(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側より、少なくとも透明ガラス、太陽電池セル及び裏フィルムが積層されてなる太陽電池モジュールにおいて、
前記透明ガラスと太陽電池セルとの間に、又は前記透明ガラスの受光面側に透明着色フィルムが形成されてなり、透明着色フィルムが、略均一なパターンで複数の穴を設けたものであることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
透明着色フィルムに形成される穴が、透明着色フィルムの受光面と反対側に形成される太陽電池セルの有無に対応して、形状又はパターンを異ならせて設けられる請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
穴が、円形状又はスリット状である請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
透明着色フィルムが、透明着色ガラスである請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
複数の太陽電池セルを接続して太陽電池セル群を形成し、
この太陽電池セル群の受光面側に、略均一なパターンで複数の穴を設けた透明着色フィルム及び透明ガラスをこの順に積層し、又は受光面側に予め略均一なパターンで複数の穴を設けた透明着色フィルムが形成された透明ガラスを積層し、
太陽電池セル群の受光面と反対側に、裏フィルムを積層することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の色に配色でき、色調が均一な太陽電池モジュール及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１及び１２に示すように、従来より太陽電池モジュール２は、太陽光を電気に変換する複数の太陽電池セル１をマトリックス状に配置した太陽電池セル群１５を構成してなるものである。
また、図１２に示すように、従来、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セル１をマトリックス状に配置し、インターコネクタ等により、電気的に直列または並列に接続して太陽電池セル群１５を形成し、太陽電池セル群１５の受光面側に、透明樹脂により薄い平板状に構成された充填剤（ＥＶＡフィルム）１４及び透明ガラス８をこの順で積層し、太陽電池セル群１５の受光面と反対側に、ＥＶＡフィルム１４及び裏フィルム４をこの順で積層し、全体を加熱することにより各層を接着し、次いで、得られた積層部剤の周囲に枠３を取付けることにより製造されている。
【０００３】
近年、デザイン性を重視した建物が増える中、太陽電池モジュールについても、一般的な色である黒〜濃紺色から緑色や赤色にしたいというようなユーザーニーズが増えている。
図５に示された太陽電池モジュール２の平面図を見れば分かるように、太陽電池モジュール２の外観色は、枠３の色、太陽電池セル１の色及び裏フィルム４の色で決まるわけであるが、太陽電池セル１が太陽電池モジュール２の大部分の面積を占めるため、太陽電池セル１の色によってほとんど決まるものである。
図１０に示すように、太陽電池セル１は、効率よく光りを取り込めるように、通常、テクスチャー構造を有する層５や、反射防止膜６が形成される。
反射防止膜６は、地上の太陽光を効率よくセル内に取り込むために、膜厚や屈折率が適宜調節されるが、これに伴って、太陽電池セル１の表面色も決まることになる。
従って、従来では、太陽電池モジュール２の外観色は、反射防止膜６の膜厚や屈折率を変えることにより調節していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現状のＣＶＤ法による成膜技術では、太陽電池セル内や太陽電池セル間において反射防止膜の膜厚を均一にすることが難しく、膜厚にばらつきが生じていた。このため、太陽電池モジュールの色調が不均一になり、太陽電池モジュールを見る角度によって色調が微妙に変化する等の問題があった。また、反射防止膜６の膜厚や屈折率を調節するだけでは、一般的な色である黒〜濃紺色の間で調節することしかできず、赤色や緑色のような所望の色に配色することはできなかった。
【０００５】
これに対して、特公平５−３８４６４号公報では、太陽電池セルの表面にカラーフィルターを積層する太陽電池モジュールが提案されている。しかしながら、このような太陽電池モジュールでは、セル毎にカラーフィルターを積層するという工程が必要になり、製造工程が複雑化するという問題があった。また、前記のとおり現在の技術では反射防止膜の膜厚を均一にすることが困難であるため、セル毎の色調が不均一で、モジュールを見る角度によって色調が変化する等の問題は改善されていない。
本発明は、上記のような問題に鑑み、所望の色に配色でき、均一な外観色を有する太陽電池モジュールを提供し、かつそのようなモジュールを容易に製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かくして本発明によれば、受光面側より、少なくとも透明ガラス、太陽電池セル及び裏フィルムが積層されてなる太陽電池モジュールにおいて、前記透明ガラスと太陽電池セルとの間に、又は前記透明ガラスの受光面側に透明着色フィルムが形成されてなり、透明着色フィルムが、略均一なパターンで複数の穴を設けたものであることを特徴とする太陽電池モジュールが提供される。
また、本発明によれば、複数の太陽電池セルを接続して太陽電池セル群を形成し、この太陽電池セル群の受光面側に、略均一なパターンで複数の穴を設けた透明着色フィルム及び透明ガラスをこの順に積層し、又は受光面側に予め略均一なパターンで複数の穴を設けた透明着色フィルムが形成された透明ガラスを積層し、太陽電池セル群の受光面と反対側に裏フィルムを積層することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の太陽電池モジュールの一形態として、図１に示される太陽電池モジュールが挙げられる。この太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セル１の受光面側に透明着色フィルム９及び透明ガラス８がこの順で積層され、複数の太陽電池セル１の受光面と反対側に裏フィルム４が積層され、この積層部の周囲に枠３が形成されてなるものである。
【０００８】
本発明に使用される太陽電池セルは、従来公知のもの、例えばIV族半導体、化合物半導体又は有機半導体等を用いた、ｐｎ接合型、ｐｉｎ接合型、ヘテロ接合型、ショットキー型又は多重接合型を有するものが挙げられる。ここで、IV族半導体としては、例えば多結晶シリコン、単結晶シリコン、単結晶ゲルマニウム、微結晶シリコンなどを用いた結晶系のもの、アモルファスシリコンを用いたアモルファス系のものが挙げられる。また、化合物半導体としては、例えばＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、Ｃｕ2Ｓ、ＣｕＩｎＳｅ2、ＣｕＩｎＳ2などが挙げられる。また、有機半導体としては、例えばフタロシアニン、ポリアセチレン等が挙げられる。
【０００９】
また、太陽電池セルは、効率よく光を取り込むために、テクスチャー構造を有する層や反射防止膜が形成されていてもよい。
図１０は、本発明に使用される太陽電池セルの一形態を示す断面図である。
この太陽電池セル１は、多結晶ウエハ１０の受光面側にｎ+層１３、テクスチャー構造を有する層５、反射防止膜６及び表面電極１１がこの順で形成され、また多結晶ウエハ１０の受光面と反対側にｐ+層７及び裏面電極１２が形成されてなるものである。
【００１０】
テクスチャー構造を有する層５は、多結晶ウエハ１０に対して、例えば三フッ化塩素ガス(ＣＣｌＦ3)のような塩素性ガスを用いてドライエッチングを行うことにより形成される。あるいは、水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ）のようなアルカリ水溶液を用いてウエットエッチングを行うことによっても形成される。反射防止膜６は、公知ものが使用でき、特に限定されないが、例えば、シランとアンモニアとの混合ガスを原料としてプラズマＣＶＤ法により形成される窒化シリコン膜、あるいはチタン酸アルコキシドを原料として常圧ＣＶＤ法により形成される酸化チタン膜が挙げられる。
【００１１】
反射防止膜６は、膜厚の不均一による色むらを抑えるため、水素化による結晶粒界の不活性化が可能な程度にまで膜厚を薄くするのが好ましく、太陽電池セル１に色がつかない程度にまで膜厚を薄くするのがさらに好ましい。これによって、太陽電池モジュール２の色調は、反射防止膜６の色に影響を受けず、透明着色フィルム９のみでコントロールできるようになり、色調を均一にすることができる。
従って、反射防止膜６の膜厚は、５０〜１００ｎｍ程度が好ましく、７５〜８５ｎｍ程度がさらに好ましい。
【００１２】
また、反射防止膜６の色むらを効果的に抑えるため、反射防止膜６の屈折率が適宜調節される。その屈折率としては、２．０〜２．４程度が好ましく、２．１〜２．２程度がさらに好ましい。
表面電極１１は、例えば、多結晶ウエハ１０の受光面側にＡｇペーストを塗布し、焼成することにより形成される。
ｐ+層７は、例えば、多結晶ウエハ１０の受光面と反対側にアルミニウムの金属ペーストを印刷し、約７００℃で焼成することにより形成される。
裏面電極１２は、例えば、ｐ+層７の一部にＡｇペーストを塗布し、焼成することにより形成される。
【００１３】
上記の太陽電池セルは、ハンダ槽に浸漬し、Ａｇペーストが塗布された表面電極１１および裏面電極１２にハンダをつけることにより、他の太陽電池セルと直列又は並列に接続することができる。
本発明に使用される透明着色フィルム９としては、例えば、透明樹脂フィルム又は透明ガラスフィルムのいずれであってもよい。
透明樹脂フィルムとしては、例えばＰＥＴ、ポリカーボネイト、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、およびＰＥＮ（ポリエーテルニトリル）等が挙げられる。また、透明ガラスフィルムとしては、例えば無機ガラスが挙げられ、各種添加剤（例えば、セリウム）を添加したものであってもよい。
【００１４】
透明樹脂フィルムを着色する方法としては、公知の方法、例えば、染料や顔料を分散させ内部着色する方法により行うことができる。なお、透明着色フィルム９の透明性を保つためには少なくとも染料を使用するのが好ましい。
染料を使用する場合は、透明樹脂フィルムの原料であるプラスチックの熱溶融時に、染料をプラスチックに混錬し、透明樹脂フィルムを着色することができる。一方、顔料を使用する場合は、顔料は、プラスチックが樹脂粒子の状態のときに使用されるので、色の再現性を良くするために、分散処理加工が施されている。そして顔料はプラスチック用着色剤として使用される。
【００１５】
顔料によるプラスチックの着色は、着色する工程によって、▲１▼カラーコンパウンド方式と▲２▼直接着色方式の二通りがある。前者のカラーコンパウンド方式には、プラスチック等に着色剤のみを混錬し、着色する場合と、主原料であるプラスチックと他の配合物を混合するコンパウンディングと言われる工程で着色する方式がある。また、後者の直接着色方式は、これらのカラーコンパウンドを得ず成形加工時に直接着色する方式で、色管理の難易度やコスト等を勘定して選択できる。
本発明では、カラーフィルターが太陽光に長期間さらされる場合、高い耐久性（耐光性）が要求される為、顔料としてはフタロシアニン、ペリレン、イルガジン系のもの等を用いた方が好ましい。
【００１６】
透明樹脂フィルムを例えば赤色に着色する場合は、染料としては、例えばアシドレッド等が挙げられ、顔料としては、例えばキナクリドンレッド等が挙げられる。また、黄色に着色する場合は、染料としては、例えばスプラミンエロー等が挙げられ、顔料としては、例えばイソインドリノンエロー等が挙げられる。また、緑色に着色する場合は、染料としては、例えばアシドグリン等が挙げられ、顔料としては、例えば銅フタロシアニングリーン等が挙げられる。また、青色に着色する場合は、染料としては、例えばネービーブルー等が挙げられ、顔料としては、例えば銅フタロシアニンブルー等が挙げられる。
【００１７】
透明ガラスフィルムを着色する方法としては、公知の方法、例えば、有色金属イオンを含む真溶液による着色や、金属又は化合物を含むコロイドによる着色などが挙げられる。
透明ガラスフィルムを例えば赤色に着色する場合は、例えばＳｅ等を含んだ真溶液が用いられ、例えばＡｕ、Ｃｕを含んだコロイド溶液が用いられる。また、黄色に着色する場合は、例えばＦｅ2Ｏ、Ｃｒ2Ｏ3等を含んだ真溶液が用いられ、例えばＣｄＳ、Ａｇを含んだコロイド溶液が用いられる。また、緑色に着色する場合は、例えばＣｒ2Ｏ3等を含んだ真溶液が用いられ、例えばコロイド溶液が用いられる。また、青色に着色する場合は、例えばＣｏＯ、ＦｅＯ、ＣｕＯ等を含んだ真溶液が用いられ、例えばコロイド溶液が用いられる。
【００１８】
透明着色フィルム９として透明着色ガラスを用いた場合は、光の透過率が樹脂製のフィルムより高く、光電変換効率が高いので好ましい。また、高い強度を有するため、変形しにくく、取り扱いが容易となるので、製造上においても好ましい。
透明着色フィルム９の膜厚は、本発明の効果を阻害するものでなければ特に限定されないが、例えば１０〜１００μｍが好ましい。
また、透明着色フィルム９の屈折率は、特に限定されないが、１．５〜２．０が好ましい。
図２に示すように、透明着色フィルム９は、透明ガラス８の受光面に形成されていてもよい。
【００１９】
透明着色フィルム９を太陽電池モジュール２の表面全面に張り巡らした場合は、幾分変換効率が低下するため、図６に示すように、透明着色フィルム９に外観上及び色調上問題が無い程度に穴１６を設け、少しでも太陽光が多く太陽電池セル１に到達できるようにするのが好ましい。
従って、穴１６は、透明着色フィルム９の単位面積１ｃｍ2あたり、０．１〜０．９ｃｍ2程度の面積を有するのが好ましく、０．２〜０．５ｃｍ2程度の面積を有するのがさらに好ましい。
なお、穴１６は、略均一なパターンで複数設けられるのが好ましい。
【００２０】
また、透明着色フィルム９に穴１６を設けた場合は、充填剤が穴１６を通して回り込み、太陽電池セル群１５、透明ガラス８及び透明着色フィルム９を強固に接着できるので好ましい。
また、穴１６は、太陽電池セルに疑似角が存在する場合、セルが存在する位置にのみ設けられるのが好ましい。すなわち、図９に示すように、疑似角が存在する太陽電池セル１８を用いた太陽電池モジュール２には、太陽電池セル１８が存在しない角の部分１７が構成される。角の部分１７においては発電に対する寄与が小さいため、透明着色フィルム９に穴１６を設けないのが好ましい。これにより、穴１６の数を少しでも少なくできるため、色調上での均一性が向上する。
穴１６の形状は、円形や、三角形、四角形などの多角形であってもよく、また、図７に示すようなスリット状であってもかまわないが、円形状またはスリット状が好ましい。
【００２１】
また、穴１６の形状や密度を変えたり、穴１６の位置を特定することにより、図８に示すように、太陽電池モジュール２上に絵や文字を描くことも可能である。
本発明に使用される透明ガラスとしては、透明であるならば特に限定されず、公知のガラスを使用することができる。公知のガラスとしては、例えば、無機ガラスやセリウム等の添加剤を添加した加工ガラス、白板強化ガラス等が挙げられる。
【００２２】
本発明に使用される裏フィルムとしては、太陽電池に用いられるものであれば特に限定されず、公知のフィルム、例えば、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、およびＰＥＮ（ポリエーテルニトリル）等を用いた樹脂製フィルムや無機ガラス等を用いたガラス製フィルムを使用することができる。この中でも、耐候性を備えたＰＥＴフィルム（耐候性裏フィルム）が好ましい。
次に、本発明の太陽電池モジュールの製造方法を、図３及び図４に従って説明する。
太陽電池セル１をマトリックス状に配置し、全ての太陽電池セル１を直列又は並列に接続して太陽電池セル群１５を形成する。
【００２３】
太陽電池セル１を接続する方法としては、当該技術分野で一般的なインターコネクタ、又はバスバーにより行うことができる。インターコネクタでは、外部ストレスを吸収する構造、いわゆるストレスリリーフ構造を有することが好ましい。また、バスバーでは、銀材や金めっきした銀材、銀メッキしたコバール、モリブデン、アルミニウム、銅などを用いることができる。
【００２４】
次いで、太陽電池セル群１５の受光面側に、透明樹脂により薄い平板状に構成された充填剤（ＥＶＡフィルム）１４、透明着色フィルム９及び透明ガラス８をこの順で形成する。なお、透明着色フィルム９は、太陽電池セル群１５とＥＶＡフィルム１４の間に積層してもよい。また、予め透明ガラス８の受光面に形成してもよい。次いで、太陽電池セル群１５の受光面と反対側の面に、透明樹脂によって薄い平板状に構成された充填剤（ＥＶＡフィルム）１４及び裏フィルム４をこの順で積層する。次いで、この積層部全体を加熱・接着することにより、太陽電池セル群１５、透明着色フィルム９、透明ガラス８、裏フィルム４を接着する。次いで、積層部分の周囲に枠３を形成することにより、太陽電池モジュール２が製造される。
このようにして製造された太陽電池モジュール２は、所望の色に配色することができ、透明着色フィルム９の色を変えるだけで、色の変更が容易に可能となる。また、膜厚の薄い反射防止層６を構成する太陽電池セル１を使用する場合は、さらに色調が特に均一になる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の太陽電池モジュールは、所望の色に配色でき、かつ色調が均一である。また、本発明の方法によれば、前記のような太陽電池モジュールを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの断面図である。
【図３】本発明の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概念図である。
【図４】本発明の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概念図である。
【図５】太陽電池モジュールの受光面側の平面図である。
【図６】穴を設けた透明着色フィルムを構成する太陽電池モジュールの受光面側の平面図である。
【図７】スリットを設けた透明着色フィルムの平面図である。
【図８】穴で絵が描かれた太陽電池モジュールの平面図である。
【図９】擬似角を有する太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの平面図である。
【図１０】太陽電池セルの断面図である。
【図１１】従来の太陽電池モジュールの断面図である。
【図１２】従来の太陽電池モジュールの製造方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１、１８  太陽電池セル
２  太陽電池モジュール
３  枠
４  裏フィルム
５  テクスチャー構造を有する層
６  反射防止膜
７  ｐ+層
８  透明ガラス
９  透明着色フィルム
１０  多結晶ウエハ
１１  表面電極
１２  裏面電極
１３  ｎ+層
１４  平板状に構成された充填剤（ＥＶＡフィルム）
１５  太陽電池セル群
１６  穴
１７  角の部分
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003717369.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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