(57)【要約】【課題】封止材の強度を向上して軽量化した太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の実施例の太陽電池モジュール１０は、光電変換素子１を封止材２で挟んだ太陽電池モジュールにおいて、封止材２の少なくとも一部に、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層２ａを含む。【選択図】図２
2014056977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を封止材で挟んだ太陽電池モジュールにおいて、
前記封止材の少なくとも一部に、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層を含む太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記ナノ配向結晶体ポリマー層が、イソタクティックポリプロピレンを含んでいる太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記光電変換素子の受光面側と前記封止材との間に前記ナノ配向結晶体ポリマー層より融点が低い透光性の第１樹脂層を備える太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記封止材の前記光電変換素子側の面が、エッチングされている太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽電池モジュールにおいて、
エッチングされる部分は、前記封止材の周縁部である太陽電池モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールにおいて、
前記ナノ配向結晶体ポリマー層のヘイズ率は、前記ナノ配向結晶体ポリマー層の厚さ０．３ｍｍあたり０．９％以下である太陽電池モジュール。
【請求項７】
光電変換素子と、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層を含む封止材と、前記光電変換素子の受光面側と前記封止材との間に前記ナノ配向結晶体ポリマー層より融点が低い透光性の第１樹脂層とを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、
光電変換素子の受光面に前記第１樹脂層をラミネートする工程と、
前記第１樹脂層をラミネートされた前記光電変換素子を、ナノ配向結晶体ポリマー層を含んだ前記封止材で挟んで積層体にする工程と、
前記積層体をラミネートする工程と、
を有する太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記封止材の前記光電変換素子側の面をエッチングする工程を有する太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記エッチングされる部分は、前記封止材の周縁部である太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記積層体をラミネートする工程は、前記積層体の中央部よりも周縁部のラミネート温度が高い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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、イソタクティックポリプロピレン樹脂の延伸結晶化方法を開示している。
特許文献１は、ポリオレフィン系樹脂を封止材とした太陽電池モジュールの製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Polymer Journal 42(6), 464-473, published online in June 2010, Kiyoka N Okada, Jun-ichiro Washiyama, Kaori Watanabe, Sono Sasaki, Hiroyasu Masunaga and Masamichi Hikosaka
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１９４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の封止材は本願の封止材に比べて強度が低いため、封止材を厚くしなければならず、太陽電池モジュールの重量が重くなることが懸念された。
上記の問題点を鑑み、本発明の課題は、封止材の強度を向上することで軽量化した太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールの第１の態様は、光電変換素子を封止材で挟んだ太陽電池モジュールにおいて、前記封止材の少なくとも一部に、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層を含むことを特徴とする。ナノ配向結晶体ポリマー層を含んだ封止材は、光電変換素子の一方の面にだけ備えてもよいし、光電変換素子の両面に備えていてもよい。ナノ配向結晶体ポリマーとは、融点以下に冷やした高分子融液を臨界伸長歪み速度以上で圧縮（伸長結晶化）することで得られる配向されたナノ結晶が、ひも状分子構造（鎧モデル）を形成する高分子である。具体例としては、非特許文献１で公開されたナノ配向結晶体ポリマーの形態に形成されたイソタクティックポリプロピレンが挙げられる。
【０００７】
このような構成によれば、従来封止材として知られているエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などに比べてナノ配向結晶体ポリマーは硬いため、太陽電池モジュールの厚さを薄くでき、軽量化できる。
【０００８】
前記ナノ配向結晶体ポリマー層には、イソタクティックポリプロピレンを含んでいることが望ましい。例えば、第１樹脂や封止材の一部としてポリエチレン樹脂（ＰＥ）を使用している場合は、イソタクティックポリプロピレンのナノ配向結晶体ポリマー層を含まずポリエチレン樹脂（ＰＥ）で製造された太陽電池モジュールと、イソタクティックポリプロピレンのナノ配向結晶体ポリマー層を含む太陽電池モジュールとを比較すると、後者の太陽電池モジュールは、前者の太陽電池モジュールよりも全体の厚さを薄くしても強度を確保できるので、太陽電池モジュール全体の厚さを薄くしてポリエチレン樹脂（ＰＥ）の使用量を減らし、耐火性を向上できる。
【０００９】
また、上記太陽電池モジュールにおいて、前記光電変換素子の受光面側と前記封止材との間に前記ナノ配向結晶体ポリマー層より融点が低い透光性の第１樹脂層を備えることがより望ましい。第１樹脂層を構成する樹脂材料としては、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂およびエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）の群から選ばれる少なくとも１つ以上の樹脂を用いることができる。
【００１０】
このような構成によれば、光電変換素子と封止材との接着性を向上できる。
また、上記太陽電池モジュールのいずれか１種において、前記封止材の前記光電変換素子側の面が、エッチングされていることが望ましい。
【００１１】
このような構成によれば、封止材の前記光電変換素子側の面が荒らされるので、封止材の光電変換素子側の面と光電変換素子との界面、もしくは、封止材の光電変換素子側の面と第１樹脂層との界面の接着性を向上できる。
【００１２】
また、上記太陽電池モジュールにおいて、エッチングされる部分は、前記封止材の周縁部であることにしてもよい。
このような構成によれば、封止材の光電変換素子側の面の中央部はエッチングされていないので、透光率が低下することを防止でき、発電効率の低下が起こらない。向かい合う封止材の周縁部で封止材同士が接着されるので、内部に埋設された光電変換素子を保護することができる。
【００１３】
また、上記太陽電池モジュールのいずれか１種において、前記ナノ配向結晶体ポリマー層のヘイズ率は、前記ナノ配向結晶体ポリマー層の厚さ０．３ｍｍあたり０．９％以下である太陽電池モジュール。
【００１４】
このような構成によれば、入射光の散乱を抑制でき、それによって発電効率を向上できる。
また、本発明の実施形態の１つである太陽電池モジュールの製造方法は、光電変換素子と、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層を含む封止材と、前記光電変換素子の受光面側と前記封止材との間に前記ナノ配向結晶体ポリマー層より融点が低い透光性の第１樹脂層とを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、光電変換素子の受光面に前記第１樹脂層をラミネートする工程と、前記第１樹脂層をラミネートされた前記光電変換素子を、ナノ配向結晶体ポリマー層を含んだ前記封止材で挟んで積層体にする工程と、前記積層体をラミネートする工程とを有する。
【００１５】
このような構成によれば、従来封止材として知られているエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などに比べてナノ配向結晶体ポリマーは硬いため、太陽電池モジュールの厚さを薄くでき、軽量化された太陽電池モジュールを製造できる。
【００１６】
また、上記太陽電池モジュールの製造方法において、前記封止材の前記光電変換素子側の面をエッチングする工程を有することが望ましい。
このような構成によれば、封止材の前記光電変換素子側の面が荒らされるので、封止材の光電変換素子側の面と第１樹脂層との界面の接着性を向上できる。
【００１７】
また、上記太陽電池モジュールの製造方法において、前記エッチングされる部分は、前記封止材の周縁部であることがより望ましい。
このような構成によれば、封止材の光電変換素子側の面の中央部はエッチングされていないので、透光率が低下することを防止でき、発電効率を向上できる。向かい合う封止材の周縁部で封止材同士が接着されるので、内部に埋設された光電変換素子を保護することができる。封止材の光電変換素子側の面の中央部とは、封止材と光電変換素子が重なる領域のことであり、周縁部とは、中央部より外側の領域のことである。
【００１８】
また、上記太陽電池モジュールの製造方法のいずれか１種において、前記積層体をラミネートする工程は、前記積層体の中央部よりも周縁部のラミネート温度が高いことが望ましい。
【００１９】
このような構成によれば、積層体の中央部に配置された光電変換素子への熱のダメージを抑制できる。
上記封止材は、ナノ配向結晶体ポリマー層のみで構成してもよいし、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）およびフッ素樹脂などの他の透光性樹脂とナノ配向結晶体ポリマー層とを積層した複合材料にしてもよい。前記フッ素樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリ三フッ化塩化エチレン樹脂（ＣＴＦＥ）などを用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、太陽電池モジュールの厚さを薄くでき、軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの第１の実施例に関する太陽電池モジュールの概略構成図（上面図）
【図２】本発明の太陽電池モジュールの第１の実施例に関する太陽電池モジュールの断面図
【図３】本発明の太陽電池モジュールの第２の実施例に関する太陽電池モジュールの断面図
【図４】本発明の太陽電池モジュールの第３の実施例に関する太陽電池モジュールの断面図
【図５】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第１の実施例に関するフロー図
【図６】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第２の実施例に関するフロー図
【図７】本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第３の実施例に関するフロー図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明に係る太陽電池モジュールおよびその製造方法の一実施形態を説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。
（太陽電池モジュールの実施例１）
図１は、本発明の太陽電池モジュールの第１の実施例に関する太陽電池モジュール１０の概略構成図（上面図）である。光電変換素子１は、後述の図２で示すように封止材２で挟まれている。光電変換素子１は、基板に複数の小さな光電変換素子を形成し、各光電変換素子を直列に電気的に接続したものを例示的に示したものである。光電変換素子１は、１つであってもよいし、複数であっても良い。光電変換素子１で発生した電力は、リード線４で外部に取り出される。２つのリード線４は、非受光面側の封止材２に開けられた穴を通して光電変換素子１のプラス極とマイナス極にそれぞれ接続されている。封止材２の光電変換素子側の面の中央部６とは、封止材２と光電変換素子１が重なる領域のことであり、周縁部５とは、中央部６より外側の領域のことである。
【００２３】
図２は、図１の太陽電池モジュール１０のＡ−Ａ断面の断面図である。光電変換素子１の受光面側に第１樹脂層３と封止材２が順に積層されている。封止材２は、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａとフッ素樹脂層２ｂを積層したもの用いた。フッ素樹脂層２ｂを太陽電池モジュール１０の表面側（受光面側）に配置した。光電変換素子１の非受光面側には、封止材２を配置した。非受光面側の封止材２は、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａとフッ素樹脂層２ｂを積層したもの用いた。非受光面側のフッ素樹脂層２ｂは、太陽電池モジュール１０の裏面側（非受光面側）の一番外側に配置した。なお、両面で受光して発電できる光電変換素子１を用いても良い。第１樹脂層３は、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）を用いた。各層の厚さは、電気絶縁性、耐候性、透光性、ガスバリア性、耐水性、耐油性などを適宜実験で検討して必要な厚さを決定する。光電変換素子１の外周部分が外部に露出しないように、光電変換素子１の大きさは、第１樹脂層３および封止材２よりも小さくしている。これらの積層体をラミネータで１５０℃±５℃に加熱および真空引きによる加圧をして、一体成形した。
【００２４】
（太陽電池モジュールの実施例２）
図３は、本発明の太陽電池モジュールの第２の実施例に関する太陽電池モジュール１１の断面図である。描かれた断面は、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面である。光電変換素子１の受光面側に第１樹脂層３と封止材２が順に積層されている。封止材２は、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａとフッ素樹脂層２ｂを積層したもの用いた。フッ素樹脂層２ｂを太陽電池モジュール１１の表面側（受光面側）に配置した。光電変換素子１の非受光面側には、第１樹脂層３と封止材２を配置した。非受光面側の第１樹脂層３は、光電変換素子１と非受光面側の封止材２との間に配置した。非受光面側の封止材２は、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａとフッ素樹脂層２ｂを積層したもの用いた。非受光面側のフッ素樹脂層２ｂは、太陽電池モジュール１１の裏面側（非受光面側）の一番外側に配置した。なお、両面で受光して発電できる光電変換素子１を用いても良い。第１樹脂層３は、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）を用いた。各層の厚さは、電気絶縁性、耐候性、透光性、ガスバリア性、耐水性、耐油性などを適宜実験で検討して必要な厚さを決定する。光電変換素子１の外周部分が外部に露出しないように、光電変換素子１の大きさは、第１樹脂層３および封止材２よりも小さくしている。これらの積層体をラミネータで１５０℃±５℃に加熱および真空引きによる加圧をして、一体成形した。
【００２５】
（太陽電池モジュールの実施例３）
図４は、本発明の太陽電池モジュールの第３の実施例に関する太陽電池モジュール１２の断面図である。光電変換素子１の受光面側に第１樹脂層３と封止材２が順に積層されている。封止材２は、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａとフッ素樹脂層２ｂを積層したもの用いた。フッ素樹脂層２ｂを太陽電池モジュール１２の表面側（受光面側）に配置した。光電変換素子１の非受光面側には、封止材２を配置した。非受光面側の封止材２は、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａとフッ素樹脂層２ｂを積層したもの用いた。非受光面側のフッ素樹脂層２ｂは、太陽電池モジュール１２の裏面側（非受光面側）の一番外側に配置した。なお、両面で受光して発電できる光電変換素子１を用いても良い。第１樹脂層３は、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）を用いた。各層の厚さは、電気絶縁性、耐候性、透光性、ガスバリア性、耐水性、耐油性などを適宜実験で検討して必要な厚さを決定する。光電変換素子１の外周部分が外部に露出しないように、光電変換素子１および第１樹脂層３の大きさは、封止材２よりも小さくしている。これらの積層体をラミネータで１５０℃±５℃に加熱および真空引きによる加圧をして、一体成形した。ラミネートすることで、受光面側の封止材２と非受光面側の封止材２とが接合されている。
【００２６】
（製造方法の実施例１）
図５は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第１の実施例に関するフロー図である。本方法は、上記図２、図３、図４のいずれの構造の太陽電池モジュールに用いても良い。本発明の太陽電池モジュールの製造方法に関する第１の実施例の方法は、光電変換素子１と、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層２ａを含む封止材２と、前記光電変換素子１の受光面側と前記封止材２との間に前記ナノ配向結晶体ポリマー層２ａより融点が低い透光性の第１樹脂層３とを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、光電変換素子１の受光面に後述のナノ配向結晶体ポリマー層２ａより融点が低い前記第１樹脂層３をラミネートする工程（Ｓ１）と、前記第１樹脂層３をラミネートされた前記光電変換素子１を、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａを含んだ前記封止材２で挟んで積層体にする工程（Ｓ２）と、前記積層体をラミネートする工程（Ｓ３）とを有する。工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を順に実行して、太陽電池モジュールを製造する。工程Ｓ３のラミネート温度は、封止材２と第１樹脂層３のいずれかの融点が最も高い素材に応じて決定する。例えば、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａにナノ配向結晶体ポリマー化したイソタクティックポリプロピレン、フッ素樹脂層２ｂに四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、第１樹脂層３にポリエチレン樹脂（ＰＥ）を用いた場合、１５０℃±５℃でラミネートを実施した。工程Ｓ１において、光電変換素子１の受光面に、第１樹脂層３をラミネートすることで、作業中に光電変換素子１の受光面を傷つけてしまうことを防止できる。
【００２７】
（製造方法の実施例２）
図６は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第２の実施例に関するフロー図である。本方法は、上記図２、図３、図４のいずれの構造の太陽電池モジュールに用いても良い。本発明の太陽電池モジュールの製造方法に関する第２の実施例の方法は、光電変換素子１と、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層２ａを含む封止材２と、前記光電変換素子１の受光面側と前記封止材２との間に前記ナノ配向結晶体ポリマー層２ａより融点が低い透光性の第１樹脂層３とを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、光電変換素子１の受光面に後述のナノ配向結晶体ポリマー層２ａより融点が低い前記第１樹脂層３をラミネートする工程（Ｓ１）と、前記封止材２の前記光電変換素子１側の面をエッチングする工程（Ｓ４）と、前記第１樹脂層３をラミネートされた前記光電変換素子１を、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａを含んだ前記封止材２で挟んで積層体にする工程（Ｓ２）と、前記積層体をラミネートする工程（Ｓ３）とを有する。工程Ｓ１、Ｓ４、Ｓ２、Ｓ３を順に実行して、太陽電池モジュールを製造する。工程Ｓ１と工程Ｓ４の順番は、逆であってもよい。すなわち、予め工程Ｓ４を実施した封止材２を用意しておくこともできる。製造方法の実施例２は、製造方法の実施例１に比べて、封止材２と第１樹脂層３の接着強度を高めることができる。エッチング方法としては、コロナ処理やプラズマ処理を適宜選択して実施すればよい。工程Ｓ３のラミネート温度は、封止材２と第１樹脂層３のいずれかの融点が最も高い素材に応じて決定する。例えば、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａにナノ配向結晶体ポリマー化したイソタクティックポリプロピレン、フッ素樹脂層２ｂに四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、第１樹脂層３にポリエチレン樹脂（ＰＥ）を用いた場合、１５０℃±５℃でラミネートを実施した。
【００２８】
（製造方法の実施例３）
図７は、本発明の太陽電池モジュールの製造方法の第３の実施例に関するフロー図である。本方法は、上記図２、図３、図４のいずれの構造の太陽電池モジュールに用いても良い。本発明の太陽電池モジュールの製造方法に関する第３の実施例の方法は、光電変換素子１と、透光性のナノ配向結晶体ポリマー層２ａを含む封止材２と、前記光電変換素子１の受光面側と前記封止材２との間に前記ナノ配向結晶体ポリマー層２ａより融点が低い透光性の第１樹脂層３とを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、光電変換素子１の受光面に後述のナノ配向結晶体ポリマー層２ａより融点が低い前記第１樹脂層３をラミネートする工程（Ｓ１）と、前記封止材２の前記光電変換素子１側の面の周縁部５をエッチングする工程（Ｓ４ａ）と、前記第１樹脂層３をラミネートされた前記光電変換素子１を、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａを含んだ前記封止材２で挟んで積層体にする工程（Ｓ２）と、前記積層体の中央部６よりも周縁部５のラミネート温度が高い条件で前記積層体をラミネートする工程（Ｓ３ａ）とを有する。工程Ｓ１、Ｓ４ａ、Ｓ２、Ｓ３ａを順に実行して、太陽電池モジュールを製造する。工程Ｓ１と工程Ｓ４ａの順番は、逆であってもよい。すなわち、予め工程Ｓ４ａを実施した封止材２を用意しておくこともできる。この製造方法は、特に図４の構造の太陽電池モジュール１２の製造に適している。ナノ配向結晶体ポリマー層２ａは、第１樹脂層３より融点が高いので、特に図４のラミネートする場合には、周縁部５のラミネート温度をナノ配向結晶体ポリマー層２ａ同士の接着に適した温度に設定することが望ましい。工程Ｓ３ａのラミネート温度は、封止材２と第１樹脂層３のいずれかの融点が最も高い素材に応じて決定する。例えば、ナノ配向結晶体ポリマー層２ａにナノ配向結晶体ポリマー化したイソタクティックポリプロピレン、フッ素樹脂層２ｂに四フッ化エチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、第１樹脂層３にポリエチレン樹脂（ＰＥ）を用いた場合、１５０℃±５℃でラミネートを実施した。
【００２９】
以上のような太陽電池モジュールおよびその製造方法を用いれば、封止材の強度を向上することで太陽電池モジュールを軽量化できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  光電変換素子
２  封止材
２ａ  ナノ配向結晶体ポリマー層
２ｂ  フッ素樹脂層
３  第１樹脂層
４  リード線
５  周縁部
６  中央部
１０、１１、１２  太陽電池モジュール
【図１】
2014056977.tif 000003
【図２】
2014056977.tif 000004
【図３】
2014056977.tif 000005
【図４】
2014056977.tif 000006
【図５】
2014056977.tif 000007
【図６】
2014056977.tif 000008
【図７】
2014056977.tif 000009