(57)【要約】【課題】光電変換パネルの内部への水分の浸入を低減し、信頼性の高い光電変換モジュールを提供する。【解決手段】光電変換モジュールの光電変換パネルＰＡは、前記受光面、該受光面の裏面に相当する非受光面２ａ、前記受光面と非受光面２ａとの間に位置する光電変換部１、該光電変換部１に電気的に接続された配線導体１１および非受光面２ａに開口した、配線導体１１が外部に導出される開口部１４を有する。また、この光電変換モジュールは、一主面、該一主面の裏面に相当する他主面、ならびに前記一主面および前記他主面の間を貫通する貫通孔１５ａを有し、前記一主面で開口部１４を覆うように非受光面２ａ側に配置された防湿板１５を備えている。この防湿板１５は、平面視したときに貫通孔１５ａが開口部１４に重ならないように配置されている。配線導体１１は、非受光面２ａおよび前記一主面の間において、非受光面２ａおよび前記一主面と間隙Ｋを空けて配置され、かつ貫通孔１５ａから外部に導出されている。そ間隙Ｋには、充填材２０が配置されている。
2012073926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面、該受光面の裏面に相当する非受光面、前記受光面と前記非受光面との間に位置する光電変換部、該光電変換部に電気的に接続された配線導体および前記非受光面に開口した、前記配線導体が外部に導出される開口部を有する光電変換パネルと、
一主面、該一主面の裏面に相当する他主面、ならびに前記一主面および前記他主面の間を貫通する貫通孔を有し、前記一主面で前記開口部を覆うように前記非受光面側に配置された防湿板とを備え、
該防湿板は、平面視したときに前記貫通孔が前記開口部に重ならないように配置され、
前記配線導体は、前記非受光面および前記一主面の間において、前記非受光面および前記一主面と間隙を空けて配置され、かつ前記貫通孔から外部に導出されており、
前記間隙には、充填材が配置されている、光電変換モジュール。
【請求項２】
平面視したときに、前記防湿板は、前記非受光面内に配置されており、
前記開口部は、前記貫通孔よりも、前記防湿版の中央部側に位置している、請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記配線導体には、前記一主面および前記非受光面に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記一主面および前記配線導体には、前記非受光面に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
前記非受光面および前記配線導体には、前記一主面に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項６】
前記一主面および前記非受光面には、前記配線導体に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項７】
前記防湿板は、絶縁性を有している、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光電変換モジュール。
【請求項８】
前記充填材は、乾燥剤を含んでいる、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光電変換モジュール。
【請求項９】
前記配線導体を囲うように前記他主面上に配置された枠体をさらに備える、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が注目を集めている。【０００３】
この太陽光発電に使用される光電変換モジュールでは、該光電変換モジュールに設けられた光電変換パネルの光電変換部から得られた電気をリード線等の配線導体で取り出す。この配線導体は、光電変換パネルの非受光面に配置された端子ボックスの内部に導入されている。特開２００３−２８２９１５号公報および特開２０１０−１１８３９４号公報では、端子ボックスを介して、光電変換モジュールで発電した電気を外部の回路等に接続している。
【発明の概要】
【０００４】
上述の光電変換モジュールにおいては、光電変換部に接続された配線導体（出力リード線）を端子ボックスに導入するために、光電変換パネルの非受光面側にある部材に配線導体を引き出すための貫通孔等を形成して開口部を設けている。
【０００５】
光電変換モジュールは、例えば、１０年以上の長期間にわたって屋外に設置すると、上記開口部から浸入した水分によって光電変換パネル内の光電変換部等の部材が劣化していた。これにより、光電変換モジュールの出力の低下が発生する場合があった。
【０００６】
本発明の一つの目的は、光電変換パネルの内部への水分の浸入を低減し、信頼性の高い光電変換モジュールを提供することにある。
【０００７】
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールは、光電変換パネルを備えている。この光電変換パネルは、受光面、該受光面の裏面に相当する非受光面、前記受光面と前記非受光面との間に位置する光電変換部、該光電変換部に電気的に接続された配線導体および前記非受光面に開口した、前記配線導体が外部に導出される開口部を有する。また、この光電変換モジュールは、一主面、該一主面の裏面に相当する他主面、ならびに前記一主面および前記他主面の間を貫通する貫通孔を有し、前記一主面で前記開口部を覆うように前記非受光面側に配置された防湿板を備えている。本実施形態において、この防湿板は、平面視したときに前記貫通孔が前記開口部に重ならないように配置されている。さらに、本実施形態において、前記配線導体は、前記非受光面および前記一主面の間において、前記非受光面および前記一主面と間隙を空けて配置され、かつ前記貫通孔から外部に導出されている。そして、本実施形態において、前記間隙には、充填材が配置されている。
【０００８】
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールによれば、開口部から光電変換部に向かって浸入する水分の量を低減することができる。これにより、光電変換モジュールの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る光電変換モジュールを非受光面側から見た斜視図である。
【図２】一実施形態に係る光電変換モジュールの一部である光電変換パネルの部分拡大断面図である。
【図３】一実施形態に係る光電変換モジュールの光電変換パネルの一部を示す斜視図である。
【図４】図１にて一点鎖線Ａ−Ａで示した位置における断面図である。
【図５】一実施形態に係る光電変換モジュールの端子ボックス近傍を模式的に示す断面図である。
【図６】他の実施形態に係る光電変換モジュールの端子ボックス近傍を模式的に示す断面図である。
【図７】光電変換モジュールおよび光電変換モジュールの端子ボックスの変形例を示す部分断面図である。
【図８】光電変換モジュールおよび光電変換モジュールの端子ボックスの変形例を示す部分断面図である。
【図９】光電変換モジュールおよび光電変換モジュールの端子ボックスの変形例を示す部分断面図である。
【図１０】光電変換モジュールおよび光電変換モジュールの端子ボックスの変形例を示す部分断面図である。
【図１１】他の実施形態に係る光電変換モジュールの一部を模式的に示す分解模式図である。
【図１２】図１１の端子ボックス近傍を模式的に示す拡大断面図である。
【図１３】光電変換モジュールの一部である光電変換部の受光面を模式的に示す平面図である。
【図１４】光電変換モジュールの受光面を模式的に示す平面図である。
【図１５】他の実施形態に係る光電変換モジュールの端子ボックス近傍を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の光電変換モジュールの実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態では、薄膜系の光電変換モジュールと結晶系光電変換モジュールとをそれぞれ説明する。
【００１１】
＜薄膜系光電変換モジュール＞
光電変換モジュールＭ１は、図１に示すように、光電変換パネルＰＡおよび該光電変換パネルの非受光面に配置された端子ボックスＢ１を備えている。
【００１２】
（光電変換パネル）
光電変換パネルＰＡは、図３および図４に示すように、光電変換部１、第１基板２、第２基板９、配線導体１１、第１封止材１２および第２封止材１３を備えている。なお、図３では、光電変換パネルＰＡの内部構造の説明を容易にするために、第２基板９を省略している。
【００１３】
光電変換部１は、図２に示すように、第１基板２の一主面上に配置されており、外部から入射される光を吸収し、光を電気に変換する機能を有している。この光電変換部１は、図２に示すように、第１基板２の一主面上において、裏面電極３、半導体層４、バッファ層５、透光性導電層６および集電電極７が順次積層されて成る。
【００１４】
第１基板２は、光電変換部１を支持する機能を有している。この第１基板２の材質としては、例えば、厚さ１〜３ｍｍ程度の青板ガラス（ソーダライムガラス）、ポリイミド樹脂などの耐熱性プラスチックまたは表面を酸化膜などの絶縁膜で被覆した厚さ１００〜２００μｍ程度のステンレスやチタンなどの金属箔が挙げられる。また、第１基板２の形状は、矩形状、円形状等の平板状を成している。
【００１５】
裏面電極３は、後述する半導体層４の光吸収に起因して発生した電荷を伝導する機能を有している。この裏面電極３の材質としては、例えば、モリブデン、チタン、タンタル等の金属、またはこれらの金属を積層させた構造体等が挙げられる。また、裏面電極３の厚みは、０．３〜２μｍ程度であればよい。
【００１６】
半導体層４は、光吸収層としての機能を有し、ｐ型半導体の導電型を有している。この半導体層４の材質としては、例えば、二セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ２）、二セレン化銅インジウム・ガリウム（ＣｕＩｎＧａＳｅ２）、セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（ＣｕＩｎＧａＳｅＳ）、二イオウ化銅インジウム・ガリウム（ＣｕＩｎＧａＳ２）または薄膜のセレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム（ＣｕＩｎＧａＳｅＳ）層を表面層として有する二セレン化銅インジウム・ガリウム（ＣｕＩｎＧａＳｅ２）等のカルコパイライト系の化合物が挙げられる。また、半導体層４の厚みは、１〜３μｍ程度あればよい。
【００１７】
バッファ層５は、半導体層４上に配置されており、半導体層４と異なる導電型を有している。すなわち、半導体層４がｐ型であれば、バッファ層５はｎ型を有している。そのため、半導体層４とバッファ層５との界面では、ｐｎ接合が形成される。バッファ層５としては、例えば、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｓｅ３、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）、および（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ等が挙げられ、ケミカルバスデポジション（ＣＢＤ）法等で形成される。ここで、Ｉｎ（ＯＨ，Ｓ）とは、Ｉｎ、ＯＨおよびＳから主に構成された化合物をいう。また、（Ｚｎ，Ｉｎ）（Ｓｅ，ＯＨ）は、Ｚｎ（亜鉛）、Ｉｎ、ＳｅおよびＯＨから主に構成された化合物をいう。また、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏは、Ｚｎ、Ｍｇ（マグネシウム）およびＯ（酸素）から主に構成された化合物をいう。
【００１８】
本実施形態において、透光性導電層６が酸化インジウムを含むのであれば、バッファ層５は、インジウムを含む形態であってもよい。これにより、バッファ層５と透光性導電層６との間での元素の相互拡散によって生じる導電率の変化を低減できる。さらに、半導体層４もインジウムを含むカルコパイライト系の材料とすれば、半導体層４、バッファ層５および透光性導電層６の各層間の元素の相互拡散による導電率やキャリア濃度の変化を低減できる。
【００１９】
また、バッファ層５は、III−VI族化合物を主成分として含んでいてもよい。これにより、光電変換部１の耐湿性が向上する。なお、III−VI族化合物とは、III−Ｂ族元素とVI−Ｂ族元素との化合物である。また、III−VI族化合物を主成分として含むというのは、バッファ層５に含まれる化合物のうち、III−VI族化合物が５０モル％以上であることである。このとき、III−VI族化合物が８０モル％以上であってもよい。さらに、バッファ層５を構成する金属元素のうち、Ｚｎ元素は５０atomic％以下であればよい。これにより、光電変換パネルＰＡの耐湿性が向上する。このとき、Ｚｎ元素は２０atomic％以下であってもよい。
【００２０】
また、バッファ層５の厚みは、１０〜２００ｎｍであればよい。これにより、直列抵抗の過度な増大が低減される。加えて、バッファ層５は、半導体層４が吸収する光の波長領域に対して光透過性を有するものであればよい。これにより、半導体層４の吸収効率を高めることができる。また、バッファ層５の抵抗率は１Ω・ｃｍ以上であればよい。これにより、リーク電流が低減される。
【００２１】
透光性導電層６は、バッファ層５上に設けられており、半導体層４の光吸収により、ｐｎ接合部位で発生した電荷を伝導する機能を有する。この透光性導電層６の材質としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウム、錫を含んだ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）またはボロン、ガリウム、インジウム、フッ素などを含んだ酸化亜鉛との化合物等が挙げられる。とりわけ、酸化亜鉛および錫を含んだ酸化インジウム錫は、他の材質に比べて、光透過率および抵抗値が優れている。また、透光性導電層６の厚みは、０．０５〜２μｍ程度である。
【００２２】
集電電極７は、透光性導電層６上に設けられており、透光性導電層６からの電荷を収集する機能を有している。集電電極７は、透光性導電層６よりも低抵抗の材質で形成すれば、効率良く電荷を収集することができる。透光性導電層６を上述した材質で形成した場合、集電電極７は、銀または銅等の金属材料で構成されていればよい。また、このような集電電極７は、例えば、スクリーン印刷等で形成することができる。
【００２３】
光電変換部１には、１つの第１基板２上に形成された各層に分離溝Ｐ１〜Ｐ３が設けられている。これにより、光電変換部１内で形成された複数の光電変換ユニットを、集電電極７の一部を用いて電気的に直列接続した態様とすることができる。このような態様では、光電変換ユニットの集積化によって出力電圧が向上する。さらに、光電変換部１の両端部には、図３に示すように、出力取り出し部８がそれぞれ設けられている。例えば、一方の出力取り出し部８は、光電変換部１の一端側に位置する裏面電極３に相当する。また、他方の出力取り出し部８は、光電変換部１の他端側に位置する透光性導電層６および集電電極７のうち少なくとも一方に位置する部位に相当する。このとき、一方の出力取り出し部８が正極となり、他方の出力取り出し部８が負極となる。そして、この一対の出力取り出し部８には、配線導体１１が電気的に接続される。すなわち、光電変換部１が配線導体と電気的に接続される。なお、出力取り出し部８は、裏面電極３に設ける場合、半導体層４およびバッファ層５等が形成されていない領域自体を出力取り出し部８とすればよい。これにより、新たに出力取り出し部８を形成する工程を削減できる。また、出力取り出し部８は、透光性導電層６に設ける場合、透光性導電層６自体または集電電極７自体を出力取り出し部８としてもよい。また、出力取り出し部８と配線導体１１との接続には、例えば、銀等の導電性粒子を含む導電性接着剤を用いればよい。これにより、接着強度を維持しつつ電気抵抗を小さくすることができる。なお、出力取り出し部８は、第１基板２上に半導体層４、バッファ層５および透光性導電層６から成る積層部を形成した後、該積層部の一部を除去し、該除去部の一部まで集電電極７を延在させて形成してもよい。
【００２４】
次に、光電変換部１の製造方法の一例について説明する。
【００２５】
まず、洗浄した青板ガラスなどの第1基板２の外周部から内側に３〜１０ｍｍ程度を除く略全面にモリブデン等の金属をスパッタリング法で成膜し、裏面電極３を形成する。次いで、裏面電極３の所望の位置にＹＡＧレーザ等を照射して分割溝Ｐ１を形成し、裏面電極３をパターニングする。その後、パターニングされた裏面電極３上に半導体層４をスパッタリング法、蒸着法または印刷法などを用いて成膜する。次に、半導体層４上にバッファ層５をＣＢＤ法等で成膜する。次いで、スパッタリング法または有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）等でバッファ層５上に透光性導電層６を成膜する。次に、メカニカルスクライビング等で分割溝Ｐ２および分割溝Ｐ３を形成し、半導体層４、バッファ層５および透光性導電層６をパターニングする。次いで、透光性導電層６上にスクリーン印刷法等で金属ペーストを塗布した後、焼成して集電電極７を形成する。
【００２６】
第２基板９は、光電変換部１を外部環境から保護する機能を有している。また、光電変換パネルＰＡでは、図４に示すように、第２基板９側から主として光が入射されるため、第２基板９が受光面９ａを有している。一方で、光電変換パネルＰＡでは、第１基板２の一主面の裏面に相当する他主面が非受光面２ａとなる。なお、非受光面とは、主として光電変換に寄与する光が入らない面を指すものであり、全く光が入射しないことを意味するものではない。また、第２基板９の形状および材質は、白板強化ガラスの他に、第１基板２と同等のものを利用できる。
【００２７】
配線導体１１は、出力取り出し部８から得た電気を外部に導出する機能を有している。このような配線導体１１は、例えば、厚さ０．１〜０．５ｍｍ程度、幅が１〜７ｍｍ程度の銅（Ｃｕ）などの金属箔が挙げられる。また。この金属箔の表面には、錫、ニッケルまたはハンダなどをコーティングしてもよい。これにより、出力取り出し部８との電気的な接続が良好になる。
【００２８】
また、第１基板２には、非受光面２ａに向かって開口する開口部１４が設けられている。この開口部１４は、第１基板２の一主面から他主面（非受光面２ａ）に向かって形成された孔部である。これにより、配線導体１１は、開口部１４を通り外部に導出される。この開口部１４は、光電変換部１を形成する前に予め設けておいてもよいし、光電変換部１を形成した後に設けてもよい。開口部１４は、第１基板２の材質がガラスやプラスチックまたはステンレスなどの金属の場合は、ドリルなどを用いる機械加工法やＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザなどによるレーザ加工法で形成できる。
【００２９】
第１封止材１２は、第１基板２および第２基板９を接着しつつ光電変換部１を保護する機能を有し、光電変換部１を覆うように配置されている。また、第１封止材１２は、透光性を有している。このような第１封止材１２の材質としては、例えば、共重合したエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと略する）を主成分とする樹脂が挙げられる。この場合、ＥＶＡには、樹脂の架橋を促進すべく、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤が含まれていてもよい。
【００３０】
第２封止材１３は、第１基板２および第２基板９の外周部に配置されている。本実施形態において、第２封止材１３は、第１基板２と第２基板９との間に配置されているが、第１基板２および第２基板９の外周側面も覆うように配置されていてもよい。この第２封止材１３は、光電変換部１への水分等の浸入を低減する機能を有している。このような第２封止材１３は、乾燥剤を含む樹脂で構成されていてもよい。このような樹脂としては、例えば、ブチルゴム、ウレタンおよびポリウレタン等が挙げられる。また、乾燥剤としては、乾燥剤は、浸入してきた水分を物理的もしくは化学的に吸着または吸収する機能を有している。このような乾燥剤としては、例えば、無水化合物、クレイ、ゼオライト、ポーラスガラスなどのモレキュラーシーブ、シリカゲルや、塩化カルシウム、硫化マグネシウム、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウムなどが挙げられる。
【００３１】
次に、光電変換パネルＰＡの製造方法の一例について説明する。まず、上述したように第１基板２上に光電変換部１を形成する。次いで、光電変換部１の出力取り出し部８に配線導体１１を取り付ける。配線導体１１と出力取り出し部８とを接続する部材は、配線導体１１および出力取り出し部８の材質に応じて適宜設定すればよい。例えば、モリブデンを含む裏面電極３の一部を出力取り出し部８として用いるのであれば、インジウムを含有したハンダで接続できる。また、ＩＴＯを含んでなる透明導電層６の一部を出力取り出し部８として用いるのであれば、エポキシ樹脂等に銀などのフィラーを混練した導電性接着剤で接続できる。また、出力取り出し部８が銀または銅で形成されていれば、予め、配線導体１１に設けたハンダで接続できる。
【００３２】
次に、図３に示すように、光電変換部１の外周に配置された配線導体１１を開口部１４の方向に適宜折り曲げるとともに、開口部１４を介して、非受光面２ａ側に導出する。次いで、光電変換部１の周囲の第１基板２上に、幅Ｔを有する第２封止材１３を塗布する。次に、光電変換部１上に、厚さ０．１〜０．６ｍｍ程度のシート状の第１封止材１２、第２基板９の順で配置して積層する。最後に、これらの積層体をラミネート装置にセットし、減圧下にて加圧しながら例えば１００〜２００℃程度で１５〜６０分程度保持し、ＥＶＡを軟化および架橋させて積層体を一体化して光電変換パネルＰＡを作製する。なお、第２封止材１３は、第１基板２上に塗布してもよいし、予めテープ状に形成したものを第１基板２または第２基板９上に設置してもよい。
【００３３】
（端子ボックス）
端子ボックスＢ１は、図５に示すように、光電変換パネルＰＡの非受光面２ａに取り付けられる。端子ボックスＢ１は、防湿板１５と、枠体１６と、蓋体１７とを備えている。
【００３４】
防湿板１５は、一主面が非受光面２ａと対向するように配置されている。また、本実施形態に係る防湿板１５では、一主面の裏面に相当する他主面に台座１８およびターミナル１９等が実装されている。防湿板１５は、水分を透過しにくい材料で構成されている。すなわち、防湿板１５は、全く水分を透過しない部材ではない。また、防湿板１５は、絶縁性を有しているとよい。これにより、配線導体１１との接触による短絡の発生が低減される。また、防湿板１５は、配線導体１１および非受光面２ａに圧着されるため、当該圧着に耐えうる強度の材料を選択するとよい。このような材料としては、水分を透過しにくく、比較的高い強度と絶縁性を有するガラス系の材料がよい。また、他の材料としては、ポリエチレン等の透湿性の少ない樹脂を用いることもできる。このような樹脂を用いる場合は、上記樹脂層の間に金属層を介したものを利用してもよい。これにより、水分の透過がより低減される。また、防湿板１５には、金属板に樹脂またはガラス等を被覆したものを用いてもよい。
【００３５】
また、防湿板１５には、防湿板１５の一主面から防湿板１５の他主面に貫通する貫通孔１５ａが設けられている。この貫通孔１５ａは、配線導体１１を防湿板１５の他主面上に設けたターミナル１９まで導くために利用される。すなわち、配線導体１１は、貫通孔１５ａを介してターミナル１９側に導出される。
【００３６】
そして、光電変換モジュールＭ１において、防湿板１５は、一主面で開口部１４を覆うように配置されている。このように、本実施形態では、開口部１４を塞ぐように防湿板１５を配置しているため、防湿板１５を設けない形態に比べて、開口部１４への水分の浸入口を小さくすることができる。このような水分は、防湿板１５の周囲に位置する枠体１６と光電変換パネルＰＡとの接合部Ｃから浸入しやすい。しかしながら、本実施形態では、接合部Ｃから開口部１４までの距離Ｓ１を大きくすることができるため、水分の浸入をより低減することができる。
【００３７】
また、防湿板１５は、該防湿板１５を平面視したときに、貫通孔１５ａが開口部１４に重ならないように配置されている。これにより、防湿板１５を平面視したときに、貫通孔１５ａと開口部１４との間に距離Ｓ２が生じる。このような距離Ｓ２があれば、貫通孔１５ａ側から浸入してくる水分が開口部１４に到達しにくくなる。なお、貫通孔１５ａ側から浸入してくる水分は、主として、枠体１６と蓋体１７との接合部から入ってくる水分である。
【００３８】
また、配線導体１１は、図５に示すように、光電変換パネルＰＡの非受光面２ａおよび防湿板１５の一主面の間に配置されている。このとき、配線導体１１は、非受光面２ａおよび防湿板１５と間隙Ｋを空けて配置されており、この間隙Ｋ内に、充填材２０が配置されている。
【００３９】
充填材２０は、光電変換パネルＰＡの非受光面２ａに防湿板１５が接着できる材料で構成される。このような材料としては、例えば、ブチルゴム（ポリイソブテン−イソプレン）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンまたはポリイソブチレン等のポリオレフィン系樹脂が挙げられる。また、上記材料は、防湿性および絶縁性に優れている。
【００４０】
また、充填材２０には、粘度および色の調整のために、フィラーが含有されていてもよい。このようなフィラーとしては、例えば、チョーク、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、カオリンまたはマイカ等が挙げられる。また、充填材２０には、酸化による劣化を低減するための酸化防止剤が含有されていてもよい。このような酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミンまたはチオエーテルなどが挙げられる。
【００４１】
また、充填材２０には、乾燥剤が含有されていてもよい。乾燥剤は、第２封止材１３に含有される乾燥剤と同等のものを用いることができる。
【００４２】
なお、充填材２０の材料は、上述の第２封止材１４と同等のものを用いることもできる。このように、本実施形態では、間隙Ｋに充填材２０が配置されているため、接合部Ｃから開口部１４に至る水分の浸入をより低減できる。
【００４３】
なお、第２封止材１３と充填材２０とを同じ材料で形成する場合には、距離Ｓ１は、光電変換パネルＰＡの第２封止材１３の幅Ｔよりも大きくしてもよい。これにより、水分の浸入がより低減される。
【００４４】
また、本実施形態では、配線導体１１に凸部１１ａが形成されている。この場合、この凸部１１ａの少なくとも先端以外は、充填材２０に接触している。これにより、防湿板１５あるいは非受光面２ａと配線導体１１との間により多くの充填材２０が配置されるようになる。これにより、充填材２０による水分浸入の低減効果がより高まる。このような凸部１１ａを有する配線導体１１は、例えば、凹凸形状を有する型を押し付けることによるエンボス加工を施すことによって形成できる。また、凸部１１ａの形状は、配線導体１１の幅方向と略平行の長尺状、もしくはランダムに形成された島状等であればよく、その高さは０．１〜３ｍｍ程度である。なお、このような凸部１１ａを有する配線導体１１は、配線導体１１自体が屈曲して波状を成している形態をも含む。
【００４５】
枠体１６は、配線導体１１を囲うように防湿板１５の外周上に配置されている。また、蓋体１７は、枠体１６の上面に配置される。枠体１６および蓋体１７の材質としては、例えば、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）または変性ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）等の樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、長期的な屋外環境に対する耐久性および絶縁性に優れている。
【００４６】
台座１８は、端子ボックスＢ１内の中央部付近において、防湿板１５の他主面に配置されている。この台座１８は、配線導体１１が電気的に接続されるターミナル１９を支持している。このような台座１８の材質としては、例えば、上述の枠体１６および蓋体１７と同様に変性ＰＰＥまたは変性ＰＰＯ等の樹脂が挙げられる。
【００４７】
ターミナル１９は、配線導体１１からの電気をケーブル２１に導く機能を有している。このターミナル１９には、例えば、厚さ０．５〜２ｍｍ程度の短冊状の銅で構成されており、ネジ２２ａで防湿板１５に固定されている。
【００４８】
ケーブル２１は、光電変換モジュールＭ１で発電された電気を外部の負荷まで導く機能を有している。このケーブル２１は、一端がネジ２２ｂでターミナル１９に固定されており、他端が上記負荷の回路等に電気的に接続されている。このようなケーブル１９は、例えば、銅製の細線５〜２０本程度から成る断面積３．５ｍｍ２程度の撚り線の芯線をポリエチレンや塩化ビニル等で被覆したものを利用できる。
【００４９】
次に、端子ボックスＢ１の光電変換パネルＰＡへの取り付け方法の一例を説明する。まず、開口部１４から導出された配線導体１１を光電変換パネルＰＡの非受光面２ａに沿うように所定の方向へ折り曲げる。次に、非受光面２ａと防湿板１５の一主面との間に充填材２０を塗布し、防湿板１５を光電変換パネルＰＡに固定する。このとき、充填材２０は、配線導体１１と非受光面２ａとの間および配線導体１１と防湿板１５の一主面との間の間隙Ｋにそれぞれ配置されるように塗布する。次いで、配線導体１１の端部を、貫通孔１５ａを介して防湿板１５の他主面上まで引き出し、貫通孔１５ａから導出した配線導体１１の端部をハンダ等でターミナル１９に固定する。なお、防湿板１５と枠体１６とは、予め、接着材等で固定されたものを用いてもよいし、防湿板１５を固定してから別途枠体１６を防湿板１５に固定してもよい。
【００５０】
次いで、ケーブル２１を枠体１６の側面の導入口から端子ボックスＢ１の内部に挿入し、圧着端子等が取り付けられたケーブル２１端部の導線部をネジ２２ｂでターミナル１９に固定する。このとき、枠体１６の導入口には、水分の浸入を低減するパッキン２３を設けてもよい。最後に、蓋体１７を取り付けてネジ等で固定する。なお、蓋体１７を取り付け前に、端子ボックスＢ１内部にシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等のポッティング材を充填してもよい。これにより、外部から浸入した水分によってターミナル１９などの金属部分における錆の発生を低減できる。
【００５１】
また、光電変換モジュールＭ１は、図５に示すように、防湿板１５が光電変換パネルＰＡの非受光面２ａ内に配置されている場合には、開口部１４は、貫通孔１５ａよりも、防湿版１５の中央部側に位置していてもよい。これにより、例えば、図６に示されたように、開口部１４が貫通孔１５ａよりも防湿板１５の外側に位置している形態（端子ボックスＢ１ａ）に比べて、接合部Ｃからの水分が開口部１４に浸入しにくくなる。さらに、図５に示された形態では、開口部１４から光電変換パネルＰＡの外周側に向かって導出された配線導体１１が端子ボックスＢ１内で防湿板１５の中央部側に向かって屈曲している。これにより、図５で示された形態は、図６に示された形態に比べて、端子ボックスを小型化しやすくなる。
【００５２】
次に、光電変換パネルＰＡ、配線導体１１および防湿板１５の変形例について説明する。図５で示された配線導体１１は、光電変換パネルＰＡの非受光面２ａおよび防湿板１５の他主面にそれぞれ向かって突出して、充填材２０と接触する凸部１１ａを設けているが、この形態に限られない。すなわち、光電変換パネルＰＡと配線導体１１との間隙Ｋおよび防湿板１５と配線導体１１との間隙Ｋにおいて、これらの部材を圧着したときに、充填材２０が上記間隙に入り込むような形態であればよい。
【００５３】
このような形態としては、図７に示すように、光電変換パネルＰＡの非受光面２ａの凸部２ｂと配線導体１１の凸部１１ａとをそれぞれ防湿板１５の一主面に向かって突出するように設けたものがある。また、他の形態としては、図８に示すように、防湿板１５の一主面の凸部１５ｂと配線導体１１の凸部１１ａとをそれぞれ光電変換パネルの非受光面２ａに向かって突出するように設けたものがある。また、他の形態としては、図９に示すように、防湿板１５の一主面の凸部１５ｂと光電変換パネルＰＡの非受光面２ａの凸部２ｂとをそれぞれ配線導体１１に向かって突出するように設けたものがある。
【００５４】
なお、上述のような充填材２０と接触する凸部は、図１０に示すように、光電変換パネルＰＡ、配線導体１１および防湿板１５のそれぞれに形成すれば、充填材２０と各部材（光電変換パネルＰＡ、配線導体１１、防湿板１５）との接触面積を大きくすることができる。また、上述したような防湿板１５および光電変換パネルＰＡは、予め、防湿板１５および第１基板２にエンボス加工等を施して凸部を形成したものを用いればよい。また、光電変換パネルＰＡ、配線導体１１および防湿板１５の各部材に設けられた凸部は、各部材の充填材２０側のほぼ全面に設けられれば、より充填材２０との接触面積を大きくすることができる。
【００５５】
＜結晶系光電変換モジュール＞
次に、結晶系光電変換モジュールの実施形態について図１１乃至図１４を用いて説明する。光電変換モジュールＭ２は、光電変換パネルＰＢおよび端子ボックスＢ２を備えている。光電変換パネルＰＢは、図１１および図１２に示すように、透光性基板３１と、複数の光電変換部３２と、隣り合う光電変換部３２同士を電気的に接続する接続導体３３とを備えている。さらに、光電変換パネルＰＢは、光電変換部３２および接続導体３３を封止する受光面側封止材３４および非受光面側封止材３５と、裏面シート３６と、配線導体３７とを備えている。なお、端子ボックスＢ２は、光電変換モジュールＭ２の非受光面に相当する裏面シート３６に取り付けられる。
【００５６】
透光性基板３１としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。上述したガラスは、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラスまたは熱線反射ガラスなどが用いられる。上述したガラスの場合、透光性基板３１の厚みは、３〜５ｍｍ程度であればよい。他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂を用いる場合、透光性基板３１の厚みは、５ｍｍ程度であればよい。
【００５７】
光電変換部３２は、図１３に示すように、平板状を成しており、例えば、厚み０．２〜０．４ｍｍ程度、大きさ１５０〜１６０ｍｍ角程度の単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等で形成されている。この光電変換部３２の内部には、ボロンなどのＰ型不純物を多く含んだP層とリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層が接しているＰN接合（不図示）が形成されている。また、光電変換部３２には、バスバー電極３８およびフィンガー電極３９が設けられている。バスバー電極３８およびフィンガー電極３９は、例えば、銀等を含む導電性ペーストをスクリーン印刷して形成される。フィンガー電極３９は、キャリアを収集する機能を有し、０．１〜０．２ｍｍ程度の幅で形成される。また、フィンガー電極３９は、光電変換部３２の一辺と平行におよそ２〜４ｍｍの間隔で多数本形成される。また、バスバー電極３８は、フィンガー電極３９で収集されたキャリアを集電する機能を有し、フィンガー電極３９と垂直に交わるように２〜３本程度形成される。また、バスバー電極３８は、接続導体３３と電気的に接続されるため、幅が１〜３ｍｍ程度で形成される。なお、バスバー電極３８の表面は、その保護と接続導体３３を取り付けやすくするために、ほぼ全面にわたりハンダをコーティングしてもよい。なお、バスバー電極３８は、光電変換部３２の非受光面側にも同様に形成されている。
【００５８】
接続導体３３は、隣り合う光電変換部３２のバスバー電極３８同士を電気的に接続し、複数の光電変換部３２を直列に接続する機能を有する。具体的に、接続導体３３は、一方の光電変換部３２の受光面に形成されたバスバー電極３８と、他方の光電変換部３２の非受光面に形成されたバスバー電極３８とを電気的に接続する。接続導体３３は、例えば、銅またはアルミニウム等の金属箔に、２０〜７０μｍ程度の厚みでハンダをコーティングしたものである。この接続導体３３の幅は、ハンダ付け時に接続導体３３自身により光電変換部３２の受光面に影を作らないように、光電変換部３２のバスバー電極３８の幅と同じ、もしくはバスバー電極３８の幅よりも小さくすればよい。接続導体３３は、隣接する光電変換部３２のバスバー電極３８同士を電気的に接続できる長さを有していればよい。このとき、接続導体３３は、光電変換部３２のバスバー電極３８のほぼ全てに重なるように接続されていてもよい。これにより、光電変換部３２の抵抗が小さくなる。例えば、１５０ｍｍ角程度の多結晶シリコン基板を有する光電変換部３２を使用する場合、接続導体３３の幅は、１〜３ｍｍ程度、その長さは２５０〜３００ｍｍ程度である。
【００５９】
受光面側封止材３４および非受光面側封止材３５は、ＥＶＡやポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機により厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。これらは、ラミネート装置により減圧下にて加熱加圧を行うことで、軟化、融着して他の部材と一体化する。なお、非受光面側封止材３５は透明でなくてもよく、光電変換モジュールの設置される周囲の設置環境に合わせ酸化チタンまたは顔料等を含有させることによって白色等に着色させてもよい。
【００６０】
裏面シート３６は、光電変換部３２等を外部から保護するとともに、外部から水分等の浸入を低減するものである。このような裏面シート３６は、例えば、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シート、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シート等が用いられる。そして、裏面シート３６には、開口部３６ａが設けられている。
【００６１】
配線導体３７は、光電変換パネルＰＢ内の光電変換部３２に電気的に接続されており、図１１および図１２に示すように、裏面シート３６の開口部３６ａから端子ボックスＢ２へ導出されている。この配線導体３７は、上述した光電変換モジュールＭ１の配線導体１１と同等のものを用いることができる。なお、光電変換モジュールＭ２に設けられた端子ボックスＢ２は、光電変換モジュールＭ１に設けられた端子ボックスＢ１と同様の構成を有している。
【００６２】
次に、光電変換モジュールＭ２の製造方法の一例について説明する。まず、図１４に示すように、光電変換部３２を接続導体３３で直列接続してマトリックス状に配置する。次いで、直列接続された光電変換部３２のうち、その両端にある光電変換部３２に配線導体３７を接続する。
【００６３】
次に、透光性基板３１、受光面側封止材３４、接続導体３３で接続された複数の光電変換部３２、非受光面側封止材３５および裏面シート３６を順次重ねて、積層体を形成する。このとき、予め非受光面側封止材３５に形成された貫通孔と裏面シート３６の開口部３６ａとから配線導体３７の一端部を裏面シート３６の裏面側に引き出す。次いで、上記積層体をラミネーター内に配置し、減圧下で加圧しながら、加熱して一体化する。このラミネート工程では、受光面側封止材３４および非受光面側封止材３５が軟化し、架橋する温度（例えば、１２０〜１６０℃程度）で、１５〜６０分程度保持することによって上記積層体が一体化している。
【００６４】
次に、裏面シート３６の裏面側へ取り出した配線導体３７の端部を端子ボックスＢ２の内部に導出する。最後に、光電変換モジュールＭ１と同様の方法で端子ボックスＢ２を裏面シート３６の上面（光電変換パネルＰＢの非受光面）に取り付ける。なお、光電変換モジュールＭ２では、光電変換パネルＰＢの破損を低減すべく、図１４に示すように、光電変換パネルＰＢの周囲に枠部４０を取り付けてもよい。
【００６５】
このような光電変換モジュールＭ２は、光電変換モジュールＭ１と同様に、外部からの水分の浸入を低減して信頼性を向上させることができる。
【００６６】
＜変形例＞
次に、本発明に係る光電変換モジュールの他の実施形態について図９を用いて説明する。図９に示された光電変換モジュールＭ３と上述した光電変換モジュールＭ１とでは、端子ボックスの構造が異なっている。具体的に、光電変換モジュールＭ３に設けられた端子ボックスＢ３は、端子ボックスＢ１と異なり、防湿板１５が端子ボックスの底面部材と別体で設けられている。すなわち、端子ボックスＢ１では、該端子ボックスＢ１の底面部材を防湿板１５としている。
【００６７】
端子ボックスＢ３では、防湿板１５が端子ボックスＢ３の底面部材と別体であるため、防湿板１５の選定の自由が増す。すなわち、端子ボックスＢ３の防湿板１５の材質は、端子ボックスＢ１の底面部材に利用される材料に限られない。それゆえ、端子ボックスＢ３の防湿板１５では、端子ボックスＢ１で利用されやすい樹脂材料に比べて耐湿性および耐久性に優れたガラスまたは金属を利用しやすい。具体的に、防湿板１５をガラスで形成する場合は、例えば、厚みが０．３〜１．０ｍｍ程度のソーダーライムガラスを用いることができる。また、防湿板１５を金属で形成する場合は、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。このとき、上記した金属の板には、樹脂またはガラス等の絶縁材をコーティングしてもよい。これにより、防湿板１５が絶縁性を有するようになる。このような防湿板１５は、例えば、端子ボックスＢ３の底面部材に嵌め込むようにすればよい。一方で、防湿板１５は、端子ボックスＢ３の底面部材にエポキシ系接着剤等で接着してもよい。
【００６８】
また、端子ボックスＢ３は、端子ボックス内に充填するポッティング材についても端子ボックスＢ１と異なっている。具体的に、端子ボックスＢ３では、２種類のポッティング材（第１ポッティング材４１および第２ポッティング材４２）を用いている点で端子ボックスＢ１と相違する。
【００６９】
第１ポッティング材４１は、配線導体１１、台座１８およびターミナル１９等を被覆するように配置されている。このような第１ポッティング材４１は、耐湿性に優れた材料を用いるとよい。このような材料としては、例えば、ブチルゴムが挙げられる。
【００７０】
第２ポッティング材４２は、第１ポッティング材４１上に配置されている。この第２ポッティング材４２は、耐熱性に優れた材料を用いるとよい。このような材料としては、例えば、シリコーン樹脂が挙げられる。シリコーン樹脂は、５０〜１００℃程度の温度においても形状が変化しにくく、耐熱性に優れている。
【００７１】
このように、２種類のポッティング材を用いた端子ボックスＢ３であれば、温度の高い環境下においても第１ポッティング材４１の流動を低減することができる。これにより、高温下における光電変換モジュールＭ３の信頼性がより向上する。
【００７２】
また、端子ボックスＢ３では、図１５に示すように、枠体１６の一部に脚部１６ａを設けてもよい。このような脚部１６ａを設ければ、光電変換パネルＰＡの非受光面２ａと防湿板１５の一主面との間に位置する充填材２０の厚みをより大きくできる。これにより、水分の浸入をより低減することができる。この脚部１６ａの高さは、例えば、１〜５ｍｍ程度であればよい。また、この脚部１６ａは、例えば、射出成型等で枠体１６と一体的に形成すればよい。
【００７３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、薄膜系光電変換モジュールでは、半導体層およびバッファ層に代えてアモルファスシリコン層を用いてもよい。また、結晶系光電変換モジュールでは、結晶シリコンに代えて微結晶シリコンを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
Ｍ１〜Ｍ３：光電変換モジュール
Ｂ１〜Ｂ３、Ｂ１ａ：端子ボックス
ＰＡ、ＰＢ：光電変換パネル
１、３２：光電変換部
２：第１基板
２ａ：非受光面
２ｂ：凸部
３：裏面電極
４：半導体層
５：バッファ層
６：透光性導電層
７：集電電極
８：出力取り出し部
９：第２基板
１１、３７：配線導体
１１ａ：凸部
１２：第１封止材
１３：第２封止材
１４：開口部
１５：防湿板
１５ａ：貫通孔
１５ｂ：凸部
１６：枠体
１６ａ：脚部
１７：蓋体
１８：台座
１９：ターミナル
２０：充填材
２１：ケーブル
２２ａ、２２ｂ：ネジ
２３：パッキン
３１：透光性基板
３３：接続導体
３４：受光面側封止材
３５：非受光面側封止材
３６：裏面シート 
３８：バスバー電極
３９：フィンガー電極
４０：枠部
４１：第１ポッティング材
４２：第２ポッティング材
【図１】
2012073926.tif 000003
【図２】
2012073926.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2012073926.tif 000010
【図９】
2012073926.tif 000011
【図１０】
2012073926.tif 000012
【図１１】
2012073926.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年10月24日(2013.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面、該受光面の裏面に相当する非受光面、前記受光面と前記非受光面との間に位置する光電変換部、該光電変換部に電気的に接続された配線導体および前記非受光面に開口した、前記配線導体が外部に導出される開口部を有する光電変換パネルと、
一主面、該一主面の裏面に相当する他主面、ならびに前記一主面および前記他主面の間を貫通する貫通孔を有し、前記一主面で前記開口部を覆うように前記非受光面側に配置された防湿板とを備え、
該防湿板は、平面視したときに前記貫通孔が前記開口部に重ならないように配置され、
前記配線導体は、前記非受光面および前記一主面の間において、前記非受光面および前記一主面と間隙を空けて配置され、かつ前記貫通孔から外部に導出されており、
前記間隙には、前記光電変換パネルの前記非受光面および前記防湿板の前記一主面に接着する充填材が配置されている、光電変換モジュール。
【請求項２】
平面視したときに、前記防湿板は、前記非受光面内に配置されており、
前記開口部は、前記貫通孔よりも、前記防湿板の中央部側に位置している、請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記配線導体には、前記一主面および前記非受光面に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記一主面および前記配線導体には、前記非受光面に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
前記非受光面および前記配線導体には、前記一主面に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項６】
前記一主面および前記非受光面には、前記配線導体に向かって突出するとともに前記充填材に接触する凸部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の光電変換モジュール。
【請求項７】
前記防湿板は、絶縁性を有している、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光電変
換モジュール。
【請求項８】
前記光電変換パネルは、前記光電変換部を支持するとともに、前記開口部が設けられた第１基板と、該第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記光電変換部を覆うように前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第１封止材と、且つ前記第１基板および前記第２基板の外周部における前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第２封止材と、を有しており、
前記防湿板と前記光電変換パネルとの接合面における外周端部から前記開口部までの距離Ｓ１が、前記第２封止材の幅Ｔよりも大きい、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の光電変換モジュール。
【請求項９】
前記配線導体を囲うように前記他主面上に配置された枠体をさらに備える、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の光電変換モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュールは、光電変換パネルを備えている。この光電変換パネルは、受光面、該受光面の裏面に相当する非受光面、前記受光面と前記非受光面との間に位置する光電変換部、該光電変換部に電気的に接続された配線導体および前記非受光面に開口した、前記配線導体が外部に導出される開口部を有する。また、この光電変換モジュールは、一主面、該一主面の裏面に相当する他主面、ならびに前記一主面および前記他主面の間を貫通する貫通孔を有し、前記一主面で前記開口部を覆うように前記非受光面側に配置された防湿板を備えている。本実施形態において、この防湿板は、平面視したときに前記貫通孔が前記開口部に重ならないように配置されている。さらに、本実施形態において、前記配線導体は、前記非受光面および前記一主面の間において、前記非受光面および前記一主面と間隙を空けて配置され、かつ前記貫通孔から外部に導出されている。そして、本実施形態において、前記間隙には、前記光電変換パネルの前記非受光面および前記防湿板の前記一主面に接着する充填材が配置されている。
【国際調査報告】
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2012073926.tif 000019
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