太陽電池モジュール
【課題】 紫外線による劣化がほとんどなく、長期信頼性、変換効率に優れた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】 光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュール。
【解決手段】 光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりが、世界的に広がりを見せている。中でも、ＣＯ2排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で、クリーンなエネルギーへの希求はますます強まってきている。太陽電池はその安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギー源として期待されている。
【０００３】
太陽電池は、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、銅インジウムセレナイド太陽電池、化合物半導体太陽電池などが知られている。
【０００４】
更に、これらの太陽電池の中でも導体金属基板上にシリコンを堆積し、その上に透明導電層を形成したアモルファスシリコン太陽電池を代表とする薄膜太陽電池は、比較的低コストで大面積化が可能、軽量でかつ耐衝撃性、フレキシブル性に富んでいるので、将来のモジュール形態として有望視されている。薄膜太陽電池は、光入射側表面を透明な被覆材で覆い、太陽電池を保護する必要がある。
【０００５】
前記太陽電池モジュールは、例えば、表面フィルムとしてのフッ化物重合体薄膜層、熱可塑性透明有機樹脂、光起電力素子、絶縁体層から構成される。ここで、表面フィルムはＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）フィルム、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルム、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルムなどのフッ素樹脂フィルムである。また、熱可塑性有機樹脂は、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）などである。また、絶縁体層には、ナイロンフィルム、アルミラミネートテドラーフィルムなどの有機樹脂フィルムが用いられている。
【０００６】
しかしながら、上記の太陽電池モジュールでは、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）樹脂の耐候性が不十分であり、例えば２０年の屋外暴露によって紫外線による樹脂部分的なゲル化で白濁が起たり、紫外線によるラジカル種の生成に起因する化学結合中の共役二重結合の増加によって樹脂に黄変が生じる。
【０００７】
そしてこれが原因で起こる樹脂の光透過率の減少に伴い太陽電池モジュールの変換効率が低下するという問題がある。
【０００８】
太陽電池モジュールの変換効率の低下は、太陽電池モジュールの温度がより高温となる屋根材一体の用途ではより顕著な問題となる。充填材がＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の場合には、８０度以上のモジュール使用条件下での黄変がより促進されることが知られている。また、充填材としてのＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の劣化は光透過率の低下だけにとどまらず、ゴム弾性の喪失や接着性の低下としても現れる。ゴム弾性が失われると、急激な温度変化に伴う光起電力素子の破損、あるいは充填材と光起電力素子、あるいは充填材と表面との剥離が発生していた。
【０００９】
ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の劣化を防止するために、従来から紫外線遮断フィルムを最表面に設けることが提案されていた。このような紫外線遮断フィルムとして、紫外線吸収剤を含有したアクリルフィルムやポリカーボネートフィルムが用いられる。しかしながら、これらのフィルムは、樹脂本来の耐候性が十分でないために、フィルム自身が黄変や失透し、太陽電池の被覆材としては十分ではない。
【００１０】
基板と基板上に形成されたＣｄｓ／ＣｄＴｅ型太陽電池において、パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂の誘導体を成分とする保護膜がなされている（特許文献１参照）。パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂としては、旭硝子株式会社の商品（商品名：ルミフロン）が挙げられている。
【００１１】
ルミフロンは、分子中にパーフルオロアルキレン基とOH基を持つ含フッ素ポリマーである。イソシアネートあるいはレゾール型フェノール樹脂を混合した後の樹脂のポットライフは短く、ブロッキング剤によりイソシアネートを保護し、ポットライフを長くする必要がある。ところが、パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂上に表面フィルムを積層すると、樹脂架橋時にブロッキング剤が解離、揮発できず架橋反応が進行しない。
【００１２】
一方、パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂は、粘着性、接着性のないため、表面フィルムを積層することは困難である。
【００１３】
パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂は、太陽電池モジュールの最表面に使用した場合、樹脂の表面硬度は低く、屋外の砂やゴミなどで容易に傷がつき、この傷に汚れあるいはゴミが蓄積し、太陽光の遮蔽の原因となる。
【００１４】
更に、太陽電池素子を保護するためにはゴム弾性を有する材料で厚く被覆する方が、温度変化による熱膨張の違いや曲げによる太陽電池素子の破損を防ぐ上で有効であることが知られているが、塗料による塗布では樹脂を厚くすることが実質的に困難であり素子の破損を招き易く、太陽電池表面の電気的配線部分などの凹凸部の保護も不十分である。
【００１５】
従来用いられてきたＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）は、他の多くの透明有機樹脂と同様、非常に燃え易いという性質を有しているので、住宅密集地での使用は防災上好ましくない。太陽電池モジュールを広く一般住宅等に普及させるためには、モジュールの不燃材化あるいは難燃材化が必要である。ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）による被覆ではモジュールの難燃化が困難である。
【００１６】
ガラスによる太陽電池の封止はこれまで数多く行われてきた。しかし、ガラスによる被覆はフレキシブル性、耐衝撃性、軽量化、低コスト化の点で問題がある。
【００１７】
フッ素ゴム（デュポン社製、商品名バイトン（登録商標））を太陽電池モジュールの充填材として用いることが知られている（非特許文献１参照）。バイトンは、サンシャインウエザオメーターを用いた耐候性試験によって黄変と接着力不足による表面材との剥離が発生するので、実用化の目度が立っていない。
【００１８】
また、充填材として難燃性材料であるＴＨＶ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド）を用いた構成が知られている（特許文献２参照）。
【００１９】
ＴＨＶ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド）では光起電力素子との接着力が不十分であるために、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）をＴＨＶと光起電力素子の間に介して接着力を付与しなければならないとしている。そのため、従来の太陽電池同様に紫外線によるＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の劣化の問題があり、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）に紫外線吸収剤を添加する必要がある。紫外線吸収剤を添加した太陽電池モジュールは４００ｎｍ以下の波長の透過性が乏しくなり、太陽電池の一般的な分光感度特性（光の波長に対する感度（主として発生電流））である３００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長全域をカバーできない。特にアモルファス太陽電池では、４００ｎｍ以下の波長域をカットすることで変換率が低下する。
【特許文献１】特開昭６１−１０１０８３号公報
【特許文献２】特開２００１−９４１３２号公報
【非特許文献１】アメリカのエネルギー省ジェット推進研究所編、“Investigation of Test Methods, Materials, Properites and Processes for Solar Cell Encapsulation．“（１９７９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するために、紫外線による有機樹脂の劣化や紫外線吸収剤の添加による変換効率の低下を防ぎ、充填材における太陽電池素子の保護に必要な光起電力素子や表面フィルムへの接着性を長期にわたり維持できる、光透過性と変換効率に優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような構成とすることで、所期の目的を達成できることを見いだした。
【００２２】
光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の太陽電池モジュールは、次のような性能を持つ。
【００２４】
（１）充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなることで、機械的強度が十分得られる厚みであっても優れた難燃性を有する被覆材が得られ、よって、難燃性に優れた被覆となる。従来用いられていたＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の燃焼熱は、１１Ｋｃａｌ／ｇと非常に高く、また一旦被覆材に着火すると自己消火を期待できない。ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の燃焼性を改善する為にＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の厚みを薄くすると、機械的強度が低下し、外力に対して耐性が落ちる。本発明の太陽電池モジュールは、機械的強度があり、難燃性に優れている。
【００２５】
（２）本発明の太陽電池モジュールは、耐候性の優れており、従来用いられていたＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）のように長期間使用中に黄変することがない。更に、充填材、および、表面フィルムに、紫外線吸収剤を含まないことで、３００nm〜４００nmの波長域を活用でき、変換効率が高い。ここでいう紫外線吸収剤とは、具体的には、べンゾフェノン系、ベンゾトリアゾ−ル系、サルチレ−ト系、アクリルニトリル系、金属錯塩系、ヒンダ−ドアミン系、超微粒子酸化チタン（粒径、０．０１〜０．０６μｍ）、超微粒子酸化亜鉛（粒径、０．０１〜０．０４μｍ）等の無機系の紫外線吸収剤などである。
【００２６】
（３）本発明の太陽電池モジュールは、耐湿性に優れている。本発明の太陽電池モジュールは、従来用いられていたポリビニルブチラール樹脂のように高湿下で吸湿して太陽電池素子に容易に湿度が侵入することがなく、太陽電池素子内部の電気的短絡が生じにくい。更に、ポリビニール樹脂の最大の欠陥である失透現象がなく、太陽電池素子の変換効率の低下がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュールである。
【００２８】
本発明に用いられる表面フィルム、及び充填材について、以下に詳しく説明する。
【００２９】
本発明で用いられる表面フィルムは、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、耐候性、撥水性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するための性能が必要である。
【００３０】
本発明に用いられる表面フィルムは、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなる。中でも、優れた耐湿性を有するＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂）やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）が望ましい。
【００３１】
本発明の太陽電池モジュールを、屋外、例えば、屋根などに設置する場合において、太陽電池モジュールを固定する手段として、太陽電池モジュールの端部を折り曲げ加工する場合がある。このとき、フィルムの柔軟性、折り曲げ時の破断、クラック防止の観点から、表面フィルムは、無延伸のフィルムが好ましい。表面フィルムが無延伸のフィルムの場合、フィルムの熱収縮のため太陽電池モジュールの平面性が損なわれないので好ましい。
【００３２】
表面フィルムの厚さは、１０〜２００μｍが好ましく、より好適には、３０〜１００μｍである。表面フィルムの厚さが、１０〜２００μｍであると、機械的強度が確保することができ、さらに、コストの観点から好ましい。
【００３３】
また、表面フィルムには、充填材との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理を表面フィルムに行うことが望ましい。
【００３４】
充填材は、光起電力素子と表面フィルムとの接着を図るためのものである。充填材の材料としては、導電性基板と十分な接着性を確保でき、しかも長期耐久性に優れ熱膨張、熱収縮に耐えられる、柔軟性と優れた光透過性を兼ね備えた材料が好ましい。本発明の太陽電池モジュールにおいては、充填材は、熱接着性のフッ素樹脂である。熱接着性のフッ素樹脂とは、具体的には加工温度が１２０〜３００℃の範囲のフッ素樹脂である。熱接着性のフッ素樹脂は、フッ素樹脂中に、官能基や、有機過酸化物などの架橋剤が含有しているものが好ましい。例えば、ＴＨＶ（テトラフロロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド）やネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ（ダイキン工業製）などが挙げられる。熱接着性のフッ素樹脂は、より好ましくは、カルボニル基、エポキシ基、あるいは、カルボキシルエステル基の官能基を少なくとも１種類以上含有している。
【００３５】
さらに、本発明の太陽電池モジュールは、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない。
【００３６】
本発明の太陽電池モジュールは、好ましくは、光起電力素子が、導電性基体上に光変換部材としての半導体光活性層、透明導電層が形成されたものである。本発明の太陽電池モジュールは、さらに好ましくは、半導体光活性層がアモルファスシリコンである。
【００３７】
図１に、本発明の太陽電池モジュールの概略構成の例を示す。この太陽電池モジュールは、光起電力素子、表面フィルム、表面充填材、裏面充填材、裏面フィルムから構成される。ここで、外部からの光は、表面フィルムから入射し、光起電力素子で生じた起電力は、出力端子より外部に取り出される。
【００３８】
光起電力素子は、好ましくは、導電性基体上に光変換部材としての半導体光活性層が形成されたものである。この光起電力素子は、好ましくは、導電性基体、裏面反射層、半導体光活性層、透明導電層、集電電極から構成される。
【００３９】
導電性基体は、光起電力素子の基体になると同時に、下部電極の役割も果たす。導電性基体の材料としては、シリコン、タンタル、モリブデン、タングステン、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、鉛メッキ鋼板、導電層が形成してある樹脂フィルムやセラミックスなどが例示される。
【００４０】
また、導電性基体上には、裏面反射層として、金属層、あるいは金属酸化物層、あるいは金属層と金属酸化物層を形成してもよい。この金属層には、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Aｇ、Ｎｉなどが用いられる。上記金属層及び金属酸化物層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などがある。
【００４１】
半導体光活性層は、光電変換を行う部分である。その具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶シリコン、ｐｉｎ接合型アモルファスシリコン、あるいは、ＣｕＩｎＳｅ2，ＣｕＩｎＳ2，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ2Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／Ｃｕ2Ｔｅをはじめとする化合物半導体などが挙げられる。
【００４２】
また半導体光活性層の形成方法としては、多結晶シリコンの場合は、溶融シリコンのシート化または非晶質シリコンの熱処理、またアモルファスシリコンの場合はシランガスなどを原料とするプラズマＣＶＤ、更に化合物半導体の場合はイオンプレーティング、イオンビームデポジション、真空蒸着法、スパッタ法、あるいは電析法などがある。
【００４３】
透明導電層は、太陽電池の上部電極の役目を果たしている。これに用いる材料としては、例えば、Ｉｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2（ＩＴＯ），ＺｎＯ，ＴｉＯ2，Ｃｄ2ＳｎＯ4，高濃度不純物ドープした結晶性半導体層などが挙げられる。また透明導電層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物拡散法などが挙げられる。
【００４４】
透明導電層の上には、電流を効率よく集電するために、格子状の集電電極（グリッド）を設けてもよい。集電電極の具体的な材料としては、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｎ、あるいは銀ペーストをはじめとする導電性ペーストなどが挙げられる。また集電電極の形成方法としては、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤ法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要な部分をエッチングで取り除きパターニングする方法、光ＣＶＤにより直接グリッド電極パターンを形成する方法、グリッド電極パターンのネガパターンのマスクを形成した後にメッキする方法、導電性ペーストを印刷する方法などが挙げられる。
【００４５】
上記の導電性ペーストは、通常、微粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボンなどをバインダーポリマーに分散させたものが用いられる。バインダーポリマーとしては、例えば、熱接着性のフッ素樹脂、ポリエステル、エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニルアセテート、ゴム、ウレタン、フエノールなどの樹脂が挙げられる。
【００４６】
起電力を取り出すために、好ましくは、マイナス側出力端子を導電性基体に、またプラス側出力端子を集電電極にそれぞれ取り付ける。マイナス側出力端子の導電性基体への取り付けは、例えば、銅タブなどの金属体をスポット溶接や半田で接合する方法が採られる。またプラス側出力端子の集電電極への取り付けは、金属体を導電性ペーストや半田によって電気的に接続する方法が採られる。なお、プラス側出力端子は、好ましくは、絶縁体によって導電性基体などと絶縁されている。
【００４７】
上記の手法で作製した光起電力素子は、所望する電圧あるいは電流に応じて直列ないし並列に接続される。この場合、絶縁化した基板上に光起電力素子を集積化して所望の電圧あるいは電流を得ることもできる。
【００４８】
本発明の太陽電池モジュールは、好ましくは、裏面側には、太陽電池モジュールの機械的強度を増すため、あるいは、温度変化による歪やソリを防止するために、補強板を張り付けても良い。補強板としては、例えば、鋼板、プラスチック板、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）板が好適に用いられる。
【００４９】
更に、本発明の太陽電池モジュールは、好ましくは、表面フィルムおよび光起電力素子との接着面がプラズマ処理やコロナ放電処理などの易接着処理されているものが一般的に用いられる。この太陽電池モジュールが高温で使用される場合、例えば屋根材一体型などでは、高温下での接着を確実にするために、架橋することがより好ましい。
【００５０】
次に、光起電力素子、充填材、及び表面フィルムを用いて太陽電池モジュールとする方法を例示して説明する。
【００５１】
まず、充填材により光起電力素子の受光面を被覆するには、充填材層を表面フィルムにあらかじめ形成しておきこれを光起電力素子に加熱圧着する方法、シート状に成型した充填材を作製しこれを光起電力素子上に加熱圧着する方法などが挙げられる。
【００５２】
充填材が光起電力素子上あるいは表面フィルム上に予め形成されている場合は、例えば、裏面に充填材と裏面被覆フィルムを、また表面に表面フィルムを重ね加熱圧着することにより、太陽電池モジュールを得る。
【００５３】
補強板を設けるときは、例えば、充填材あるいは別の接着剤を介して裏面被覆フィルムに重ねて圧着すれば良い。これは上記工程と同時行っても、また上記工程の後に行っても構わない。
【００５４】
また、充填材がシート状に成型されている場合は、例えば、光起電力素子と表面フィルムの間に挿入して同様に加熱圧着することにより、太陽電池モジュールとすることができる。なお、圧着時の加熱温度は、架橋反応が十分に進行する温度が好ましい。加熱圧着の方法としては、例えば、従来公知である真空ラミネーション、ロールラミネーションなどを種々選択して用いることができる。
【実施例】
【００５５】
以下、具体的な実施例に基づいて、本発明の太陽電池モジュールの製造方法を詳細に説明する。
【００５６】
以上の実施例１〜３及び比較例１〜３の太陽電池モジュールについて、下記項目の評価を行った。結果を表１に示す。
【００５７】
（１）太陽電池モジュールの変換効率
太陽電池モジュールにＡＭ１．５の擬似太陽光（１００ｍＷ／ｃｍ2）を照射し、両電極間の電圧値を測定した。この場合の比較例１の電圧値を１として相対値で評価した。
【００５８】
（２）耐候性
サンシャインスーパーロングライフウェザーメーター（スガ試験器株式会社製、ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣＬ型）を使用し、ＪＩＳＫ６７８３ｂに準じて、１０００時間（屋外曝露１年間に相当）照射することにより屋外曝露促進試験を行い、外観上の変化及び太陽電池 性能を評価した。外観上の変化が無いものは○、変色などがあるが使用に差し支えないものは△、剥がれや、反りなどを生じた場合は×とした。
【００５９】
（３）温湿度サイクル
−４０℃／１時間、８５℃／８５％ＲＨ／４時間の温湿度サイクル試験を２０サイクル行い、試験後の太陽電池 モジュールの外観上の変化を観察した。そして、上記の（２）と同様な方法で外観を評価した。
【００６０】
（４）難燃性
太陽電池モジュールの表面被覆材側にライターの炎を３０秒間近づけ、炎を離した後、自己消火する場合もしくは何ら変化のない場合を難燃性と判定した。難燃性の場合には○とし、自己消火しなかった場合は×として、判定結果をそれぞれ表１に示した。
【００６１】
（５）耐熱性
太陽電池モジュールを１５０℃の雰囲気中に２４時間放置し、外観上の変化を観察し、変化のないものを○とした。
【００６２】
＜実施例１＞
アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を用いて下記方法で太陽電池モジュールを作成した。
［充填材］
熱接着性フッ素樹脂（ダイキン工業社製、商品名 ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ、品番 ＲＰ４０２０）１００重量部をスクリュー式一軸押出機に投入し、２２０℃で溶融押出し、続いて冷却ロールで冷却固化し、厚さ２８０μｍ、幅９００ｍｍの熱接着性フッ素樹脂フィルムを得た。この熱接着性フッ素樹脂フィルムを充填材とした。
【００６３】
[モジュール化]
次に、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を被覆材により被覆して、太陽電池 モジュールを製造する方法を説明する。
【００６４】
太陽電池素子、充填材（厚さ２８０μｍ、熱接着性フィルム）、表面フィルム（片面をコロナ放電処理したＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルム、厚さ５１μｍ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製、品番：Ｐ２０００ＴＲ）、および、裏面フィルム（片面をコロナ放電処理した無延伸のＰＣＴＦＥフィルム、厚さ５１μｍ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製、品番：Ｐ２０００ＴＲ）を、受光面側からＰＣＴＦＥ（表面フィルム）／ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ（充填材）／太陽電池素子／ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ（充填材）／ＰＣＴＦＥ（裏面フィルム）という順に重ねて、太陽電池モジュール積層体とした。
【００６５】
なお、受光面側のＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルムが本発明の最表面部材に相当し、受光面側の熱接着性フッ素樹脂シートが本発明の表面充填材に相当し、裏面側の熱接着性フッ素樹脂シートが裏面充填材に相当し、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルムが本発明の裏面フィルムに相当する。
【００６６】
このようにして形成した太陽電池 モジュール積層体を、真空ラミネート装置を用いて脱気しながら、２００℃で３０分加熱圧着した。
【００６７】
＜実施例２＞
実施例２の太陽電池モジュールでは、表面フィルムとして片面をコロナ放電処理した無延伸のＥＴＦＥ（エチレンーテトラフルオロエチレン共重合体）フィルム（５０μｍ、東レフィルム加工製、商品名：トヨフロン、タイプ：５０ＥＣ）を使用し、裏面フィルムとして無延伸のＥＴＦＥフィルム（１００μｍ、東レフィルム加工製、商品名：トヨフロン、タイプ：１００ＥＣ）を使用したこと以外は、実施例１の太陽電池 モジュールと全く同様にして太陽電池 モジュールを製造した。
【００６８】
＜実施例３＞
実施例２の太陽電池モジュールでは、表面フィルム、及び、裏面フィルムが片面をコロナ放電処理したＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）フィルム（厚み５０μｍ、東レフィルム加工社製、商品名：トヨフロンフィルム、５０ＦＥ）に代えた他は全く同様にして太陽電池モジュールを作成した。
【００６９】
＜比較例１〜３＞
実施例１〜３の太陽電池 モジュールと比較するため、比較例１〜３の太陽電池モジュールを製造した。
【００７０】
＜比較例１＞
（モジュール化）
太陽電池素子の受光面側に充填材としてのＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）シート（モーベイ社製、厚さ４６０μｍ）と表面フィルムとしてのＥＴＦＥフィルムを、また裏側には、充填材としてのＥＶＡシート（モーベイ社製、厚さ４６０μｍ）と裏面フィルムとしてのナイロンフィルム（デュポン社製、商品名ダーテック、厚さ６３．５μｍ）と補強板としてのガルバリウム鋼板（亜鉛メッキ鋼板）を設け、ＥＴＦＥ（表面フィルム）／ＥＶＡ（充填材）／太陽電池素子／ＥＶＡ（充填材）／ナイロン（表面フィルム）／鋼板（補強板）の順に重ねた。そしてこれを、真空ラミネート装置を用いて加圧脱気しながら１５０℃で３０分加熱することにより、太陽電池モジュールを得た。
【００７１】
＜比較例２＞
実施例１の充填材にＥＶＡシート（モーベイ社製、厚さ４６０μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
＜比較例３＞
（表面フィルム）
無延伸のＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム（厚さ３８μｍ、デュポン社製、商品名 テフゼルＴ２フィルム）をベンゾフェノン系紫外線吸収剤である２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン（アメリカンサイアナミッド社製、商品名サイアソープＵＶ−５３１）の１０％キシレン溶液に浸漬し、これを１００℃で１時間加熱した後、表面をキシレンで洗浄して８０℃のオーブンで３０分乾燥した。この浸漬・加熱・乾燥という操作を３回行うことにより、紫外線吸収剤を含有するＥＴＦＥフィルムを得、更に、充填材との接着性を向上させるために、片面にコロナ放電処理を施して、表面フィルムとした。
【００７２】
比較例２の表面フィルムであるＥＴＦＥフィルムに代えて、前記の紫外線吸収剤を含有したＥＴＦＥフィルムを用いた以外は、比較例２と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【００７３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】一般的な太陽電池の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０１ 光起電力素子
１０２ 表面充填材
１０３ 表面フィルム
１０４ 裏面充填材
１０５ 裏面被覆フィルム
１０６ 鋼板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりが、世界的に広がりを見せている。中でも、ＣＯ2排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で、クリーンなエネルギーへの希求はますます強まってきている。太陽電池はその安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギー源として期待されている。
【０００３】
太陽電池は、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、銅インジウムセレナイド太陽電池、化合物半導体太陽電池などが知られている。
【０００４】
更に、これらの太陽電池の中でも導体金属基板上にシリコンを堆積し、その上に透明導電層を形成したアモルファスシリコン太陽電池を代表とする薄膜太陽電池は、比較的低コストで大面積化が可能、軽量でかつ耐衝撃性、フレキシブル性に富んでいるので、将来のモジュール形態として有望視されている。薄膜太陽電池は、光入射側表面を透明な被覆材で覆い、太陽電池を保護する必要がある。
【０００５】
前記太陽電池モジュールは、例えば、表面フィルムとしてのフッ化物重合体薄膜層、熱可塑性透明有機樹脂、光起電力素子、絶縁体層から構成される。ここで、表面フィルムはＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）フィルム、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルム、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルムなどのフッ素樹脂フィルムである。また、熱可塑性有機樹脂は、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）などである。また、絶縁体層には、ナイロンフィルム、アルミラミネートテドラーフィルムなどの有機樹脂フィルムが用いられている。
【０００６】
しかしながら、上記の太陽電池モジュールでは、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）樹脂の耐候性が不十分であり、例えば２０年の屋外暴露によって紫外線による樹脂部分的なゲル化で白濁が起たり、紫外線によるラジカル種の生成に起因する化学結合中の共役二重結合の増加によって樹脂に黄変が生じる。
【０００７】
そしてこれが原因で起こる樹脂の光透過率の減少に伴い太陽電池モジュールの変換効率が低下するという問題がある。
【０００８】
太陽電池モジュールの変換効率の低下は、太陽電池モジュールの温度がより高温となる屋根材一体の用途ではより顕著な問題となる。充填材がＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の場合には、８０度以上のモジュール使用条件下での黄変がより促進されることが知られている。また、充填材としてのＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の劣化は光透過率の低下だけにとどまらず、ゴム弾性の喪失や接着性の低下としても現れる。ゴム弾性が失われると、急激な温度変化に伴う光起電力素子の破損、あるいは充填材と光起電力素子、あるいは充填材と表面との剥離が発生していた。
【０００９】
ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の劣化を防止するために、従来から紫外線遮断フィルムを最表面に設けることが提案されていた。このような紫外線遮断フィルムとして、紫外線吸収剤を含有したアクリルフィルムやポリカーボネートフィルムが用いられる。しかしながら、これらのフィルムは、樹脂本来の耐候性が十分でないために、フィルム自身が黄変や失透し、太陽電池の被覆材としては十分ではない。
【００１０】
基板と基板上に形成されたＣｄｓ／ＣｄＴｅ型太陽電池において、パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂の誘導体を成分とする保護膜がなされている（特許文献１参照）。パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂としては、旭硝子株式会社の商品（商品名：ルミフロン）が挙げられている。
【００１１】
ルミフロンは、分子中にパーフルオロアルキレン基とOH基を持つ含フッ素ポリマーである。イソシアネートあるいはレゾール型フェノール樹脂を混合した後の樹脂のポットライフは短く、ブロッキング剤によりイソシアネートを保護し、ポットライフを長くする必要がある。ところが、パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂上に表面フィルムを積層すると、樹脂架橋時にブロッキング剤が解離、揮発できず架橋反応が進行しない。
【００１２】
一方、パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂は、粘着性、接着性のないため、表面フィルムを積層することは困難である。
【００１３】
パーフルオロアルキレン基と活性水素を含む樹脂は、太陽電池モジュールの最表面に使用した場合、樹脂の表面硬度は低く、屋外の砂やゴミなどで容易に傷がつき、この傷に汚れあるいはゴミが蓄積し、太陽光の遮蔽の原因となる。
【００１４】
更に、太陽電池素子を保護するためにはゴム弾性を有する材料で厚く被覆する方が、温度変化による熱膨張の違いや曲げによる太陽電池素子の破損を防ぐ上で有効であることが知られているが、塗料による塗布では樹脂を厚くすることが実質的に困難であり素子の破損を招き易く、太陽電池表面の電気的配線部分などの凹凸部の保護も不十分である。
【００１５】
従来用いられてきたＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）は、他の多くの透明有機樹脂と同様、非常に燃え易いという性質を有しているので、住宅密集地での使用は防災上好ましくない。太陽電池モジュールを広く一般住宅等に普及させるためには、モジュールの不燃材化あるいは難燃材化が必要である。ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）による被覆ではモジュールの難燃化が困難である。
【００１６】
ガラスによる太陽電池の封止はこれまで数多く行われてきた。しかし、ガラスによる被覆はフレキシブル性、耐衝撃性、軽量化、低コスト化の点で問題がある。
【００１７】
フッ素ゴム（デュポン社製、商品名バイトン（登録商標））を太陽電池モジュールの充填材として用いることが知られている（非特許文献１参照）。バイトンは、サンシャインウエザオメーターを用いた耐候性試験によって黄変と接着力不足による表面材との剥離が発生するので、実用化の目度が立っていない。
【００１８】
また、充填材として難燃性材料であるＴＨＶ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド）を用いた構成が知られている（特許文献２参照）。
【００１９】
ＴＨＶ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド）では光起電力素子との接着力が不十分であるために、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）をＴＨＶと光起電力素子の間に介して接着力を付与しなければならないとしている。そのため、従来の太陽電池同様に紫外線によるＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の劣化の問題があり、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）に紫外線吸収剤を添加する必要がある。紫外線吸収剤を添加した太陽電池モジュールは４００ｎｍ以下の波長の透過性が乏しくなり、太陽電池の一般的な分光感度特性（光の波長に対する感度（主として発生電流））である３００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長全域をカバーできない。特にアモルファス太陽電池では、４００ｎｍ以下の波長域をカットすることで変換率が低下する。
【特許文献１】特開昭６１−１０１０８３号公報
【特許文献２】特開２００１−９４１３２号公報
【非特許文献１】アメリカのエネルギー省ジェット推進研究所編、“Investigation of Test Methods, Materials, Properites and Processes for Solar Cell Encapsulation．“（１９７９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するために、紫外線による有機樹脂の劣化や紫外線吸収剤の添加による変換効率の低下を防ぎ、充填材における太陽電池素子の保護に必要な光起電力素子や表面フィルムへの接着性を長期にわたり維持できる、光透過性と変換効率に優れた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究開発を重ねた結果、次のような構成とすることで、所期の目的を達成できることを見いだした。
【００２２】
光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の太陽電池モジュールは、次のような性能を持つ。
【００２４】
（１）充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなることで、機械的強度が十分得られる厚みであっても優れた難燃性を有する被覆材が得られ、よって、難燃性に優れた被覆となる。従来用いられていたＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の燃焼熱は、１１Ｋｃａｌ／ｇと非常に高く、また一旦被覆材に着火すると自己消火を期待できない。ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の燃焼性を改善する為にＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）の厚みを薄くすると、機械的強度が低下し、外力に対して耐性が落ちる。本発明の太陽電池モジュールは、機械的強度があり、難燃性に優れている。
【００２５】
（２）本発明の太陽電池モジュールは、耐候性の優れており、従来用いられていたＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）のように長期間使用中に黄変することがない。更に、充填材、および、表面フィルムに、紫外線吸収剤を含まないことで、３００nm〜４００nmの波長域を活用でき、変換効率が高い。ここでいう紫外線吸収剤とは、具体的には、べンゾフェノン系、ベンゾトリアゾ−ル系、サルチレ−ト系、アクリルニトリル系、金属錯塩系、ヒンダ−ドアミン系、超微粒子酸化チタン（粒径、０．０１〜０．０６μｍ）、超微粒子酸化亜鉛（粒径、０．０１〜０．０４μｍ）等の無機系の紫外線吸収剤などである。
【００２６】
（３）本発明の太陽電池モジュールは、耐湿性に優れている。本発明の太陽電池モジュールは、従来用いられていたポリビニルブチラール樹脂のように高湿下で吸湿して太陽電池素子に容易に湿度が侵入することがなく、太陽電池素子内部の電気的短絡が生じにくい。更に、ポリビニール樹脂の最大の欠陥である失透現象がなく、太陽電池素子の変換効率の低下がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュールである。
【００２８】
本発明に用いられる表面フィルム、及び充填材について、以下に詳しく説明する。
【００２９】
本発明で用いられる表面フィルムは、太陽電池モジュールの最表層に位置するため、耐候性、撥水性、耐汚染性、機械強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋外暴露における長期信頼性を確保するための性能が必要である。
【００３０】
本発明に用いられる表面フィルムは、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなる。中でも、優れた耐湿性を有するＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂）やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）が望ましい。
【００３１】
本発明の太陽電池モジュールを、屋外、例えば、屋根などに設置する場合において、太陽電池モジュールを固定する手段として、太陽電池モジュールの端部を折り曲げ加工する場合がある。このとき、フィルムの柔軟性、折り曲げ時の破断、クラック防止の観点から、表面フィルムは、無延伸のフィルムが好ましい。表面フィルムが無延伸のフィルムの場合、フィルムの熱収縮のため太陽電池モジュールの平面性が損なわれないので好ましい。
【００３２】
表面フィルムの厚さは、１０〜２００μｍが好ましく、より好適には、３０〜１００μｍである。表面フィルムの厚さが、１０〜２００μｍであると、機械的強度が確保することができ、さらに、コストの観点から好ましい。
【００３３】
また、表面フィルムには、充填材との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理を表面フィルムに行うことが望ましい。
【００３４】
充填材は、光起電力素子と表面フィルムとの接着を図るためのものである。充填材の材料としては、導電性基板と十分な接着性を確保でき、しかも長期耐久性に優れ熱膨張、熱収縮に耐えられる、柔軟性と優れた光透過性を兼ね備えた材料が好ましい。本発明の太陽電池モジュールにおいては、充填材は、熱接着性のフッ素樹脂である。熱接着性のフッ素樹脂とは、具体的には加工温度が１２０〜３００℃の範囲のフッ素樹脂である。熱接着性のフッ素樹脂は、フッ素樹脂中に、官能基や、有機過酸化物などの架橋剤が含有しているものが好ましい。例えば、ＴＨＶ（テトラフロロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド）やネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ（ダイキン工業製）などが挙げられる。熱接着性のフッ素樹脂は、より好ましくは、カルボニル基、エポキシ基、あるいは、カルボキシルエステル基の官能基を少なくとも１種類以上含有している。
【００３５】
さらに、本発明の太陽電池モジュールは、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない。
【００３６】
本発明の太陽電池モジュールは、好ましくは、光起電力素子が、導電性基体上に光変換部材としての半導体光活性層、透明導電層が形成されたものである。本発明の太陽電池モジュールは、さらに好ましくは、半導体光活性層がアモルファスシリコンである。
【００３７】
図１に、本発明の太陽電池モジュールの概略構成の例を示す。この太陽電池モジュールは、光起電力素子、表面フィルム、表面充填材、裏面充填材、裏面フィルムから構成される。ここで、外部からの光は、表面フィルムから入射し、光起電力素子で生じた起電力は、出力端子より外部に取り出される。
【００３８】
光起電力素子は、好ましくは、導電性基体上に光変換部材としての半導体光活性層が形成されたものである。この光起電力素子は、好ましくは、導電性基体、裏面反射層、半導体光活性層、透明導電層、集電電極から構成される。
【００３９】
導電性基体は、光起電力素子の基体になると同時に、下部電極の役割も果たす。導電性基体の材料としては、シリコン、タンタル、モリブデン、タングステン、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンシート、鉛メッキ鋼板、導電層が形成してある樹脂フィルムやセラミックスなどが例示される。
【００４０】
また、導電性基体上には、裏面反射層として、金属層、あるいは金属酸化物層、あるいは金属層と金属酸化物層を形成してもよい。この金属層には、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Aｇ、Ｎｉなどが用いられる。上記金属層及び金属酸化物層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などがある。
【００４１】
半導体光活性層は、光電変換を行う部分である。その具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶シリコン、ｐｉｎ接合型アモルファスシリコン、あるいは、ＣｕＩｎＳｅ2，ＣｕＩｎＳ2，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ2Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ／Ｃｕ2Ｔｅをはじめとする化合物半導体などが挙げられる。
【００４２】
また半導体光活性層の形成方法としては、多結晶シリコンの場合は、溶融シリコンのシート化または非晶質シリコンの熱処理、またアモルファスシリコンの場合はシランガスなどを原料とするプラズマＣＶＤ、更に化合物半導体の場合はイオンプレーティング、イオンビームデポジション、真空蒸着法、スパッタ法、あるいは電析法などがある。
【００４３】
透明導電層は、太陽電池の上部電極の役目を果たしている。これに用いる材料としては、例えば、Ｉｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2（ＩＴＯ），ＺｎＯ，ＴｉＯ2，Ｃｄ2ＳｎＯ4，高濃度不純物ドープした結晶性半導体層などが挙げられる。また透明導電層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物拡散法などが挙げられる。
【００４４】
透明導電層の上には、電流を効率よく集電するために、格子状の集電電極（グリッド）を設けてもよい。集電電極の具体的な材料としては、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｎ、あるいは銀ペーストをはじめとする導電性ペーストなどが挙げられる。また集電電極の形成方法としては、マスクパターンを用いたスパッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤ法や、全面に金属膜を蒸着した後で不必要な部分をエッチングで取り除きパターニングする方法、光ＣＶＤにより直接グリッド電極パターンを形成する方法、グリッド電極パターンのネガパターンのマスクを形成した後にメッキする方法、導電性ペーストを印刷する方法などが挙げられる。
【００４５】
上記の導電性ペーストは、通常、微粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カーボンなどをバインダーポリマーに分散させたものが用いられる。バインダーポリマーとしては、例えば、熱接着性のフッ素樹脂、ポリエステル、エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニルアセテート、ゴム、ウレタン、フエノールなどの樹脂が挙げられる。
【００４６】
起電力を取り出すために、好ましくは、マイナス側出力端子を導電性基体に、またプラス側出力端子を集電電極にそれぞれ取り付ける。マイナス側出力端子の導電性基体への取り付けは、例えば、銅タブなどの金属体をスポット溶接や半田で接合する方法が採られる。またプラス側出力端子の集電電極への取り付けは、金属体を導電性ペーストや半田によって電気的に接続する方法が採られる。なお、プラス側出力端子は、好ましくは、絶縁体によって導電性基体などと絶縁されている。
【００４７】
上記の手法で作製した光起電力素子は、所望する電圧あるいは電流に応じて直列ないし並列に接続される。この場合、絶縁化した基板上に光起電力素子を集積化して所望の電圧あるいは電流を得ることもできる。
【００４８】
本発明の太陽電池モジュールは、好ましくは、裏面側には、太陽電池モジュールの機械的強度を増すため、あるいは、温度変化による歪やソリを防止するために、補強板を張り付けても良い。補強板としては、例えば、鋼板、プラスチック板、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）板が好適に用いられる。
【００４９】
更に、本発明の太陽電池モジュールは、好ましくは、表面フィルムおよび光起電力素子との接着面がプラズマ処理やコロナ放電処理などの易接着処理されているものが一般的に用いられる。この太陽電池モジュールが高温で使用される場合、例えば屋根材一体型などでは、高温下での接着を確実にするために、架橋することがより好ましい。
【００５０】
次に、光起電力素子、充填材、及び表面フィルムを用いて太陽電池モジュールとする方法を例示して説明する。
【００５１】
まず、充填材により光起電力素子の受光面を被覆するには、充填材層を表面フィルムにあらかじめ形成しておきこれを光起電力素子に加熱圧着する方法、シート状に成型した充填材を作製しこれを光起電力素子上に加熱圧着する方法などが挙げられる。
【００５２】
充填材が光起電力素子上あるいは表面フィルム上に予め形成されている場合は、例えば、裏面に充填材と裏面被覆フィルムを、また表面に表面フィルムを重ね加熱圧着することにより、太陽電池モジュールを得る。
【００５３】
補強板を設けるときは、例えば、充填材あるいは別の接着剤を介して裏面被覆フィルムに重ねて圧着すれば良い。これは上記工程と同時行っても、また上記工程の後に行っても構わない。
【００５４】
また、充填材がシート状に成型されている場合は、例えば、光起電力素子と表面フィルムの間に挿入して同様に加熱圧着することにより、太陽電池モジュールとすることができる。なお、圧着時の加熱温度は、架橋反応が十分に進行する温度が好ましい。加熱圧着の方法としては、例えば、従来公知である真空ラミネーション、ロールラミネーションなどを種々選択して用いることができる。
【実施例】
【００５５】
以下、具体的な実施例に基づいて、本発明の太陽電池モジュールの製造方法を詳細に説明する。
【００５６】
以上の実施例１〜３及び比較例１〜３の太陽電池モジュールについて、下記項目の評価を行った。結果を表１に示す。
【００５７】
（１）太陽電池モジュールの変換効率
太陽電池モジュールにＡＭ１．５の擬似太陽光（１００ｍＷ／ｃｍ2）を照射し、両電極間の電圧値を測定した。この場合の比較例１の電圧値を１として相対値で評価した。
【００５８】
（２）耐候性
サンシャインスーパーロングライフウェザーメーター（スガ試験器株式会社製、ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣＬ型）を使用し、ＪＩＳＫ６７８３ｂに準じて、１０００時間（屋外曝露１年間に相当）照射することにより屋外曝露促進試験を行い、外観上の変化及び太陽電池 性能を評価した。外観上の変化が無いものは○、変色などがあるが使用に差し支えないものは△、剥がれや、反りなどを生じた場合は×とした。
【００５９】
（３）温湿度サイクル
−４０℃／１時間、８５℃／８５％ＲＨ／４時間の温湿度サイクル試験を２０サイクル行い、試験後の太陽電池 モジュールの外観上の変化を観察した。そして、上記の（２）と同様な方法で外観を評価した。
【００６０】
（４）難燃性
太陽電池モジュールの表面被覆材側にライターの炎を３０秒間近づけ、炎を離した後、自己消火する場合もしくは何ら変化のない場合を難燃性と判定した。難燃性の場合には○とし、自己消火しなかった場合は×として、判定結果をそれぞれ表１に示した。
【００６１】
（５）耐熱性
太陽電池モジュールを１５０℃の雰囲気中に２４時間放置し、外観上の変化を観察し、変化のないものを○とした。
【００６２】
＜実施例１＞
アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を用いて下記方法で太陽電池モジュールを作成した。
［充填材］
熱接着性フッ素樹脂（ダイキン工業社製、商品名 ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ、品番 ＲＰ４０２０）１００重量部をスクリュー式一軸押出機に投入し、２２０℃で溶融押出し、続いて冷却ロールで冷却固化し、厚さ２８０μｍ、幅９００ｍｍの熱接着性フッ素樹脂フィルムを得た。この熱接着性フッ素樹脂フィルムを充填材とした。
【００６３】
[モジュール化]
次に、アモルファスシリコンからなる太陽電池素子を被覆材により被覆して、太陽電池 モジュールを製造する方法を説明する。
【００６４】
太陽電池素子、充填材（厚さ２８０μｍ、熱接着性フィルム）、表面フィルム（片面をコロナ放電処理したＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルム、厚さ５１μｍ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製、品番：Ｐ２０００ＴＲ）、および、裏面フィルム（片面をコロナ放電処理した無延伸のＰＣＴＦＥフィルム、厚さ５１μｍ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製、品番：Ｐ２０００ＴＲ）を、受光面側からＰＣＴＦＥ（表面フィルム）／ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ（充填材）／太陽電池素子／ネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ（充填材）／ＰＣＴＦＥ（裏面フィルム）という順に重ねて、太陽電池モジュール積層体とした。
【００６５】
なお、受光面側のＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルムが本発明の最表面部材に相当し、受光面側の熱接着性フッ素樹脂シートが本発明の表面充填材に相当し、裏面側の熱接着性フッ素樹脂シートが裏面充填材に相当し、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）フィルムが本発明の裏面フィルムに相当する。
【００６６】
このようにして形成した太陽電池 モジュール積層体を、真空ラミネート装置を用いて脱気しながら、２００℃で３０分加熱圧着した。
【００６７】
＜実施例２＞
実施例２の太陽電池モジュールでは、表面フィルムとして片面をコロナ放電処理した無延伸のＥＴＦＥ（エチレンーテトラフルオロエチレン共重合体）フィルム（５０μｍ、東レフィルム加工製、商品名：トヨフロン、タイプ：５０ＥＣ）を使用し、裏面フィルムとして無延伸のＥＴＦＥフィルム（１００μｍ、東レフィルム加工製、商品名：トヨフロン、タイプ：１００ＥＣ）を使用したこと以外は、実施例１の太陽電池 モジュールと全く同様にして太陽電池 モジュールを製造した。
【００６８】
＜実施例３＞
実施例２の太陽電池モジュールでは、表面フィルム、及び、裏面フィルムが片面をコロナ放電処理したＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）フィルム（厚み５０μｍ、東レフィルム加工社製、商品名：トヨフロンフィルム、５０ＦＥ）に代えた他は全く同様にして太陽電池モジュールを作成した。
【００６９】
＜比較例１〜３＞
実施例１〜３の太陽電池 モジュールと比較するため、比較例１〜３の太陽電池モジュールを製造した。
【００７０】
＜比較例１＞
（モジュール化）
太陽電池素子の受光面側に充填材としてのＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）シート（モーベイ社製、厚さ４６０μｍ）と表面フィルムとしてのＥＴＦＥフィルムを、また裏側には、充填材としてのＥＶＡシート（モーベイ社製、厚さ４６０μｍ）と裏面フィルムとしてのナイロンフィルム（デュポン社製、商品名ダーテック、厚さ６３．５μｍ）と補強板としてのガルバリウム鋼板（亜鉛メッキ鋼板）を設け、ＥＴＦＥ（表面フィルム）／ＥＶＡ（充填材）／太陽電池素子／ＥＶＡ（充填材）／ナイロン（表面フィルム）／鋼板（補強板）の順に重ねた。そしてこれを、真空ラミネート装置を用いて加圧脱気しながら１５０℃で３０分加熱することにより、太陽電池モジュールを得た。
【００７１】
＜比較例２＞
実施例１の充填材にＥＶＡシート（モーベイ社製、厚さ４６０μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
＜比較例３＞
（表面フィルム）
無延伸のＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）フィルム（厚さ３８μｍ、デュポン社製、商品名 テフゼルＴ２フィルム）をベンゾフェノン系紫外線吸収剤である２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン（アメリカンサイアナミッド社製、商品名サイアソープＵＶ−５３１）の１０％キシレン溶液に浸漬し、これを１００℃で１時間加熱した後、表面をキシレンで洗浄して８０℃のオーブンで３０分乾燥した。この浸漬・加熱・乾燥という操作を３回行うことにより、紫外線吸収剤を含有するＥＴＦＥフィルムを得、更に、充填材との接着性を向上させるために、片面にコロナ放電処理を施して、表面フィルムとした。
【００７２】
比較例２の表面フィルムであるＥＴＦＥフィルムに代えて、前記の紫外線吸収剤を含有したＥＴＦＥフィルムを用いた以外は、比較例２と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【００７３】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】一般的な太陽電池の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０１ 光起電力素子
１０２ 表面充填材
１０３ 表面フィルム
１０４ 裏面充填材
１０５ 裏面被覆フィルム
１０６ 鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュール。
【請求項２】
熱接着性のフッ素樹脂が、カルボニル基、エポキシ基、あるいは、カルボキシルエステル基の官能基を少なくとも１種類以上含有している請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
光起電力素子が、導電性基体上に光変換部材としての半導体光活性層、透明導電層が形成されたものであり、半導体光活性層がアモルファスシリコンである請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１】
光起電力素子、充填材、表面フィルムを有する太陽電池モジュールにおいて、充填材が、熱接着性のフッ素樹脂からなり、表面フィルムが、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体から選ばれる少なくとも１種類からなり、充填材、および、表面フィルムに紫外線吸収剤を含有しない太陽電池モジュール。
【請求項２】
熱接着性のフッ素樹脂が、カルボニル基、エポキシ基、あるいは、カルボキシルエステル基の官能基を少なくとも１種類以上含有している請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
光起電力素子が、導電性基体上に光変換部材としての半導体光活性層、透明導電層が形成されたものであり、半導体光活性層がアモルファスシリコンである請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１０５１７９（Ｐ２００９−１０５１７９Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７４７１４（Ｐ２００７−２７４７１４）
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００２２２４６２）東レフィルム加工株式会社 (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００２２２４６２）東レフィルム加工株式会社 (142)
【Ｆターム（参考）】
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