護シー）　（１０１を
、防湿皮゛膜ｆＩＩ側又はこの上に積層された充填剤シ
ート（３）側を内面にしてかぶせ、減圧下で全体を熱プ
レスして裏面保護シートを融着一体化させ、端部をアル
ミニウム等の枠体（８）で封入固定する。

〈発明の効果〉 以上詳細に述べた様に、本発明の太陽電池モジュール裏
面保護シートは、従来の保護シートと比較して多（の利
点を有しており、■防湿層が絶縁物である為素子電極と
の短絡等電気的トラブル発生のおそれがなく、収率が向
上し、その為■プレス圧・時間・温度などがより自由に
選べて作業の効率化が可能となり、■短絡の危険がない
為充填剤シートの厚みを必要最底限にすることができ、
材料の節約となり、■裏面保護シート自身に充填剤が一
体化されている又は充填剤と簡単に融着できる為、従来
裏面保護シート−充填剤、次に充填剤−素子といった異
なる条件で多段階プレスが必要であったのがほぼ１度の
プレス工程でモジュール化が可能となり、素子の破損も
大幅に減少する、という効果を有すると共に、■裏面シ
ートで光が反射するので、光／電流変換効率が向上する
。

以上本発明によれば太陽電池モジュールの品質安定化、
製造安定化、材料節減が可能となる等の利点が得られ、
太陽光発電の実用化・普及に多大の貢献が予想される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来及び本発明の保護シートを適用する太陽電
池モジュールの構造を示す概略断面図、第２図は本発明
の一実施例の太陽電池モジュール裏面保護シートの概略
断面図を示す。 ｆｉｌ　＋４）・・・ガラス状防湿皮膜　（２）・・・
耐熱フィルム（３）・・・耐候性耐熱性シート（７）・
・・充填剤第１図 町２図 ０ 第３図 厖 第４図 手続補正前（方式） １、事件の表示 昭和５９年特許願第１０９２７７号 ２、発明の名称 シート材料 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都台東区台東１丁目５番１号５、補正の対象 イ）明細書の［図面の簡単な説明」の欄６、補正の内容 イ）明細用の１図面の簡単な説明」の欄の補正

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）電気絶縁性ガラス状防湿皮膜を、少なくともその内
   面側に蒸着した耐熱性フィルムをその層構成中に含むシ
   ート材料であって、耐熱フィルムの表面と防湿皮膜表面
   のいずれかが白色であることを特徴とするシート材料。