JP2005136236A - 太陽電池モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュールを屋外に設置した場合では、その発電時には太陽電池モジュールの温度は太陽電池素子の動作に伴って生じる熱などによって大きく上昇する。太陽電池モジュールの温度が上昇すると太陽電池素子の温度特性から発電効率が低下いていた。
【解決手段】 太陽電池モジュールの裏面シート５、１０に対し、たとえば黒色の放熱シート１１、１２を被着する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放熱性を向上させた太陽電池モジュールならびにその製造方法に関するものである。

太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多く、そのために太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また、野外に太陽電池を取り付けた場合に、雨などからこれを保護する必要がある。

また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。

そこで、複数の太陽電池素子を接続し、透光性基板ならびにエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などの合成樹脂を主成分とする充填材にて封入し、これによって太陽電池モジュールとして製造している。

このような構成の太陽電池モジュールを屋外に設置した場合、その発電時には外気温２０℃でも太陽電池モジュールの温度は太陽電池素子の動作に伴って生じる熱などによって４０〜５０℃程度にまで上昇していた。

よって、このように太陽電池モジュールの温度が上昇した場合、太陽電池素子の温度特性に起因して発電効率が低下するという課題があった。

さらに、発電中の太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池素子のうち一つの太陽電池素子が何らかの構造に起因して、そこに影が生じた場合、この太陽電池素子の発電が不十分となり、これにより、この太陽電池素子自体が抵抗となり、その結果、この太陽電池素子の両電極にはその抵抗値と流れる電流の積の電位差が発生していた。

すなわち、太陽電池素子に逆方向のバイアス電圧が印加されことで、この素子が発熱し、いわゆるホットスポットと呼ばれる状況が生まれていた。

このようなホットスポットの現象が発生したことで、太陽電池素子の温度が上昇し続けると、最悪の場合にはこの太陽電池素子が破壊し、以後、この太陽電池モジュールから所定の電気出力を得られなくなるという課題もあった。

かかる課題を解消するために、太陽電池モジュールの温度上昇やホットスポットが発生したときに太陽電池モジュールを冷却する技術が提案され、たとえば、太陽電池モジュールの裏面側に凹凸状表面を備えたフィルムを設けることや、太陽電池モジュールの周囲に配設するモジュール枠に通風口を設けることが提案されている（特許文献１参照）。

また、太陽電池裏面の放熱面積を大きくする技術も提案され、たとえば、この部分に放熱フィンを備えた太陽電池モジュールも考案されている（特許文献２参照）。
特開平６−１８１３３３号公報 特開２００２−１７０９７４号公報

しかしながら、特許文献１によって提案された技術によれば、太陽電池モジュールの裏面側に表面が凹凸状の熱放射率の高いフィルムを設けることで、ある程度に放熱性が得られたが、その反面、このフィルムに大きな凹凸形状を設けるという製造技術上の難点があり、放熱効果が所望どおりに達成されず、不十分となり、その結果、高い品質が得られず、信頼性が低下していた。

また、太陽電池モジュールの周囲に配設するモジュール枠に通風口を設ける技術においては、太陽電池モジュールの強度に影響を及ぼし、その点で信頼性が得られず、さらに無風状態では放熱効果が所望どおりに達成されず、不十分となり、その結果、同様に高い品質が得られず、信頼性が低下していた。

一方、太陽電池モジュールの裏面に放熱フィンを設置する特許文献２の技術においては、太陽電池モジュールの寸法や重量が増大し、太陽電池モジュールの設置場所が限られるという課題があった。

また、太陽電池モジュールに対し、金属等で作製した放熱フィンを設ける点で、その取り付ける工程を要し、製造コストや販売コストが大きくなるという問題点もあった。

本発明は叙上に鑑みて完成されたものであり、その目的は放熱効果を高め、高い品質や信頼性を達成した太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、取付けるに当って、設置条件が緩和された太陽電池モジュールを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、かかる本発明の太陽電池モジュールを低コストに取付けられるように成した太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の太陽電池モジュールは、透光性基板と合成樹脂シートから成る裏面シートとの間に充填材で挟持した複数の太陽電池素子を配設し、上記合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付けて成ることを特徴とする。

また、本発明の太陽電池モジュールは、前記合成樹脂シートの外面に、熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して放熱シートを貼り付けて成ることを特徴とする。

さらにまた、本発明の太陽電池モジュールは、前記粒子がアルミナまたはジルコニアであることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、順次下記（１）〜（５）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化したことを特徴とする。

（１） 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。

（２） 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。

（３） 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。

（４） 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。

（５） 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付けて成る裏面シートを、当該放熱シートが裏面シートの外面になるように配する。

また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、順次下記（１）〜（５）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化したことを特徴とする。

（１） 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。

（２） 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。

（３） 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。

（４） 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。

（５） 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付けて成る裏面シートを、熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して、当該放熱シートが裏面シートの外面になるように配する。

さらにまた、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、順次下記（イ）〜（ホ）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化し、ついで裏面シートを成す合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付ける工程を経ることを特徴とする。

(イ) 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。

(ロ) 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。

(ハ) 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。

(ニ) 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。

(ホ) 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートから成る裏面シートを配する。

また、本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、順次下記（イ）〜（ホ）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化し、ついで裏面シートを成す合成樹脂シートの外面に、熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して放熱シートを貼り付ける工程を経ることを特徴とする。

(イ) 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。

(ロ) 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。

(ハ) 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。

(ニ) 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。

(ホ) 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートから成る裏面シートを配する。

本発明の太陽電池モジュールの製造方法は、前記粒子がアルミナまたはジルコニアであることを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、上記構成のように裏面シートを成す合成樹脂シートの外面に、放熱シートを貼り付けたことで、太陽電池素子で発生した熱を裏面側から放熱させ、これにより、温度上昇による太陽電池モジュールの電気出力の低下を防ぎ、もしくは無くすことができる。

また、本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、ホットスポットなどで局部的な発熱があった場合でも、裏面からの熱の拡散が速くなって太陽電池素子の破壊を防ぐことができる。

さらにまた、本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、従来のごとく、冷却フィンなどの新たな部材を必要とせず、このような部材を取り付ける工程も不要となり、これによって製造コストが低減でき、低コストな太陽電池モジュールが提供できる。

本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、上記構成のように前記合成樹脂シートの外面に、アルミナまたはジルコニアなどの熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して放熱シートを貼り付けたことで、ラミネート工程で放熱シートの被着が容易になり、太陽電池素子から発生した熱を、裏面シートを通じて、熱伝導性を高めた放熱性接着層を介して放熱シートによって速やかに外部に発散させ、
光発電時の太陽電池モジュールの温度上昇を、さらに抑え、その結果、その発電効率の低下を防ぎ、ホットスポットが発生したときに太陽電池素子の温度上昇を抑制して太陽電池素子の破壊を防ぐ。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

（例１）
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの太陽電池パネル部構造を示す概略断面図である。

同図において、１は透光性基板、２は受光面側充填材、３は太陽電池素子、４は裏面側充填材、５は合成樹脂シートから成る裏面シートを示す。

透光性基板１は、ガラス材やポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材が用いられる。

このガラス材から成る基板としては、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられる。一般的には厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。

一方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材から成る基板については、厚みが５ｍｍ程度のものが使用される。

受光面側充填材２は、透光性、耐熱性、電気絶縁性を有する素材が好適に用いられ、たとえば酢酸ビニル含有量が２０〜３０％であるエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とする熱可塑性の合成樹脂材が好適に用いられる。また、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状形態のものが用いられる。

上記のＥＶＡなどの合成樹脂材に対し着色させると、太陽電池素子３に入射する光量が減少し、発電効率が低下するという点で、透明化するとよい。

ただし、ＥＶＡなどの合成樹脂材に対し、所望に応じて酸化チタンや顔料等を含有させ、白色等に着色させた半透明材にしてもよい。

太陽電池素子３については、厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などにより構成する。

太陽電池素子３の内部にはＰＮ接合が形成され、その受光面と裏面には電極が設けられ、さらに受光面には反射防止膜を設ける。その寸法は、たとえば多結晶シリコン太陽電池において、およそ１５０ｍｍ角程度である。

裏面側充填材４は、耐熱性、電気絶縁性を有する素材が好適に用いられ、たとえば酢酸ビニル含有量が２０〜３０％であるエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とする合成樹脂材により構成され、厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状形態のものが用いられる。

さらに裏面側充填材４に用いるＥＶＡは透明でもよいが、太陽電池モジュールの周囲の設置環境に合わせて酸化チタンや顔料等の従来周知の着色材料を含有させ、白色等に着色させてもよい。

受光面側充填材２と裏面側充填材４については、減圧下でのラミネート工程において、熱架橋融着して他の部材と一体化する。

裏面シート５は、前記合成樹脂シートであるポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。この合成樹脂シートでもって、裏面シート５に対し、水分が透過しないように、たとえばアルミナ層を挟持してもよい。

図２は本発明に係る裏面シート５の概略断面構造の一例を示す。

同図において、８は厚さ１０〜２０μｍ程度のＰＥＴシートであり、太陽電池モジュールの内側、すなわち裏面側充填材４に接する面側であり、このＰＥＴシート８の上に無機酸化物層７、ＰＥＴシート６、ならびに放熱シート１１を順次積層する。

この放熱シート１１は、たとえばポリエチレンやポリプロピレンなどの合成樹脂にカーボンパウダーや黒色の顔料を添加したものがある。そして、このシートの厚みは、０．１〜１ｍｍ程度のものが最適である。

そして、かかる放熱シート１１は、ウレタン系やエポキシ系などの合成樹脂から成る接着材を用いて貼り付ける。

無機酸化物層７は、たとえばアルミナやシリカ等の無機酸化物を厚さ０．１〜０．２μｍ程度に真空蒸着法などで蒸着したものである。

この無機酸化物層７は水分が太陽電池モジュール内部に浸透して、太陽電池モジュールの出力特性が低下するのを防止するために設けられる。

ＰＥＴシート６については、厚さ３０〜１００μｍ程度の耐加水分解処理を行ったＰＥＴシートである。これを上記の無機酸化物層７を形成したＰＥＴシート８にウレタン系接着材などで貼り合わせる。

放熱シート１１は太陽電池モジュールの外部に接する面であり、上記合成樹脂シートの外面に放熱シート１１を貼り付けて成る。

この放熱シート１１は黒色や濃紺、こげ茶色のものが熱放射率が最も高く最適であるが、赤、褐色、緑（熱放射率０．６５〜０．８０）、黄色（熱放射率０．４０〜０．６０）でも有効である。

ちなみに、従来のような裏面シートの太陽電池モジュールの外側面を白色のテフロン（Ｒ）樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）などにより構成した場合には、その太陽エネルギーに対する熱放射率は０．２〜０．４というように低い値であり、太陽電池モジュールの発電や光の吸収によって発生した熱を裏面シートから効率よく放熱することができなかったが、これに対し、本発明のごとく、裏面シートに放熱シート１１を被着させたことで、熱放射率を改善することができ、その結果、太陽電池モジュールで発生した熱を裏面シートから効率よく放熱することができた。

本発明者が繰り返し行なった実験によれば、ポリプロピレンに黒色顔料を添加した樹脂でもって放熱シート１１を形成した場合には、その黒色の塗装面の熱放射率はおよそ０．８５〜０．９５と高くなり、これにより、太陽電池モジュールの太陽電池素子の発電に伴って生じる熱や太陽光の吸収などの熱を太陽電池モジュールの裏面より効率的に放熱することができた。

よって、太陽電池モジュールの温度上昇による太陽電池モジュールの電気出力の低下を防ぐことができた。また、太陽電池モジュール内部にホットスポットなどで局部的な発熱があった場合でも、裏面からの熱の拡散が速くなって太陽電池素子の破壊を防ぐことができた。

つぎに本発明に係る太陽電池モジュールの作製方法について説明する。

太陽電池モジュールのパネル部は、上述のような透光性基板１、受光面側充填材２、太陽電池素子３、裏面側充填材４、裏面シート５の積層体を接着一体化することによって作製する。

すなわち、つぎの手順で各部材を積層していく。

工程（１） 透光性基板１の上に受光面側充填材２を配する。

工程（２） この受光面側充填材２の上に、複数の太陽電池素子３を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。

工程（３） この太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。

工程（４） 太陽電池素子群の上に裏面側充填材４を配する。

工程（５） この裏面側充填材４の上に、合成樹脂シートの外面に放熱シート１１を貼り付けて成る裏面シート５を、この放熱シート１１が裏面シート５の外面になるように配する。

そして、上述の各部材の積層体をラミネーターと呼ばれる減圧状態で加熱しながら加圧する装置にセットする。その後、太陽電池モジュールの内部の空気を除去するために５０〜１５０Ｐａ程度に減圧し、１００〜２００℃の温度で１５分〜１時間加熱しながら加圧する。これによって、受光面側充填材２、裏面側充填材４が軟化し架橋融着し、これにより、各部材を接着し一体化し、太陽電池モジュールのパネル部を作製する。

最後に太陽電池モジュールに機械的強度や耐候性能を付与し、さらに太陽電池モジュールを設置する場合などに取り扱いやすくために太陽電池パネルの外周各辺にモジュール枠を嵌め込み、各コーナー部をビスなどにより固定し、かくして太陽電池モジュールが完成する。

このようなモジュール枠は、それに必要な強度や耐久性などを考慮して、アルミニウムやＳＵＳなどの金属材、合成樹脂材、木材などで作製され、アルミニウムで作製した場合、そのモジュール枠の側面部やモジュール枠の受光面部には耐候性の向上のためにアルマイト処理がなされ、さらにクリヤ塗装などを施してもよい。

また、本発明に係る太陽電池モジュール製造方法によれば、ラミネートで減圧下にて加熱加圧する前に、裏面側充填材の上に、放熱シート１１を被着して成る裏面シート５を、放熱シート１１の被着面が外側になるように配するという簡便な工程であり、この工程を経ることで、温度上昇による太陽電池モジュールの電気出力の低下という課題が解消され、その結果、放熱効果を高めて、高い品質や信頼性を達成した太陽電池モジュールを低コストにて製造できる。

（例２）
（例１）の太陽電池モジュールに用いた裏面シート５によれば、透明なＰＥＴシート６と無機酸化物層７と透明なＰＥＴシート８との積層構造であるが、この構造において、さらにＰＥＴシート８に対し光反射性を具備させるとよい。なお、その他の構成や製造方法は（例１）に記載されたとおりである。

すなわち、ＰＥＴシート８に対し、その製造過程にて、白色顔料を混練することにより白色化させ、これにより、太陽電池素子３と太陽電池素子３の間などの太陽電池素子のない部分に入射してきた光を反射させ、その結果、太陽電池モジュールの温度上昇の抑制することができ、さらに（例１）の太陽電池モジュールに比べて本発明の目的が優位に達成される。

本例によれば、ＰＥＴシート８を白色化させることで、光反射性を具備させたが、これに代えて、従来周知の他の顔料を含有させて、たとえば黄色、緑色、空色等の明るい色調にさせても、同様に光反射性を具備させ、これにより、太陽電池モジュールの温度上昇の抑制し、その結果、さらに（例１）の太陽電池モジュールに比べて本発明の目的が優位に達成される。

（例３）
（例１）の太陽電池モジュールによれば、図２に示すごとく、合成樹脂層の内部に無機酸化物層７を配した裏面シート５を用いたが、これに代えて、その合成樹脂層の内部に無機酸化物層７を配さない裏面シート５を用いてもよい。なお、その他の構成や製造方法は（例１）に記載されたとおりである。

かくして本例によれば、裏面シート５に放熱シート１１を被着させたことで、熱放射率を改善することができ、太陽電池モジュールで発生した熱を裏面シートから効率よく放熱することができた。

また、太陽電池モジュールの温度上昇による太陽電池モジュールの電気出力の低下を防ぐことができ、太陽電池モジュール内部にホットスポットなどで局部的な発熱があった場合でも、裏面からの熱の拡散が速くなって太陽電池素子の破壊を防ぐことができた。

さらにまた、本例において、合成樹脂層の内部に無機酸化物層７を配さない裏面シート５において、その合成樹脂層に対し、光反射性を具備させるとよい。

すなわち、合成樹脂層に対し、その製造過程にて、白色顔料や他の顔料を混練することにより白色化させ、これにより、太陽電池素子３と太陽電池素子３の間などの太陽電池素子のない部分に入射してきた光を反射させ、その結果、太陽電池モジュールの温度上昇の抑制することができ、さらに（例１）の太陽電池モジュールに比べて本発明の目的が優位に達成される。

（例４）
前述した（例１）〜（例３）によれば、ラミネート前に裏面シート５の外部に接する面に対し放熱シート１１を貼り付けた構造でもって、その後、これをラミネートしたが、この製造方法に代えて、太陽電池モジュールのパネル部をラミネートして作製後に放熱シート１１を貼り付けてもよい。

本例に用いるラミネート前の他の裏面シートを述べる。

本例においては、（例１）に用いる裏面シート５に代えて、図３に示す裏面シート１０を用いる。同図は本発明に係る裏面シート１０の概略断面図である。各部材は（例１）に示すとおりのものを用いる。

本例の製造方法は、下記のとおりである。

（太陽電池モジュールの他の作製方法）
太陽電池モジュールのパネル部は、上述のような透光性基板１、受光面側充填材２、太陽電池素子３、裏面側充填材４、裏面シート１０の積層体を接着一体化することによって作製する。

すなわち、つぎの手順で各部材を積層していく。

工程（イ） 透光性基板１の上に受光面側充填材２を配する。

工程（ロ） 上記受光面側充填材２の上に、複数の太陽電池素子３を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。

工程（ハ） 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。

工程（ニ） 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材４を配する。

工程（ホ） 上記裏面側充填材４の上に、合成樹脂シートから成る裏面シート１０を配する。

以上のような各工程（イ）〜（ホ）を順次経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化する。

すなわち、上述の各部材の積層体をラミネーターにセットし、そして、太陽電池モジュールの内部の空気を除去するために５０〜１５０Ｐａ程度に減圧し、１００〜２００℃の温度で１５分〜１時間加熱しながら加圧する。これによって、受光面側充填材２、裏面側充填材４が軟化し架橋融着し、これにより、各部材を接着し一体化し、太陽電池モジュールのパネル部を作製することができる。

しかる後に、裏面シート１０を成す合成樹脂シート、とくにＰＥＴシート６の外面に放熱シート１２を貼り付け、図４に示すごとき積層構造となる。

この放熱シート１２は、たとえばポリエチレンやポリプロピレンなどの合成樹脂にカーボンパウダーや黒色の顔料を添加したものがある。そして、このシートの厚みは、０．１〜１ｍｍ程度のものが最適である。

そして、かかる放熱シート１２は、ウレタン系やエポキシ系などの合成樹脂から成る接着材を用いて貼り付ける。

この放熱シート１２は、黒色や濃紺、こげ茶色のものが熱放射率が最も高く最適であるが、赤、褐色、緑（熱放射率０．６５〜０．８０）、黄色（熱放射率０．４０〜０．６０）でも有効である。

最後に太陽電池モジュールに機械的強度や耐候性能を付与し、さらに太陽電池モジュールを設置する場合などに取り扱いやすくために太陽電池パネルの外周各辺にモジュール枠を嵌め込み、各コーナー部をビスなどにより固定し、太陽電池モジュールが完成する。

かくして本例の太陽電池モジュールによれば、熱放射率の高い放熱層１２を裏面シート１０に対し、その外側に形成したことで、熱放射率が向上し、これにより、太陽電池モジュールで発生した熱を裏面シート１０から効率よく放熱することができた。

また、本発明によれば、ホットスポットなどで局部的な発熱があった場合でも、裏面からの熱の拡散が速くなったことで、太陽電池素子の破壊を防ぐことができた。

さらにまた、裏面側から放熱させることによって太陽電池素子の発電に何ら影響を及ぼすことなく、効率よく均一に太陽電池モジュールの温度上昇を抑えることができた。

その上、本発明によれば、冷却フィンなどの新たな部材を必要とせず、さらにこのような新たな部材を取り付ける必要もなく、製造コストや工数が増大しなくなり、低コストな太陽電池モジュールが提供できた。

また太陽電池モジュールの作製後に放熱シート１２を貼り付けたことより、すでに完成され建物等に設置されている太陽電池モジュールにも応用可能である。

（例５）
（例４）の太陽電池モジュールに用いた裏面シート１０によれば、透明なＰＥＴシート６と無機酸化物層７と透明なＰＥＴシート８との積層構造であるが、この構造において、さらにＰＥＴシート８に対し光反射性を具備させるとよい。なお、その他の構成や製造方法は（例４）に記載されたとおりである。

すなわち、ＰＥＴシート８に対し、その製造過程にて、白色顔料を混練することにより白色化させ、もしくは従来周知の他の顔料を含有させて、たとえば黄色、緑色、空色等の明るい色調にさせ、これにより、太陽電池素子３と太陽電池素子３の間などの太陽電池素子のない部分に入射してきた光を反射させ、その結果、太陽電池モジュールの温度上昇の抑制することができ、さらに（例４）の太陽電池モジュールに比べて本発明の目的が優位に達成される。

（例６）
（例４）の太陽電池モジュールによれば、図４に示すごとく、合成樹脂層の内部に無機酸化物層７を配した裏面シート５を用いたが、これに代えて、その合成樹脂層の内部に無機酸化物層７を配さない裏面シート１０を用いてもよい。なお、その他の構成や製造方法は（例４）に記載されたとおりである。

かくして本例によれば、裏面シート１０に放熱シート１１を被着させたことで、熱放射率を改善することができ、太陽電池モジュールで発生した熱を裏面シートから効率よく放熱することができた。

また、太陽電池モジュールの温度上昇による太陽電池モジュールの電気出力の低下を防ぐことができ、太陽電池モジュール内部にホットスポットなどで局部的な発熱があった場合でも、裏面からの熱の拡散が速くなって太陽電池素子の破壊を防ぐことができた。

さらにまた、本例において、合成樹脂層の内部に無機酸化物層７を配さない裏面シート５において、その合成樹脂層に対し、光反射性を具備させるとよい。

すなわち、合成樹脂層に対し、その製造過程にて、白色顔料や他の顔料を混練することにより白色化や、その他に着色化させ、これにより、太陽電池素子３と太陽電池素子３の間などの太陽電池素子のない部分に入射してきた光を反射させ、その結果、太陽電池モジュールの温度上昇の抑制することができ、さらに（例４）の太陽電池モジュールに比べて本発明の目的が優位に達成される。

（例７）
前述した（例１）〜（例６）によれば、放熱シート１１、１２に対する接着材として、それに熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を用いないが、これに代えて、本例によれば、かかる放熱性接着層を用いる点が特徴である。その他の構成は、（例１）〜（例６）の各太陽電池モジュールならびにその製造方法において、同じである。

図５は本発明に係る太陽電池モジュールのパネル部の他の構造を示したものである。なお、同図において、符号１、２、３、４は、図１に示すごとく、１は透光性基板、２は受光面側充填材、３は太陽電池素子、４は裏面側充填材である。

また、５は裏面シートを示すが、放熱シート１１を備えておらず、これに代えて、その上に熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層１２を介して放熱シート１３を接着する。

すなわち、この放熱性接着層１２は、受光面側充填材２、裏面側充填材４と同じ材質にて形成し、さらに同一の形状のもので、裏面シート５の上に置かれる。そして、放熱シート１３を放熱性接着層１２の上に配置する。このように積層し、ラミネートすることにより、ラミネート工程にて放熱シート１３の被着ができ、放熱シート１３の被着の工数を短縮することができる。

放熱性接着層１２はエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分としている。たとえば、ＥＶＡの熱伝導率は０．２Ｗ／ｍＫと低いため、これに熱伝導を向上させるために、その内部に熱伝導率のよい金属（たとえば熱伝導率２０３Ｗ／ｍＫのアルミニウムなど）などの電気伝導性粒子を含有させる。

さらにこの放熱性接着層１２は、太陽電池モジュールの絶縁性や耐電圧性能を考慮すると絶縁性粒子であることが望ましい。よって、裏面側充填材４に充填する熱伝導を向上させるための粒子としてはアルミナ（熱伝導率２１Ｗ／ｍＫ）やジルコニア（熱伝導率２．５Ｗ／ｍＫ）などを好適に用いることができる。

この放熱性接着層１２の作製方法は、たとえばＥＶＡをシート状にする前の段階で直径０．０１〜０．１ｍｍ程度のアルミナまたはジルコニアの粒子を、ＥＶＡとの重量比でＥＶＡ１に対して０．５〜２程度に混練することで可能となる。

このように裏面側充填材４にアルミナまたはジルコニアの粒子を含ませることにより、ＥＶＡ等の持つ接着性や充填性を失うことなく、その熱伝導率を向上させることができ、太陽電池素子の動作に伴って生じる熱などを放熱性接着層１２で溜めることなく速やかに太陽電池モジュールの裏面側に伝えることができ、これによって太陽電池素子３の温度の上昇を抑え、太陽電池モジュールの発電効率の低下を防ぐことができる。

さらに、上述のホットスポット現象が発生したときにおいても、太陽電池素子３の局部的な温度上昇を抑えて太陽電池素子３の破壊を防ぐことができる。

上述のように太陽電池モジュールのパネル部の裏面シートの外部に接する面を、黒色の放熱シートを被着することにより、このシート面の熱放射率はおよそ０．８５〜０．９５と高いため、太陽電池モジュールの太陽電池素子の発電に伴って生じる熱や太陽光の吸収などの熱を太陽電池モジュールの裏面より効率的に放熱することができる。これにより、太陽電池モジュールの温度上昇による太陽電池モジュールの電気出力の低下を防ぐことができる。

また、太陽電池モジュール内部にホットスポットなどで局部的な発熱があった場合でも裏面からの熱の拡散が速くなって太陽電池素子の破壊を防ぐことができる。

かくして本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法によれば、上記構成のように前記合成樹脂シートの外面に、アルミナまたはジルコニアなどの熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して放熱シートを貼り付けたことで、ラミネート工程で放熱シートの被着が容易になり、太陽電池素子から発生した熱を、裏面シートを通じて、熱伝導性を高めた放熱性接着層を介して放熱シートによって速やかに外部に発散させ、
光発電時の太陽電池モジュールの温度上昇を、さらに抑え、その結果、その発電効率の低下を防ぎ、ホットスポットが発生したときに太陽電池素子の温度上昇を抑制して太陽電池素子の破壊を防ぐ。

また、前述した例によれば、裏面シート５、１０の合成樹脂に対し、白色化もしくは着色化することで、下記の利点も有する。

以下、その利点を述べた例を述べる。

太陽電池モジュールを固定する載置体、たとえば建物の壁や屋根等との色調面での調和を図ることができる。たとえば、酸化チタン等により白色化、もしくは周知の顔料を用いて、黄色、緑色、薄青色などに着色させることで、太陽電池素子３と太陽電池素子３の間隙に入射した光などを、このＥＶＡ樹脂で反射させることができ、この反射した光を、再度、ガラスなどの透光性基板１の面で反射させ、太陽電池素子３に入射させ、太陽電池素子３の発電効率を向上させることができる。

加えて、本発明の太陽電池モジュールおよびその製造方法において、その美観を向上させるという利点もある。

本発明によれば、透明な充填材を用いたことに加えて、さらに白色化もしくは着色化した合成樹脂シートとを組合せることで、太陽電池素子と太陽電池素子との隙間が、そのように白色化もしくは着色化され、これにより、太陽電池モジュールを固定する載置体、たとえば建物の壁や屋根等との色調面での調和を所望どおりに図ることができる。

また、シリコン結晶系の太陽電池素子３の受光面側には、光反射を極力少なくするために反射防止膜（図示せず）を成膜するが、このような反射防止膜は、青色、紺色、黒色を呈していることが多い。

これらを使用して太陽電池モジュールを作製した場合、受光面側充填材２や裏面側充填材４に透明なものを使用し、さらに裏面シート５、１０に白色のものを使用したりすると、青色等の太陽電池素子３の間に白色がみえることになり、これを建物の屋上などに設置したときには、この太陽電池素子３の間のこの白色が目立ち、建物全体の外観が低下するというように見なされる場合があった。

これに対し、たとえば受光面側充填材２や裏面側充填材４を透明にして、さらに裏面シート５、１０を、太陽電池素子３の受光面とほぼ同様の色調もしくは近似した色調にすることにより、太陽電池モジュールが目立つことが無くなり、太陽電池モジュールと建物の調和を図ることができる。

さらに建物の外壁や屋根部分の色調が茶色や緑色、灰色、赤紫などの場合には、これらの色調に対応して、上述の太陽電池素子３の反射防止膜の屈折率や膜厚を調整することにより、太陽電池素子３の受光面の色を茶色や緑色、灰色、赤紫にさせることができ、これらの色調に合わせて裏面シート５、１０を好みどおりに着色し、太陽電池モジュールを設置する建物との調和を図り、その装飾性を高めることができる。

参考までに、反射防止膜については、たとえば、太陽電池素子を制作するに当たり、その工程中に設ける。

すなわち、太陽電池素子の受光面に設ける反射防止膜は、一例としてＰ型の太陽電池用シリコン基板に燐などのＮ型不純物を熱拡散させ、ＰＮ接合を形成した後であって、電極を形成する前に成膜する。

反射防止膜には、一例として窒化シリコンが用いられる。この窒化シリコン膜は、モノシランガスやアンモニアガスなどを原料ガスとして、プラズマＣＶＤ装置を用いて成膜する。また、このような層は、たとえば単層膜である。

かかる窒化シリコン膜を多結晶シリコン基板上に成膜したときの色調は、その屈折率と膜厚により決定される。すなわち、窒化シリコンを成膜するときの、プラズマＣＶＤにおけるガス条件（一般にモノシランガスの比率を上げると成膜した窒化シリコン膜の屈折率は上がる）や成膜時間などが要因になって、その屈折率と膜厚を決めることができ、これにより、所要どおりの種々の色調を作り出すことができる。

一方、色調を同様にすることで、美観や装飾性が得られるという美観意識に代えて、載置体、太陽電池素子３の面（反射防止膜）、裏面シート５、１０の三者間を好みで、さまざまな色調に設定してもよい。そして、このようにして色調に調和を保ちながら、色合いをマッチさせ、美観や装飾性を高めてもよい。

たとえば、太陽電池素子の反射防止膜を赤紫色にして、さらに太陽電池モジュールに使用する裏面シート５、１０の色を赤色にして全体の色調を赤色にして、その上、太陽電池モジュールを住宅の黒色の屋根などに設置することで、シックな感じを出してもよい。

あるいは、緑色の住宅の屋根に全体が茶色の太陽電池モジュールを設置し、落ち着いた感じを出してもよい。

さらにまた、白色系もしくは明るい裏面シート５、１０を用いた場合には、そこでの光反射が増大し、太陽電池モジュールの発電効率が上がるが、さらには意匠という観点で、さらに有効に成すことができる。

たとえば、灰色の太陽電池素子を使用し、白色の裏面シート５、１０を用いた場合、灰色の太陽電池素子の間から裏面シート５、１０の白色が見えるが、載置体を構成するコンクリート材の色合いが灰色に近いことで、太陽電池モジュールが浮き出たり、突出した様相にならず、調和させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更や改良等は、なんら差し支えない。

たとえば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでもよい。

また、矩形状の太陽電池モジュールでもって説明したが、これ以外に寄せ棟屋根などに適した台形、３角形や６角形などの太陽電池モジュールでもよい。

さらにまた、載置体、太陽電池素子３の面（反射防止膜）、裏面シート５、１０の三者における色調については、上述した実施例は一例にすぎず、これら以外にも、さらにさまざまな色調にしてもよく、利用者の好みにて種々選択することができる。

本発明に係る太陽電池モジュールのパネル部の構造を示す概略断面図である。 本発明に係る裏面シートの一例の構造を示す概略断面図である。 本発明に係る裏面シートの放熱シートを設ける前の構造を示す概略断面図である。 本発明に係る裏面シートの放熱シートを設けた場合の構造を示す概略断面図である。 本発明に係る他の太陽電池モジュールのパネル部の構造を示す概略断面図である。

符号の説明

１・・・透光性基板
２・・・受光面側充填材
３・・・太陽電池素子
４・・・裏面側充填材
５、１０・・・裏面シート
６・・・ＰＥＴシート
７・・・無機酸化物層
８・・・耐加水分解処理を行ったＰＥＴシート
１１、１２、１３・・・放熱シート

Claims (8)

1. 透光性基板と合成樹脂シートから成る裏面シートとの間に充填材で挟持した複数の太陽電池素子を配設し、上記合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付けて成ることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記合成樹脂シートの外面に、熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して放熱シートを貼り付けて成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。
3. 前記粒子がアルミナまたはジルコニアであることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
4. 順次下記（１）〜（５）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化したことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
   （１） 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。
   （２） 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。
   （３） 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。
   （４） 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。
   （５） 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付けて成る裏面シートを、当該放熱シートが裏面シートの外面になるように配する。
5. 順次下記（１）〜（５）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化したことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
   （１） 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。
   （２） 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。
   （３） 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。
   （４） 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。
   （５） 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付けて成る裏面シートを、熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して、当該放熱シートが裏面シートの外面になるように配する。
6. 順次下記（イ）〜（ホ）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化し、ついで裏面シートを成す合成樹脂シートの外面に放熱シートを貼り付ける工程を経ることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
   （イ） 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。
   （ロ） 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。
   （ハ） 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。
   （ニ） 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。
   （ホ） 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートから成る裏面シートを配する。
7. 順次下記（イ）〜（ホ）の各工程を経た後、減圧下にて加熱加圧して一体化し、ついで裏面シートを成す合成樹脂シートの外面に、熱伝導率を大きくするための粒子を含有した放熱性接着層を介して放熱シートを貼り付ける工程を経ることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
   (イ) 透光性基板の上に受光面側充填材を配する。
   (ロ) 上記受光面側充填材の上に、複数の太陽電池素子を配列してなる太陽電池素子群を複数配する。
   (ハ) 上記太陽電池素子群を配線により電気的に接続する。
   (ニ) 上記太陽電池素子群の上に裏面側充填材を配する。
   (ホ) 上記裏面側充填材の上に、合成樹脂シートから成る裏面シートを配する。
8. 前記粒子がアルミナまたはジルコニアであることを特徴とする請求項５または７記載の太陽電池モジュールの製造方法。

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