(57)【要約】      （修正有）【課題】使用時にケースから引き出し、不用時にはケースに巻き込んで収納するタイプのフレキシブル太陽電池モジュールであって、繰り返し使用頻度に対して優れた耐久性や使い勝手を有するフレキシブル太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】複数の太陽電池素子（セル）がバスバーで連結され、さらに少なくとも基材フィルム１とシーラント層３とを含む積層フィルム１０で封止されたフレキシブル太陽電池モジュールであって、長手方向（ＭＤ）が２００ｍｍ、垂直方向（ＴＤ）が１７０ｍｍの長方形の積層フィルムを、周長１６０ｍｍの円弧状になるように両ＴＤ端部を重ね合わせて固定し、円弧状の最上端部を平板に垂直に接触させた状態で、平板を速度５０ｍｍ／分で３０ｍｍ押し下げた時の強度ピーク値（Ｎ）が、１４〜３５Ｎであるフレキシブル太陽電池モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池素子（セル）がバスバーで連結され、さらに少なくとも基材フィルムとシーラント層とを含む積層フィルムで封止されたフレキシブル太陽電池モジュールであって、
長手方向（ＭＤ）が２００ｍｍ、垂直方向（ＴＤ）が１７０ｍｍの長方形の前記積層フィルムを、周長１６０ｍｍの円弧状になるように両ＴＤ端部を重ね合わせて固定し、前記円弧状の最上端部を平板に垂直に接触させた状態で、前記平板を速度５０ｍｍ／分で３０ｍｍ押し下げた時の強度ピーク値（Ｎ）が、１４〜３５Ｎであることを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記バスバーの厚みに対して、前記基材フィルムの厚みが２０〜３２％、前記シーラント層の厚みが１００〜１２５％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記基材フィルムの厚みが２０μｍ〜４０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記シーラント層の厚みが１２０μｍ〜１５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記基材フィルムと前記シーラント層の間に、接着剤を介して透明なバリア層を設けてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブル太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記透明なバリア層がポリエチレンテレフタレートに酸化ケイ素の蒸着膜を形成してなることを特徴とする請求項５に記載のフレキシブル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、軽量で巻き取ることができるフレキシブル太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体Ｐ−Ｎ接合ダイオード等の光起電力効果を利用して、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池は、深刻化する地球環境問題などを背景として、クリーンなエネルギー源として注目されている。
【０００３】
太陽光のエネルギーを直接電気に換える太陽光発電システムの心臓部を構成する太陽電池の構造は、太陽電池素子（セル）を一枚で使用するのではなく、一般的に数枚〜数十枚の太陽電池素子（セル）を直列あるいは並列に配線し、素子を長期間に亘って保護するための種々のパッケージングが施され、ユニット化されている。
【０００４】
上記のパッケージに組み込まれたユニットを太陽電池モジュールと呼び、一般的に太陽光が当たる前面側をガラスで覆い、熱可塑性樹脂からなる充填材で間隙が埋められている。そして、裏面側は耐熱性、耐湿性、耐水性、耐候性を有するプラスチック材料などのシート（バックシート）で保護された構造になっている。
【０００５】
これらの太陽電池モジュールは、屋外で使用されるため、優れた耐熱性、耐候性、耐水性、耐湿性、耐風圧性、耐光性、耐降雹性、耐薬品性、防湿性、防汚性、光反射性、光拡散性、その他の諸特性が要求される。
【０００６】
太陽電池モジュールは、例えば、結晶シリコン太陽電池素子を使用し、受光面に表面保護のためのガラス層、充填材層、光起電力素子としての太陽電池素子、充填材層及び裏面保護シートを順次積層し、真空吸引して加熱圧着するラミネーション法等を利用して製造されている。
【０００７】
従来、太陽電池モジュールの表面保護材としては、屋外での使用を考慮し、機械的な強度面と耐候性や防湿性の付与といった面からガラス基材が使用されてきた。ガラス基材は光の透過率が高く、効率よく太陽光を利用できる。また、熱膨張率も低いため、太陽電池セルやモジュールの内部配線（インターコネクタ）に与える熱膨張収縮等による疲労が小さいため、太陽電池モジュールの表面を保護することができる。
【０００８】
しかしながら、ガラス基材は重量が大きく軽量が要求される用途には適さず、また、折り曲げることができないのでフレキシブル性が求められる用途には使用することができないという問題がある。
【０００９】
上記の問題に対して、フィルム状や板状の透光性樹脂を表面に設ける提案がなされている（特許文献１）。例えばフレキシブル性があり透光性や耐候性に優れるポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂などが用いられている。
【００１０】
しかしながら、上記のような透光性樹脂は、ガラス基材に比べて耐熱性が劣り、モジュール製造工程での熱収縮による作業性の低下や品質の確保に問題がある。また、巻き取りタイプのフレキシブル太陽電池モジュールに要求される、巻き出し及び巻き取りの繰り返し使用に対する耐久性や使い勝手において問題がある。またさらに、特に耐候性に優れるポリテトラフロロエチレン等のフッ素樹脂は材料コストそのものが高く、そのために太陽電池モジュールのコストアップが問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１１８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、使用時にケースから引き出し、不用時にはケースに巻き込んで収納するタイプのフレキシブル太陽電池モジュールであって、繰り返し使用頻度に対して優れた耐久性や使い勝手を有するフレキシブル太陽電池モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に係る発明は、複数の太陽電池素子（セル）がバスバーで連結され、さらに少なくとも基材フィルムとシーラント層とを含む積層フィルムで封止されたフレキシブル太陽電池モジュールであって、
長手方向（ＭＤ）が２００ｍｍ、垂直方向（ＴＤ）が１７０ｍｍの長方形の前記積層フィルムを、周長１６０ｍｍの円弧状になるように両ＴＤ端部を重ね合わせて固定し、前記円弧状の最上端部を平板に垂直に接触させた状態で、前記平板を速度５０ｍｍ／分で３０ｍｍ押し下げた時の強度ピーク値（Ｎ）が、１４〜３５Ｎであることを特徴とするフレキシブル太陽電池モジュールである。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、前記バスバーの厚みに対して、前記基材フィルムの厚みが２０〜３２％、前記シーラント層の厚みが１００〜１２５％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル太陽電池モジュールである。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る発明は、前記基材フィルムの厚みが２０μｍ〜４０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載のフレキシブル太陽電池モジュールである。
【００１６】
また、本発明の請求項４に係る発明は、前記シーラント層の厚みが１２０μｍ〜１５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル太陽電池モジュールである。
【００１７】
また、本発明の請求項５に係る発明は、前記基材フィルムと前記シーラント層の間に、接着剤を介して透明なバリア層を設けてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフレキシブル太陽電池モジュールである。
【００１８】
また、本発明の請求項６に係る発明は、前記透明なバリア層がポリエチレンテレフタレートに酸化ケイ素の蒸着膜を形成してなることを特徴とする請求項５に記載のフレキシブル太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る請求項１によれば、長手方向（ＭＤ：Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が２００ｍｍ、垂直方向（ＴＤ：Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が１７０ｍｍの長方形の前記積層フィルムを、周長１６０ｍｍの円弧状になるように両ＴＤ端部を重ね合わせて固定し、前記円弧状の最上端部を平板に垂直に接触させた状態で、前記平板を速度５０ｍｍ／分で３０ｍｍ押し下げた時の強度ピーク値（Ｎ）が、１４〜３５Ｎの範囲に制御することで、使用時にケースから引き出し、不用時にはケースに巻き込んで収納する動作を繰り返し行なうことに対して、優れた耐久性や使い勝手の良い作用効果を有するフレキシブル太陽電池モジュールを提供することができる。
【００２０】
また、本発明に係る請求項２によれば、フレキシブル太陽電池モジュールの構成部材の中で最も厚い前記バスバー、すなわち複数の太陽電池素子（セル）を連結して太陽電池モジュールを形成するバスバーの厚みに対して、前記基材フィルムの厚みが２０〜３２％、前記シーラント層の厚みが１００〜１２５％の範囲とすることで、基材フィルムによるバスバーの保護が効率よくでき、また、シーラント層がモジュール全体に満遍なく充填されることで高い信頼性が得られ、優れたフレキイシブル性や軽量化、さらには低価格化を可能にすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る請求項３、４によれば、前記積層フィルムを構成する基材フィルム及びシーラント層において、前記基材フィルムの厚みが２０μｍ〜４０μｍの範囲、前記シーラント層の厚みが１２０μｍ〜１５０μｍの範囲であることにより、優れた耐擦傷性を有し、強度とフレキイシブル性のバランスが良く、さらには軽量化や低価格化を可能にする効果が得られる。
【００２２】
また、本発明に係る請求項５、６によれば、前記基材フィルムと前記シーラント層の間に、接着剤を介して透明なバリア層を設け、特に前記透明なバリア層がポリエチレンテレフタレートに酸化ケイ素の蒸着膜を形成することにより、耐候性やガスバリア性を付与することができ、より信頼性の高いフレキシブル太陽電池モジュールが得られる。
【００２３】
このようにして本発明は、使用時にケースから引き出し、不用時にはケースに巻き込んで収納するタイプのフレキシブル太陽電池モジュールであって、繰り返し使用頻度に対して優れた耐久性や使い勝手を有し、且つ、生産性が高く安価に製造できるフレキシブル太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る積層フィルムにより封止されたフレキシブル太陽電池素子（セル）の一実施形態の断面概略図である。
【図２】本発明に係る積層フィルムの強度測定方法を示す概略図である。
【図３】本発明のフレキシブル太陽電池モジュールの一実施形態の断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態の一例について図を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る積層フィルムにより封止されたフレキシブル太陽電池素子（セル）５の一実施形態の断面を示す概略図を示している。図１に示すように、フレキシブル太陽電池素子（セル）単体を例にして説明すると、本発明のフレキシブル太陽電池に係る積層フィルム１０は、少なくとも基材フィルム１とシーラント層３とを含む積層体であり、この２枚の積層体フィルム１０を用いて、それぞれシーラント層３をフレキシブル太陽電池素子（セル）５側にして、熱圧して封止することでフレキシブル太陽電池素子（セル）を保護している。
【００２７】
図３は本発明のフレキシブル太陽電池モジュール２０の一実施形態の断面概略図を示している。フレキシブル太陽電池モジュール２０は複数のフレキシブル太陽電池素子（セル）５をバスバー４で連結した状態で、熱圧下で前記積層フィルムにて封止され形成される。
【００２８】
本発明に係る前記積層フィルム１０を構成する基材フィルム１として使用できるものは、透明性、耐熱性、強度物性、電気絶縁性などを備えていれば特に限定するものではないが、ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましく、耐加水分解性ポリエチレンテレフタレートフィルムや紫外線カットポリエチレンテレフタレートフィルムを用いることも出来る。特に、熱収縮性としては１５０℃３０分加熱した場合のフィルムの長手方向の熱収縮率が０．７％未満であることが望ましい。このように基材フィルム１の熱収縮率を小さくすることによって、従来、モジュール製造時の基材フィルム１による熱収縮によって生じる作業性や品質の低下を防止することができる。
【００２９】
また、前記基材フィルム１の厚みは２０μｍから４０μｍの範囲であることが好ましい。２０μｍ未満であると、モジュール表面への引っかきキズや雹等の落下物による打ちキズで脱落してしまうので長期信頼性に問題があり、４０μｍを超えると太陽電池として使用するのに必要なフレキシブル性が劣り、曲げた状態での使用に支障が出る他、コストパフォーマンスが悪くなる。
【００３０】
本発明に係る前記積層フィルム１０を構成するシーラント層３として使用できるものは、金属からなるバスバー４との接着性に優れ、且つ、熱圧下でモジュール全体に満遍なく充填できる低温溶着性を有するものであれば特に限定するものではない。特に、金属に対して優れた接着性と１５０℃以下の低温溶着性を有するアイオノマー樹脂が好ましい。
【００３１】
従来、太陽電池セル５やバスバー４の空隙を満遍なく充填する封止材としては、通常熱反応性の架橋剤を含むエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）が用いられている。しかしながら、ＥＶＡを用いた場合には、添加されている架橋剤の反応により長期保存時の安定性が問題となるが、本発明ではシーラント層３としてアイオノマー樹脂を用いることにより、優れた接着性に加えて、このような問題が解決できることも特徴としている。
【００３２】
また、前記シーラント層３の膜厚は、１２０μｍから１５０μｍの範囲であることが好ましい。１２０μｍ未満であると、太陽電池セルの部品である１２０μｍ程度の厚みのバスバーを隙間なく封止することが困難になり長期の信頼性に欠ける結果となる。また、膜厚が１５０μｍを超えると太陽電池として使用するのに必要なフレキシブル性が悪くなり、フレキシブル性の要求される曲げた状態での使用に支障が出る他、コストパフォーマンスが悪くなる。
【００３３】
前記基材フィルム１と前記シーラント層３との積層方法としては、基材フィルム１にシーラント層３を押出し法により直接積層することもできるし、また、シーラント層３を押出し法やインフレーション法により一旦製膜してから、接着剤層２を介してドライラミネート法で積層することもできる。
【００３４】
基材フィルム１とシーラント層３を接着剤層２を介してドライラミネートする場合、通常のドライラミネート用接着剤を用いることも出来るが、太陽電池モジュールは長期間直射日光に晒されるので、紫外線耐性に優れたポリエステル／ポリカーボネート併用接着剤を用いることが有用である。
【００３５】
また、接着剤層２の塗布量は乾燥時で４ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２の範囲であることが望ましい。４ｇ／ｍ２未満であると十分なラミネート強度が得られず２０ｇ／ｍ２を超えるとコスト面で好ましくない。
【００３６】
本発明に係る前記積層フィルム１０を構成する基材フィルム１及びシーラント層３とバスバー４との厚みの関係は、バスバー４の厚みに対して、前記基材フィルム１の厚みが２０〜３２％、前記シーラント層３の厚みが１００〜１２５％の範囲とすることが好ましい。この範囲を満たすことにより、基材フィルムによるバスバーの保護が効率よくでき、また、シーラント層がモジュール全体に満遍なく充填されることで高い信頼性が得られ、優れたフレキイシブル性や軽量化、さらには低価格化を可能にすることができる。
【００３７】
また、前記基材フィルム１の一方の面に酸化ケイ素の透明蒸着膜を形成し、接着剤層２を介してシーラント層３を積層することにより、フレキシブル性に加えて優れたバリア性を付与することもできる。
【００３８】
次に、前記基材フィルム１とシーラント層３からなる本発明に係る積層フィルム１０のフレキシブル性について、以下に説明する。
図２は本発明に係る積層フィルム１０のフレキシブル性、すなわち、使用時にケースから引き出し、不用時にはケースに巻き込んで収納する動作を繰り返し行なうことに対して、優れた耐久性や使い勝手の良い作用効果を有する特性を評価するための強度測定方法を示す概略図である。
【００３９】
先ず、積層フィルム１０を一定面積の長方形に切り出して試料とし、図２に示すように、この試料の短辺側の端部を積層フィルムの固定部５０で固定する。この時、積層フィルム１０は円弧状の積層フィルム４０の形状となる。次にこの状態で、上方から垂直に移動可能な平板３０を降下させ、前記円弧状の最上端部を平板に垂直に接触させた状態で、一定の速度で押し下げ、その時の強度ピーク値（Ｎ）を測定する。
【００４０】
具体的には、長手方向（ＭＤ：Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が２００ｍｍ、垂直方向（ＴＤ：Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が１７０ｍｍの長方形の前記積層フィルムを、周長１６０ｍｍの円弧状になるように両ＴＤ端部を重ね合わせて固定し、前記円弧状の最上端部を平板に垂直に接触させた状態で、前記平板を速度５０ｍｍ／分で３０ｍｍ押し下げた時の強度ピーク値（Ｎ）を測定する。
【００４１】
上記の測定方法により、強度ピーク値（Ｎ）が１４〜３５Ｎの範囲であれば、前述したフレキシブル性、すなわち、使用時にケースから引き出し、不用時にはケースに巻き込んで収納する動作を繰り返し行なうことに対して、優れた耐久性や使い勝手の良い作用効果を有することを見出した。なお、強度ピーク値（Ｎ）が１４Ｎ未満の場合には積層フィルムの腰が弱く、使い勝手に問題がある。また、強度ピーク値（Ｎ）が３５Ｎを越えると積層フィルムンの腰が強過ぎて、引き出し、巻き込みの繰り返し動作により積層フィルムが損傷を受ける等の耐久性の低下が生じる。
【実施例】
【００４２】
＜実施例１＞
基材フィルム１として、耐加水分解性の二軸延伸ポリエステルフィルムをアニール処理して熱収縮率を低減させた、厚み２５μｍのものを用いた。また、シーラント層３として、膜厚１５０μｍのアイオノマー樹脂を用いた。
【００４３】
次に、接着剤層２として乾燥後塗布量７．５ｇ／ｍ２のポリエステル／ポリカーボネート併用接着剤を介して、上記基材フィルム１と上記シーラント層３を積層して積層フィルム１０を作製した。次に、この積層フィルム１０を用いて、加熱ラミネートを行いフレキシブル太陽電池モジュール２０を作製した。
【００４４】
なお、フレキシブル太陽電池の発電層には、厚みが５０μｍのアモルファスシリコンを使用した。また、バスバーの厚みは１２０μｍのものを用いた。
【００４５】
＜実施例２＞
基材フィルム１として、耐加水分解性の二軸延伸ポリエステルフィルムをアニール処理して熱収縮率を低減させた、厚み３８μｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にしてフレキシブル太陽電池モジュール２０を作製した。
【００４６】
＜実施例３＞
シーラント層３として、膜厚１３０μｍのアイオノマー樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にしてフレキシブル太陽電池モジュール２０を作製した。
【００４７】
＜実施例４＞
基材フィルム１として、耐加水分解性の二軸延伸ポリエステルフィルムをアニール処理して熱収縮率を低減させた、厚み２５μｍのものの片面に、酸化ケイ素の透明蒸着膜を形成したフィルムを用いた以外は、実施例１と同様にしてフレキシブル太陽電池モジュール２０を作製した。
【００４８】
＜比較例１＞
基材フィルム１として、厚さ５０μｍの耐加水分解性の二軸延伸ポリエステルフィルムを用いた以外は、実施例１と同様にしてフレキシブル太陽電池モジュール２０を作製した。
【００４９】
＜比較例２＞
基材フィルム１として、厚さ２０μｍの耐加水分解性の二軸延伸ポリエステルフィルムと、シーラント層３として、膜厚１００μｍのアイオノマー樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にしてフレキシブル太陽電池モジュール２０を作製した。
【００５０】
＜比較例３＞
基材フィルム１として、厚さ５０μｍの耐加水分解性の二軸延伸ポリエステルフィルムと、シーラント層３として、膜厚１００μｍのアイオノマー樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にしてフレキシブル太陽電池モジュール２０を作製した。
【００５１】
＜評価＞
実施例１〜４と比較例１〜３で作製したフレキシブル太陽電池モジュールに関して、フレキシブル性、作業性、加熱後の熱収縮外観（外観）、太陽電池部品の封止状態の各項目について、実用レベルを○、実用未達レベルを×として評価し、その結果を下記の表１に示した。
【００５２】
【表１】
2014053539.tif 000003
【００５３】
＜比較結果＞
実施例１〜４で得られた本発明品は、フレキシブル性、作業性、加熱後の熱収縮外観（外観）、太陽電池部品の封止状態の各項目において、いずれも良好な結果を示した。一方、比較例１〜３で得られた比較例品は、前記評価項目の少なくとも一つの項目において実用未達レベルが得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、不使用時は巻き取った状態で収納ケースに収め、使用時にそれを引き出して用いるフレキシブル太陽電池を、繰り返し操作に対する優れた耐久性や低コストで提供することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・基材フィルム
２・・・接着剤層
３・・・シーラント層
４・・・バスバー
５・・・太陽電池素子（セル）
１０・・積層フィルム
２０・・フレキシブル太陽電池モジュール
３０・・平板
４０・・円弧状の積層フィルム
５０・・積層フィルムの固定部
【図１】
2014053539.tif 000004
【図２】
2014053539.tif 000005
【図３】
2014053539.tif 000006