JP5935120B2 - 密封容器、電子装置及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
図1に、本発明の第1の実施形態に係る太陽電池モジュール1の要部の縦断面図を示す。太陽電池モジュール1では、内部の太陽電池セル6を外気から保護する必要がある。太陽電池セル6の受光面側には、太陽電池モジュール1の支持板となり、太陽光を透過させる透明の透明ガラス基板(ガラス部材(板材))4aが配設されている。この透明ガラス基板4aの下側に、複数の太陽電池セル6を封入した透明封止樹脂11が配設されている。透明封止樹脂11は、透明ガラス基板4aに融着している。この透明封止樹脂11の下側に、バックシート14が配設されている。透明ガラス基板4aとバックシート14で、太陽電池セル6を挟んでいる。透明封止樹脂11としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)やポリビニルブチラール(PVB)等を用いることができる。バックシート14は、少なくとも3層の多層構造のシート材になっている。その多層構造の中間層には、防湿や雰囲気ガス侵入防止を目的としてアルミホイル(金属部材、シート材)5aが使用されている。アルミホイル5aの両側の絶縁層12、13には、フッ素樹脂フィルム、低加水分解タイプポリエステルフィルムや防湿コーティング膜等を使用することができる。透明封止樹脂11は、バックシート14に融着している。バックシート14の周縁部では、絶縁層12が省かれ、アルミホイル(金属部材)5aに、遷移金属酸化物ガラス(封止材料)3が融着している。また、遷移金属酸化物ガラス(封止材料)3は、透明ガラス基板4aの周縁部に融着している。透明ガラス基板4aとアルミホイル5aは、対向して配置され、それらの外周部同士の間に遷移金属酸化物ガラス3が設けられている。遷移金属酸化物ガラス(封止材料)3は、透明ガラス基板4aとアルミホイル(金属部材)5aとを接着し、透明ガラス基板4aとアルミホイル5aの間に生じる隙間を封止している。これにより、透明ガラス基板4aとアルミホイル5a(バックシート14)を遷移金属酸化物ガラス3で接着して形成された密封容器2を構成することができる。密封容器2の中に、透明封止樹脂11で包まれた複数の太陽電池セル6が配置されている。複数の太陽電池セル6は、互いにリード線(配線)7で接続されている。太陽電池セル6間のリード線(配線)7も、密封容器2の中に配置されている。これにより、密封容器2の内部への空気中の湿気や雰囲気ガス等の侵入が防止されるため、太陽電池セル6とその間のリード線(配線)7の劣化が生じず、長期間に亘り出力低下が抑制される。なお、図1では、バックシート14の周縁部の絶縁層12を省いているが、透明封止樹脂11により太陽電池セル6と外部の間の絶縁が十分確保できるのであれば、絶縁層12全体を省くことができ、また、絶縁層13を省いてもよい。
実施例2の変形例では、実施例2の透明ガラス基板(スライドガラス)4aに替えて、透明樹脂基板(樹脂部材)を用いた。透明樹脂基板は、1例として、ポリカーボネート製とした。ポリカーボネート等の樹脂部材は、ガラスNo.G19の組成の低融点ガラスより耐熱性が低いため、実施例2の320℃の遷移金属酸化物ガラス3の焼成ができない。そこで、透明樹脂基板(ポリカーボネート)上の遷移金属酸化物ガラス3の焼成は、ポリカーボネートに吸収されない波長が805nmのレーザ光15を、透明樹脂基板側から遷移金属酸化物ガラス3に、照射することで行った。レーザ光15は、遷移金属酸化物ガラス3に沿って、所定の速度で移動しながら照射され、遷移金属酸化物ガラス3の枠形状の全周にわたって照射された。これにより、遷移金属酸化物ガラス3を焼成した。これによれば、透明樹脂基板(ポリカーボネート)はほとんど昇温しなかった。後は、実施例2と同様に、5種類の波長のレーザ光15を、透明樹脂基板(ポリカーボネート)側から遷移金属酸化物ガラス3に照射し、密封容器2を完成させた。この密封容器2の気密性(ガスバリア性)と、遷移金属酸化物ガラス3の接着性の評価結果は、実施例2の評価結果と同じであった。
図8に、本発明の第2の実施形態に係る太陽電池モジュール1の要部の縦断面図を示す。第2の実施形態の太陽電池モジュール1は、実施例1〜実施例3の結果に、さらに、実施例4の結果を踏まえて、完成させている。第2の実施形態の太陽電池モジュール1が、第1の実施形態の太陽電池モジュール1と異なっている点は、実施例4で説明したスペーサ4bが用いられている点である。これにより、実施例4で得られた効果と同様の効果を得ることができる。これにより、太陽電池セル(電子部品)6の高さに応じて、スペーサ4bの高さを設定することで、太陽電池セル(電子部品)6の高さに制限されない密封容器2を提供することができる。また、第2の実施形態では、第1の実施形態と異なり、太陽電池セル6から外部に引き出されるリード線(配線)7が、遷移金属酸化物ガラス3a内を貫通して外部に引き出されている。その遷移金属酸化物ガラス3aの周囲には、透明ガラス基板(ガラス部材)4aとスペーサ(ガラス部材)4bが配置され、遷移金属酸化物ガラス3aは、リード線(配線、金属部材)7に融着し、かつ、透明ガラス基板(ガラス部材)4aとスペーサ(ガラス部材)4bにも融着することで、密封容器2を封止している。
図10に、本発明の第3の実施形態に係る太陽電池モジュール1の要部の縦断面図を示す。第3の実施形態の太陽電池モジュール1が、第2の実施形態の太陽電池モジュール1と異なっている点は、透明ガラス基板4aに替えて、複合透明基板18が用いられている点である。複合透明基板18は、ポリカーボネート等の透明樹脂基板17を有し、その表面を、遷移金属酸化物ガラス3a、3bと同じ遷移金属酸化物ガラス3cで被覆している。実施例2の変形例で説明したように、ポリカーボネート等の透明樹脂基板17に対して、遷移金属酸化物ガラス3aと3cは強固に融着する。透明樹脂基板17を遷移金属酸化物ガラス3cで被覆することで、気密性を高めることができ、かつ、透明樹脂基板17の経時的な劣化や傷の発生を防ぐことができる。そして、透明ガラス基板4aに替えて、複合透明基板18を用いることで、太陽電池モジュール1を大幅に軽量化することができる。なお、透明樹脂基板17への遷移金属酸化物ガラス3cの被覆は、前記封止材料ペーストを、透明樹脂基板17上に塗布し、その遷移金属酸化物ガラス3cのガラス成分の軟化点Ts温度以上に加熱し、焼成することにより行える。また、リード線(配線)7を外部に引き出す構造は、第1の実施形態と同様にしている。
図11に、本発明の第4の実施形態に係る太陽電池モジュール1の要部の縦断面図を示す。第4の実施形態の太陽電池モジュール1が、第2の実施形態の太陽電池モジュール1と異なっている点は、アルミニウム枠(金属枠材)19が用いられている点である。アルミニウム枠19は、太陽電池モジュール1の外周部に設けられる。アルミニウム枠19の断面形状は、コの字の形状をしており、透明ガラス基板4aとバックシート14の外周部を覆うように差し込まれている。アルミニウム枠19のコの字の形状の内側には、遷移金属酸化物ガラス(封止材料)3が設けられ、アルミニウム枠19に融着している。また、遷移金属酸化物ガラス(封止材料)3は、透明ガラス基板4aとスペーサ4bとアルミホイル5aに融着している。これによっても、密封容器2を気密にすることができる。また、アルミニウム枠19により、太陽電池モジュール1の強度を高めることができる。従来の太陽電池モジュール1にはアルミニウム枠が用いられる場合があり、そのアルミニウム枠を、第4の実施形態のアルミニウム枠19としてそのまま利用することができる。なお、前記融着のために、レーザ光15は、アルミニウム枠19に照射する。これにより、アムミニウム枠19を加熱し、その熱を遷移金属酸化物ガラス3へ伝熱させて昇温する。
2 密封容器
3、3a、3b、3d 遷移金属酸化物ガラス(封止材料)
3、3c 遷移金属酸化物ガラス(被覆層)
4a ガラス部材(板材、透明ガラス基板)
4b ガラス部材(枠材、スペーサ、白板ガラス)
5a 金属部材(板材(アルミニウム基板)又はシート材(バックシートの金属(アルミニウム)層、アルミホイル))
5b 金属部材(配線)
6 電子部品(太陽電池セル)
7 リード線(配線)
8 シリコン樹脂(シリコーン)
9 端子ボックス
10 出力ケーブル
11、11a、11b 透明封止樹脂(EVAシート)
12、13 バックシートの絶縁層
14 バックシート
15 レーザ光
16 ストリングセル
17 透明樹脂基板
18 複合透明基板
19 アルミニウム枠(金属枠材)
Claims (16)
- ガラス部材又は樹脂部材と、
金属部材と、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材とのどちらにも融着する遷移金属酸化物ガラスとを有し、
前記遷移金属酸化物ガラスは、n型半導体であり、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材とは、前記遷移金属酸化物ガラスにより接着していることを特徴とする密封容器。 - 前記遷移金属酸化物ガラスは、異なる価数をとる遷移金属イオンを有し、
高価数の前記遷移金属イオンの数が、低価数の前記遷移金属イオンの数よりも多いことを特徴とする請求項1に記載の密封容器。 - 前記遷移金属酸化物ガラスは、バナジウムを含み、テルルと燐の少なくとも1種を含み、銀、鉄、タングステン、銅、アルカリ金属とアルカリ土類金属の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の密封容器。
- 前記遷移金属酸化物ガラスは、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化リン及び酸化鉄を含み、
それらを、それぞれ、V2O5、TeO2、P2O5、Fe2O3として換算した質量の和は、前記遷移金属酸化物ガラスの質量に対して75質量%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の密封容器。 - 前記遷移金属酸化物ガラスは、酸化バナジウム、酸化テルル、酸化リン及び酸化鉄を含み、
酸化バナジウムをV2O5として換算した質量は、酸化テルルをTeO2として換算した質量より多く、
酸化テルルをTeO2として換算した質量は、酸化リンをP2O5として換算した質量より多く、
酸化リンをP2O5として換算した質量は、酸化鉄をFe2O3として換算した質量以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の密封容器。 - 前記遷移金属酸化物ガラスは、
酸化バナジウムを、V2O5として換算して、35〜55質量%含み、
酸化テルルを、TeO2として換算して、19〜30質量%含み、
酸化リンを、P2O5として換算して、7〜20質量%含み、
酸化鉄を、Fe2O3として換算して、5〜15質量%含むことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の密封容器。 - 前記遷移金属酸化物ガラスは、
酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅、酸化タンタル、酸化マンガン、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化銀と酸化カリウムのいずれか一種以上を含み、
それらを、それぞれWO3、MoO3、CuO、Ta2O5、MnO2、Sb2O3、Bi2O3、ZnO、BaO、SrO、Ag2O、K2Oとして換算した質量の和は、前記遷移金属酸化物ガラスの質量に対して25質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の密封容器。 - 前記ガラス部材又は前記樹脂部材は、板状であり、
前記金属部材は、板状又はシート状であり、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材とは、対向して配置され、それらの外周部に前記遷移金属酸化物ガラスが設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の密封容器。 - 前記ガラス部材又は前記樹脂部材を、複数個有し、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材同士が、前記遷移金属酸化物ガラスで接着されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の密封容器。 - 前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材との間に、ガラス又は樹脂であるスペーサを備え、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記スペーサとが、前記遷移金属酸化物ガラスで接着され、
前記金属部材と前記スペーサとが、前記遷移金属酸化物ガラスで接着され、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材の外周部に前記スペーサが設けられることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の密封容器。 - 前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材と前記スペーサの外周部に配置される金属枠材を有し、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材と前記スペーサは、前記遷移金属酸化物ガラスによって前記金属枠材と接着されていることを特徴とする請求項10に記載の密封容器。 - 前記遷移金属酸化物ガラスは、レーザ照射によって軟化流動する性質を有することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の密封容器。
- 前記金属部材の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の密封容器。
- 請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の密封容器と、
前記密封容器を収容する電子部品とを有し、
前記金属部材は、前記電子部品から外部に引き出される配線を有し、
前記配線と、前記ガラス部材、前記樹脂部材又は前記配線以外の前記金属部材との間は、前記遷移金属酸化物ガラスで封止されていることを特徴とする電子装置。 - 請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の密封容器と、
前記密封容器を収容する複数の太陽電池セルを有することを特徴とする太陽電池モジュール。 - 請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の密封容器の製造方法であって、
前記遷移金属酸化物ガラスをレーザ照射によって軟化流動することによって、
前記ガラス部材又は前記樹脂部材と、前記金属部材とを接着して形成することを特徴とする密封容器の製造方法。
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