JPH11214724A - 太陽電池モジュール及びその製造方法と施工方法、及び太陽光発電システム - Google Patents

太陽電池モジュール及びその製造方法と施工方法、及び太陽光発電システム

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JPH11214724A
JPH11214724A JP10009418A JP941898A JPH11214724A JP H11214724 A JPH11214724 A JP H11214724A JP 10009418 A JP10009418 A JP 10009418A JP 941898 A JP941898 A JP 941898A JP H11214724 A JPH11214724 A JP H11214724A
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cell module
photovoltaic element
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健司 高田
Masahiro Mori
昌宏 森
Ayako Shiozuka
綾子 塩塚
Masaaki Matsushita
正明 松下
Meiji Takabayashi
明治 高林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産も考慮した信頼性の高い、多種多様な太
陽電池モジュールを効率よく設計するため、光起電力素
子を含む領域をを加工する際の、光起電力素子の変形可
能な変位領域を明確にする。 【解決手段】 本発明は、可撓性基板を有する光起電力
素子からなる太陽電池モジュールにおいて、 該光起電力素子の少なくとも一部は、該可撓性基板と
平面方向に歪みを有し、 該歪みはクラック発生臨界値以下であって、 該歪みを保持する歪み保持手段を具備している ことを特徴とする太陽電池モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池モジュール
とその製造方法に関し、より詳しくは光起電力素子を含
む領域を加工した多種多様な形状を持つ、信頼性の高い
太陽電池モジュールに関する。また同様にそれを用いた
太陽電池モジュールの施工方法、太陽光発電システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギー資源の保護や環境問題
に対する意識の高まりが、世界的に広がりを見せてい
る。中でも、石油等の枯渇や、CO2排出に伴う地球の温
暖化現象に対する危惧感は深刻である。そこで、太陽エ
ネルギーを直接電力に変換でき、しかもクリーンなエネ
ルギーである太陽電池エネルギーには、大きな期待が寄
せられている。
【０００３】現在広く使用されている太陽電池の種類と
しては、結晶系シリコンを使用したもの、アモルファス
シリコンを使用したものがあげられる。
【０００４】特に、導電性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、結晶系シリコンを使用した太陽電池より
も安価かつ軽量であり、また耐衝撃性・フレキシブル性
に富んでいる事から有望視されている。最近では、アモ
ルファスシリコン太陽電池の特徴である、軽量で耐衝撃
性にも優れフレキシブルであるという点をいかして、建
築物の屋根・壁などへの設置が行なわれている。この場
合、太陽電池の非受光面側に接着剤を介して補強材を貼
り合わせることにより建築材として使用されている。こ
のように補強材を貼り合わせることにより、太陽電池モ
ジュールの機械的強度が増し、温度変化による反りや歪
みを防止できる。特に、太陽光をより多く取り入れるこ
とが可能なため屋根への設置が積極的に行われている。
屋根として使用する場合、従来は、太陽電池にフレーム
を取り付け、屋根の上に架台を設置し、さらにその上に
太陽電池を設置するという工程手順をとっていたのに対
し、補強材を貼り合わせた太陽電池モジュールは、補強
材を曲げ加工することにより、屋根材として直接設置す
ることが可能となる。これによって、大幅な原材料コス
トの削減・作業工程数の削減が行なえるため安価な太陽
電池モジュールを提供する事が可能となる。また、フレ
ームや架台が必要ないため非常に軽量な太陽電池とする
ことができる。すなわち、施工性に優れること、軽量で
あり、耐震性に優れることなどから近年注目されている
金属屋根として太陽電池を扱うことが可能となる。
【０００５】例えば、特開平07−302924で提案されてい
る屋根材一体型太陽電池モジュールは、通常の屋根と同
様に加工されているため施工性に富み、加工上も従来使
用している成型機をそのまま使用することができ取り扱
いが容易で、低コストで得られる。しかし、この太陽電
池モジュールは、光起電力素子が、平板横葺き屋根材の
平坦部に位置しており、光起電力素子は、全く変形させ
ていない構造になっている。
【０００６】屋根材一体型太陽電池モジュールは軽量
で、屋根材と同様に加工することができるような構成と
するため、アモルファスシリコン半導体を従来から屋根
材として使用している鋼板上に、樹脂で絶縁封止した構
成となっている。
【０００７】図１１は従来の太陽電池モジュールの平面
図と断面図である。図１１に於いて、１１０１は表面保
護材、１１０２は充填材、１１０３は光起電力素子、１
１０４は裏面保護材、１１０５は補強板である。
【０００８】最近は、個々のオリジナル性を重視する傾
向にあり、これは建材や太陽電池においても例外ではな
い。さまざまなニーズに答えた多種多様な形状をもった
太陽電池あるいは建材を作成して行くためには、光起電
力素子上を常に平坦に保つのではなく、光起電力素子を
含むすべての領域の加工性を確保する必要がある。
【０００９】このような、多様性に対応する一つの例と
して、特開平8-222752、特開平8-222753、特公平6-5769
では、波型形状の太陽電池モジュールが記載されてい
る。いずれも、光利用効率をよくするために波状に光起
電力素子を配置しており、その製造方法は光起電力素子
を波板上に加工した鋼板等に接着剤で貼り付ける手順と
なっている。
【００１０】一方、a-Si:H層とその歪みとの関係の研究
も報告されている。例えば、Appl.Phys.Lett.54(17),19
89,p.1678-1680,"Electrical properties of hydrogena
tedamorphous silicon layers on polymer film substr
ate under tensile stress"では、PET基板（100μm厚
を）上にa-Si:H単膜(0.5μm厚、主にI-type a-Si:H）を
積層したa-Si:H層を引張り、その暗状態での抵抗の変化
について報告されている。この報告の詳細は以下のよう
な内容である。a-Si:H層を引張ると7000με(0.7%伸び)
までは、ピエゾ効果で徐々に抵抗は高くなり（可逆
的）、7000μεからは、弱いSi-Si結合が切断されるた
め、急に抵抗があがる（不可逆的）。ただし、7000με
以上歪ませたことにより抵抗があがったa-Si:H層も150
℃/1時間のアニールによりもとにもどる。
【００１１】また、J.Appl.Phys.66(1),1989,p.308-31
1,"Effect of mechanical strain onelectrical charac
teristics of hydrogenated amorphous silicon juncti
ons"では、pin接合をもつa-Si:Hのピエゾ効果について報
告されている。この報告の詳細は以下のような内容であ
る。
【００１２】pin接合をもつa-Si:Hについて、pin接合と
平行に歪ませたとき、7500μεの引張り応力下では、順
方向および逆方向ともに電流は8％減少する（暗状
態）。また7500μεの圧縮応力下で電流は８％増加す
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平板状
太陽電池モジュールである特開平07−302924は当然のこ
とながら、特開平8-222752、特開平8-222753、特公平6-
5769等の波形状太陽電池モジュールについても光起電力
素子を波形状に加工する際に、光起電力素子にかかる具
体的なストレスに関する記載はない。すなわち基板の変
位量、光起電力素子の変位量、太陽電池モジュールとし
ての変位量のいずれについても記載されていない。また
ストレスや変形させたことによる影響およびそれらの信
頼性についてはまったく触れられていない。
【００１４】Appl.Phys.Lett.54(17),1989,p.1678-168
0,"Electrical properties of hydrogenated amorphous
silicon layers on polymer film substrate under te
nsilestress"、および、J.Appl.Phys.66(1),1989,p.308
-311,"Effect of mechanicalstrain on electrical cha
racteristics of hydrogenated amorphous siliconjunc
tions"では、光起電力素子を歪ませて使用する、あるい
は、光起電力素子を歪ませた状態でモジュール化すると
いうような記載も示唆もない。さらに、このように光起
電力素子を歪ませた太陽電池モジュールでの信頼性評価
もまったく行われていない。
【００１５】これらが、明確でないため、光起電力素子
にストレスをかけたり、変形させたりするような加工を
した太陽電池モジュールを作成することは敬遠され、た
とえ加工したとしても、その形状での信頼性を常に検討
していかなければならない。通常、一つの製品（加工形
状及び歪み）に対して多くの信頼性試験を施さなければ
ならないため、一つの製品を製品化するのには非常に時
間がかかる。すなわち、このような方法では、多種多様
な製品を求められる現在の太陽電池及び建材のニーズに
対応するスピードでの製品化は望めない。
【００１６】上記したように、よりはやく信頼性の高
い、多種多様な太陽電池モジュールを作成するために
は、以下の点を解決する必要がある。
【００１７】光起電力素子を含む領域を加工する際
の、光起電力素子の変形可能な変位領域を明確にする。
【００１８】光起電力素子を変形させた場合の長期信
頼性を確保する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】可撓性基板を有する光起
電力素子からなる太陽電池モジュールにおいて、 該光起電力素子の少なくとも一部は、可撓性基板と平
面方向に歪みを有し、該歪みは該光起電力素子のクラ
ック発生臨界値以下であって、該歪みを保持する歪み
保持手段を具備していることを特徴とする太陽電池モジ
ュールとする。
【００２０】（作用）上述した構成を基本とする太陽電
池モジュールは以下のような態様を包含し、顕著な効果
を奏する。
【００２１】(１)可撓性基板を有する光起電力素子から
なる太陽電池モジュールにおいて、 該光起電力素子の少なくとも一部は、該可撓性基板と
平面方向に加工による歪みを有し、該歪みは該光起電
力素子のクラック発生臨界値以下であって、該歪みを
保持する歪み保持手段を具備していることにより、光起
電力素子の変形可能領域が明確になるため、多種多様な
太陽電池モジュールの製品開発スピードが大幅に向上す
る。また太陽電池モジュールの電気特性を低下させるこ
となく、加工することができる。それにより光起電力素
子上も自由に加工することが可能になるため、美観性・
意匠性に優れた太陽電池モジュールを得ることができ
る。そして加工後の太陽電池モジュールも、高信頼性の
太陽電池モジュールとすることができる。また、歪み保
持手段を有しており、加工後もその形状及び歪みを保つ
ことができ、美観的にも意匠的にも優れた太陽電池モジ
ュールを得ることができる。
【００２２】(２)前記歪みは引っ張り方向の歪みである
ことにより、光起電力素子の変形加工は、引っ張り方向
及び圧縮方向の歪みがあるが、本発明は引っ張り方向の
歪みによる変形時に発生するクラックに関するものであ
り、その範囲においてより効果を発揮する。
【００２３】(３)前記歪み保持手段は、前記可撓性基板
を塑性変形させることであるとにより、歪み保持手段と
して新たな部材が必要なく低コストな太陽電池モジュー
ルの加工形成が行える。
【００２４】(４)前記太陽電池モジュールは補強材を有
し、前記歪み保持手段は、前記補強材を塑性変形させる
ことであるとにより、前記太陽電池モジュールの非受光
面側に補強材を設けることにより、建材一体型太陽電池
モジュールとすることができ、また太陽電池モジュール
の施工性が向上し、低コストな太陽光発電システムが得
られる。また該補強材を歪み保持手段として利用するこ
とで、歪み保持手段として新たな部材が必要なく、更に
低コストな太陽電池モジュールの加工形成が行える。
【００２５】(５)前記光起電力素子は光活性層を有し、
該光活性層は非単結晶半導体であることにより、可撓性
基板および光活性層ともに可撓性を持つため、光起電力
素子の有無に関わらず補強材を加工することができるた
め、多種の太陽電池モジュールの加工が可能になる。
【００２６】(６)前記可撓性基板は導電性基板であるこ
とにより、光起電力素子の負極として扱うことができる
ため、電極の取り出しが容易になる。
【００２７】(７)前記導電性基板がステンレス鋼である
ことにより、耐腐食性に富むため、基板を高分子樹脂で
被覆する際にも腐食・酸化などをすることなく信頼性の
高い太陽電池モジュールとすることができる。
【００２８】(８) 前記可撓性基板が樹脂フィルムであ
ることにより、安価な太陽電池モジュールとすることが
でき、更には非常に可撓性に富むため加工性が更に向上
した太陽電池モジュールとすることができる。
【００２９】(９)前記補強材が、金属であることによ
り、耐候性・耐摩耗性に優れた太陽電池モジュールとな
る。また、フレキシブルな補強材であるため加工性があ
る。
【００３０】(１０)前記太陽電池モジュールは表面保護
材を有し、該表面保護材は透明樹脂フィルムであること
により、軽量な太陽電池モジュールとすることができる
ため、屋根材として使用した時の住宅の耐震性が向上す
る。また可撓性をもった太陽電池モジュールとすること
ができるため、意匠性、加工性が向上する。更には長期
屋外暴露の際の外部からの汚れを防止し、太陽電池モジ
ュールの変換効率の低下を少なくすることができる。
【００３１】(１１)前記太陽電池モジュールは充填材を
有し、該充填材は有機高分子樹脂であることにより、光
起電力素子の可撓性を十分にいかした、可撓性をもった
太陽電池モジュールとすることができる。
【００３２】(１２)前記太陽電池モジュールは裏面保護
材を有し、該裏面保護材は透明樹脂フィルムであること
により、前記裏面保護材は前記光起電力素子と前記補強
材間の絶縁を保つ役割があり、通常は光起電力素子より
も少し大きいサイズで太陽電池モジュールを構成してい
る。そのため太陽電池モジュールを受光面側から見ると
光起電力素子の周辺からはみ出るように位置しており、
それを透明とすることで、太陽電池モジュールとしての
外観を損ねない効果がある。
【００３３】(１３)前記クラック発生臨界値が、4500μ
εであることにより、非単結晶光起電力素子の、クラッ
クが発生しない光起電力素子の変形可能な変位領域を明
確にできる。
【００３４】(１４)前記可撓性基板の塑性変形は、2000
με以上の引っ張り変形であることにより、小さな歪み
で塑性変形するため、半導体光活性層にダメージを与え
ることなく光起電力素子の加工が容易できる。
【００３５】(１５)前記補強材の塑性変形は、前記光起
電力素子を含まない部分で行なうことにより、光起電力
素子への歪みをクラック発生臨界値以下に押さえつつ、
太陽電池モジュールとしては大きく変形させ、多種多様
な製品とすることが可能になる。
【００３６】(１６)前記太陽電池モジュールが、建材一
体型太陽電池モジュールであることにより、従来の建材
の上に太陽電池モジュールを設置するタイプと比べ、建
材が不要となるため低コストな太陽電池モジュールとな
る。さらに、建物の屋根や壁に設置することにより、設
置場所を有効に使用できるため、効率よく発電すること
ができる。これらの太陽電池モジュールと電力変換装置
を接続して太陽光発電システムを構成することが出来
る。
【００３７】
【発明の実施の形態】本発明者等は上記課題を解決する
ために、光起電力素子の加工技術について研究開発を重
ねている。以下に行なった実験について述べていく。
【００３８】●実験１ 光起電力素子を様々な歪みにより変形させ、それぞれの
歪みとその時の特性の変化を調べることを目的としてい
る。
【００３９】まず実験１に使用したサンプルを図２を用
いて説明する。
【００４０】図２は実験1で使用する光起電力素子サン
プルの平面図と断面図である。
【００４１】(光起電力素子の作成)可撓性基板２０１は
洗浄したステンレス基板であり、前記可撓性基板２０１
上にスパッタ法で裏面反射層２０２としてＡｌ層（膜厚
1000Å）とＺｎＯ層（膜厚12000Å）を形成する。つい
で光活性層２０３として、プラズマＣＶＤ法により、Ｓ
ｉＨ4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、ＳｉＨ
4とＢＦ3とＨ2の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層
を形成し、ｎ層膜厚150Å／ｉ層膜厚4000Å／ｐ層膜厚1
00Å／ｎ層膜厚100Å／ｉ層膜厚800Å／ｐ層膜厚100Å
の層構成のタンデム型ａ−Ｓｉの光活性層を形成した。
次に、透明導電層２０４として、Ｉｎ2Ｏ3薄膜（膜厚70
0Å）を、Ｏ2雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着する事
によって形成した。更に集電電極２０５として、カーボ
ンコート銅ワイヤーを熱圧着することで、ワイヤーグリ
ッドを形成し、最後に負極出力端子２０６として銅タブ
をステンレス基板に半田付けしており、正極出力端子２
０７としては銀クラッド銅箔を集電電極２０５の上から
熱圧着することで集電電極２０５に取り付けている。
尚、正極出力端子２０７の下には絶縁材２０８を設けて
ある。絶縁材はポリイミドの両面テープであり、透明導
電層２０４と正極出力端子２０７を接着している。以上
により光起電力素子を得た。
【００４２】次に、実験１の手順を述べる。始めに前記
光起電力素子の基板の非受光面側に歪みゲージを貼り付
けた。その後、初期特性を測定した。このサンプルを引
張試験機により、基板の水平方向に光起電力素子を引っ
張る方向（延ばす方向）のストレス（歪み）を与える。
この場合、ピーク歪みは、基板が12000με（1.2％伸
び）となるまで各々の歪みで測定した。このようにし
て、歪みを変えたサンプルの特性を再度測定し、最後に
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により光起電力素子表面の
観察をおこなった。
【００４３】実験1の結果を述べる。まず最初にピーク
歪みについて説明する。図１２は実験1の光起電力素子
の歪みの経時変化を表すグラフである。横軸は加工時間
（ｓｅｃ）、縦軸は歪み量（με）であり、光起電力素
子の変形の様子を経時変化で表している。尚、歪み量は
正の値が引っ張り方向であり、図１２の光起電力素子の
変形も引っ張り方向の歪みによるものである。図１２か
らも分かるように、歪みとしては、引っ張り段階で発生
するピーク歪みと、引っ張りを止めた時点で残っている
残留歪みの２種類に分けられる。引張り段階のピーク歪
み地点で光活性層にクラックなどの欠陥がおきてしまっ
た場合、その後の残留歪みを全くなくしたとしても、そ
の欠陥が復元されるわけではない。したがって、光起電
力素子の変形可能領域と歪みの関係を述べる場合にはピ
ーク歪みが重要になる。
【００４４】次に光起電力素子の電気特性を表す要素で
あるF.F.について説明する。F.F.=最大電力（Pm）/（短
絡電流（Isc）×開放電圧（Voc））で現される。すなわ
ち、物理的な意味としては、電圧だけを最大限に取り出
した場合の値であるVocと電流だけ最大限に引き出した
場合の値であるIscとの積に対する、実際に取り出せる
電力Pmを比較した値である。実際的なF.F.の値は、ｐｎ
接合の順方向特性によって決まるので、使用する光活性
層に含まれる欠陥や、ｐｎ接合作製時あるいはその後の
製造工程で発生する欠陥を通して、漏れ電流が流れると
F.F.が低くなり、本来出せるはずの出力を低下させるこ
とになる。この意味から、引っ張り試験後にF.F.が低下
しているということは、すなわち引っ張り試験により光
活性層に欠陥を生じているということを現している。
【００４５】次に各ピーク歪みと、その歪みにより変形
した光起電力素子のF.F.の変化をグラフにし、そこから
F.F.低下臨界値を定義した。
【００４６】図１３は実験１の光起電力素子のピーク歪
みとF.F.変化率の関係を表すグラフである。グラフによ
ると光起電力素子は、ある歪みの点からF.Fの低下が起
こる。このF.F.の低下はなだらかな曲線となるため、図
のように接線をひき2つの接線の交点をF.F.低下臨界値
と定義する。図１３の場合には、二つの接線の交点は、
7000με（0.7%歪み）である。すなわち、ピーク歪み70
00με以上となるとF.F.が低下するとした。そして、光
起電力素子を加工し、その電気特性の低下を防止するた
めには、加工時の光起電力素子に対するピーク歪みがF.
F.低下臨界値未満であることが望ましい。
【００４７】最後に、光起電力素子の光活性層をＳＥＭ
で観察した。F.F.低下臨界値以上の歪みを有する光起電
力素子では光活性層であるa-Si：H半導体にクラックが
観察された。
【００４８】上記のことからもわかるように、F.F低下
臨界値以上の歪みを光起電力素子に与えた場合、すなわ
ちa-Si：Hを光活性層に用いた光起電力素子をピーク歪
みが7000με以上で変形した場合、その光起電力素子に
はクラックが生じる。
【００４９】●実験2 実際の太陽電池モジュールの構成で、歪みを有する光起
電力素子の信頼性の確認を行なうことを目的としてい
る。
【００５０】様々な歪みを持つ光起電力素子よりなる太
陽電池モジュールについて、各種信頼性試験を行なって
いる。
【００５１】まずサンプルの作成方法を図を用いて説明
する。
【００５２】(セルブロック作成)図３は実験２で使用す
るサンプルのセルブロック段階の平面図と断面図であ
る。実験1で使用した光起電力素子３０１を５直列に接
続して太陽電池セルブロックを作製する方法を図３を用
いて説明する。
【００５３】５つの光起電力素子３０１を横一列に並べ
た後、隣り合う光起電力素子３０１の一方の光起電力素
子３０１の正極出力端子３０２と他方の光起電力素子３
０１の負極出力端子３０３を半田付けで接続する。正極
出力端子３０２は予め、接続用に長くなっている。また
正極出力端子３０２の下には絶縁材３０５が設けられて
いる。これにより５個の光起電力素子３０１を直列化
し、セルブロック３０４を作成した。両端の光起電力素
子３０１の正極及び負極出力端子３０２、３０３はセル
ブロック３０４の裏面側（非受光面側）に配線している
(不図示)。このようにして、太陽電池セルブロックを
作成した。
【００５４】(モジュール作成)図４は実験２で使用する
サンプルの平板モジュール段階の平面図と断面図であ
る。図４に於いて、４０１は表面保護材、４０２は充填
材、４０３は光起電力素子(セルブロック)、４０４は裏
面保護材、４０５は補強板である。より具体的には、表
面保護材４０１はＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロ
エチレン共重合体）フィルムであり、充填材４０２はＥ
ＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）である。受光面
側の充填材は外部からの引っ掻きを考慮して、表面保護
強化材４０６が含浸されてる。表面保護強化材４０６と
しては具体的にはガラス不織布である。裏面保護材４０
４は、PET(ポリエステル)フィルムである。補強板４０
５としては、塗装亜鉛鋼板である。
【００５５】尚、光起電力素子の正極出力端子４０３上
には、外観を考慮して化粧テープを積層した。(不図示)
【００５６】これらを補強材４０５、裏面保護材４０４
と裏面側の充填材４０２の一体積層体、光起電力素子４
０３(セルブロック)、表面保護強化材４０６、充填材４
０２と表面保護材４０１の一体積層体の順で積層し、1
重真空方式のラミネート装置を用いて真空加熱し平板太
陽電池モジュールを作成した。その際の真空条件は、排
気速度76Torr/sec.、真空度5Torrで30分間排気。その
後、160℃の熱風オーブンにラミネート装置を投入し、5
0分間加熱した。この際のＥＶＡは、140℃以上15分間以
上という環境におかれる。これにより、ＥＶＡを溶融、
架橋させた。これにより平板の太陽電池モジュールが作
成できた。
【００５７】光起電力素子４０３(セルブロック)の正極
及び負極出力端子に当たるところの補強材４０５には予
め穴が開けられており、そこから正極及び負極出力端子
を取り出せるようになっている。(不図示)
【００５８】(ローラーフォーマー加工)図５は実験２で
使用するサンプルの太陽電池モジュールの加工途中段階
の斜視図と断面図である。図５のように、ローラーフォ
ーマー成形機により太陽電池モジュールの端部を折り曲
げ加工した。この時、光起電力素子５０１部分は加工さ
れず、また光起電力素子５０１にはローラーがあたらな
いように成形する。
【００５９】(プレス加工)図６は実験２で使用するサン
プルの太陽電池モジュールの最終形態を表すの斜視図と
断面図である。図６のように、プレス成型機により、太
陽電池モジュールを加工した。この時、光起電力素子６
０１の有無によらず補強板６０２を曲げ加工した。プレ
ス加工は、凸部をもつ下型と凹部を持つ上型により太陽
電池モジュールを挟み込む形でおこなった。
【００６０】加工条件により、光起電力素子６０１にか
かる歪みを変化させることができる。それにより様々な
歪みを持つサンプルを作成した。
【００６１】表１に実験２のサンプルの一覧表を示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】前記サンプルを用いて、各種信頼性評価を
行なった。各種信頼性評価について以下に説明する。
【００６４】(初期外観)太陽電池モジュール（最終形
態）の充填不良や太陽電池表面への傷など、初期の外観
を評価した。また同時に、加工後の太陽電池モジュール
の建材および屋根材としての美観性の点でも評価をおこ
なった。
【００６５】評価結果は、以下の評価基準で表2に示
す。
【００６６】◎：外観上の欠陥がなく、建材および屋根
材としての美観性にも優れている場合、○：外観上の欠
陥が多少あるが実用上さしつかえない場合、×：充填不
良、表面への傷が著しく外観上の欠陥が非常に大きいあ
るいは、建材および屋根材としての美観を著しく損ねて
いる場合。また、その外の欠陥については、その都度コ
メントを書き添えた。
【００６７】(高温高湿度試験)太陽電池モジュールを、
85℃/85％（相対湿度）の環境に3000時間投入した後、
太陽電池モジュールを取り出し、ＡＭ1.5、100ｍＷ/cm2
の光照射下での変換効率を測定し、投入前の初期値から
の変化率をもとめた。
【００６８】評価結果は、以下の評価基準で表２に示
す。
【００６９】◎：変換効率の変化が1.0％未満である場
合、○：変換効率の変化が1.0％以上3.0％未満である場
合、△：変換効率の変化が3.0％〜5.0％である場合、
×：変換効率の変化が5.0％以上である場合。
【００７０】(温湿度サイクル試験)太陽電池モジュール
を、-40℃/0.5時間:85℃/85%(相対湿度)/20時間の温湿
度サイクル試験を100回繰り返した後、太陽電池モジュ
ールを取り出し、ＡＭ1.5、100ｍＷ／cm2の光照射下で
の変換効率を測定し、投入前の初期値からの変化率をも
とめた。
【００７１】評価結果は、以下の評価基準で表２に示
す。
【００７２】◎：変換効率の変化が1.0％未満である場
合、○：変換効率の変化が1.0％以上3.0％未満である場
合、△：変換効率の変化が3.0％〜5.0％である場合、
×：変換効率の変化が5.0％以上である場合。
【００７３】(順バイアス高温高湿試験)太陽電池モジュ
ールを、85℃/85％（相対湿度）の環境下に投入する。
この場合、試験機内を遮光環境にするか試験体の受光面
側を遮光するかのいずれかにより試験体に光が入射しな
いようにする。この環境下において、最適動作電圧（Vm
p）が太陽電池の内部ＰＶ回路（ダイオード成分）の順
方向に印可できるように配線し、2000時間印可したあ
と、太陽電池モジュールをとりだし、光起電力素子１セ
ルずつにつき低照度Voc（照度200Ｌｘ下での開放電圧
（Voc））を測定、投入前の初期値からの変化率を求め
た。低照度Vocの低下は、光起電力素子内部の接合欠陥
による分路抵抗の低下を表す。
【００７４】評価結果は以下の評価基準で表２に示す。
【００７５】◎：低照度Vocの変化が、1.0％未満である
場合、○：低照度Vocの変化が、1.0％以上3.0％未満で
ある場合、△：低照度Vocの変化が3.0％以上5.0％未満
である場合、×：低照度Vocの変化が5.0％以上である場
合。
【００７６】(逆バイアス高温高湿試験)太陽電池モジュ
ールを、85℃/85％（相対湿度）の環境下に投入する。
この場合、試験機内を遮光環境にするか試験体の受光面
側を遮光するかのいずれかにより試験体に光が入射しな
いようにする。この環境下において、バイパスダイオー
ドのオペレーション電圧（Vf）が太陽電池の内部ＰＶ回
路（ダイオード成分）の逆方向に印可できるように配線
し、2000時間印可したあと、太陽電池モジュールをとり
だし、光起電力素子１セルずつにつき低照度Voc（照度2
00Ｌｘ下での開放電圧（Voc））を測定、投入前の初期
値からの変化率を求めた。低照度Vocの低下は、光起電
力素子内部の接合欠陥による分路抵抗の低下を表す。
【００７７】評価結果は以下の評価基準で表２に示す。
【００７８】◎：低照度Vocの変化が、1.0％未満である
場合、○：低照度Vocの変化が、1.0％以上3.0％未満で
ある場合、△：低照度Vocの変化が3.0％以上5.0％未満
である場合、×：低照度Vocの変化が5.0％以上である場
合。
【００７９】(屋外暴露)太陽電池モジュールを、屋外
（京都府相楽郡木津町木津川台４−１−１キヤノン
（株）エコロジー研究所内屋外暴露場）に設置し、12ヶ
月後の評価を行った。光起電力素子１セルずつにつき低
照度Voc（照度200Ｌｘ下での開放電圧（Voc））を測
定、投入前の初期値からの変化率を求めた。
【００８０】評価結果は以下の基準で表２に示す。
【００８１】◎：低照度Vocの変化が、1.0％未満である
場合、○：低照度Vocの変化が、1.0％以上3.0％未満で
ある場合、△：低照度Vocの変化が3.0％以上5.0％未満
である場合、×：低照度Vocの変化が5.0％以上である場
合。
【００８２】(ＳＥＭ観察)太陽電池モジュール内で、も
っとも大きい歪みを持っていると思われる場所をきりだ
し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。
【００８３】評価結果は以下の基準で表2に示す。
【００８４】◎：光起電力素子の表面にクラックが確認
されたなかった場合、×：光起電力素子の表面にクラッ
クが確認された場合。
【００８５】以上の評価項目により試験を行い、以下の
結果を得た。
【００８６】表２は実験２の各種信頼性評価の結果を示
す表である。
【００８７】
【表２】
【００８８】サンプル１の太陽電池モジュールは、初期
外観および高温高湿試験、温湿度サイクル試験後の外観
も良好である。
【００８９】サンプル２の太陽電池モジュールは、残留
歪みが1000μεと、小さな歪みとしたため初期外観にお
いて、若干加工が甘い印象を受けるが、問題となるレベ
ルではない。
【００９０】また、電気特性の点からも、順および逆バ
イアス高温高湿試験においても低照度Vocの低下はな
い。屋外暴露12ヶ月を行った結果も性能的な低下は見ら
れていない。太陽電池モジュールの光起電力素子表面を
ＳＥＭで観察した結果、クラックは観察されず、高信頼
性の太陽電池モジュールを作成することができた。
【００９１】サンプル３の太陽電池モジュールは、加工
時のピーク歪み9000με、残留歪み7000μεであり、Ｓ
ＥＭによる観察ではクラックが観察された。これは、加
工時に一度9000μεの歪みを光起電力素子が受けている
ため、この時点で素子表面にクラックが生じたと思われ
る。このサンプルを順および逆バイアス試験を行った
所、1500時間付近で低照度Vocの低下がおこった。屋外
暴露においても、暴露6ヶ月位から徐々に低照度Vocの低
下がおこった。
【００９２】サンプル４の太陽電池モジュールは、加工
時のピーク歪み14000με、残留歪み12000μεとしてお
り、ＳＥＭ観察で多くのクラックが観察された。順バイ
アス高温高湿保存、逆バイアス高温高湿保存試験におい
ても1200時間付近で低照度Vocの低下がおこった。屋外
暴露試験でも暴露3ヶ月目で低照度Vocの低下が起きてい
る。また、表２には示していないが、高温高湿試験およ
び温湿度サイクル試験後の外観では、問題になるレベル
ではないが、若干の充填材の白化なども生じている。
【００９３】サンプル５の太陽電池モジュールは、加工
時のピーク歪み4800με、残留歪み4400μεとしてお
り、加工後の初期外観でも目視で光起電力素子上に変化
が生じてることがわかる（色が変わっている）。ＳＥＭ
での観察でももちろん、非常に多くのクラックが確認さ
れている。順バイアス高温高湿保存、逆バイアス高温高
湿保存試験でも1000時間未満で低照度Vocが低下してき
ており、クラックの観察結果と矛盾はない。さらに、表
２には示していないが、充填材の外観においても、初期
より加工部分では白化が確認されており、これは高温高
湿度試験、温湿度サイクル試験後にはさらに顕著になる
ため、屋根材としての美観性にも問題がある。
【００９４】つまり、F.F.低下臨界値未満、この場合70
00με未満のピーク歪みで、光起電力素子を変形した場
合は、各種信頼性評価でも良好な結果を示している。
【００９５】●実験１、実験２のまとめ F.F.低下臨界値未満の歪みで加工した光起電力素子は、
加工による特性の低下がなく、またそれらを用いた太陽
電池モジュールの信頼性も確保できている。そしてそれ
らの光起電力素子をＳＥＭ観察すると、F.F.低下臨界値
以上の歪みで加工したものはクラックが確認された。
【００９６】つまりF.F.低下臨界値未満で光起電力素子
を加工することにより、太陽電池の初期特性低下がな
く、且つ長期信頼性も確認できる太陽電池モジュールが
得られるという知見を本発明者等は得ている。
【００９７】更に本発明者等は、より高い長期信頼性を
有する光起電力素子の変形可能な変位領域を得るため
に、更なる検討を進めた。
【００９８】F.F.低下は光起電力素子に発生するクラッ
クが原因であると考えられるがそのF.F.低下の低下量は
クラックの大きさや個数に依存しており、微少なクラッ
クであればF.F.は低下しないと推測できる。
【００９９】歪みを大きくしていくとクラックは増加
し、F.F.低下臨界値以上の歪みになるとF.F.が低下す
る。更にクラックが増加すると、それに応じてF.F.が大
きく低下するのは実験1からも明確である。
【０１００】本発明者等は『 F.F.低下臨界値未満で加
工した光起電力素子でもクラックが発生している可能性
がある 』という点に着目して検討を続けてきた結果、
以下の結論に至った。
【０１０１】光起電力素子の変形加工において、その電
気特性及び長期信頼性に影響を及ぼす要素として一番重
要なのは、光起電力素子のクラックの有無であり、その
クラック発生臨界値を明確にできれば、より長期信頼性
を確保できる光起電力素子の変形可能な変位領域を提供
できる。
【０１０２】また生産時の光起電力素子の成膜条件のば
らつきで、光起電力素子を構成する各層の膜厚がばらつ
いて、クラック発生臨界値が変わる可能性もある。この
ばらつきも考慮して、許容範囲を持った光起電力素子の
加工可能な変位領域を明確にする必要がある。
【０１０３】以上を踏まえ次に実験３を行った。
【０１０４】●実験3 光起電力素子に引張り歪みをかけた時の光起電力素子の
クラック発生臨界値を明確化する、また生産時を考慮し
てサンプル数を増やし、光起電力素子を構成する各層の
膜厚のばらつきをも考慮した光起電力素子の加工可能な
変位領域を明確にすることを目的としている。
【０１０５】サンプルとしては、実験1で使用した光起
電力素子を使用しているが、今回は電気特性を測定しな
いため、透明導電層の上には集電電極は形成しない構成
で行なった。実験１と同様に光起電力素子の裏面側に歪
みゲージを貼り付け、引張試験機を用いて、所望の歪み
を加えた。そしてその後ＳＥＭで光起電力素子の表面を
観察し、光活性層に発生しているクラックを確認した。
【０１０６】図１４は実験３の光起電力素子のピーク歪
みとクラック発生率の関係を表すグラフである。横軸は
歪み(με)、縦軸はクラックの発生率(％)である。また
実験1、実験２のＳＥＭ観察結果も含まれている。
【０１０７】この結果から以下のことが判った。
【０１０８】(１)光起電力素子に歪みを加えた時、ある
歪み以上になるとクラック発生の可能性が生じる。この
歪みをクラック発生臨界値と定義する。本実験のアモル
ファスシリコン光起電力素子ではクラック発生臨界値は
4500μεである。
【０１０９】(２)光起電力素子のサンプルのばらつきに
より、クラックが発生もばらつく。本実験のアモルファ
スシリコン光起電力素子では4500με〜6500μεではク
ラックが発生したサンプルもあれば、クラックが発生し
なかったサンプルもある。これは光起電力素子を構成す
る各層の厚みや成膜条件のばらつきによるものと考えら
れる。
【０１１０】(３)光起電力素子に歪みを加えた時、ある
歪み以上になるとクラックが必ず発生する。本実験のア
モルファスシリコン光起電力素子では6500με以上では
クラック発生率が100％である。
【０１１１】●実施形態 図１は本発明を代表する太陽電池モジュールの平面図・
断面図である。図１において、１０１は光起電力素子、
１０２は表面保護強化材、１０３、１０５は充填材、１
０４は表面保護材、１０６は裏面保護材、１０７は補強
材である。太陽光等の外部からの光は、表面保護材１０
４から入射し、光起電力素子１０１に到達し電気を生じ
る。生じた電力は出力端子（不図示）より外部に取り出
される。尚、光起電力素子１０１は曲げ加工されて山部
・谷部が形成されて歪みを有しており、その歪みはクラ
ック発生臨界値以下であることが特徴である。
【０１１２】次に、上記構成の太陽電池モジュールの成
形加工について説明する。まず最初に、補強材を貼り付
けた平板太陽電池モジュールを作成し、その後、図１に
示すような曲げ加工を行う。
【０１１３】図1の太陽電池モジュールでは、光起電力
素子１０１の真ん中で階段状に曲げ加工を行っている。
この加工で歪みが生じる場所は、階段状の山部および谷
部である。なかでも、最も大きな歪みが生じるのは、階
段状の山部である。谷部でも歪みは生じるがごく僅かで
ある。歪みは光起電力素子１０１まで及んでいる。この
ように光起電力素子１０１の有無に関わらず、所望の位
置で加工している。この時、光起電力素子１０１はクラ
ック発生臨界値以下の歪みで加工している。
【０１１４】図１には階段状に加工した例を示したがこ
れに限定されるものではない。波形に加工して、まるで
瓦のような形状に成形してもいいし、三角に突出させた
形状も考えられる。また一部にのみ折り曲げ部を設けた
り、多数の凹凸部をもつもの、または平板太陽電池モジ
ュールのまま引っ張りのストレスを与えるような加工で
も構わない。図１のように大型の太陽電池モジュール
を、働き幅の狭い階段状の屋根材として加工することも
できる。
【０１１５】光起電力素子をクラック発生臨界値以下の
歪みで変形させる範囲で、且つ補強材を塑性変形させた
加工であれば、加工後もその形状及び歪みを保つことが
可能である。また補強材がない太陽電池モジュールの場
合は、光起電力素子の可撓性基板を塑性変形させること
で、太陽電池モジュールの形状及び歪みを保つことが可
能である。
【０１１６】また補強材上の光起電力素子のない部分で
は大きな歪みで加工することが可能となり、それにより
補強材全体が形状を維持できるような加工を行うことが
できる。それにより屋根材としての機能や、建材として
の機能を備えることができ、建材一体型太陽電池モジュ
ールとして信頼性、美観性ともにすぐれた太陽電池モジ
ュールとすることができる。
【０１１７】（歪み）本発明における歪みとは、ある物
質を変形させた時の変位量を表わす値であり、特に光起
電力素子が加工される時に、光起電力素子に発生する歪
みである。例えば長さＬのものが、ΔＬ伸びた場合の歪
みεは以下で表わされる。 ε=ΔＬ／Ｌ
【０１１８】単位は％やμεで表わせられるが、通常1
％伸びた場合は10000μεと表わす。
【０１１９】（クラック発生臨界値）本発明におけるク
ラックとは、光起電力素子の中の光活性層に発生するク
ラックのことであり、光起電力素子の変形時に、その光
活性層が変形の許容範囲を超えて変形した時に発生す
る。光起電力素子は複数の層からなる積層体であり、光
活性層以外の層に発生するクラックに起因して発生する
ことも考えられる。クラック発生臨界値は前記クラック
が発生する臨界の歪み値であり、当然のことながら、光
起電力素子を形成する材料、構成、厚み等によって異な
る。このクラック発生臨界値以上で光起電力素子を変形
させると前記クラックが発生する。
【０１２０】（歪み保持手段）本発明における歪み保持
手段とは、太陽電池モジュールを意匠性、屋根材として
の機能を持たせるために加工するが、その形状及び歪み
を加工後も保持させる手段である。その手段としては特
に限定はされないが、たとえば太陽電池モジュールの補
強材を塑性変形させることや、補強材がない太陽電池モ
ジュールでは光起電力素子の可撓性基板を塑性変形させ
るのが好ましい。
【０１２１】次に本発明に用いられる構成材料について
詳しく説明する。
【０１２２】（光起電力素子）図７は本発明の実施形態
の光起電力素子の平面図と断面図である。光起電力素子
は、可撓性基板７０１上に裏面反射層７０２、光活性層
７０３、透明導電層７０４が積層され、集電電極７０
５、正極出力端子７０６、負極出力端子７０７が設けら
れた構成となっているが、本発明は特にこれに限定され
るものではない。
【０１２３】可撓性基板７０１としては、金属、樹脂な
どが用いられる。その表面には微細な凹凸を有しても良
い。透明材料を用いて可撓性基板７０１側から光が入射
する構成としてもよい。ただし、光活性層７０３として
アモルファスシリコンを使用する際は、その可撓性を最
大限に生かすためにも、金属や樹脂を使用することが望
ましい。金属や樹脂等は長尺形状とすることによって、
連続成膜に対応させることができる。樹脂基板の材料と
しては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナ
フタレート、芳香族ポリエステル、芳香族ポリアミド、
ポリスルホン酸、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエ
ーテルエーテルケトンなどがある。また、基板を導電性
基板とすることにより光起電力素子の基板になると同時
に、下部電極の役割も果たすことができるためより好ま
しい。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、ステンレス鋼、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などがある。
【０１２４】裏面反射層７０２としては、金属、あるい
は金属酸化物、あるいは金属と金属酸化物を用いてよ
い。裏面反射層７０２の役割は基板にまで到達した光を
反射して光活性層７０３で再利用させる反射層となる。
これらの表面に凹凸を設けることにより反射光は光活性
層７０３内で光路長を延ばし、短絡電流を増大させる働
きがある。金属としては、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕなどが用いられ、金
属酸化物としては、例えば、ＺｎＯ，ＴｉＯ2，ＳｎＯ2
などが用いられる。前記裏面反射層７０２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、めっき法、印刷法などがある。
【０１２５】光活性層７０３は光電変換を行う部分で、
具体的な材料としては、ｐｎ接合型多結晶シリコン、ｐ
ｉｎ接合型アモルファスシリコン、あるいはＣｕＩｎＳ
ｅ2，ＣｕＩｎＳ2，ＧａＡｓ，ＣｄＳ／Ｃｕ2Ｓ，Ｃｄ
Ｓ／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。前記光
活性層７０３の形成方法としては、多結晶シリコンの場
合は溶融シリコンのシート化か非晶質シリコンの熱処
理、アモルファスシリコンの場合はシランガスなどを原
料とするマイクロ波プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマ
ＣＶＤ法、化合物半導体の場合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、電析法などがある。
【０１２６】透明導電層７０４は光起電力素子の表面電
極の役目を果たしている。同時に入射光および反射光の
乱反射を増大し、光活性層７０３内での光路長をのば
す。さらに、適度な抵抗を持つことにより、光活性層７
０３のピンホール等の欠陥によるショートを防止する。
比抵抗は10E-8（Ωcm）以上、10E-1（Ωcm）以下である
ことが望ましい。用いる材料としては、例えば、Ｉｎ2
Ｏ3，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2（ＩＴＯ），Ｚｎ
Ｏ，ＴｉＯ2，Ｃｄ2ＳｎＯ4，高濃度不純物ドープした
結晶性の光活性層７０３などがある。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
純物拡散法などがある。
【０１２７】集電電極７０５は透明導電層に発生した電
流を効率よく集電する役割があり、格子状のグリッドを
設けてもよい。集電電極７０５の具体的な材料として
は、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ａｇ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｓｎ、あるいは銀ペーストをはじめとする導
電性ペーストやなどが挙げられる。また集電電極７０５
の形成方法としては、マスクパターンを用いたスパッタ
リング、抵抗加熱、ＣＶＤ法や、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、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、導電性ペース
トを印刷する方法などがある。導電性ペーストは、通常
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させたものが用いられる。バイン
ダーポリマーとしては、例えば、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。量
産性を考慮すれば、導電性ペーストを塗布した銅ワイヤ
ーを熱圧着した構成が好ましい。
【０１２８】最後に起電力を取り出すために正極側出力
端子７０６を集電電極７０５に取付け、負極側出力端子
７０７を導電性の可撓性基板７０１に取り付ける。負極
側出力端子７０７は銅タブ等の金属体をスポット溶接や
半田で接合する方法が取られ、正極出力端子７０６は、
集電電極７０５へ金属体を導電性ペーストや半田によっ
て電気的に接続する方法が取られる。なお集電電極７０
５が導電ペースト塗布ワイヤーであれば、熱圧着で取付
けることができ、集電電極７０５の形成と同時に行な
え、生産性が高い。正極出力端子７０６が導電性の可撓
性基板７０１や光活性層７０３と接触して短絡するのを
防ぐ為に絶縁材７０８を設けることが望ましい。
【０１２９】（補強材）補強材は太陽電池モジュールの
機械的強度を増し、温度変化による歪、ソリを防止する
役割を持つ。また、屋根材一体型太陽電池モジュールと
するためには屋根としての機能を持つ必要があり、屋根
同士のジョイント部を形成する必要がある。また屋根材
としての意匠性を高めるために、その形状を形成できる
必要がある。補強材は上記のような加工を可能とする役
割もある。材料としては、例えば鉄、ステンレス、アル
ミニウム等の鋼板や、耐候性、耐錆性にすぐれた有機高
分子樹脂で被覆された塗装亜鉛鋼板、プラスチック板、
ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）板などが好まし
い。
【０１３０】（裏面保護材）裏面保護材は、光起電力素
子と導電性補強材間の電気的絶縁を保つために必要であ
る。材料としては、充分な電気絶縁性を確保でき、しか
も長期耐久性に優れ熱膨張、熱収縮に耐えられる、柔軟
性を兼ね備えた材料が好ましい。好適に用いられるフィ
ルムとしては、ナイロン、ポリエチレンテレフタレー
ト、、ポリカーボネートが挙げられる。
【０１３１】（充填材）充填材は光起電力素子の表面側
(受光面側)と裏面側に位置している。表面側の充填材は
光起電力素子と表面保護材の接着の役割があり、裏面側
の充填材は光起電力素子と裏面保護材及び、裏面保護材
と補強材の接着の役割がある。また光起電力素子の凹凸
を充填被覆し、光起電力素子を温度変化、湿度、衝撃な
どの過酷な外部環境から守るために必要である。したが
って、耐候性、接着性、充填性、耐熱性、耐寒性、耐衝
撃性が要求される。これらの要求を満たす樹脂としては
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−
アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−アク
リル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、ブチラール樹脂など
のポリオレフィン系樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹
脂などが挙げられる。なかでも、ＥＶＡは太陽電池用途
としてバランスのとれた物性を有しており、好んで用い
られる。
【０１３２】（表面保護強化材）表面保護強化材は表面
側の充填材中に含浸されており、外部からの傷に対する
耐性を向上させる役割がある。また太陽電池モジュール
を真空加圧状態で加熱して得るラミネーション工程では
太陽電池モジュール中の空気の脱気が必要であり、その
空気の流路をつくる役割もある。材料としては、具体的
にはガラス繊維不織布、ガラス繊維織布、ガラスフィラ
ー等があげられる。特に、ガラス繊維不織布を用いるこ
とが好ましい。ガラス繊維織布は、コストが高く、含浸
もされにくい。ガラスフィラーを用いることは、耐スク
ラッチ性があまり向上しない。また、長期使用にかんし
て、十分な密着力を確保するために、シランカップリン
グ剤や有機チタネート化合物で表面保護強化材を処理し
ておくことが望ましい。
【０１３３】（表面保護材）表面保護材は太陽電池モジ
ュールの最表層に位置するため耐候性、耐汚染性、機械
強度をはじめとして、太陽電池モジュールの屋外暴露に
おける長期信頼性を確保するための性能が必要である。
材料としてはフッ素樹脂、アクリル樹脂などがある。な
かでもフッ素樹脂は耐候性、耐汚染性に優れているため
好んで用いられる。具体的にはポリフッ化ビニリデン樹
脂、ポリフッ化ビニル樹脂あるは四フッ化エチレン−エ
チレン共重合体などがある。耐候性の観点ではポリフッ
化ビニリデン樹脂が優れているが、耐候性および機械的
強度の両立と透明性では四フッ化エチレン−エチレン共
重合体が優れている。前記充填材との接着性の改良のた
めに、コロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、ＵＶ照
射、電子線照射、火炎処理等の表面処理を行うことが望
ましい。
【０１３４】
【実施例】以下に本発明の実施例を図を用いて詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【０１３５】（実施例1）図８は実施例１の太陽電池モ
ジュールの斜視図である。本実施例は波形タイプの屋根
一体型太陽電池モジュールであり、光起電力素子８０１
は部分的に歪みを有しているが、いずれもクラック発生
臨界値以下である。
【０１３６】製造方法は、まず実験2で述べた方法と同
様にして平板の太陽電池モジュールを作成する。その
後、平板の太陽電池モジュールを成形加工することによ
り得られる。
【０１３７】屋根材として互いに、嵌合して固定する機
能の働きをする太陽電池モジュール端部のはぜ部８０２
は、ベンダー機により加工される。また全体の波形形状
は、プレス成形機により加工される。いずれの加工にお
いても太陽電池モジュールの補強材を塑性変形させて、
その形状及び歪みを保持している。
【０１３８】この太陽電池モジュールは、先で述べたよ
うな各種信頼性評価で、良好な結果が得られる。
【０１３９】（実施例２）図９は実施例２の太陽電池モ
ジュールの斜視図と断面図である。
【０１４０】本実施例は階段型の太陽電池モジュールで
ある。光起電力素子９０１は部分的に歪みを有している
が、いずれも4500με以下である。
【０１４１】製造方法は、まず実験2で述べた方法と同
様にして平板の太陽電池モジュールを作成するが、補強
材はなく、樹脂フィルムからなる裏面保護材９０２が太
陽電池モジュールの裏面となっている。その後、その平
板の太陽電池モジュールを成形加工することにより得ら
れる。
【０１４２】この太陽電池モジュールは補強材を有して
おらず、階段型を維持するために、光起電力素子９０１
の可撓性基板を塑性変形させている。また光起電力素子
がない部分には歪み保持手段９０３を設けている。前記
歪み保持手段はアルミ板である。
【０１４３】この太陽電池モジュールは、先で述べたよ
うな各種信頼性評価で、良好な結果が得られる。更にサ
ンプル数を増加し、光起電力素子の各構成層の成膜時の
膜厚のばらつきを含んだ太陽電池モジュールの各種信頼
性評価においても良好な結果が得られる。
【０１４４】（比較例１）図１０は比較例１の太陽電池
モジュールの斜視図と断面図である。
【０１４５】本比較例は横葺タイプの屋根一体型太陽電
池モジュールである。光起電力素子１００１は部分的に
歪みを有しており、その歪みはクラック発生臨界値以上
である。
【０１４６】製造方法は、まず実験2で述べた方法と同
様にして平板の太陽電池モジュールを作成する。その
後、平板の太陽電池モジュールを成形加工することによ
り得られる。
【０１４７】屋根材として互いに、嵌合して固定する機
能の働きをする太陽電池モジュール端部のコの字部１０
０２は、ロールフォーマー成形機により加工される。加
工は太陽電池モジュールの補強材１００３を塑性変形さ
せて、その形状及び歪みを保持している。しかしながら
光起電力素子１００１の一部が前記コの字部１００２に
位置しており、この部分で極度な変形が発生している。
【０１４８】この太陽電池モジュールは、先で述べたよ
うな各種信頼性評価で、良好な結果が得られない。
【０１４９】
【発明の効果】本発明によれば、可撓性基板を有する光
起電力素子からなる太陽電池モジュールにおいて、 該光起電力素子の少なくとも一部は、該可撓性基板と
平面方向に加工による歪みを有し、 該歪みは該光起電力素子のクラック発生臨界値以下で
あって、 該歪みを保持する歪み保持手段を具備している ことを特徴とする太陽電池モジュールとすることによ
り、光起電力素子の変形可能な変位領域がクラック発生
臨界値以下と明確になるため、多種多様な太陽電池モジ
ュールの製品開発スピードが大幅に向上する。
【０１５０】また、光起電力素子上を自由に加工するこ
とが可能となるため、美観性・意匠性に優れた太陽電池
モジュールを提供することができる。
【０１５１】更に変形可能な変位領域で加工した太陽電
池モジュールは、長期にわたり高信頼性を確保した太陽
電池モジュールとなる。
【０１５２】本発明は太陽電池モジュールの加工性を高
め、より美観性に優れた建材一体型太陽電池モジュール
を実現させる。その建材一体型太陽電池モジュールによ
れば、施工性がよく、低コストな太陽光発電システムを
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を代表する太陽電池モジュールの平面図
・断面図
【図２】実験1で使用する光起電力素子サンプルの平面
図と断面図
【図３】実験２で使用するサンプルのセルブロック段階
の平面図と断面図
【図４】実験２で使用するサンプルの平板モジュール段
階の平面図と断面図
【図５】実験２で使用するサンプルの太陽電池モジュー
ルの加工途中段階の斜視図と断面図
【図６】実験２で使用するサンプルの太陽電池モジュー
ルの最終形態を表すの斜視図と断面図
【図７】本発明の実施形態の光起電力素子の平面図と断
面図
【図８】実施例１の太陽電池モジュールの斜視図
【図９】実施例２の太陽電池モジュールの斜視図と断面
図
【図１０】比較例１の太陽電池モジュールの斜視図と断
面図
【図１１】従来の太陽電池モジュールの平面図と断面図
【図１２】実験１の光起電力素子の歪みの経時変化を表
すグラフ
【図１３】実験１の光起電力素子のピーク歪みとF.F.変
化率の関係を表すグラフ
【図１４】実験３の光起電力素子のピーク歪みとクラッ
ク発生率の関係を表すグラフ
【符号の説明】
１０１ 光起電力素子 １０３ 充填材 １０４ 表面保護材 １０７ 補強材 ９０１ 光起電力素子 ９０２ 裏面保護材 ９０３ 歪み保持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 正明 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 高林 明治 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 (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可撓性基板を有する光起電力素子を有す
    る太陽電池モジュールにおいて、該光起電力素子の少な
    くとも一部は可撓性基板と平面方向に歪みを有し、該歪
    みは該光起電力素子のクラック発生臨界値以下であっ
    て、且つ該歪みを保持する歪み保持手段を具備している
    ことを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 【請求項２】 前記歪みは引っ張り方向の歪みであるこ
    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. 【請求項３】 前記歪み保持手段は、前記可撓性基板を
    塑性変形させることであ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。
  4. 【請求項４】 前記太陽電池モジュールは補強材を有
    し、前記歪み保持手段は、該補強材の塑性変形であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
  5. 【請求項５】 前記光起電力素子は光活性層を有し、該
    光活性層は非単結晶半導体であ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。
  6. 【請求項６】 前記可撓性基板は導電性基板であること
    を特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
  7. 【請求項７】 前記導電性基板がステンレス鋼であるこ
    とを特徴とする請求項６記載の太陽電池モジュール。
  8. 【請求項８】 前記可撓性基板が樹脂フィルムであるこ
    とを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
  9. 【請求項９】 前記補強材が、金属であることを特徴と
    する請求項１記載の太陽電池モジュール。
  10. 【請求項１０】 前記太陽電池モジュールは表面保護材
    を有し、該表面保護材は透明樹脂フィルムであることを
    特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
  11. 【請求項１１】 前記太陽電池モジュールは充填材を有
    し、該充填材は有機高分子樹脂であ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。
  12. 【請求項１２】 前記太陽電池モジュールは裏面保護材
    を有し、該裏面保護材は透明樹脂フィルムであることを
    特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
  13. 【請求項１３】 前記クラック発生臨界値が、4500με
    であ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。
  14. 【請求項１４】 前記可撓性基板の塑性変形は、2000μ
    ε以上の引っ張り変形であ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。
  15. 【請求項１５】 前記補強材の塑性変形は、前記光起電
    力素子を含まない部分で行なうことを特徴とする請求項
    ３記載の太陽電池モジュール。
  16. 【請求項１６】 前記太陽電池モジュールが、建材一体
    型太陽電池モジュールであ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。
  17. 【請求項１７】 可撓性基板を有する光起電力素子を有
    する太陽電池モジュールの製造方法において、該光起電
    力素子の少なくとも一部に可撓性基板と平面方向に歪み
    を生じさせる加工工程を有し、該曲げ加工による前記光
    起電力素子の歪みが光起電力素子のクラック発生臨界値
    以下であって、該歪みを保持する歪み保持手段を具備し
    ていることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記歪みは引っ張り方向の歪みである
    ことを特徴とする請求項１７に記載の太陽電池モジュー
    ルの製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記歪み保持手段は、前記可撓性基板
    を塑性変形させることであることを特徴とする請求項１
    ７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記太陽電池モジュールは補強材を有
    し、前記歪み保持手段は、該補強材の塑性変形であるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の太陽電池モジュールの
    製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記光起電力素子は光活性層を有し、
    該光活性層は非単結晶半導体であることを特徴とする請
    求項1７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記可撓性基板は導電性基板であるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の太陽電池モジュールの
    製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記導電性基板がステンレス鋼である
    ことを特徴とする請求項２２記載の太陽電池モジュール
    の製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記可撓性基板が樹脂フィルムである
    ことを特徴とする請求項１７記載の太陽電池モジュール
    の製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記補強材が、金属であることを特徴
    とする請求項１７記載の太陽電池モジュールの製造方
    法。
  26. 【請求項２６】 前記太陽電池モジュールは表面保護材
    を有し、該表面保護材は透明樹脂フィルムであることを
    特徴とする請求項１７記載の太陽電池モジュールの製造
    方法。
  27. 【請求項２７】 前記太陽電池モジュールは充填材を有
    し、該充填材は有機高分子樹脂であることを特徴とする
    請求項１７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  28. 【請求項２８】 前記太陽電池モジュールは裏面保護材
    を有し、該裏面保護材は透明樹脂フィルムであることを
    特徴とする請求項１７記載の太陽電池モジュールの製造
    方法。
  29. 【請求項２９】 前記クラック発生臨界値が、4500με
    であることを特徴とする請求項１７記載の太陽電池モジ
    ュールの製造方法。
  30. 【請求項３０】 前記可撓性基板の塑性変形は、2000μ
    ε以上の引っ張り変形であることを特徴とする請求項１
    ７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  31. 【請求項３１】 前記補強材の塑性変形は、前記光起電
    力素子を含まない部分で行なうことを特徴とする請求項
    ２０に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  32. 【請求項３２】 前記光起電力素子が有する前記歪み
    は、プレス加工により得られることを特徴とする請求項
    １７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  33. 【請求項３３】 前記太陽電池モジュールが、建材一体
    型太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項１
    ７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
  34. 【請求項３４】 請求項１に記載の太陽電池モジュール
    を固定部材を用いて設置面に固定することを特徴とする
    太陽電池モジュールの施工方法。
  35. 【請求項３５】 請求項１に記載の太陽電池モジュール
    と、該太陽電池モジュールに接続された電力変換装置と
    を有することを特徴とする太陽光発電システム。
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