(57)【要約】【課題】屋外環境下での太陽電池セルの破損がより少ない太陽電池モジュールを低コストで提供する。【解決手段】受光面保護材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、及び裏面保護材を有する太陽電池モジュールであり、前記受光面側封止材及び／又は前記裏面側封止材が、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有し（以下、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する封止材を、発泡体含有封止材という）、前記発泡体含有封止材のヤング率が０．５〜５０ＭＰａであることを特徴とする太陽電池モジュール。【選択図】図３
2014036073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面保護材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、及び裏面保護材を有する太陽電池モジュールであり、
前記受光面側封止材及び／又は前記裏面側封止材が、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有し（以下、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する封止材を、発泡体含有封止材という）、
前記発泡体含有封止材のヤング率が０．５〜５０ＭＰａであることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂発泡体が、オレフィン系樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記オレフィン系樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び／またはエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記発泡体含有封止材の厚みが、２００μｍ〜１０００μｍ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太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記発泡体含有封止材の見かけ体積に対する空気の体積の比（空気の体積／発泡体含有封止材の見かけ体積）が、０．２〜０．６であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか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、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用やＣＯ２排出量削減の観点から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽電池が注目され、技術開発が進められている。
【０００３】
現在主流である結晶シリコン系太陽電池では、ガラスなどの受光面保護材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、裏面保護材をこの順に積層し、該積層体を真空・加熱条件下でラミネートし、溶融した封止材樹脂で太陽電池セルを封止することで太陽電池モジュールが製造されている。
【０００４】
発電のため屋外環境下に設置される中、太陽電池モジュールは積雪などによる荷重や昼夜の温度変化などにより太陽電池セルの破損が起こることがある。さらに、太陽電池モジュールのさらなる低コスト化のために太陽電池セルの厚みがより薄くなっており、より薄い太陽電池セルを用いた場合、屋外環境下において太陽電池セルの破損がより起こりうるという問題点がある。
【０００５】
上記問題を回避するために、特許文献１には、柔軟性の高いエチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」と記載することがある）を封止材として用いた太陽電池モジュールが開示されている。また、特許文献２には、柔軟性を持たせるため低密度のエチレン・α−オレフィン共重合体を封止材として用いた太陽電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−６０５７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献１の方法では、温度変化時の太陽電池セルの破損をより効果的に防ぐためには、封止材を厚くすることが必要となりコストアップにつながる問題があった。特許文献２の方法では低密度のエチレン・α−オレフィン共重合体は、ＥＶＡに対し原料コストが高いために太陽電池モジュールのコストアップにつながる問題があった。
【０００８】
上記のような従来技術の問題点に鑑み、本発明では屋外環境下での太陽電池セルの破損がより少ない太陽電池モジュールを低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行い、以下の構成を採ることで上記課題を解決できることを見出した。
（１）受光面保護材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、及び裏面保護材を有する太陽電池モジュールであり、前記受光面側封止材及び／又は前記裏面側封止材が、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有し（以下、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する封止材を、発泡体含有封止材という）、前記発泡体含有封止材のヤング率が０．５〜５０ＭＰａであることを特徴とする太陽電池モジュール。
（２）前記熱可塑性樹脂発泡体が、オレフィン系樹脂を含むことを特徴とする、（１）に記載の太陽電池モジュール。
（３）前記オレフィン系樹脂が、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び／またはエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする、（２）に記載の太陽電池モジュール。
（４）前記発泡体含有封止材の厚みが、２００μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
（５）前記発泡体含有封止材の見かけ体積に対する空気の体積の比（空気の体積／発泡体含有封止材の見かけ体積）が、０．２〜０．６であることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、屋外環境下での太陽電池セルの破損がより少ない太陽電池モジュールを低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】太陽電池セルを受光面保護材、受光面側封止材、裏面側封止材、裏面保護材により挟み込んだ構造をした従来の太陽電池モジュールの一例の概略断面図である。
【図２】受光面側封止材が熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する封止材である本発明の太陽電池モジュールの一例の概略断面図である。
【図３】裏面側封止材が熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する封止材である本発明の太陽電池モジュールの一例の概略断面図である。
【図４】受光面側封止材および裏面側封止材が熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する封止材である本発明の太陽電池モジュールの一例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下本発明の太陽電池モジュールについて、図を用いて説明する。
【００１３】
一般に太陽電池モジュールは、受光面保護材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、及び裏面保護材を有する。より具体的には、図１に示すように、受光面保護材、受光面側封止材、太陽電池セル、裏面側封止材、及び裏面保護材をこの順に有することで、太陽電池セルを受光面保護材、受光面側封止材、裏面側封止材、裏面保護材により挟み込んだ構造である。
【００１４】
本発明の太陽電池モジュールは、受光面側封止材及び／又は裏面側封止材に熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する。以下、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する封止材を、発泡体含有封止材という。つまり、図２に示すように、受光面側封止材が発泡体含有封止材である太陽電池モジュールや、図３に示すように裏面側封止材が発泡体含有封止材である太陽電池モジュールや、図４に示すように受光面側封止材および裏面側封止材が発泡体含有封止材である太陽電池モジュールである。
【００１５】
発泡体含有封止材とは、太陽電池モジュールから該封止材層を取り出したとき、目視により該封止材中に気泡が１モジュール中に平均して２５ｃｍ２あたり１００個以上確認することができる封止材のことである。
【００１６】
本発明の太陽電池モジュールにおける発泡体含有封止材は、熱可塑性樹脂発泡体からなる層単層のみでもよいし、図２〜図４に示すように、多層化されており一部のみ熱可塑性樹脂発泡体からなる層であってもよい。
【００１７】
本発明の太陽電池モジュールは、受光面側封止材及び／又は裏面側封止材は、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有することにより、太陽電池モジュールの製造が容易であり、耐衝撃性が良い。
【００１８】
化学的な安定性の点で、熱可塑性樹脂発泡体からなる層を構成する熱可塑性樹脂は、オレフィン系樹脂を含むことが好ましい。オレフィン系樹脂とは、ポリプロピレンや、ポリシクロオレフィンやポリエチレンや、エチレン共重合体を指す。なかでも、耐衝撃性や耐候性の良さの点で、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び／またはエチレン・α−オレフィン共重合体であることがより好ましい。  
【００１９】
発泡体含有封止材が多層化されている場合、非発泡体からなる層は、熱可塑性樹脂発泡体からなる層と同じ樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよいが、ラミネート特性の良さの点から、非発泡体からなる層は熱可塑性樹脂であることが好ましい。また、前記熱可塑性樹脂には、封止特性向上のために必要に応じて架橋剤、架橋助剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、発泡剤などの添加剤が含有されていてもよい。
【００２０】
本発明の太陽電池モジュールにおける発泡体含有封止材のヤング率は、０．５ＭＰａ〜５０ＭＰａである。それによって積雪などによる荷重や昼夜の温度変化などにより太陽電池セルの破損を抑制することができる。積雪などによる荷重によって、太陽電池モジュールにはひずみ生じるが、前記のヤング率をもつ発泡体含有封止材で封止されていれば、太陽電池セルへと加わる応力が小さくすみ、太陽電池セルの破損を防ぐことができる。温度変化によって、受光面保護材と裏面保護材の伸び縮みの差により太陽電池モジュールにひずみが生じるが、これも前記のヤング率をもつ発泡体含有封止材で封止されていれば、太陽電池セルへと加わる応力が小さくすみ、太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
【００２１】
発泡体含有封止材のヤング率が０．５ＭＰａより小さいと、荷重がかかった際の変形が大きすぎるために太陽電池モジュールからの封止材のはみ出しや、太陽電池セルの破損に繋がり、５０ＭＰａより大きいと、荷重による太陽電池セルの破損を抑制することができない。より効果的に太陽電池セルの破損を防ぐ点で、発泡体含有封止材のヤング率は０．５ＭＰａ〜１５ＭＰａであることがより好ましい。
【００２２】
本発明の太陽電池モジュールにおける発泡体含有封止材の厚みは２００μｍ〜１０００μｍが好ましく、２００〜８００μｍがより好ましい。２００μｍ未満であると小さな衝撃で太陽電池セルの破損が起こることがあり、１０００μｍより大きいと、太陽電池モジュールのコストが増大するために好ましくない。
【００２３】
本発明の太陽電池モジュールの発泡体含有封止材の見かけ体積に対する空気の体積の比（空気の体積／発泡体含有封止材の見かけ体積）が、０．２〜０．６であることが好ましい。０．２未満であると、発泡によるコスト低減効果が乏しく、０．６より大きいと太陽電池モジュールの温度が高温になった際の気泡の膨らみが大きいために太陽電池セルを破損してしまうことがあり、好ましくない。
【００２４】
本発明の太陽電池モジュールの受光面保護材は公知のものであれば特に制限されないが、耐衝撃性や透明性の点でガラスであることが好ましい。また、裏面保護材や太陽電池セル、配線材などその他太陽電池モジュールに必要な部材は公知のものであれば特に制限されない。
【００２５】
本発明の太陽電池モジュールは図２〜図４に示すように発泡体含有封止材が太陽電池モジュールの受光面側及び／または裏面側に存在する。発泡体含有封止材が受光面側にあっても散乱の効果により総発電能力の低減は見られず、また、裏面側であれば反射による総発電量の向上も見込まれる。
【００２６】
本発明の太陽電池モジュールは、真空ラミネーターによる加熱圧着など公知の方法によって製造される。本発明の太陽電池モジュールに用いられる発泡体含有封止材は公知の押出機などを用いて混練し、公知のＴダイやカレンダーロールなどで成形される。本発明の太陽電池モジュールに用いられる発泡体含有封止材は加熱圧着の前時点で発泡しており加熱圧着の際に気泡がすべて消失せず太陽電池モジュールの製造工程が終了した時点で気泡が残存するようにしてもよいし、加熱圧着の前時点では発泡しておらず、含有する発泡剤の働きなどにより加熱圧着中に発泡することで太陽電池モジュールの製造工程が終了した時点で気泡が残存するようにしてもよい。気泡の制御の容易さの点で、加熱圧着の前時点では発泡しておらず、含有する発泡剤の働きなどにより加熱圧着中に発泡することで太陽電池モジュールの製造工程が終了した時点で気泡が残存するようにすることが好ましい。
【実施例】
【００２７】
本発明を以下の実施例により更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００２８】
本実施例で用いた測定法を下記に示す。
【００２９】
（１）ヤング率は太陽電池モジュールを切断し、発泡体含有封止材を太陽電池セルや受光面保護材や裏面保護材から剥離したものを用い、ＪＩＳＫ７１６１（１９９４）にしたがい測定する。
【００３０】
（２）発泡体含有封止材の厚みは太陽電池モジュールを切断し、発泡体含有封止材を太陽電池セルや受光面保護材や裏面保護材から剥離したものを用い、発泡体含有封止材が表面保護材側封止材であれば、太陽電池セルと受光面保護材との間に存在した部分の厚み、発泡体含有封止材が裏面側封止材であれば、太陽電池セルと裏面保護材との間に存在した部分の厚みをミツトヨ社製デジタルシックネスゲージなど公知の厚み測定器によって測定したものをいう。
【００３１】
（３）見かけ体積に対する空気の体積の比（空気の体積／発泡体含有封止材の見かけ体積）は太陽電池モジュールを切断し、発泡体含有封止材を太陽電池セルや受光面保護材や裏面保護材から剥離したものを用い、質量と密度から含まれる空気の体積Ａを求め、見かけの寸法から発泡体含有封止材の見かけ体積Ｂを求め、Ａ／Ｂを計算した値をいう。
【００３２】
（４）荷重試験による太陽電池セルの破損の評価は、太陽電池モジュールに２４００Ｐａの荷重を１０分間かけた後に目視およびＥＬ画像検査装置にて太陽電池セルの破損を調べ、目視での太陽電池セルの破損が見られず、かつＥＬ画像検査装置にて太陽電池セルの破損に由来する暗部がない状態をセル割れなしとした。
【００３３】
（５）温度サイクル試験による太陽電池セルの破損の評価は、太陽電池モジュールをＪＩＳＣ８９９０（２００９）に準拠した温度サイクル試験を１００サイクル行った後に目視およびＥＬ画像検査装置にて太陽電池セルの破損を調べ、目視での太陽電池セルの破損が見られず、かつＥＬ画像検査装置にて太陽電池セルの破損に由来する暗部がない状態をセル割れなしとした。
【００３４】
（実施例１）エチレン−１−ヘキセン共重合体樹脂（密度：０．８９８ｇ／ｃｍ３、メルトフローレイト：２ｇ／１０分（１９０℃））１００質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド５質量部、架橋剤として２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン１．１質量部、架橋助剤としてトリアリルイソシアヌレート２質量部、シランカップリング剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン１質量部、紫外線吸収剤として２−ヒドロキシ−４−オクチルベンゾフェノン０．５質量部を２軸押出機に供給して溶融混練し、Ｔダイから押出して厚み５００μｍの発泡性樹脂シートを得た。また、前記組成より発泡剤を除いた組成にて、同様に成膜することで厚み５００μｍの非発泡性樹脂シートを得た。非発泡性の樹脂シートを受光面側封止材として用い、発泡性樹脂シートを裏面側封止材として用い、厚さ３ｍｍのガラス板よりなる受光面保護材、厚さ３８μｍのポリフッ化エチレンフィルムよりなる裏面保護材との間にシリコン発電素子よりなる太陽電池セルを封止した。なお、封止は、真空ラミネーターで温度１５０℃、脱気時間８分、プレス時間１分間、保持時間１０分間にて加熱圧着し、樹脂を架橋することにより行った。その後、ガラス板からはみ出した樹脂を切除し、端面をブチルゴムおよびアルミフレームにて保護し、端子ボックスを接続し、端子ボックス内にシリコーン樹脂を充填することで太陽電池モジュールを製造した。このようにして作成した太陽電池モジュールは、荷重試験後の太陽電池セルの破損は確認されず、また温度サイクル試験後の太陽電池セルの破損も確認されなかった。太陽電池モジュールを切断して発泡体含有封止材を取り出したところ、ヤング率は１４ＭＰａであり、厚みは４２０μｍ、見かけ体積に対する空気の体積の比は０．４５であった。
【００３５】
（実施例２）使用する樹脂をＥＶＡ樹脂（酢酸ビニル含有量：３２質量％、メルトフローレイト：２０ｇ／１０分（１９０℃））１００質量部とした以外は実施例１と同様の方法で樹脂シートを作成し、太陽電池モジュールを作成した。作成した太陽電池モジュールは荷重試験後の太陽電池セルの破損は確認されず、また温度サイクル試験後の太陽電池セルの破損も確認されなかった。太陽電池モジュールを切断して発泡体含有封止材を取り出したところ、ヤング率は１０ＭＰａであり、厚みは４４０μｍ、見かけ体積に対する空気の体積の比は０．３５であった。
【００３６】
（比較例１）実施例１で作成した厚み５００μｍの非発泡性樹脂シートを受光面側封止材および裏面側封止材として用いた以外は実施例１と同様の方法で太陽電池モジュールを作成した。作成した太陽電池モジュールは荷重試験後の太陽電池セルの破損が確認され、また温度サイクル試験後の太陽電池セルの破損も確認された。太陽電池モジュールを切断して発泡体含有封止材を取り出したところ、ヤング率は５２ＭＰａであり、厚みは５００μｍであった。
【００３７】
（比較例２）使用する樹脂を低密度ポリエチレン（密度：０．９２ｇ／ｃｍ３、メルトフローレイト：２ｇ／１０分（１９０℃））１００質量部とした以外は実施例１と同様の方法で樹脂シートを作成し、太陽電池モジュールを作成した。作成した太陽電池モジュールは荷重試験後の太陽電池セルの破損が確認され、また温度サイクル試験後の太陽電池セルの破損も確認された。太陽電池モジュールを切断して発泡体含有封止材を取り出したところ、ヤング率は６０ＭＰａであり、厚みは４４０μｍ、見かけ体積に対する空気の体積の比は０．３５であった。
【符号の説明】
【００３８】
１    受光面保護材
２    受光面側封止材
３    太陽電池セル
４    裏面側封止材
５    裏面保護材
６    アルミフレーム
７    端子ボックス
２０  熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する受光面側封止材
２１  熱可塑性樹脂発泡体からなる層
２２  非発泡体からなる層
４０  熱可塑性樹脂発泡体からなる層を有する裏面側封止材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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