JP2002270880A

JP2002270880A - 太陽電池モジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002270880A
Application number: JP2001072901A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Takahashi; 正俊高橋; Hiroyuki Otsuka; 寛之大塚; Takenori Watabe; 武紀渡部; Satoyuki Ikushima; 聡之生島
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】充填材の材質選択によりモジュールの反射率
をさらに下げ、全体の発電効率向上を図ることができる
太陽電池モジュール。【解決手段】太陽電池モジュール５０は、複数の上記
太陽電池１を受光面ＭＰＳが上となるよう配列した太陽
電池アレイ１３と、太陽電池アレイ１３との間に充填隙
間ＰＧを隔てて配置される透光性保護部材１４と、充填
隙間ＰＧを充填することにより、太陽電池アレイ１３と
透光性保護部材１４との間を封止する透光性の充填材層
１５とを含む。透光性保護部材１４は、例えば白板強化
ガラス等の屈折率１．４〜１．５のガラスにて構成され
る。充填材層１５は、太陽電池に形成された反射防止層
の形成材料と透光性保護部材１４の構成材料との中間の
屈折率を有する高分子材料からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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に関し、特に反射
率が低減された高効率の太陽電池モジュールとその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】住宅等の屋根の上に設置される住宅用太
陽電池モジュールや、太陽光発電所などで使用される中
ないし大規模の発電規模を持つ太陽電池モジュールは、
いわゆるスーパーストレイト構造を持つ。これは、図９
に示すように、複数の単結晶あるいは多結晶シリコンを
用いた太陽電池１をインターコネクタ２によって直並列
に配線した太陽電池アレイ３を、透光性保護部材４と、
透光性の充填材５と、絶縁性のバックシート６で層構成
にパッケージング（封止）をした構造を有し、１５０℃
程度の温度で加熱しながら、１．０Ｔｏｒｒ程度の真空
状態にした後に加圧するラミネート工程によって成形さ
れる。透光性保護部材４は、表面保護の役割を兼ねるた
め、長期にわたる屋外放置に耐えられるように、白板強
化ガラスのような光透過率や耐衝撃強度に優れたものが
使用される。また、充填材５は、耐湿性に優れた熱可塑
性高分子材料であるＥＶＡ（エチレンビニルアセテート
共重合体）や、光透過性に優れたＰＶＢ（ポリブチラー
ル）が使用されている。さらに、バックシート６には、
絶縁性と気密性に優れたＰＶＦ（フッ化ビニル高分子材
料）で両面をコートされたメタルシートなどが用いられ
る。

【０００３】

【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において使用されるＥＶＡやＰ
ＶＢの屈折率は１．４０〜１．５０程度であり、透光性
保護部材として用いる白板ガラス（屈折率１．４６程
度）と屈折率がほとんど変わらない。そして、太陽電池
に取り付けられる反射防止膜は、窒化珪素膜や金属酸化
膜、無機化合物膜など屈折率が１．９以上のものが多い
ことから、ＥＶＡ、ＰＶＢを充填材としたとき、モジュ
ール全体の反射率低減に何ら寄与しない。

【０００４】本発明の課題は、充填材の材質選択により
モジュールの反射率をさらに下げ、全体の発電効率向上
を図ることができる太陽電池モジュールと、その製造方
法とを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記の課
題を解決するために、本発明の太陽電池モジュールは、
各々受光面上に反射防止層が形成された複数の太陽電池
を受光面が上となるよう配列した太陽電池アレイと、太
陽電池アレイとの間に充填隙間を隔てて配置される透光
性保護部材と、充填隙間を充填することにより、太陽電
池アレイと透光性保護部材との間を封止する透光性の充
填材層とを含み、充填材層の材質として、反射防止層の
形成材料と透光性保護部材の構成材料との中間の屈折率
を有する材料を用いることを特徴とする。

【０００６】上記本発明の太陽電池モジュールの構成に
よると、充填材層の材質として、反射防止層の形成材料
と透光性保護部材の構成材料との中間の屈折率を有する
材料を用いたので、モジュール全体の反射率を下げるこ
とができ、全体の発電効率が向上する。

【０００７】また、本発明の太陽電池モジュールの製造
方法は、上記本発明の太陽電池モジュールを製造するた
めに、未硬化状態の透光性高分子材料を太陽電池アレイ
と透光性保護部材との間に形成される充填隙間に充填
し、その後、透光性高分子材料を硬化させて太陽電池ア
レイと透光性保護部材との間を封止する充填材層を形成
することを特徴とする。この方法によると、太陽電池ア
レイと透光性保護部材との間を、充填材層により確実に
封止することができ、耐候性の向上を図ることができ
る。

【０００８】透光性高分子材料が熱硬化性高分子材料で
ある場合、充填材層は、未硬化状態の透光性高分子材料
を加熱硬化させる工程、あるいは紫外線や電子線などの
放射線よって硬化させる工程により形成できる。また、
透光性高分子材料が熱可塑性高分子材料である場合、充
填材層は、シート状、粉末状あるいはペレット状に加工
された熱可塑性高分子材料を、加熱によって溶融し、充
填材層に成型する工程により形成できる。さらに、溶剤
に可溶な樹脂を用いる場合は、未硬化状態の透光性高分
子材料を、該透光性高分子材料を溶剤により希釈した塗
料とし、該塗料をスプレーガンなどの塗布手段によって
皮膜化することにより充填材層となすことできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。図１は、本発明の太陽電池モ
ジュールに使用する単結晶シリコン太陽電池の一例を示
すものである。該太陽電池１１は、ｐ型シリコン単結晶
基板１０３の第二主表面ＭＰＳを受光面側として、ここ
にｎ型ドーパントを拡散させたエミッタ層１４２を形成
することによりｐ−ｎ接合部１４８が形成され、さら
に、酸化膜１４３、電極１４４，１４４及び反射防止層
１４７がこの順序で形成されている。受光面側の電極１
４４は、ｐ−ｎ接合部１４８への光の入射効率を高める
ために、例えば図２に示すようなフィンガー電極とさ
れ、さらに、内部抵抗低減のため適当な間隔で太いバス
バー電極が設けられる。反射防止層１４７の形成材料
は、屈折率１．９以上の透光性無機材料であり、例えば
窒化珪素膜や酸化チタン、酸化タンタル等の金属酸化膜
である。

【００１０】他方、図１に示すように、裏面側となる第
一主表面ＭＰＰには窒化シリコン膜１０４が形成され、
さらに、該シリコン窒化膜１０４を覆う形で裏面金属電
極層１０５が形成されている。裏面金属電極層１０５は
第一主表面ＭＰＰの略全面を覆うもので、例えばアルミ
蒸着層として構成される。裏面金属電極層１０５は、該
窒化シリコン膜１０４を膜厚方向に貫通するコンタクト
貫通部１０６を介して、下地となるシリコン単結晶基板
１０３（シリコン半導体層）と導通させるようにしてい
る。

【００１１】なお、太陽電池としては、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、あるいは化
合物半導体太陽電池も使用できるが、本発明に係る、中
〜大規模の発電規模を持つ太陽電池モジュールに用いら
れる太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池あるい
は多結晶シリコン太陽電池が好適である。

【００１２】図３は本発明の一実施形態をを示す太陽電
池モジュール断面図である。該太陽電池モジュール５０
は、複数の上記太陽電池１を受光面ＭＰＳが上となるよ
う配列した太陽電池アレイ１３と、太陽電池アレイ１３
との間に充填隙間ＰＧを隔てて配置される透光性保護部
材１４と、充填隙間ＰＧを充填することにより、太陽電
池アレイ１３と透光性保護部材１４との間を封止する透
光性の充填材層１５とを含む。複数の太陽電池１１は、
インターコネクタ１２によって直並列に配線されてい
る。なお、符号１６は、絶縁性をもつバックシートであ
る。

【００１３】透光性保護部材１４は、例えば白板強化ガ
ラス（材質的には通常のソーダガラスをベースとするも
のであり、屈折率１．４６程度である）等の屈折率１．
４〜１．５のガラスにて構成される。なお、太陽電池の
発電に寄与する波長域の光を透過し、表面保護の機能を
有するものであれば、他の材料でも構わない。

【００１４】また、充填材層１５は、反射防止層１４７
（図１）の形成材料と透光性保護部材１４の構成材料と
の中間の屈折率、具体的には屈折率１．５５〜１．９
の、太陽電池の発電に寄与する波長域の光に対する透光
性を有する高分子材料からなる。なお、本明細書におい
て高分子材料は、プラスチック等の樹脂のほか、ゴムや
エラストマーなど、狭義にはプラスチックとして分類さ
れないものも含んだ概念である。

【００１５】このような高分子材料の例としては、官能
基としてイソシアネート基もしくはイソチオシアネート
基などを有する化合物と、水酸基、メルカプト基などの
からなる活性水素化合物を反応させることによって得ら
れる含硫ポリウレタン系高分子材料を含む高分子材料が
挙げられる。

【００１６】本発明に好適な上記含硫ポリウレタン系高
分子材料として、特公平４−５８４８９号公報あるいは
特開平５−１４８３４０号公報に開示されたイソシアネ
ートとポリチオールからなる含硫ポリウレタン高分子材
料、特開平６−１９２２５０号公報に開示されたジチア
ン環を含んだポリチオールからなる含硫ポリウレタン高
分子材料、特開平１１−２３７５０１に開示されたポリ
イソチオシアネート化合物、イソシアネート基を有する
イソチオシアネート化合物とポリオール、ポリチオール
及びメルカプト基を有するヒドロキシ化合物からなる含
硫ポリウレタン系高分子材料を例示できる。これら含硫
ポリウレタン系高分子材料は熱硬化性であり、また、従
来の有機材料では達成しがたい屈折率１．７〜１．８の
充填層を実現できる。

【００１７】また、本発明に好適な含硫ポリウレタン系
高分子材料としては、特開２０００−３５２６０２に開
示されたラジカル重合性化合物からなる含硫ポリウレタ
ンを含む高分子材料を用いることもできる。これも熱硬
化性であるが、光重合開始剤を用いて、紫外線硬化する
ことが可能である。紫外線硬化法によれば硬化時間が短
くて済み、また、加熱を必要としないのでエネルギー効
率の点からも生産性向上に寄与できる。

【００１８】また、充填材層の材質として好適な透光性
高分子材料の別の例として、エピスルフィド化合物の開
環重合物に代表される、ポリスルフィド高分子材料を含
む高分子材料が挙げられる。本発明に好適な該高分子材
料として、特開平３−８１３２０号公報、特開平９−７
１５８０号公報、特開平９−１１０９７９号公報、特開
平９−２５５７８１号公報などに、エピスルフィド化合
物から得られる、屈折率が１．６０〜１．７０程度の高
分子材料が開示されている。これらの高分子材料は熱硬
化性を示す。また、従来のエポキシ樹脂などと同様の方
法により開環重合させることができ、重合後の材料中に
残存する不飽和基の量も少ないので耐候性向上に寄与す
る。

【００１９】さらに、充填材層の材質として好適な透光
性高分子材料に、ジエチレングリコールビスアリルカー
ボネートなどのポリカーボネート高分子材料、ポリスチ
レン高分子材料、不飽和ポリエステル高分子材料なども
挙げられる。ポリカーボネート高分子材料、ポリスチレ
ン高分子材料などは一般的に熱可塑性であるため、溶融
成形することにより充填材層１５を形成できる。また、
これらの高分子材料は、価格的に安価であり、コスト面
で有利である。

【００２０】なお、上記高分子材料中には、その他の要
素として、芳香環やフッ素以外のハロゲン原子などを含
んでいてもよい。これらの含有により、材料の屈折率を
さらに高めることができる。

【００２１】以上述べてきた高分子材料例の他に、この
ような高分子材料を他の高分子材料と共重合した高分子
材料、他の官能基を同時に有する高分子材料、あるいは
物理的に混合して得られる組成物も、本発明の目的を達
成するために使用することができる。

【００２２】充填材層１５の厚さは、モジュールとして
太陽電池アレイを封止する役割も兼ねているため、０．
５ｃｍ〜１０ｃｍ程度であることが好ましい。また、充
填材層１５を構成する高分子材料中に、光発電を阻害し
ない波長域を吸収するような紫外線吸収剤を含有させて
も良く、特に高分子材料中に芳香環やフッ素以外のハロ
ゲン原子を含む高分子材料は、紫外線吸収剤を添加する
ことにより、耐候性がより改善される。この場合に使用
する紫外線吸収剤としては、有機系紫外線吸収剤、無機
系紫外線吸収剤が挙げられる。有機系紫外線吸収剤とし
て好ましいものとしては、ベンゾフェノン系、サルチレ
ート系、ベンゾトリアゾール系、及びアクリロニトリル
系紫外線吸収剤等が挙げられる。そうした有機系紫外線
吸収剤の具体的例としては、２−ヒドロキシ−４−メト
キシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクト
キシベンゾフェノン、及び２−（２−ヒドロキシ−５−
ｔ−オクチルフェニル）−ベンゾトリアゾールを挙げる
ことができる。無機系紫外線吸収剤の好ましいものとし
てはＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２を挙げるこ
とができる。これらの紫外線吸収剤は、実際の太陽光に
含まれる３５０ｎｍ以上の波長の光に対してはほとんど
吸収が無く、発電効率を下げることなく高分子材料の耐
候性を改善することができる。

【００２３】また、高分子材料中に、シランカップリン
グ剤、チタネートカップリング剤を配合して、透光性保
護部材１４や太陽電池１１との接着性の増大をはかって
もよい。

【００２４】次に、絶縁性を持つバックシート１６は、
透湿性が低く、経時劣化の少ない、Ｔｅｄｌｅｒ（Ｄｕ
Ｐｏｎｔ社製）などに代表されるＰＦＶ（ポリフッ化ビ
ニル高分子材料）で金属のシートを挟んだものを用いる
ことができる。なお、図３の構成では、太陽電池アレイ
１１の背面側が、充填材層１５と同じ透光性高分子材料
にて一体的に充填されているが、図４に示すように、背
面側の層１７を他の透明もしくは不透明な高分子材で構
成しても良い。

【００２５】また、入射光をモジュール内に閉じこめる
という観点からは、充填材層１５が一種類の上記高分子
材料だけで構成される必要はなく、太陽電池アレイとの
隣接側において透光性保護部材との隣接側よりも屈折率
が高くなるように、層厚方向に屈折率が断続的もしくは
連続的に増加する構成とすることもできる。例えば、図
５あるいは図６に示すように、屈折率の異なる２層以上
の高分子材料層が積層された形態でとすることができ
る。

【００２６】例えば、図５においては、充填材層１５は
層１５ａ及び１５ｂの２層を含む。層１５ａは透光性保
護部材１４との隣接側に配置される、屈折率１．５５以
下の高分子材料からなる形成層であり、太陽電池の発電
に寄与する波長域の光についてはほとんど透明な高分子
材料で構成されている。このような高分子材料の例とし
て、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート共重合体）、Ｐ
ＶＢ（ポリビニルブチラール）、シリコーン高分子材
料、エポキシ高分子材料、又はアクリル高分子材料が挙
げられ、これらの屈折率は１．４〜１．５程度である。
これらの高分子材料には、耐熱性の向上のため、架橋
剤、熱酸化防止剤等を添加し、また光安定性向上のため
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。

【００２７】この場合、他方、層１５ｂは前記した屈折
率１．５５以上１．９以下の透光性高分子材料であり、
ごく薄いものでも太陽光の閉じこめ効果が得られ、例え
ば０．１μｍ以上あれば十分である。しかし、加工上の
観点から、必要に応じて０．０１ｃｍ〜１ｃｍ程度の厚
さとすることが望ましい。また、図６では、充填材層１
５を、屈折率の異なる高分子材料層１８，１９，２０，
２１を、屈折率が１８＜１９＜２０＜２１となるように
配置したもので、このように多層に積層すれば光閉じ込
め効果がさらに向上し、モジュールの反射率を下げる効
果をより高めることができる。

【００２８】また、例えば、２層以上の屈折率の異なる
高分子材料層を積層し、成型時に熱を用いて溶融させる
ことで、屈折率の異なる層の境界面を接合・拡散させ、
図７のように、屈折率が層厚方向に連続的に変化した充
填材層１５を得ることもできる。このような構成におい
ても、同様にモジュールの反射率を下げる効果が得られ
る。

【００２９】実際にモジュール５０を作製するに当たっ
ては、上記高分子材料が熱可塑性の高分子材料であれ
ば、シート、ペレット、パウダー及びその他の形状のも
のを、熱加工時に溶融、成型することにより充填材層１
５とすることができる。他方、上記高分子材料が、液状
で提供され、熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化などの方
法により硬化させて使用するものであれば、透光性保護
部材１４あるいは充填材層１８に直接塗布するか、太陽
電池アレイ１３の受光面側に塗布した後、熱、紫外線あ
るいは電子線などの放射線によって硬化させて成形すれ
ばよい。

【００３０】さらに、上記高分子材料が、固体状で溶剤
に可溶なものは、適当な有機溶剤に溶解した後、スプレ
ーガンなどで透光性保護部材１４、背面側の充填材層１
８、あるいは太陽電池アレイ１３の受光面側に吹き付け
て乾燥することにより、充填材層１５を形成することが
できる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の効果を確認するための行なっ
た実験結果について説明する。まず、実施例品と比較例
品の太陽電池モジュール試験品を、以下のようにして用
意した。（実施例品１）耐候性バックシートの上に、裏面側ＥＶ
Ａ高分子材料シート、１０ｃｍ四方のシリコン単結晶太
陽電池を２枚直列配線した太陽電池アレイを積層し、そ
の上に屈折率１．６８の熱硬化型含硫ウレタン高分子材
料を、０．１ｇ／ｃｍ^２になるように塗布し、最後に白
板強化ガラスを積層した。この際、バックシート、裏面
側ＥＶＡ高分子材料シートには、それぞれ２つのリード
取出口を開けておき、出力リードをこれらのリード取出
口から取出した。

【００３２】上述のようにして得られた積層体を、市販
されている太陽電池モジュール作成用の真空ラミネート
装置のチャンバ内に挿入し、上チャンバと下チャンバの
双方が１Ｔｏｒｒに達するまで、同時に真空引きした。
その後、ヒータ板を上昇させ、太陽電池モジュールに接
触させ１５０℃に加熱した。その後、上チャンバに大気
圧を導入し、ヒータ板とダイヤフラムとで太陽電池モジ
ュールを狭圧することにより、各要素を一体化でき、太
陽電池モジュールを作成できた。なお、ラミネートに要
した時間は２０分であった。

【００３３】（実施例品２）白板強化ガラス上にＥＶＡ
高分子材料シートを置き、その上に屈折率１．６８の熱
硬化型含硫ウレタン高分子材料を、１０ｇ／ｍ^２となる
ように塗布し、その上に実施例品１と同様の太陽電池ア
レイ、裏面側ＥＶＡ高分子材料シート及び耐候性バック
シートをこの順序で積層した。この際、バックシート及
び裏面側ＥＶＡ高分子材料シートには、それぞれ２つの
リード取出口を開けておき、出力リードをこれらのリー
ド取出口から取出した。上述のようにして得られた積層
体を、市販されている太陽電池モジュール作成用のラミ
ネート装置のチャンバ内に挿入し、上チャンバと下チャ
ンバの双方が１Ｔｏｒｒに達するまで、同時に真空引き
した。その後、ヒータ板を上昇させ、太陽電池モジュー
ルに接触させ１５０℃に加熱した。そして、上チャンバ
に大気圧を導入し、ヒータ板とダイヤフラムとで太陽電
池モジュールを狭圧することにより、各要素を一体化で
き、太陽電池モジュールを作成できた。なお、ラミネー
トに要した時間は１５分であった。

【００３４】（実施例品３）ＥＶＡ高分子材料シートの
片面に、ラジカル重合性基を分子内に有する屈折率１．
６５の含硫ウレタン高分子材料を、ラジカル重合光開始
剤と混合した後、１０ｇ／ｍ^２となるように塗布した。
その後、コンベア式紫外線照射装置を用いて、１２０Ｗ
／ｃｍの出力を有する高圧水銀灯を２基用いて紫外線を
照射し、高屈折率高分子材料（含硫ウレタン高分子材
料）を硬化させた。このときの硬化時間は６０秒程度で
あった。

【００３５】次に、白板強化ガラス上に、紫外線硬化さ
せた上記高屈折高分子材料層を有するＥＶＡシートを置
き、さらにその上に、実施例品１と同様の太陽電池アレ
イ、裏面側ＥＶＡ高分子材料シート及び耐候性バックシ
ートをこの順序で積層した。この際、バックシート、裏
面側ＥＶＡ高分子材料シートには、それぞれ２つのリー
ド取出口を開けておき、出力リードをこれらのリード取
出口から取出した。上述のようにして得られた積層体
を、市販されている太陽電池モジュール作成用のラミネ
ート装置のチャンバ内に挿入し、上チャンバと下チャン
バの双方が１Ｔｏｒｒに達するまで、同時に真空引きし
た。次いでヒータ板を上昇させ、太陽電池モジュールに
接触させ加熱した後、上チャンバに大気圧を導入し、ヒ
ータ板とダイヤフラムとで太陽電池モジュールを狭圧す
ることにより各要素を一体化でき、太陽電池モジュール
を作成できた。なお、ラミネートに要した時間は１０分
であった。

【００３６】（実施例品４）ＥＶＡ高分子材料シートの
片面に、屈折率１．６５の含硫ウレタン高分子材料を重
量比１：１にてトルエンに溶解した塗料を、スプレーガ
ンを用い高分子材料固形分で０．０１ｇ／ｃｍ^２になる
ように塗布した。その後、熱風式乾燥機を用いて、８０
℃、１分で乾燥した。白板強化ガラス上に、含硫ウレタ
ン高分子材料層が塗布されたＥＶＡシートを、塗布面を
上にして置き、その上に実施例品１と同様の太陽電池ア
レイ、裏面側ＥＶＡ高分子材料シート及び耐候性バック
シートをこの順序で積層した。この際、バックシート、
裏面側ＥＶＡ高分子材料シートには、それぞれ２つのリ
ード取出口を開けておき、出力リードをこれらのリード
取出口から取出した。

【００３７】上述のようにして得られた積層体を、市販
されている太陽電池モジュール作成用のラミネート装置
のチャンバ内に挿入し、上チャンバと下チャンバの双方
が１Ｔｏｒｒに達するまで、同時に真空引きした。その
後、ヒータ板を上昇させ、太陽電池モジュールに接触さ
せ１５０℃に加熱した。そして、上チャンバに大気圧を
導入し、ヒータ板とダイヤフラムとで太陽電池モジュー
ルを狭圧することにより、各要素を一体化でき、太陽電
池モジュールを作成できた。なお、ラミネートに要した
時間は１０分であった。

【００３８】（実施例品５）ＥＶＡ高分子材料シートの
片面に、屈折率１．６０の含硫ウレタン高分子材料を重
量比１：１にてトルエンに溶解した塗料を、スプレーガ
ンを用い高分子材料固形分で０．０１ｇ／ｃｍ^２になる
ように塗布した。その後、熱風式乾燥機を用いて、８０
℃、１分で乾燥した。それとは別に、実施例品１と同様
の太陽電池の受光面側に、屈折率１．７０の含硫ウレタ
ン高分子材料を重量比１：１にてトルエンに溶解した塗
料を、、スプレーガンを用い高分子材料固形分で０．０
１ｇ／ｃｍ^２になるように塗布した。その後、熱風式乾
燥機を用いて、８０℃、１分で乾燥した。

【００３９】そして、白板強化ガラス上に、屈折率１．
６０の含硫ウレタン高分子材料層が塗布されたＥＶＡシ
ートを、塗布面を上にして置き、その上に、屈折率１．
７０の含硫ウレタン高分子材料層がコーティングされた
太陽電池を２枚直列配線した太陽電池アレイを受光面側
（塗布面側）を下にして置き、その上に裏面側ＥＶＡ高
分子材料シート及び耐候性バックシートをこの順に積層
した。この際、バックシート、裏面側ＥＶＡ高分子材料
シートには、それぞれ２つのリード取出口を開けてお
き、出力リードをこれらのリード取出口から取出した。

【００４０】上述のようにして得られた積層体を、市販
されている太陽電池モジュール作成用のラミネート装置
のチャンバ内に挿入し、上チャンバと下チャンバの双方
が１Ｔｏｒｒに達するまで、同時に真空引きした。その
後、ヒータ板を上昇させ、太陽電池モジュールに接触さ
せ１５０℃に加熱した。そして、上チャンバに大気圧を
導入し、ヒータ板とダイヤフラムとで太陽電池モジュー
ルを狭圧することにより、各要素を一体化でき、太陽電
池モジュールを作成できた。なお、ラミネートに要した
時間は１０分であった。

【００４１】（比較例品）白板強化ガラス上にＥＶＡ高
分子材料シート、実施例品１と同様の太陽電池を２枚直
列配線した太陽電池アレイ、裏面側ＥＶＡ高分子材料シ
ート、耐候性バックシートを順に積層した。この際、バ
ックシート、裏面側ＥＶＡ高分子材料シートには、それ
ぞれ２つのリード取出口を開けておき、出力リードをこ
れらのリード取出口から取出した。上述のようにして得
られた積層体を、市販されている太陽電池モジュール作
成用のラミネート装置のチャンバ内に挿入し、上チャン
バと下チャンバの双方が１Ｔｏｒｒに達するまで、同時
に真空引きした。その後、ヒータ板を上昇させ、太陽電
池モジュールに接触させ１５０℃に加熱した。そして、
上チャンバに大気圧を導入し、ヒータ板とダイヤフラム
とで太陽電池モジュールを狭圧することにより、各要素
を一体化でき、太陽電池モジュールを作成できた。な
お、ラミネートに要した時間は１０分であった。

【００４２】（評価試験）上記のようにして得られた実
施例品１〜５及び比較例品の太陽電池モジュールに対
し、光学的特性を検討するために、モジュール形成後、
以下の反射率測定を行なった。具体的には、作成したモ
ジュールから、太陽電池部分を含む１０ｃｍ四方の部分
を切り出して、サンプルを作成し、分光反射率測定装置
によって波長変化に対する反射率を測定する。表１に、
それぞれのサンプルに対して、波長４００、６００、８
００、１０００、１２００ｎｍにて測定した反射率を示
す。またＡＭ１．５のソーラーシミュレーターを用い
て、短絡電流、開放電圧、フィルファクター、変換効率
を測定した性能評価試験結果を表２に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】次に、太陽電池モジュールの耐候性を検討
するために、以下の耐候性試験を実施した。具体的に
は、ＪＩＳ：Ｃ８９１７にＡ−５光照射試験として規定
された試験を、ＪＩＳ：Ｂ７７５３に規定されるサンシ
ャインカーボンアーク灯式耐候性試験機を用いて、規定
の条件下で５００時間照射を行ない、外観を観察する。
そして、その耐候性試験後に同様の反射率測定及び性能
評価試験を行なった。結果を表３及び表４に示す。

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】上記の結果から、以下のことがわかる。ま
ず、実施例品１〜実施例品５の太陽電池モジュール、及
び比較例品の太陽電池モジュールに関して、耐候性試験
後の外観検査では、積層体に剥離、気泡等の変化は認め
られなかった。封止性も劣化はないと考えられる。ま
た、表１に示すように、各実施例品におけるモジュール
の反射率は、短波長側ではさほど改善が見られなかった
が、８００ｎｍで４．７〜７．３％、１０００ｎｍで
５．９〜７．６％であるのに対し、比較例品の太陽電池
モジュールについてはその波長域で１１％前後であり、
実施例品では３〜５％低減することができていることが
わかる。さらに、表１及び表３に示すように、いずれの
実施例品、比較例品においても、耐候性試験後も反射率
はほとんど変化せず、長期使用に関しても劣化は見られ
なかった。また、開放電圧、短絡電流、フィルファクタ
ー、変換効率のいずれについても、表２及び表４に示す
ように、いずれの実施例品、比較例品において、耐候性
試験後も性能低下は観察されなかった。このように、本
発明の構成による太陽電池モジュールにおいては、従来
のＥＶＡを用いたラミネートによる太陽電池モジュール
と同等の耐候性を維持しつつ、モジュール反射率を低減
でき、出力電流の増大、ひいてはモジュール全体の効率
を向上できることがわかる。また、本発明の構成による
太陽電池モジュールにおいては、モジュール成型時に特
別な手段によらず、高屈折率層をモジュール内に形成で
きることも明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池の一例を示す断面模式図。

【図２】受光面側の電極形成形態の一例を示す斜視図。

【図３】本発明の太陽電池モジュールの第一実施形態を
示す断面模式図。

【図４】本発明の太陽電池モジュールの第二実施形態を
示す断面模式図。

【図５】本発明の太陽電池モジュールの第三実施形態を
示す断面模式図。

【図６】本発明の太陽電池モジュールの第四実施形態を
示す断面模式図。

【図７】本発明の太陽電池モジュールの第五実施形態を
示すを示す断面模式図。

【図８】本発明の太陽電池モジュールの第六実施形態を
示す断面模式図。

【図９】従来の太陽電池モジュールの断面構造を示す模
式図。

【符号の説明】

１１太陽電池１３太陽電池アレイ１４透光性保護部材１５充填材層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大塚寛之群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越半導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者渡部武紀群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越半導体株式会社半導体磯部研究所内 (72)発明者生島聡之群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越半導体株式会社半導体磯部研究所内Ｆターム(参考） 4F100 AA01B AG00B AK01C AK01E AK12C AK21E AK44C AK45C AK51C AK57C AK68E AL05E AR00B AR00D AS00D AT00A BA04 BA05 BA10A BA10D BA42C EH462 GB41 JB13C JB14C JK06 JN01C JN01D JN06B JN18B JN18C JN18E YY00B YY00C YY00E 5F051 AA02 AA03 BA16 BA18 DA03 EA18 FA06 FA15 FA16 HA03 JA02 JA03 JA04 JA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々受光面上に反射防止層が形成された
複数の太陽電池を受光面が上となるよう配列した太陽電
池アレイと、前記太陽電池アレイとの間に充填隙間を隔てて配置され
る透光性保護部材と、前記充填隙間を充填することにより、前記太陽電池アレ
イと前記透光性保護部材との間を封止する透光性の充填
材層とを含み、前記充填材層の材質として、前記反射防止層の形成材料
と前記透光性保護部材の構成材料との中間の屈折率を有
する材料を用いることを特徴とする太陽電池モジュー
ル。
【請求項２】前記反射防止層の形成材料が屈折率１．
９以上の透光性無機材料であり、前記透光性保護部材の構成材料は、屈折率１．４〜１．
５のガラスであり、前記充填材はそれらの中間の屈折率を有する透光性高分
子材料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。
【請求項３】前記透光性高分子材料として、屈折率
１．５５以上１．９以下のものが使用される請求項２記
載の太陽電池モジュール。
【請求項４】前記透光性高分子材料として、含硫ポリ
ウレタン系高分子材料を含む高分子材料が使用されるこ
とを特徴とする請求項２又は３に記載の太陽電池モジュ
ール。
【請求項５】前記透光性高分子材料として、ポリスル
フィド高分子材料を含む高分子材料が使用されることを
特徴とする特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記
載の太陽電池モジュール。
【請求項６】前記透光性高分子材料として、ポリカー
ボネート高分子材料、ポリスチレン高分子材料及び不飽
和ポリエステル高分子材料の少なくともいずれかを含む
高分子材料が使用されることを特徴とする請求項２ない
し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】前記充填材層は、前記太陽電池アレイと
の隣接側において前記透光性保護部材との隣接側よりも
屈折率が高くなるように、層厚方向に屈折率が断続的も
しくは連続的に増加するように構成されていることを特
徴とする請求項１ないし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】前記充填材層は、前記透光性保護部材と
の隣接側に配置される、屈折率１．５５以下の高分子材
料からなる形成層を有することを特徴とする請求項７記
載の太陽電池モジュール。
【請求項９】前記屈折率１．５５以下の高分子材料
が、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリビニルブチ
ラールの少なくともいずれかを含む高分子材料からなる
ことを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載の
太陽電池モジュールの製造方法であって、未硬化状態の
前記透光性高分子材料を前記太陽電池アレイと前記透光
性保護部材との間に形成される充填隙間に充填し、その
後、前記透光性高分子材料を硬化させて前記太陽電池ア
レイと前記透光性保護部材との間を封止する充填材層を
形成することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方
法。
【請求項１１】前記透光性高分子材料は熱硬化性高分
子材料であり、前記未硬化状態の透光性高分子材料を加
熱硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項１０記
載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】前記透光性高分子材料は熱硬化性高分
子材料であり、前記未硬化状態の透光性高分子材料を、
紫外線や電子線などの放射線よって硬化させる工程を含
むことを特徴とする請求項１０記載の太陽電池モジュー
ルの製造方法。
【請求項１３】前記透光性高分子材料は熱可塑性高分
子材料であり、シート状、粉末状あるいはペレット状に
加工された熱可塑性高分子材料を、加熱によって溶融
し、前記充填材層に成型する工程を含むことを特徴とす
る請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１４】前記未硬化状態の透光性高分子材料
は、該透光性高分子材料を溶剤により希釈した塗料であ
り、該塗料をスプレーガンなどの塗布手段によって皮膜
化することにより前記充填材層となすことを特徴とする
請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。