(57)【要約】  出力特性が経時的に変化しにくい太陽電池モジュールを提供する。  太陽電池モジュール１は、封止材１７と、太陽電池１３と、配線材１４とを備える。太陽電池１３は、封止材１７中に配されている。配線材１４は、太陽電池１３の一主面の上に配されている。配線材１４は、Ｃｕを含む。封止材１７は、第１の封止材層１７ｂと、第２の封止材層１７ｃとを有する。第１の封止材層１７ｂは、太陽電池１３の一主面の上方に設けられている。第１の封止材層１７ｂは、相対的に高い粘度を有する。第２の封止材層１７ｃは、第１の封止材層１７ｂと太陽電池１３との間に配されている。第２の封止材層１７ｃは、相対的に低い粘度を有する。第１の封止材層１７ｂが配線材１４の太陽電池１３とは反対側の主面１４ｂに接するように設けられている。第２の封止材層１７ｃが配線材１４の側面に接するように設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止材と、
前記封止材中に配された太陽電池と、
前記太陽電池の一主面の上に配されており、Ｃｕを含む配線材と、
を備え、
前記封止材は、
前記太陽電池の前記一主面の上方に設けられており、相対的に高い粘度を有する第１の封止材層と、
前記第１の封止材層と前記太陽電池との間に配されており、相対的に低い粘度を有する第２の封止材層と、
を有し、
前記第１の封止材層が前記配線材の前記太陽電池とは反対側の主面に接するように設けられており、
前記第２の封止材層が前記配線材の側面に接するように設けられている、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記配線材の一部が前記第２の封止材層内に配されている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記封止材の一方側に設けられたガラス板と、
前記封止材の他方側に設けられた樹脂シートと、
をさらに備え、
前記第１及び第２の封止材層は、前記太陽電池と前記樹脂シートとの間に設けられている、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１の封止材層は、無機フィラーを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記配線材は、
銅または銅合金からなる配線材本体と、
前記配線材本体を覆い、銀または銀合金からなるコーティング層と、
を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記太陽電池と前記配線材とを接着している樹脂接着層をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一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、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受光面側保護部材と裏面側保護部材との間に配された封止材層中に設けられた太陽電池を有する太陽電池モジュールが知られている。例えば特許文献１には、封止材層の太陽電池と受光面側保護部材との間に位置する部分を透明なエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルムにより構成し、太陽電池と裏面側保護部材との間に位置する部分を着色されたＥＶＡフィルムにより構成することが記載されている。特許文献１には、着色ＥＶＡフィルムを用いることにより、太陽電池モジュールの出力特性を改善できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５８２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、出力特性が経時的に変化しやすいという問題がある。【０００５】
本発明の主な目的は、出力特性が経時的に変化しにくい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】
【０００６】
本発明に係る太陽電池モジュールは、封止材と、太陽電池と、配線材とを備える。太陽電池は、封止材中に配されている。配線材は、太陽電池の一主面の上に配されている。配線材は、Ｃｕを含む。封止材は、第１の封止材層と、第２の封止材層とを有する。第１の封止材層は、太陽電池の一主面の上方に設けられている。第１の封止材層は、相対的に高い粘度を有する。第２の封止材層は、第１の封止材層と太陽電池との間に配されている。第２の封止材層は、相対的に低い粘度を有する。第１の封止材層が配線材の太陽電池とは反対側の主面に接するように設けられている。第２の封止材層が配線材の側面に接するように設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、出力特性が経時的に変化しにくい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】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの略図的平面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態における太陽電池モジュールの略図的断面図である。
【図３】図３は、図２の部分ＩＩＩの略図的断面図である。
【図４】図４は、第１の変形例における太陽電池モジュールの一部分の略図的断面図である。
【図５】図５は、第２の変形例における太陽電池モジュールの一部分の略図的断面図である。
【図６】図６は、第３の変形例における太陽電池モジュールの一部分の略図的断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態における積層体の略図的分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１０】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１１】
図２に示されるように、太陽電池モジュール１は、第１の保護部材１１と、第２の保護部材１６とを有する。第１の保護部材１１は、例えば、ガラス板により構成することができる。第２の保護部材１６は、第１の保護部材１１と間隔をおいて対向している。第２の保護部材１６は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）若しくはこれらの複合体等からなる樹脂シートにより構成されている。第２の保護部材１６は、樹脂シートからなるものであってもよいし、金属層や無機酸化物層などのバリア層を含む樹脂シートからなるものであってもよい。第２の保護部材１６の酸素透過度は、第１の保護部材１１の酸素透過度よりも高い。
【００１２】
第１の保護部材１１と第２の保護部材１６との間には、封止材１７が配されている。すなわち、封止材１７は、一方側に設けられた第１の保護部材１１と、他方側に設けられた第２の保護部材１６とにより挟持されている。この封止材１７の内部に太陽電池１３が配されている。太陽電池１３は、第１の主面としての受光面１３ａが第１の保護部材１１側を向き、第２の主面としての裏面１３ｂが第２の保護部材１６側を向くように配されている。なお、受光面１３ａとは、太陽電池１３の第１及び第２の主面のうちの光の入射量が相対的に多い側の主面であり、裏面１３ｂとは、光の入射量が少ない側の周面である。
【００１３】
太陽電池１３は、受光面１３ａの上に設けられた第１の電極１３ｄ（図３を参照）と、裏面１３ｂの上に設けられた第２の電極１３ｃとを有する。もっとも、本発明において、太陽電池は、一方の主面（典型的には、裏面）の上に第１及び第２の電極の両方が設けられている裏面接合型の太陽電池であってもよい。
【００１４】
図１に示されるように、太陽電池モジュール１において、太陽電池１３が複数設けられている。複数の太陽電池１３は、金属製の配線材１４により電気的に接続されている。具体的には、隣り合う太陽電池１３の一方の太陽電池の第１の電極１３ｄと、他方の太陽電池の第２の電極１３ｃとが配線材１４によって電気的に接続されている。
【００１５】
図３に示されるように、配線材１４と太陽電池１３とは、樹脂接着剤の硬化物を含む樹脂接着層１８により接着されている。樹脂接着層１８は、例えば、樹脂のみからなるものであってもよい。この場合は、配線材１４は、太陽電池１３の電極と接触した状態で樹脂接着層１８により接着されていることが好ましい。樹脂接着層１８は、例えば、導電材を含む樹脂により構成されていてもよい。この場合は、配線材１４と太陽電池１３とは、導電材により電気的に接続されていても良い。
【００１６】
配線材１４は、Ｃｕを含む。具体的には、配線材１４は、配線材本体１４Ａと、コーティング層１４Ｂとを有する。配線材１４のうち、配線材本体１４Ａが、銅または銅合金からなる。銅合金の具体例としては、例えば、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｎｉ合金等が挙げられる。配線材本体１４Ａは、コーティング層１４Ｂにより覆われている。コーティング層１４Ｂは、Ｃｕを実質的に含まない。コーティング層１４Ｂは、例えば、銀または銀合金により構成することができる。銀合金の具体例としては、例えば、Ａｇ−Ｂｉ合金等が挙げられる。コーティング層１４Ｂの厚みは、例えば、０．１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【００１７】
配線材１４は、第１の主面１４ａと第２の主面１４ｂとを有する。配線材１４は、第１の主面１４ａが第１の保護部材１１側を向き、第２の主面１４ｂが第２の保護部材１６側を向くように配されている。従って、太陽電池１３よりも第１の保護部材１１側においては、配線材１４の第２の主面１４ｂと太陽電池１３とが対向している。太陽電池１３よりも第２の保護部材１６側においては、配線材１４の第１の主面１４ａと太陽電池１３とが対向している。
【００１８】
第１の主面１４ａには、凹凸１４ａ１が設けられている。具体的には、第１の主面１４ａには、配線材１４の延びる方向に沿って延びる複数の凹凸１４ａ１が設けられている。このため、第１の保護部材１１を透過して配線材１４に入射した光は、第１の主面１４ａにおいて乱反射され、太陽電池１３の受光面１３ａに効率的に導かれる。なお、凹凸１４ａ１の横断面における頂角の大きさは、例えば、１２０°〜１５０°程度であることが好ましい。
【００１９】
一方、第２の主面１４ｂは、平坦面により構成されている。ここで、平坦面とは、複数の凹凸を有さない面をいう。平坦面には、例えば、曲率半径が配線材１４の幅よりも大きな湾曲した凸面や凹面が含まれるものとする。
【００２０】
凹凸を含む第１の主面１４ａを有する配線材１４は、例えば、両主面が平坦面である平板状の母材をプレスすることにより作製することができる。一般的に、プレスにより作製された配線材１４では、コーティング層１４Ｂの、配線材本体１４Ａの角部の上に位置する部分が、他の部分よりも薄い。コーティング層１４Ｂの、配線材本体１４Ａの角部の上に位置する部分の厚みは、他の部分の厚みの１／２以下であることが多い。
【００２１】
封止材１７は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの架橋性樹脂や、ポリオレフィンなどの非架橋性樹脂などにより構成することができる。封止材１７は、封止材層１７ａと、封止材層１７ｂと、封止材層１７ｃとを有する。封止材層１７ａ、封止材層１７ｃ及び封止材層１７ｂは、第１の保護部材１１側から第２の保護部材１６側に向かってこの順番で配されている。
【００２２】
封止材層１７ａは、第１の保護部材１１と太陽電池１３との間に配されている。封止材層１７ａは、第１の保護部材１１の太陽電池１３側の表面と、太陽電池１３の受光面１３ａとのそれぞれに接している。封止材層１７ａは、太陽電池１３の側面の少なくとも一部を覆っていてもよいし、覆っていなくてもよい。
【００２３】
封止材層１７ｂは、太陽電池１３と第２の保護部材１６との間に配されている。封止材層１７ｂは、太陽電池１３の裏面１３ｂの上方に設けられている。封止材層１７ｂは、第２の保護部材１６の太陽電池１３側の表面に接触している。封止材層１７ｂは、太陽電池１３の裏面１３ｂには接触していない。
【００２４】
封止材層１７ｃは、封止材層１７ｂと太陽電池１３との間に配されている。封止材層１７ｃは、封止材層１７ｂの太陽電池１３側の表面と、太陽電池１３の裏面１３ｂとのそれぞれと接触している。
【００２５】
封止材層１７ｂは、無機フィラーを含んでいる一方、封止材層１７ｃは、無機フィラーを含んでいない。このため、封止材層１７ｂは、相対的に高い粘度を有しており、封止材層１７ｃは、相対的に低い粘度を有している。すなわち、封止材層１７ｂの粘度は、封止材層１７ｃの粘度よりも高い。具体的には、封止材層１７ｂは、例えば酸化チタンなどの白色粒子などの着色粒子を無機フィラーとして含んでいる。このため、封止材層１７ｂは、着色された樹脂からなり、封止材層１７ｃは、透明な樹脂からなる。なお、封止材層１７ｂが無機フィラーを含んでいる必要は必ずしもない。封止材層１７ｂは、透明な樹脂からなる層であってもよい。
【００２６】
封止材層１７ａの粘度は、例えば、封止材層１７ｂの粘度以上であってもよいし、封止材層１７ｂの粘度と封止材層１７ｃの粘度との間であってもよいし、封止材層１７ｃの粘度以下であってもよい。
【００２７】
ところで、封止材層の太陽電池と第２の保護部材との間に位置する部分全体を、無機フィラーを含み、高粘度な着色充電材層により構成することも考えられる。しかしながら、この場合は、配線材の太陽電池の裏面の上に位置する部分が、高粘度な着色充電材層により覆われる。このため、太陽電池モジュールの温度が変化した際に、配線材と太陽電池との間に大きな応力が付与されやすい。従って、太陽電池モジュールの直列抵抗が経時的に劣化し、その結果、出力特性が低下する場合がある。
【００２８】
これに鑑み、封止材の太陽電池と第２の保護部材との間に位置する部分の粘度を低くすることが考えられる。しかしながら、この場合は、封止材のうち、配線材の第２の保護部材側の角部近傍に位置する部分が経時的に変色しやすい。この封止材の変色は、封止材中に存在する酸素に起因して、配線材中の銅が封止材中に拡散することに起因するものであると考えられる。よって、封止材を低粘度にすることにより銅の拡散が進行しやすいため、封止材が変色しやすくなるものと考えられる。封止材が変色すると封止材における光吸収率が高まり、光の利用効率が低下する。その結果、太陽電池モジュールの出力特性が低下する。
【００２９】
ここで、太陽電池モジュール１では、封止材層１７ｂが配線材１４の第２の主面１４ｂに接するように設けられている。封止材層１７ｂは、相対的に高い粘度を有するため、封止材層１７ｂには銅が拡散しにくく、封止材層１７ｂは変色しにくい。しかも、相対的に低粘度な封止材層１７ｃが配線材１４の側面に接するように設けられている。このため、太陽電池モジュール１の温度が変化した際にも、太陽電池１３と配線材１４との間に応力が加わり難い。よって、太陽電池モジュール１の直列抵抗が経時的に劣化し難い。従って、出力特性が経時的に劣化し難い太陽電池モジュール１を実現することができる。
【００３０】
出力特性の経時劣化をさらに抑制する観点からは、封止材層１７ｂの粘度が封止材層１７ｃの粘度の１．５倍以上であることが好ましく、３倍以上であることがより好ましい。但し、封止材層１７ｂの粘度が高すぎると、封止材層１７ｂがたわんで、セル割れが生じる確率が増加する。従って、封止材層１７ｂの粘度が封止材層１７ｃの粘度の１０倍以下であることが好ましく、５倍以下であることがより好ましい。具体的には、封止材層１７ｂの粘度は、１０５．５Ｐａ〜１０７Ｐａであることが好ましく、１０６Ｐａ〜１０６．５Ｐａであることがより好ましい。封止材層１７ｃの粘度は、１０５Ｐａ〜１０６．５Ｐａであることが好ましく、１０５．５Ｐａ〜１０６Ｐａであることがより好ましい。なお、封止材層の粘度は、動的粘男性測定によるＥ”（イーダブルプライム）粘性成分である。封止材層の粘度は、粘弾性スペクトロメータを用いて、以下の条件で測定することができる。
昇温速度：２０℃／分
測定温度領域：６０℃
雰囲気：空気（２００ｍＬ／分の流量で空気を送入）
測定周波数：１Ｈｚ
歪振幅：５μｍ
最小張力／最小圧縮力：１００ｍＮ
張力ゲイン／圧縮力ゲイン：１．２
力振幅初期値：２００ｍＮ
サンプルサイズ：長さ５ｍｍ×高さ１０ｍｍ×幅０．６ｍｍ
【００３１】
太陽電池モジュール１の出力特性の経時的な低下を抑制する観点からは、封止材層１７ｂが配線材１４の第２の主面１４ｂに接していればよい。太陽電池モジュール１では、第２の主面１４ｂと封止材層１７ｂの表面とが略面一であるが、例えば図４に示されるように、配線材１４の一部が封止材層１７ｂ内に位置していてもよい。すなわち、配線材１４の第２の主面１４ｂ側の角部が封止材層１７ｂ内に位置していてもよい。この場合、封止材１７の変色をより効果的に抑制することができる。
【００３２】
上述のように、封止材１７の変色は、酸素が存在することが一因であると考えられる。このため、ガラスからなり酸素透過度の低い第１の保護部材１１側においては封止材１７の変色の問題が生じにくく、樹脂シートにより構成されており、酸素透過度の高い第２の保護部材１６側において封止材１７の変色の問題が生じやすい。特に、第２の保護部材１６が金属層や無機酸化物層などのバリア層を有さない樹脂シートにより構成されている場合には、第２の保護部材１６側において封止材１７の変色の問題がより生じやすい。従って、第２の保護部材１６側に、相対的に高粘度な封止材層１７ｂを設けることが好ましい。
【００３３】
なお、太陽電池モジュール１では、第２の保護部材１６側のみに相対的に高粘度な封止材層１７ｂを設ける例について説明したが、例えば、図５に示されるように、第１の保護部材１１側にも相対的に高粘度な封止材層１７ｄを設けてもよい。
【００３４】
図５に示される変形例では、封止材層１７ａと第１の保護部材１１との間に封止材層１７ｄが設けられている。封止材層１７ｄの粘度は、封止材層１７ａの粘度よりも高い。相対的に高粘度な封止材層１７ｄは、配線材１４の第１の主面１４ａに接するように設けられている。相対的に低粘度な封止材層１７ａは、配線材１４の側面に接するように設けられている。封止材層１７ｄは、配線材１４の第１の主面１４ａ側の角部を覆うように設けられていてもよい。すなわち、配線材１４の一部が封止材層１７ｄ内に配されていてもよい。
【００３５】
図６に示されるように、樹脂接着層１８は、配線材１４よりも幅広に設けられていてもよい。配線材１４の太陽電池１３側の角部が樹脂接着層１８内に位置していることが好ましい。この場合、樹脂接着層１８は、封止材層１７ｂ、１７ｄよりも高い粘性を有するため、樹脂接着層１８により封止材１７への銅の拡散がより効果的に抑制される。従って、封止材１７の変色がより効果的に抑制される。
【００３６】
（太陽電池モジュール１の製造方法）
太陽電池モジュール１は、例えば、以下の要領で製造することができる。まず、図７に示される積層体１０を作製する。具体的には、第１の保護部材１１と、樹脂シート１２ａと、太陽電池１３及び配線材１４と、樹脂シート１２ｂと、樹脂シート１５と、第２の保護部材１６とをこの順番で積層することにより、積層体１０を作製する。樹脂シート１２ａは、封止材層１７ａを構成するための樹脂シートである。樹脂シート１２ｂは、封止材層１７ｃを構成するための樹脂シートである。樹脂シート１５は、封止材層１７ｂを構成するための樹脂シートである。
【００３７】
次に、積層体１０を加熱しながら加圧する（加熱プレス工程）。これにより、太陽電池モジュール１を完成させることができる。この加熱プレス工程において、樹脂シート１５と太陽電池１３との間に透明樹脂シート１２ｂが設けられているため、着色された樹脂からなる樹脂シート１５が太陽電池１３の受光面１３ａの上に回り込むことが抑制されている。
【００３８】
加熱プレス工程において、積層体１０の加熱温度は、例えば、１００℃〜１６０℃程度とすることができ、１３０℃〜１５０℃程度であることが好ましい。積層体１０の加熱温度は、例えば１２５℃程度とすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…太陽電池モジュール
１１…第１の保護部材
１３…太陽電池
１３ａ…受光面
１３ｂ…裏面
１４…配線材
１４Ａ…配線材本体
１４Ｂ…コーティング層
１４ａ１…凹凸
１４ａ…第１の主面
１４ｂ…第２の主面
１６…第２の保護部材
１７…封止材
１７ａ…封止材層
１７ｂ…封止材層
１７ｃ…封止材層
１７ｄ…封止材層
１８…樹脂接着層
【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】
2014033829.tif 000009
【国際調査報告】
2014033829.tif 000010
2014033829.tif 000011