太陽電池モジュール
【課題】太陽電池セルを覆う保護面板が衝撃を受けても、その衝撃が太陽電池セルに伝播して太陽電池セルが破壊されるのを防ぐことができる太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池セル２の受光面側に透光性の保護面板６を配置した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル２と保護面板６との間に透光性の緩衝材６として特定のポリウレタンゲル５を介在させた構成とする。ポリウレタンゲル５は３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有し、ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３より大きく且つ２．５より小さいゲルとする。このポリウレタンゲルの優れた衝撃緩和作用によって衝撃を吸収緩和し、太陽電池セル２の破壊を防止する。
【解決手段】太陽電池セル２の受光面側に透光性の保護面板６を配置した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セル２と保護面板６との間に透光性の緩衝材６として特定のポリウレタンゲル５を介在させた構成とする。ポリウレタンゲル５は３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有し、ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３より大きく且つ２．５より小さいゲルとする。このポリウレタンゲルの優れた衝撃緩和作用によって衝撃を吸収緩和し、太陽電池セル２の破壊を防止する。
【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し、更に詳しくは、太陽電池セルを覆う保護面板が衝撃を受けても、その衝撃が太陽電池セルに伝播して太陽電池セルが破壊されるのを防止できるようにした太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な太陽電池モジュールは、太陽電池本体（セル）の受光面側に保護面板としてガラス板が設けられているが、このガラス板は重量が大きいため、屋根に設置すると家屋に負担をかけるという問題があった。このため、軽量化を目的として、太陽電池モジュールの保護面板をプラスチック板に変更したものが開発されたが、このようなプラスチック板では、上方から衝撃を受けると、その衝撃が太陽電池本体（セル）に伝播して、太陽電池本体（特に単結晶シリコンセルや多結晶シリコンセル）が破壊されることがあった。
【０００３】
一方、太陽電池本体の受光面側に透明な保護面板を接着剤で接着するタイプの太陽電池モジュールも知られているが、このタイプの太陽電池モジュールは、太陽電池本体と保護面板との熱膨張率の差によって接着界面に大きい歪み応力が発生するため性能劣化を招く虞れがあった。このため、太陽電池本体と保護面板との間に、ゲル状の透光性充填材としてシリコンゲルを介在させ、太陽電池本体と保護面板との熱膨張率の差による歪み応力をシリコンゲル層で緩和して性能劣化を防止するようにした太陽電池モジュールが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、この特許文献１の太陽電池モジュールのように、太陽電池本体と保護面板との間にシリコンゲルを介在させると、シリコンゲル中に可塑剤として含まれるシリコンオイルが滲出して、配線の接点不良の原因となる虞れがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１５６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情の下になされたもので、その解決しようとする課題は、太陽電池セルを覆う保護面板が衝撃を受けても、その衝撃が太陽電池セルに伝播して太陽電池セルが破壊されるのを防ぐことができる太陽電池モジュールを提供することにある。
そして、望ましい実施形態においては、配線の接点不良、保護面板のストレスクラックの発生、気泡の発生、白濁などを防止することも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルの受光面側に透光性の保護面板を配置した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと保護面板との間に透光性の緩衝材を介在させたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールにおいては、上記緩衝材が３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有するポリウレタンゲルであることが望ましい。
そして、上記ポリウレタンゲルは、ポリオール成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリオール又は／及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレポリマーと、ポリイソシアネート成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させて得られるゲルであって、ポリオール成分の末端の官能基である水酸基とポリイソシアネート成分の末端の官能基であるイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）が１．３より大きく、且つ、２．５より小さくなるように、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を混合して反応させたものであることが望ましい。
上記ポリオール成分及びポリイソシアネート成分におけるアルキレンオキサイド鎖は、常温で液状であること、及び、疎水性であることが望ましい。
最も望ましいアルキレンオキサイド鎖は、常温で液状である疎水性のプロピレンオキサイド鎖である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールのように、太陽電池セルと保護面板との間に透光性の緩衝材が介在されていると、保護面板が衝撃を受けても、その衝撃が緩衝材に吸収緩和されて太陽電池セルまで伝播し難いため、太陽電池セルが破壊されるのを防止することができる。
【００１０】
特に、緩衝材が３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有するポリウレタンゲルであると、優れた衝撃緩和性能を有するため、太陽電池セルの破壊をほぼ確実に防止することができ、しかも、ポリウレタンゲルはシリコンオイルのような太陽電池モジュールの配線に悪影響を及ぼす液体を一切含まないので、配線の接点不良等を引き起こすこともない。
【００１１】
上記のヤング率を有するポリウレタンゲルは、前述のポリオール成分と前述のポリイソシアネート成分を、ポリオール成分末端の水酸基とポリイソシアネート成分末端のイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）が１．３よりも大きく、且つ、２．５よりも小さくなるように、混合して反応させたものであることが望ましく、このような混合比率で反応させたポリウレタンゲルは、未反応のイソシアネート基が残らないので、未反応のイソシアネート基と水分が後反応して発生する炭酸ガスの気泡により、ポリウレタンゲルの全光線透過率が低下して太陽電池セルの発電効率の低下を招いたり配線に悪影響を及ぼしたりする心配はない。また、上記の混合比率で反応させたポリウレタンゲルは、ポリオール成分が多過ぎないので、ポリオール成分がポリウレタンゲルからブリードアウトして保護面板にストレスクラックを発生させる心配もない。
【００１２】
ポリオール成分及びポリイソシアネート成分におけるアルキレンオキサイド鎖が常温で液状であると、アルキレンオキサイド鎖が屈曲性に富むので、上記のヤング率を有する柔軟なポリウレタンゲルを容易に得ることができ、また、アルキレンオキサイド鎖が疎水性であると、得られるポリウレタンゲルが水分を吸収しにくいため、白濁することがなくなり、白濁による太陽電池セルの発電効率の低下を防ぐことができる。そして、アルキレンオキサイド鎖が常温で液状である疎水性のプロピレンオキサイド鎖であると、柔軟で優れた衝撃緩和性能を有する白濁しないポリウレタンゲルが得られるので、このゲルを太陽電池セルと保護面板の間に介在させると、衝撃による太陽電池セルの破壊と、ゲル白濁による発電効率の低下が生じない太陽電池モジュールを確実かつ容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。
【図２】落球試験の説明図である。
【図３】ストレスクラック試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示す太陽電池モジュールは、基材１の上に複数の太陽電池セル２が配設されて配線３で接続されており、その四周が枠材４で囲まれている。そして、この枠材３の内側には、透光性の緩衝材として特定のヤング率を有するポリウレタンゲル５が充填されており、このポリウレタンゲル５中に太陽電池セル２が埋没している。この太陽電池セル２の受光面側（上側）には、透光性の保護面板６がポリウレタンゲル５に密着して配置されており、太陽電池セル２と保護面板６との間にポリウレタンゲル５が挟まれて介在している。
【００１５】
尚、裏面にポリウレタンゲル５の層が形成された保護面板６を太陽電池セル２の受光面側に配置して、太陽電池セル２と保護面板６との間にポリウレタンゲル５を介在させるようにしてもよい。
【００１６】
基材１は光反射性のシートからなるものであって、例えば、アルミニウムシートや、アルミニウムを蒸着した熱可塑性樹脂シートなどが好ましく使用される。このような光反射性の基材１を用いると、直射光のみならず、反射光まで有効に利用して太陽電池セル２の発電効率を向上させることができる。また、枠材４についても、アルミニウムやＳＵＳなどの錆びにくい光反射性の金属枠材が好ましく使用される。
【００１７】
基材１の上に配設される太陽電池セル２としては、単結晶シリコンセル、多結晶シリコンセル、アモルファスシリコンセル等のシリコン型セルや、ＣＩＳ系セル等の非シリコン型セルなど、公知の太陽電池セルが全て使用可能である。
【００１８】
太陽電池セル２の受光面側に配置される保護面板６は、透光性の合成樹脂板が適しており、特に、ポリカーボネート樹脂板は全光線透過率、強度、耐衝撃性、耐候性などが良好であるため、好ましく使用される。保護面板６として使用されるポリカーボネート樹脂板の厚さは、１ｍｍ以上であればよいが、衝撃強度を考慮すると２ｍｍ以上であることが望ましく、一方、重量や樹脂量（コスト面）を考慮すると５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１９】
太陽電池セル２と保護面板６の間に緩衝材として介在させるポリウレタンゲル５は、ポリオール成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリオール又は／及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレポリマーと、ポリイソシアネート成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させて得られるものであり、アルキレンオキサイドのセグメントによって構造化された内部貫入型（Interpenetrated Network）の一成分系のセグメント化ポリウレタンゲルである。
【００２０】
このポリウレタンゲル５は、ヤング率が３０００００〜２００００Ｐａの範囲となるように調製されたものが好適である。ヤング率が３０００００Ｐａ以下のポリウレタンゲル５は、適度な弾力性ないし柔軟性を有するため、優れた衝撃緩和作用を発揮して太陽電池セル２の破壊をほぼ確実に防止でき、一方、ヤング率が２００００Ｐａ以上のポリウレタンゲル５は、後述するようにポリオール成分が多過ぎないので、ポリウレタンゲル５からブリードアウトするポリオール成分によって保護面板６にストレスクラックが発生するのを防止できるからである。
ポリウレタンゲル５の更に望ましいヤング率の範囲は３０００００〜２５０００Ｐａであり、極めて望ましいヤング率の範囲は２０００００〜３００００Ｐａである。
【００２１】
上記のポリウレタンゲル５は、下記構造式１〜４に示すポリオール成分の一種又は二種以上と、下記構造式５〜９に示すポリイソシアネート成分の一種又は二種以上を、触媒と共に混合し、この混合物を前記枠材４の内側空間に注入して反応させることにより容易に形成することができる。反応条件は制限されないが、６０℃で２４時間反応させることが好ましい。また、触媒としてはジブチル錫ラウレートや、トリアルキルアミン、トリエチレンジアミン等の第３級アミンが好ましく使用される。尚、紫外線吸収剤を太陽電池セル２の吸収波長を阻害しない程度に配合したり、酸化防止剤を適量配合してもよい。
【００２２】
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２はアルキル化合物、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかであり、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖である。）
【００２３】
【化２】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、ｌは１又は４の整数である。）
【００２４】
【化３】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖である。）
【００２５】
【化４】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、ＲはＨである。）
【００２６】
【化５】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００２７】
【化６】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００２８】
【化７】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかであり、ｌは１又は４の整数である。）
【００２９】
【化８】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００３０】
【化９】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００３１】
上記構造式１〜４のポリオール成分について説明すると、構造式１はポリエーテルポリオールとジイソシアネートの反応物であるポリウレタンポリオールプレポリマーであって、両末端成分がポリエーテルポリオール、両末端の官能基が−ＯＨ基である。ここに使用されるジイソシアネート化合物は、後述するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーの中のそれと同じものであり、例えばフェニレンジイソシアネート、２，２，４−トルイレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタリン１，５−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、テトラメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、リジンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添加ＴＤＩ、水添加ＭＤＩ、ジシクロヘキシルジメチルメタンｐ，ｐ′−ジイソシアネート、ジエチルフマレートジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が任意に使用できる。
【００３２】
また、構造式２はグリセロール（ｌ＝１）又はソルビトール（ｌ＝４）にポリエーテルポリオールを付加したものである。
【００３３】
構造式３は、トリメチロールプロパンにポリエーテルを付加したものであり、同様に下記構造式１０，１１で示される１，２，６−ヘキサントリオールやトリメチロールエタン、或いは、ペンタエリスリットＣ（ＣＨ２ＯＨ）４、或いは、下記構造式１２で示されるポリグリセリンやその部分エステルなどの多価アルコールとポリエーテルポリオールの付加物も使用できる。この場合、（ＡＯ）はホモポリマーであっても、ブロックコポリマー或いはランダムコポリマーであってもよい。
【００３４】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
（式中、ｎは２〜３０の整数である。）
【００３５】
構造式４はアルキレンオキサイド鎖を有するポリエーテルポリオールであり、両末端が−ＯＨ基で２官能のポリオールであり、市販品として容易に入手できる。
【００３６】
次に、構造式５〜９のポリイソシアネートプレポリマーについて説明すると、構造式５はトリメチロールプロパンにジイソシアネートを反応させて得られるトリイソシアネートの２分子を（ＡＯ）の１分子で２量化した４官能のテトライソシアネートであり、このトリメチロールプロパンの代わりにグリセロールを用いたものが構造式６のポリイソシアネートプレポリマーである。この種のテトライソシアネートは、（ＡＯ）の２分子又は３分子とトリイソシアネートの２分子との反応では得られないので、（ＡＯ）の量を化学当量より少なくして反応を微妙に調節する必要がある。そのため未反応のトリイソシアネートが混在するが、これがポリオールと反応するとセグメント化ポリウレタン分子の大きさにバラツキが生じ、ゲルの硬度をコントロールするのに都合の良い方へ作用することもある。
【００３７】
構造式７は構造式２のポリオールにジイソシアネートを反応させたもので、３官能が６官能であり、また、構造式８は同様に構造式３のポリオールにジイソシアネートを反応させたもので、３官能である。構造式９はポリエーテルポリオールとジイソシアネートの反応物で、２官能である。
【００３８】
上記構造式１〜９の（ＡＯ）で表記されるアルキレンオキサイド鎖は、適度な弾力性ないし柔軟性を有するポリウレタンゲル５を形成するためには、アルキレンオキサイド鎖の殆どないし全てが常温で液状であり、十分な屈曲性を有することが望ましい。もし、アルキレンオキサイド鎖の殆どが固体であると、分子運動が少なくて屈曲性が殆どなくなり、系の構造化（ゲル化）の分散媒として働かないため、弾力性を有するポリウレタンゲルを得ることが困難になる。
【００３９】
アルキレンオキサイド鎖（ＡＯ）を構成する化合物としては、例えば、ポリメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリペンタメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリヘプタメチレングリコールなどが挙げられるが、このうち常温で液状物質として入手し易いものは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、低分子量のポリテトラメチレングリコールである。また、これらの共重合体、例えば下記構造式１３，１４で表されるブロックコポリマーや、ランダムコポリマーも使用できる。
【００４０】
【化１３】
【化１４】
（これらの式中、ｌ，ｍ，ｎは１以上の整数である。）
【００４１】
更に、アルキレンオキサイド鎖は疎水性であることが望ましい。太陽電池モジュールは屋外で使用されるため、ポリウレタンゲルが親水性のアルキレンオキサイド鎖を有する親水性のゲルであると、モジュール内部に浸入した水分（湿気）がゲルに吸収されて白濁し、太陽電池セル２の発電効率の低下を招く虞れがあるが、疎水性のアルキレンオキサイド鎖を有する疎水性のポリウレタンゲルは、水分浸入による白濁が生じないので、太陽電池セル２の発電効率の低下を防止することができる。
【００４２】
疎水性のアルキレンオキサイド鎖（ＡＯ）を構成する化合物としては、上記のポリアルキレングリコールのうち、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリペンタメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリヘプタメチレングリコールが挙げられるが、特に、分子量が大きくても常温で液状である疎水性のポリプロピレングリコールは極めて好ましく使用される。尚、低分子量のポリテトラメチレングリコールも常温で液状の疎水性の物質であるが、このような低分子量のポリテトラメチレングリコールでアルキレンオキサイド鎖を形成すると、セグメントが短いため動きが小さくなって弾力性に富むポリウレタンゲルを得ることが難しくなるので、好ましくない。
【００４３】
ポリオール成分とポリイソシアネート成分は、一方が２官能で、他方が３官能以上の化合物の組合わせである必要がある。どちらか一方が１官能であれば連鎖しないし、２官能同士では直鎖分子となるからである。しかし、双方の官能数があまり多すぎる組合わせにすると、得られる反応物は網目鎖濃度が高くなりすぎて適度な弾力性を有するゲルになりにくいので、好ましい組合わせは双方の官能基数が２〜４の組合わせであり、殊に２官能と３官能の組合わせが配合上、調節し易い。
【００４４】
ポリオール成分とポリイソシアネート成分の混合比率（反応比）は、双方の成分の官能基の比率、即ち、ポリオール成分の末端の官能基である水酸基とポリイソシアネート成分の末端の官能基であるイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）によって規制される。このＯＨ／ＮＣＯの比率が１より小さい場合は、未反応のＮＣＯ基がゲル中に残り、この未反応のＮＣＯ基が水分と後反応して発生する炭酸ガスの気泡によりポリウレタンゲルの全光線透過率が低下して太陽電池セルの発電効率の低下を招いたり配線に悪影響を及ぼしたりするので、ＯＨ／ＮＣＯの比率は１以上でなければならない。
【００４５】
また、ポリオール成分が常温で液状のアルキレンオキサイド鎖を有するものである場合、得られるポリウレタンゲルのヤング率とＯＨ／ＮＣＯの比率との間には負の相関関係があり、ＯＨ／ＮＣＯの比率が大きくなるほど、ポリウレタンゲルのヤング率は小さくなる。従って、ＯＨ／ＮＣＯの比率を調節することによって、ポリウレタンゲルのヤング率を前述した３０００００〜２００００Ｐａの範囲に調節することができる。
【００４６】
例えば、プロピレンオキサイド鎖を有する２官能のポリオール（重量平均分子量３０００）と、プロピレンオキサイド鎖を有する３官能のポリイソシアネートプレポリマー（重量平均分子量３０００）を反応させてポリウレタンゲルをつくる場合は、後述する表１の試験データに示すように、ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３より大きく、且つ、２．５より小さくなるように、ポリオールとポリイソシアネートプレポリマーを混合して反応させると、３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有する衝撃緩和性能に優れたポリウレタンゲルを得ることができる。
上記のＯＨ／ＮＣＯの比率の範囲は、他のポリオール成分とポリイソシアネート成分を反応させて衝撃緩和性能の良好なポリウレタンゲルを得る場合においても、好ましい基準となるものである。
【００４７】
ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３以下であると、ポリウレタンゲルのヤング率が高くなりすぎて衝撃緩和性能が低下し、一方、ＯＨ／ＮＣＯの比率が２．５以上であると、ポリオール成分が多過ぎるためポリウレタンゲルからブリードアウトして保護面板６にストレスクラックを発生させる虞れがあるので、いずれも好ましくない。ＯＨ／ＮＣＯの更に好ましい比率は１．４〜２．３であり、極めて好ましい比率は１．６〜２．１である。
【００４８】
ポリオール成分とポリイソシアネート成分の重量平均分子量の範囲は、アルキレンオキサイド鎖、イソシアネートの種類、分子形状などによって広い範囲で変わるが、ポリオールで大略１５０〜６０００、ポリウレタンポリオールプレポリマーで大略１４００〜１００００、ポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーで大略１０００〜１００００であり、好ましくは各々大略２００〜４０００、１０００〜６０００、８００〜５００００の範囲で選択できる。
【００４９】
太陽電池セル２と保護面板６との間に介在させるポリウレタンゲル５の厚さは少なくとも０．５ｍｍあれば十分であり、この厚さでも優れた衝撃緩和作用を発揮して太陽電池セル２の破壊をほぼ確実に防ぐことができる。
尚、ポリウレタンゲル５はいくら厚くしてもよいが、厚くし過ぎると材料の無駄となり、全光線効果率も低下するので、２ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００５０】
次に、本発明の効果を確認するために行った落球試験、ストレスクラック試験、キセノンウェザーメーターによる白濁試験について説明する。
【００５１】
［落球試験］
（１）試験片の作製
下記構造式１５に示す２官能のポリプロピレングリコール（重量平均分子量：３０００）と、下記の構造式１６に示すプロピレンオキサイド鎖を有する３官能のポリイソシアネートプレポリマー（重量平均分子量：３０００）と、触媒（ジブチる錫ラウレート）とを下記表１に示す組成割合で混合することによって、ＯＨ／ＮＣＯの比率が下記表１に示すように異なる９種類の混合液を調製し、この混合液をポリカーボネート板（縦２００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ２ｍｍ）の片面に塗布して６０℃、３時間反応させることにより、厚さ０．５ｍｍのポリウレタンゲル層９を片面に有するポリカーボネート板を得た。そして、このポリカーボネート板のポリウレタンゲル層に、市販の多結晶シリコンセル（縦１５６ｍｍ×横１５６ｍｍ×厚さ０．２ｍｍ）をポリウレタンゲル層の粘着力を利用して貼付けることにより、９種類の試験片１〜９を作製した。
【化１５】
【化１６】
（構造式１５，１６中、（ＰＯ）はプロピレンオキサイド鎖であり、ｎは整数である。）
作製した試験片１〜９のポリウレタンゲルのヤング率を、ＡＸＩＯＭ社製バイオセンサー「Ｖｅｎｕｓｔｒｏｎ」で測定した。その結果を下記表１に示す。
【００５２】
（２）試験方法
上記試験片１〜９について、ＪＩＳ Ｃ ８９１７に定める降雹試験に準じた試験方法で耐衝撃性能を評価した。即ち、図２に示すように、試験片の多結晶シリコンセルを下側にして試験片の両端部を木材で支え、鉄球（質量２２８ｇ、直径３８ｍｍ）を高さ３００ｍｍの位置から落下させて、多結晶シリコンセルの破壊状況を調べた。その結果を下記表１に示す。
【００５３】
［ストレスクラック試験］
（１）試験片の作製
両面に５０μｍのアクリルフィルムをラミネートして耐候性を付与したポリカーボネート板（縦２０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）の片面に、前記落球試験において調製した９種類の混合液を塗布し(但し、両端５０ｍｍは塗布しない。)、６０℃で３時間反応させることによって、片面に０．５ｍｍのポリウレタンゲル層を有する試験片１〜９を作製した。
【００５４】
（２）試験方法
図３に示すように、ポリウレタンゲル層を上側にして、試験片の中央部を高さ４．６ｍｍのスペーサーで支持すると共に、試験片の両端をサイド止め治具で固定することにより、試験片を凸曲させて５０ｋｇｆ／ｍｍ２に相当する曲げ応力を加え、５時間経過後にポリカーボネート板にストレスクラックが発生しているかどうかを目視で観察した。その結果を下記表１に示す。
【００５５】
［白濁試験］
（１）試験片の作製
ポリカーボネート板（縦３０ｍｍ×横６５ｍｍ×厚さ２ｍｍ）に、前記落球試験において調製した９種類の混合液を塗布し、６０℃で２４時間反応させることによって、片面に０．５ｍｍのポリウレタンゲル層を有する試験片１〜９を作製した。
また、上記混合液に代えて、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール共重合体（ＰＥＧ／ＰＰＧ／ＰＥＧのモル比＝１／２／１）（重量平均分子量：３０００）と、前記ポリイソシアネートプレポリマーと、前記触媒とを下記表１の組成割合で混合した混合液を用いた以外は、上記と同様にして、試験片１０を作製した。
【００５６】
（２）試験方法
作製した試験片１〜１０を、キセノンウェザーメーター［スガ試験機（株）製］を用いて５００時間暴露し、白濁の有無を目視で調べた。その結果を下記表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
この表１の試験片１〜９を比較すると、ＯＨ／ＮＣＯの比率が大きくなるほどポリウレタンゲルのヤング率が小さくなり、ＯＨ／ＮＣＯの比率とヤング率は負の相関関係を有することが判る。そして、ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３より大きく、且つ、２．５より小さい場合は、ポリウレタンゲルのヤング率が３０００００〜２００００の範囲に相当し、落球試験で多結晶シリコンセルが破壊することもなければ、ストレスクラック試験でポリカーボネート板にストレスクラックが生じないことも判る。
これに対し、試験片８，９のようにＯＨ／ＮＣＯの比率が高くなると、多すぎるポリオール成分がポリウレタンゲルからブリードアウトしてポリカーボネート板を侵すため、ストレスクラックが発生するようになり、また、試験片１〜３のようにＯＨ／ＮＣＯの比率が低い場合は、ポリウレタンゲルのヤング率が高くなりすぎて衝撃吸収性能が低下するため、落球試験によって多結晶シリコンセルが破壊されることが判る。
また、試験片１〜９のように、ポリウレタンゲルのポリオール成分がプロピレンオキサイド鎖を有する疎水性のポリプロピレングリコールであり、且つ、ポリイソシアネート成分も疎水性のプロピレンオキサイド鎖を有するものであると、ポリウレタンゲルが水分を吸収し難いため、キセノンウェザーメーターで長時間暴露しても、白濁を生じないことが判る。これに対し、試験片１０のように、ポリオール成分が親水性のポリエチレングリコールと疎水性のポリプロピレングリコールとのコポリマーであると、ポリエチレングリコールによって水分が吸収されるので白濁を生じ、多結晶シリコンセルの発電効率の低下を招く虞れがあることが判る。
【００５９】
以上の効果確認試験によって裏付けられるように、太陽電池セル２と保護面板６との間に特定のポリウレタンゲル５を介在させた本発明の太陽電池セルは、保護面板６が衝撃を受けても太陽電池セルの破壊を生じることがなく、水分吸収により白濁して太陽電池セルの発電効率の低下を招くこともなく、保護面板６にストレスが作用してもクラックを生じることがない等、優れた効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００６０】
１ 基材
２ 太陽電池セル
３ 配線
４ 枠材
５ ポリウレタンゲル
６ 保護面板
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池モジュールに関し、更に詳しくは、太陽電池セルを覆う保護面板が衝撃を受けても、その衝撃が太陽電池セルに伝播して太陽電池セルが破壊されるのを防止できるようにした太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な太陽電池モジュールは、太陽電池本体（セル）の受光面側に保護面板としてガラス板が設けられているが、このガラス板は重量が大きいため、屋根に設置すると家屋に負担をかけるという問題があった。このため、軽量化を目的として、太陽電池モジュールの保護面板をプラスチック板に変更したものが開発されたが、このようなプラスチック板では、上方から衝撃を受けると、その衝撃が太陽電池本体（セル）に伝播して、太陽電池本体（特に単結晶シリコンセルや多結晶シリコンセル）が破壊されることがあった。
【０００３】
一方、太陽電池本体の受光面側に透明な保護面板を接着剤で接着するタイプの太陽電池モジュールも知られているが、このタイプの太陽電池モジュールは、太陽電池本体と保護面板との熱膨張率の差によって接着界面に大きい歪み応力が発生するため性能劣化を招く虞れがあった。このため、太陽電池本体と保護面板との間に、ゲル状の透光性充填材としてシリコンゲルを介在させ、太陽電池本体と保護面板との熱膨張率の差による歪み応力をシリコンゲル層で緩和して性能劣化を防止するようにした太陽電池モジュールが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、この特許文献１の太陽電池モジュールのように、太陽電池本体と保護面板との間にシリコンゲルを介在させると、シリコンゲル中に可塑剤として含まれるシリコンオイルが滲出して、配線の接点不良の原因となる虞れがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１５６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情の下になされたもので、その解決しようとする課題は、太陽電池セルを覆う保護面板が衝撃を受けても、その衝撃が太陽電池セルに伝播して太陽電池セルが破壊されるのを防ぐことができる太陽電池モジュールを提供することにある。
そして、望ましい実施形態においては、配線の接点不良、保護面板のストレスクラックの発生、気泡の発生、白濁などを防止することも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽電池セルの受光面側に透光性の保護面板を配置した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと保護面板との間に透光性の緩衝材を介在させたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールにおいては、上記緩衝材が３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有するポリウレタンゲルであることが望ましい。
そして、上記ポリウレタンゲルは、ポリオール成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリオール又は／及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレポリマーと、ポリイソシアネート成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させて得られるゲルであって、ポリオール成分の末端の官能基である水酸基とポリイソシアネート成分の末端の官能基であるイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）が１．３より大きく、且つ、２．５より小さくなるように、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を混合して反応させたものであることが望ましい。
上記ポリオール成分及びポリイソシアネート成分におけるアルキレンオキサイド鎖は、常温で液状であること、及び、疎水性であることが望ましい。
最も望ましいアルキレンオキサイド鎖は、常温で液状である疎水性のプロピレンオキサイド鎖である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールのように、太陽電池セルと保護面板との間に透光性の緩衝材が介在されていると、保護面板が衝撃を受けても、その衝撃が緩衝材に吸収緩和されて太陽電池セルまで伝播し難いため、太陽電池セルが破壊されるのを防止することができる。
【００１０】
特に、緩衝材が３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有するポリウレタンゲルであると、優れた衝撃緩和性能を有するため、太陽電池セルの破壊をほぼ確実に防止することができ、しかも、ポリウレタンゲルはシリコンオイルのような太陽電池モジュールの配線に悪影響を及ぼす液体を一切含まないので、配線の接点不良等を引き起こすこともない。
【００１１】
上記のヤング率を有するポリウレタンゲルは、前述のポリオール成分と前述のポリイソシアネート成分を、ポリオール成分末端の水酸基とポリイソシアネート成分末端のイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）が１．３よりも大きく、且つ、２．５よりも小さくなるように、混合して反応させたものであることが望ましく、このような混合比率で反応させたポリウレタンゲルは、未反応のイソシアネート基が残らないので、未反応のイソシアネート基と水分が後反応して発生する炭酸ガスの気泡により、ポリウレタンゲルの全光線透過率が低下して太陽電池セルの発電効率の低下を招いたり配線に悪影響を及ぼしたりする心配はない。また、上記の混合比率で反応させたポリウレタンゲルは、ポリオール成分が多過ぎないので、ポリオール成分がポリウレタンゲルからブリードアウトして保護面板にストレスクラックを発生させる心配もない。
【００１２】
ポリオール成分及びポリイソシアネート成分におけるアルキレンオキサイド鎖が常温で液状であると、アルキレンオキサイド鎖が屈曲性に富むので、上記のヤング率を有する柔軟なポリウレタンゲルを容易に得ることができ、また、アルキレンオキサイド鎖が疎水性であると、得られるポリウレタンゲルが水分を吸収しにくいため、白濁することがなくなり、白濁による太陽電池セルの発電効率の低下を防ぐことができる。そして、アルキレンオキサイド鎖が常温で液状である疎水性のプロピレンオキサイド鎖であると、柔軟で優れた衝撃緩和性能を有する白濁しないポリウレタンゲルが得られるので、このゲルを太陽電池セルと保護面板の間に介在させると、衝撃による太陽電池セルの破壊と、ゲル白濁による発電効率の低下が生じない太陽電池モジュールを確実かつ容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。
【図２】落球試験の説明図である。
【図３】ストレスクラック試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示す太陽電池モジュールは、基材１の上に複数の太陽電池セル２が配設されて配線３で接続されており、その四周が枠材４で囲まれている。そして、この枠材３の内側には、透光性の緩衝材として特定のヤング率を有するポリウレタンゲル５が充填されており、このポリウレタンゲル５中に太陽電池セル２が埋没している。この太陽電池セル２の受光面側（上側）には、透光性の保護面板６がポリウレタンゲル５に密着して配置されており、太陽電池セル２と保護面板６との間にポリウレタンゲル５が挟まれて介在している。
【００１５】
尚、裏面にポリウレタンゲル５の層が形成された保護面板６を太陽電池セル２の受光面側に配置して、太陽電池セル２と保護面板６との間にポリウレタンゲル５を介在させるようにしてもよい。
【００１６】
基材１は光反射性のシートからなるものであって、例えば、アルミニウムシートや、アルミニウムを蒸着した熱可塑性樹脂シートなどが好ましく使用される。このような光反射性の基材１を用いると、直射光のみならず、反射光まで有効に利用して太陽電池セル２の発電効率を向上させることができる。また、枠材４についても、アルミニウムやＳＵＳなどの錆びにくい光反射性の金属枠材が好ましく使用される。
【００１７】
基材１の上に配設される太陽電池セル２としては、単結晶シリコンセル、多結晶シリコンセル、アモルファスシリコンセル等のシリコン型セルや、ＣＩＳ系セル等の非シリコン型セルなど、公知の太陽電池セルが全て使用可能である。
【００１８】
太陽電池セル２の受光面側に配置される保護面板６は、透光性の合成樹脂板が適しており、特に、ポリカーボネート樹脂板は全光線透過率、強度、耐衝撃性、耐候性などが良好であるため、好ましく使用される。保護面板６として使用されるポリカーボネート樹脂板の厚さは、１ｍｍ以上であればよいが、衝撃強度を考慮すると２ｍｍ以上であることが望ましく、一方、重量や樹脂量（コスト面）を考慮すると５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１９】
太陽電池セル２と保護面板６の間に緩衝材として介在させるポリウレタンゲル５は、ポリオール成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリオール又は／及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレポリマーと、ポリイソシアネート成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させて得られるものであり、アルキレンオキサイドのセグメントによって構造化された内部貫入型（Interpenetrated Network）の一成分系のセグメント化ポリウレタンゲルである。
【００２０】
このポリウレタンゲル５は、ヤング率が３０００００〜２００００Ｐａの範囲となるように調製されたものが好適である。ヤング率が３０００００Ｐａ以下のポリウレタンゲル５は、適度な弾力性ないし柔軟性を有するため、優れた衝撃緩和作用を発揮して太陽電池セル２の破壊をほぼ確実に防止でき、一方、ヤング率が２００００Ｐａ以上のポリウレタンゲル５は、後述するようにポリオール成分が多過ぎないので、ポリウレタンゲル５からブリードアウトするポリオール成分によって保護面板６にストレスクラックが発生するのを防止できるからである。
ポリウレタンゲル５の更に望ましいヤング率の範囲は３０００００〜２５０００Ｐａであり、極めて望ましいヤング率の範囲は２０００００〜３００００Ｐａである。
【００２１】
上記のポリウレタンゲル５は、下記構造式１〜４に示すポリオール成分の一種又は二種以上と、下記構造式５〜９に示すポリイソシアネート成分の一種又は二種以上を、触媒と共に混合し、この混合物を前記枠材４の内側空間に注入して反応させることにより容易に形成することができる。反応条件は制限されないが、６０℃で２４時間反応させることが好ましい。また、触媒としてはジブチル錫ラウレートや、トリアルキルアミン、トリエチレンジアミン等の第３級アミンが好ましく使用される。尚、紫外線吸収剤を太陽電池セル２の吸収波長を阻害しない程度に配合したり、酸化防止剤を適量配合してもよい。
【００２２】
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２はアルキル化合物、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかであり、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖である。）
【００２３】
【化２】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、ｌは１又は４の整数である。）
【００２４】
【化３】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖である。）
【００２５】
【化４】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、ＲはＨである。）
【００２６】
【化５】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００２７】
【化６】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００２８】
【化７】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかであり、ｌは１又は４の整数である。）
【００２９】
【化８】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００３０】
【化９】
（式中、（ＡＯ）はアルキレンオキサイド鎖であり、Ｒはアルキル基、脂環式化合物、芳香族化合物のいずれかである。）
【００３１】
上記構造式１〜４のポリオール成分について説明すると、構造式１はポリエーテルポリオールとジイソシアネートの反応物であるポリウレタンポリオールプレポリマーであって、両末端成分がポリエーテルポリオール、両末端の官能基が−ＯＨ基である。ここに使用されるジイソシアネート化合物は、後述するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーの中のそれと同じものであり、例えばフェニレンジイソシアネート、２，２，４−トルイレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタリン１，５−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、テトラメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、リジンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添加ＴＤＩ、水添加ＭＤＩ、ジシクロヘキシルジメチルメタンｐ，ｐ′−ジイソシアネート、ジエチルフマレートジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が任意に使用できる。
【００３２】
また、構造式２はグリセロール（ｌ＝１）又はソルビトール（ｌ＝４）にポリエーテルポリオールを付加したものである。
【００３３】
構造式３は、トリメチロールプロパンにポリエーテルを付加したものであり、同様に下記構造式１０，１１で示される１，２，６−ヘキサントリオールやトリメチロールエタン、或いは、ペンタエリスリットＣ（ＣＨ２ＯＨ）４、或いは、下記構造式１２で示されるポリグリセリンやその部分エステルなどの多価アルコールとポリエーテルポリオールの付加物も使用できる。この場合、（ＡＯ）はホモポリマーであっても、ブロックコポリマー或いはランダムコポリマーであってもよい。
【００３４】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
（式中、ｎは２〜３０の整数である。）
【００３５】
構造式４はアルキレンオキサイド鎖を有するポリエーテルポリオールであり、両末端が−ＯＨ基で２官能のポリオールであり、市販品として容易に入手できる。
【００３６】
次に、構造式５〜９のポリイソシアネートプレポリマーについて説明すると、構造式５はトリメチロールプロパンにジイソシアネートを反応させて得られるトリイソシアネートの２分子を（ＡＯ）の１分子で２量化した４官能のテトライソシアネートであり、このトリメチロールプロパンの代わりにグリセロールを用いたものが構造式６のポリイソシアネートプレポリマーである。この種のテトライソシアネートは、（ＡＯ）の２分子又は３分子とトリイソシアネートの２分子との反応では得られないので、（ＡＯ）の量を化学当量より少なくして反応を微妙に調節する必要がある。そのため未反応のトリイソシアネートが混在するが、これがポリオールと反応するとセグメント化ポリウレタン分子の大きさにバラツキが生じ、ゲルの硬度をコントロールするのに都合の良い方へ作用することもある。
【００３７】
構造式７は構造式２のポリオールにジイソシアネートを反応させたもので、３官能が６官能であり、また、構造式８は同様に構造式３のポリオールにジイソシアネートを反応させたもので、３官能である。構造式９はポリエーテルポリオールとジイソシアネートの反応物で、２官能である。
【００３８】
上記構造式１〜９の（ＡＯ）で表記されるアルキレンオキサイド鎖は、適度な弾力性ないし柔軟性を有するポリウレタンゲル５を形成するためには、アルキレンオキサイド鎖の殆どないし全てが常温で液状であり、十分な屈曲性を有することが望ましい。もし、アルキレンオキサイド鎖の殆どが固体であると、分子運動が少なくて屈曲性が殆どなくなり、系の構造化（ゲル化）の分散媒として働かないため、弾力性を有するポリウレタンゲルを得ることが困難になる。
【００３９】
アルキレンオキサイド鎖（ＡＯ）を構成する化合物としては、例えば、ポリメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリペンタメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリヘプタメチレングリコールなどが挙げられるが、このうち常温で液状物質として入手し易いものは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、低分子量のポリテトラメチレングリコールである。また、これらの共重合体、例えば下記構造式１３，１４で表されるブロックコポリマーや、ランダムコポリマーも使用できる。
【００４０】
【化１３】
【化１４】
（これらの式中、ｌ，ｍ，ｎは１以上の整数である。）
【００４１】
更に、アルキレンオキサイド鎖は疎水性であることが望ましい。太陽電池モジュールは屋外で使用されるため、ポリウレタンゲルが親水性のアルキレンオキサイド鎖を有する親水性のゲルであると、モジュール内部に浸入した水分（湿気）がゲルに吸収されて白濁し、太陽電池セル２の発電効率の低下を招く虞れがあるが、疎水性のアルキレンオキサイド鎖を有する疎水性のポリウレタンゲルは、水分浸入による白濁が生じないので、太陽電池セル２の発電効率の低下を防止することができる。
【００４２】
疎水性のアルキレンオキサイド鎖（ＡＯ）を構成する化合物としては、上記のポリアルキレングリコールのうち、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリペンタメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリヘプタメチレングリコールが挙げられるが、特に、分子量が大きくても常温で液状である疎水性のポリプロピレングリコールは極めて好ましく使用される。尚、低分子量のポリテトラメチレングリコールも常温で液状の疎水性の物質であるが、このような低分子量のポリテトラメチレングリコールでアルキレンオキサイド鎖を形成すると、セグメントが短いため動きが小さくなって弾力性に富むポリウレタンゲルを得ることが難しくなるので、好ましくない。
【００４３】
ポリオール成分とポリイソシアネート成分は、一方が２官能で、他方が３官能以上の化合物の組合わせである必要がある。どちらか一方が１官能であれば連鎖しないし、２官能同士では直鎖分子となるからである。しかし、双方の官能数があまり多すぎる組合わせにすると、得られる反応物は網目鎖濃度が高くなりすぎて適度な弾力性を有するゲルになりにくいので、好ましい組合わせは双方の官能基数が２〜４の組合わせであり、殊に２官能と３官能の組合わせが配合上、調節し易い。
【００４４】
ポリオール成分とポリイソシアネート成分の混合比率（反応比）は、双方の成分の官能基の比率、即ち、ポリオール成分の末端の官能基である水酸基とポリイソシアネート成分の末端の官能基であるイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）によって規制される。このＯＨ／ＮＣＯの比率が１より小さい場合は、未反応のＮＣＯ基がゲル中に残り、この未反応のＮＣＯ基が水分と後反応して発生する炭酸ガスの気泡によりポリウレタンゲルの全光線透過率が低下して太陽電池セルの発電効率の低下を招いたり配線に悪影響を及ぼしたりするので、ＯＨ／ＮＣＯの比率は１以上でなければならない。
【００４５】
また、ポリオール成分が常温で液状のアルキレンオキサイド鎖を有するものである場合、得られるポリウレタンゲルのヤング率とＯＨ／ＮＣＯの比率との間には負の相関関係があり、ＯＨ／ＮＣＯの比率が大きくなるほど、ポリウレタンゲルのヤング率は小さくなる。従って、ＯＨ／ＮＣＯの比率を調節することによって、ポリウレタンゲルのヤング率を前述した３０００００〜２００００Ｐａの範囲に調節することができる。
【００４６】
例えば、プロピレンオキサイド鎖を有する２官能のポリオール（重量平均分子量３０００）と、プロピレンオキサイド鎖を有する３官能のポリイソシアネートプレポリマー（重量平均分子量３０００）を反応させてポリウレタンゲルをつくる場合は、後述する表１の試験データに示すように、ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３より大きく、且つ、２．５より小さくなるように、ポリオールとポリイソシアネートプレポリマーを混合して反応させると、３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有する衝撃緩和性能に優れたポリウレタンゲルを得ることができる。
上記のＯＨ／ＮＣＯの比率の範囲は、他のポリオール成分とポリイソシアネート成分を反応させて衝撃緩和性能の良好なポリウレタンゲルを得る場合においても、好ましい基準となるものである。
【００４７】
ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３以下であると、ポリウレタンゲルのヤング率が高くなりすぎて衝撃緩和性能が低下し、一方、ＯＨ／ＮＣＯの比率が２．５以上であると、ポリオール成分が多過ぎるためポリウレタンゲルからブリードアウトして保護面板６にストレスクラックを発生させる虞れがあるので、いずれも好ましくない。ＯＨ／ＮＣＯの更に好ましい比率は１．４〜２．３であり、極めて好ましい比率は１．６〜２．１である。
【００４８】
ポリオール成分とポリイソシアネート成分の重量平均分子量の範囲は、アルキレンオキサイド鎖、イソシアネートの種類、分子形状などによって広い範囲で変わるが、ポリオールで大略１５０〜６０００、ポリウレタンポリオールプレポリマーで大略１４００〜１００００、ポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーで大略１０００〜１００００であり、好ましくは各々大略２００〜４０００、１０００〜６０００、８００〜５００００の範囲で選択できる。
【００４９】
太陽電池セル２と保護面板６との間に介在させるポリウレタンゲル５の厚さは少なくとも０．５ｍｍあれば十分であり、この厚さでも優れた衝撃緩和作用を発揮して太陽電池セル２の破壊をほぼ確実に防ぐことができる。
尚、ポリウレタンゲル５はいくら厚くしてもよいが、厚くし過ぎると材料の無駄となり、全光線効果率も低下するので、２ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００５０】
次に、本発明の効果を確認するために行った落球試験、ストレスクラック試験、キセノンウェザーメーターによる白濁試験について説明する。
【００５１】
［落球試験］
（１）試験片の作製
下記構造式１５に示す２官能のポリプロピレングリコール（重量平均分子量：３０００）と、下記の構造式１６に示すプロピレンオキサイド鎖を有する３官能のポリイソシアネートプレポリマー（重量平均分子量：３０００）と、触媒（ジブチる錫ラウレート）とを下記表１に示す組成割合で混合することによって、ＯＨ／ＮＣＯの比率が下記表１に示すように異なる９種類の混合液を調製し、この混合液をポリカーボネート板（縦２００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ２ｍｍ）の片面に塗布して６０℃、３時間反応させることにより、厚さ０．５ｍｍのポリウレタンゲル層９を片面に有するポリカーボネート板を得た。そして、このポリカーボネート板のポリウレタンゲル層に、市販の多結晶シリコンセル（縦１５６ｍｍ×横１５６ｍｍ×厚さ０．２ｍｍ）をポリウレタンゲル層の粘着力を利用して貼付けることにより、９種類の試験片１〜９を作製した。
【化１５】
【化１６】
（構造式１５，１６中、（ＰＯ）はプロピレンオキサイド鎖であり、ｎは整数である。）
作製した試験片１〜９のポリウレタンゲルのヤング率を、ＡＸＩＯＭ社製バイオセンサー「Ｖｅｎｕｓｔｒｏｎ」で測定した。その結果を下記表１に示す。
【００５２】
（２）試験方法
上記試験片１〜９について、ＪＩＳ Ｃ ８９１７に定める降雹試験に準じた試験方法で耐衝撃性能を評価した。即ち、図２に示すように、試験片の多結晶シリコンセルを下側にして試験片の両端部を木材で支え、鉄球（質量２２８ｇ、直径３８ｍｍ）を高さ３００ｍｍの位置から落下させて、多結晶シリコンセルの破壊状況を調べた。その結果を下記表１に示す。
【００５３】
［ストレスクラック試験］
（１）試験片の作製
両面に５０μｍのアクリルフィルムをラミネートして耐候性を付与したポリカーボネート板（縦２０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）の片面に、前記落球試験において調製した９種類の混合液を塗布し(但し、両端５０ｍｍは塗布しない。)、６０℃で３時間反応させることによって、片面に０．５ｍｍのポリウレタンゲル層を有する試験片１〜９を作製した。
【００５４】
（２）試験方法
図３に示すように、ポリウレタンゲル層を上側にして、試験片の中央部を高さ４．６ｍｍのスペーサーで支持すると共に、試験片の両端をサイド止め治具で固定することにより、試験片を凸曲させて５０ｋｇｆ／ｍｍ２に相当する曲げ応力を加え、５時間経過後にポリカーボネート板にストレスクラックが発生しているかどうかを目視で観察した。その結果を下記表１に示す。
【００５５】
［白濁試験］
（１）試験片の作製
ポリカーボネート板（縦３０ｍｍ×横６５ｍｍ×厚さ２ｍｍ）に、前記落球試験において調製した９種類の混合液を塗布し、６０℃で２４時間反応させることによって、片面に０．５ｍｍのポリウレタンゲル層を有する試験片１〜９を作製した。
また、上記混合液に代えて、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール共重合体（ＰＥＧ／ＰＰＧ／ＰＥＧのモル比＝１／２／１）（重量平均分子量：３０００）と、前記ポリイソシアネートプレポリマーと、前記触媒とを下記表１の組成割合で混合した混合液を用いた以外は、上記と同様にして、試験片１０を作製した。
【００５６】
（２）試験方法
作製した試験片１〜１０を、キセノンウェザーメーター［スガ試験機（株）製］を用いて５００時間暴露し、白濁の有無を目視で調べた。その結果を下記表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
この表１の試験片１〜９を比較すると、ＯＨ／ＮＣＯの比率が大きくなるほどポリウレタンゲルのヤング率が小さくなり、ＯＨ／ＮＣＯの比率とヤング率は負の相関関係を有することが判る。そして、ＯＨ／ＮＣＯの比率が１．３より大きく、且つ、２．５より小さい場合は、ポリウレタンゲルのヤング率が３０００００〜２００００の範囲に相当し、落球試験で多結晶シリコンセルが破壊することもなければ、ストレスクラック試験でポリカーボネート板にストレスクラックが生じないことも判る。
これに対し、試験片８，９のようにＯＨ／ＮＣＯの比率が高くなると、多すぎるポリオール成分がポリウレタンゲルからブリードアウトしてポリカーボネート板を侵すため、ストレスクラックが発生するようになり、また、試験片１〜３のようにＯＨ／ＮＣＯの比率が低い場合は、ポリウレタンゲルのヤング率が高くなりすぎて衝撃吸収性能が低下するため、落球試験によって多結晶シリコンセルが破壊されることが判る。
また、試験片１〜９のように、ポリウレタンゲルのポリオール成分がプロピレンオキサイド鎖を有する疎水性のポリプロピレングリコールであり、且つ、ポリイソシアネート成分も疎水性のプロピレンオキサイド鎖を有するものであると、ポリウレタンゲルが水分を吸収し難いため、キセノンウェザーメーターで長時間暴露しても、白濁を生じないことが判る。これに対し、試験片１０のように、ポリオール成分が親水性のポリエチレングリコールと疎水性のポリプロピレングリコールとのコポリマーであると、ポリエチレングリコールによって水分が吸収されるので白濁を生じ、多結晶シリコンセルの発電効率の低下を招く虞れがあることが判る。
【００５９】
以上の効果確認試験によって裏付けられるように、太陽電池セル２と保護面板６との間に特定のポリウレタンゲル５を介在させた本発明の太陽電池セルは、保護面板６が衝撃を受けても太陽電池セルの破壊を生じることがなく、水分吸収により白濁して太陽電池セルの発電効率の低下を招くこともなく、保護面板６にストレスが作用してもクラックを生じることがない等、優れた効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００６０】
１ 基材
２ 太陽電池セル
３ 配線
４ 枠材
５ ポリウレタンゲル
６ 保護面板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルの受光面側に透光性の保護面板を配置した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと保護面板との間に透光性の緩衝材を介在させたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
上記緩衝材が、３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有するポリウレタンゲルであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
上記ポリウレタンゲルが、ポリオール成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリオール又は／及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレポリマーと、ポリイソシアネート成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させて得られるゲルであって、ポリオール成分の末端の官能基である水酸基とポリイソシアネート成分の末端の官能基であるイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）が１．３より大きく、且つ、２．５より小さくなるように、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を混合して反応させたものであることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
アルキレンオキサイド鎖が常温で液状であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
アルキレンオキサイド鎖が疎水性であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
アルキレンオキサイド鎖が、常温で液状である疎水性のプロピレンオキサイド鎖であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１】
太陽電池セルの受光面側に透光性の保護面板を配置した太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルと保護面板との間に透光性の緩衝材を介在させたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
上記緩衝材が、３０００００〜２００００Ｐａのヤング率を有するポリウレタンゲルであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
上記ポリウレタンゲルが、ポリオール成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリオール又は／及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレポリマーと、ポリイソシアネート成分としてアルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させて得られるゲルであって、ポリオール成分の末端の官能基である水酸基とポリイソシアネート成分の末端の官能基であるイソシアネート基との比率（ＯＨ／ＮＣＯ）が１．３より大きく、且つ、２．５より小さくなるように、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を混合して反応させたものであることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
アルキレンオキサイド鎖が常温で液状であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
アルキレンオキサイド鎖が疎水性であることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
アルキレンオキサイド鎖が、常温で液状である疎水性のプロピレンオキサイド鎖であることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１５２０７（Ｐ２０１２−１５２０７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８１７５（Ｐ２０１０−１４８１７５）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００１０８７１９）タキロン株式会社 (421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００１０８７１９）タキロン株式会社 (421)
【Ｆターム（参考）】
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