WO2013190823A1 - 太陽電池モジュール - Google Patents

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WO2013190823A1
WO2013190823A1 PCT/JP2013/003776 JP2013003776W WO2013190823A1 WO 2013190823 A1 WO2013190823 A1 WO 2013190823A1 JP 2013003776 W JP2013003776 W JP 2013003776W WO 2013190823 A1 WO2013190823 A1 WO 2013190823A1
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WO
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solar cell
sealing portion
cell module
porous body
nonwoven fabric
Prior art date
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PCT/JP2013/003776
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English (en)
French (fr)
Inventor
辻村　英之
直倫 大橋
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
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Priority to JP2014520950A priority patent/JP6089214B2/ja
Priority to US14/404,623 priority patent/US20150187977A1/en
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    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
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    • H01L31/049—Protective back sheets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a structure for protecting a solar cell element in a solar cell module.
  • FIG. 1 A cross-sectional view of a commonly used solar cell module is shown in FIG. 1
  • a solar cell element 103 such as silicon, gallium-arsenic, copper-indium-selenium or the like is sandwiched and fixed between the lower sealing portion 101 and the upper sealing portion 102, and further, the surface as the uppermost protective member 105 on the sunlight irradiation side
  • a glass plate and a back sheet 106 are packaged on the back surface.
  • the solar cell sealing material (the lower sealing portion 101 and the upper sealing portion 102) needs to be transparent in order to guide light to the solar cell element 103. Moreover, since it installs in the field, it is requested
  • a sealing material an ethylene / vinyl acetate copolymer having a high vinyl acetate content is often used from the viewpoints of flexibility, transparency, and the like. A configuration in which a sealing material is disposed is most often used.
  • the solar cell elements 103 and the solar cell elements 103 are arranged by laminating an aluminum thin film on the back sheet 106 disposed on the back surface or by depositing a metal film. It is devised to reflect the solar energy that has passed through and increase the conversion efficiency even a little.
  • the lower sealing portion 101 disposed on the back surface side with respect to the solar light irradiation surface of the solar cell element 103 contains a solar reflective material such as titanium oxide to reflect the solar light so that the irradiation efficiency is improved.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of a solar cell module
  • FIG. 7B is a perspective view of a partially exploded solar cell module.
  • the lower sealing portion 101 is mixed into the upper sealing portion 102, and the protruding portion 110 is on the upper surface of the solar cell element 103. In this case, if the lower sealing portion 101 is added with light reflection, the light is blocked, the light irradiated to the solar cell element 103 is reduced, and the efficiency is deteriorated.
  • the solar cell module is heated, and when the temperature reaches a high temperature, the sealing material in the module flows, and the protruding portion 110 is generated as described above.
  • a back sheet, a first sealing portion located on the back sheet, a porous body provided on the first sealing portion, and a solar cell located on the porous body A solar cell module including an element, a second sealing portion located on the solar cell element, and an external protection portion located on the second sealing portion is used.
  • the opaque lower sealing material does not protrude from the solar irradiation surface side of the solar cell element due to the laminated structure in which the porous body is sandwiched between the two sealing materials.
  • the laminated structure of the laminated sealing material can be maintained. Further, even under a reliability test in which heat is applied from the outside such as a heat cycle, the softened lower sealing material is difficult to flow. As a result, it is possible to realize a solar cell module in which the generation of the protruding portion of the opaque lower sealing material is unlikely to occur and the power generation efficiency does not decrease.
  • FIG. 1 is a three-dimensional layer diagram of the solar cell module according to the first embodiment.
  • 2A is a cross-sectional view of the layer configuration of the solar cell module according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is an enlarged view of a broken line part of FIG. 2A.
  • 3A is a three-dimensional layer configuration diagram of the solar cell module according to Embodiment 2.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an opening shape of the porous body according to the second embodiment.
  • 4A is a cross-sectional view of the layer structure of the solar cell module according to Example 2 of Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 4B is an enlarged view of a broken line part of FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the layer structure of the solar cell module in the case where voids are generated when the sealing material does not penetrate into the nonwoven fabric.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the layer structure of a conventional solar cell module.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of a layer structure of a conventional solar cell module in the case where an opaque sealing material covers a sunlight irradiation surface.
  • FIG. 7B is a three-dimensional layer configuration diagram of a conventional solar cell module when an opaque sealing material covers the sunlight irradiation surface.
  • FIG. 1 is a perspective view of a state where a part of the solar cell module of Embodiment 1 is peeled
  • FIG. 2A is a sectional view thereof
  • FIG. 2B is an enlarged sectional view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. 2A. It is.
  • the solar cell module according to Embodiment 1 includes a solar cell element 103, an upper sealing portion 102 located above the solar cell element 103, a porous body 104 located below the solar cell element 103, and a porous body.
  • the lower sealing portion 101 is positioned below the upper sealing portion 102
  • the uppermost protection member 105 is positioned above the upper sealing portion 102
  • the back sheet 106 is positioned below the lower sealing portion 101.
  • the solar cell element 103 is sandwiched between the upper sealing portion 102 and the lower sealing portion 101.
  • a dotted line in FIG. 2B indicates an interface 115 between the upper sealing portion 102 and the lower sealing portion 101.
  • the solar cell element 103 is sandwiched between the sheet-like upper sealing portion 102, the sheet-like porous body 104, and the sheet-like lower sealing portion 101, and above and below the sheet-like uppermost protective member 105, and Then, vacuum lamination is performed in a state where the sheet-like back sheet 106 is laminated to form a solar cell module.
  • the upper sealing portion 102 used in Embodiment 1 uses a polymer material having a total light transmittance of at least 50% or more. If it is lower than 50%, the rate at which light reaches the solar cell element 103 is low and cannot be used. Therefore, the upper sealing portion 102 is preferably as highly transparent as possible.
  • the lower sealing portion 101 is a lower portion of the solar cell element 103 and does not require high total light transmittance. A polymer material having better bonding property to the upper sealing portion 102 is used.
  • the polymer material generally used as the sealing material is a material mainly composed of ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA), and the lower sealing portion 101 is made of ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA).
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • a material that makes it easier to reflect sunlight by mixing an ultraviolet reflective filler such as titanium oxide into a material mainly composed of titanium dioxide is used.
  • Examples of other resin components for the sealing portion include ethylene / unsaturated carboxylic acid copolymer or its ionomer, silicone resin, polyvinyl butyral, thermoplastic polyurethane resin, polyolefin resin, etc. These may be used in combination for the lower sealing portion 101 and the upper sealing portion 102.
  • the lower sealing portion 101 contains an antioxidant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a colorant, a light diffusing agent, a flame retardant, a discoloration inhibitor, a silane coupling agent, etc. in order to improve durability. You may use additional ones.
  • the porous body 104 is porous and may be a sheet, but an organic nonwoven fabric is particularly preferable.
  • the organic nonwoven fabric is a polyethylene terephthalate fiber, a polyolefin fiber, a long fiber nonwoven fabric entangled with two or more kinds of fibers, or a short fiber nonwoven fabric, and a spunbond nonwoven fabric, a wet nonwoven fabric, a needle nonwoven fabric, or the like is used. Can do.
  • the porous body 104 is configured by combining two or more organic fibers having SP values close to the respective sealing materials.
  • the affinity of the organic nonwoven fabric of the sealing material is increased. This is preferable in order to suppress the fluidity.
  • solubility parameter is a value defined by the regular solution theory introduced by Hildebrand, and is a value that is a measure of the solubility of the binary solution. Also called solubility parameter, solubility parameter, and Hildebrand parameter.
  • the porous body 104 is not limited to a non-woven fabric, and may be porous and sheet-like, and further better if the SP value is within the above range. What knitted various fibers may be sufficient.
  • fibers may be woven regularly such as plain weave, twill weave, satin weave, leash weave, imitation weave, oblique weave, double weave, etc.
  • the shape of the porous body 104 is not particularly defined, but considering the permeability of the sealing material into the porous body 104, the fiber diameter is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the apparent fiber density is 0.05 g / The thing of cm3 or more and 0.3 g / cm3 or less is preferable. The reason for this will also be described in the following examples.
  • the sealing material of the upper sealing portion 102 and the sealing material of the lower sealing portion 101 enter the porous body 104 up to the interface 115 indicated by the dotted line in FIG. 2B.
  • the porous body 104 is preferably arranged so that the outer periphery thereof extends to the outer surface of the solar cell module. This is because it is better not to directly contact the sealing material of the upper sealing portion 102 and the sealing material of the lower sealing portion 101.
  • FIG. 3A is a perspective view in which a corner portion of the solar cell module is broken.
  • FIG. 3B is an exploded view for explaining the relationship between the solar cell element 103 and the porous body 104.
  • 4A is a cross-sectional view of the solar cell module, and
  • FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a dotted line in FIG. 4A.
  • the dotted line in FIG. 4B is an interface 115 between the sealing material of the upper sealing portion 102 and the sealing material of the lower sealing portion 101.
  • the sealing resin has entered the porous body 104.
  • the porous body 104 has an opening 114 as shown in FIG. 3B, and the size of the opening 114 is larger than the dimension of the solar cell element 103 in the planar direction.
  • a part of the sealing material of the upper sealing part 102 and a part of the sealing material of the lower sealing part 101 are partially contacted and bonded through the opening 114.
  • That part is the peripheral part of the solar cell element 103. This is because this portion should be kept to a minimum as much as possible, and the sealing material of the upper sealing portion 102 and the sealing material of the lower sealing portion 101 should not be in direct contact with each other. Direct contact makes it difficult for the resin to enter the porous body 104.
  • the porous body 104, the upper sealing portion 102, and the lower sealing portion 101 are in a sheet form, and the porous body 104 includes the upper sealing portion 102 and the lower sealing portion.
  • the area is larger than that of the sealing portion 101, and the upper sealing portion 102 and the lower sealing portion 101 should not be directly joined on the outer peripheral side surface of the solar cell module. The reason is that, as described above, the resin does not easily enter the porous body 104, and the overall strength does not increase when the porous body 104 is not used.
  • the modularization of the solar cell is performed by a heating laminate method in which the sealing material of the upper sealing portion 102 and the sealing material of the lower sealing portion 101 are thermocompression-bonded in a temperature range in which the softening and flow are possible.
  • Lamination is preferably performed under vacuum. In the case of air lamination, it is not good because it becomes easy to bite voids into the porous body 104.
  • the solar cell element 103 can be sealed by laminating using a material in which the lower sealing portion 101 and the porous body 104 are bonded in advance.
  • the sealing material sheet of a single-sided porous body can be created by pressing and coating the lower sealing portion 101 from one side using the porous body 104 as a base material.
  • the solar cell element 103 includes silicon-based materials such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon, III-V group compounds such as gallium-arsenic, copper-indium-selenium, cadmium-tellurium, and II-VI group compound semiconductor systems.
  • silicon-based materials such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon
  • III-V group compounds such as gallium-arsenic, copper-indium-selenium, cadmium-tellurium, and II-VI group compound semiconductor systems.
  • Various solar cell elements can be used, and the sealing materials of Embodiments 1 and 2 can be applied to sealing any of these solar cell elements.
  • the uppermost protective member 105 a glass plate, an acrylic resin, a polycarbonate resin, a polyester resin, a fluorine-containing resin, or the like can be used.
  • the lowermost backsheet 106 can be a single or multilayer sheet such as various thermoplastic resin films, taking into account gas barrier properties or moisture permeability, for example, metals such as tin, aluminum, stainless steel, A multilayer sheet such as polyester laminated with inorganic materials such as glass, inorganic vapor-deposited polyester, fluorine-containing resin, and polyolefin can be used.
  • an evaluation method evaluates by the residual rate of the condensing area of the solar cell element 103 from an area measurement as an external appearance inspection. Moreover, an ultrasonic depth measuring device (SAT) measurement is performed. Furthermore, the number of voids is also evaluated. Specifically:
  • the void amount is measured by an ultrasonic depth measuring device (SAT), and there is no void. Gives 1 point and 0 if there is a void.
  • SAT ultrasonic depth measuring device
  • the porous body 104 has a thickness of 0.06 to 0.25 mm.
  • the sealing material only has to enter, and the characteristics were not affected.
  • Example 1 As a sealing material for the upper sealing portion 102, an ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA) sheet having a total light transmittance of 92% (measured by Murakami Color Research Laboratory, Haze Meter HR-100) was used. As a sealing material for the lower sealing portion 101, an ethylene / vinyl acetate copolymer contains 5 wt% of rutile-type titanium oxide and has a total light reflectance of 75% (Murakami Color Research Laboratory, Haze Meter HR-100). Sealing material) was used.
  • EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
  • polyester spunbond which is an organic nonwoven fabric was used as the porous body 104.
  • polyester spunbond which is an organic nonwoven fabric is stacked, and then a titanium oxide-containing white EVA sheet as a sealing material of the lower sealing portion 101, and a thickness of 0.1 mm on the backsheet 106 A polyester film was placed.
  • a solar cell module was prepared by vacuum lamination molding (molding temperature 150 ° C., load 1000 kg / m 2).
  • the obtained solar cell module was able to be laminated without placing the white lower sealing portion 101 on the back surface of the solar cell element 103 so as to cover the solar irradiation surface of the solar cell element 103. Further, even after 200 heat cycle tests were performed, no movement due to the flow of the sealing material of the lower sealing portion 101 to the solar light irradiation surface of the solar cell element 103 was observed.
  • Example 2 The porous body 104 was laminated such that the solar cell element 103 was opened in the same area as the solar cell element 103 in the portion where the solar cell element 103 was arranged as shown in FIGS. 3A and 3B. Other than that, a solar cell module was prepared in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 A white material (SP value 11) using polyethylene having a transparency of 91% and a solubility parameter SP value of 8.0 as a sealing material for the upper sealing portion 102 and further containing 5 wt% of titanium oxide in an ethylene / vinyl acetate copolymer.
  • a polyethylene short fiber having a fiber diameter of 20 ⁇ m which is an organic nonwoven fabric (SP value 8.0)
  • polyester short fibers (SP value 10.7) having a fiber diameter of 20 ⁇ m were blended to form a needle nonwoven fabric (apparent density 0.15 g / cm 3, SP value (fibers 8.0 and 10.7, respectively)).
  • SP value 8.0 organic nonwoven fabric
  • SP value 10.7 polyester short fibers having a fiber diameter of 20 ⁇ m
  • the obtained solar cell module was able to secure an irradiation area without covering the solar irradiation surface with the white material which is the sealing material of the lower sealing portion 101, and no void was generated. Moreover, since the fibers having a difference in SP value of 1.0 or less are entangled with each sealing material, the penetration and adhesion to the two types of sealing materials and the porous body 104 are good, and the heat cycle The sealing material did not flow even in the reliability test 200 cycles.
  • Example 4 A solar cell module was produced in the same manner as in Example 1 except that polyester spunbonds having different fiber diameters were used as the organic nonwoven fabric as the porous body 104.
  • the solar cell module after lamination molding is molded without protruding the sealing material of the white lower sealing portion 101 on the solar irradiation surface of the solar cell element 103, and the solar cell element 103 before modularization is molded.
  • the residual ratio was 100% with respect to the surface area, no voids, no flow after heat cycle, and the state was good.
  • Example 5 As the porous body 104, a polyester spunbond having a different fiber diameter, which is an organic nonwoven fabric, was used. Other than that, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • the solar cell module after lamination molding is molded without protruding the sealing material of the white lower sealing portion 101 on the solar irradiation surface of the solar cell element 103, and the solar cell element 103 before modularization is molded.
  • the residual ratio was 100% with respect to the surface area, no voids, no flow after heat cycle, and the state was good.
  • Example 6 Polyester spunbonds having different apparent densities were used as the organic nonwoven fabric that is the porous body 104. Other than that, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 7 Polyester spunbonds having different apparent densities were used as the organic nonwoven fabric that is the porous body 104. Other than that, a solar cell module was produced in the same manner as in Example 1.
  • the solar cell module after lamination molding is molded without protruding the sealing material of the white lower sealing portion 101 on the solar irradiation surface of the solar cell element 103, and the solar cell element 103 before modularization is molded.
  • the residual ratio was 100% with respect to the surface area, no voids, no flow after heat cycle, and the state was good.
  • Example 1 (Comparative Example 1) Using the two sealing materials used in Example 1, the organic nonwoven fabric as the porous body 104 was removed from the laminate, and vacuum laminated to obtain a solar cell module. Other conditions are the same as those in the first embodiment.
  • the solar cell module was obtained by using a polyethylene melt blown nonwoven fabric having a fiber diameter of 15 ⁇ m as the porous body 104 using the sealing material of the lower sealing portion 101 having a value of 11.5 and a total light reflectance of 81%. Other conditions are the same as those in the first embodiment.
  • the obtained solar cell module has an SP value of 1.0 or more for the polyethylene melt blown nonwoven fabric and EVA resin, the penetration and affinity of the EVA resin are not so good. Therefore, the melt blown nonwoven fabric and the EVA sealing material in the heat cycle reliability test Peeling occurred at the interface.
  • Example 4 A needle nonwoven fabric having different fiber diameters of polyester was used as the organic nonwoven fabric that is the porous body 104. Others were carried out similarly to Example 1, and obtained the solar cell module.
  • the obtained solar cell module was formed by covering the solar light irradiation surface of the solar cell element 103 with the white resin of the lower sealing portion 101, and the irradiation area was reduced.
  • Polyester spunbond nonwoven fabrics having different apparent densities were used as the organic nonwoven fabrics that are porous bodies 104. Others were carried out similarly to Example 1, and obtained the solar cell module.
  • the obtained solar cell module has a fiber density of the organic nonwoven fabric that is the porous body 104 of 0.05 g / cm 3 or less, the sealing material for the lower sealing portion 101 and the sealing material for the upper sealing portion 102 However, it tends to flow into the organic nonwoven fabric that is the porous body 104, and the white resin of the sealing material of the lower sealing portion 101 is covered and molded on the sunlight irradiation surface of the solar cell element 103 at the time of lamination. The irradiation area decreased.
  • Example 6 A solar cell module was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polyester spunbond nonwoven fabric having a different apparent density was used as the organic nonwoven fabric. Other conditions are the same as those in the first embodiment.
  • the obtained solar cell module was molded without covering the solar irradiation surface of the solar cell element 103 with the white resin of the sealing material of the lower sealing portion 101, but when a heat cycle reliability test was performed, A void occurred at the boundary between the upper sealing portion 102 and the lower sealing portion 101.
  • Example 3 the difference in SP value between the sealing resins is 3.5, but two types of fibers in the organic nonwoven fabric that is the porous body 104 are used. SP values 10.7 and 8 having high affinity for the sealing material of the upper sealing portion 102, SP value 11.5, and the sealing material of the lower sealing portion 101, SP value 8.0, respectively. 0.0.PET fibers are mixed and entangled to form the porous body 104. Therefore, the affinity between the porous body 104 and the sealing material is increased, the permeability is increased, and voids are generated. This reduces the fluidity of the sealing material at high temperatures.
  • At least the difference in SP value between the sealing material of the lower sealing portion 101, the sealing material of the upper sealing portion 102, and the organic nonwoven fabric that is the porous body 104 needs to be 0.8 or less.
  • the SP value of the fiber having the larger SP value in the organic nonwoven fabric that is the porous body 104, and the SP value of the sealing material having the larger SP value of the lower sealing portion 101 and the upper sealing portion 102 That is, the SP value of the fiber having the smaller SP value in the organic nonwoven fabric that is the porous body 104 and the sealing material having the smaller SP value of the lower sealing portion 101 and the upper sealing portion 102.
  • the difference from the SP value may be 0.8 or less.
  • each fiber and the sealing resin have good bonding properties, and a solid solar cell module is obtained.
  • the difference between the sealing material of the lower sealing portion 101 and the sealing material of the upper sealing portion 102 and the SP value is at least less than 3.5 from comparison between Comparative Example 2 and Example 3, preferably The same degree as 0.8 of the result of the above-mentioned plural fibers, 1.0 or less is preferable.
  • the fiber diameter of the organic nonwoven fabric that is the porous body 104 is less than 10 ⁇ m, and the nonwoven fabric tends to become dense because the constituent fibers are thin.
  • the sealing material hardly penetrates into the porous body 104 from both sides with respect to the porous body 104.
  • Example 4 and Comparative Example 3 differ in apparent density, but the apparent density may be 0.05 to 0.30 g / cm 3 as described below.
  • the apparent density of Example 3 is within this range and the difference is small, and the result is not affected.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 2A and shows a cross-sectional view of the solar cell module in which the gap 107 is bitten into the organic nonwoven fabric that is the porous body 104, and the fiber diameter is less than 10 ⁇ m. Then, it becomes easy to cause such a defect. Conversely, as can be seen from Example 5 and Comparative Example 4, when the fiber diameter is larger than 100 ⁇ m, the gap between the fibers becomes too large and the sealing material easily passes, and the sealing material flows through the nonwoven fabric. Not good for that. Therefore, the fiber diameter needs to be 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the organic nonwoven fabric is a porous body 104 having a small number of fibers and a large number of voids. Is not good because it easily passes through the organic nonwoven fabric and the sealing material flows during heating during lamination or use. 0.05 g / cm 3 or more is necessary.
  • Example 6 and Comparative Example 5 have different fiber diameters in addition to the apparent density, but the difference is small and within the necessary range described above, and does not affect the characteristics.
  • Example 7 and Comparative Example 6 when the fiber apparent density is larger than 0.30 g / cm 3, the organic nonwoven fabric that is the porous body 104 becomes dense and enters the porous body 104. The penetration of the sealing material is deteriorated, and the gap 107 is likely to be generated inside as shown in FIG. It must be 0.30 g / cm 3 or less.
  • Example 6 and Comparative Example 5 have different fiber diameters in addition to the apparent density, but the difference is small and within the necessary range described above, and does not affect the characteristics.
  • the apparent fiber density needs to be 0.05 g / cm 3 or more and 0.30 g / cm 3 or less.
  • Example 2 which has the opening 114 in the organic nonwoven fabric which is the porous body 104
  • the relationship of the example is applicable similarly to what has the opening 114.
  • the organic nonwoven fabric was mainly demonstrated as the porous body 104, not only a nonwoven fabric but the sheet-like porous body, such as what provided many openings in the textile fabric of a fiber and a resin sheet, is good.
  • the fiber woven material has a uniform, three-dimensional opening and can easily enter the resin. Furthermore, the nonwoven fabric is more preferable because the fibers are irregular, the openings are various, and the resin is easily contained.
  • Embodiments 1 and 2 can be combined as long as there are no obstruction factors.
  • the present invention can be used for a solar cell module.

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Abstract

全光線反射率が５０％以上である下部封止部（１０１）を太陽電池素子（１０３）に対してバックシート（１０６）側に、全光線透過率が５０％以上である上部封止部（１０２）を太陽電池素子（１０３）に対して太陽光照射面側に配置し、さらに下部封止部（１０１）と太陽電池素子（１０３）の間に多孔質体（１０４）を挟み込んだ積層構造体からなる太陽電池モジュールを用いる。さらに、多孔質体に開口を設け、開口に太陽電池素子を位置させた太陽電池モジュールを用いる。

Description

太陽電池モジュール
　本発明は、太陽電池モジュールにおける太陽電池素子を保護するための構造に関する。
　太陽電池モジュールは、原子力発電に替わる安全でクリーンなエネルギー源として急速に脚光を浴びている。近年、ようやくメガソーラー建設の公共事業が始まった。さらに、民間用として一般住宅にも普及されるようになってきた。
　しかし、未だ従来の発電に変わるだけの充分な発電量はなく、設備も高価なため多くの一般家庭に普及するまでには至っていない。その原因は、太陽電池の変換効率が２０％と低く、また、太陽電池モジュールの生産性が低いことが挙げられる。
　太陽電池の変換効率の向上に関しては、大学、企業にて、日夜研究開発が行われており、少しでも変換効率を上げる努力がなされている。
　次に、太陽電池モジュールの生産性に関して考える前に、太陽電池モジュールの構造を説明です。一般的に使用されている太陽電池モジュールの断面図を、図６に示す。
　シリコン、ガリウム－砒素、銅－インジウム－セレンなどの太陽電池素子１０３を、下部封止部１０１と、上部封止部１０２で挟み込んで固定し、さらに太陽光照射側に最上部保護部材１０５として表面ガラス板と裏面にバックシート１０６をもってパッケージ化したものである。
　太陽電池の封止材料（下部封止部１０１と上部封止部１０２）としては、光を太陽電池素子１０３へ導くため、透明性が必要である。また、野外に設置されるため、上下の各保護材との接着性が良好であることが要求されている。例えば、封止材料としては、柔軟性、透明性等の観点から、酢酸ビニル含量の高いエチレン・酢酸ビニル共重合体が多く使用され、これを太陽電池素子１０３の上下に、図６のように封止材料を配置した構成が最もよく用いられている。
　さらに太陽光の集光率を上げるための構造として、裏面に配置したバックシート１０６にアルミニウムの薄膜を積層したり、金属膜を蒸着したりすることによって太陽電池素子１０３間および太陽電池素子１０３を通過した太陽エネルギーを反射させ、変換効率を少しでも上げるように工夫されている。
　また、別の方法として、太陽電池素子１０３の太陽光照射面に対して裏面側に配置される下部封止部１０１に酸化チタンなどの太陽光反射材料を含有させ、太陽光を反射させ照射効率を上げる試みがなされている。
　また、太陽電池モジュールの劣化として、水分の浸透がある。すなわち、裏面であるバックシート１０６側から水分が浸透し太陽電池素子１０３や電気的に接合されたタブ、接合部はんだ、さらに封止材料の加水分解、酸化劣化などに影響を及ぼすことが知られている。その防止策として、バックシート１０６にアルミニウム膜を配置することや、下部封止部１０１に水分の通過を妨げるための添加剤を、含有させたり、あるいは、封止材料自身の劣化を防止するために、酸化防止剤が含有されたものを配置し透明度が低い材料を使用するという構造がある。
　図６に示す太陽電池の製造に関して、上部封止部１０２と下部封止部１０１とのラミネート工程において、下部封止部１０１が、太陽光照射側（最上部保護部材１０５側）に侵入する場合がある。その状態を、図７Ａおよび図７Ｂに示す。図７Ａは、太陽電池モジュールの断面図であり、図７Ｂは、一部分解した太陽電池モジュールの斜視図である。
　下部封止部１０１が、上部封止部１０２へ混入し、太陽電池素子１０３の上面にはみだし部１１０が乗りかかっている。この場合に、下部封止部１０１が、光反射用の添加を入れていると、光が遮られ、太陽電池素子１０３に照射される光が減り、効率が悪くなる。
　また、使用環境によっては太陽電池モジュールが熱せられ、高温に達したときにモジュール内の封止材料に流動がおこり、上記のように、はみだし部１１０が発生する。
特開２０１２－００４１４６号公報
　上記課題を解決するために、バックシートと、バックシート上に位置する第１封止部と、第１封止部上に設けられた多孔質体と、多孔質体上に位置させた太陽電池素子と、太陽電池素子上に位置する第２封止部と、第２封止部上に位置する外部保護部と、を含むことを特徴とする太陽電池モジュールを用いる。
　本発明は多孔質体を２つの封止材料の間に挟み込む積層構造によって、不透明の下部封止材料が太陽電池素子の太陽光照射面側にはみ出ることがなくなる。ラミネートされた封止材料の積層構造を維持することができる。さらに、ヒートサイクルなど外部から熱が加わる信頼性試験下においても、軟化した下部封止材料が流動しにくい。結果、不透明な下部封止材料のはみだし部の発生による不良が起こりにくく発電効率が低下しない太陽電池モジュールを実現できる。
図１は、実施の形態１の太陽電池モジュールの層構成立体図である。 図２Ａは、実施の形態１の太陽電池モジュールの層構成断面図である。 図２Ｂは、図２Ａの破線部の拡大図である。 図３Ａは、実施の形態２の太陽電池モジュールの層構成立体図である。 図３Ｂは、実施の形態２の多孔質体の開口形状を示す図である。 図４Ａは、実施の形態２の実施例２の太陽電池モジュールの層構成断面図である。 図４Ｂは、図４Ａの破線部の拡大図である。 図５は、不織布内部まで封止材料が浸透しなかった場合に、空隙が発生した場合の太陽電池モジュールの層構成断面図である。 図６は、従来の太陽電池モジュールの層構成断面図である。 図７Ａは、不透明な封止材料が太陽光照射面を覆った場合の従来の太陽電池モジュールの層構成断面図である。 図７Ｂは、不透明な封止材料が太陽光照射面を覆った場合の従来の太陽電池モジュールの層構成立体図である。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１の太陽電池モジュールの一部はがした状態の斜視図であり、図２Ａはその断面図、図２Ｂは、図２Ａの点線で囲まれた部分を拡大した断面図である。
　実施の形態１の太陽電池モジュールは、太陽電池素子１０３と、太陽電池素子１０３の上部に位置する上部封止部１０２と、太陽電池素子１０３の下部に位置する多孔質体１０４と、多孔質体１０４の下部に位置する下部封止部１０１と、上部封止部１０２の上部に位置する最上部保護部材１０５と、下部封止部１０１の下部に位置するバックシート１０６とからなる。
　太陽電池素子１０３は、上部封止部１０２と下部封止部１０１とに挟まれる。図２Ｂの点線は、上部封止部１０２と下部封止部１０１との界面１１５を示す。
　太陽電池素子１０３を、シート状の上部封止部１０２と、シート状の多孔質体１０４と、シート状の下部封止部１０１とで挟み込み、上下に、シート状の最上部保護部材１０５、および、シート状のバックシート１０６を積層した状態で真空ラミネートを行い、太陽電池モジュールを形成する。
　実施の形態１で用いられる上部封止部１０２は、全光線透過率が少なくとも５０％以上の高分子材料を使用する。５０％より低いと光が太陽電池素子１０３に到達する割合が低く、使用できない。よって、上部封止部１０２は、できるだけ透明性の高いものが好ましい。一方、下部封止部１０１は、太陽電池素子１０３の下部であり、高い全光線透過率は不要である。上部封止部１０２との接合性のより高分子材料を使用する。
　封止材料として一般的に使用される高分子材料は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とする材料で、下部封止部１０１は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を主成分とする材料に酸化チタンなどの紫外線反射フィラーを混入させて太陽光線を反射しやすくしたものを用いた。
　また、その他の封止部の樹脂成分としては、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体またはそのアイオノマー、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられ、材料の特性を活かすため、これらを組み合わせて、下部封止部１０１と上部封止部１０２に使用してもよい。
　さらに、下部封止部１０１には、耐久性を向上させるために酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、光拡散剤、難燃剤、変色防止剤、シランカップリング剤などを含有させたものを追加使用してもよい。
　多孔質体１０４は、多孔質であり、シートであればよいが、特に、有機系不織布が好ましい。有機系不織布は、ポリエチレンテレフタレート繊維やポリオレフィン繊維、あるいは、これら２種類以上の繊維を交絡した長繊維不織布、あるいは、短繊維不織布であり、スパンボンド不織布や湿式不織布、あるいはニードル不織布などを使用することができる。
　また、詳細は以下の実施例のところで説明するが、選択する繊維素材は、封止材料のＳＰ値に近い材料を使用するのが好ましく、下部封止部１０１の封止材料と、上部封止部１０２の封止材料とのＳＰ値の差が大きい場合は、それぞれの封止材料に近いＳＰ値を持つ有機繊維を２種類以上組み合わせて多孔質体１０４を構成する。
　特に、封止材料と有機繊維のＳＰ値の差が１．０以下の繊維素材を使用すると、封止材料の有機系不織布の親和性が高くなるため、ラミネート工程あるいは高温使用時の封止材料の流動性を抑制すため好ましい。
　ここで、溶解パラメータ（ＳＰ値）は、ヒルデブラントによって導入された正則溶液論により定義された値であり、２成分系溶液の溶解度の目安となる値である。溶解度パラメータ、溶解性パラメータ、ヒルデブラントパラメータとも呼ばれる。
　正則溶液論では、溶媒と溶質間に作用する力は分子間力のみと仮定されるので溶解パラメータは分子間力を表す尺度として使用される。実際の溶液は正則溶液とは限らないのが、２つの成分のＳＰ値の差が小さいほど溶解度が大となることが経験的に知られている。
　多孔質体１０４は、不織布に限定されず、多孔質であり、シート状であればよく、さらに、ＳＰ値が上記以内ならさらによい。各種繊維を編みこんだものでよい。
　不織布でなく、繊維を、平織り、綾織り、朱子織り、からみ織り、模紗織り、斜紋織り、二重織り等、規則正しく織り込んだものでもよい。
　多孔質体１０４の形状としては、特に規定しないが、封止材料の多孔質体１０４内への浸透性を考慮すると繊維径が１０μｍ以上１００μｍ以下のものが好ましく、繊維みかけ密度は０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．３ｇ／ｃｍ３以下のものが好ましい。この理由も、以下の実施例のところで説明する。
　図２Ｂの点線で示す界面１１５まで、上部封止部１０２の封止材料と下部封止部１０１の封止材料とがそれぞれ、多孔質体１０４に入り込む。多孔質体１０４は、その外周が太陽電池モジュールの外面にまで配置するのがよい。直接、上部封止部１０２の封止材料と下部封止部１０１の封止材料と接触しない方がよいためである。
　（実施の形態２）
　実施の形態２は、多孔質体１０４に太陽電池素子１０３を挿入する部分を開口として設けたものである。この開口について、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。説明しない事項は、実施の形態１と同じである。
　図３Ａは、太陽電池モジュールのコーナー部を破断した斜視図である。図３Ｂは、太陽電池素子１０３と、多孔質体１０４との関係を説明する分解図である。図４Ａは、太陽電池モジュールの断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの点線で囲まれた部分の拡大断面図である。図４Ｂの点線は、上部封止部１０２の封止材料と下部封止部１０１の封止材料との界面１１５である。封止樹脂が、多孔質体１０４に入り込んでいる。
　多孔質体１０４には、図３Ｂに示すように開口１１４があり、その開口１１４の大きさは、太陽電池素子１０３の平面方向の寸法より大きい。積層した場合には、上部封止部１０２の封止材料と下部封止部１０１の封止材料とが一部、その開口１１４を通じて一部部分で接触、接合される。
　その部分は、太陽電池素子１０３の周辺部分である。可能な限り、この部分は最小限度にとどめ、直接、上部封止部１０２の封止材料と下部封止部１０１の封止材料とが接触しない方がよいためである。直接接触すると、樹脂が多孔質体１０４に入り込みにくくなる。
　図１，２の構造の場合も同様であるが、多孔質体１０４と上部封止部１０２と下部封止部１０１とはシート状であり、多孔質体１０４は、上部封止部１０２と下部封止部１０１より面積が広く、上部封止部１０２と下部封止部１０１とは、太陽電池モジュール外周側面で、直接接合しないのがよい。その理由は、上記と同様、樹脂が多孔質体１０４に入り込みにくくなり、多孔質体１０４を使用しない場合には、全体強度が強くならないためである。
　＜製法＞
　次に、太陽電池のモジュール化は、上部封止部１０２の封止材料と、下部封止部１０１の封止材料とが軟化し流動が可能な温度領域で熱圧着する加熱ラミネート方式で行う。ラミネートは真空下で行う方が好ましい。大気ラミネートの場合、多孔質体１０４内に空隙を噛み込みやすくなるため良くない。
　さらには、太陽電池モジュールのラミネート前に、予め下部封止部１０１と多孔質体１０４を接着させておいたものを使用して積層し、太陽電池素子１０３の封止を行うこともできる。例えば、多孔質体１０４を基材として下部封止部１０１を片面から押込、コーティングすることによって片面多孔質体の封止材料シートを作成することができる。これを使用することにより、さらに、多孔質体１０４の積層工程における位置ズレ、あるいは、張力ばらつきも解消されるため望ましい。
　太陽電池素子１０３は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、ガリウム－砒素、銅－インジウム－セレン、カドミウム－テルルなどのＩＩＩ－Ｖ族やＩＩ－ＶＩ族化合物半導体系等の各種太陽電池素子を用いることができ、実施の形態１，２の封止材料はこれらいずれの太陽電池素子の封止にも適用することができる。
　最上部保護部材１０５としては、ガラス板、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素含有樹脂などを使用することができる。
　最下部のバックシート１０６は、各種熱可塑性樹脂フイルムなどの単体もしくは多層のシートを使用することができ、ガスバリア性あるいは水分透過性などを考慮して例えば、錫、アルミニウム、ステンレススチールなどの金属、ガラス等の無機材料を積層したポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィンなどの多層のシートを使用することができる。
　＜評価方法＞
　また、評価方法は、外観検査として、面積測定から太陽電池素子１０３の集光面積の残存率で評価する。また、超音波深度測定機（ＳＡＴ）測定を行う。さらに、ボイドの発生数でも評価する。具体的には以下である。
　（１）モジュール化したときの評価として、モジュール化する前の太陽電池素子１０３の太陽光照射面の面積に対して、モジュール化した状態で見えている太陽電池素子１０３の集光面積を求め、集光面積の残存率が９９％以上は２点、９５％以上９９％未満は１点、９５％未満は０点で得点をつける。
　（２）太陽電池モジュールを－４０／１２０℃ヒートサイクル試験２００ｃｙｃ後、太陽電池素子１０３の集光面積を求め、（１）と同様、集光面積の残存率で０～２点をつける。
　（３）太陽電池モジュール化においてラミネート後の上部封止部１０２と下部封止部１０１との密着性を評価するために空隙量を超音波深度測定機（ＳＡＴ）により測定し、ボイドがない場合は１点、ボイドある場合は０点をつける。
　（４）太陽電池モジュールのヒートサイクル試験２００ｃｙｃ後のボイドの発生状況も評価し、ボイドがない場合は１点、ボイドある場合は０点をつける。
　これら４つの評価の合計点（６が最良）で評価した。
　（１）（２）は、２点で合格、（３）（４）は１点で合格である。全てみたせば、製品として合格である。条件と結果を表１に示す。
[規則26に基づく補充 17.07.2013]　
Figure WO-DOC-TABLE-1
　以下、実施例および比較例により、具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、下記の説明で、物性など記載内部分は、表１に記入して省略する。なお、多孔質体１０４の厚みは、０．０６～０．２５ｍｍのものを使用した。封止材料が入り込みさえすればよく、特性に影響なかった。
　（実施例１）
　上部封止部１０２の封止材料として全光線透過率９２％（株式会社村上色彩技術研究所、ヘーズメーターＨＲ－１００で測定）のエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）シートを用いた。下部封止部１０１の封止材料として、エチレン・酢酸ビニル共重合体にルチル型酸化チタンを５ｗｔ％含有させ、全光線反射率が７５％（株式会社村上色彩技術研究所、ヘーズメーターＨＲ－１００で測定）の封止材料を使用した。
　次いで、多孔質体１０４として、有機系不織布であるポリエステルスパンボンドを用いた。
　積層方法は、最上部保護材５である白板強化ガラス上に上部封止部１０２の封止材料である全光線透過率９２％のＥＶＡシートを置き、その上に太陽電池素子１０３を置いた。次に、多孔質体１０４として、有機系不織布であるポリエステルスパンボンドを重ね、次に、下部封止部１０１の封止材料の酸化チタン含有白色ＥＶＡシート、そして、バックシート１０６に厚み０．１ｍｍのポリエステルフィルムを配置した。真空ラミネート成形（成形温度１５０℃、荷重１０００ｋｇ／ｍ２）により、太陽電池モジュールを作成した。
　得られた太陽電池モジュールのラミネート外観検査およびヒートサイクル信頼性試験後外観検査および、ボイドの発生の評価をした。
　＜結果＞
　得られた太陽電池モジュールは、太陽電池素子１０３の背面に白色の下部封止部１０１を配置し、太陽電池素子１０３の太陽光照射面に覆いかぶさることなくラミネートできた。またヒートサイクル試験２００サイクルを行った後も、太陽電池素子１０３の太陽光照射面への下部封止部１０１の封止材料の流動による移動は見られなかった。
　（実施例２）
　多孔質体１０４の形状を、図３Ａ、図３Ｂのように太陽電池素子１０３が配置される部分に太陽電池素子１０３と同じ面積だけ開口し、太陽電池素子１０３がはまり込むようにして、積層した。他は実施例１と同様に太陽電池モジュールを作成した。
　＜結果＞
　得られた太陽電池素子１０３は、多孔質体１０４によって位置が固定されるため、ラミネート時のズレもなく、また太陽光照射面に下部封止部１０１の封止材料が覆いかぶさることがなく、ボイドの発生もなかった。さらにヒートサイクル後も下部封止部１０１の覆いかぶさりなどの流動も生じなかった。
　（実施例３）
　透明度９１％、溶解度パラメータＳＰ値８．０のポリエチレンを上部封止部１０２の封止材料に使用し、さらにエチレン・酢酸ビニル共重合体に酸化チタンを５ｗｔ％含有させた白色材料（ＳＰ値１１．５、全光線反射率７５％）を下部封止部１０１の封止材料に使用し、さらに多孔質体１０４として、有機系不織布である繊維径２０μｍのポリエチレン短繊維（ＳＰ値８．０）と繊維径２０μｍのポリエステル短繊維（ＳＰ値１０．７）を混綿し、ニードル不織布としたもの（みかけ密度０．１５ｇ／ｃｍ３、ＳＰ値（繊維それぞれ８．０、１０．７））を使用した。他は実施例１と同様に真空ラミネート成型で太陽電池モジュールを作成した。
　＜結果＞
　得られた太陽電池モジュールは太陽光照射面に下部封止部１０１の封止材料である白色材料が覆いかぶさることなく照射面積を確保でき、ボイドの発生もなかった。また、それぞれの封止材料とＳＰ値の差が１．０以下の繊維同士を交絡しているため、２種類の封止材料と多孔質体１０４への浸透および密着が良好であり、ヒートサイクル信頼性試験２００サイクルにおいても封止材料の流動は起きなかった。
　（実施例４）
　多孔質体１０４である有機系不織布として、異なる繊維の径のポリエステルスパンボンドを用いた他は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作成した。
　＜結果＞
　ラミネート成型した後の太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に白色の下部封止部１０１の封止材料がはみ出ておらずに成型されており、モジュール化前の太陽電池素子１０３の表面積に対して残存率が１００％、ボイドもなく、ヒートサイクル後の流動もなく状態は良好であった。
　（実施例５）
　多孔質体１０４として、有機系不織布である異なる繊維の径のポリエステルスパンボンドを用いた。他は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作成した。
　＜結果＞
　ラミネート成型した後の太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に白色の下部封止部１０１の封止材料がはみ出ておらずに成型されており、モジュール化前の太陽電池素子１０３の表面積に対して残存率が１００％、ボイドもなく、ヒートサイクル後の流動もなく状態は良好であった。
　（実施例６）
　多孔質体１０４である有機系不織布として、異なる見かけ密度のポリエステルスパンボンドを用いた。他は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作成した。
　＜結果＞
　ラミネート成型した後の太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に白色の下部封止部１０１がはみ出ておらずに成型されており、モジュール化前の太陽電池素子１０３の表面積に対して残存率が１００％、ボイドもなく、ヒートサイクル後の流動もなく状態は良好であった。
　（実施例７）
　多孔質体１０４である有機系不織布として、異なる見かけ密度のポリエステルスパンボンドを用いた。他は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作成した。
　＜結果＞
　ラミネート成型した後の太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に白色の下部封止部１０１の封止材料がはみ出ておらずに成型されており、モジュール化前の太陽電池素子１０３の表面積に対して残存率が１００％、ボイドもなく、ヒートサイクル後の流動もなく状態は良好であった。
　（比較例１）
　実施例１で用いた２つの封止材料を用いて、多孔質体１０４である有機系不織布の積層を外して、真空ラミネート成形し太陽電池モジュールを得た。他は、実施例１と同じ条件である。
　＜結果＞
　ラミネート成型した後の太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に白色の下部封止部１０１の封止材料がはみ出て成型されており、モジュール化前の太陽電池素子１０３の表面積に対して集光面積が７％減少した。そのため発電効率が悪化した。
　（比較例２）
　透明度９１％、溶解度パラメータＳＰ値８．０のポリエチレンを上部封止部１０２の封止材料に使用し、さらにエチレン・酢酸ビニル共重合体に酸化チタンを５ｗｔ％含有させた白色封止材料（ＳＰ値１１．５、全光線反射率８１％）を下部封止部１０１の封止材料に使用し、多孔質体１０４として繊維径１５μｍのポリエチレンメルトブロー不織布を使用して太陽電池モジュールを得た。他は、実施例１と同じ条件である。
　＜結果＞
　得られた太陽電池モジュールはポリエチレンメルトブロー不織布とＥＶＡ樹脂のＳＰ値が１．０以上あるため、ＥＶＡ樹脂の浸透および親和性があまり良くないため、ヒートサイクル信頼性試験でメルトブロー不織布とＥＶＡ封止材料との界面で剥離を起こした。
　（比較例３）
　多孔質体１０４である有機系不織布をポリエステルの極細繊維のメルトブロー不織布を使用し、下部封止部１０１の封止材料および上部封止部１０２の封止材料にＥＶＡ樹脂を使用して真空ラミネート成型により太陽電池モジュールを得た。他は、実施例１と同じ条件である。
　＜結果＞
　ラミネート成型した後の太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に白色の下部封止部１０１がはみ出ておらずに成型されていたが、ＳＡＴにてボイドを調査してみると、中心部にボイドが見つかった。さらにこの状態でヒートサイクルを行った後、再度ボイドを調べると、ヒートサイクル前よりも大きくなっていた。
　（比較例４）
　多孔質体１０４である有機系不織布にポリエステルの異なる繊維径のニードル不織布を使用した。他は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。
　＜結果＞
　得られた太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に下部封止部１０１の白色樹脂が覆いかぶさって成型されており、照射面積が減少した。
　（比較例５）
　多孔質体１０４である有機系不織布としてみかけ密度の異なるポリエステルスパンボンド不織布を使用した。他は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。
　＜結果＞
　得られた太陽電池モジュールは多孔質体１０４である有機系不織布の繊維密度が０．０５ｇ／ｃｍ３以下であるため、下部封止部１０１の封止材料と上部封止部１０２の封止材料とが、多孔質体１０４である有機系不織布内への流動が起こりやすく、ラミネート時に太陽電池素子１０３の太陽光照射面に下部封止部１０１の封止材料の白色樹脂が覆いかぶさって成型されており、照射面積が減少した。
　（比較例６）
　有機系不織布として見かけ密度の異なるポリエステルスパンボンド不織布を使用した他は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを得た。他は、実施例１と同じ条件である。
　＜結果＞
　得られた太陽電池モジュールは太陽電池素子１０３の太陽光照射面に下部封止部１０１の封止材料の白色樹脂が覆いかぶさることなく成型されていたが、ヒートサイクル信頼性試験を行ったところ、上部封止部１０２と下部封止部１０１の境界にボイドが発生した。
　＜ＳＰ値について＞
　上部封止部１０２の封止材料と下部封止部１０１の封止材料とのＳＰ値の差異は、小さいほど、接合性がよい。比較例２では、下部封止部１０１の封止材料のＳＰ値と多孔質体１０４である有機系不織布の封止材料のＳＰ値の差が３．５であるため、多孔質体１０４である有機系不織布の下部封止部１０１の封止材料の浸透性が悪く、さらに親和力が低いため、ラミネート成型後あるいはヒートサイクル暴露で流動しやすく、さらに剥離によるボイド発生とか、端部の剥離が起こってしまう。
　一方、実施例３では、封止樹脂間のＳＰ値の差が、３．５であるが、多孔質体１０４である有機系不織布中の繊維を２種類用いている。上部封止部１０２の封止材料、ＳＰ値１１．５と、下部封止部１０１の封止材料、ＳＰ値８．０に対して、それぞれに親和性の高い、ＳＰ値１０．７と８．０のＰＥＴ系の繊維を混合・交絡して使用し、多孔質体１０４を構成しているため、多孔質体１０４と、封止材料の親和性を高め、浸透性を高めてボイドの発生を軽減し、高温時の封止材料の流動性を抑えている。
　少なくとも、下部封止部１０１の封止材料と上部封止部１０２の封止材料と、多孔質体１０４である有機系不織布とのＳＰ値の差は、０．８以下である必要がある。
　つまり、多孔質体１０４である有機系不織布中のＳＰ値が大きい方の繊維のＳＰ値と、下部封止部１０１と上部封止部１０２のＳＰ値が大きい方の封止材料のＳＰ値との差、つまり、多孔質体１０４である有機系不織布中のＳＰ値が小さい方の繊維のＳＰ値と、下部封止部１０１と上部封止部１０２のＳＰ値が小さい方の封止材料のＳＰ値との差、上記差が２つとも、０．８以下であればよい。
　つまり、それぞれの繊維と封止樹脂との接合性がよく、しっかりした太陽電池モジュールとなる。
　繊維が２種類以上でも、同様に、一番大きいＳＰ値のものと、一番小さいＳＰ値のものとの比較で適用できる。
　なお、下部封止部１０１の封止材料と上部封止部１０２の封止材料とＳＰ値の差異は、比較例２と、実施例３との比較から、少なくとも３．５未満、好ましくは、上記の複数繊維の結果の０．８と同様程度、１．０以下がよい。
　＜繊維径について＞
　多孔質体１０４である有機系不織布の繊維径は、実施例４と比較例３からわかるように、繊維径が１０μｍ未満になると、構成する繊維が細いために不織布が緻密になりやすく、モジュール化するときの真空ラミネート時に多孔質体１０４に対して、両側から封止材料が多孔質体１０４の内部まで浸透しにくい。
　なお、実施例４と比較例３とは、繊維径以外に、みかけ密度も異なるが、みかけ密度は、下記で説明するが、０．０５～０．３０ｇ／ｃｍ３でよく、実施例４と比較例３のみかけ密度は、この範囲内で、かつ、差が小さく、結果に影響はない。
　図５は、図２Ａに対応する図であり、多孔質体１０４である有機系不織布の内部に空隙１０７を噛み込んでしまった太陽電池モジュールの断面図を示しており、繊維径が１０μｍ未満になると、このような不良を起こしやすくなる。逆に、実施例５と比較例４からわかるように繊維径が１００μｍより大きくなる場合、繊維間の空隙が大きくなりすぎて封止材料が通過しやすくなり、不織布を通して封止材料の流動が起こるため良くない。よって、繊維径は、１０μｍ以上１００μｍ以下である必要がある。
　＜繊維みかけ密度について＞
　上記の実施例６と比較例５からわかるように繊維みかけ密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満になると、構成する繊維が少なく空隙の多い多孔質体１０４である有機系不織布となるため、封止材料が有機系不織布の内を通過しやすく、ラミネート時あるいは使用時の加熱時、封止材料の流動が起こるため良くない。０．０５ｇ／ｃｍ３以上必要である。
　なお、実施例６と比較例５とは、みかけ密度以外に、繊維径も異なるが、その差は小さく、かつ、上記の必要な範囲に入っており、特性に影響はない。
　逆に、実施例７と比較例６からわかるように繊維みかけ密度が０．３０ｇ／ｃｍ３より大きくになると、多孔質体１０４である有機系不織布が緻密になり、多孔質体１０４の内への封止材料の浸透が悪くなり、図５に示すような内部に空隙１０７を発生しやすくなり良くない。０．３０ｇ／ｃｍ３以下の必要がある。
　なお、実施例６と比較例５とは、みかけ密度以外に、繊維径も異なるが、その差は小さく、かつ、上記の必要な範囲に入っており、特性に影響はない。
　よって、繊維みかけ密度は、０．０５ｇ／ｃｍ３以上、０．３０ｇ／ｃｍ３以下の必要がある。
　なお、多孔質体１０４である有機系不織布に開口１１４がある実施例２のみであるが、その例の関係が、開口１１４をするものにも同様に適用できる。
　また、繊維を２種類としたが、２種類以上でも同様の結果となる。
　なお、多孔質体１０４として有機系不織布を中心に説明したが、不織布だけでなく、繊維の織物、樹脂シートに多くの開口を設けたものなど、シート状多孔質体ならよい。
　ただし、繊維の織り込んだものは、開口が均質に、３次元状であり、樹脂が入り込みやすくよい。さらに、不織布は、繊維が不規則で、開口が種々あり、樹脂が入りやすいので、より好ましい。
　なお、実施の形態１と２は、阻害要因がない限り、組み合わせることができる。
　本発明は、太陽電池モジュールに利用できる。
　１０１　　下部封止部
　１０２　　上部封止部
　１０３　　太陽電池素子
　１０４　　多孔質体
　１０５　　最上部保護部材
　１０６　　バックシート
　１０７　　空隙
　１１０　　はみだし部
　１１４　　開口
　１１５　　界面

Claims (10)

  1. バックシートと、
    前記バックシート上に位置する第１封止部と、
    前記第１封止部上に設けられた多孔質体と、
    前記多孔質体上に位置させた太陽電池素子と、
    前記太陽電池素子上に位置する第２封止部と、
    前記第２封止部上に位置する外部保護部と、
    を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. バックシートと、
    前記バックシート上に位置する第１封止部と、
    前記第１封止部上に設けられ、貫通穴を有する多孔質体と、
    前記第１封止部上に設けられ、かつ、前記貫通穴に位置する太陽電池素子と、
    前記第１封止部上、かつ、前記太陽電池素子上に位置する第２封止部と、
    前記第２封止部上に位置する外部保護部と、
    を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
  3. 前記多孔質体と前記第１封止部と前記第２封止部とはシート状であり、前記多孔質体は、前記第１封止部と前記第２封止部より面積が広く、前記第１封止部と前記第２封止部とは、太陽電池モジュール外周側面で、直接接触しない請求項１または２のいずれか１項記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記多孔質体に、前記第１封止部の第１封止材料と前記第２封止部の第２封止材料とが入り込み、前記第１封止材料と前記第２封止材料とが結合している請求項１または２のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記多孔質体は、繊維の編み物である請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記多孔質体は、有機系不織布である請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記有機系不織布は、ポリエチレンテレフタレート繊維、または、ポリオレフィン繊維、あるいは、これら２種類の繊維からなり、
    前記第１封止部と前記第２封止部中の封止材料は、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体、そのアイオノマー、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂のうちのいずれか１つ以上である請求項６に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記有機系不織布中の繊維径が１０μｍ以上１００μｍ以下であり、かつ、前記繊維のみかけ密度が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．３０ｇ／ｃｍ３以下である請求項６に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第１、第２封止材料と前記有機系不織布中の繊維との溶解度パラメータＳＰ値の差が１．０以下である請求項６に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記有機系不織布を２種の有機繊維を交絡して構成し、
    前記第１封止材料の溶解度パラメータＳＰ値と、
    前記有機系不織布を構成する第１繊維の溶解度パラメータＳＰ値との差が０．８以下、
    さらに前記第２封止材料の溶解度パラメータＳＰ値と、
    前記有機系不織布を構成する第２繊維の溶解度パラメータＳＰ値との差が０．８以下であることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュール。
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