JPWO2013073637A1

JPWO2013073637A1 - 太陽電池モジュール

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Publication number: JPWO2013073637A1
Application number: JP2013515444A
Authority: JP
Inventors: 達章坂野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP5409966B2; WO2013073637A1

Abstract

発電性能を低下させずに、太陽電池モジュール内部に配置されている少なくとも配線部材または電極の錆の発生を低減することによって、耐久性がさらに向上された太陽電池モジュールを提供するために、受光面である第１面および該第１面に対して反対側に位置する第２面を有する太陽電池（例えば太陽電池素子１０）と、この太陽電池の第１面側に配置されている透光性の第１保護材１１と、太陽電池の第２面側に配置されている第２保護材１４と、太陽電池の第１面と第１保護材１１との間に配置されている第１封止材１２と、太陽電池の第２面と第２保護材１４との間に配置されている第２封止材１３とを備えているとともに、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方が、エチレン酢酸ビニル共重合体と、窒素を有する官能基を持ち受酸剤として機能する有機化合物とを含んでいる太陽電池モジュールとする。

Description

本発明はエチレン酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡという）を主成分とする封止材を用いた太陽電池モジュールに関する。

近年、資源の有効利用および環境問題の対策等の面から、太陽光を電気エネルギーに直接、変換する太陽電池モジュールが世界中で広く使用されており、この太陽電池モジュールのさらなる開発が進められている。

一般に、太陽電池モジュールは、透光性の受光面側保護材と裏面側保護材（バックカバー）との間に、受光面側に配置される封止材および裏面側に配置される封止材で挟まれた複数個の太陽電池素子を封止した構成とされている。

受光面側および裏面側のそれぞれの側に用いられる封止材としては、安価であり高い透明性および接着性を有するＥＶＡが好ましく用いられている（例えば特許第３４７３６０５号公報を参照）。

太陽電池モジュールが高温高湿の環境下または風雨に曝される室外等の環境下で長期に亘って使用されると、太陽電池モジュール内部に湿気または水等が浸入する場合がある。例えば、ＥＶＡからなる封止材を用いた場合には、ＥＶＡがその成分として酢酸ビニルを含むため、高温時における湿気または水等の浸入によって、ＥＶＡは経時的に加水分解して酢酸を生じ易い。そして、このようにして生じた酢酸が太陽電池モジュール内部に配置されている少なくとも配線部材または太陽電池素子の電極と接触して、これらの部材において錆の発生を促進させることが明らかになっている。

そこで、太陽電池モジュールの封止材に用いられる透明フィルムとして、平均粒径５μｍ以下である無機粉体の受酸剤を０．５質量％以下含むＥＶＡフィルムを用いることが提案されている（例えば特開２００５−２９５８８号公報を参照）。この受酸剤を含むＥＶＡフィルムによれば、酢酸の発生を抑制して、太陽電池モジュールの耐久性を向上させることが可能になる。

上述した通り、太陽電池モジュール内部に配置されている少なくとも配線部材または電極における錆の発生を低減して、太陽電池モジュールの耐久性を向上させるためには、受光面側および裏面側に用いられる封止材に受酸剤を添加するのが有効な手段である。

しかしながら、無機粉体の受酸剤の添加は封止材の透明性の低下を招く場合があるので、耐久性を向上させるために受酸剤を単に添加しただけでは太陽電池モジュールの発電性能を低下させる虞がある。

そこで、本発明は発電性能を低下させずに、太陽電池モジュール内部の少なくとも配線部材または電極における錆の発生を低減することによって、耐久性がさらに向上された太陽電池モジュールを提供することを目的の１つとする。

本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面である第１面および該第１面に対して反対側に位置する第２面を有する太陽電池と、該太陽電池の前記第１面側に配置されている透光性の第１保護材と、前記太陽電池の前記第２面側に配置されている第２保護材と、前記太陽電池の前記第１面と前記第１保護材との間に配置されている第１封止材と、前記太陽電池の前記第２面と前記第２保護材との間に配置されている第２封止材とを備えているとともに、前記第１封止材および前記第２封止材のうち少なくとも一方が、ＥＶＡと、窒素を有する官能基を持ち受酸剤として機能する有機化合物とを含んでいる。

上記構成の太陽電池モジュールによれば、前記第１封止材および前記第２封止材のうち少なくとも一方が、ＥＶＡと、受酸剤として機能する有機化合物とを含んでいることから、封止材の透明性を維持して発電性能が低下することなく、太陽電池モジュールの内部に配置されている少なくとも配線部材または電極における錆の発生を低減することができて、長期間に亘って高い発電性能を発揮することが可能であり、耐久性に優れた太陽電池モジュールを提供できる。

本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に示す図であり、受光面側から見た平面図である。本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態を模式的に示す図であり、図１におけるＡ−Ａ’線で切断した断面図である。

以下、本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面において、同様な構成要素については同一符号を付すものとし、重複した説明を省略する。また、図面は模式的に示したものであるので、各図における構成要素のサイズおよび位置関係等は適宜変更できる。

図１および図２に示すように、太陽電池モジュール２０は光が照射される側である受光面２０ａおよびこの受光面２０ａに対して反対側に位置する裏面２０ｂを有している。また、太陽電池モジュール２０の受光面２０ａおよび裏面２０ｂのそれぞれに面した主面に電極（表面電極１６，裏面電極１７）が配置されている太陽電池である太陽電池素子１０と、この太陽電池素子１０の受光面（おもて面）である第１面１０ａ側に配置されている透光性の第１保護材１１と、太陽電池素子１０の第１面１０ａに対して反対側に位置している裏面である第２面１０ｂ側に配置されている第２保護材１４と、太陽電池素子１０の第１面１０ａと第１保護材１１との間に配置されている第１封止材１２と、太陽電池素子１０の第２面１０ｂと第２保護材１４との間に配置されている第２封止材１３とを備えている。

そして、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方が、ＥＶＡと、窒素を有する官能基を持ち受酸剤として機能する有機化合物とを含んでいる。以下、窒素を有する官能基を持つ有機化合物を「有機窒素化合物」と称する。例えば、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方が、有機窒素化合物が含有されたＥＶＡから構成されていてもよい。また、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方が、配線部材または電極が配置されている部位の近傍に設けられた有機窒素化合物を含む第１領域と、その他の領域であるＥＶＡから成る第２領域とで構成されていてもよい。

上記太陽電池は、1枚の太陽電池素子１０でもよいし、図１および図２に示すように、複数個の太陽電池素子１０が互いに配線部材１５を介して直列または直並列に電気的に接続されている太陽電池素子ストリング等でもよい。太陽電池モジュール２０において、複数個の太陽電池素子１０同士は、隣接する一方の太陽電池素子１０の受光面側に配置されている電極と、他方の太陽電池素子１０の裏面側に配置されている電極とが、配線部材１５を介して電気的に接続されている。

なお、太陽電池モジュール２０は、第２保護材１４の外側に、太陽電池素子１０で発電された電力を外部に取り出すための端子ボックス（不図示）を備えていてもよい。

第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方に、ＥＶＡを含ませることによって、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方と、第１保護材１１または第２保護材１４との間の接着性を良好にすることができる。そして、太陽電池モジュール２０の内部への水分等の浸入を低減できる簡便な封止が実現される。

また、本実施形態では、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方に、酢酸等の酸を吸収したり、酢酸等の酸を中和する機能が高い、受酸剤として機能する有機窒素化合物を含ませている。

これにより、従来の無機粉体からなる受酸剤に比べて、有機窒素化合物は同じく有機物であるＥＶＡに対して均一に分散しやすい。

さらに、ＥＶＡの有機窒素化合物の含有率を多くしても、封止材の透明性を確保することができる。

これらのことから、太陽電池モジュール２０の発電性能を低下させずに、太陽電池モジュール２０の内部に配置されている少なくも配線部材１５または電極において錆の発生が低減された耐久性等に優れた太陽電池モジュール２０を提供できる。

具体的には、太陽電池素子１０の第１面１０ａ側に配置されている第１封止材１２がＥＶＡと有機窒素化合物とを含む場合には、１００質量部のＥＶＡに対して０．０１〜０．５質量部の有機窒素化合物を含有させることによって、第１封止材１２の透明性を確保することができて、発電性能を低下させずに、太陽電池モジュール２０の内部に配置されている少なくとも配線部材１５または電極において錆の発生が低減された耐久性等に優れた太陽電池モジュール２０を提供できる。

特に、第１封止材１２において、１００質量部のＥＶＡに対して０．０７５〜０．３質量部の有機窒素化合物を含有させることによって、第１面１０ａ側に配置される第１封止材１２の高い透明度を確保しつつ、太陽電池モジュール２０の内部に配置されている少なくとも配線部材１５または電極において錆の発生を低減することができて、発電性能をさらに向上させることができる。

また、太陽電池素子１０の第２面１０ｂ側に配置される第２封止材１３がＥＶＡと有機窒素化合物とを含む場合には、１００質量部のＥＶＡに対して０．０１質量部以上の有機窒素化合物を含ませることによって、発電性能を低下させずに、太陽電池モジュール２０の内部に配置されている少なくとも配線部材１５または電極において錆の発生が低減された太陽電池モジュール２０を提供できる。

特に、第２封止材１３において、１００質量部のＥＶＡに対して０．１５〜１．０質量部の有機窒素化合物を含ませることによって、太陽電池モジュール２０の内部に配置されている少なくとも配線部材１５または電極において錆の発生をさらに好適に低減することができる。

また、第１封止材１２および第２封止材１３の双方に対して、ＥＶＡと有機窒素化合物とを含ませてもよい。この場合、特に、第２封止材１３中のＥＶＡに対する有機窒素化合物の含有率が、第１封止材１２中のＥＶＡに対する有機窒素化合物の含有率よりも大きくするとよい。なぜなら、一般に第１保護部材１１よりも薄い第２保護材１４保護されている第２面１０ｂ側に配置された第２封止材１３側から水分が浸入しやすいからである。

有機窒素化合物としては、第１級アミン、第２級アミンおよび第３級アミンからなるアミン類、または、イミン類、アミド類、イミド類および＞Ｃ＝Ｎ?ＯＨで表される構造を有するオキシム等を挙げることができる。その他の有機窒素化合物としては、尿素に代表されるウレア結合を有する化合物、ピリジン、イミダゾールおよびカルバゾール等に代表される、窒素原子を有する、単環式、複素環式化合物もしくはそれらの誘導体、または、水酸化テトラメチルアンモニウム等の第４級アンモニウム塩を挙げることができる。

第１級アミンとしては、メチルアミン、エチルアミンおよびプロピルアミン等の、メチル基、エチル基およびプロピル基等のアルキル基、
または、エテニル基およびプロペニル基等のアルケニル基、
または、エチニル基、プロピニル基等のアルキニル基等を有する、炭素数１〜１８の飽和、不飽和脂肪族アミン、
または、メチレンジアミンおよびエチレンジアミン等のアミノ基を複数個有する、炭素数１〜１８の飽和、不飽和脂肪族アミン、
または、トリスヒドロキシメチルアミノメタンおよびエタノールアミン等のヒドロキシル基を含む置換基を有する、炭素数１〜１８の飽和、不飽和脂肪族アミン、
または、グリシン、アラニンおよびヒスチジン等が含まれるアミノ酸類、
または、グルコースおよびセルロース等の単糖類、多糖類のアミン誘導体、
または、アニリンおよびトルイジン等の芳香族アミン等が挙げられる。

第２級アミンとしては、ジエチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、ジエタノールアミン等の炭素数１〜１８の飽和脂肪族第２級アミンもしくは不飽和脂肪族第２級アミン、
または、ジフェニルアミン等の芳香族第２級アミン等が挙げられる。

第３級アミンとしてはトリエチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラエチルエチレンジアミン等の炭素数１〜１８の飽和脂肪族第３級アミンもしくは不飽和脂肪族第３級アミン、
または、トリフェニルアミン等の芳香族第３級アミン等が挙げられる。

イミン類としては、一般式（ＣＨ_２）_ｎＮＨで示されるエチレンイミン、ピペラジン等の環状第二級アミン、
または、Ｃ＝Ｎ二重結合を有するＮ−メチルエタンイミン、プロパン−２−イミン等が挙げられる。

アミド類またはイミド類としては、炭素原子数が４〜３０である飽和脂肪酸であるラウリル酸等、
または、不飽和脂肪酸であるリノール酸もしくはリノレン酸等、
または、芳香族である安息香酸、サリチル酸もしくはフタル酸等から合成される、アミドまたはイミドが挙げられる。

また、有機窒素化合物としては、上述した物質の縮合体、重合体または共重合体を挙げることができる。

第２封止材１３は着色剤をさらに含むものが好ましい。例えば、白色系の着色剤を用いることによって、太陽電池モジュール２０内部における第１封止材１２と第２封止材１３との界面における光の反射、または、着色剤による光の乱反射等によって、太陽電池素子１０同士の間に入射した光、または、太陽電池素子１０を通過した光等を乱反射させて、再度、太陽電池素子１０に入射させることができる。これにより、太陽電池モジュール２０に入射した光の利用効率が高まるので、太陽電池モジュール２０の発電性能を向上させることができる。また、暗色系の着色剤を用いることによって、太陽電池モジュール２０の受光面側から確認できる第２封止材１３が太陽電池素子１０と同系色となるため、太陽電池モジュール２０の外観上の美観を向上させることができる。

着色剤としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、亜鉛華（酸化亜鉛）、鉛白（塩基性炭酸鉛）、リトポン、バライト、沈降性硫酸バリウムもしくは石膏等の白色着色剤、
または、ウルトラマリン等の青色着色剤、
または、カーボンブラック等の黒色着色剤、
または、ガラスビーズおよび光拡散剤等の乳白色着色剤等を使用することができる。これらの中でも、特に白色着色剤を使用するのが発電性能を向上させる点で好ましい。

着色剤は、第２封止材１３に含まれる１００質量部のＥＶＡに対して、好ましくは２〜１０質量部、より好ましくは３〜６質量部含まれることとする。そして、着色剤の平均粒子径は０．０１〜１０μｍとして、特に０．１〜５μｍとするのが好ましい。これにより入射光の利用効率を高くすることができる。なお、着色剤の平均粒子径は第２封止材１３の断面を透過型電子顕微鏡を用いて倍率１００万倍程度で観測することによって、少なくとも１００個の着色剤の投影面積円相当径を求めた平均値とする。

第２封止材１３はさらに滑剤を含むのが好ましい。これにより、封止材の接着性が向上して、太陽電池モジュール２０内部へ水分等が浸入するのを低減することが可能となる。

滑剤としてはホスファイト系化合物を用いることが好ましい。ホスファイト系化合物としては、デシルホスファイト等のアルキルホスファイト、デシルアシッドホスフェート、フェニルアシッドホスフェート等のアルキルもしくはアリールアシッドホスフェート、
トリヘキシルホスフェート、トリクレシルホスフェート等のトリアルキルもしくはトリアリールホスフェート、または、ジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。

滑剤の含有量は、第２封止材１３に含まれる１００質量部のＥＶＡに対して、０．０１〜５．０質量部、特に０．１〜０．４質量部であるのが好ましい。

第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方はＥＶＡを含んでいる。ＥＶＡにおける酢酸ビニルの含有量は、１００質量部のＥＶＡに対して、２０〜３５質量部、さらには２２〜３０質量部、特に２４〜２８質量部とするのが好ましい。酢酸ビニルの含有量を上記範囲とすることによって、高温で架橋硬化させた場合に得られる封止材の透明性を確保することできる。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方は架橋剤をさらに含むのが好ましい。これによりＥＶＡを架橋硬化させることができて、耐久性を向上することができる。

架橋剤としては接着力、透明性、耐湿性および耐貫通性の温度依存性が改善された封止材が得られることから、有機過酸化物を用いるのが好ましい。

有機過酸化物としては、１００℃以上の温度で分解してフリーラジカルを発生するものであれば使用することができる。有機過酸化物は、一般に、成膜温度、組成物の調整条件、硬化温度、被着体の耐熱性および貯蔵安定性等を考慮して選択される。特に、半減期１０時間の分解温度が７０℃以上のものが好ましい。

有機過酸化物としては、樹脂の加工温度・貯蔵安定性の観点から、例えば、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、３−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（２−エチルヘキサノイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、ジクミルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキサイド、α，α′−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、α，α′−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、２，２−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキサイド等が好ましく挙げられる。これらは１種単独で用いられてもよく、２種以上を混合して用いられてもよい。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方における架橋剤の含有量は、１００質量部のＥＶＡに対して、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．５〜２質量部であることとする。架橋剤の含有量を上記範囲とすることによって、封止材の透明性を維持しつつ、共重合体との相溶性を良くすることができる。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方は、必要に応じて、さらに架橋助剤を含んでいてもよい。架橋助剤は、ＥＶＡのゲル分率を向上させて、耐久性を向上させることができる。

架橋助剤（官能基としてラジカル重合性基を有する化合物）としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート等の３官能の架橋助剤の他、（メタ）アクリルエステル（例えば、ＮＫエステル等）の単官能または２官能の架橋助剤等を挙げることができる。これらの内、特にトリアリルシアヌレートまたはトリアリルイソシアヌレートが好ましく、特にトリアリルイソシアヌレートが好ましい。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方における架橋助剤の含有量は、１００質量部のＥＶＡに対して、０．１〜３質量部、特に０．１〜２．５質量部とするのが好ましい。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方は、太陽電池モジュール２０の内部の封止性能を考慮すると、優れた接着力を有するのが好ましい。したがって、第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方は接着向上剤をさらに含んでいるのがよい。

接着向上剤としてはシランカップリング剤を用いることができる。これにより優れた接着力を有する封止材を形成することが可能となる。シランカップリング剤としてはγ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランを挙げることができる。これらシランカップリング剤は単独または２種以上組み合わせて使用することができる。これらの内、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが特に好ましく用いることができる。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方におけるシランカップリング剤の含有量は、１００質量部のＥＶＡに対して、０．１〜０．７質量部、特に０．１５〜０．６５質量部であることが好ましい。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方は、膜の種々の物性（機械的強度、透明性等の光学的特性、耐熱性、耐光性、架橋速度等）の改良または調整のため、必要に応じて、可塑剤、アクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物およびエポキシ基含有化合物等から選択される１種以上の添加剤をさらに含んでいてもよい。

可塑剤としては特に限定されるものではないが、一般に多塩基酸のエステル、多価アルコールのエステルが使用される。その例としては、ジオクチルフタレート、ジヘキシルアジペート、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルブチレート、ブチルセバケート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、トリエチレングリコールジペラルゴネートを挙げることができる。可塑剤は上記のうちの１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。第１封止材１２または第２封止材１３のそれぞれにおける可塑剤の含有量は、１００質量部のＥＶＡに対して５質量部以下の範囲が好ましい。

アクリロキシ基含有化合物およびメタクリロキシ基含有化合物としては、一般にアクリル酸またはメタクリル酸の誘導体であり、例えばアクリル酸またはメタクリル酸のエステルを挙げることができる。エステル残基の例としてはメチル、エチル、ドデシル、ステアリル、ラウリル等の直鎖状のアルキル基、シクロヘキシル基、テトラヒドルフルフリル基、アミノエチル基、２−ヒドロキシエチル基、３−ヒドロキシプロピル基、３−クロロ−２−ヒドロキシプオピル基を挙げることができる。

また、エステルとしては、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール、アクリル酸またはメタクリル酸のエステルも挙げることができる。

エポキシ基含有化合物としては、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェノール（エチレンオキシ）グリシジルエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、グリシジルメタクリレートまたはブチルグリシジルエーテル等を挙げることができる。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方におけるアクリロキシ基含有化合物、メタクリロキシ基含有化合物、またはエポキシ基含有化合物の含有量は、それぞれ１００質量部のＥＶＡに対して、０．５〜５質量部、特に１〜４質量部であるのが好ましい。

さらに、第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方は、紫外線吸収剤、光安定剤および劣化抑制剤を含んでいてもよい。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方が紫外線吸収剤を含むことによって、照射された光等の影響によってＥＶＡが劣化し、封止材が黄変するのを抑制することができる。紫外線吸収剤としては特に制限されないが、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−ドデシロキシベンゾフェノン、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２′−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく挙げられる。なお、第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方のそれぞれにおけるベンゾフェノン系紫外線吸収剤の含有量は、１００質量部のＥＶＡに対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方が光安定剤を含むことによっても、照射された光等の影響によってＥＶＡが劣化して、封止材が黄変するのを抑制することができる。光安定剤としては、ヒンダードアミン系と呼ばれる光安定剤を用いることが好ましく、例えば、ＬＡ−５２、ＬＡ−５７、ＬＡ−６２、ＬＡ−６３ＬＡ−６３ｐ、ＬＡ−６７、ＬＡ−６８（これらはいずれも株式会社ＡＤＥＫＡ製）、Ｔｉｎｕｖｉｎ７４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ７７０、Ｔｉｎｕｖｉｎ７６５、Ｔｉｎｕｖｉｎ１４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ６２２ＬＤ、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ９４４ＬＤ（これらはいずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製）、ＵＶ−３０３４（Ｂ．Ｆ．グッドリッチ社製）等を挙げることができる。なお、上記光安定剤は単独で使用しても、２種以上組み合わせて用いてもよい。第１封止材１２または第２封止材１３のそれぞれにおける光安定剤の配合量は、１００質量部のＥＶＡに対して０．０１〜５質量部であることが好ましい。

劣化抑制剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ′−ヘキサン−１，６−ジイルビス〔３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオナミド〕等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤、ラクトン系熱安定剤、ビタミンＥ系熱安定剤またはイオウ系熱安定剤等が挙げられる。

第１封止材１２の厚さは第２封止材１３の厚さよりも厚いことが好ましい。これにより太陽電池モジュール２０に加わった応力を第１封止材１２が第２封止材１３よりも多く吸収できる。このため、第１封止材１２と第１保護材１１との界面における剥離によって、太陽電池モジュール２０の内部に水分等が浸入するのを抑制することができて、錆の発生を好適に低減することが可能となる。第１封止材１２の厚さは、０．４ｍｍ〜１．２ｍｍ、特に０．６ｍｍ〜１．０ｍｍとするのが好ましい。一方、第２封止材１３の厚さは、第１封止材１２よりも薄くて、且つ０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ、特に０．４ｍｍ〜０．６ｍｍとするのが好ましい。

上述した第１封止材１２および第２封止材１３を形成するには、公知の方法に準じて行なえばよい。例えば、上述した各種成分を含む組成物を、通常の押出成形またはカレンダ成形（カレンダリング）等の成形方法によってシート状体を製造することができる。特に、押出成形等の成形方法を用いて加熱圧延することによって成形する場合、このときの加熱は一般に５０〜９０℃の範囲である。

着色剤を含む第２封止材１３を作製する場合には、予め高濃度の着色剤をＥＶＡと混合してマスターバッチを作製して、このマスターバッチに上述した他の成分をさらに混合して組成物を得るのが着色剤を高く分散する上で好ましい。

また、前記組成物を溶剤に溶解させて、この溶液を適当な塗布機（コーター）で適当な支持体上に塗布して、その後、乾燥させて塗膜を形成することによってシート状体を得ることもできる。

以上のようにして、第１封止材１２および第２封止材１３の間に太陽電池素子１０等の被封止部材を介在させて、この被封止部材を封止することができる。

太陽電池素子１０は、光を受けて発電するものであり、一般的な太陽電池モジュール２０では高い起電力を得るために、複数の太陽電池素子１０を直列または直並列に接続されて、第１封止材１２および第２封止材１３の間に封止される。

第１封止材１２および第２封止材１３を用いた太陽電池モジュール２０の構造は、特に制限されないが、図１および図２に示すように、第２保護材１４、第２封止材１３、太陽電池素子１０、第１封止材１２、および透光性の第１保護材１１が、これらの順に配置された構造である。換言すれば、上記太陽電池モジュール２０の構造は、透光性の第１保護材１１を被覆する第１封止材１２と、第２保護材１４を被覆する第２封止材１３とを有しており、第１封止材１２および第２封止材１３の双方に接触するように、第１封止材１２および第２封止材１３の間に太陽電池素子１０が配置されている。

第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方に含まれるＥＶＡを架橋硬化させることによって、これらの第１封止材１２および第の封止材１３の間に太陽電池素子１０を好適に封止することができる。なお、太陽電池素子１０は、シリコン発電素子のような単結晶または多結晶シリコン基板からなる太陽電池素子だけでなく、アモルファスシリコン等の薄膜太陽電池素子または銅−インジウム−ガリウム−セレンの化合物からなるＣＩＧＳもしくはＣｄＴｃ等の材料で形成された太陽電池素子でもよい。また、太陽電池素子１０は裏面のみに電極を有するバックコンタクト構造を採用したものであっても構わない。

太陽電池モジュール２０において、太陽電池素子１０を十分に封止するには、透光性の第１保護材１１、第１封止材１２、太陽電池素子１０、第２封止材１３および第２保護材１４をこの順で積層して、得られた積層体を加熱加圧等の常法に従って、第１封止材１２および第２封止材１３を硬化させればよい。

加熱加圧するには、例えば、積層体を真空ラミネータで温度１３５〜１８０℃、好適には１４０〜１８０℃、さらに好適には１５５〜１８０℃において、脱気時間０．１〜５分間、プレス圧力１１〜１４７ｋＰａ、プレス時間５〜１５分間の条件で圧着すればよい。

透光性の第１保護材１１は、例えば、珪酸塩ガラス等のガラス基板であるのがよい。ガラス基板の厚さは、０．１〜１０ｍｍが一般的であり、０．３〜５ｍｍが好ましい。ガラス基板は一般に、化学的に或いは熱的に強化させたものであってもよい。

第２保護材１４は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のプラスチックフィルムであるが、耐熱性、耐湿熱性を考慮してフッ化ポリエチレンフィルム、特にフッ化ポリエチレンフィルム／Ａｌ／フッ化ポリエチレンフィルムをこの順で積層させたフィルムが好ましい。

なお、太陽電池モジュール２０は透光性の第１保護材１１、第２保護材１４、および太陽電池素子１０等の封止材以外の部材については、従来公知の太陽電池モジュール２０と同様の構成を有していればよく、特に制限されない。

以上、本発明に係る実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。

例えば、第１封止材１２が受酸剤として機能する有機窒素化合物を含むＥＶＡからなり、第２封止材１３はＥＶＡを用いず、非エステル系の熱可塑性樹脂からなる太陽電池モジュールであっても構わない。この非エステル系の熱可塑性樹脂とは、例えば、エチレン−α−オレフィン共重合体を主成分とし、ポリエチレン化合物を重合した熱可塑性樹脂である。また、加水分解によって酢酸等の腐食生成物を生じず、太陽電池素子１０に加わる衝撃を緩和する柔軟性を持つものであればよく、重合する化合物はポリエチレン化合物に代えて、環状オレフィン化合物またはビニル芳香族化合物、ポリエン化合物、プロピレン化合物、ブテン化合物、ヘキセン化合物もしくはオクテン化合物を用いてもよく、または、これらのうち１種以上を重合して用いてもよい。なお、プロピレン化合物とはエチレン−α−オレフィン共重合体と重合したプロピレンであり、同様にブテン化合物はエチレン−α−オレフィン共重合体と重合したブテンであり、ヘキセン化合物とはエチレン−α−オレフィン共重合体と重合した１−ヘキセンであり、オクテン化合物とはエチレン−α−オレフィン共重合体と重合した１−オクテンである。

このような第２封止材１３は、第１封止材１２との相違点として、エステル系の酢酸ビニルを含まないことから、吸湿による加水分解に伴って、腐食性生成物である酢酸を生じることがない。なお、第１封止材１２に非エステル系の熱可塑性樹脂を、第２封止材１３に受酸剤として機能する有機窒素化合物を含むＥＶＡを用いても構わないが、透明性を考慮すれば、第１封止材１２にＥＶＡを用いることが好ましい。

また、有機窒素化合物は、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方において、封止材中に均一に分散させるのではなく、太陽電池素子１０側、特に太陽電池素子１０に配置されている電極および配線部材１５側に、その含有量が他の領域よりも多くなるように偏在させるようにしてもよい。

この場合、まず、例えば太陽電池素子１０を十分に封止する前に、電極および配線部材１５の上に予め有機窒素化合物の濃度が高い封止材を配置しておき、少なくとも第１封止材１１または第２封止材１２の一部を形成しておく。その後、第１保護材１１、（残りの）第１封止材１２となる部材、太陽電池素子１０、（残りの）第２封止材１３となる部材および第２保護材１４をこの順で積層して積層体を形成する。そして、上述したように、得られた積層体を加熱加圧等常法に従って、第１封止材１２および第２封止材１３を硬化させればよい。

このようにして、第１封止材１２および第２封止材１３のうち少なくとも一方において、有機窒素化合物が太陽電池素子１０側に偏在させることによって、有機窒素化合物の全体の含有量を少なくすることができて、少なくとも配線部材１５または電極における錆の発生を確実に効果的に低減することができる。ひいては、発電性能を低下させずに耐久性等を向上させた優れた太陽電池モジュールを提供することができる。

次に、上述した実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。

まず、以下に述べる製造方法によって、１個の太陽電池素子１０を備えた太陽電池モジュール２０である試料Ｎｏ．１−１５を作製した。

太陽電池素子１０に用いる半導体基板として、平面視した場合に正方形であり、その正方形の１辺が約１５６ｍｍ、厚さが約２００μｍの多結晶シリコン基板を各試料につき５個を用意した。これらの多結晶シリコン基板は、ボロンをドープすることによって、比抵抗１．５Ω・ｃｍ程度のｐ型の導電型を呈するようにした。

また、この多結晶シリコン基板における第１面１０ａ側に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて凹凸構造（テクスチャ）を形成した。次に、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ_３）を拡散源とした気相熱拡散法によってリンを拡散させて、シート抵抗が９０Ω／□程度のｎ型層を各多結晶シリコン基板の第１面１０ａ側に形成した。

太陽電池素子１０の第１面１０ａに形成した表面電極１６は、銀からなる導電性ペーストを、図１に示すような直線状パターンにスクリーン印刷法で塗布した後に乾燥させて焼成して作製した。

また、太陽電池素子１０の第２面１０ｂに形成した裏面電極１７は、まず、アルミニウムからなる導電性ペーストを所定領域にスクリーン印刷法で塗布した後に乾燥させて表面電極１６と同時に焼成して形成した。その後、銀からなる導電性ペーストを、表面電極１６と同様な形状の直線状パターンにスクリーン印刷法で塗布した後に乾燥させて焼成して裏面電極１７を形成した。その後、太陽電池素子１０の表面電極１６および裏面電極１７に、所定長さの銅箔からなるリード線をハンダ付けした。

次に、大きさ約１８０ｍｍ角、厚さ約３．２ｍｍの白板強化ガラスの第１保護材１１、後述する第１封止材１２、上記太陽電池素子１０、後述する第２封止材１３および厚さ約０．３ｍｍのＰＥＴからなるフィルム状の第２保護材１４を、この順で積層して、得られた積層体を下記の加熱加圧法によって、第１封止材１２および第２封止材１３を軟化させて、その後一体化して太陽電池モジュール２０を作製した。なお、太陽電池素子１０の表面電極１６および裏面電極１７にハンダ付けしたリード線は、太陽電池モジュール２０が完成した後、その出力特性を測定できるように、この積層体の外側に導出した。

ここで、第１封止材１２および第２封止材１３はいずれもＥＶＡからなるものであり、ＥＶＡ中に受酸剤を添加した場合、表１に示すように、１００質量部のＥＶＡに対する有機窒素化合物（ジエタノールアミン）の含有率（質量部）を設定した。また、第１封止材１２の厚さは０．７ｍｍとし、第２封止材１３の厚さは０．５ｍｍとした。

上記積層体の加熱加圧は、積層体を真空ラミネータで、温度約１７０℃において、脱気時間約３分間、プレス圧力約１０８ｋＰａ、プレス時間約７分間の条件で圧着を行った。

次に、試料Ｎｏ．１−１５（各試料５個）の太陽電池モジュールを、温度１２５℃、相対湿度９５％の恒温恒湿試験機に投入して、表１に示すように、初期出力（０時間）、２００時間後および４００時間後における出力を測定して各試料の平均値を求めた。さらに、各試料を上記恒温恒湿試験機に投入してから４００時間後の出力の維持率について、４００時間後の出力を初期出力で除した値（以下、出力維持率という）を表１に示す。なお、出力の測定はＪＩＳＣ８９１３に準拠して、ＡＭ（Air Mass）１．５および１００ｍＷ／ｃｍ^２の照射の条件下にて行った。

また、試料Ｎｏ．１−１５について、太陽電池素子１０の表裏に設けた電極の劣化について目視により観察した。

表１に示すように、第１封止材１２および第２封止材１３の双方に上記有機窒素化合物を添加しなかった太陽電池モジュール２０の試料Ｎｏ．１５では、出力維持率が０．６５０と低い値であり、さらに太陽電池素子１０の電極の劣化を目視で確認した。この結果に対して、第１封止材１２および第２封止材１３の少なくとも一方に、上記有機窒素化合物を添加した太陽電池モジュールの試料Ｎｏ．１−１４では、いずれも出力維持率が０．７００以上であり、太陽電池素子１０の電極の劣化も確認されず、太陽電池モジュール２０の耐久性が向上したことを確認した。

また、試料Ｎｏ．１−１４の内、第１封止材のＥＶＡにのみ受酸剤を含有させる場合、特に上記有機窒素化合物の含有率が０．０７５質量部以上０．３質量部以下では初期出力が４．１０４Ｗ以上であり、かつ出力維持率が０．９６５以上であり、太陽電池モジュール２０の良好な初期特性および耐久性を確認した。

また、試料Ｎｏ．８−１３の内、第２封止材のＥＶＡにのみ受酸剤を含有させる場合、特に上記有機窒素化合物の含有率が０．１５質量部以上１質量部以下では初期出力が４．１２３Ｗ以上で、かつ出力維持率が０．９５０以上であり、太陽電池モジュール２０の良好な耐久性を確認することができた。また有機窒素化合物の含有率が０．０１質量部以下および１．５質量部のものでは、出力維持率が０．８９３以下の低い値であった。これは有機窒素化合物の含有率が小さすぎたためか、含有率が大きすぎてＥＶＡの重合が不十分となり太陽電池モジュール２０の耐久性が低下したと思われる。

さらに、試料Ｎｏ．１４からわかるように、上記有機窒素化合物は第１封止材１２および第２封止材１３の双方に含有させてもよく、その傾向は第１封止材１２および第２封止材１３の一方に有機窒素化合物を含有させた試料と同様であることを確認した。

１０：太陽電池素子
１１：第１保護材
１２：第１封止材
１３：第２封止材
１４：第２保護材
１５：配線部材
２０：太陽電池モジュール

本発明に係る太陽電池モジュールは、受光面である第１面および該第１面に対して反対側に位置する第２面を有する太陽電池と、該太陽電池の前記第１面側に配置されている透光性の第１保護材と、前記太陽電池の前記第２面側に配置されている第２保護材と、前記太陽電池の前記第１面と前記第１保護材との間に配置されている第１封止材と、前記太陽電池の前記第２面と前記第２保護材との間に配置されている第２封止材とを備えているとともに、前記第１封止材および前記第２封止材のうち少なくとも一方が、ＥＶＡと、窒素を有する官能基を持ち受酸剤として機能する有機化合物であるジエタノールアミンとを含んでいる。

Claims

受光面である第１面および該第１面に対して反対側に位置する第２面を有する太陽電池と、
該太陽電池の前記第１面側に配置されている透光性の第１保護材と、
前記太陽電池の前記第２面側に配置されている第２保護材と、
前記太陽電池の前記第１面と前記第１保護材との間に配置されている第１封止材と、
前記太陽電池の前記第２面と前記第２保護材との間に配置されている第２封止材とを備えているとともに、
前記第１封止材および前記第２封止材のうち少なくとも一方が、エチレン酢酸ビニル共重合体と、窒素を有する官能基を持ち受酸剤として機能する有機化合物とを含んでいる太陽電池モジュール。
前記有機化合物がジエタノールアミンである請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記第１封止材が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体と前記有機化合物とを含んでおり、１００質量部の前記エチレン酢酸ビニル共重合体に対して０．０７５〜０．３質量部の前記有機化合物を含んでいる請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
前記第２封止材が、前記エチレン酢酸ビニル共重合体と前記有機化合物とを含んでおり、１００質量部の前記エチレン酢酸ビニル共重合体に対して０．１５〜１．０質量部の前記有機化合物を含んでいる請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記第１封止材および前記第２封止材が、エチレン酢酸ビニル共重合体と、窒素を有する官能基を持ち受酸剤として機能する有機化合物とを含んでおり、前記第２封止材中の前記エチレン酢酸ビニル共重合体に対する前記有機化合物の含有率が、前記第１封止材中の前記エチレン酢酸ビニル共重合体に対する前記有機化合物の含有率よりも大きい請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記第２封止材が着色剤をさらに含んでいる請求項１乃至５のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記第２封止材が滑剤をさらに含んでいる請求項１乃至６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記滑剤がホスファイト系化合物である請求項７に記載の太陽電池モジュール。
前記第１封止材の厚さが前記第２封止材の厚さよりも厚い請求項１乃至８のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記第１封止材および前記第２封止材のうち少なくとも一方において、前記有機化合物が前記太陽電池側に偏在している請求項１乃至９のいずれかに記載の太陽電池モジュール。