JP2014175564A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化の大きい使用環境下で長時間使用してもひび割れが発生せず、耐久性の強い太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールの電極端子取り出し部の構造が、裏面保護層１００または表面保護層１００に形成された１以上の開口部１０１に、開口部１０１と略同一形状の部材１０２が挿入され、さらに部材１０２にリード線１０７を取り出すための貫通孔１０３が設けられた構造である太陽電池モジュール。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールに関するものであり、詳しくは太陽電池モジュールの電極端子取り出し部の構造に関するものである。

太陽電池としては、例えば太陽電池セルに単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いたものが知られている。これらの太陽電池セルは、通常、保護部材間（保護層）に、ＥＶＡ樹脂等の封止材によって封止された状態で太陽電池モジュールを構成する。具体的にこれらの太陽電池モジュールは、表面保護層、裏面保護層などの保護層の間に、電線等で複数の太陽電池セルを接続した光電変換層を、ＥＶＡ樹脂フィルムなどに包んで挟み込み、モジュール全体を真空ラミネータで加熱加圧成形して真空引き製造するのが一般的である。

太陽電池モジュールの軽量化および透明性や機械的強度の向上を狙って、近年では保護層の材料としてポリカーボネ−トに代表される樹脂基板が採用されている。例えば、特許文献１には、ポリカーボネート樹脂とガラスフィラーを含むガラスフィラー含有ポリカーボネート樹脂成形品を保護層として、太陽電池セルを、封止材を使って、樹脂基板の保護層で挟む（埋包する）太陽電池モジュールが記載されている。
このような太陽電池モジュールの出力端子部の構造としては、太陽電池セルに接続された電線を電極端子とつなげて、電極端子にリード線を取り出す構造のものが多い。特許文献２には、電極端子取り出し部の防水性やリード線にかかる張力などを緩和するために、絶縁保護するための中空構造体を設け、その内部に充填剤を充填する太陽電池モジュールの端子取り出し部構造が記載されている。特許文献２の構造は、雨水や応力から電極端子を保護することは可能であるが、太陽電池モジュールの太陽受光面側に設置するため、その中空構造により太陽電池セルへの太陽光を一部遮る問題や、太陽電池モジュールを設置する場所（建材や車輌）によっては、この中空構造が太陽電池モジュールを設置する際に施工しづらいという問題があった。

特開２００９−８８０７２号公報 特許第２９５８２５６号明細書

上記の問題に鑑みて、太陽電池モジュールの電極端子取り出し部の構造として、裏面保護層または表面保護層に直接貫通孔を空けて、その貫通孔からリード線を取り出し、その部分を端子箱で覆い充填剤を注入して固定する構造により、より簡便な施工で、且つコンパクトな電極端子取り出し構造が実現できる。しかしながら、裏面保護層および／または表面保護層の材質が樹脂製の太陽電池モジュールの場合、使用場所によっては、振動の大きい場所や温度変化の大きい環境下で使用を継続すると、基板内部の歪応力で、裏面保護層と表面保護層との間に存在する太陽電池セルに損傷を与えることがある。
上述のような電極取り出し部の貫通孔にも同様に歪応力がかかる上、端子箱中の充填剤に含まれる物質によっては、その部分から基板にソルベントクラックが発生し、長時間太陽電池モジュールを使用することが困難となる問題が判明した。
本発明の課題は、温度変化の大きい使用環境下で長時間使用してもひび割れが発生せず、耐久性の強い太陽電池モジュールを提供することにある。

上記問題を解決すべく鋭意検討を行なった結果、端子取り出し部において、リード線を取り出す貫通孔に裏面保護層または表面保護層などの樹脂基板の歪応力がかからないように、その部分を隔離すべく、裏面保護層または表面保護層に開口部を形成し、その開口部に開口部と略同一形状の部材を埋め込み、その部材に貫通孔を設け、そこからリード線を抜き出す構造にすると、裏面保護層または表面保護層からの応力を回避でき、且つ貫通孔からのソルベントクラックが起こりにくくなることを見出した。

即ち、本発明は以下の通りである。
（１） 裏面保護層と表面保護層との間に、１以上の太陽電池セルを含む光電変換層を封
止してなる太陽電池モジュールであって、該太陽電池モジュールの電極端子取り出し部の構造が、該裏面保護層または該表面保護層に形成された１以上の開口部に、該開口部と略同一形状の部材が挿入され、さらに該部材にリード線を取り出すための貫通孔が設けられた構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
（２） 前記裏面保護層または前記表面保護層の開口部および前記部材の貫通孔を覆うた
めの端子箱が、前記裏面保護層または表面保護層の上に接着されて設置されていることを特徴とする、（１）に記載の太陽電池モジュール。
（３） 前記端子箱に充填剤が充填されていることを特徴とする、（２）に記載の太陽電
池モジュール。
（４） 前記開口部が円形または楕円形形状であり、かつ最小曲率半径が１ｍｍ以上の形
状であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
（５） 前記裏面保護層および／または前記表面保護層がポリカーボネート樹脂よりなる
ことを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
（６） 前記裏面保護層と前記表面保護層との間に補強層をさらに有することを特徴とす
る、（１）〜（５）のいずれかに記載の太陽電池モジュール。

部材によって、貫通孔が裏面保護層または表面保護層から隔離でき、貫通孔に直接応力がかかりにくくなるため、貫通孔からのクラック防止が期待できる。

実施例１の電極取り出し部の構造を表した模式図である（図１（ａ）は裏面保護層側から見た場合の電極取り出し部の平面図、図１（ｂ）は裏面保護層から光電変換層までの電極取り出し部の断面図である。） 比較例１の電極取り出し部の構造を表した模式図である（図２（ａ）は裏面保護層側から見た場合の電極取り出し部の平面図、図２（ｂ）は裏面保護層から光電変換層までの電極取り出し部の断面図である。） 太陽電池モジュールの層構成を表す模式図である。

以下、本発明の太陽電池モジュールの具体的な実施態様を挙げて説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り以下の内容に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。

＜電極取り出し部の構造＞
本発明の太陽電池モジュールは、裏面保護層と表面保護層との間に光電変換層を封止してなる太陽電池モジュールであるが、電極端子取り出し部（以下、「本発明に係る電極取り出し部」と称することがある）の構造が、裏面保護層または表面保護層に形成された１以上の開口部に、該開口部と略同一形状の部材が挿入され、さらに該部材にリード線を取り出すための貫通孔が設けられた構造であることを特徴とする。
例えば、本発明に係る電極端子取り出し部として、図１に示すような構造を有するものが挙げられる（図１（ａ）は裏面保護層側から見た場合の電極取り出し部の平面図、図１（ｂ）は裏面保護層から光電変換層までの電極取り出し部の断面図を表している）。図１に示す電極端子取り出し部は、裏面保護層１００に円形形状の開口部１０１が設けられたものであり、開口部１０１と略同一形状の部材１０２が埋め込まれ、さらに部材１０２の中心付近にリード線を取り出すための貫通孔１０３（スリット）が設けられた構造となっている。このように貫通孔が裏面保護層または表面保護層から隔離された構造であると、貫通孔に直接応力がかかりにくくなるため、貫通孔からのクラック発生を効果的に防止することができる。
なお、貫通孔を通る「リード線」は、太陽電池セルと直接又は間接的に接続したものであり、太陽電池セルとモジュール外部とをつなぐ導線としての役割を果たすものであれば、種類や形状等は特に限定されないものとする。例えば、貫通孔を通り、太陽電池モジュール内部で太陽電池セルの電極端子に接続したリード線のほか、電極端子が長い太陽電池セルの場合には、この電極端子が直接貫通孔を通ったものであってもよい（太陽電池セルの電極端子も本発明における「リード線」になり得る）。
以下、本発明に係る電極端子取り出し部の開口部、部材等について詳細に説明する。

（開口部）
開口部は、裏面保護層または表面保護層のどちらに設けてもよいが、太陽光受光面側とは反対側の保護層（裏面保護層）に形成することが好ましい。
開口部の数は、太陽電池モジュールの構造に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、通常１以上、好ましくは２以上であり、通常４以下、好ましくは２以下である。
開口部の形状は、後述する部材を挿入できる形状であれば、特に限定されないが、円形形状、楕円形形状、多角形などが挙げられる。歪応力を緩和でき、且つクラックが発生しにくい計上として円形形状、楕円形形状が好ましい。また、開口部の形状が円形形状または楕円形形状である場合、その最小曲率半径Ｒは、１ｍｍ以上（Ｒ≧１）であることが好ましく、２ｍｍ以上（Ｒ≧２）であることがより好ましく、３ｍｍ以上（Ｒ≧３）であることがさらに好ましい。開口部がこのような曲率であると、開口部がクラック発生のきっかけとなることを回避し易くなる傾向にある。なお、開口部の形状は、部材に設けられる貫通孔の形状を考慮して設定されるべきである。

（部材）
部材の形状は、上記の開口部の形状と略同一であればよいが、少なくとも開口部に埋め込めることが可能であるように、開口部の形状の面積よりも小さい面積であることが好ましい。
部材の材質は、特に限定されず、後述する樹脂（Ａ）や樹脂（Ｂ）の材質と同じものであればよく、太陽電池モジュールに使用する裏面保護層と表面保護層の材質と異なっていても同じであってもよい。好ましくは、開口部を形成した裏面保護層や表面保護層の材質と同じ材質とすることが施工面や接合の観点から好ましい。
機械強度や寸法安定性の観点からは、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、ガラス繊維強化ナイロン樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フェノール樹脂などが好ましく、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、ガラス繊維強化ナイロン樹脂がより好ましい。
また、これらの樹脂に添加剤として、導電性フィラーや界面活性剤など、任意の材料を添加することも可能である。

部材に設けられる貫通孔の形状は、取り出すリード線の形状に応じて適宜選択することができ、特に限定されないが、円形形状、楕円形形状、矩形形状（スリット）などが挙げられる。また、貫通孔の具体的寸法も特に限定されないが、矩形状（スリット）である場
合、引き出される電線の寸法を幅Ｘｍｍ、厚さＹｍｍとしたとき、長さ（長辺）は通常Ｘｍｍ以上、好ましくはＸ＋１ｍｍ以上であり、通常Ｘ＋１０ｍｍ以下、好ましくはＸ＋６ｍｍ以下である。一方、幅（短辺）は通常Ｙｍｍ以上、好ましくはＹ＋０．５ｍｍ以上であり、通常Ｙ＋５ｍｍ以下、好ましくはＹ＋２ｍｍ以下である。貫通口が円形形状である場合、その直径は通常Ｘｍｍ以上、好ましくはＸ＋０．５ｍｍ以上であり、通常Ｘ＋１０ｍｍ以下、好ましくはＸ＋５ｍｍ以下である。

開口部に部材を埋め込む際は、略同一であれば、開口部円周と部材の外周とで固定できるため、特段接着剤などを使用する必要はないが、太陽電池モジュールを製造する際に、ラミネートがしやすくするために、予め、部材を開口部に固定するために接着剤や仮止め用のテープなど任意の固定手段を使用してもよい。

（端子箱）
本発明に係る電極端子取り出し部には、上記開口部および上記部材の貫通孔を覆うための端子箱が設置されることが好ましく、端子箱は開口部のある裏面保護層または表面保護層の上に接着されて設置されていることがより好ましい。なお、「裏面保護層または表面保護層の上」とは、裏面保護層または表面保護層の表面であって、光電変換層がない露出面側の表面を意味する。このような構造であることによって、より簡便な施工で、コンパクトな電極端子取り出し構造が実現できるとともに、温度変化の大きい使用環境下で長時間使用してもひび割れが発生しにくく、耐久性の強い太陽電池モジュールを提供することができる。

端子箱は、耐熱性、耐水性、電気絶縁性、老化性に優れたものが要求される。また、好ましくは後述する充填剤との接着性が良い材質がよい。これらの点を考慮にいれると、端子箱としてはプラスチックが好ましく、また、不燃性などを考えると、不燃性プラスチックやセラミックスなどが好ましい。

プラスチックとしては、例えばポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、変性ＰＰＯ、ポリエステル、ポリアリレート、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの強度、耐衝撃性、耐熱性、硬度、老化性に優れたエンジニアリング・プラスチックなどが挙げられる。また、ＡＢＳ樹脂、ＰＰ、ＰＶＣなどの熱可塑性プラスチックも使用することもできる。また、耐紫外線性向上のために、顔料としてカーボンブラックを用いたり、あるいは紫外線を吸収する樹脂塗料を表面に塗布することが好ましい。

太陽電池モジュール用の端子箱は、市販されており、例えばエンゼル工業社製ＡＪＵ２が好適なものとして挙げられる。

（充填剤）
端子箱には充填剤が充填されていることが好ましい。充填剤の具体的種類は特に限定はないが、電気絶縁性の良いエポキシ樹脂系接着剤やシリコーン系ポッティング剤・シリコーン系接着シール剤などが好ましい。また、柔軟性などを考慮すると、シリコーン系の樹脂の方が好ましい。さらに、作業性を考慮すると、二液型で硬化時間の短いものが好ましく、さらに粘度が低く、中空構造体の隅々まで充填剤が行きわたりやすいものが好ましい。また、硬化反応においてアセトンやアルコールなどのソルベントクラック源となり得る成分の生成が低減された充填剤が好ましい。充填剤として、市販されているポッティング剤を利用することができ、例えば信越化学工業社製ＫＥ−２００／ＣＸ−２００混合物が好適なものとして挙げられる。

本発明の太陽電池モジュールは、電極端子取り出し部の構造が上述した特定の構造であれば、その他については特に限定されず、太陽電池モジュールに用いられる公知の構成を
適宜採用することができる。太陽電池モジュールは、通常、図３に示されるように表面保護層２００と裏面保護層２０２との間に封止材層２０３に内包された光電変換層２０１を挟んだ層構成を有している（図３においては、さらに補強層が含まれている）。以下、表面保護層、光電変換層、裏面保護層、並びに封止材層等の構成について詳細に説明する。

＜表面保護層＞
表面保護層は、太陽電池モジュールに機械的強度、耐候性、耐スクラッチ性、耐薬品性、ガスバリア性などを付与するための層である。表面保護層としては、樹脂（以下「樹脂（Ａ）と称することがある」）が用いられる。多くの太陽光を光電変換層に供給する観点から、樹脂（Ａ）の全光線透過率は８０％以上、好ましくは９０％以上である。全光線透過率の測定方法は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１による。

表面保護層に用いる樹脂（Ａ）としては、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。この中でもポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が好ましい。表面保護層はこれらの樹脂を複数用いて多層構造にしてもよく、その場合各層の間に封止材層を設けることが好ましい。
これらの樹脂の入手方法は特段限定されず、市販のものを用いることができる。例えば、ポリカーボネートではタキロン（株）製ポリカーボネートプレート、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製のユーピロン（登録商標）、ポリメチルメタクリレートでは三菱レイヨン（株）製のアクリライト（登録商標），住友化学（株）製のスミペックス（登録商標）等が挙げられる。

樹脂（Ａ）の厚さは、特に限定されないが、１．０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは１．５ｍｍ以上、更に好ましくは２．０ｍｍ以上である。１．０ｍｍを下回ると、耐衝撃性が著しく低下する。一方上限は特段限定されないが、５ｍｍ以下であることが好ましい。樹脂が厚くなりすぎると、樹脂層の柔軟性が低下したり、モジュールの重量増を招くため、太陽電池モジュールの基板を樹脂としたことによるメリットが失われる。

また、表面保護層の積層面の大きさは、通常、後述の太陽電池セルを有する光電変換層の積層面よりも面積が大きければよい。なお、積層面の面積とは、表面保護層の厚さ方向に対して垂直な面の面積をいう。光電変換層の積層面の面積よりも表面保護層の積層面の面積が大きいことで、光電変換層が十分に保護され得る。

また、本発明の太陽電池モジュールでは、表面保護層の外側（太陽光側）に更に表面保護シートを備えてもよい。本発明において表面保護シートを備えることは表面保護層の傷つきや劣化を抑制し、全光線透過率を維持するため好ましい。表面保護シートを構成する材料は、耐候性保護フィルムが好ましく、通常使用される公知のものを使用することができる。

耐候性保護フィルムの材料となる樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エチレンーテトラフルオロエチレン共重合体、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等が挙げられる。これらの中でもエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体が好ましい。

耐候性保護フィルムの厚さは特に制限されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であり、通常１０００μｍ以下、好ましくは８００μｍ以下である。

また、太陽電池モジュールは、太陽光により熱せられるものであるため、表面保護シートは耐熱性を有することが好ましい。従って、表面保護シートの構成材料は、融点が１００℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましい。一方融点の上限は３２０℃以下であることが好ましい。

＜光電変換層＞
光電変換層は、光エネルギーを直接電力に変換することができる太陽電池セルを有する層であり、通常、複数の太陽電池セルをインターコネクタ等の電線で接続してなる。太陽電池セルで発生した電気は、集電線を通じ外部変換機を介して取り出すことができる。

電線の材質としては、通常は金属のものを使用する。具体的には、銀、銅、アルミ、銅合金、アルミ合金、銅に錫でメッキしたものなどが挙げられる。通常、太陽電池モジュールでは、被覆が無い裸電線が使用される。

太陽電池セルの素子としては、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子、微結晶シリコン太陽電池素子、球状シリコン太陽電池素子などのシリコン系太陽電池素子を用いることができる。また、ＣＩＳ系太陽電池素子、ＣＩＧＳ系太陽電池素子、ＧａＡｓ系太陽電池素子などの化合物太陽電池素子を採用することもできる。さらに色素増感太陽電池素子、有機薄膜太陽電池素子、多接合型太陽電池素子、ＨＩＴ太陽電池素子等を採用してもよい。
例えば、シリコン系太陽電池素子は市販のものでよく、例えば、Ｑ−Ｃｅｌｌｓ社、ＦｉｒｓｔＳｏｌａｒ社、Ｓｕｎｔｅｃｈ社、シャープ社、Ｓｕｎｐｏｗｅｒ社、Ｇｉｎｔｅｃｈ社製などの太陽電池セルが挙げられる。

太陽電池セルの素子の各電極は、導電性を有する任意の材料を１種または２種以上用いて形成することができる。電極材料（電極の構成材料）としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属、あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金（ＩＴＯ：酸化スズインジウム）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；そのような導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ_３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。
各電極の厚さおよび光電変換層の厚さは、必要とされる出力等に基づき、決定することができる。
さらに電極に接するように補助電極を設置してもよい。特に、ＩＴＯなど導電性のやや低い電極を用いる場合には効果的である。補助電極材料としては、導電性が良好ならば上記金属材料と同じ材料を用いることができるが、銀、アルミニウム、銅が例示される。

太陽電池セルは電線で複数繋いで使用することができる。太陽電池セルを電線（インターコネクタ、集電線、リボン線など）で複数繋いだもので発電された電気を電線で電極端子にあつめ、リード線から電気を取り出すことができる。

＜裏面保護層＞
裏面保護層としては、樹脂（以下「樹脂（Ｂ）と称することがある」）が用いられる。このような樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ガラスエポキシ多層材料、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、環状ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる
。好ましくは、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ガラスエポキシ多層材料等が挙げられる。裏面保護層はこれらの樹脂を複数用いて多層構造にしてもよい。その場合、各層の間に封止材層を設けることが好ましい。

裏面保護層に用いる樹脂（Ｂ）としては、樹脂（Ａ）と同じ種類のものでもよく、異なっていてもよいが、同じ樹脂を使用するのが好ましい。樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）との組合せとしては、樹脂（Ａ）がＰＣ樹脂であり樹脂（Ｂ）がＰＣ樹脂である場合、樹脂（Ａ）がＰＭＭＡ樹脂であり樹脂（Ｂ）がＰＭＭＡ樹脂である場合、樹脂（Ａ）がＰＣ樹脂であり樹脂（Ｂ）がＰＭＭＡ樹脂である場合、樹脂（Ａ）がＰＭＭＡ樹脂であり樹脂（Ｂ）がＰＣ樹脂である場合が好ましい。特に好ましい組み合わせは、樹脂（Ａ）がＰＣ樹脂であり樹脂（Ｂ）がＰＣ樹脂である場合であり、本発明の構成による効果が顕著となる。

樹脂（Ｂ）の厚さは１．０ｍｍ以上が好ましい。好ましくは１．０ｍｍを超える厚さであり、より好ましくは１．５ｍｍ以上、更に好ましくは２．０ｍｍ以上である。１．０ｍｍを下回ると、耐衝撃性が著しく低下する。
また、樹脂（Ｂ）の厚さは、樹脂（Ａ）と同等であることが好ましく、樹脂（Ａ）の厚さの０．３倍以上３倍以下であることがより好ましく、０．５倍以上２倍以下がより好ましく、０．８倍以上１．２倍以下であることが更に好ましい。

＜補強層＞
裏面保護層と表面保護層との間に補強層をさらに有することが好ましい。補強層は、熱ラミネート後の冷却時に発生する表面保護層および裏面保護層からの熱収縮応力により、光電変換層の太陽電池セルが破損したり、太陽電池セルに亀裂が生じたりすることを防ぐ層である。

本発明の太陽電池モジュールに含まれる補強層の数は、特に限定されないが、通常は１〜２層である。また、補強層は少なくとも１層は表面保護層と光電変換層との間にあることが好ましく、また、更に光電変換層と裏面保護層との間にあることが好ましい。

補強層は、積層面の面積（厚さ方向に垂直な面の面積）が、光電変換層の積層面の面積よりも大きいことが好ましい。このような態様とすることで、光電変換層の周縁部に存在する集電線の座屈が抑制できる。また、表面保護層および裏面保護層の積層面の面積よりも小さいことが好ましい。その理由としては、太陽電池モジュールの周縁部に樹脂同士が積層することとなり、補強層の端部から剥離が発生するのを抑制することができる。

補強層の材質は、光透過性を有するものであれば、特に限定されないが、薄板フロートガラス、高強度プラスチック（延伸ポリエチレンテレフタレート（延伸ＰＥＴ）、延伸ポリエチレンナフタレート（延伸ＰＥＮ））などが挙げられる。また、光電変換層よりも受光面側に補強層を配置する場合には、光透過性の高い材料を用いる必要がある。このような材料としては、ガラス、延伸ＰＥＴ、延伸ＰＥＮ、薄板フロートガラスなどが挙げられる。

補強層の厚さは特段限定されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上であり、より好ましくは１００μｍ以上である。一方上限は、通常１ｍｍ以下であり、好ましくは０．５ｍｍ以下である。

＜封止材層＞
通常、太陽電池モジュールには、上述の光電変換層や補強層を覆うように封止材が存在している。封止材は、光電変換層を覆うように用いられるため、表面保護層と光電変換層との間、および裏面保護層と光電変換層との間に封止材による層が形成されている。また
、補強層と表面保護層の間や、光電変換と裏面保護層との間に補強層を設ける場合にも、封止材による層が形成される。

これらの封止材の材質としては、太陽光を透過する合成樹脂材料であれば特に限定されるものではなく、公知の通常用いられるものを使用することができる。例えば、架橋性あるいは非架橋性のエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂、マレイン酸またはシラン等で変性した変性ポリエチレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、またエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤等を用いることができる。

封止材による層の厚さは、１００μｍ以上であることが好ましく、２００μｍ以上であることがより好ましく、３００μｍ以上であることが更に好ましい。一方、２０００μｍであることが好ましく、１０００μｍ以下であることがより好ましく、８００μｍ以下であることが更に好ましい。封止材層の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。

＜その他の構成＞
上述の構成のほか、電気絶縁層、ガスバリア層、紫外線カット層、耐候性保護層、耐擦傷性層、防汚層等の公知の構成を有してもよい。例えば、電気絶縁層は、電気を通しにくい材質であれば特に限定されない。このような電気絶縁層を設けることで、光電変換層で生じた電気が、集電線以外から外部に抜けることを防止することができるため、太陽電池の発電効率が向上する。

電気絶縁層としては、例えばＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体）などのフッ素系樹脂、ＰＥＴなどを用いることができる。なお、電気絶縁層の配置位置は特段限定されないが、光電変換層よりも受光面側に配置する場合には、光透過性の高い材料を用いる必要がある。

電気絶縁層の厚さは特に限定されないが、通常１０μｍ以上、好ましくは２５μｍ以上であり、より好ましくは５０μｍ以上である。一方上限は、通常５００μｍ以下であり、好ましくは３００μｍ以下である。

＜太陽電池モジュールの製造方法＞
太陽電池モジュールの製造方法は、公知の方法が適宜用いることができるが、例えば表面保護層、補強層、光電変換層、裏面保護層、および封止材を含む多層シートを、真空ラミネーション装置内へ配置し、真空引きの後、加熱し、一定時間経過後に冷却することにより、太陽電池モジュールを得ることができる。

上記熱ラミネート条件は特に限定されず、通常行う条件で熱ラミネートが可能である。真空条件（減圧条件）で行うことが好ましく、通常真空度が３０Ｐａ以上、好ましくは５０Ｐａ以上、より好ましくは８０Ｐａ以上である。一方上限は、通常１５０Ｐａ以下、好ましくは１２０Ｐａ以下、より好ましくは１００Ｐａ以下である。上記範囲とすることで、モジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができ、生産性も向上するため好ましい。

真空状態の保持時間としては、通常１分以上、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上である。一方上限は、通常１時間以下、好ましくは３０分以下である。保持時間を上記範囲とすることで、熱ラミネート後の太陽電池モジュールの外観が良好となり、またモジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができるため好ましい。

熱ラミネートの加圧条件は、通常圧力が５０ｋＰａ以上、好ましくは７０ｋＰａ以上、より好ましくは９０ｋＰａ以上である。一方上限値は、１０１ｋＰａ以下であることが好ましい。上記範囲の加圧条件とすることで、太陽電池モジュールを損傷することなく、また適度な接着性を得ることができるため、耐久性の観点からも好ましい。

上記圧力の保持時間は、通常１分以上、好ましくは３分以上、より好ましくは５分以上である。一方上限は、通常１２０分以下、好ましくは８０分以下、より好ましくは６０分以下である。上記保持時間とすることで、封止材のゲル化率を適正とすることができるため、十分な接着強度を得ることができる。

熱ラミネートの温度条件は、通常１２０℃以上、好ましくは１３０℃以上、より好ましくは１４０℃以上である。一方上限値は、通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。上記温度範囲とすることで、十分な接着強度を得ることができる。

また、上記温度の加熱時間は、通常１０分以上、好ましくは１２分以上、より好ましくは１５分以上である。一方上限は１２０分以下、好ましくは８０分以下、より好ましくは６０分以下である。上記加熱時間とすることで、封止材の架橋が適度に行われるため耐久性能が向上し、適度な柔軟性を有することができるため、好ましい。

本発明の太陽電池モジュールは、様々な用途で様々な場所に設置して使用することができる。中でも乗用車、トラック、バス、電車などの車両に設置することが好ましい。車両用部材に直接設置してもよく、たとえば、インストロメンタルパネル、ルーフ、ボンネット、リアスポイラー、ドアなどに好ましく設置される。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明が以下の実施例にのみ限定されないことはいうまでもない。

＜実施例１＞
図３に示す層構成を有し、図１に示す電極取り出し部構造を有する太陽電池モジュール１を製造した。
具体的には、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み１．８ｍｍのアクリルフィルム張りポリカーボネート板１００（２０５）（菱琵テクノ社製、厚み０．０７ｍｍのアクリルフィルム２０６をポリカボネートシートの片面に熱融着したもの）に、直径１２ｍｍの円形の開口部１０１を２か所設け、そこに中央に長さ６ｍｍ、幅１ｍｍのスリット１０３を有する、厚み１．８ｍｍ、直径１２ｍｍの円形のポリカーボネート製のプラグ１０２をそれぞれ挿入し、裏面保護層２０２を得た。

この裏面保護層２０２をアクリルフィルム面が下向きの状態で、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの封止材２０７（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．１８８ｍｍのＰＥＴシート２０８（三菱樹脂（株）社製、Ｔ１０３Ｅ１８８）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．３ｍｍの封止材２０９（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）を順次積層した上に、６インチ単結晶シリコンセル２１０（Ｓｈｉｎｓｕｎｇ製、ＳＨ−１９９０Ｓ３）５枚を４ｍｍの間をあけてインターコネクタ３本で連結したもの４列を４ｍｍ間隔で平行に並べ、これらを幅５ｍｍ、厚み０．１８ｍｍのはんだ被覆銅線を用いて電気的に直列に連結したものをのせた後、正負両端子１０７を封止材１０４・１０６（２０７・２０９）、ＰＥＴシート１０４（２０８）を貫通させつつ、それぞれ別々のプラグ１０２のスリット１０３を通して裏面保護層２０２の下側に導出した。

ここにさらに、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．３ｍｍの封止材２１１（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）、縦８５０ｍｍ、横６４０ｍｍ、厚み０．４ｍｍのガラス板２０４（旭硝子（株）製、ＦＬ０．４ｍｍ）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの封止材２１２（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み１．８ｍｍのアクリルフィルム張りポリカーボネート板２１３（菱琵テクノ社製、厚み０．０７ｍｍのアクリルフィルム２０６をポリカボネートシートの片面に熱融着したもの、アクリル面を太陽電池モジュール受光面側に向けた）をのせた積層体を、真空ラミネーター（ＮＰＣ社製、ＮＬＭ−２７０×４００）に投入した。最初にラミネーター内部を減圧下で１０分間保持した後、積層体を大気圧で圧着状態としつつ、１３０℃で６０分間保持することで、成形体１を得た。

これの裏面保護層の端子が導出されている箇所を覆うように接着剤（セメダインスーパーＸＧ）で端子箱（エンゼル工業社製；ＡＪＵ２）を接着し、正負両端子は、端子箱内部で、外部接続用ハーネスにつながる端子接続部とはんだ接続した後、端子箱内部にポッティング剤（信越化学工業社製；ＫＥ−２００／ＣＸ−２００混合物）を充填し、端子箱の蓋を取り付け、太陽電池モジュール１を得た。
太陽電池モジュール１を、気温２５〜３５℃、相対湿度４０〜１００％、日射量０〜１，０００Ｗ／ｍ^２の屋外で、受光面側が上向きとなるように平置きした状態で２週間放置したが、裏面保護層および表面保護層にクラックは発生しなかった。

＜実施例２＞
実施例１の厚み１．８ｍｍのアクリルフィルム張りポリカーボネート板を、厚み２．０ｍｍのポリカーボネート板（タキロン（株）製、ＰＣ１６００）に置き換えた以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュール２を得た。
太陽電池モジュール２を、気温２５〜３５℃、相対湿度４０〜１００％、日射量０〜１，０００Ｗ／ｍ^２の屋外で、受光面側が上向きとなるように平置きした状態で２週間放置したが、裏面保護層および表面保護層にクラックは発生しなかった。

＜実施例３＞
実施例１の縦８５０ｍｍ、横６４０ｍｍ、厚み０．４ｍｍのガラス板を、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．１８８ｍｍのＰＥＴシート（三菱樹脂（株）社製、Ｔ１０３Ｅ１８８）に置き換えた以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュール３を得た。

太陽電池モジュール３を、気温２５〜３５℃、相対湿度４０〜１００％、日射量０〜１，０００Ｗ／ｍ^２の屋外で、受光面側が上向きとなるように平置きした状態で２週間放置したが、裏面保護層および表面保護層にクラックは発生しなかった。

＜実施例４＞
実施例１の厚み１．８ｍｍ、直径１２ｍｍの円形のポリカーボネート製のプラグを、厚み２ｍｍ、直径１２ｍｍの円形のガラス繊維強化エポキシ樹脂（ＧＦＲＰ）製のプラグに置き換えた以外は実施例１と同様にして、太陽電池モジュール４を得た。

太陽電池モジュール４を、気温２５〜３５℃、相対湿度４０〜１００％、日射量０〜１，０００Ｗ／ｍ^２の屋外で、受光面側が上向きとなるように平置きした状態で２週間放置したが、裏面保護層および表面保護層にクラックは発生しなかった。

＜比較例１＞
図３に示す層構成を有し、図２に示す電極取り出し部構造を有する層構成を有する太陽電池モジュール５を製造した。
具体的には、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み１．８ｍｍのアクリルフィルム張りポリカーボネート板１００（２０５）（菱琵テクノ社製、厚み０．０７ｍｍのアクリルフィルムをポリカボネートシートの片面に熱融着したもの）に、長さ６ｍｍ、幅１ｍｍの開口部１０３を２か所設け、裏面保護層２０２を得た。

これをアクリルフィルム面を下向きにした状態で、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの封止材２０７（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．１８８ｍｍのＰＥＴシート２０８（三菱樹脂（株）社製、Ｔ１０３Ｅ１８８）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．３ｍｍの封止材２０９（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）を順次積層した上に、６インチ単結晶シリコンセル２１０（Ｓｈｉｎｓｕｎｇ製、ＳＨ−１９９０Ｓ３）５枚を４ｍｍの間をあけてインターコネクタ３本で連結したもの４列を４ｍｍ間隔で平行に並べ、これらを幅５ｍｍ、厚み０．１８ｍｍのはんだ被覆銅線を用いて電気的に直列に連結したものをのせた後、正負両端子１０７を封止材１０４・１０６（２０７・２０９）、ＰＥＴシート１０４（２０８）を貫通させつつ、それぞれ別々の開口部１０３を通して裏面保護層の下側に導出した。

ここにさらに、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．３ｍｍの封止材２１１（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）、縦８５０ｍｍ、横６４０ｍｍ、厚み０．４ｍｍのガラス板２０４（旭硝子（株）製、ＦＬ０．４ｍｍ）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの封止材２１２（シーアイ化成（株）製、ＥＶＡシート速硬化タイプ）、縦８９０ｍｍ、横６８０ｍｍ、厚み１．８ｍｍのアクリルフィルム張りポリカーボネート板２１３（菱琵テクノ社製、厚み０．０７ｍｍのアクリルフィルム２０６をポリカボネートシートの片面に熱融着したもの、アクリル面を太陽電池モジュール受光面側に向けた）をのせた積層体を、真空ラミネーター（ＮＰＣ社製、ＮＬＭ−２７０×４００）に投入した。最初にラミネーター内部を減圧下で１０分間保持した後、積層体を大気圧で圧着状態としつつ、１３０℃で６０分間保持することで、成形体５を得た。

これの裏面保護層の端子が導出されている箇所を覆うように接着剤（セメダインスーパーＸＧ）で端子箱（エンゼル工業社製；ＡＪＵ２）を接着し、正負両端子は、端子箱内部で、外部接続用ハーネスにつながる端子接続部とはんだ接続した後、端子箱内部にポッティング剤（信越化学工業社製；ＫＥ−２００／ＣＸ−２００混合物）を充填し、端子箱の蓋を取り付け、太陽電池モジュール５を得た。
太陽電池モジュール５を、気温２５〜３５℃、相対湿度４０〜１００％、日射量０〜１，０００Ｗ／ｍ^２の屋外で、受光面側が上向きとなるように平置きした状態で２週間放置したところ、裏面保護層において開口部に端を発するクラックが発生した。

＜比較例２＞
比較例１の長さ６ｍｍ、幅１ｍｍの開口部を、直径６ｍｍの円形の開口部に変えた以外は比較例１と同様にして太陽電池６を得た。
太陽電池モジュール５を、気温２５〜３５℃、相対湿度４０〜１００％、日射量０〜１，０００Ｗ／ｍ^２の屋外で、受光面側が上向きとなるように平置きした状態で２週間放置したところ、裏面保護層において開口部に端を発するクラックが発生した。

１００ 裏面保護層（または表面保護層）
１０１ 開口部
１０２ 部材
１０３ 貫通孔
１０４ ＥＶＡシート
１０５ ＰＥＴシート
１０６ ＥＶＡシート
１０７ 端子
２００ 表面保護層
２０１ 光電変換層
２０２ 裏面保護層
２０３ 封止材層
２０４ ガラス板（補強層）
２０５ ポリカーボネート板
２０６ アクリルフィルム（表面保護シート）
２０７ ＥＶＡシート
２０８ ＰＥＴシート
２０９ ＥＶＡシート
２１０ 太陽電池セル
２１１ ＥＶＡシート
２１２ ＥＶＡシート
２１３ ポリカーボネート板

Claims (6)

1. 裏面保護層と表面保護層との間に、１以上の太陽電池セルを含む光電変換層を封止してなる太陽電池モジュールであって、該太陽電池モジュールの電極端子取り出し部の構造が、該裏面保護層または該表面保護層に形成された１以上の開口部に、該開口部と略同一形状の部材が挿入され、さらに該部材にリード線を取り出すための貫通孔が設けられた構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記裏面保護層または前記表面保護層の開口部および前記部材の貫通孔を覆うための端子箱が、前記裏面保護層または表面保護層の上に接着されて設置されてい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. 前記端子箱に充填剤が充填されてい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。
4. 前記開口部が円形または楕円形形状であり、かつ最小曲率半径が１ｍｍ以上の形状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
5. 前記裏面保護層および／または前記表面保護層がポリカーボネート樹脂よりなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
6. 前記裏面保護層と前記表面保護層との間に補強層をさらに有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。

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