(57)【要約】【課題】「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」において、薄膜系太陽電池素子と金属配線との間の絶縁を担保している絶縁樹脂材が、砂漠地帯等における長期使用の間に光劣化を起こして絶縁破壊が起きてしまうリスクを低減させること。【解決手段】薄膜系太陽電池素子３の非受光面である背面側に絶縁樹脂材５を間に介して金属配線３３が配置されている、両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール１０において、封止材シート１を、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、総厚さが６００μｍ以下である樹脂シートであって、該樹脂シートは、ゲル分率が０％であり、全層における融点が８０℃以上１１５℃以下であって、封止材シート１には紫外線吸収剤又は白色顔料が含有されている、薄膜系太陽電池モジュールとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明前面ガラス基板と、
前記透明前面ガラス基板の背面側の表面に積層配置されている薄膜系太陽電池素子と、
封止材シートと、
透明背面ガラス基板と、が、順次積層されていて、
前記薄膜系太陽電池素子の非受光面である背面側に絶縁樹脂材を間に介して金属配線が配置されている、
薄膜系太陽電池モジュールであって、
前記封止材シートが、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、総厚さが６００μｍ以下である単層又は多層の樹脂シートであって、該樹脂シートは、ゲル分率が０％であり、全層における融点が５５℃以上１１５℃以下であって、
前記封止材シートには紫外線吸収剤又は白色顔料が含有されている、
薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記封止材シートには紫外線吸収剤が含有されていない、請求項１に記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記封止材シートには白色顔料が含有されていない、請求項１に記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記封止材シートが、
コア層と、両最表面に配置されるスキン層と、を含む多層の樹脂シートであって、
前記コア層の融点が９０℃以上１１５℃以下であり、
前記スキン層の融点が５５℃以上７０℃以下である、
請求項１から３のいずれかに記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記コア層は、密度が０．９００ｇ／ｃｍ３以上０．９３０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、
前記スキン層は、密度が０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．８９９ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする、
請求項４に記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記絶縁樹脂材がポリエチレンテレフタレートからなる請求項１から５のいずれかに記載の薄膜系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、薄膜系太陽電池素子を実装した太陽電池モジュール（本明細書において、「薄膜系太陽電池モジュール」と言う）であって、尚且つ、両最表面に透明なガラス基板が配置されている、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、クリーンなエネルギー源としての太陽電池が注目されている。太陽電池素子には、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製する結晶シリコン太陽電池素子の他、アモルファスシリコンや微結晶シリコンをガラス等の基板上に１μｍ程度の極薄のシリコン膜を成形して作成する薄膜系太陽電池素子がある。
【０００３】
薄膜系太陽電池素子は、軽量であることによる設置場所の自由度や、材料コストが少なくなることによる経済性において、結晶シリコン太陽電池素子よりも有利である。そして、薄膜系太陽電池素子は、結晶シリコン太陽電池と比較した場合、高温条件下で変換効率が低下しにくく、砂漠地帯等の高温地帯に設置する太陽電池としての適性という面においても、結晶シリコン太陽電池に対しての優位性を有する。これらの様々な優位性により、近年、薄膜系太陽電池素子を用いた薄膜系太陽電池モジュールの需要が世界的に拡大する傾向にある。
【０００４】
近年、需要拡大傾向にある薄膜系太陽電池モジュールの一般的な層構成は、図１に示す通りであり、透明前面ガラス基板２、薄膜系太陽電池素子３、封止材シート１、透明背面ガラス基板４と、が、順次積層されている構成を、その基本的な層構成とする。又、薄膜系太陽電池モジュール１０においては、多くの場合において、同じく図１に示すように、薄膜系太陽電池素子３の背面側を横切って配置される集電用の金属配線３３と、薄膜系太陽電池素子３の電極との間に、ポリエステル系の樹脂テープ等からなる絶縁樹脂材５を介在させることによって、両者間の絶縁を保持している。
【０００５】
図１に示す層構成からなる薄膜系太陽電池モジュール１０においては、透明前面ガラス基板に積層配置される薄膜系太陽電池素子３を封止する封止材シート１に、耐熱性と良好なモールディング特性とがバランス良く高い水準で要求される。このような要求に応えうる封止材シートとして、三層構成からなる多層シートにおけるコア層（中間層）を相対的に密度が高く弾性が小さい樹脂とした熱可塑系のポリエチレン封止材シート（特許文献１参照）や、上記構成の多層シートであって、コア層の融点を一定以上とした上で、スキン層に所定量範囲のシラン変性ポリエチレン系樹脂を含有させた熱可塑系のポリエチレン封止材シート（特許文献２参照）等、薄膜系太陽電池モジュールへの使用を想定して組成や構成が最適化された各種の封止材シートの開発が進んでいる。
【０００６】
一方で、薄膜系太陽電池モジュールは、多くの場合、上記のように、両最表面に透明なガラス製の基板（透明前面ガラス基板２、透明背面ガラス基板４）が配置されている。このような層構成は、例えば、薄膜系太陽電池モジュール以外の多くの太陽電池モジュールで多く見られる裏面側の保護シートを樹脂シートで構成する構成と比較して、モジュール内への水分の侵入を防ぐ水蒸気バリア性において格段の優位性を有する。このため、このようなモジュールの層構成は、砂漠地帯等の高温地域に設置することを想定したとしても、十分に長期耐久性を担保しやすい優れた層構成であると従来は考えられていた。
【０００７】
しかしながら、上述のように、薄膜系太陽電池素子の優位性を活かして、薄膜系太陽電池モジュールを砂漠地帯等に設置した場合には、モジュールの裏面側からも強烈な反射光が入射する環境に長期に亘って曝されることなる。このため、上記の絶縁樹脂材５について、ガラス製の保護基板によって加水分解による劣化は十分に回避されるとしても、ガラス製の保護基板を通過して侵入する強烈な反射光に長期に亘って暴露されることにより光劣化を起こし、これによる絶縁破壊が生じてしまう場合があった。このリスクを低減させることが、特には「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」の内包する新たな技術的課題として、新たに対応を求められるようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−１１８０７４号公報
【特許文献２】特開２０１８−６０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」において、薄膜系太陽電池素子と金属配線との間の絶縁を担保している絶縁樹脂材が、砂漠地帯等における長期使用の間に光劣化を起こして絶縁破壊が起きてしまうリスクを低減させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、薄膜系太陽電池モジュールへの使用を想定して組成や構成が最適化された樹脂シートであって、薄膜系太陽電池モジュールにおいては太陽電池素子よりも、非受光面側寄りに配置される封止材シートに、紫外線吸収剤、或いは、白色顔料を含有させることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１１】
（１）  透明前面ガラス基板と、前記透明前面ガラス基板の背面側の表面に積層配置されている薄膜系太陽電池素子と、封止材シートと、透明背面ガラス基板と、が、順次積層されていて、前記薄膜系太陽電池素子の非受光面である背面側に絶縁樹脂材を間に介して金属配線が配置されている、薄膜系太陽電池モジュールであって、前記封止材シートが、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、総厚さが６００μｍ以下である単層又は多層の樹脂シートであって、該樹脂シートは、ゲル分率が０％であり、全層における融点が５５℃以上１１５℃以下であって、前記封止材シートには紫外線吸収剤又は白色顔料が含有されている、薄膜系太陽電池モジュール。
【００１２】
（２）  前記封止材シートには紫外線吸収剤が含有されていない、（１）に記載の、薄膜系太陽電池モジュール。
【００１３】
（３）  前記封止材シートには白色顔料が含有されていない、（１）に記載の、薄膜系太陽電池モジュール。
【００１４】
（４）  前記封止材シートが、コア層と、両最表面に配置されるスキン層と、を含む多層の樹脂シートであって、前記コア層の融点が９０℃以上１１５℃以下であり、前記スキン層の融点が５５℃以上７０℃以下である、（１）から（３）のいずれかに記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【００１５】
（５）  前記コア層は、密度が０．９００ｇ／ｃｍ３以上０．９３０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、前記スキン層は、密度が、０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．８９９ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする、（４）に記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【００１６】
（６）  前記絶縁樹脂材がポリエチレンテレフタレートからなる（１）から（５）のいずれかに記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」において、薄膜系太陽電池素子と金属配線との間の絶縁を担保している絶縁樹脂材が、砂漠地帯等における長期使用の間に光劣化を起こして絶縁破壊が起きてしまうリスクを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の薄膜系太陽電池モジュールの層構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の薄膜系太陽電池モジュールに好適に用いることができる封止材シートの層構成の一例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】
【００１９】
＜両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール＞
図１は、本発明の薄膜系太陽電池モジュール１０について、その層構成を模式的に示す断面図である。薄膜系太陽電池モジュール１０においては、入射光Ｌの受光面側から、透明前面ガラス基板２、透明前面ガラス基板２の背面側（非受光面側）の表面上に薄膜状に形成されている薄膜系太陽電池素子３、封止材シート１、及び、透明背面ガラス基板４が順に積層されている。
【００２０】
又、薄膜系太陽電池モジュール１０においては、薄膜系太陽電池素子３の背面側（非受光面側）に、絶縁樹脂材５を間に介して、金属配線３３が配置されている。
【００２１】
又、ガラス製の保護基板に挟持されてなる両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール１０は、モジュールの側面周囲を取り囲んで設置される金属製の保護フレームを排した、所謂フレームレス構造とされる場合が多い。尚、この場合も含め、薄膜系太陽電池モジュール１０の側面には、図１に示すような態様で、ブチルゴム等からなるエッジシール６が、モジュールの側面を封止する部材として配置されることが一般的である。
【００２２】
ここで、薄膜系太陽電池モジュール１０においては、図１に示す通り、薄膜系太陽電池素子３の非受光面側の表面上に、絶縁樹脂材５や金属配線３３等による凹凸が存在する。ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする従来の封止材シートを用いた場合、架橋処理や単なる高密度化によって、必要な耐熱性を担保しようとすると、この凹凸に対する埋まり込み性（以下、「モールディング特性」と言う）の不足によって、凹凸の周囲に空隙が形成されてしまう場合があることが問題となっていた。本発明の薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シート１は、上記の凹凸の厚さが、封止材シート１の厚さの５０％以上９０％以下である場合に、十分なモールディング特性を発揮しうるものとして本発明者らが共同開発した封止材シート（特許文献１、２参照）と、ベース樹脂の組成については同じくするものであり、同様に、十分なモールディング特性を発揮しうるものである。
【００２３】
この薄膜系太陽電池モジュール１０は、透明前面ガラス基板２、薄膜系太陽電池素子３、封止材シート１、及び、透明背面ガラス基板４等を含む各構成部材を順次積層してから真空吸引等により一体化し、その後、ラミネーション法等の成形法により、上記の部材を一体成形体として加熱圧着成形して製造することができる。
【００２４】
［透明前面ガラス基板、透明背面ガラス基板］
両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール１０においては、透明前面ガラス基板２及び透明背面ガラス基板４は、いずれもガラス製の板材で構成される。このガラス製の保護基板としては、従来、各種の太陽電池モジュールにおいて、主として、前面保護基板として用いられてきた各種の透明なガラス板材を特に制限なく用いることができる。
【００２５】
［薄膜系太陽電池素子］
薄膜系太陽電池素子３は、図１に示す通り、発電層３０と、発電層３０の受光面側に形成されている透明電極３１、及び、発電層３０の非受光面側に形成されている金属電極３２とにより構成されている。尚、薄膜系太陽電池モジュール１０において金属電極３２と金属配線３３との間の絶縁は、絶縁樹脂材５によって保持されている。
【００２６】
尚、薄膜系太陽電池素子３については、アモルファスシリコンや微結晶シリコン、或いはカルコパイライト系の化合物等を用いてなる薄膜系太陽電池（ＣＩＧＳ）等、各種の薄膜系素子を適宜選択することができる。但し、これらのうちでも、高温地帯での使用を想定したときに、発電効率の観点から、ＣｄＴｅ、ＣＩＧＳ、ペロブスカイト等の化合物系薄膜太陽電池素子を特に好ましく用いることができる。
【００２７】
［絶縁樹脂材］
図１に示す通り本発明の絶縁樹脂材５は、絶縁性を有する樹脂基材からなる絶縁性を有する樹脂基材の両面に粘着層が形成されている両面粘着性の絶縁樹脂テープを好ましく用いることができる。
【００２８】
薄膜系太陽電池モジュール１０において、絶縁樹脂材５に要求される絶縁性の水準は、一般的に、絶縁樹脂材５を形成する樹脂基材の体積固有抵抗率が、１．０×１０９Ω・ｃｍ以上であり、好ましくは、１．０×１０１１Ω・ｃｍ以上である。絶縁樹脂材５は、上記の絶縁性にかかる要求を満たしうる樹脂基材であればよい。
【００２９】
又、薄膜系太陽電池モジュール１０は、長期に亘って屋外の過酷な高温度環境での使用が想定されるものであるため、長期耐久性に優れる樹脂であることが好ましい。例えば、具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂をベース樹脂とする樹脂基材を、絶縁樹脂材５として好ましく用いることができる。
【００３０】
絶縁樹脂材５の厚さは、ＩＥＣ６１７３０−２に規定される薄膜系太陽電池モジュールの安全適格性を満たす絶縁性を担保できる厚さであることを前提とし、一般的には、２０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３１】
［封止材シート］
本発明の薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートは、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする樹脂シートである。
【００３２】
（層構成・厚さ）
又、薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートは、単層構成であってもよいが、下記に詳述する通り、各層毎に融点が個別に最適化されている多層構成の封止材シート１であることが好ましい。そしていずれの層構成である場合においても、総厚さは、２５０μｍ以上６００μｍ以下であればよく、３５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
（基本組成）
又、薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートは、全層における融点が、８０℃以上１１５℃以下であることが好ましい。尚、封止材シートが多層シートである場合の各層毎のより好ましい融点範囲については後述する。
【００３４】
そして、薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートは、製造時に架橋処理工程が不要である熱可塑性の樹脂シートである。よって、封止材シートのゲル分率は０％である。
【００３５】
尚、本明細書における「ゲル分率（％）」とは、封止材０．１ｇを樹脂メッシュに入れ、１２０℃トルエンにて２４時間抽出したのち、樹脂メッシュごと取出し乾燥処理後秤量し、抽出前後の質量比較を行い残留不溶分の質量％を測定しこれをゲル分率としたものである。尚、ゲル分率０％とは、上記残留不溶分が実質的に０であり、封止材組成物の架橋反応が実質的に開始していない状態であることを言う。より具体的には、「ゲル分率０％」とは、上記残留不溶分が全く存在しない場合、及び、精密天秤によって測定した上記残留不溶分の質量％が０．０５質量％未満である場合を言うものとする。尚、上記残留不溶分には、樹脂成分以外の顔料成分等は含まないものとする。これらの樹脂成分以外の混在物が、上記試験により残留不溶分に混在している場合には、例えば、予めこれらの混在物の樹脂成分中における含有量を別途測定しておくことで、これらの混在物を除く樹脂成分由来の残留不溶分について本来得られるべきゲル分率を算出することができる。
【００３６】
又、薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートは、白色顔料又は紫外線吸収剤を含有する。
【００３７】
この封止材シートに含有させる白色顔料としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、等、公知の白色顔料を適宜選択して用いることができる。それらの中でも汎用性の観点から酸化チタンを特に好ましく用いることができる。
【００３８】
薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートに、上記各添加剤のうち、白色顔料を選択して含有させる場合、当該白色顔料の封止材シートの樹脂成分中の含有量は、０．３質量％以上６質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。
【００３９】
薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートの樹脂成分中の白色顔料の含有量が０．３質量％以上であることによって、絶縁樹脂材５の光劣化のリスクを十分に低減させることができる。
【００４０】
一方、薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートの樹脂成分中の白色顔料の含有量が６質量％以下であることによって、製膜性の低化やブリードアウト等による封止材シートの密着性低下を十分に回避することができる。
【００４１】
又、薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートが、後述の態様で、各層毎に融点が個別に最適化されていることにより、耐熱性とモールディング特性とが高水準で両立されている多層構成の樹脂シート（封止材シート１）である場合においては、封止材シート１の樹脂成分中の白色顔料の含有量を５質量％以下にまで少量に抑えることが特に好ましい。これにより、そのような封止材シートの有する優れたモールディング特性をより高い精度で上記の高水準に維持することができる。
【００４２】
上記のような従来とは異なる低含有量範囲への白色顔料の含有量の調整は、図１に示す薄膜系太陽電池モジュール１０においては、封止材シートの光線反射性を、従来、受光面側から侵入してくる光を太陽電池素子に向けて反射するために太陽電池素子の非受光面側に配置されていた白色封止材シート程の高い反射率とする必要はなく、それよりは、裏面側から入射する反射光を、絶縁樹脂材５の光劣化のリスクを十分に低減させることができる範囲で、モールディング特性の維持を優先した組成とすることが、薄膜系太陽電池モジュール１０のトータルな品質向上にとって有益であることに着目した本発明者らの独自の創意工夫によるものである。
【００４３】
薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートに含有させる紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫、或いは、トリアジン系紫外線吸収剤等、公知の紫外線吸収剤を適宜選択して用いることができる。
【００４４】
薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートに、紫外線吸収剤を含有させる場合には、当該紫外線吸収剤の封止材シートの樹脂成分中の含有量は、０．０５質量％以上１．５質量％以下とすることが好ましい。封止材シートの樹脂成分中の紫外線吸収剤の含有量が０．０５質量％以上であることによって、絶縁樹脂材の光劣化のリスクを十分に低減させることができる。一方、同含有量が、１．５質量％を超えると、紫外線吸収剤のブリードアウトの問題が顕在化しやすくなり好ましくない。尚、本明細書における「紫外線吸収剤」とは、太陽光中の有害な紫外線を吸収して、分子内で無害な熱エネルギーへと変換し、封止材シートの材料樹脂の光劣化開始の活性種が励起されるのを防止することができる添加剤のことを言うものとする。
【００４５】
（耐熱性とモールディング特性に優れる多層構成の樹脂シート）
薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートは、上記要件を満たす限りにおいて単層シートであってもよいが、図２に示す封止材シート１のように、コア層１１と両最表面に配置されるスキン層１２とを有する多層構成の樹脂シートであることがより好ましい。
【００４６】
封止材シート１は、図２に示す通り、コア層１１と、両最表面に配置されるスキン層１２と、を有する多層構成の樹脂シートである。以下、薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する封止材シートとして最適化されている多層の樹脂シートである封止材シート１について、その詳細を説明する。
【００４７】
尚、本明細書において、スキン層とは、多層構成の樹脂シートの両最表面側に配置される層のことを言い、コア層とは多層構成の樹脂シートにおける上記スキン層以外の内層のことを言う。コア層自体が更に多層の内部構造を有するものであってもよい。
【００４８】
封止材シート１を構成するコア層１１のベース樹脂は、低密度ポリエチレン系樹脂（ＬＤＰＥ）、直鎖低密度ポリエチレン系樹脂（ＬＬＤＰＥ）、又は、メタロセン系直鎖低密度ポリエチレン系樹脂（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）であることが好ましい。尚、本明細書において「ベース樹脂」とは、当該ベース樹脂を含有してなる樹脂層において、当該樹脂層の樹脂成分中で含有量比の最も大きい樹脂のことを言うものとする。
【００４９】
又、封止材シート１を構成するスキン層１２のベース樹脂は、コア層１１と同様、低密度ポリエチレン系樹脂（ＬＤＰＥ）、直鎖低密度ポリエチレン系樹脂（ＬＬＤＰＥ）、又はメタロセン系直鎖低密度ポリエチレン系樹脂（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）であることが好ましい。中でも、特に、スキン層１２のベース樹脂は、モールディング特性の観点から、メタロセン系直鎖低密度ポリエチレン系樹脂（Ｍ−ＬＬＤＰＥ）であることがより好ましい。
【００５０】
薄膜系太陽電池モジュール１０を構成する多層構成の封止材シート１は、上述の通り、白色顔料又は紫外線吸収剤を含有する。このうち、白色顔料を含有させる場合は、当該白色顔料を、コア層１１のみに含有させることが好ましい。これにより、製膜性の低化やブリードアウト等による封止材シートの密着性低下をより確実に回避しながら、絶縁樹脂材の光劣化のリスクを十分に低減させることができる。
【００５１】
又、封止材シート１に紫外線吸収剤を含有させる場合は、当該紫外線吸収剤を透明背面ガラス基板４側のスキン層１２及びコア層１１のみに含有させることが好ましく、透明背面ガラス基板４側のスキン層１２のみに含有させることがより好ましい。これにより、紫外線吸収剤が薄膜系太陽電池素子３に直接触れることによる素子の劣化や、更には受光面側に回りこんで、発電に寄与しうる波長の紫外光の一部を吸収してしまうことを回避できる。
【００５２】
コア層１１とスキン層１２を含む封止材シート１の総厚さは、上述の通り、２５０μｍ以上６００μｍ以下であり、好ましくは、３５０μｍ以上５００μｍ以下である。総厚さが２５０μｍ未満であると充分に衝撃を緩和することができないが、総厚さが２５０μｍ以上であれば、封止材シート１のモールディング特性と耐熱性とを十分に好ましい水準に保持することができる。尚、総厚さが６００μｍを超えた場合、それ以上の衝撃緩和効果向上の効果は得がたく、薄膜系太陽電池モジュール１０の薄膜化の要請にも対応できず、且つ、不経済であるので好ましくない。
【００５３】
又、封止材シート１におけるコア層１１の厚さは、２００μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２５０μｍ以上３５０μｍ以下である。又、スキン層１２の各層毎の厚さは、３０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、３５μｍ以上８０μｍ以下である。又、コア層の両面に積層されている２層のスキン層１２の総厚さは、封止材シート１の総厚さの１／２０以上１／３以下であり、好ましくは、１／１５以上１／４以下であることが好ましい。封止材シート１の各層の厚さをこのような範囲に特定することにより、封止材シート１の耐熱性とモールディング特性を良好な範囲に保持することができる。
【００５４】
封止材シート１のコア層１１の融点は、９０℃以上１１５℃以下であることが好ましく、９５℃以上１１０℃以下であることがより好ましい。コア層１１の融点が９０℃以上であることにより、封止材シート１に必要な耐熱性を備えさせることができる。又、封止材シートとしてのシート化のための溶融成形時、及び、薄膜系太陽電池モジュールとしての一体化のための熱ラミネーション処理時の加熱条件との関係において、コア層の融点は１１５℃以下であればよく、封止材シート１のモールディング特性を十分に高めるためには、コア層１１の融点は、１１０℃以下であることがより好ましい。
【００５５】
コア層１１の融点は、上述の通り、好ましくは、９０℃以上１１５℃以下であるが、コア層１１を形成する封止材組成物として、融点の異なるポリエチレン系樹脂を適宜混合してコア層１１を形成する封止材組成物として用いることもできる。例えば、融点６０℃、９０℃、１０５℃の３種類のポリエチレン系樹脂を、各、１５質量部、８質量部、８２質量部ずつ混合しなる樹脂組成物によれば、コア層の融点を９７℃とすることができる。そして、このような材料樹脂の配合例を、コア層用の封止材組成物の好ましい樹脂配合例として例示することができる。
【００５６】
又、封止材シート１のスキン層１２の融点は、５５℃以上７０℃以下であることが好ましく、６０℃以上６５℃以下であることがより好ましい。スキン層１２の融点が５５℃以上であることにより、封止材シート１に必要な耐熱性を備えさせることができる。又、スキン層１２の融点が、７０℃以下であることにより、薄膜系太陽電池モジュールとしての一体化時における封止材シートのモールディング特性を好ましい範囲に保持することができる。
【００５７】
スキン層１２の融点は、上述の通り、好ましくは、５５℃以上７０℃以下であるが、融点の異なるポリエチレン系樹脂を適宜混合してスキン層１２を形成する封止材組成物として用いることもできる。例えば、融点６０℃、９０℃、の２種類のポリエチレン系樹脂を、各、８５質量部、２０質量部ずつ混合しなる樹脂組成物によれば、スキン層全体の融点を６６℃とすることができる。そして、このような材料樹脂の配合例を、スキン層用の封止材組成物の好ましい樹脂配合例として例示することができる。
【００５８】
尚、本明細書における融点とは、測定対象物に含まれる各成分の固有の各融点とそれらの配合比率から計算して得られる融点の平均値のことを言うものとする。例えば、封止材シート、或いは、それを構成する各樹脂層のこの定義に係る融点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定して得ることが可能である。ＤＳＣ曲線の谷のピークが複数存在する場合は、そのうちのピーク面積が最も大きいピークが示す融点のことを、当該封止材シート或いは上記各樹脂層の融点とすることができる。又、封止材シートから上記定義による融点を特定する他の方法としては、ＪＩＳＫ７１７９に準拠して測定した測定線膨張係数を、樹脂温度の関数として表した場合において、線膨張係数が増加から減少に転じる際の極大値における温度である線膨張ピーク温度を測定することにより、近似的に求める方法によることも可能である。この方法によれば、上記定義による融点を封止材シート等の完成品から特定することができる。
【００５９】
又、封止材シート１のコア層１１は、密度０．９００ｇ／ｃｍ３以上０．９３０ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは０．９１０ｇ／ｃｍ３以上０．９２０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とすることであることが好ましい。コア層１１を形成するベース樹脂の密度を上記範囲とすることにより、熱可塑性樹脂を用いる封止材シート１に、耐熱性とモールディング特性とを高い水準でバランスよく備えさせることができる。
【００６０】
又、封止材シート１のスキン層は、密度０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．８９９ｇ／ｃｍ３以下、より好ましくは０．８８０ｇ／ｃｍ３以上０．８９０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とすることであることが好ましい。スキン層１２を形成するベース樹脂の密度を上記範囲とすることにより、封止材シート１の密着性を好ましい範囲に保持することができる。
【００６１】
尚、コア層１１とスキン層１２を含む３層構造の封止材シート１のＭＦＲは、全層平均で、３．０ｇ／１０ｍｉｎ以上５．０ｇ／１０ｍｉｎ未満であることが好ましく、３．３ｇ／１０ｍｉｎ以上３．８ｇ／１０ｍｉｎ未満であることがより好ましい。封止材シート１のＭＦＲが、５．０ｇ／１０ｍｉｎ未満であることにより封止材シート１の必要な耐熱性を備えさせることができ、又、同ＭＦＲが３．０ｇ／１０ｍｉｎ以上であることにより封止材シート１に優れたモールディング特性を備えさせることができる。
【００６２】
尚、本明細書中におけるＭＦＲとは、特に断りのない限り、以下の方法により得られた値である。
ＭＦＲ（ｇ／１０ｍｉｎ）：ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠して測定。具体的には、ヒーターで加熱された円筒容器内で合成樹脂を、１９０℃で加熱・加圧し、容器底部に設けられた開口部（ノズル）から１０分間あたりに押出された樹脂量を測定した。試験機械は押出し形プラストメータを用い、押出し荷重については２．１６ｋｇとした。
尚、多層の封止材シートのＭＦＲは、全ての層が一体積層された多層状態のまま、上記処理による測定を行い、得た測定値を当該多層の封止材シートのＭＦＲの値とした。
【００６３】
封止材シート１を構成するコア層及びスキン層、特には、スキン層には、適宜、α−オレフィンとエチレン性不飽和シラン化合物とをコモノマーとして共重合してなる「シラン変性ポリエチレン系樹脂」を、必要に応じて、各層に一定量含有させることがより好ましい。シラン変性ポリエチレン系樹脂は、主鎖となる直鎖低密度ポリエチレン系樹脂（ＬＬＤＰＥ）等に、エチレン性不飽和シラン化合物を側鎖としてグラフト重合してなるものである。このようなグラフト共重合体は、接着力に寄与するシラノール基の自由度が高くなるため、薄膜系太陽電池モジュール１０における他の部材への封止材シート１の接着性を向上させることができる。
【００６４】
シラン変性ポリエチレン系樹脂は、例えば、特開２００３−４６１０５号公報に記載されている方法で製造でき、当該樹脂を封止材シートの各層を形成する封止材組成物の成分として用いることにより、強度、耐久性等に優れ、且つ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性、耐風圧性、耐降雹性、その他の諸特性に優れ、更に、太陽電池モジュールを製造する加熱圧着等の製造条件に影響を受けることなく極めて優れた熱融着性を有し、安定的に、低コストで、種々の用途に適する薄膜系太陽電池モジュールを製造しうる。
【００６５】
又、封止材シート１を構成するコア層及びスキン層、特には、スキン層には、適宜、密着性向上剤を添加することができる。密着性向上剤としては、公知のシランカップリング剤を用いることができるが、エポキシ基を有するシランカップリング剤（以下、「エポキシ系シランカップリング剤」とも言う。）又は、メルカプト基を有するシランカップリング（以下、「メルカプト系シランカップリング剤」とも言う。）を、特に好ましく用いることができる。
【００６６】
封止材シート１を構成するコア層及びスキン層には、更にその他の成分を含有させることができる。これらの各層には、耐光安定剤として、ヒンダードアミン系耐光安定剤（ＨＡＬＳ）を含有させることが好ましい。ヒンダードアミン系耐光安定剤を含有させる場合、その含有量は、封止材シートの樹脂成分中に０．００１質量％以上０．２０質量％以下であることが好ましい。
【００６７】
又、封止材シート１には、更にその他の成分を含有させることができる。例えば、各種の耐候性マスターバッチ、各種フィラー、熱安定剤等の成分が例示される。これらの含有量は、その粒子形状、密度等により異なるものではあるが、封止材シートの樹脂成分中に０．００１〜５質量％の範囲内であることが好ましい。これらの添加剤を適量含有することにより、太陽電池モジュール用封止材組成物に対して、長期に亘って安定した機械強度や、黄変やひび割れ等の防止効果等を付与することができる。
【００６８】
封止材シート１のシート化は、通常の熱可塑性樹脂において通常用いられる成形法、即ち、射出成形、押出成形、中空成形、圧縮成形、回転成形等の各種成形法により行われる。封止材シートが多層フィルムである場合のシート化の方法の一例として、３種の溶融混練押出機による共押出により成形する方法が挙げられる。
【００６９】
但し、上記いずれの成形方法においても、封止材シート１の製造における溶融成形温度は、当該封止材組成物に含有されるコア層用の封止材組成物のベース樹脂の融点＋３０℃以上であることが好ましい。具体的には１７５℃から２３０℃の高温とすることが好ましく、１９０℃から２１０℃の範囲の高温とすることがより好ましい。封止材シート１に用いる封止材組成物は、架橋剤を含有しない熱可塑系の組成物であるため、溶融成形中の不都合な架橋進行の制御を考慮する必要がない。これにより、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする封止材シートの製造においては、従来一般的であった架橋処理を必須とする熱硬化型の封止材組成物を用いた場合の温度制限から解法され、生産性を向上させるために、より高い高温度域に溶融成形温度を設定することができる。これにより、封止材シート１は、従来の熱硬化型の封止材シートよりも高い生産性の下で製造することができる。
【００７０】
以上説明した本発明の薄膜系太陽電池モジュールによれば、以下のような効果を奏する。
【００７１】
（１）  従来、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」において、透明前面ガラス基板の裏面上に形成される薄膜系太陽電池素子の非受光面側を封止して配置される封止材シートに耐光性を高めるための添加材を添加することは行われていなかった。絶縁樹脂材の光劣化という、砂漠地帯等への設置時特有の問題が認識されていなかったからである。これに対して、（１）の発明においては、両最表面に透明なガラス基板が配置されている、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」において、薄膜系太陽電池モジュールへの使用を想定して耐熱性とモールディング特性が最適化された樹脂シートであって、当該薄膜系太陽電池モジュールにおいては太陽電池素子よりも、非受光面側寄りに配置される封止材シートに、更に、紫外線吸収剤、或いは、白色顔料を含有させることとした。これにより、封止材組成物に、上記いずれかの耐光剤を添加することのみにより、それ以外の基本構成を変更せずに、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」を砂漠地帯等で使用する際に特有の問題である絶縁樹脂材の光劣化を抑制することができる。
【００７２】
（２）の発明においては、封止材シートに、紫外線吸収剤を含有させずに、白色顔料のみを含有させる構成とした。これによれば、従来の「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」の内包していた上記問題を回避するとともに、（１）に記載の、薄膜系太陽電池モジュールにおけるモジュール内への地面側からの反射光の侵入を抑制することによりジュール内の温度上昇を抑制して発電効率低下のリスクを減少させることができる。又、更には、白色の外観付与によって意匠性を向上させることもできる。
【００７３】
（３）の発明においては、封止材シートに、白色顔料を含有させずに、紫外線吸収剤のみを含有させる構成とした。これによれば、従来の「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」の外観は変更せずに、（１）に記載の、薄膜系太陽電池モジュールの奏する効果を享受することができる。
【００７４】
（４）の発明においては、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」を構成する封止材シートを、スキン層―コア層―スキン層の構成からなる多層シートし、各層の融点を、モールディング特性と耐熱性とを高水準で兼ね備えることができる特定範囲に最適化した。これにより、（１）から（３）のいずれかの発明における上記の効果を享受しながら、太陽電池モジュールの長期耐久性に係る信頼性を更に向上させることができる。
【００７５】
（５）の発明においては、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」を構成する封止材シートを、スキン層―コア層―スキン層の構成からなる多層シートし、各層を構成するベース樹脂の密度を、モールディング特性と耐熱性とを高水準で兼ね備えることができる特定範囲に最適化した。これにより、（１）から（３）のいずれかの発明における上記の効果を享受しながら、太陽電池モジュールの長期耐久性に係る信頼性を更に向上させることができる。
【００７６】
（６）の発明においては、絶縁樹脂材が、汎用性の高いポリエチレンテレフタレートからなる構成である場合に、薄膜系太陽電池モジュールの全体構成を特定した。この場合において、絶縁樹脂材の光劣化を防ぐという、本発明の特有の効果は、最も有意な効果として広く享受することができる。
【００７７】
以上より、本発明によれば、「両面ガラス保護基板型の薄膜系太陽電池モジュール」において、薄膜系太陽電池素子と金属配線との間の絶縁を担保している絶縁樹脂材が、砂漠地帯等における長期使用の間に光劣化を起こして絶縁破壊が起きてしまうリスクを、十分に低減させることができることが分かる。
【符号の説明】
【００７８】
１      封止材シート
１１    コア層
１２    スキン層
２      透明前面ガラス基板
３      薄膜系太陽電池素子
３０    発電層
３１    透明電極
３２    金属電極
３３    金属配線
４      透明背面前面ガラス基板
５      絶縁樹脂材
６      エッジシール
１０    薄膜系太陽電池モジュール
【図１】
2020141075.tif 000003
【図２】
2020141075.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月13日(2019.11.13)
【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】
透明前面ガラス基板と、
前記透明前面ガラス基板の背面側の表面に積層配置されている薄膜系太陽電池素子と、
紫外線吸収剤が含有されている封止材シートと、
透明背面ガラス基板と、が、順次積層されていて、
前記薄膜系太陽電池素子の非受光面である背面側に絶縁樹脂材を間に介して金属配線が配置されている、
薄膜系太陽電池モジュールであって、
前記封止材シートが、ポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、総厚さが６００μｍ以下である単層又は多層の樹脂シートであって、該樹脂シートは、ゲル分率が０％であり、全層における融点が５５℃以上１１５℃以下であって、
前記封止材シートは、前記薄膜系太陽電池素子に接触しており、前記薄膜系太陽電池素子に接触している側の面の最表面には前記紫外線吸収剤が存在しない、
薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記封止材シートには白色顔料が含有されていない、請求項１に記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記封止材シートが、
コア層と、両最表面に配置されるスキン層と、を含む多層の樹脂シートであって、
前記コア層の融点が９０℃以上１１５℃以下であり、
前記スキン層の融点が５５℃以上７０℃以下である、
請求項１又は２に記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記コア層は、密度が０．９００ｇ／ｃｍ３以上０．９３０ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とし、
前記スキン層は、密度が０．８７０ｇ／ｃｍ３以上０．８９９ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレン系樹脂をベース樹脂とする、
請求項３に記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記絶縁樹脂材がポリエチレンテレフタレートからなる請求項１から４のいずれかに記載の薄膜系太陽電池モジュール。
【請求項６】
透明前面ガラス基板と、
前記透明前面ガラス基板の背面側の表面に配置されている太陽電池素子と、
ポリエチレン系樹脂と紫外線吸収剤を含む封止材シートと、
透明背面ガラス基板とが、順次積層されている、太陽電池モジュールであって、
前記封止材シートは、前記太陽電池素子に接触しており、前記太陽電池素子に接触している側の面の最表面には前記紫外線吸収剤が存在しない、
太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記封止材シートは、前記透明背面ガラス基板に接触しており、前記透明背面ガラス基板に接触している側の面の最表面に前記紫外線吸収剤が存在する、請求項６に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記封止材シートは、単層構造である、請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記封止材シートは、コア層と、前記コア層の両面に配置される第１のスキン層と第２のスキン層、を有し、
前記第１のスキン層は、前記太陽電池素子に接触する部分を有し、前記第２のスキン層は、前記透明背面ガラス基板に接触する部分を有している、請求項１から７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
いずれかの層に白色顔料が含まれている、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記コア層のみに白色顔料が含まれている、請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
ポリエチレン系樹脂と紫外線吸収剤とが含有されている封止材シートであって、
少なくとも一方の最表面には紫外線吸収剤が存在しない、
封止材シート。
【請求項１３】
他方の最表面には紫外線吸収剤が存在する、
請求項１２に記載の封止材シート。
【請求項１４】
前記封止材シートは、単層構造である、
請求項１２又は１３に記載の封止材シート。
【請求項１５】
前記封止材シートは、コア層と、前記コア層の両面に配置される第１のスキン層と第２のスキン層、を有する、多層構造である、
請求項１２又は１３に記載の封止材シート。
【請求項１６】
いずれかの層に白色顔料が含まれている、請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記コア層のみに白色顔料が含まれている、請求項１６に記載の封止材シート。