JPS61110472A - 太陽電池モジユ−ル - 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、特に信頼性の高い安価な
太陽電池モジュールに関する。

従来例の構成とその問題点 最近エネルギー供給の一手段として太陽電池が注目され
ている。その理由は無限ともいえるクリーンな太陽エネ
ルギーから直接電気エネルギーが容易に取り出せるから
である。しかしながら現在では上記電気エネルギー製造
原価が高いため充分に普及する段階にまでは至っていな
い。しかし上記利点を応用した太陽電池モジュールが出
始め、次第に普及する兆が見えている。

太陽電池の実用化を計るに当っては、それによって作ら
れる電力の原価を下けるようにすることは勿論であるが
、作られた太陽電池モジュールの可使寿命をできる限り
長くできるようにしなければならない。即ち製品の長期
にわたる信頼性が高くなければならない。このため従来
から少い費用で太陽電池モジュールの信頼性、長期寿命
を向上させる努力が払われているが、未だ充分とはいえ
ない点があった。

もちろん質の高い原材料を十分に使い、ていねいな仕上
げにすれば、信頼性の高い太陽電池が得られるが、それ
ではモジュール全体の価格も上昇してしまう。

現在、実用に供せられている太陽電池モジュールを図示
して従来例を説明する。第１図はその模式断面図である
。１は単結晶シリコン素子で、このリード線で結線され
ている。結線されたものは全体的に透明な熱可塑性樹脂
３、例えばポリビニルブチラール樹脂もしくはエチレン
−酢酸ビニル共重合体の中に埋設され、太陽光側に白板
ガラス４、裏側に裏面保護膜５があてられている。そし
て側面はブチルゴム等の充てん剤を介して人ｅ枠６で保
護されている。裏面保護膜６の詳細な断面図を第２図に
示す。裏面保護膜５の中央にはλｌはく６１があり、そ
の両面には接着剤層５２を介してふっ素樹脂膜６３が積
層されている。これを用いた太陽電池モジュールは単結
晶シリコンセル１が高価な上に裏面保護膜６が高価であ
りその上熱可塑性樹脂３を必要とし全体的に非常に高価
になっている。従来の太陽電池モジュールでは、このよ
うに、耐久性のよい人ｅ−ふっ素樹脂膜等より成る裏面
保護膜を使用しているが、それには理由があった。即ち
、単結晶シリコン素子が円板状であり、円板状素子と円
板状素子の間にすきまが生じモジュールの全面を敷きつ
めることが不可能であり、その結果、素子と素子のすき
間の裏面保護膜５には直接、高エネルギーの太陽光が当
たり、その光エネルギーによって裏面保護膜が変色、ひ
び割れ、強度低下をおこし易かった。従って上質の耐光
性、耐熱性の有機高分子膜を使用する必要があったので
ある。ふっ素樹脂膜６３は光や熱に対して強い利点があ
るものの高価であること、その表面への接着が難しく、
接着剤層５２にも高価なものを使用しなければならない
難点もあった。

もちろん熱可塑性樹脂３との接着性が余りよくない弱点
もあった。

発明の目的 本発明は安価でしかも信頼性が高く、寿命の長い太陽電
池モジュールを提供することを目的とする。

発明の構成 本発明はガラス基板、該基板上に形成された薄膜形太陽
電池素子に網状絶縁体を内包する熱可塑性樹脂、人ｒ箔
（はく）を積層して成る太陽電池モジュールである。

また、特に熱可塑性樹脂として（Ａ）α、β−不飽和カ
ルボン酸あるいはその無水物によりグラフト変性した変
性ポリエチレンもしくは変性エチレン−不飽和エステル
共重合体と（Ｂ）ビニル芳香族炭化水素の重合体または
ノ・ロゲン化エチレンの重合体を混合してなる接着剤組
成物を成分とする熱可塑性樹脂を積層して成る太陽電池
モジュールである。

別の表現をすれば、ガラス基板上に形成された薄膜形太
陽電池素子の裏面をムｅ７５で保護された太陽電池モジ
ュールでムｅ箔と太陽電池素子の間に、網状絶縁物を介
して熱可塑性樹脂を入れて構成した太陽電池モジュール
である。また、特に上記のような接着剤組成物を成分と
する熱可塑性樹脂を使用して構成したモジュールである
。

熱可塑性樹脂には様々なものがあるが、ある物質には接
着するが、別の物質とは接着しにくい等の性質をもち、
太陽電池素子に使用できる熱可塑性樹脂の種類は限られ
る。その上に、その接着力だけでなく、各種の環境試験
に耐えるものとなると種類はさらに限られる。本発明は
新しい構造のものである上に特開昭５１−１３４７３２
に記載された接着剤組成物が、ガラス基板上に形成され
た薄膜形太陽電池素子、例えばＣｄＳ／ＣｄＴｅ形のも
しくはａ−Ｓｉ形の太陽電池素子によく接着するのみな
らず、ガラス基板、すなわち該薄膜形太陽電池素子を形
成させずに残しであるガラス基板の余白にも、さらにま
た人βはくにもよく接着し、各種環境試験にもよく耐え
ることを実験的に確めたことに基く。

実施例の説明 以下本発明を実施例を用いて説明する。

（実施例１） 第３図は本発明の太陽電池モジュールの要部断面図であ
る。ガラス基板１１の上に形成された太陽電池素子１２
の裏面に人β箔１３があてられている。ただし太陽電池
素子１２とムｅ箔１３の間には網状絶縁体１４が設けら
れその周辺は熱可塑性樹脂で満たされている。

ガラス基材１１としては、はうけい酸ガラス。

太陽電池素子１２としては主としてスクリーン印刷と熱
処理の繰り返しで形成できるＣｄＳ／ＣｄＴｅ系のもの
を用いた。光起電力素子１２の表面はガラス基材１１で
保護されているが、裏面はムｅ箔１３、網状絶縁体１４
．熱可塑性樹脂１６等より成る裏面保護膜で保護されて
いる。裏面保護膜は厚さ１００μｍのムｇ箔１３の上に
、厚さ約８５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）製の平織の網状絶縁体１４を内包するように、上面
（素子ｔＣ接触する方）２ｏｏμｍ　、下面（人ｅ　７
３に接触する方）１００μｍのエチレン−酢酸ビニル系
の熱可塑性樹脂１５が形成された積層膜を、素子に重ね
合わせ界面の空気を除いた状態で加圧加熱して付着させ
ている。この際、網状絶縁体１４が、合成樹脂の場合、
融けないことが必要である。熱可塑性樹脂１６は付着後
、厚さを減じている。ＰＥＴは網状でありかつ電気的絶
縁体である。網状であるためその網目を通じてその上側
と下側の熱可塑性樹脂１５は通じており、樹脂どうしは
よく接着されている。この網目を通じて熱可塑性１１！
ｌ脂１６は、網状絶縁体１４を内包しつつ一体のものと
なっている。ＰＥＴ製の網状絶縁体は光起電力素子１２
と人ｅ箔１３との接触を阻害し電気的導通を禁じる役目
を果している。

本発明の太陽電池を７６°Ｃ９９６％ＲＨ条件下で寿命
試験を行ったところ、初期時の特性が１０００時間後も
一４％以内に維持された。この太陽電池が上記のように
高温高湿下で強いのは、人ｅ箔が裏面からの湿気の侵入
を完全に防止し、かつ使用したエチレン−酢酸ビニル系
の熱可塑性樹脂が素子周辺で極薄になり、そこからの水
分の透過が防けられたから、つまり端面からの水分の侵
入が妨害されたためである。

（実施例２） 実施例１のＰＥＴ製の網状絶縁体１４の代りに厚さ約３
０μｍのレーヨン不織布の網状絶縁体１４を用いて、同
様の太陽電池モジュールを作成した。

上記同様の寿命試験を行ったところ、初期時の特性が１
０００時間後も一５％以内に維持された。

ＰＥＴ製の網状絶縁体１４の時よりやＸ悪い寿命特性が
得られたが、レーヨン不織布はＰＥＴより価格が非常に
低い利点がある。

（実施例３） 実施例１のエチレン−酢酸ビニル系の熱可塑性樹ＱＷ１
５の代りに（Ａ）α、β−不飽和カルボン酸あるいはそ
の無水物によりグラフト変性した変性ポリエチレンもし
くは変性エチレン−不剛和エステル共重合体と（Ｂ）ビ
ニル芳香族炭化水素の重合体またはハロゲン化エチレン
の重合体を混合してなる接着剤組成物、より具体的には
、次のようにして調製した接着剤組成物を使用した。す
なわち、メルトインデックス１５、酢酸ビニル含量１４
％のエチレン／酢酸ビニル共重合体（三井ポリケミカル
社製エバフレックス５５０）１００にりをキンレン２ｏ
ｏ１に加熱溶解し、これにアクリル酸４ＫＰと過酸化ベ
ンゾイルａ４に９を添加し、１２０’Ｃで３０分間攪拌
しながら反応させた。反応終了後、メタノール３０Ｑｅ
を注入してポリマーを析出分離し、メタノールで充分洗
浄したのち乾燥した。

このようにして得られたグラフト変性樹脂中のアクリル
酸含量は２１％であった。

次にこのグラフト変性樹１１１１００部にメルトインデ
ックス４のポリスチレン（東洋ポリスチレン製トーボレ
ックス５ＱＯ）１５部を配合し、押出機を用いて樹脂温
度１６０°Ｃで溶融混練したものを使用した。

実施例１と同様の寿命試験を行ったところ、初期時の特
性が１０００時間後も一２％以内に維持された。

（実施例４） 実施例３のＣｄＳ／ＣｄＴａ系太陽電池素子の代りにア
モルファス・シリコン（＆−８工）太陽電池素子を用い
て同様の太陽電池モジュールを作成した。

上記同様の寿命試験を行ったところ、初期時の特性が１
０００時間後も一４％以内に維持された。

発明の効果 本発明の太陽電池モジュールは上記のように、簡単な構
造であり、安価な上に寿命特性がすぐれている。従来は
、先にも記したようにムｌ箔に高価、高品質の接着剤を
用いて、高価、高品質のふっ素樹脂を張り合わせた裏面
保護膜を、ポリビニルブチラール等の熱可塑性樹脂を用
いて、素子にあてていた。この場合、寿命特性は非常に
すぐれているが、ふっ素樹脂、接着剤ともに高価な難点
をもっていた。これを解決するために、本発明において
は網状絶縁体を用いることによって、ム２箔と素子の間
の絶縁膜を省略した。従来は、この部分にふっ素樹脂膜
があてられていた。

網状絶縁体によって素子とＡＣ箔との絶縁が保たれるの
は勿論であるが、絶縁体が網状であるため、その網目を
通じて上側と下側の樹脂が通じ合い一体になるという特
徴が生じる。この上側と下側の樹脂が一体となるという
ことは、モジュール温度上昇を少なくし寿命保障の点で
非常に大きな効果を発揮する。単なる絶縁性の付与を目
的とするならば、絶縁性のフィルムの使用も考えられる
。

しかしフィルムを使う場合には素子との接着に用いられ
る熱可塑性樹脂とその絶縁性フィルムとの接着性やその
絶縁性フィルムとムＥ箔との接着性がよくなければなら
ず、その接着の信頼性も高くなければならない。厳しい
信頼性テストでは、この要件を満す接着剤の選択は可成
り難しいし、高価な材料に限定される。この要件を満す
ためには、しばしば絶縁性フィルム表面へのブライマー
塗布等がなされるが、それはコストアップの原因となる
。本発明によれば網状絶縁体の網目を通じて熱可塑性樹
脂が通じ合い、一体のものになるから網状絶縁体と熱可
塑性樹脂との接着性は問われず、りわんやブライマー処
理が不要となる効果がある。

場合によっては網状絶縁体と熱可塑性樹脂との間には接
着性は不要でさえあり素子とＡｄ箔との接着性が問題に
なるに過ぎない。網状絶縁体と熱可塑性樹脂との接着性
は余り問題にならないから、冷熱サイクルによるそれら
の間の剥離も問題にされず、それだけ信頼性の高いモジ
ュールが構成される。

ブライマー処理、接着剤等のコストを除外して、単に絶
縁体どうしを比較した場合、ふっ素樹脂フィルムは網状
絶縁体の２倍ないし２０倍しており、本発明のモジュー
ルはその点でも低価格になる利点をもっている。

次に、本発明の太陽電池モジュールは、その構造が単純
であるため、比較的接着力や防湿性のすぐれないエチレ
ン−酢酸ビニル系熱可塑性樹脂を使用してさえ、すぐれ
た寿命特性を示したが、特に（Ａ）α、β−不飽和カル
ボン酸あるいはその無水物によりグラフト変性した変性
ポリエチレンもしくは変性エチレン−不飽和エステル共
重合体と（Ｂ）ビニル芳香族炭化水素の重合体またはノ
・ロゲン化エチレンの重合体を混合してなる接着剤組成
物を熱可塑性樹脂を使用したものは、樹脂のすぐれた接
着性と防湿性が発揮され、総合的に安価で寿命特性のさ
らＫすぐれた太陽電池モジュールを与えた。この接着剤
組成物は特開昭６１−１３４７３２に記載されているよ
うに、すぐれた接着剤であるが、太陽電池素子に対して
も、その特性を低下させることが少いばかりでなく、よ
く保護する効果があった。特開昭５１−１３４７３２の
実施例に示された接着剤組成物して作成した太陽電池モ
ジュールは実施例３と同様の高い信頼性を示した。

ガラス基板上に形成された薄膜形太陽電池素子に裏面保
護膜をあてる場合、素子より太陽光側にはガラス基板が
存在するのみで、他の樹脂が入りこむ余地は全くない。

従って、本発明の場合、熱可塑性樹脂は透明である必要
はない。必要条件は素子裏面１周辺ガラス余白、ムｌ箔
への接着性がよく、防湿性がよいことである。ガラス基
板上に薄膜が形成される型の太陽電池素子は、一般には
余白部を除いて一面に形成さされるので、単結晶Ｓｉ太
陽電池素子の場合と違って、広いすき間が生ぜず、その
点でも光照射劣化による、変色、ひび割れ２強度低下を
おこす割合が、極度に低い。

本発明の熱可塑性樹脂は、もとよりふっ素樹脂フィルム
より耐光性は劣ると考えられるが、以上のような点から
太陽電池に使っても、問題は生じない。むしろ、太陽電
池素子裏面、ガラス、ムｅ箔への接着性がすぐれている
うえ、低価格で、太陽電池モジュールの低価格化に貢献
する。本発明の太陽電池モジュールは従来のものより薄
型に作れるので、熱の放散にすぐれ温度上昇が少いとい
う利点もある。

本発明の実施例のモジュール裏面はム４箔がむき出しに
なっているが、この面は既知の方法で保護することが推
奨される。樹脂コートや樹脂フィルムの張り合わせが可
能である。

本発明の実施例においてはＣｄＳ／ＣｄＴｅ系太陽電池
素子やａ−８ｌ型の太陽電池素子を引用したが、ガラス
基板上に形成するタイプの太陽電池素子に対しても、勿
論本発明は適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の太陽電池モジュールの模式断面図、第２
図は同モジュールの裏面保護膜の断面図、第３図は本発
明による太陽電池モジュールの要部断面歯である。 １・・・・・・単結晶シリコン素子、２・・・・・・リ
ード線、３・・・・・・熱可塑性樹脂、４・・・自白板
ガラス、５・・・・・・裏面保護膜、６・・・・・・Ａ
ｅ枠、６１・・・・・・Ａｄ箔（はく）、６２・・・・
・・接着剤層、６３・・・山ふっ素樹脂膜、１１・・・
・・・ガラス基板、１２・・・・・・太陽電池素子、１
３・・・・・・ムｅ箔、１４・・・・・・網状絶縁体、
１５・・・・・・熱可塑性樹脂。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス基板と、前記基板上に形成された薄膜形太
   陽電池素子と、網状絶縁体を内包する熱可塑性樹脂と、
   Ａｌ箔とより成る太陽電池モジュール。
2. （２）網状絶縁体の融点が熱可塑性樹脂の融点より高い
   ものである特許請求の範囲第１項記載の太陽電池モジュ
   ール。
3. （３）熱可塑性樹脂が（Ａ）α、β−不飽カルボン酸あ
   るいはその無水物によりグラフト変性した変性ポリエチ
   レンもしくは変性エチレン−不飽和エステル共重合体と
   （Ｂ）ビニル芳香族炭化水素の重合体またはハロゲン化
   エチレンの重合体を混合してなる接着剤組成物である特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の太陽電池モジ
   ュール。
4. （４）熱可塑性樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合体
   にアクリル酸をグラフト重合させたものとポリスチレン
   の混合されたものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第３項に記載の太陽電池モジュール。
5. （５）太陽電池素子がＣｄＳ／ＣｄＴｅ形もしくはａ−
   Ｓｉ形であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の太陽電池モジュール。