JPH07297434A

JPH07297434A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JPH07297434A
Application number: JP6086998A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamada; 聡山田; Hidenori Shiozuka; 秀則塩塚; Takahiro Mori; 隆弘森; Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Ayako Komori; 綾子小森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】長期的な性能劣化を最小限に抑えることがで
きる太陽電池モジュールを提供する。【構成】太陽電池モジュールは、裏面の絶縁体層１０
１、太陽電池素子１０３、裏面の充填材層１０２、無機
化合物からなる単繊維を含む充填材１０４、フッ素樹脂
フィルム１０５から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池モジュールに
関し、特に、導電性基板上に光変換部材としての半導体
光活性層と透明導電層が形成された太陽電池モジュール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題に対する意識の高まりが
世界的な広がりを見せている。中でも、ＣＯ₂排出に伴
う地球の温暖化現象に対する危機感は深刻で、これを回
避するためのクリーンなエネルギーの開発と安定した供
給が大きな課題である。太陽電池は現在のところ、その
安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギー源とし
て唯一、期待のもてるものだといえる。

【０００３】太陽電池には様々な形態がある。代表的な
ものとしては、結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン
太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、銅インジウ
ムセレナイド太陽電池、化合物半導体太陽電池などがあ
る。この中でも、薄膜結晶シリコン太陽電池、化合物半
導体太陽電池及びアモルファスシリコン太陽電池は比較
的に低コストでありまた大面積化が可能なため、最近で
は各方面で活発に研究開発が進められている。

【０００４】更に、これらの太陽電池の中でも、導体金
属基板上にシリコンを堆積し、その上に透明導電層を形
成したアモルファスシリコン太陽電池は、軽量でかつ耐
衝撃性に優れ、フレキシビリティーに富んでいるので、
将来のモジュール形態として有望視されている。但し、
この場合には、ガラス基板上にシリコンを堆積する場合
と異なり、光入射側表面を透明な被覆材で覆って太陽電
池素子を保護する必要がある。

【０００５】図１４に従来の太陽電池モジュールの一例
を示した。この太陽電池モジュールは、ガラスまたは高
耐候性樹脂層１４０４、充填材層１４０３、太陽電池素
子１４０２、絶縁体層１４０１から構成される。この太
陽電池モジュールの表面保護に用いる被覆材の条件とし
ては、耐候性が高いこと、防湿性が高いこと、外部から
の衝撃などに対して保護能力が高いことなどが挙げられ
る。

【０００６】ところで、上記の被覆材のうちの、太陽電
池モジュールの受光面側最表面の被覆材として、従来
は、ガラス、あるいはフッ素樹脂フィルムやフッ素樹脂
塗料などの耐候性の高い樹脂が用いられてきた。これ
は、ガラスは透明性、保護能力、耐候性、難燃性などの
点では優れた特性を持ち、またフッ素樹脂フィルムやフ
ッ素樹脂塗料は透明性、耐候性、柔軟性の点で優れた特
性を持つためである。

【０００７】一方、上記の充填材は、ガラスやフッ素樹
脂フィルムといった最表面被覆材と太陽電池素子との接
着、並びに太陽電池素子の表面の凹凸を充填する役割を
持つ被覆材である。そしてこの充填材は、特に最表面被
覆材がフッ素樹脂フィルムやフッ素樹脂塗料といった強
度の低いものである場合には、保護能力に大きな影響を
持つ。つまり、充填材の厚さを大きくすれば保護能力は
向上し、小さくすると保護能力は低下する。

【０００８】ここで、充填材の厚みは太陽電池モジュー
ルの難燃性にも密接に関連している。一般に充填材に
は、燃え易い樹脂が使用されていることが多く、太陽電
池モジュールの燃焼性を抑えるためには、充填材の使用
量を少なくすることが必要不可欠である。そのため、充
填材の量を減らしながらも保護能力を損なわないような
充填材が求められており、充填材の樹脂に架橋反応を行
わせて樹脂の硬度をあげる取り組みがなされている。ま
た、特公昭５４−３９２号公報に開示されているよう
に、ガラス繊維などを用いて補強する方法も採られる。
このようなガラス繊維による補強は、ガラス繊維不織布
を用いることが代表的であるが、ガラス繊維不織布が薄
い場合は、保護能力の向上にあまり効果はない。そこで
この種のガラス繊維不織布を多層用いて効果を得ること
も考えられている。

【０００９】なお、ガラス繊維不織布を多層用いる場
合、あるいは厚膜のガラス繊維不織布を用いる場合に
は、含浸する充填材の量を多くしなければならず、難燃
性が不充分となる。また、充填材の量が充分であっても
ガラス繊維不織布への充填材の含浸に時間がかかり、加
熱ローラーを用いる被覆工程の様な短時間の加熱では充
填材の含浸ができない。さらに、ガラス繊維不織布はそ
の繊維を束ねる為にバインダー樹脂を用いているが、そ
のバインダー樹脂の耐候性が良くなく、黄変を生じるな
どの欠点がある。

【００１０】また、この種の太陽電池において太陽電池
素子に被覆材を被覆処理する場合、従来は、熱源をもち
Ｏリングを持った金属のプレート上に被覆材と太陽電池
素子とを積層し、シリコンラバーなどで蓋をして内部を
真空に保ち加熱する真空バッチラミネーション法が、一
般的に用いられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の太陽電池モジュールは、次のような問題がある。即
ち、被覆材として用いられる充填材は、被覆のプロセス
や実際に屋外に暴露した場合において、温度変化による
寸法安定性が良くない。このため、熱による伸長や収縮
によって剥離し、太陽電池素子の性能の低下を招くとい
う問題がある。

【００１２】また、上記の最表面被覆材としてガラスを
用いた場合には、保護能力は向上するものの、ガラスが
重く柔軟性に乏しくてコスト高であるため、モジュール
の重量が重くなり、コストの上昇をまねいてしまう。

【００１３】更に、最表面被覆材にフッ素樹脂フィルム
やフッ素樹脂塗料などの高耐候性樹脂を用いた場合は、
表面の硬度が低いため、保護能力が劣り、充填材の厚さ
を充分にとらない限り保護能力が不十分となる。そし
て、保護能力を向上させるために充填材の厚さを大きく
した場合には、太陽電池モジュールが燃え易くなってし
まう。

【００１４】その他、上記の真空バッチラミネーション
法によって被覆材を太陽電池素子に被覆処理する場合、
治具や金属プレートなどが生産量に合わせて必要になる
ために設備コストが増加し、更に人員も生産量に合わせ
て増員しなければならないので人件費が増大するため、
生産性が悪く、また太陽電池モジュールのコスト低減を
図ることが難しい。

【００１５】本発明は、上記の課題を解決し、長期的な
性能劣化を最小限に抑えることができ、またコスト低減
化が可能である太陽電池モジュールを提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池モジュ
ールでは、光変換部材としての半導体光活性層を少なく
とも一層有してなる太陽電池素子と、前記太陽電池素子
の光入射側表面を覆う被覆材とを有してなる太陽電池モ
ジュールにおいて、前記被覆材が単繊維の無機化合物を
含有する、構成とした。

【００１７】また、被覆材の光入射側に位置する最表面
被覆材として、高耐候性樹脂層を更に有してなる、構成
とした。

【００１８】更に、被覆材が、２倍以上延伸処理されて
いる、構成とした。

【００１９】更に、被覆材と高耐候性樹脂層が予め一体
に積層されている、構成とした。

【００２０】更に、被覆材を加熱ローラーにより太陽電
池素子に圧着する、構成とした。

【００２１】

【作用】無機化合物からなる単繊維を被覆材に混合する
ことで、被覆材の収縮や伸張が抑えられ、被覆材の寸法
安定性の向上、並びに強度の向上が図れる。

【００２２】また、無機化合物からなる単繊維を混合す
ることにより、同じ厚さの被覆材を使用する場合におい
て被覆材中における樹脂使用量が低減して燃えにくくな
り、被覆材の難燃化が図れる。

【００２３】また、最も耐候性が要求される最表面部分
に、最表面被覆材としてフッ素樹脂などの高耐候性樹脂
を用いることで、最表面の耐候性を十分なものとでき
る。そして上記のように無機化合物からなる単繊維を混
合した被覆材を用いることによる強度向上との相乗効果
により、保護能力に優れた被覆材が得られる。

【００２４】更に、単繊維の無機化合物を含有した被覆
材を２倍以上延伸処理することで、被覆材中の単繊維が
廷伸方向に配向する。このため、被覆材の機械的強度の
向上が図れ、また太陽電池モジュールの表面から単繊維
が突き破って、電気絶縁性が低下する問題が回避され
る。

【００２５】また、被覆材と高耐候性樹脂層を予め一体
に積層することで、被覆材の欠落や重複などの欠陥を著
しく低減できる。また、積層による強度向上により、被
覆材として機械的強度の比較的小さい充填材を用いるこ
とが可能になる。更に、加熱ローラーにより被覆材を圧
着する場合において、表裏の被覆材を構成する材料の位
置合わせが不要になる。

【００２６】更に、加熱ローラーにより被覆材を圧着す
ることで、長尺の太陽電池モジュールの作製が容易にな
り、コスト低減化が図れる。また連続的に太陽電池モジ
ュールの被覆処理が可能となり、更に接着力が向上して
屋外での高温環境下で太陽電池モジュールの接着力が確
保される。

【００２７】

【実施態様例】図１に本発明の太陽電池モジュールの概
略構成図を示す。この太陽電池モジュールは、裏面の絶
縁体層１０１、太陽電池素子１０３、裏面の充填材層１
０２、無機化合物からなる単繊維を含む充填材１０４、
フッ素樹脂フィルム１０５から構成される。外部からの
光は、最表面のフッ素樹脂フィルム１０５から入射し、
充填材１０４を通り、太陽電池素子１０３に到達し、起
電力が生ずる。

【００２８】（絶縁体層）絶縁体層は、絶縁フィルムか
ら形成され、導電性の基板を持つ太陽電池素子の場合に
より絶縁を完全とするためのものである。絶縁フィルム
としては、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポ
リスチレンなどが挙げられる。

【００２９】（充填材）充填材は、接着力と、耐候性、
凹凸の充填能力が求められ、また不透明であっても良
い。具体的な材料としては、フッ素樹脂、エチレン−酢
酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂などが挙げられる。これらの樹脂に、耐熱性を高め
るために架橋剤や熱酸化防止剤を添加したり、また光安
定性のために紫外線吸収剤や光酸化防止剤を添加するこ
とも可能である。

【００３０】（太陽電池素子）本発明の太陽電池素子
は、少なくとも、導電性基板上に、光変換部材としての
半導体光活性層が形成されたものである。その一例とし
ての概略構成図を図２に示した。この太陽電池素子は、
導電性基板２０１、裏面反射層２０２、半導体光活性層
２０３、透明導電層２０４、集電電極２０５から構成さ
れる。

【００３１】導電性基板２０１は、太陽電池素子の基体
になると同時に、下部電極の役割も果たす。導電性基板
の材料としては、シリコン、タンタル、モリブデン、タ
ングステン、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、
カーボンシート、鉛メッキ鋼板、導電層が形成してある
樹脂フィルムやセラミックスなどが挙げられる。

【００３２】導電性基板２０１上には、裏面反射層２０
２として、金属層、あるいは金属酸化物層、あるいは金
属層と金属酸化物層を形成しても良い。金属層には、例
えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉなどが
用いられ、金属酸化物層には、例えば、ＺｎＯ，ＴｉＯ
₂，ＳｎＯ₂などが用いられる。これら金属層及び金属酸
化物層の形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビー
ム蒸着法、スパッタリング法などがある。

【００３３】半導体光活性層２０３は、光電変換を行う
部分である。具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶
シリコン、ｐｉｎ接合型アモルファスシリコン、あるい
はＣｕＩｎＳｅ₂，ＣｕＩｎＳ₂，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃ
ｕ₂Ｓ，ＣｄＳ／ＣｄＴｅ，ＣｄＳ／ＩｎＰ，ＣｄＴｅ
／Ｃｕ₂Ｔｅをはじめとする化合物半導体などが挙げら
れる。半導体光活性層２０３の形成方法としては、多結
晶シリコンの場合には溶融シリコンのシート化あるいは
非晶質シリコンの熱処理、アモルファスシリコンの場合
にはシランガスなどを原料とするプラズマＣＶＤ、化合
物半導体の場合にはイオンプレーティング、イオンビー
ムデポジション、真空蒸着法、スパッタ法、あるいは電
析法などが挙げられる。

【００３４】透明導電層２０４は、太陽電池素子の上部
電極の役目を果たしている。透明導電層２０４に用いる
材料としては、例えば、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃
−ＳｎＯ₂（ＩＴＯ），ＺｎＯ，ＴｉＯ₂，Ｃｄ₂Ｓｎ
Ｏ₄，高濃度不純物ドープした結晶性半導体層などがあ
る。また透明導電層２０４の形成方法としては、抵抗加
熱蒸着、スパッタ法、スプレー法、ＣＶＤ法、不純物拡
散法などが挙げられる。

【００３５】上記の透明導電層の上には、電流を効率よ
く集電するために、格子状の集電電極（グリッド）２０
５を設けてもよい。集電電極２０５の具体的な材料とし
ては、例えば、微粉末状の銀、金、銅、ニッケル、カー
ボンなどをバインダーポリマーに分散した導電性ぺース
トなどが挙げられる。バインダーポリマーとしては、ポ
リエステル、エポキシ、アクリル、アルキド、ポリビニ
ルアセテート、ゴム、ウレタン、フェノールなどの樹脂
が挙げられる。導電性ぺーストを用いる他、集電電極２
０５を形成する方法として、マスクパターンを用いたス
パッタリング、抵抗加熱、ＣＶＤ法、全面に金属膜を蒸
着した後で不必要な部分をエッチングで取り除きパター
ニングする方法、光ＣＶＤにより直接グリッド電極パタ
ーンを形成する方法、あるいはグリッド電極パターンの
ネガパターンのマスクを形成した後にメッキする方法、
などが挙げられる。

【００３６】そして最後に、起電力を取り出すために、
出力端子２０６を導電性基板２０１と集電電極２０５に
取り付ける。導電性基板２０１への取り付けは、銅タブ
などの金属体ををスポット溶接や半田で接合する方法が
採られる。また集電電極２０５への取り付けは、金属体
を導電性接着剤や半田２０７によって電気的に接続する
方法が採られる。なお、集電電極２０５に取り付ける
際、出力端子２０６が導電性基板２０１や半導体光活性
層２０３と接触して短絡するのを防ぐために、絶縁体２
０８を設けることが望ましい。

【００３７】上記の手法で作製した太陽電池素子は、所
望する電圧あるいは電流に応じて直列か並列に接続され
る。また、絶縁化した基板上に太陽電池素子を集積化し
て所望の電圧あるいは電流を得ることもできる。

【００３８】（充填材）無機化合物からなる単繊維を含
む充填材１０４は、透明であり、また太陽電池素子１０
３とフッ素樹脂フィルム１０５との接着力が要求され
る。更に太陽電池１０３上の凹凸を充填しフッ素樹脂フ
ィルム１０５の平滑性を保持する役割も果たすため、熱
可塑性であることが重要である。充填材１０４の具体的
な材料としては、フッ素樹脂、エチレン−酢酸ビニル共
重合体（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、
シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙
げられるが、特に光入射側の充填材としては耐候性を考
えると、フッ素樹脂を用いることが望ましい。

【００３９】（無機化合物からなる単繊維）以上の樹脂
に混合される、無機化合物からなる単繊維は、凹凸部の
充填性や、成型のしやすさを考えると、アスペクト比
（繊維長／繊維径）が平均１０〜１００が望ましい。ま
たその繊維径は、平均で３０μｍ以下であり、より好ま
しくは２０μｍ以下であり、更に好ましくは１０μｍ以
下である。樹脂を押し出す際の成型性やその無機化合物
からなる単繊維を充填材に混合する比は、樹脂１００部
に対して５〜５０部であり、より好ましくは１０〜４０
部である。樹脂に混合してフィルム化した際の全光線透
過率は、波長４００ｎｍから１０００ｎｍで平均８０％
以上、より好ましくは平均９０％以上であることが望ま
しい。

【００４０】無機化合物からなる単繊維の具体的な材料
としては，ＺｎＳ，ＴｉＯ₂，Ｔａ₂Ｏ₅，ＣｅＯ₂，Ｚｒ
Ｏ₂，ＳｂＯ₃，Ｎｄ₂Ｏ₃，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｉＣ，Ｓｉ
₃Ｎ₄，ＳｉＯ₂，Ｌａ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＺｎＯ，ＣｄＯ，
Ｃｄ₂ＳｎＯ₄，ＴｈＯ₂，ＭｇＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＣａＯ，
ＢａＯ，Ｙ₂Ｏ₃，Ｅｕ₂Ｏ₃，Ｐｒ₂Ｏ₃，Ｇｄ₂Ｏ₃，Ｔｂ
₂Ｏ₃，Ｐｒ₆Ｏ₁₁，Ｄｙ₂Ｏ₃，Ｙｂ₂Ｏ₃，Ｅｒ₂Ｏ₃，Ｈ
ｏ₂Ｏ₃，ＣｅＦ₃，ＰｂＦ₂，ＮｄＦ₃，ＰｂＦ₂，ＮｄＦ
₃，ＬａＦ₂，ＭｇＦ₂，ＬｉＦ，Ｎａ₃ＡｌＦ₆，Ｎａ
Ｆ，ＣａＦ₂などの化合物、あるいはこれら化合物を混
合したものが好適に用いられる。

【００４１】無機化合物からなる単繊維と充填材との接
着性を改善するために、単繊維にはシランカップリング
剤やチタネート化合物などのカップリング剤を予め付着
することも可能である。あるいは充填材の方にシランカ
ップリング剤などを添加する方法も可能である。

【００４２】本発明に好適に使用できるカップリング剤
としてはビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、ビニルトリス（β−メトキシ−エトキシシラ
ン）、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチ
ルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピル
メチルジメトキシシラン、メタクリレートクロミックク
ロリドなどが挙げられる。

【００４３】（フッ素樹脂フィルム）被覆材の最表面に
位置するフッ素樹脂フィルム１０５は、透明で耐候性に
優れある程度の機械強度が要求される。一般にフッ素樹
脂はその点において優れている。本発明に好適に用いら
れる材料としては、四フッ化エチレン−エチレン共重合
体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦ
Ｅ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化工チレン−六フ
ッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン
樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）などが
挙げられる。

【００４４】（加熱ローラーによる被覆）次に、本発明
の太陽電池モジュールの製造方法を、図３により説明す
る。本発明は、少なくともフッ素樹脂フィルムと充填材
からなる表面被覆材と、少なくとも裏面絶縁フィルムと
充填材からなる裏面被覆材とをロールにより供給し、加
熱ローラーにより圧着するものである。図３において、
３１２、３１３は充填材のロール、３１１は裏面絶縁フ
ィルムのロール、３１４はフッ素樹脂フィルムのロール
である。３０Зは太陽電池素子、３０４は加熱ローラ
ー、３０５は冷却ローラー、３０６は被覆材の裁断機で
ある。

【００４５】図３において、太陽電池素子３０３は左か
ら供給される。太陽電池素子３０３の受光面側は、積層
する充填材のフィルム以外のものは触れないことが好ま
しい。搬送の安定性などの理由で受光面側に触れる場合
は、表面が樹脂からなる搬送ローラーを用いることが好
ましい。

【００４６】また加熱ローラー３０４の材質は、金属、
耐熱性ゴムのいずれも使用できる。加熱ローラー３０４
の表面の硬度だけを変えることも可能である。さらにエ
ンボス加工が必要な場合は、加熱ローラー３０４の表面
に所望の凹凸を予め形成することにより、表面被覆材の
表面にエンボス処理が行える。加熱ローラー３０４の温
度は使用する充填材の種類、被覆材の厚み、ローラーの
回転速度、ローラーの熱容量、ローラーの数などによっ
て決められるが、一般には８０〜２００℃が好ましい。
また加熱ローラー３０４を加熱する手段としては、ロー
ラー内部にニクロム線などの抵抗体を設けて通電する方
法、ハロゲンランプの赤外線を利用した方法、あるいは
ローラー内部にシリコンオイルなどの熱媒体を循環する
方法が挙げられる。熱圧着する際の加熱ローラー３０４
の圧力は、充填材の溶融粘度により決定することができ
る。一般には０．５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ²が好ましく、
より好ましくは１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²である。

【００４７】冷却ローラー３０５は、充填材が溶融した
直後の被覆材の剥離を防ぐために有効である。充填材の
溶解粘度が特に高い場合は、冷却ローラーを設ける必要
はない。そして最後に、裁断機３０６によって連続的に
被覆された太陽電池モジュールを、所望のサイズに切断
する。

【００４８】以上のように、少なくともフッ素樹脂フィ
ルムと充填材とからなる表面被覆材、および少なくとも
裏面絶縁フィルムと充填材からなる裏面被覆材をロール
により供給し、加熱したローラーにより太陽電池素子を
圧着することで、本発明の太陽電池モジュールが作製さ
れる。

【００４９】そして、このように被覆材をロールから供
給し、加熱ローラーにより圧着する方法を採ることで、
長尺の太陽電池素子の被覆を容易に行うことができ、ま
た太陽電池モジュールの連続的な製造が可能となる。更
に、ローラーの圧力を変えることで、溶融粘度の高い充
填材を被覆材として使用することが可能となる。

【００５０】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００５１】（実施例１）まず、アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）太陽電池を製作する。作製手順を図２を用
いて説明する。洗浄したステンレス基板からなる導電性
基板２０１上に、スパッタ法で裏面反射層２０２として
Ａｌ層（膜厚５０００Å）とＺｎＯ層（膜厚５０００
Å）を、順次形成した。次いで、プラズマＣＶＤ法によ
り、ＳｉＨ₄とＰＨ₃とＨ₂の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ
層を、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、
ＳｉＨ₄とＢＦ₃とＨ₂の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−
Ｓｉ層をそれぞれ形成して、ｎ層膜厚１５０Å／ｉ層膜
厚４０００Å／ｐ層膜厚１００Å／ｎ層膜厚１００Å／
ｉ層膜厚８００Å／ｐ層膜厚１００Åの層構成である、
タンデム型ａ−Ｓｉ光電変換半導体層からなる半導体光
活性層２０３を形成した。

【００５２】次に、透明導電層２０４として、Ｉｎ₂Ｏ₃
薄膜（膜厚７００Å）を、Ｏ₂雰囲気下でＩｎを抵抗加
熱法で蒸着することによって形成した。更に、集電用の
グリッド電極２０５を、銀ペースト（デュポン社製商
品番号＃５００７）のスクリーン印刷により形成し、太
陽電池素子を得た。

【００５３】太陽電池素子の大きさは、３０ｃｍ×１５
ｃｍであり、この太陽電池素子２枚を銅タブ（厚さ５０
μｍ）を介し銀ペースト（ケスル社製商品番号＃２２
０）で接着し直列接続した。更に、銅タブ（同上）と銀
ペースト（ケスル社製商品番号＃２２０）を用いて、
上記のステンレス基板より出力端子を取り付けた。もう
一方の出力端子は、絶縁体２０８としてポリアミド樹脂
（３Ｍ社製商品名カプトンフィルム厚み５０μｍ）
を図２に示したように設け、銅タブ（同上）と銀ペース
ト（ケスル社製商品番号＃２２０）を用い接続した。

【００５４】次に、表面被覆材として用いる一体積層フ
ィルムの作製方法を述べる。この場合、フッ素樹脂フィ
ルムとしては、ＥＴＦＥ（旭硝子社製商品名アフレッ
クス厚み５０μｍ）を使用した。このフッ素樹脂フィル
ムをキャリアフィルムとし、片面にコロナ処理を施し
た。そしてＥＶＡ（三井・デュポンケミカル社製商品
名エバフレックス１５０）１００部と、架橋剤（ぺンウ
ォルト社製商品名ルパゾール１０１）１．５部と、ガ
ラスフィラー（繊維径１０μｍ、アスペクト比：平均５
０）２０部とを混合し、押し出し機とＴダイを用いて１
５０μｍの厚みに形成した充填材を、フッ素樹脂フィル
ムの上記コロナ処理を施した面上に積層した。なお、こ
の充填材は、上記形成時ないし形成後に３倍の延伸処理
を施し、その後にＥＴＦＥフィルムに積層した。

【００５５】裏面被覆材も、同様にして作製した一体積
層フィルムを用いた。なお、この場合、キャリアフィル
ムとして、ナイロン（デュポン社製商品名ダーテッ
ク７５μｍ）を用い、この面上にＥＶＡ（同上）を同様
にして１５０μｍの厚みで積層した。

【００５６】次に、上記の表面被覆材、太陽電池素子、
並びに裏面被覆材を、図５に示した装置により熱圧着し
た。図５において、５０６は太陽電池素子、５０１は表
面被覆材のロール、５０２は裏面被覆材のロール、５０
３は加熱ローラー、５０４は冷却ローラー、５０６は被
覆材の裁断機である。上記の熱圧着の際、加熱ローラー
５０３の圧力は３ｋｇ／ｃｍ²、また温度は１７０℃、
ローラー速度は０．１５ｍ／分とした。そして熱圧着後
に、オーブンで１５０℃、３０分間の熱処理を行い、Ｅ
ＶＡを架橋した。

【００５７】図４に、以上のようにして作製した実施例
の太陽電池モジュールの構成を示した。この太陽電池モ
ジュールは、裏面絶縁フィルム４０１、充填材４０２、
太陽電池素子４０３、無機化学物からなる単繊維を含む
充填材４０４、フッ素樹脂フィルム４０５から構成され
る。そして、この実施例の太陽電池モジュールを以下の
試験方法で評価した。

【００５８】（１）太陽電池モジュールの変換効率実施例の太陽電池モジュールの変換効率をＡＭ１．５の
光源を使用して求めた。この場合、比較例１の効率を１
として相対値で評価した。

【００５９】（２）耐候性サンシャインウェザーメーターに太陽電池モジュールを
投入し、光照射と降雨サイクルによって促進耐候性試験
を行い、５０００時間後の外観上の変化及び太陽電池性
能を評価した。外観上の変化が無いものは○、変色など
があるが使用に差し支えないものは△、剥がれや、反り
などを生じた場合は×とした。

【００６０】（３）温湿度サイクル −４０℃／１時間、８５℃／８５％ＲＨ／４時間の温湿
度サイクル試験を２０サイクル行い、試験後の太陽電池
モジュールの外観上の変化を観察した。そして、上記の
（２）と同様な方法で外観を評価した。

【００６１】（４）耐スクラッチ性試験外部からの引っかきに対する表面被覆材の保護能力が充
分か否かを試験する「引っかき試験」（ＵＬ規格）であ
る、耐スクラッチ性試験を行った。この試験は、図６に
示したように、鋼鉄製の刃６０２を持った試験機６０１
を速度１５２．４ｍｍ／秒で、９０７ｇの荷重を加えな
がら、太陽電池表面を動かすことにより行った。この試
験における合格判定は、試験後に太陽電池モジュールの
高圧絶縁破壊試験を行い、当該太陽電池モジュールにリ
ーク電流が無ければ合格とすることで行った。本発明の
実施例の太陽電池モジュールにおける「引っかき試験」
は、当該太陽電池モジュールの最も高い銅タブ上で行っ
た。

【００６２】また上記の高圧絶縁破壊試験は、次のよう
にして行った。まず、引っかき試験を行った太陽電池モ
ジュールの陽極と陰極を短絡した。そのサンプルを電気
伝導度を３５００Ω・ｃｍ以上の溶液（界面活性剤、商
品名トリトンＸ−１０００．１％含有）に浸した。そ
の際、当該サンプルの出力端子は溶液に浸さないように
した。そして「引っかき試験」で引っかいたところを１
０秒程こすり、溶液側に電源の陰極を漬け、サンプルの
出力端子に電源の陽極をつないだ。そして電源より２０
００Ｖの電圧をかけ、５０μＡ未満の電流しか流れなか
った場合を合格とした。表１に、合格した場合を○と
し、不合格の場合を×とし、更に再現性に乏しい場合は
△として、太陽電池モジュールの試験結果を表した。

【００６３】（５）難燃性太陽電池モジュールの表面被覆材側にライターの炎を３
０秒間近づけ、炎を離した後、自己消火する場合もしく
は何ら変化のない場合を難燃性と判定した。難燃性の場
合には○とし、自己消火しなかった場合は×として、判
定結果をそれぞれ表１に示した。

【００６４】（実施例２）太陽電池素子および被覆材
は、実施例１と同様にして作製した。各被覆材も、実施
例１と同様の一体に積層されたフィルムを用いた。但
し、熱圧着は、実施例１のような加熱ローラーを用い
ず、熱源を有するアルミ板（厚み５ｍｍ）を用いた真空
バッチラミネーション法により行った。即ち、図７のよ
うに、アルミ板７０２を１７０℃に加熱ヒータ７０１に
より加熱し、また裏面被覆材と太陽電池素子と表面被覆
材とを順次重ね合わせ、またこの積層物７０５の上に耐
熱性シリコンゴムのシート７０４（厚み３ｍｍ）を載せ
た。そしてシール材としてＯリング７０３を用い、真空
ポンプで太陽電池モジュール内部を１０ｍｍＨｇになる
ように減圧した。図８に、こうして得られた太陽電池モ
ジュールの概略構成を示した。この太陽電池モジュール
は、裏面絶縁フィルム８０１、充填材８０２、太陽電池
素子８０３、無機化合物からなる単繊維を含む充填材８
０４、フッ素樹脂フィルム８０５から構成される。

【００６５】（実施例３）太陽電池素子は、実施例１と
同様に作製した。但し、各被覆材は、一体に積層された
フィルムを用いず、各々のフィルムが別個でしかも枚葉
に裁断されたフィルムを使用した。また熱圧着は、実施
例２と同様にして行った。図９に、得られた太陽電池モ
ジュールの概略構成を示した。この太陽電池モジュール
は、裏面絶縁フィルム９０１、充填材９０２、太陽電池
素子９０３、無機化合物からなる単繊維を含む充填材９
０４、フッ素樹脂フィルム９０５から構成される。

【００６６】（実施例４）太陽電池素子は実施例１と同
様にした作製した。但し、充填材に混合する無機化合物
をガラスフィラー（繊維径３０μｍ、アスペクト比：平
均５０）に変更した。また、各被覆材は、一体に積層さ
れたフィルムを用いず、各々のフィルムが別個でしかも
枚葉に裁断されたフィルムを使用した。更に、熱圧着
は、実施例２と同様にして行った。図１０に、得られた
太陽電池モジュールの概略構成を示した。この太陽電池
モジュールは、裏面絶縁フィルム１００１、充填材１０
０２、太陽電池素子１００３、無機化合物からなる単繊
維を含む充填材１００４、フッ素樹脂フィルム１００５
から構成される。

【００６７】（比較例１）無機化合物からなる単繊維を
充填材に混合しない他は、実施例１と同様にして、太陽
電池モジュールを作製した。図１１に、得られた太陽電
池モジュールの概略構成を示した。この太陽電池モジュ
ールは、裏面絶縁フィルム１１０１、充填材１１０２、
太陽電池素子１１０３、充填材１１０４、フッ素樹脂フ
ィルム１１０５から構成される。

【００６８】（比較例２）実施例１において充填材の厚
さを５００μｍとし、また充填材に無機化合物からなる
単繊維を混合しない他は、実施例１と同様にして太陽電
池モジュールを作製した。図１２に、得られた太陽電池
モジュールの概略構成を示した。この太陽電池モジュー
ルは、裏面絶縁フィルム１２０１、充填材１２０２、太
陽電池素子１２０３、充填材１２０４、フッ素樹脂フィ
ルム１２０５から構成される。

【００６９】（比較例３）比較例２において、補強材と
してガラス繊維不織布（クレンガラス社製商品名クレ
ンガラス２３０厚み１２５μｍ）を加えた他は、比較
例２と同様にして太陽電池モジュールを作製した。図１
３に、得られた太陽電池モジュールの概略構成を示し
た。この太陽電池モジュールは、裏面絶縁フィルム１３
０１、充填材１３０２、太陽電池素子１３０３、充填材
１３０４、ガラス繊維不織布１３０５、フッ素樹脂フィ
ルム１３０６から構成される。

【００７０】そして、上記実施例２〜４、並びに比較例
１〜３の各太陽電池モジュールについて、実施例１と同
様の評価を行い、また評価結果を表１に併せて示した。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、被覆材に無機化合物か
らなる単繊維を混合したので、被覆材の寸法安定性が向
上して熱による剥離に起因する太陽電池素子の性能低下
が防止され、また被覆材の強度向上が図れる。更に被覆
材中における樹脂使用量が低減して燃えにくくなる。そ
して、最表面被覆材としてフッ素樹脂などの高耐候性樹
脂を用いる構成とすれば、更に最表面の耐候性を十分な
ものとでき、太陽電池モジュールの保護能力が向上し、
太陽電池モジュールの長期的な性能劣化を最小限に抑え
ることができる。また、被覆材を加熱ローラーにより太
陽電池素子に圧着することで、太陽電池モジュールの作
製が容易となってコスト低減化が図れる、などの効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池モジュールの概略を示した断
面図である。

【図２】図１の太陽電池モジュールで使用する太陽電池
素子の基本構成を示す断面図である。

【図３】本発明の太陽電池モジュールの製造工程の説明
図である。

【図４】実施例１の太陽電池モジュールの概略断面図で
ある。

【図５】実施例１の太陽電池モジュールの製造工程の説
明図である。

【図６】（ａ）は引っかき試験機の概略を示した平面
図、（ｂ）は同じく側面図である。

【図７】実施例２における真空バッチラミネーション法
に用いる装置の概略を示した断面図である。

【図８】実施例２の太陽電池モジュールの概略を示した
断面図である。

【図９】実施例３の太陽電池モジュールの概略を示した
断面図である。

【図１０】実施例４の太陽電池モジュールの概略を示し
た断面図である。

【図１１】比較例１の太陽電池モジュールの概略を示し
た断面図である。

【図１２】比較例２の太陽電池モジュールの概略を示し
た断面図である。

【図１３】比較例３の太陽電池モジュールの概略を示し
た断面図である。

【図１４】従来の太陽電池モジュールの概略を示した断
面図である。

【符号の説明】

１０１、１４０１絶縁体層、１０２、１０４、１４０３充填材層、１０３、３０３、４０３、５０６、８０３、９０３、１
００３、１１０３、１２０３、１３０３、１４０２太
陽電池素子、１０５、３１４、４０５、８０５、９０５、１００５、
１１０５、１２０５、１３０６フッ素樹脂フィルム、２０１導電性基板、２０２裏面反射層、２０３半導体光活性層、２０４透明導電層、２０５集電電極、２０６出力端子、２０７半田、２０８絶縁体、３０４、５０３、７０１加熱ローラー、３０５、５０４冷却ローラー、３０６、５０５裁断機、３１１裏面絶縁フィルムのロール、３１２、３１３充填材のロール、４０１、９０１、８０１、１００１、１１０１、１２０
１、１３０１裏面絶縁フィルム、４０２、８０２、９０２、１００２、１００４、１１０
２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１３０
４充填材、４０４、８０４、９０４無機化合物からなる単繊維を
含む充填材、５０１表面被覆材のロール、５０２裏面被覆材のロール、６０１試験機、６０２刃、７０２アルミ板、７０３Ｏリング、７０４シート、７０５積層物、１３０５ガラス繊維不織布、１４０４ガラスまたは高耐候性樹脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片岡一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小森綾子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光変換部材としての半導体光活性層を少
なくとも一層有してなる太陽電池素子と、前記太陽電池
素子の光入射側表面を覆う被覆材とを有してなる太陽電
池モジュールにおいて、前記被覆材が単繊維の無機化合
物を含有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】前記被覆材の光入射側に位置する最表面
被覆材として、高耐候性樹脂層を更に有してなることを
特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】前記半導体光活性層が、非晶質半導体薄
膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の太
陽電池モジュール。
【請求項４】前記非晶質半導体薄膜が、アモルファス
シリコンであることを特徴とする請求項３記載の太陽電
池モジュール。
【請求項５】前記単繊維の無機化合物が、カップリン
グ剤で処理されていることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】前記単繊維の無機化合物の径が、平均で
３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の
いずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】前記単繊維の無機化合物のアスペクト比
が、１０〜１００であることを特徴とする請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】前記被覆材が、２倍以上延伸処理されて
いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に
記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】前記被覆材と前記高耐候性樹脂層が予め
一体に積層されていることを特徴とする請求項２乃至８
のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】前記被覆材が加熱ローラーにより前記
太陽電池素子に圧着されることを特徴とする請求項１乃
至９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。