(57)【要約】  軽量であって、反りがなく、温度サイクル試験および結露凍結試験における耐久性が優れ、また、低コストで製造可能な太陽電池モジュールを提供する。  太陽電池セルと、該太陽電池セルを埋包する封止部材と、前面保護部材と、裏面保護部材とを備える太陽電池モジュールであって、前記裏面保護部材が、平均線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下で、厚みが６ｍｍ以下である繊維状強化材を含む板状物（ａ）からなり、且つ、前記前面保護部材が、厚みが０．０３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の透光性樹脂材料を含む板状物（ｂ）からなる太陽電池モジュール。
2012115154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルと、該太陽電池セルを埋包する封止部材と、前面保護部材と、裏面保護部材とを備える太陽電池モジュールであって、前記裏面保護部材が、温度範囲２０〜２５℃における平均線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下で、厚みが６ｍｍ以下である、繊維状強化材を含む板状物（ａ）からなり、前記前面保護部材が、厚みが０．０３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である、透光性樹脂材料を含む板状物（ｂ）からなる太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記裏面保護部材の単位面積あたりの質量が６ｋｇ／ｍ２以下である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記板状物（ａ）が更にバインダー樹脂を含む請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記繊維状強化材が無機物である請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記繊維状強化材が無機ガラスである請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記板状物（ａ）がガラスクロスとエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシシートである請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記透光性樹脂材料がアクリル樹脂である請求項１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記太陽電池セルが前記太陽電池モジュールの中立面よりも前記前面保護部材側に配置されてなる請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池モジュールに関する。より具体的には、軽量で十分な耐久性を有し、かつ低コストで製造可能な太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池モジュールは、太陽光の入射面に透明な前面保護部材を配置し、裏面側に白色または黒色等の裏面保護基板が配置されており、両者の間に透明な封止材および太陽電池セルが配置された構造を有している。一般的に、入射面に配置される透明な前面保護部材としては、太陽光線の透過率が高く、機械強度に優れた強化ガラスが、採用されている。【０００３】
また、近年では軽量化を目的として透明な樹脂シートを前面保護部材として用いることが検討されている。例えば、特許文献１には、裏面保護部材として厚みが３ｍｍ以上４ｍｍ以下のガラスエポキシ基板または紙エポキシ基板を用い、前面保護部材としてアクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂を用いた太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６６９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、強化ガラスからなる前面保護部材は、樹脂材料等に比べて比重が高いため、太陽電池モジュールとしての質量が嵩み、このような太陽電池モジュールが設置される建築物には補強工事が必要となる場合がある。また、強化ガラスからなる前面保護部材を用いた太陽電池モジュールを車両等に搭載した場合には、燃費の増加を招く可能性があり、さらに、車両の振動等によりガラスが割れる可能性等がある。【０００６】
また、特許文献１に開示された構成の太陽電池モジュールでは、製造段階で太陽電池モジュールに反りを生じる可能性がある。さらに、温度サイクル試験または結露凍結試験を実施した際に、太陽電池セルの割れや、配線部材の歪みや断線等を誘発し、不具合が生じる可能性がある。【０００７】
本発明の目的は、軽量であって、反りがなく、温度サイクル試験および結露凍結試験における耐久性が優れた太陽電池モジュールを提供することにある。また、低コストで製造可能な太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題は、以下の本発明〔１〕〜〔８〕によって解決される。【０００９】
〔１〕太陽電池セルと、該太陽電池セルを埋包する封止部材と、前面保護部材と、裏面保護部材とを備える太陽電池モジュールであって、前記裏面保護部材が、温度範囲２０〜２５℃における平均線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下で、厚みが６ｍｍ以下である、繊維状強化材を含む板状物（ａ）からなり、前記前面保護部材が、厚みが０．０３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である、透光性樹脂材料を含む板状物（ｂ）からなる太陽電池モジュール。【００１０】
〔２〕前記裏面保護部材の単位面積あたりの質量が６ｋｇ／ｍ２以下である前記〔１〕に記載の太陽電池モジュール。【００１１】
〔３〕前記板状物（ａ）が更にバインダー樹脂を含む前記〔１〕又は〔２〕に記載の太陽電池モジュール。【００１２】
〔４〕前記繊維状強化材が無機物である前記〔１〕に記載の太陽電池モジュール。【００１３】
〔５〕前記繊維状強化材が無機ガラスである前記〔１〕に記載の太陽電池モジュール。【００１４】
〔６〕前記板状物（ａ）がガラスクロスとエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシシートである前記〔１〕に記載の太陽電池モジュール。【００１５】
〔７〕前記透光性樹脂材料がアクリル樹脂である前記〔１〕に記載の太陽電池モジュール。【００１６】
〔８〕前記太陽電池セルが前記太陽電池モジュールの中立面よりも前記前面保護部材側に配置されてなる前記〔１〕に記載の太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、軽量であって、反りがなく、温度サイクル試験および結露凍結試験における耐久性が優れた太陽電池モジュールが提供される。また、低コストで製造可能な太陽電池モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの一実施形態の模式断面図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールに使用される４連太陽電池セルの模式図である。
【図３】本発明における鋼球落下試験に用いられる単一セルの太陽電池モジュールの模式図である。
【図４】本発明における中立面の概念を示す模式図である。
【図５】太陽電池セルが中立面よりも前面保護部材側に配置されている太陽電池モジュールの模式断面図である。
【図６】太陽電池セルが中立面よりも裏面保護部材側に配置されている太陽電池モジュールの模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の太陽電池モジュールを詳細に説明する。尚、本明細書において、（共）重合とは単独重合または共重合を意味し、（共）重合体とは単独重合体または共重合体を意味し、（メタ）アクリレートとはアクリレートまたはメタクリレートを意味する。
【００２０】
〔太陽電池モジュール〕
図１は、本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの断面図を模式的に示した図である。図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、前面保護部材２０、裏面保護部材３０、太陽電池セル４０、封止部材５０及び５１、並びに配線部材６０で構成されている。詳細には、太陽光線が入射する受光面側（表面側）に前面保護部材２０が設けられ、受光面側と対向する面（裏面側）に裏面保護部材３０が設けられている。前記前面保護部材２０と前記裏面保護部材３０との間には、封止部材５０と太陽電池セル４０と封止部材５１が、この順序で受光面側から積層されている。また、配線部材６０はモジュール外部へ接続可能な状態になっている。
【００２１】
図２は、太陽電池セルの接続例として、４連太陽電池セル７０を模式的に示した図である。この図において、４枚の太陽電池セル４０が配線部材６０により、２行２列に直列配線されている。
【００２２】
〔裏面保護部材〕
本発明において、裏面保護部材は、温度範囲２０〜２５℃における平均線膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下で、厚みが６ｍｍ以下である板状物（ａ）からなり、この板状物（ａ）は繊維状強化材を含んでいる。
【００２３】
裏面保護部材としては、繊維状強化材を含む成形物を用いることができる。このような成形物の一態様として、繊維状強化材とバインダー樹脂とからなる複合化物や、繊維状強化材を圧縮成形した板状物などが挙げられる。
【００２４】
繊維状強化材の形態としては、特に限定されず、一方向材、クロス、ペーパー（不織布とも称される）、ウール、マット、短繊維（カットファイバー、ミルドファイバー等とも称される）等、用途に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
繊維状強化材の種類は、特に限定されないが、Ｅ−、Ｃ−、Ｓ−、ＮＥ−、Ｔ−ガラス等に代表されるガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、シリコーンカーバイド繊維等を用いることができる。これらを単独で使用してもよく、２種以上を併用することもできる。また、２種以上をハイブリッド化すこともできる。繊維状強化材は無機物であることが好ましく、無機ガラスであることがより好ましい。
【００２６】
繊維状強化材は、カップリング剤により表面処理することができる。これによって、繊維状強化材とバインダー樹脂との親和性、密着性を向上させて、空隙形成による裏面保護部材の透明性の低下や強度の低下を抑制することができる。裏面保護部材を構成する板状物（ａ）の平均線膨張係数は、４０ｐｐｍ／℃以下の範囲内である。４０ｐｐｍ／℃を超えると、太陽電池モジュールに反りが生じ、また、温度サイクル試験や結露凍結試験の際に、太陽電池セルの割れ、配線部材の歪みや断線が発生することから好ましくない。平均線膨張係数は、３５ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。また、材料の入手の容易さの点から１ｐｐｍ／℃以上であることが好ましい。
【００２７】
裏面保護部材の厚みは６ｍｍ以下である。６ｍｍを超えると、太陽電池モジュールの軽量化が困難となるので、好ましくない。また保護部材としての役割（保護機能）を果たす観点から０．２ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
裏面保護部材の単位面積あたりの質量は、太陽電池モジュールを軽量化する観点から、６ｋｇ／ｍ２以下であることが好ましく、５．６ｋｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、５．２ｋｇ／ｍ２であることが特に好ましい。尚、「単位面積」とは、板状物（ａ）の平面における単位面積を意味する。
【００２９】
裏面保護部材を構成するバインダー樹脂の種類は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、さらに飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂や、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００３０】
裏面保護部材には、難燃剤、耐候性を付与するための助剤などを含有させることもできる。
【００３１】
板状物（ａ）の具体例としては、ガラスクロスとエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシシート等が挙げられる。また、ガラス繊維と樹脂繊維を圧縮、熱溶融などで一体化し、シート状とした材料を使用することもできる。
【００３２】
〔前面保護部材〕
本発明において、前面保護部材は、厚みが０．０３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である板状物（ｂ）からなり、この板状物（ｂ）は透光性樹脂材料を含んでいる。
【００３３】
前面保護部材を構成する透光性樹脂材料を含む板状物（ｂ）は、全光線透過率が高いものであればよく、その種類は特に限定されない。前面保護部材の全光線透過率は、太陽光の利用効率を向上させる観点から８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。
【００３４】
透光性樹脂材料としては、透光性の観点から、例えば以下の材料が挙げられる。アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、スチレン樹脂、セルロース樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂等。
【００３５】
また、透光性樹脂材料としては、耐候性の観点から、アクリル樹脂、フッ素樹脂などが好ましく、具体的には以下の単量体を１種もしくは２種以上含む（共）重合体などが挙げられる。メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｓ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、２−エトキシエチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系単量体；２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、１，１，２，２−テトラフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート等のフッ素置換（メタ）アクリレート系単量体；フッ化ビニリデン等のフルオロカーボン系単量体；エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性ジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロキシポリエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロキシエトキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（３−（メタ）アクリロキシ−２−ヒドロキシプロポキシ）フェニル）プロパン、１，２−ビス（３−（メタ）アクリロキシ−２−ヒドロキシプロポキシ）エタン、１，４−ビス（３−（メタ）アクリロキシ−２−ヒドロキシプロポキシ）ブタン、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物ジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、メチレンビスアクリルアミド等の二官能性単量体；ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリアクリレート、イソシアヌール酸エチレンオキサイド変性トリ（メタ）アクリレート等の三官能性単量体；コハク酸／トリメチロールエタン／アクリル酸の縮合反応混合物；ジペンタエリストールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリストールペンタ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート等の四官能性以上の単量体；２官能以上のウレタンアクリレート；２官能以上のポリエステルアクリレート等。
【００３６】
板状物（ｂ）には、前面保護部材の全光線透過率を低下させない範囲で、繊維状の有機物や、ガラスなどの無機物を含有することができる。繊維状物の形態は特に限定されないが、一方向材、クロス、不織布、短繊維（カットファイバー、ミルドファイバー）などが挙げられる。これらは、単独で用いても良く、２種類以上を併用することができる。
【００３７】
板状物（ｂ）は１層構造でもよく、２層または３層以上の多層構造でもよい。また、板状物を構成する樹脂材料の組成を厚み方向において段階的に変化させてもよい。例えば、表面層としてフッ素系樹脂層が配置された多層構造である場合、フッ素樹脂の特性である耐候性、防汚性を付与することができる。多層構造を形成する方法としては、共押し出し等、公知の方法を用いることができる。
【００３８】
前面保護部材には、ゴム系重合体を含有させることができる。ゴム系重合体としては、内側に１層以上のゴム層と外側にグラフト層を有する、いわゆるコアシェル型と呼ばれる積層構造をもつ多段重合により形成されたグラフト重合体を用いることができる。このゴム層は、ガラス転移温度が２５℃以下の重合体からなることが好ましい。ガラス転移温度は、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に準拠して測定することができる。
【００３９】
ゴム層を形成するゴム成分の種類は特に限定されないが、例えば以下の単量体を重合させて得られるゴムが挙げられる。アルキル（メタ）アクリレート系単量体、シリコーン系単量体、スチレン系単量体、ニトリル系単量体、共役ジエン系単量体、ウレタン結合を生成する単量体、エチレン系単量体、プロピレン系単量体、イソブテン系単量体。ゴム層は、架橋剤による架橋結合が形成され、また、ゴム層を構成するゴム系重合体とこのゴム層と隣接する層を構成する重合体との間に架橋剤による化学結合が形成されていてもよい。また、ゴム系重合体の積層構造は、３層または４層以上であってもよい。
【００４０】
ゴム層を構成する樹脂としては、特に限定されないが、例えば以下のものが挙げられる。メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等アルキル基の炭素数が１〜８であるアルキル（メタ）アクリレート、スチレン、アクリロニトリル等の（共）重合体。
【００４１】
ゴム層の形成に使用される架橋剤としては、例えば以下のものが挙げられる。エチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート等のアルキレングリコールジメタクリレート；アリルアクリレート、アリルメタクリレート、フタル酸ジアリル、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ジビニルベンゼン、マレイン酸ジアリル、トリメチロールプロパントリアクリレート、アリルシンナメート等。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用することもできる。
【００４２】
ゴム層にグラフトされるグラフト成分は、特に限定されないが、例えば以下のものが挙げられる。メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート等のアルキル基の炭素数が１〜８のアルキル（メタ）アクリレート；シクロへキシル（メタ）アクリレート等のシクロアルキル基の炭素数が３〜８のシクロアルキル（メタ）アクリレート；スチレン等の芳香族ビニル化合物；アクリロニトリル等のビニルシアン化合物等。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用することもできる。
【００４３】
ゴム層にグラフトされるグラフト成分は、そのガラス転移点Ｔｇ１がゴム層を構成する樹脂成分のガラス転移点Ｔｇ２よりも高くなるように選択するのが好ましく、例えば、Ｔｇ２は−５０〜２０℃の範囲であり、Ｔｇ１は５０〜１００℃の範囲である。
【００４４】
また、前面保護部材には、紫外線吸収剤や光安定剤等の耐光安定剤を含有させることができる。紫外線吸収剤の種類は特に限定されないが、例えば、サリシル酸化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノアクリレ−ト化合物等が挙げられる。また、光安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケ−トのようなヒンダ−ドアミン系光安定剤を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用することもできる。
【００４５】
さらに、前面保護部材には、難燃剤を含有させることができる。難燃剤の種類は特に限定されない。その他、必要に応じて、可塑剤、帯電防止剤、離型剤、染料、顔料、耐熱性向上剤、結晶核剤、流動性改良剤、導電性付与剤、界面活性剤、相溶化剤、防曇剤、発泡剤及び抗菌剤、蛍光剤等を含有させることができる。
【００４６】
前面保護部材には、表面に防汚性能、耐擦傷性を付与する為に、さらに封止部材との接着性等を制御する為に、プラズマ処理、コロナ処理、コート材の塗布などの表面処理を施すことができる。
【００４７】
前面保護部材の厚みは０．０３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。厚みが０．０３ｍｍより小さいとラミネート時に皺が発生したり、太陽電池モジュールを設置する際などの引っかき傷によって封止部材がむき出しになり、漏電につながる可能性がある。さらに、温度サイクル試験または結露凍結試験の際に、前面保護部材にひび割れが生じたりする可能性がある。一方、０．６ｍｍを超える場合は、太陽電池モジュール全体の質量が増加し、また、温度サイクル試験または結露凍結試験の際に、太陽電池セルの割れや、配線部材の歪みや断線が発生しやすいことから、好ましくない。
【００４８】
〔太陽電池セル〕
本発明における太陽電池セルは、半導体の光起電力効果を利用して発電できるものであれば特に限定されず、従来から公知のものを用いることができる。特に、発電性能と製造コストとのバランスの観点から、結晶系シリコンセルを用いることが好ましい。本発明の構成を有する太陽電池モジュールにおいて、太陽電池セルとしては、セルの割れやひびが生じやすい結晶系シリコンセルを用いることができる。例えば配線部材がセルの表裏の両面に渡っている図２で示されるような配線形式の太陽電池セルを用いることも可能である。
【００４９】
〔封止部材〕
封止部材は太陽電池セルを埋包する部材である。封止部材の形状は、特に限定されず、例えば、シート状物、液状物などを用いることができる。
【００５０】
封止部材に用いられる封止材料は、太陽電池セルを封止することができ、かつ絶縁性を有する透明樹脂であることが好ましい。封止材料の種類は特に限定はされず、例えば、エチレン−ビニルアセテート共重合体、ポリビニルブチラール、アイオノマー系樹脂、低密度ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂や、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリレート系樹脂、等の硬化性樹脂等を用いることができる。
【００５１】
〔中立面〕
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルが太陽電池モジュールの中立面よりも前面保護部材側に配置されていることが、前面保護部材側から加わる衝撃力に対する耐性の観点から好ましい。「中立面」とは、板状物の一方の面から応力を加えた際に、引張応力も圧縮応力も発生せず、負荷を受けていない面のことをいう。図４は、この図面（紙面）内の上方から下方に向けて板状物に対して応力が加えられた状態を模式的に表しており、一点鎖線が中立面８０を示している。太陽電池モジュールの横断面と中立面との交線が「中立軸」であるので、各横断面における中立軸を求めることによって、中立面を求めることができる。
【００５２】
材料力学における組合せ梁理論によれば、積層体のような複数の弾性率の異なる材を積層した組合せ梁の基準線から中立軸までの距離ｙは、以下の（式１）で与えられる。即ち、組合せ梁の上辺を基準線とした場合、ｙは上辺からの距離である。
ｙ＝ΣＥｉＢｉ／ΣＥｉＡｉ      ・・・（式１）
ただし、（式１）中の各記号は、以下を表す。
Ｅｉ：ｉ層目の部材の曲げ弾性率、
Ｂｉ：ｉ層目の部材の断面１次モーメント、
Ａｉ：ｉ層目の部材の断面積。
【００５３】
複数の材料の積層体である太陽電池モジュールに対して、前面の法線方向から、応力が加えられた場合、モジュールの内部に中立面が存在する。図５は、太陽電池セルが太陽電池モジュールの中立面８０の位置に対して前面保護部材側に存在している状態を示している。このモジュールの前面保護部材側から応力が加えられると、太陽電池セルは圧縮応力を受ける。図６は、太陽電池セルが太陽電池モジュールの中立面８０の位置に対して裏面保護部材側に存在している状態を示している。このモジュールの前面保護部材側から応力が加えられると、太陽電池セルは引張応力を受ける。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。実施例に先立ち、太陽電池モジュールの製造方法、及び、各種評価方法を説明する。尚、ＥＶＡシートはエチレンビニルアセテート共重合体製のシートを意味する。【００５５】
〔製造方法１〕太陽電池モジュール
下記の材料（１）〜（５）を順次積層させたものを、２枚の縦横各５００ｍｍ長の離型用ガラスクロスシート（本多産業（株）製、ホンダフローファブリック）で挟む。これを、太陽電池モジュールラミネーター（（株）エヌ・ピー・シー製、ＬＭ−５０Ｘ５０−Ｓ）の熱板上に設置し、真空下において温度１３５℃で１５分間、１０．３ｋＰａで真空圧着させることによって、太陽電池モジュールを得る。【００５６】
（１）前面保護部材：縦横各４００ｍｍ長のフィルムまたはシート、
（２）封止部材：縦横各４００ｍｍ長、厚み４５０μｍのＥＶＡシート（サンビック社製、ファストキュアタイプ）、
（３）２行２列に直列配線した４連太陽電池セル（Ｑセルズ社製、６インチサイズ、多結晶セル、図２参照）、
（４）封止部材：縦横各４００ｍｍ長、厚み４５０μｍのＥＶＡシート（サンビック社製ファストキュアタイプ）、及び、
（５）裏面保護部材：縦横各４００ｍｍ長のフィルムまたはシート。【００５７】
〔製造方法２〕鋼球落下試験用太陽電池モジュール
下記の材料（１）〜（５）を順次積層させたものを、２枚の縦横各５００ｍｍ長の離型用ガラスクロスシート（本多産業（株）製、ホンダフローファブリック）で挟む。これを、太陽電池モジュールラミネーター（（株）エヌ・ピー・シー製、ＬＭ−５０Ｘ５０−Ｓ）の熱板上に設置し、真空下において温度１３５℃で１５分間、１０．３ｋＰａで真空圧着させることによって、太陽電池モジュールを得る。【００５８】
（１）前面保護部材：縦横各３００ｍｍ長のフィルムまたはシート、
（２）封止部材：縦横各３００ｍｍ長、厚み０．４５ｍｍのＥＶＡシート（シーアイ化成（株）製、ＣＩＫｃａｐファストキュアタイプ）、
（３）配線した太陽電池セル１枚（ジンテック社製、６インチサイズ、厚み０．２ｍｍ、多結晶セル、図３参照）、
（４）封止部材：縦横各３００ｍｍ長、厚み０．４５ｍｍのＥＶＡシート（シーアイ化成（株）製、ＣＩＫｃａｐファストキュアタイプ）、及び、
（５）裏面保護部材：縦横各３００ｍｍ長のフィルムまたはシート。【００５９】
〔評価１〕平均線膨張係数の測定
前面保護部材と裏面保護部材の平均線膨張係数は、熱機器分析装置Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＴＭＡ８３１０（理学電気（株）製）を用いて測定する。縦１５ｍｍ、横５ｍｍの測定用サンプルを用いて、昇温速度を５℃／ｍｉｎとして、温度範囲２０℃〜２５℃における縦方向と横方向の膨張を計測する。また、基準サンプルとして石英製基準サンプルを用いてホルダーの膨張分を補正する。以下の（式２）を用いて、縦方向と横方向の線膨張係数を算出し、その平均値を平均線膨張係数とする。【００６０】
線膨張係数＝（１／Ｌｔ１）×（Ｌｔ２−Ｌｔ１）／（ｔ２−ｔ１）・・（式２）
Ｌｔ１：２０℃におけるサンプル長（ｍｍ）、
Ｌｔ２：２５℃おけるサンプル長（ｍｍ）、
ｔ２：２５（℃）、
ｔ１：２０（℃）。【００６１】
〔評価２〕外観評価
前記〔製造方法１〕の手順に従って製造された太陽電池モジュールを室温まで冷却した後に、平らなステージ上に太陽電池モジュールの中心部がステージに接地し四隅が浮くような状態で配置する。反りが生じている場合は、太陽電池モジュールの四隅とステージ面との垂直距離を、スケールを用いて測定し、平均値で表示する。この垂直距離の平均値が、５ｍｍ以下の場合は、反りのない良好な製品と判断し、５ｍｍを超える場合は、反りのある不良な製品と判断する。また、目視にて太陽電池セルの割れや皺の有無を調べる。反りがなく、かつ、外観が良好な場合は、「ランクＡ」と表記する。それ以外の場合は「ランクＢ」と表記する。【００６２】
〔評価３〕温度サイクル試験および結露凍結試験
前記外観評価を行った太陽電池モジュールを用いて、ＪＩＳ  Ｃ８９９０に定められた条件で、温度サイクル試験（ＴＣ５０）、次いで、結露凍結試験（ＨＦ１０）を実施する。具体的には、（１）最大電力値の測定（測定値Ｖ１）、（２）温度サイクル試験（ＴＣ５０）の実施、（３）最大電力値の測定（測定値Ｖ２）及び外観評価、（４）結露凍結試験（ＨＦ１０）の実施、（５）最大電力値の測定（測定値Ｖ３）及び外観評価、の順に実施する。【００６３】
最大電力値の測定は、ソーラーシミュレータＳＰＩ−ＳＵＮ  ＳＩＭＵＬＡＴＯＲ  １１１６Ｎ（ＳＰＩＲＥ社製）を用いて、２５℃の環境下、強度１０００Ｗ／ｍ２の条件で行う。ＪＩＳ  Ｃ８９９０に準拠して、各試験前後の最大電力値の差が５％以下で、かつ、外観の変化がないものを合格として「ランクＡ」と表記する。また、最大電力値の差が５％より大きい場合や、断線などで通電しない場合、または外観に変化がある場合は、不合格と評価して「ランクＢ」と表記する。【００６４】
〔評価４〕耐衝撃性の評価
前記〔製造方法２〕に従って製造された太陽電池モジュールについて、ＪＩＳ  ８９１７（１９９８）およびＪＩＳ  Ｒ３２１２（１９９８）に基づいて鋼球落下試験を実施し、鋼球落下試験の前後における最大電力値（測定値Ｖ４及びＶ５）を測定する。最大電力値の測定は、ソーラーシミュレータ（（株）エヌ・ピー・シー製）を用いて、２５℃の環境下、強度１０００Ｗ／ｍ２の条件で行う。鋼球落下試験の前後の最大電力値の差が５％以下の場合は合格とし、５％より大きい場合や断線などで通電しない場合は不合格とする。【００６５】
（実施例１）
前面保護部材としてアクリルフィルム１（三菱レイヨン（株）製、ＨＢＳ０１０Ｐ、厚み０．１０ｍｍ）を用い、裏面保護部材としてガラスエポキシシート（新神戸電機（株）製、ＫＥＬ−ＧＥＦ、厚み１．６ｍｍ）を用いた。前記〔製造方法１〕の手順に従って太陽電池モジュールを作製したところ、反りのない外観の良好なモジュールが得られた。このモジュールについて、〔評価３〕の温度サイクル試験及び結露凍結試験を実施したところ、外観の変化はなく、試験前後の最大電力値の変化も無かった。評価結果を表１に示した。【００６６】
また、上記と同様の前面保護部材及び裏面保護部材を用いて、前記〔製造方法２〕の手順に従って鋼球落下試験用の太陽電池モジュールを作製した。（式１）を用いて中立軸を求めたところ、太陽電池セルは中立面８０よりも前面保護部材側に配置されていた。このモジュールについて〔評価４〕の鋼球落下試験を実施したところ、試験前後の最大電力値の変化は２．９％であり、試験結果は合格であった。【００６７】
（実施例２）
前面保護部材としてアクリルフィルム２（三菱レイヨン（株）製、ＨＢＳ００６、厚み０．１２５ｍｍ）を用い、裏面保護部材としてガラスエポキシシート（新神戸電機（株）製、ＫＥＬ−ＧＥＦ、厚み１．６ｍｍ）を用いた。前記〔製造方法１〕の手順に従って太陽電池モジュールを作製したところ、外観が良好で反りのないモジュールが得られた。このモジュールについて、温度サイクル試験及び結露凍結試験を実施したところ、外観の変化はなく、最大電力値の変化も無かった。【００６８】
また、上記と同様の前面保護部材及び裏面保護部材を用いて、前記〔製造方法２〕の手順に従って鋼球落下試験用の太陽電池モジュールを作製した。（式１）を用いて中立軸を求めたところ、太陽電池セルは中立面８０よりも前面保護部材側に配置されていた。このモジュールについて鋼球落下試験を実施したところ、試験前後の最大電力値の変化は２．２％であり、試験結果は合格であった。【００６９】
（実施例３）
前面保護部材としてアクリルフィルム２（三菱レイヨン（株）製、ＨＢＳ００６、厚み０．１２５ｍｍ）を用い、裏面保護部材としてガラスエポキシシート（新神戸電機（株）製、ＫＥＬ−ＧＥＦ、厚み３．０ｍｍ）を用いた。前記〔製造方法１〕の手順に従って太陽電池モジュールを作製したところ、外観が良好で反りのないモジュールが得られた。このモジュールについて、温度サイクル試験及び結露凍結試験を実施したところ、外観の変化はなく、最大電力値の変化も無かった。【００７０】
（実施例４）
前面保護部材としてアクリルフィルム２（三菱レイヨン（株）製、ＨＢＳ００６、厚み０．１２５ｍｍ）を用い、裏面保護部材としてガラス長繊維と熱可塑性プラスチック（ポリプロピレン）繊維で構成された複合基材（Ｑｕａｄｒａｎｔ社製、ＳｙｍａＬＩＴＥ、厚み５．８ｍｍ）を用いた。前記〔製造方法１〕の手順に従って太陽電池モジュールを作製したところ、外観が良好で反りのないモジュールが得られた。このモジュールについて、温度サイクル試験及び結露凍結試験を実施したところ、外観の変化はなく、最大電力値の変化も無かった。【００７１】
また、上記と同様の前面保護部材及び裏面保護部材を用い、前記〔製造方法２〕の手順に従って鋼球落下試験用の太陽電池モジュールを作製した。（式１）を用いて中立軸を求めたところ、太陽電池セルは中立面８０よりも前面保護部材側に配置されていた。このモジュールについて鋼球落下試験を実施したところ、試験前後の最大電力値の変化は１．０％であり、試験結果は合格であった。【００７２】
（実施例５）
ベンジルメタクリレート（三菱レイヨン（株）製）３９質量部、メチルメタクリレート（三菱レイヨン（株）製）５１質量部、オペンチルグリコールジメタクリレート（新中村化学（株）製）１０質量部、光重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社、イルガキュア１８４）０．３質量部、離型剤としてジオクチルスルホ琥珀酸ナトリウム（三井サイアナミッド（株）製、エアロゾルＯＴ−１００）０．０５質量部を添加した後、均一溶解させて系内の溶存酸素と気泡を抜くために減圧脱泡させて、光硬化液１を得た。この硬化液１を硬化させた硬化物は屈折率１．５２を示した。【００７３】
光硬化液１中に、厚み２２０μｍ、屈折率１．５２のＣガラス製ガラスクロス（モリマーエスエスピー社製、ＹＣＭ２２０６Ｎ１１）を２枚重ねたものを浸漬させて減圧脱泡させた。続いて、浸漬させたガラスクロスを取り出し、２枚のＰＥＴフィルム（帝人デュポンフィルム（株）製、テイジンテトロンフィルム、厚み０．０３８ｍｍ）の間にはさみ、３０００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光で硬化させた。続いて、１３０℃のオーブンで３０分間加熱することで、厚み０．６ｍｍのガラス繊維複合シート１（全光線透過率９０％以上）を得た。【００７４】
次いで、前面保護部材としてこのガラス繊維複合シート１を用い、また、裏面保護部材としてガラスエポキシシート（新神戸電機（株）製、ＫＥＬ−ＧＥＦ、厚み１．６ｍｍ）を用い、前記〔製造方法１〕の手順に従って太陽電池モジュールを作製した。外観が良好で反りのないモジュールが得られた。このモジュールについて、温度サイクル試験及び結露凍結試験を実施したところ、外観の変化はなく、最大電力値の変化も無かった。【００７５】
（比較例１）
この比較例は、前面保護部材の厚みが０．６ｍｍより大きく、かつ、裏面保護部材が繊維状強化材を含まない例である。【００７６】
前面保護部材および裏面保護部材としてアクリルシート（三菱レイヨン（株）製、ＭＲ２００、厚み１．５ｍｍ）を用い、前記〔製造方法１〕の手順に従って太陽電池モジュールを作製したところ、外観が良好で反りのないモジュールが得られた。このモジュールについて、温度サイクル試験を実施したところ、太陽電池セルに割れが生じ、配線部材に断裂が生じた。最大電力値は、計測不可能であった。【００７７】
（比較例２）
この比較例は、裏面保護部材が繊維状強化材を含まない例である。【００７８】
前面保護部材としてアクリルフィルム２（三菱レイヨン（株）製、ＨＢＳ００６、厚み０．１２５ｍｍ）を用い、また、裏面保護部材としてアルミニウムと樹脂との積層板（積水樹脂プラメタル社製、プラメタル、厚み０．５ｍｍのアルミニウム層／厚み３．０ｍｍの樹脂層／厚み０．５ｍｍのアルミニウム層の３層構造、積層板総厚み４．０ｍｍ）を用いた。前記〔製造方法１〕の手順に従って太陽電池モジュールを作製したところ、外観が良好で反りのないモジュールが得られた。このモジュールについて、温度サイクル試験を実施したところ、最大電力値の変化は小さかったが、アルミニウム層に皺が生じた。次いで、結露凍結試験を実施したところ、配線部材に断裂が生じ、最大電力値は計測不可能であった。
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の太陽電池モジュールは、軽量であって、反りがなく、温度サイクル試験および結露凍結試験における耐久性が優れ、かつ低コストで製造できることから、家屋用、車載用、小型機器等用の太陽電池モジュールとして、好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０    太陽電池モジュール
２０    前面保護部材
３０    裏面保護部材
４０    太陽電池セル
５０    封止部材１
５１    封止部材２
６０    電極部材
７０    ４連太陽電池セル
８０    中立面
８０’  中立軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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