JP4036616B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池モジュールに係り、特に、表面部材及び裏面部材が透光性を有することにより、表裏両面側からの光入射を可能とした両面入射型太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池装置は、無尽蔵な太陽光をエネルギー源としているため、環境問題等から石油・石炭等の化石エネルギーに代わるエネルギー源として期待され、実用化が進められている。かかる太陽電池装置を実際のエネルギー源として用いるためには、通常複数個の太陽電池素子を電気的に直列、或いは並列に接続することによりその出力を高めた太陽電池モジュールが使用されている。
【０００３】
従来の太陽電池モジュールは、片面発電のものとしては、図１４に示すように、表面ガラス１００と裏面部材１０１との間に複数個の太陽電池素子１１０…がＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）などの透光性且つ絶縁性を有する樹脂１０２で封止された構造になっている。
【０００４】
太陽電池素子１１０は、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどの半導体材料から構成され、各太陽電池素子１１０間は銅箔板などの金属薄板からなる接続部材１１１…で直列に接続されている。また、裏面部材１０１には裏面からの水分の浸入を防ぐためにプラスチックフィルムでアルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔をサンドイッチした積層フィルムが用いられている。
【０００５】
上記した太陽電池モジュールは、表面ガラス１００と裏面部材１０１の間に厚みが０．４〜０．８ｍｍ程度のＥＶＡ等の樹脂シートをそれぞれ介在させて太陽電池素子１１０…を挟み、減圧下で加熱することにより、一体化して形成されている。
【０００６】
また、太陽電池素子の光の有効利用を図るべく、光入射側の電極のみならず裏面側の電極まで透明電極の構成にし、太陽電池素子の表裏両面から光を入射させるように構成した両面入射型タイプの太陽電池素子が提案されている。このような構造においては、裏面部材も透光性部材が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池モジュールは、一般に屋外で長期間使用されるため耐候性に優れている必要がある。上述した両面入射型タイプの構造においては、裏面部材も透光性部材が用いられる。この裏面部材として透光性の樹脂フィルムを用いた場合には、金属箔をプラスチックフィルムでサンドイッチした積層フィルムに比べ水分が侵入しやすくなるため、さらに水分侵入の対策の必要がある。また、かかる透光性の樹脂フィルムとして水分透過率の小さいフィルムを用いることも提案されているが、依然として改善の余地が残っていた。
【０００８】
この発明は、上述した従来の問題点を解消するためになされたものにして、耐湿性を改善することにより信頼性の向上した太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
まず、この発明者らは上述した水分の侵入による発電性能の低下の原因を調べるために、図１４に示す構造において、裏面部材１０１にアルミニウム（Ａｌ）箔をポリ弗化ビニル（ＰＶＦ）フィルムでサンドイッチした積層フィルムを用いた太陽電池モジュールと、ＰＶＦフィルムだけを用いた太陽電池モジュールの２種類のモジュールを作成し、それぞれについて耐湿試験（ＪＩＳ Ｃ８９１７）を行った。この試験は、８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１０００時間入れた前後での太陽電池特性を調べるもので、出力値が９５％以上であることが合格の基準として定められている。ここでは、恒温漕中に入れる時間を１０００時間として試験を行った。その結果、得られた出力変化率は裏面部材に積層フィルムを用いた場合９９．０％であり、膜厚５０μｍのＰＶＦフィルムを用いた場合は、９２．０％であった。
【００１０】
そして、この２種類の太陽電池モジュールについて鋭意検討したところ、太陽電池素子を封止する樹脂１ｇ中に存在するナトリウム量が、積層フィルムを用いた場合０．３μｇ／ｇであるのに対して、ＰＶＦフィルムを用いた場合は３μｇ／ｇであり、出力変化率と相関関係にあり、樹脂中のナトリウム量が多いほど発電性能が低下する傾向があることが分かった。
【００１１】
かかるナトリウム量の増加はモジュール中に侵入した水分の存在によるものと考えられる。すなわち、裏面部材に積層フィルムを用いた場合は太陽電池モジュールの外周部から水分が侵入する。これに対して、裏面部材に樹脂フィルムを用いた場合には、太陽電池モジュールの外周部に加えて、樹脂フィルムを透過しても水分が侵入することになる。この結果、樹脂フィルムを裏面部材に用いた方がモジュール中に侵入する水分量が多くなる。
【００１２】
そして、モジュール中に水分が侵入すると、表面ガラスから析出したナトリウムイオンが水分を含んだ樹脂内を移動して太陽電池素子表面まで達し、さらに太陽電池素子内部にまで拡散することにより太陽電池素子の発電性能を低下させることになる。このために、発電性能は裏面部材に樹脂フィルムを用いた方が積層フィルムを用いたものに比べて低下したものと推察される。
【００１３】
従って、この発明の目的は、裏面部材に樹脂フィルムを用いた場合においても表面ガラスへの水分の到達量を減らし、表面ガラスから析出されるナトリウムが太陽電池素子表面に達することを抑制することにより、信頼性を向上せんとするものである。
【００１４】
この発明の太陽電池モジュールは、上記のことを考慮してなされたものにして、少なくともナトリウムを含有するガラスからなる表面側光透過部材と、裏面樹脂フィルムと、前記表面側光透過部材と裏面樹脂フィルムとの間に封止樹脂で封止された複数個の太陽電池素子と、を備えた太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子と前記表面側光透過部材との間に、相隣接する前記太陽電池素子の間に存在する少なくとも間隙部を含む位置に配置される水分透過防止層を備え、前記水分透過防止層は、１２．６ｇ／ｍ ２ ・ｄａｙ以下の水蒸気透過度を有する透明樹脂フィルムからなることを特徴とする。
【００１６】
上記した構成によれば、裏面樹脂フィルムを通して浸入した水分が、水分透過防止層によりブロックされ、表面ガラスと太陽電池素子間の封止樹脂の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００２５】
前記水分透過防止層は、前記封止樹脂中に太陽電池素子間を覆うように形成してもよい。
【００２６】
上記した構成によれば、裏面樹脂フィルムを通して浸入した水分が、水分透過防止層と太陽電池素子とによりブロックされ、表面ガラスと太陽電池素子間の封止樹脂の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
まず、この発明に用いられる太陽電池素子１の一例につき図１を参照して説明する。図１は、表裏両面から光を入射させるように構成した太陽電池素子の一例を示す模式的斜視図である。この太陽電池素子は、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性の非晶質シリコンを挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した構造（以下、ＨＩＴ構造という）において、表裏両面から光を入射可能にした太陽電池素子である。
【００３２】
図１に示すように、この太陽電池素子１は、ｎ型単結晶シリコン基板１０上に、真性の非晶質シリコン層１１が形成され、その上にｐ型非晶質シリコン層１２が形成されている。そして、ｐ型非晶質シリコン層１２の全面にＩＴＯなどからなる受光面側の透明電極１３が設けられ、この受光面側透明電極１３上に銀（Ａｇ）等からなる櫛形集電極１４が形成されている。また、基板１０の裏面は基板裏面に内部電界を導入したいわゆるＢＳＦ（Back Surface Field）型構造になっている。すなわち、基板１０の裏面側に真性非晶質シリコン層１５を介してハイドープｎ型非晶質シリコン層１６が設けられている。このハイドープｎ型非晶質シリコン層１６の全面にＩＴＯなどからなる裏面側透明電極１７が形成され、この上に銀（Ａｇ）等からなる櫛形集電極１８が形成されている。このように、裏面側も結晶シリコン基板とハイドープ非晶質シリコン層との間に真性の非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改良したＢＳＦ構造になっている。
【００３３】
上記した図１に示す太陽電池素子１が図示しない接続部材により複数個直列に接続される。そして、表面ガラス２０と裏面樹脂フィルム５との間にＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）樹脂を用いて複数個の太陽電池素子１…が封止されて、太陽電池モジュールが形成される。
【００３４】
この実施形態では、裏面樹脂フィルム５には透明樹脂フィルムとしてＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）フィルムなどの耐熱性フィルムが用いられている。
【００３５】
図２および図３に示す実施例１では、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムからなる裏面樹脂フィルム５の全面に水蒸気バリア性のあるＳｉＯｘ等を蒸着して、水分透過防止層７ａを形成したものを用いている。この構造において、裏面樹脂フィルム５側から浸入する水分をＥＶＡ樹脂よりも小さい水分透過率を有する水分透過防止層７ａによりブロックするものである。
【００３６】
尚、水分透過防止層７ａとして、光を透過できる程度に薄い金属箔を用いる場合には、太陽電池素子１，１間が短絡しないように絶縁処理などを施している。
【００３７】
表面ガラス２０と太陽電池素子１…との間に０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート３を１枚介在させる。また、太陽電池素子１と裏面樹脂フィルム５の水分透過防止層７ａ側との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート２を１枚介在させている。
【００３８】
表面ガラス２０上に、図２に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，３を架橋し、図３に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００３９】
図３に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、水分透過防止層７ａによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００４０】
上記した水分透過防止層７ａとしては、厚さ０．００５〜０．１ｍｍの薄板ガラスを用いることもできる。薄板ガラスを用いる場合にはＰＶＦフィルムやＰＥＴフィルムからなる裏面樹脂フィルム５に接合し、裏面樹脂フィルム５とＥＶＡシート２のとの間に、介在させれば良い。
【００４１】
また、裏面樹脂フィルム５としては、ＰＥＴフィルム以外に、ＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロポロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＥＴなどの耐熱性フィルムを用いることができる。この耐熱性フィルムに無機酸化物（アルミニウム酸化物、珪素酸化物）、窒化物（ＳｉＮ）、弗化物（ＨｇＦ，ＣａＦ）等を蒸着させて水分透過防止層７ａを形成したものを用いることができる。無機酸化物等を蒸着すると、無機酸化物等に水蒸気バリア性があるため水分透過防止層として機能する。
【００４２】
次に、この発明の実施例２につき図４及び図５に従い説明する。尚、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００４３】
実施例１においては、水分透過防止層は裏面樹脂フィルム５の全面に設けたが、この実施例２においては、太陽電池素子１，１間の隙間を覆うように、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムからなる裏面樹脂シート５の一部に水分透過防止層７ｂを設けたものである。この水分透過防止層７ｂは、実施例１と同様に、水蒸気バリア性のあるＳｉＯｘ等を蒸着して形成する。この水分透過防止層７ｂは、太陽電池素子１の端部を２ｍｍ程度覆うように太陽電池素子１，１間の間隔より大きくしている。
【００４４】
そして、図４に示すように、水分透過防止層７ｂを設けた裏面樹脂フィルム５と太陽電池素子１…間にＥＶＡ樹脂シート２を介在させる。
【００４５】
図４に示す実施例では、表面ガラス２０と太陽電池素子１間のＥＶＡ樹脂を０．６ｍｍ厚のシート３を１枚用い、太陽電池素子１と水分透過防止層７ｂを設けた裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡシート２を用いている。
【００４６】
実施例１と同様に、表面ガラス２０上に、図４に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２、３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２、３を架橋し、図５に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００４７】
図５に示す構造においては、水分透過防止層７ｂと太陽電池素子１により水分の侵入がブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００４８】
次に、この発明の実施例３につき図６に従い説明する。尚、実施例１、２と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００４９】
図６に示すように、表面ガラス２０上に、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，３を架橋し、太陽電池モジュールが形成される。
【００５０】
そして、この実施例３は、図６に示すように、厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５の外側で且つ太陽電池素子１，１の隙間に相当する箇所に金属箔又はブチルゴムなどからなる水分透過防止層７ｃを設けている。水分透過防止層７ｃとして、アルミニウムなどの金属箔を用いる場合には、両面テープなどの接着剤を用いて裏面樹脂フィルム５に取り付ければよい。また、水分透過防止層７ｃとして、防湿性ブチルゴムを用いる場合には、該当部分にブチルゴムを塗りつければよい。
【００５１】
図６に示す構造においては、水分透過防止層７ｃと太陽電池素子１により水分の侵入がブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００５２】
次に、この発明の実施例４につき図７および図８に従い説明する。尚、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００５３】
図７及び図８に示す実施例４では、太陽電池素子１，１間に金属箔又はブチルゴムなどからなる水分透過防止層７ｄが介在されている。尚、水分透過防止層７ｄとして金属箔を用いる場合には、太陽電池素子１，１間が短絡しないように絶縁処理などを施している。
【００５４】
表面ガラス２０と太陽電池素子１…との間に０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート３を１枚介在させる。また、太陽電池素子１と厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート２を１枚介在させている。
【００５５】
表面ガラス２０上に、図７に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，３を架橋し、図８に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００５６】
図８に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、太陽電池素子１と水分透過防止層７ｄとによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００５７】
また、水分透過防止層７ｄとしてアルミニウムなどの金属箔を用いた場合、金属箔表面（表面ガラス２０側）の反射率を高めると太陽電池素子１，１間に入射した光が金属箔面で反射し、ＥＶＡ樹脂３を通り表面ガラス２０面で再反射し、太陽電池素子１，１に入射する。その結果、太陽電池素子１，１の発電特性を高めることができる。
【００５８】
次に、この発明の実施例５につき図９及び図１０に従い説明する。尚、実施例１，４と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００５９】
図９に示すように、厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５と太陽電池素子１…間に２枚のＥＶＡ樹脂シート２，４を介在させる。そして、両樹脂シート２，４の間に太陽電池素子１，１間の隙間を覆うようにアルミニウムなどの金属箔からなる水分透過防止層７ｅを介在させる。この水分透過防止層７ｅは、太陽電池素子１の端部を２ｍｍ程度覆うように太陽電池素子１，１間の間隔より大きくしている。
【００６０】
図１０に示す実施例では、表面ガラス２０と太陽電池素子１間のＥＶＡ樹脂を０．６ｍｍ厚のシート３を１枚用い、太陽電池素子１と裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡシート２、４を２枚用いている。
【００６１】
実施例４と同様に、表面ガラス２０上に、図９に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，４，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，４，３を架橋し、図１０に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００６２】
図１０に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、水分透過防止層７ｅと太陽電池素子１とによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００６３】
次に、この発明の実施例６につき図１１及び図１２に従い説明する。尚、実施例１、４，５と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００６４】
図１１に示すように、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間の２枚のＥＶＡ樹脂シート３，４を介在させる。そして、両樹脂シートの３，４の間に太陽電池素子１，１間の隙間を覆うようにアルミニウムなどの金属箔からなる水分透過防止層７ｅを介在させる。この水分透過防止層７ｅは、太陽電池素子１の端部を２ｍｍ程度覆うように太陽電池素子１，１間の間隔より大きくしている。
【００６５】
図１１に示す実施例では、表面ガラス２０と太陽電池素子１間に０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート３，４を２枚用い、太陽電池素子１と厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡシート２を１枚用いている。
【００６６】
実施例４、５と同様に、表面ガラス２０上に、図１１に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，４，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，４，３を架橋し、図１２に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００６７】
図１２に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、太陽電池素子１と水分透過防止層７ｅによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００６８】
また、図１１に示す太陽電池モジュールにおいては、表面ガラス２と太陽電池素子１間の距離が実施例４のものより稼げることになり、例えば、０．６ｍｍのＥＶＡシート１枚のものに比べると２倍となり、その結果表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンが太陽電池素子１に到達するまでの時間を稼ぐことができる。従って、太陽電池の素子発電性能を低下させるまでの時間をのばし、ひいては、屋外におけるさらに長期な使用に耐えうる高い信頼性の太陽電池モジュールを供給することができる。
【００６９】
次に、この発明の実施例７につき図１３に従い説明する。尚、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００７０】
図１３に示す実施の形態は、図３に示す実施例１のものに比べて、更に、表面ガラス２０側のＥＶＡシート３，４の間に封止樹脂よりも水蒸気透過度が小さい樹脂層である厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム６を設けている。尚、図１３において、図３と同一部分には同一符号を付している。
【００７１】
この図１３に示すように、表面ガラス２０と太陽電池素子１との間に封止樹脂よりも水蒸気透過度が小さい樹脂層を介在させることで、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンが太陽電池素子１…に到達することが抑制され、太陽電池素子１…の発電性能の低下をより防ぐことができる。
【００７２】
次に、この発明による太陽電池モジュールと比較サンプルをそれぞれ形成し、耐湿試験（ＪＩＳ Ｃ８９１７）を行った。この試験は８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１０００時間入れた前後での太陽電池の特性を調べるもので、出力値は９５％以上であることが合格の基準として定められている。
【００７３】
１番のサンプルは、裏面材として、裏面からの水分の浸入を防ぐためにＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）でアルミニウム（Ａｌ）箔をサンドイッチした積層フィルムを用いて、表面ガラス２０との間にＥＶＡ樹脂を用いて太陽電池素子１…を樹脂封止したものである。２番のサンプルは、裏面材として、ＰＶＦフィルムを用いたものである。３番目のサンプルは、この発明の実施例１に示す構造のものである。４番目のサンプルは、この発明の実施例２に示す構造のものである。５番目のサンプルは、この発明の実施例３に示す構造のものである。６番目に示すサンプルは、この発明の実施例４に示す構造のものである。７番目のサンプルは、この発明の実施例５に示す構造のものである。８番目のサンプルは、この発明の実施例６に示す構造のものである。９番目のサンプルは、この発明の実施例７に示す構造のものである。各サンプルは、表に示した以外の条件は全て同じものであり、太陽電池素子１は両面入射タイプのＨＩＴ構造のものを用いた。
【００７４】
上記各サンプルを上記に示す条件の恒温漕内に入れ同時に耐湿試験を施した。その結果を表１に示す。また、１０００時間経過後の封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎａ）量を測定した結果を併せて示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
表１より、１０００時間経過後において、裏面樹脂フィルムとして、透明樹脂フィルムを用いた本発明の太陽電池モジュールにおいても、裏面に積層フィルムを用いたものと遜色がないものが得られ、初期特性より９５％以上の特性を満足しており、ＪＩＳの規格はクリアしているものが得られる。
【００７７】
尚、上記した実施の形態において、封止樹脂としてＥＶＡを用いているが、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリウレタンを用いることができる。
【００７８】
次に、各材料の水蒸気透過度につき説明する。水蒸気透過度は、モコン法（ＪＩＳ Ｚ ０２０８−７３で規定）で測定した。
【００７９】
０．６ｍｍの厚さのＥＶＡ樹脂は６３ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さのＰＥＴフィルムは１２．６ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さのＰＶＦフィルムは１５ｇ／ｍ2・ｄａｙである。
【００８０】
また、水蒸気透過度は厚さに反比例し、例えば、厚さが２倍になると水蒸気透過度は半分になる。従って、ＥＶＡ樹脂の厚さが１．０ｍｍでは、水蒸気透過度は３７．８ｇ／ｍ2・ｄａｙとなる。
【００８１】
以上のことから、表面ガラス２０と太陽電池素子１との間、裏面樹脂フィルムと太陽電池素子１との間の樹脂層の厚さを厚くしたり、裏面樹脂シートの厚さを厚くすることで、水分の透過を抑制できる。
【００８２】
特に、両面入射型タイプでは、透過型の樹脂フィルムを用いる。透過型樹脂フィルムとして、ＰＥＴフィルムとＰＶＦフィルムを用いて各サンプルを作成し、耐湿性試験を行った。この試験は８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１０００時間入れた前後での太陽電池の特性を調べるもので、出力値は９５％以上であることが合格の基準として定められている。この結果を表２に示す。サンプルは、裏面部材５として、従来例としてサンプル番号１に裏面からの水分の浸入を防ぐために、ＰＶＦフィルムでＡｌ箔をサンドイッチした積層フィルムを用い、裏面側のＥＶＡ樹脂２の厚みは０．６ｍｍのものを用い且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた。
【００８３】
サンプル２は裏面部材５に厚み５０μｍのＰＶＦフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は上記従来例と同じ構成のものを用意した。サンプル３は裏面部材５に厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は従来例と同じ構成のものを用意した。サンプル４は裏面部材５に厚み１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は従来例と同じ構成のものを用意した。サンプル５は、裏面部材５に厚み１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、表面側にそれぞれ０．６ｍｍ厚と０．４ｍｍ厚の２枚のＥＶＡシート３，４を用いて表面側のＥＶＡ樹脂の厚みを１．０ｍｍにしたものである。これら各サンプルは、サンプル１が表面ガラス２０側からのみ光が入射する片面発電モジュールタイプであり、この他のサンプルは表裏両面から光が入射する両面入射型タイプである。これら各サンプルの初期特性からの劣化の度合いを測定した。また、１０００時間経過後において、封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎａ）量を測定した結果も併せて示す。
【００８４】
【表２】
【００８５】
表３より、裏面部材５に１００μｍのＰＥＴフィルムを用いたサンプル４の場合には、９５％以上の特性が維持できるが、サンプル２及び３の場合には９５％以上の特性を維持することができなかった。また、サンプル５に示すように、表面側のＥＶＡ樹脂の厚みを増やすと、サンプル３との比較より９５％をクリアしているのがわかる。
【００８６】
また、水蒸気透過度は１００μｍの厚さのＰＥＴフィルムは６．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さＰＶＦフィルムは１５ｇ／ｍ2・ｄａｙである。
【００８７】
表２より、両面入射型タイプの構造を用いる場合には、裏面側からの水蒸気の透過を極力避けることが必要である。この発明のように、水分透過防止層を設けることが表面ガラスからのナトリウムイオンの析出を抑制し、太陽電池素子の発電性能の低下を防ぐことができる。また、上記表２より、裏面樹脂フィルム５の膜厚を厚くし、水蒸気透過度を６．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下にするとこの裏面樹脂フィルムが水分透過防止層の機能を果たすことになる。
【００８８】
上記した実施例においては、太陽電池素子として、ＨＩＴ構造の太陽電池素子を用いた場合につき説明したが、他の結晶系太陽電池素子、非晶質系太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールにも本発明は適用することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、表面ガラスからのナトリウムイオンの析出が抑制され、太陽電池素子の発電性能を低下させるまでの時間が延び、屋外におけるさらに長期な使用に耐えうる高い信頼性の太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表裏から光を入射させるように構成した太陽電池素子の一例を示す模式的斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図３】この発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図４】この発明の実施例２に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図５】この発明の実施例２に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図６】この発明の実施例３に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図７】この発明の実施例４に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図８】この発明の実施例４に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図９】この発明の実施例５に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図１０】この発明の実施例５に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図１１】この発明の実施例６に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図１２】この発明の実施例６に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図１３】この発明の実施例７に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図１４】従来の太陽電池モジュールの側面図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池素子
２、３，４ ＥＶＡシート
５ 裏面樹脂フィルム
７ａ〜７ｅ 水分透過防止層
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池モジュールに係り、特に、表面部材及び裏面部材が透光性を有することにより、表裏両面側からの光入射を可能とした両面入射型太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池装置は、無尽蔵な太陽光をエネルギー源としているため、環境問題等から石油・石炭等の化石エネルギーに代わるエネルギー源として期待され、実用化が進められている。かかる太陽電池装置を実際のエネルギー源として用いるためには、通常複数個の太陽電池素子を電気的に直列、或いは並列に接続することによりその出力を高めた太陽電池モジュールが使用されている。
【０００３】
従来の太陽電池モジュールは、片面発電のものとしては、図１４に示すように、表面ガラス１００と裏面部材１０１との間に複数個の太陽電池素子１１０…がＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）などの透光性且つ絶縁性を有する樹脂１０２で封止された構造になっている。
【０００４】
太陽電池素子１１０は、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどの半導体材料から構成され、各太陽電池素子１１０間は銅箔板などの金属薄板からなる接続部材１１１…で直列に接続されている。また、裏面部材１０１には裏面からの水分の浸入を防ぐためにプラスチックフィルムでアルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔をサンドイッチした積層フィルムが用いられている。
【０００５】
上記した太陽電池モジュールは、表面ガラス１００と裏面部材１０１の間に厚みが０．４〜０．８ｍｍ程度のＥＶＡ等の樹脂シートをそれぞれ介在させて太陽電池素子１１０…を挟み、減圧下で加熱することにより、一体化して形成されている。
【０００６】
また、太陽電池素子の光の有効利用を図るべく、光入射側の電極のみならず裏面側の電極まで透明電極の構成にし、太陽電池素子の表裏両面から光を入射させるように構成した両面入射型タイプの太陽電池素子が提案されている。このような構造においては、裏面部材も透光性部材が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池モジュールは、一般に屋外で長期間使用されるため耐候性に優れている必要がある。上述した両面入射型タイプの構造においては、裏面部材も透光性部材が用いられる。この裏面部材として透光性の樹脂フィルムを用いた場合には、金属箔をプラスチックフィルムでサンドイッチした積層フィルムに比べ水分が侵入しやすくなるため、さらに水分侵入の対策の必要がある。また、かかる透光性の樹脂フィルムとして水分透過率の小さいフィルムを用いることも提案されているが、依然として改善の余地が残っていた。
【０００８】
この発明は、上述した従来の問題点を解消するためになされたものにして、耐湿性を改善することにより信頼性の向上した太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
まず、この発明者らは上述した水分の侵入による発電性能の低下の原因を調べるために、図１４に示す構造において、裏面部材１０１にアルミニウム（Ａｌ）箔をポリ弗化ビニル（ＰＶＦ）フィルムでサンドイッチした積層フィルムを用いた太陽電池モジュールと、ＰＶＦフィルムだけを用いた太陽電池モジュールの２種類のモジュールを作成し、それぞれについて耐湿試験（ＪＩＳ Ｃ８９１７）を行った。この試験は、８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１０００時間入れた前後での太陽電池特性を調べるもので、出力値が９５％以上であることが合格の基準として定められている。ここでは、恒温漕中に入れる時間を１０００時間として試験を行った。その結果、得られた出力変化率は裏面部材に積層フィルムを用いた場合９９．０％であり、膜厚５０μｍのＰＶＦフィルムを用いた場合は、９２．０％であった。
【００１０】
そして、この２種類の太陽電池モジュールについて鋭意検討したところ、太陽電池素子を封止する樹脂１ｇ中に存在するナトリウム量が、積層フィルムを用いた場合０．３μｇ／ｇであるのに対して、ＰＶＦフィルムを用いた場合は３μｇ／ｇであり、出力変化率と相関関係にあり、樹脂中のナトリウム量が多いほど発電性能が低下する傾向があることが分かった。
【００１１】
かかるナトリウム量の増加はモジュール中に侵入した水分の存在によるものと考えられる。すなわち、裏面部材に積層フィルムを用いた場合は太陽電池モジュールの外周部から水分が侵入する。これに対して、裏面部材に樹脂フィルムを用いた場合には、太陽電池モジュールの外周部に加えて、樹脂フィルムを透過しても水分が侵入することになる。この結果、樹脂フィルムを裏面部材に用いた方がモジュール中に侵入する水分量が多くなる。
【００１２】
そして、モジュール中に水分が侵入すると、表面ガラスから析出したナトリウムイオンが水分を含んだ樹脂内を移動して太陽電池素子表面まで達し、さらに太陽電池素子内部にまで拡散することにより太陽電池素子の発電性能を低下させることになる。このために、発電性能は裏面部材に樹脂フィルムを用いた方が積層フィルムを用いたものに比べて低下したものと推察される。
【００１３】
従って、この発明の目的は、裏面部材に樹脂フィルムを用いた場合においても表面ガラスへの水分の到達量を減らし、表面ガラスから析出されるナトリウムが太陽電池素子表面に達することを抑制することにより、信頼性を向上せんとするものである。
【００１４】
この発明の太陽電池モジュールは、上記のことを考慮してなされたものにして、少なくともナトリウムを含有するガラスからなる表面側光透過部材と、裏面樹脂フィルムと、前記表面側光透過部材と裏面樹脂フィルムとの間に封止樹脂で封止された複数個の太陽電池素子と、を備えた太陽電池モジュールであって、前記太陽電池素子と前記表面側光透過部材との間に、相隣接する前記太陽電池素子の間に存在する少なくとも間隙部を含む位置に配置される水分透過防止層を備え、前記水分透過防止層は、１２．６ｇ／ｍ ２ ・ｄａｙ以下の水蒸気透過度を有する透明樹脂フィルムからなることを特徴とする。
【００１６】
上記した構成によれば、裏面樹脂フィルムを通して浸入した水分が、水分透過防止層によりブロックされ、表面ガラスと太陽電池素子間の封止樹脂の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００２５】
前記水分透過防止層は、前記封止樹脂中に太陽電池素子間を覆うように形成してもよい。
【００２６】
上記した構成によれば、裏面樹脂フィルムを通して浸入した水分が、水分透過防止層と太陽電池素子とによりブロックされ、表面ガラスと太陽電池素子間の封止樹脂の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
まず、この発明に用いられる太陽電池素子１の一例につき図１を参照して説明する。図１は、表裏両面から光を入射させるように構成した太陽電池素子の一例を示す模式的斜視図である。この太陽電池素子は、単結晶シリコン基板と非晶質シリコン層との間に実質的に真性の非晶質シリコンを挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改善した構造（以下、ＨＩＴ構造という）において、表裏両面から光を入射可能にした太陽電池素子である。
【００３２】
図１に示すように、この太陽電池素子１は、ｎ型単結晶シリコン基板１０上に、真性の非晶質シリコン層１１が形成され、その上にｐ型非晶質シリコン層１２が形成されている。そして、ｐ型非晶質シリコン層１２の全面にＩＴＯなどからなる受光面側の透明電極１３が設けられ、この受光面側透明電極１３上に銀（Ａｇ）等からなる櫛形集電極１４が形成されている。また、基板１０の裏面は基板裏面に内部電界を導入したいわゆるＢＳＦ（Back Surface Field）型構造になっている。すなわち、基板１０の裏面側に真性非晶質シリコン層１５を介してハイドープｎ型非晶質シリコン層１６が設けられている。このハイドープｎ型非晶質シリコン層１６の全面にＩＴＯなどからなる裏面側透明電極１７が形成され、この上に銀（Ａｇ）等からなる櫛形集電極１８が形成されている。このように、裏面側も結晶シリコン基板とハイドープ非晶質シリコン層との間に真性の非晶質シリコン層を挟み、その界面での欠陥を低減し、ヘテロ接合界面の特性を改良したＢＳＦ構造になっている。
【００３３】
上記した図１に示す太陽電池素子１が図示しない接続部材により複数個直列に接続される。そして、表面ガラス２０と裏面樹脂フィルム５との間にＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）樹脂を用いて複数個の太陽電池素子１…が封止されて、太陽電池モジュールが形成される。
【００３４】
この実施形態では、裏面樹脂フィルム５には透明樹脂フィルムとしてＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）フィルム、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）フィルムなどの耐熱性フィルムが用いられている。
【００３５】
図２および図３に示す実施例１では、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムからなる裏面樹脂フィルム５の全面に水蒸気バリア性のあるＳｉＯｘ等を蒸着して、水分透過防止層７ａを形成したものを用いている。この構造において、裏面樹脂フィルム５側から浸入する水分をＥＶＡ樹脂よりも小さい水分透過率を有する水分透過防止層７ａによりブロックするものである。
【００３６】
尚、水分透過防止層７ａとして、光を透過できる程度に薄い金属箔を用いる場合には、太陽電池素子１，１間が短絡しないように絶縁処理などを施している。
【００３７】
表面ガラス２０と太陽電池素子１…との間に０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート３を１枚介在させる。また、太陽電池素子１と裏面樹脂フィルム５の水分透過防止層７ａ側との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート２を１枚介在させている。
【００３８】
表面ガラス２０上に、図２に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，３を架橋し、図３に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００３９】
図３に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、水分透過防止層７ａによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００４０】
上記した水分透過防止層７ａとしては、厚さ０．００５〜０．１ｍｍの薄板ガラスを用いることもできる。薄板ガラスを用いる場合にはＰＶＦフィルムやＰＥＴフィルムからなる裏面樹脂フィルム５に接合し、裏面樹脂フィルム５とＥＶＡシート２のとの間に、介在させれば良い。
【００４１】
また、裏面樹脂フィルム５としては、ＰＥＴフィルム以外に、ＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロポロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＥＴなどの耐熱性フィルムを用いることができる。この耐熱性フィルムに無機酸化物（アルミニウム酸化物、珪素酸化物）、窒化物（ＳｉＮ）、弗化物（ＨｇＦ，ＣａＦ）等を蒸着させて水分透過防止層７ａを形成したものを用いることができる。無機酸化物等を蒸着すると、無機酸化物等に水蒸気バリア性があるため水分透過防止層として機能する。
【００４２】
次に、この発明の実施例２につき図４及び図５に従い説明する。尚、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００４３】
実施例１においては、水分透過防止層は裏面樹脂フィルム５の全面に設けたが、この実施例２においては、太陽電池素子１，１間の隙間を覆うように、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムからなる裏面樹脂シート５の一部に水分透過防止層７ｂを設けたものである。この水分透過防止層７ｂは、実施例１と同様に、水蒸気バリア性のあるＳｉＯｘ等を蒸着して形成する。この水分透過防止層７ｂは、太陽電池素子１の端部を２ｍｍ程度覆うように太陽電池素子１，１間の間隔より大きくしている。
【００４４】
そして、図４に示すように、水分透過防止層７ｂを設けた裏面樹脂フィルム５と太陽電池素子１…間にＥＶＡ樹脂シート２を介在させる。
【００４５】
図４に示す実施例では、表面ガラス２０と太陽電池素子１間のＥＶＡ樹脂を０．６ｍｍ厚のシート３を１枚用い、太陽電池素子１と水分透過防止層７ｂを設けた裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡシート２を用いている。
【００４６】
実施例１と同様に、表面ガラス２０上に、図４に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２、３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２、３を架橋し、図５に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００４７】
図５に示す構造においては、水分透過防止層７ｂと太陽電池素子１により水分の侵入がブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００４８】
次に、この発明の実施例３につき図６に従い説明する。尚、実施例１、２と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００４９】
図６に示すように、表面ガラス２０上に、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，３を架橋し、太陽電池モジュールが形成される。
【００５０】
そして、この実施例３は、図６に示すように、厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５の外側で且つ太陽電池素子１，１の隙間に相当する箇所に金属箔又はブチルゴムなどからなる水分透過防止層７ｃを設けている。水分透過防止層７ｃとして、アルミニウムなどの金属箔を用いる場合には、両面テープなどの接着剤を用いて裏面樹脂フィルム５に取り付ければよい。また、水分透過防止層７ｃとして、防湿性ブチルゴムを用いる場合には、該当部分にブチルゴムを塗りつければよい。
【００５１】
図６に示す構造においては、水分透過防止層７ｃと太陽電池素子１により水分の侵入がブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。
【００５２】
次に、この発明の実施例４につき図７および図８に従い説明する。尚、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００５３】
図７及び図８に示す実施例４では、太陽電池素子１，１間に金属箔又はブチルゴムなどからなる水分透過防止層７ｄが介在されている。尚、水分透過防止層７ｄとして金属箔を用いる場合には、太陽電池素子１，１間が短絡しないように絶縁処理などを施している。
【００５４】
表面ガラス２０と太陽電池素子１…との間に０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート３を１枚介在させる。また、太陽電池素子１と厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート２を１枚介在させている。
【００５５】
表面ガラス２０上に、図７に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，３を架橋し、図８に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００５６】
図８に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、太陽電池素子１と水分透過防止層７ｄとによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００５７】
また、水分透過防止層７ｄとしてアルミニウムなどの金属箔を用いた場合、金属箔表面（表面ガラス２０側）の反射率を高めると太陽電池素子１，１間に入射した光が金属箔面で反射し、ＥＶＡ樹脂３を通り表面ガラス２０面で再反射し、太陽電池素子１，１に入射する。その結果、太陽電池素子１，１の発電特性を高めることができる。
【００５８】
次に、この発明の実施例５につき図９及び図１０に従い説明する。尚、実施例１，４と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００５９】
図９に示すように、厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５と太陽電池素子１…間に２枚のＥＶＡ樹脂シート２，４を介在させる。そして、両樹脂シート２，４の間に太陽電池素子１，１間の隙間を覆うようにアルミニウムなどの金属箔からなる水分透過防止層７ｅを介在させる。この水分透過防止層７ｅは、太陽電池素子１の端部を２ｍｍ程度覆うように太陽電池素子１，１間の間隔より大きくしている。
【００６０】
図１０に示す実施例では、表面ガラス２０と太陽電池素子１間のＥＶＡ樹脂を０．６ｍｍ厚のシート３を１枚用い、太陽電池素子１と裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡシート２、４を２枚用いている。
【００６１】
実施例４と同様に、表面ガラス２０上に、図９に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，４，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，４，３を架橋し、図１０に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００６２】
図１０に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、水分透過防止層７ｅと太陽電池素子１とによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００６３】
次に、この発明の実施例６につき図１１及び図１２に従い説明する。尚、実施例１、４，５と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００６４】
図１１に示すように、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間の２枚のＥＶＡ樹脂シート３，４を介在させる。そして、両樹脂シートの３，４の間に太陽電池素子１，１間の隙間を覆うようにアルミニウムなどの金属箔からなる水分透過防止層７ｅを介在させる。この水分透過防止層７ｅは、太陽電池素子１の端部を２ｍｍ程度覆うように太陽電池素子１，１間の間隔より大きくしている。
【００６５】
図１１に示す実施例では、表面ガラス２０と太陽電池素子１間に０．６ｍｍ厚のＥＶＡ樹脂シート３，４を２枚用い、太陽電池素子１と厚さ５０μｍのＰＶＦフィルムからなる裏面樹脂フィルム５との間には０．６ｍｍ厚のＥＶＡシート２を１枚用いている。
【００６６】
実施例４、５と同様に、表面ガラス２０上に、図１１に示すように、各部材を重ね、１００Ｐａ程度に真空引きされた漕中に保持する。その後、全体を１５０℃程度に加熱し、裏面樹脂フィルム５側からシリコーンシートにて大気圧を用いて圧着する。このプロセスにてＥＶＡ２，４，３を軟化させ仮接着を行った後に、改めて１５０℃程度の恒温漕中にて１時間程度保持し、ＥＶＡ２，４，３を架橋し、図１２に示す太陽電池モジュールが形成される。
【００６７】
図１２に示す構造においては、裏面樹脂フィルム５を通して浸入した水分が、太陽電池素子１と水分透過防止層７ｅによりブロックされ、表面ガラス２０と太陽電池素子１…間のＥＶＡ樹脂３の水分含有量の増加を防ぐことができる。この結果、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンの移動が抑制され、太陽電池素子の発電性能の低下を防止することができる。
【００６８】
また、図１１に示す太陽電池モジュールにおいては、表面ガラス２と太陽電池素子１間の距離が実施例４のものより稼げることになり、例えば、０．６ｍｍのＥＶＡシート１枚のものに比べると２倍となり、その結果表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンが太陽電池素子１に到達するまでの時間を稼ぐことができる。従って、太陽電池の素子発電性能を低下させるまでの時間をのばし、ひいては、屋外におけるさらに長期な使用に耐えうる高い信頼性の太陽電池モジュールを供給することができる。
【００６９】
次に、この発明の実施例７につき図１３に従い説明する。尚、実施例１と同じ部分には同じ符号を付し、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００７０】
図１３に示す実施の形態は、図３に示す実施例１のものに比べて、更に、表面ガラス２０側のＥＶＡシート３，４の間に封止樹脂よりも水蒸気透過度が小さい樹脂層である厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム６を設けている。尚、図１３において、図３と同一部分には同一符号を付している。
【００７１】
この図１３に示すように、表面ガラス２０と太陽電池素子１との間に封止樹脂よりも水蒸気透過度が小さい樹脂層を介在させることで、表面ガラス２０から析出したナトリウムイオンが太陽電池素子１…に到達することが抑制され、太陽電池素子１…の発電性能の低下をより防ぐことができる。
【００７２】
次に、この発明による太陽電池モジュールと比較サンプルをそれぞれ形成し、耐湿試験（ＪＩＳ Ｃ８９１７）を行った。この試験は８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１０００時間入れた前後での太陽電池の特性を調べるもので、出力値は９５％以上であることが合格の基準として定められている。
【００７３】
１番のサンプルは、裏面材として、裏面からの水分の浸入を防ぐためにＰＶＦ（ポリ弗化ビニル）でアルミニウム（Ａｌ）箔をサンドイッチした積層フィルムを用いて、表面ガラス２０との間にＥＶＡ樹脂を用いて太陽電池素子１…を樹脂封止したものである。２番のサンプルは、裏面材として、ＰＶＦフィルムを用いたものである。３番目のサンプルは、この発明の実施例１に示す構造のものである。４番目のサンプルは、この発明の実施例２に示す構造のものである。５番目のサンプルは、この発明の実施例３に示す構造のものである。６番目に示すサンプルは、この発明の実施例４に示す構造のものである。７番目のサンプルは、この発明の実施例５に示す構造のものである。８番目のサンプルは、この発明の実施例６に示す構造のものである。９番目のサンプルは、この発明の実施例７に示す構造のものである。各サンプルは、表に示した以外の条件は全て同じものであり、太陽電池素子１は両面入射タイプのＨＩＴ構造のものを用いた。
【００７４】
上記各サンプルを上記に示す条件の恒温漕内に入れ同時に耐湿試験を施した。その結果を表１に示す。また、１０００時間経過後の封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎａ）量を測定した結果を併せて示す。
【００７５】
【表１】
表１より、１０００時間経過後において、裏面樹脂フィルムとして、透明樹脂フィルムを用いた本発明の太陽電池モジュールにおいても、裏面に積層フィルムを用いたものと遜色がないものが得られ、初期特性より９５％以上の特性を満足しており、ＪＩＳの規格はクリアしているものが得られる。
【００７７】
尚、上記した実施の形態において、封止樹脂としてＥＶＡを用いているが、シリコーン樹脂、ポリ塩化ビニル、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ポリウレタンを用いることができる。
【００７８】
次に、各材料の水蒸気透過度につき説明する。水蒸気透過度は、モコン法（ＪＩＳ Ｚ ０２０８−７３で規定）で測定した。
【００７９】
０．６ｍｍの厚さのＥＶＡ樹脂は６３ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さのＰＥＴフィルムは１２．６ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さのＰＶＦフィルムは１５ｇ／ｍ2・ｄａｙである。
【００８０】
また、水蒸気透過度は厚さに反比例し、例えば、厚さが２倍になると水蒸気透過度は半分になる。従って、ＥＶＡ樹脂の厚さが１．０ｍｍでは、水蒸気透過度は３７．８ｇ／ｍ2・ｄａｙとなる。
【００８１】
以上のことから、表面ガラス２０と太陽電池素子１との間、裏面樹脂フィルムと太陽電池素子１との間の樹脂層の厚さを厚くしたり、裏面樹脂シートの厚さを厚くすることで、水分の透過を抑制できる。
【００８２】
特に、両面入射型タイプでは、透過型の樹脂フィルムを用いる。透過型樹脂フィルムとして、ＰＥＴフィルムとＰＶＦフィルムを用いて各サンプルを作成し、耐湿性試験を行った。この試験は８５℃、湿度９３％に保持された恒温漕中に１０００時間入れた前後での太陽電池の特性を調べるもので、出力値は９５％以上であることが合格の基準として定められている。この結果を表２に示す。サンプルは、裏面部材５として、従来例としてサンプル番号１に裏面からの水分の浸入を防ぐために、ＰＶＦフィルムでＡｌ箔をサンドイッチした積層フィルムを用い、裏面側のＥＶＡ樹脂２の厚みは０．６ｍｍのものを用い且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた。
【００８３】
サンプル２は裏面部材５に厚み５０μｍのＰＶＦフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は上記従来例と同じ構成のものを用意した。サンプル３は裏面部材５に厚み５０μｍのＰＥＴフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は従来例と同じ構成のものを用意した。サンプル４は裏面部材５に厚み１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、且つ表面側のＥＶＡ樹脂の厚さが０．６ｍｍのものを用いた以外は従来例と同じ構成のものを用意した。サンプル５は、裏面部材５に厚み１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、表面側にそれぞれ０．６ｍｍ厚と０．４ｍｍ厚の２枚のＥＶＡシート３，４を用いて表面側のＥＶＡ樹脂の厚みを１．０ｍｍにしたものである。これら各サンプルは、サンプル１が表面ガラス２０側からのみ光が入射する片面発電モジュールタイプであり、この他のサンプルは表裏両面から光が入射する両面入射型タイプである。これら各サンプルの初期特性からの劣化の度合いを測定した。また、１０００時間経過後において、封止樹脂１ｇ中に存在するナトリウム（Ｎａ）量を測定した結果も併せて示す。
【００８４】
【表２】
表３より、裏面部材５に１００μｍのＰＥＴフィルムを用いたサンプル４の場合には、９５％以上の特性が維持できるが、サンプル２及び３の場合には９５％以上の特性を維持することができなかった。また、サンプル５に示すように、表面側のＥＶＡ樹脂の厚みを増やすと、サンプル３との比較より９５％をクリアしているのがわかる。
【００８６】
また、水蒸気透過度は１００μｍの厚さのＰＥＴフィルムは６．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ、５０μｍの厚さＰＶＦフィルムは１５ｇ／ｍ2・ｄａｙである。
【００８７】
表２より、両面入射型タイプの構造を用いる場合には、裏面側からの水蒸気の透過を極力避けることが必要である。この発明のように、水分透過防止層を設けることが表面ガラスからのナトリウムイオンの析出を抑制し、太陽電池素子の発電性能の低下を防ぐことができる。また、上記表２より、裏面樹脂フィルム５の膜厚を厚くし、水蒸気透過度を６．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下にするとこの裏面樹脂フィルムが水分透過防止層の機能を果たすことになる。
【００８８】
上記した実施例においては、太陽電池素子として、ＨＩＴ構造の太陽電池素子を用いた場合につき説明したが、他の結晶系太陽電池素子、非晶質系太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールにも本発明は適用することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、表面ガラスからのナトリウムイオンの析出が抑制され、太陽電池素子の発電性能を低下させるまでの時間が延び、屋外におけるさらに長期な使用に耐えうる高い信頼性の太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表裏から光を入射させるように構成した太陽電池素子の一例を示す模式的斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図３】この発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図４】この発明の実施例２に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図５】この発明の実施例２に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図６】この発明の実施例３に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図７】この発明の実施例４に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図８】この発明の実施例４に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図９】この発明の実施例５に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図１０】この発明の実施例５に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図１１】この発明の実施例６に係る太陽電池モジュールの分解側面図である。
【図１２】この発明の実施例６に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図１３】この発明の実施例７に係る太陽電池モジュールの側面図である。
【図１４】従来の太陽電池モジュールの側面図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池素子
２、３，４ ＥＶＡシート
５ 裏面樹脂フィルム
７ａ〜７ｅ 水分透過防止層
Claims (2)
- 少なくともナトリウムを含有するガラスからなる表面側光透過部材と、裏面樹脂フィルムと、前記表面側光透過部材と裏面樹脂フィルムとの間に封止樹脂で封止された複数個の太陽電池素子と、を備えた太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池素子と前記表面側光透過部材との間に、相隣接する前記太陽電池素子の間に存在する少なくとも間隙部を含む位置に配置される水分透過防止層を備え、
前記水分透過防止層は、１２．６ｇ／ｍ ２ ・ｄａｙ以下の水蒸気透過度を有する透明樹脂フィルムからなることを特徴とする太陽電池モジュール。 - 前記水分透過防止層は、前記封止樹脂中に太陽電池素子間を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
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