(57)【要約】【課題】モジュール表面のカビやコケなどによる汚染を長期にわたって防止できる太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】この太陽電池モジュールは、太陽電池セル１０と、太陽電池セルの周囲を覆う封止材層２０，４０と、太陽電池セル１０の受光面側を覆う封止材層４０上に配置された表面保護層５０と、太陽電池セル１０の非受光面側を覆う封止材層２０上に配置された裏面保護層３０とを備え、表面保護層５０が、透光性樹脂で構成され、表面保護層５０の受光面側の表面に、透光性樹脂と、無機担体に銀イオンを担持させた銀系防カビ剤とを含有するトップコート層６０が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルと、前記太陽電池セルの周囲を覆う封止材層と、前記太陽電池セルの受光面側を覆う封止材層上に配置された表面保護層と、前記太陽電池セルの非受光面側を覆う封止材層上に配置された裏面保護層とを備える太陽電池モジュールであって、
前記表面保護層が、透光性樹脂で構成され、
前記表面保護層の受光面側の表面に、透光性樹脂と、無機担体に銀イオンを担持させた銀系防カビ剤とを含有するトップコート層が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記トップコート層が、前記銀系防カビ剤を０．１〜５．０質量％含有する請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記銀系防カビ剤の銀イオン担持量が１〜３０質量％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】
前記トップコート層の膜厚が１〜２０μｍである請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記トップコート層の透光性樹脂が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる１種以上である請求項１〜４のいずれか１項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、モジュール表面のカビやコケなどによる汚染を防止できる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールは、長期信頼性を確保するため、太陽電池セルの周囲を封止材層で覆い、更にその外側を表面保護層と裏面保護層とで覆った封止構造を取っている。
【０００３】
太陽電池モジュールは、建築物の屋根や設置された架台だけでなく、建築物の屋上や地面表層等に直接設置されることもある。
【０００４】
太陽電池モジュールの受光面側に汚れ等が付着すると、太陽電池セルへの入射光量が低下して、発電量が低下する。このため、モジュール表面の防汚性を高めて、太陽電池セルへの入射光量の低下を抑制する試みが行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、太陽電池を保護する透明カバーの表面に、光触媒性酸化物粒子とシリコーンと撥水性フッ素樹脂とを含有する実質的に透明な表面層が形成されている防汚性カバーを備えた太陽電池が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、太陽電池の受光面側の保護部材の表面に、疎水性樹脂と親水性金属酸化物とを含むコーティング液を塗布して防汚性被膜を形成し、防汚性被膜の表面に対して摩擦処理を施して、防汚性被膜の表面において水滴が流れる方向を調整するための摩擦痕を形成することが開示されている。また、特許文献２の段落番号００４９には、保存時における菌やカビの発生を抑制することを目的として、コーティング液に抗菌剤や抗カビ剤などを含有させてもよいとある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１０７３０３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５６７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、表面保護層に光触媒を含有させた場合、光触媒の作用によって、表面保護層の樹脂が分解されることがあり、モジュールの耐候性が低下し易かった。
【０００９】
また、太陽電池モジュールは、屋上や地面表層等に直接設置する場合など、取り付け場所によっては、十分な傾斜をつけて設置することができないことがある。この場合、降雨により、地面との固定金具近傍での下地のゆがみ部分で、水溜り等が生じることがある。このような環境では、砂埃などの無機物による汚れだけでなく、カビやコケなどの微生物が砂埃の下層や水溜り際に繁殖してモジュール表面に固着することがある。特に、表面保護層が、透光性樹脂等の有機材料で構成されている場合、モジュール表面に、カビやコケなどの微生物が固着し易い。モジュール表面に、カビやコケなどの微生物が固着すると、太陽電池セルへの入射光量が低下して、発電量が低下したり、美観が損なわれ易い。
【００１０】
また、特許文献２では、コーティング液に抗菌剤や抗カビ剤などを含有させてもよいと記載されているが、その目的は、コーティング液の保管時に、コーティング液が微生物に汚染されて変質することを防ぐことにあり、塗工後の膜に防カビ性を、持続して付与することについての検討がなされていない。
【００１１】
よって、本発明の目的は、モジュール表面のカビやコケなどによる汚染を長期にわたって防止できる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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、太陽電池セルと、前記太陽電池セルの周囲を覆う封止材層と、前記太陽電池セルの受光面側を覆う封止材層上に配置された表面保護層と、前記太陽電池セルの非受光面側を覆う封止材層上に配置された裏面保護層とを備える太陽電池モジュールであって、前記表面保護層が、透光性樹脂で構成され、前記表面保護層の受光面側の表面に、透光性樹脂と、無機担体に銀イオンを担持させた銀系防カビ剤とを含有するトップコート層が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記トップコート層が、前記銀系防カビ剤を０．１〜５．０質量％含有することが好ましい。
【００１４】
本発明において、前記銀系防カビ剤の銀イオン担持量が１〜３０質量％であることが好ましい。
【００１５】
本発明において、前記トップコート層の膜厚が１〜２０μｍであることが好ましい。
【００１６】
本発明において、前記トップコート層の透光性樹脂が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる１種以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の太陽電池モジュールは、表面保護層が透光性樹脂で構成されるので、軽量で取り扱い性に優れる。また、表面保護層の受光面側の表面には、透光性樹脂と、無機担体に銀イオンを担持させた銀系防カビ剤とを含有するトップコート層が形成されている。銀系防カビ剤は、殺菌力が高く、その持続性に優れるので、モジュール表面のカビやコケなどによる汚染を長期にわたって防止できる。また、トップコート層の樹脂を分解することがないので、トップコート層の耐候性が損なわれ難い。更には、黄変等が生じ難くいので、トップコート層の透光性が損なわれ難い。このため、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池セルへの入射光量の低下を抑えて、長期にわたって安定した発電量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの概略構成図である。
【図２】同太陽電池モジュールに用いる太陽電池セルの一実施形態の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の太陽電池モジュールについて、図１を用いて説明する。
【００２０】
この太陽電池モジュールは、太陽電池セル１０と、太陽電池セル１０の非受光面１０ａ側に配置された第１封止材層２０と、第１封止材層２０に積層された裏面保護層３０と、太陽電池セル１０の受光面１０ｂ側に配置された第２封止材層４０と、第２封止材層４０に積層された表面保護層５０とを備える。そして、表面保護層５０の受光面側の表面には、銀系防カビ剤を含有するトップコート層６０が形成されている。
【００２１】
なお、本発明において、受光面とは、太陽電池セルが太陽光を受光する側の面のことである。また、非受光面とは、太陽電池セルが太陽光を受光する面とは反対側の面を意味する。
【００２２】
図２を合わせて参照すると、この太陽電池セル１０は、基板１１の片面に、第１電極層１２、光電変換層１３及び第２電極層１４が順次積層した積層構造をなしている。なお、図示しないが、太陽電池セル１０は、複数の素子が直列及び／又は並列に接続している。
【００２３】
基板１１は、耐熱性を有するものであればよく、特に限定は無い。例えば、可撓性フィルム基板、ガラス基板、ステンレス基板が挙げられる。可撓性フィルム基板としては、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、アラミドなどで構成されたフィルム基板が挙げられる。可撓性フィルム基板を用いることで、フレキシブルな太陽電池セルとすることができる。なお、基板１１が光入射側に配される場合には、光透過性の材料で構成すべきことはいうまでもない。
【００２４】
第１電極層１２及び第２電極層１４のうち、光入射側に配置される電極層は、ＩＴＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物で形成される。
【００２５】
また、第１電極層１２及び第２電極層１４のうち、光入射側とは反対側の面に配置される電極層は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｏ及びこれらの合金などの導電性金属で形成されることが好ましい。また、これらの導電性金属で形成される層（以下、導電性金属層という）に、ＩＴＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物で形成される層（以下、透明導電性酸化物層という）が積層されていてもよい。
【００２６】
各電極層の形成方法は特に限定は無い。例えば、各種電極材料を、蒸着法、スパッタ法、鍍金など当該技術において知られている任意の製膜方法で製膜して形成できる。
【００２７】
光電変換層１３としては、特に限定はない。例えば、微結晶シリコン系光電変換層、アモルファスシリコン系光電変換層、アモルファスシリコンゲルマニウム系光電変換層、ＣＩＳ系光電変換層、ＣＺＴＳ系光電変換層等が挙げられる。ＣＩＳ系光電変換層としては、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）２等のＣＩＳ系半導体化合物で形成された光電変換層が挙げられる。ＣＺＴＳ系光電変換層としては、Ｃｕ２ＺｎＳｎＳｅ４、Ｃｕ２ＺｎＳｎ（Ｓ，Ｓｅ）４等のＣＺＴＳ系半導体化合物で形成された光電変換層が挙げられる。更に、光電変換層は、半導体セルが複数層積層した多接合構造であってもよい。
【００２８】
図１に再び戻ると、太陽電池セル１０の非受光面側１０ａには、第１封止材層２０が配置され、さらにその外側に裏面保護層３０が配置されている。
【００２９】
第１封止材層２０は、耐熱性を有する材料で構成されていることが好ましい。例えば、ポリエチレン、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリイミド、ポリビニル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００３０】
裏面保護層３０は、防水性、耐熱性、耐候性に優れた材料で構成されていることが好ましい。例えば、シリコーン樹脂シート、アクリル樹脂シート、ポリエステル樹脂（ＰＥＴなど）シート、ポリカーボネート樹脂シート、フッ素樹脂シート等の樹脂シート、ＳＵＳ鋼板など鋼板、及び鋼板の表面を、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂等の樹脂でコーティングした樹脂コーティング鋼板等が挙げられる。
【００３１】
なお、第１封止材層２０、裏面保護層３０は、太陽電池セル１０の非受光面側に配置されるため、透明性を有さない、あるいは、透明性の低い材料で構成されていてもよい。
【００３２】
太陽電池セル１０の受光面側１０ｂには、第２封止材層４０が配置され、さらにその外側に、トップコート層６０が形成された表面保護層５０が配置されている。
【００３３】
第２封止材層４０は、透明性及び耐熱性を有する材料が好ましい。例えば、ポリエチレン、エチレン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリイミド、ポリビニル、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００３４】
表面保護層５０は、透光性樹脂で構成される。表面保護層５０を、透光性樹脂で構成することにより、軽量でフレキシブル性に優れた太陽電池モジュールとすることができる。
【００３５】
表面保護層５０に用いる透光性樹脂としては、透明性、耐候性及び耐熱性に優れた材料が好ましい。例えば、シリコーン樹脂シート、アクリル樹脂シート、ポリエステル樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シート、フッ素樹脂シート等の樹脂シート等が挙げられる。なかでも、耐候性に優れるということからフッ素樹脂シートが好ましい。フッ素樹脂としては、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００３６】
トップコート層６０は、透光性樹脂と、銀系防カビ剤とを含有する、透光性薄膜で構成される。トップコート層６０は、例えば、透光性樹脂と銀系防カビ剤とを含有する樹脂組成物を、表面保護層５０上に、ロールコータ、バーコータ、マイクログラビア等の各種方法で塗布し、乾燥及び硬化して形成できる。
【００３７】
本発明において、トップコート層６０の透光性樹脂は、透明性、耐候性及び耐熱性に優れた材料が好ましい。例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。表面保護層５０に対して密着性を有する薄膜を形成できる樹脂を適宜選択する。
【００３８】
本発明において、トップコート層６０の銀系防カビ剤は、無機担体に銀イオンを担持させたものを用いる。銀系防カビ剤は、殺菌力が高く、その持続性に優れるので、モジュール表面のカビやコケなどによる汚染を長期にわたって防止できる。また、トップコート層の樹脂を分解することがないので、トップコート層の耐候性が損なわれ難い。更には、耐候性が高く、光照射によって黄変等が生じ難くいので、トップコート層の透光性が損なわれ難い。
【００３９】
なお、有機化合物を用いた有機系防カビ剤は、初期の殺菌力は比較的優れるものの、耐候性が低く、効果の持続性が劣る。更には、光照射によって、黄変し易い。このため、光透過性を維持しながら屋外で使用するような用途には適さない。また、安全性に問題があり、土壌汚染等の恐れがある。また、天然成分由来の防カビ剤は、比較的安全性に優れるものの、殺菌力や耐候性が低く、光透過性を維持しながら屋外で使用するような用途には適さない。
【００４０】
本発明において、銀イオンを担持させる無機担体としては、特に限定はない。セラミックス、ガラス等の耐候性を有する無機多孔質材料が好ましい。例えば、ゼオライト、シリカゲル、ガラス、リン酸カルシウム、リン酸ジルコニウム、珪酸塩等が挙げられる。なお、酸化チタン等の光触媒としての機能を有する材料は、光触媒の作用によって、トップコート層の樹脂が分解されて、耐候性が低下したり、黄変することがある。このため、無機担体には、光触媒としての機能を有する材料の使用は控えることが好ましい。
【００４１】
無機担体に銀イオンを担持させる方法は、特に限定は無く、従来公知の方法を採用できる。例えば物理吸着により担持させる方法、化学吸着により担持させる方法、イオン交換反応により担持させる方法等が挙げられる。
【００４２】
本発明において、銀系防カビ剤の銀イオン担持量は、１〜３０質量％が好ましく、５〜２０質量％がより好ましい。銀イオンの担持量が１質量％未満であると、十分な効果を発揮するためには、銀系防カビ剤の添加量を増やす必要が生じ、これによってトップコート層の透明性低下や、割れの発生等が生じ易くなる。また、銀イオンの担持量が３０質量％を超えると、銀を多く使用する必要が生じるので、コストが増える。
【００４３】
本発明において、銀系防カビ剤の平均粒径は、０．１〜５μｍが好ましく、０．５〜３μｍがより好ましい。銀系防カビ剤の平均粒径が０．１μｍ未満であると、銀系防カビ剤が凝集して、トップコート層の透明性が低下したり、銀系防カビ剤の分散性が低下することがある。５μｍを超えると、トップコート層の透明性が低下したり、銀系防カビ剤の分散性が低下することがある。銀系防カビ剤の平均粒径が上記範囲であれば、トップコート層の透明性を損なうことなく、銀系防カビ剤をトップコート層中に均一に分散できる。なお、本発明において、平均粒径は、レーザ回折法で測定したメディアン径（ｄ５０）である。
【００４４】
銀系防カビ剤は市販されており、例えば、「ゼオミックＨＤ１０Ｎ」（商品名、シナネンゼオミック社）、「ノバロンＡＧ３００」（商品名、東亞合成社）等を用いることができる。
【００４５】
本発明において、トップコート層６０の銀系防カビ剤の含有量は、０．１〜５．０質量％が好ましく、０．１〜３．０質量％がより好ましく、０．２〜２．０質量％が特に好ましい。０．１質量％未満であると、防カビ効果が十分でないことがある。５．０質量％を超えると、トップコート層６０の透明性が低下する傾向にある。更には、屋外での使用時に変色が生じる恐れがある。
【００４６】
本発明において、トップコート層６０は、更に、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂から選ばれる１種以上を含有することが好ましい。なかでも、耐候性および硬度に優れるという理由からシリコーン樹脂あるいはアクリル樹脂が好ましい。
【００４７】
本発明において、トップコート層６０の膜厚は、１〜２０μｍが好ましく、３〜１５μｍがより好ましく、５〜１０μｍが特に好ましい。１μｍ未満であると、屋外での使用時に、風雨によってトップコート層が流出し易く、防カビ効果の持続性が不足する傾向にある。２０μｍを超えると、内部応力によって、トップコート層にひびや割れが生じることがある。
【実施例】
【００４８】
以下に本発明の実施例を示すが、これによって本発明の内容は制限されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
太陽電池セル１０の非受光面１０ａ側に、ポリエチレンからなる第１封止材層２０を４００μｍ形成し、第１封止材層２０上に、ＥＴＦＥからなる裏面保護層３０を２５μｍ形成した。また、太陽電池セル１０の受光面１０ｂ側に、ポリエチレンからなる第２封止材層４０を５５０μｍ形成し、第２封止材層４０上に、ＥＴＦＥからなる表面保護層５０を２５μｍ形成した。そして、透光性樹脂としてシリコーン樹脂（商品名「Ｘ−４０−２３２７」、信越化学製）を９９．６質量％、無機担体（ゼオライト）に銀イオンを担持させた銀系防カビ剤（銀イオン担持量３．９質量％）を０．４質量％含有する樹脂組成物を、表面保護層５０上に、ロールコータで塗布し、乾燥及び硬化して、膜厚５μｍのトップコート層６０を形成した。このトップコート層には、銀系防カビ剤が０．４質量％含まれていた。このようにして、図１に示す太陽電池モジュールを製造した。
【００５０】
（比較例１）
透光性樹脂としてシリコーン樹脂（商品名「Ｘ−４０−２３２７」、信越化学製）を９９質量％、光触媒として酸化チタン（ＴＯＴＯ製）を１質量％含有する樹脂組成物を、表面保護層５０上に、ロールコータで塗布し、乾燥及び硬化して、膜厚５μｍのトップコート層を形成した以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
【００５１】
（比較例２）
透光性樹脂としてシリコーン樹脂（商品名「Ｘ−４０−２３２７」、信越化学製）を９８質量％、有機系防カビ剤としてチアベンダゾール（商品名「ミクロトールＤ」、北興産業製）を２質量％含有する樹脂組成物を、表面保護層５０上に、ロールコータで塗布し、乾燥及び硬化して、膜厚５μｍのトップコート層を形成した以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを製造した。
【００５２】
実施例１，比較例１，２の太陽電池モジュールの防カビ性、持続性、耐候性を評価した。
【００５３】
防カビ性は、太陽電池モジュールを、舗装されていない地面上に水平に設置し、半年後にモジュール表面の外観を目視で観察した。カビ類の付着が無い場合は、良好とし、カビ類の付着があるものを不良とした。
【００５４】
持続性、耐候性は、太陽電池モジュールを、以下の条件でキセノンウエザオ試験を３０００時間行った。試験後、太陽電池モジュールの表面分析を行い、防カビ剤が、試験前の５０％以上残存している場合には持続性良好とした。また、試験後の太陽電池モジュールの色調において、ΔＹ値が１０以内であるものを耐候性良好とした。
【００５５】
キセノンウエザオ試験条件
・照度：１２０Ｗ/ｍ２（３００ｎｍ−４００ｎｍ)
・温度：ＢＰ（ブラックパネル温度）６３℃±３℃
・湿度：５０％
・降雨：60分サイクル（４８分乾燥、１２分噴水）
上記結果を表１にまとめて記す。
【００５６】
【表１】
2014212147.tif 000003
【００５７】
上記結果から明らかなように、表面保護層に、透光性樹脂と銀系防カビ剤とを含有するトップコート層を形成することで、長期にわたって、カビ等の微生物の発生を抑制できた。また、黄変等が生じ難かった。このため、長期にわたって安定した発電量を得ることができた。
【符号の説明】
【００５８】
１０：太陽電池セル
１１：基板
１２：第１電極層
１３：光電変換層
１４：第２電極層
２０：第１封止材層
３０：裏面保護層
４０：第２封止材層
５０：表面保護層
６０：トップコート層
【図１】
2014212147.tif 000004
【図２】
2014212147.tif 000005