(57)【要約】【解決手段】体積抵抗率が１．０×１０８．３Ω・ｃｍ以上、太陽電池セル側に配置される面の表層ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１３質量％以下の範囲である太陽電池用カバーガラスを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積抵抗率が１．０×１０８．３Ω・ｃｍ以上、太陽電池セル側に配置される面の表層ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１３質量％以下の範囲である太陽電池用カバーガラス。
【請求項２】
内部ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１５質量％以下の範囲である請求項１に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項３】
以下の式１で算出されるＤＮａ値が１×１０−６以上、２３以下の範囲である、請求項１または２に記載の太陽電池用カバーガラス。
式１：ＤＮａ＝（ＳＮａ×ＢＮａ）／ｌｏｇ１０（ρ）
ここで、ＳＮａはガラス表層ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）、ＢＮａはガラス内部ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）、ρは体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、である。
【請求項４】
化学強化処理が施された請求項１乃至３いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項５】
厚みが０．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下である請求項１乃至４いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項６】
フロート法で製造された請求項１乃至５いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項７】
発電容量が５ｋＷ以上の太陽光発電システムに使用される請求項１乃至６いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用カバーガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化対策として二酸化炭素（ＣＯ２）の削減が求められる中、化石燃料を使わない自然エネルギーの１つとして、また枯渇することのないエネルギーとして太陽光発電および太陽電池の普及が進んでいる。従来から、その内部に設けた太陽電池セルを保護するため太陽電池用カバーガラスを配置した太陽電池モジュールが知られている。太陽電池モジュールにおいては半導体素子である太陽電池セルと、例えば太陽電池モジュールのフレーム部分や太陽電池用カバーガラスと太陽電池セル表面との間の電位差に起因して、太陽電池セルの性能が劣化し、その結果、発電時に出力特性が低下するＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）と称される現象が発生することが報告されている。その原因の一つが太陽電池用カバーガラスにあると考えられており、太陽電池セルの性能劣化を抑制するため従来から各種検討がなされていた。【０００３】
例えば非特許文献１には、太陽電池モジュールのカバーガラスとして石英を用いた場合には、太陽電池モジュール内に電位差を与えても発電性能劣化が起きない旨記載されている。また、非特許文献１には、太陽電池モジュールのカバーガラス表面の、少なくとも太陽電池セルと近い面に酸化ケイ素を主材料とするアルカリ拡散防止層を付与した場合には、太陽電池モジュール内に電位差を与えても発電性能劣化が起きない旨記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】25th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition /5th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion,2010,p.3760-3765
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１で太陽電池モジュール内の電位差に起因する性能劣化が起きないとされた石英は大面積で安価に生産することが出来ないため、特に、太陽電池のような大面積のカバーガラスとして適切ではない。また、非特許文献１には、アルカリ拡散防止酸化ケイ素薄膜をガラス表面に付与する方法では、電位差に起因する性能劣化を抑制しきれない旨も記載されている。【０００６】
このため、太陽電池用カバーガラスと太陽電池セル表面との間の電位差に起因する性能劣化を抑制できる太陽電池用カバーガラスは依然として見出されていなかった。【０００７】
本発明は上記従来技術が有する問題に鑑み、太陽電池セル及び太陽電池用カバーガラスを含む太陽電池モジュール内の電位差に起因する性能劣化を抑制することが可能な太陽電池用カバーガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明は、体積抵抗率が１．０×１０８．３Ω・ｃｍ以上、太陽電池セル側に配置される面の表層ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１３質量％以下の範囲である太陽電池用カバーガラスを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の太陽電池用カバーガラスにおいては、太陽電池セル及び太陽電池用カバーガラスを含む太陽電池モジュール内の電位差に起因する太陽電池セルの性能の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例、比較例における太陽電池モジュールの縦断面図
【図２】実施例、比較例における太陽電池モジュールの横断面図
【図３】実施例、比較例における加速劣化試験の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
【００１２】
本実施形態では、本発明の太陽電池用カバーガラスについて説明する。
【００１３】
ここで、太陽電池用カバーガラス（以下、単に「カバーガラス」とも記載する）とは、太陽電池セルを収納、保護するために太陽電池セルの一部または全体を封止するものである。
【００１４】
太陽電池セルを太陽電池用カバーガラスで封止する際、太陽電池セルとカバーガラスとを直接接触させて太陽電池セルを封止することもできるが、太陽電池セルとカバーガラスとの間に樹脂等を配置し、該樹脂を介してカバーガラスにより太陽電池セルを封止することもできる。また、カバーガラスの外面に更に補強用のガラスや樹脂を設置することもできる。例えば、スーパーストレート型のシリコン系薄膜太陽電池やカドミウムテルライド（ＣｄＴｅ）薄膜太陽電池は、一般的にカバーガラスに太陽電池セルが直接接触している。
【００１５】
そして、本発明の発明者らはこのような太陽電池用カバーガラスにおいて、体積抵抗率及び、表層ナトリウム濃度に着目し、これらの値が所定の範囲にある場合に、半導体装置内の電位差に起因する性能劣化を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１６】
具体的には、本実施形態の太陽電池用カバーガラスは、体積抵抗率が１．０×１０８．３Ω・ｃｍ以上、太陽電池セル側に配置される面の表層ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１３質量％以下の範囲である。
【００１７】
太陽電池モジュール内には、1つ以上の太陽電池セルが電気的に直列、もしくは、並列に接続されている。ここでは、複数の太陽電池モジュールを電気的に直列に接続したものをストリングと定義する。１つ、または、複数のストリングを電気的に並列に接続したものを太陽電池アレイと定義する。
【００１８】
太陽電池アレイを、直流−交流変換装置であるインバータ等で構成されるパワーコンディショナーに接続すると、全体で太陽光発電システムとなる。太陽光発電システムから電力を取り出す場合には、送電によるエネルギーロスを小さくするために、システム電圧は高いことが望ましい。システム電圧を高くするためには、ストリングを構成する太陽電池モジュールの直列接続の数を増やすことで達成できる。一つのストリングには直列に接続した太陽電池モジュールが存在することから、ストリングの両端に位置した２つのモジュールの中の太陽電池セルには、システム電圧分の電位差が生じている。
【００１９】
ところで、各モジュールにおいて、フレームのような電気的に接地できるような構造が備わっている場合には、太陽電池モジュールを接地することが義務付けられている。よって、ストリングを構成する太陽電池モジュールのフレームがそれぞれ接地されていて、ストリングの一端を構成する太陽電池モジュール内の太陽電池セルが接地と同電位の場合、ストリングのもう一端に位置している太陽電池モジュール内の太陽電池セルは、接地電位に対してマイナス電位にあることになる。
【００２０】
太陽電池セルの性能劣化は、上記太陽電池モジュール内の電位差に起因すると考えられてはいるが、具体的なメカニズムは明らかでではない。可能性の一つとして、太陽電池モジュール表面と太陽電池セル間の電位差によりカバーガラスに含まれる各種イオン、特にナトリウムイオンが半導体素子側へ移動し半導体素子の性能劣化を引き起こしていると考えられる。該各種イオンは、ガラスと太陽電池セルとの間の封止材をも拡散して、太陽電池セルに達し、太陽電池セル表面の電極、窒化ケイ素などの低反射層、太陽電池セルそのものと反応し、発電性能劣化をすることがある。また、封止材に各種イオンが拡散し、封止材と反応した結果、封止材の変質、剥離等の劣化が生じることもある。また、該各種イオンが封止材や半導体素子へ拡散しない場合にも、ガラス表面に偏析した各種イオンにより、太陽電池セル表面がチャージアップし、性能劣化を引き起こす。
【００２１】
これに対して、本実施形態の太陽電池用カバーガラスは、体積抵抗率、および表層ナトリウム濃度が所定の範囲内にあるため、電位差が生じた場合でもカバーガラスからの各種イオンの移動が起こりにくく、太陽電池モジュール内の電位差による太陽電池セルの性能劣化を抑制することができるものと推認される。
【００２２】
なお、ここでいう体積抵抗率とは、１５０℃における体積抵抗率を意味している。測定は、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７に準拠した方法（３端子法）で行うことができ、より具体的には、例えば後述の実施例に示した手順により測定できる。
【００２３】
本実施形態の太陽電池用カバーガラスは、体積抵抗率は上記のように１．０×１０８．３Ω・ｃｍ以上であればよいが、１．０×１０９．０Ω・ｃｍ以上１．０×１０１３Ω・ｃｍ以下であることがより好ましく、１．０×１０９．０Ω・ｃｍ以上１．０×１０１０．５Ω・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２４】
また、本実施形態の太陽電池用カバーガラスの太陽電池セル側に配置される面の表層ナトリウム濃度はＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上１３質量％以下の範囲内である。
【００２５】
太陽電池用カバーガラス中に含まれている成分のうち、主に太陽電池モジュール内の電位差により移動し、太陽電池セルの光電変換性能を劣化させるイオンとしてはサイズが小さく動き易いナトリウムイオンが考えられる。
【００２６】
このため、太陽電池用カバーガラスの体積抵抗値および太陽電池セル側に配置される面（表層）のナトリウム濃度を上記範囲とすることにより、太陽電池モジュール内の電位差による太陽電池用カバーガラスから太陽電池セルへのイオンの移動が抑制され、太陽電池セルの性能劣化を抑制できると考えられる。
【００２７】
表層ナトリウム濃度としては、Ｎａ２Ｏ換算で１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。なお、表層ナトリウム濃度の下限値としては上記の様に０．０１質量％以上であれば良いが、例えば１質量％以上であることがより好ましく、２質量％以上であることがさらに好ましい。
【００２８】
尚、本発明における表層ナトリウム濃度は、太陽電池用カバーガラスにおいて、太陽電池セル側に配置される面（一方の面）のナトリウム濃度を意味しており、特に、太陽電池セル側の最表面部分から３μｍの深さの範囲を含む領域のナトリウム濃度を意味している。表層ナトリウム濃度の測定は、例えば波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて行うことができ、具体的には例えば後述の実施例に示した方法により行うことができる。
【００２９】
また、太陽電池セル側とは反対側の面（他方の面）や側面部分についての表層ナトリウム濃度は特に限定されるものではないが、これらの面についても表層ナトリウム濃度が上記規定を満たしていることがより好ましい。すなわち、太陽電池用カバーガラスの全ての面について表層ナトリウム濃度が上記規定を満たしていることがより好ましい。
【００３０】
表層ナトリウム濃度を上記範囲とする方法は特に限定されるものではないが、例えばガラス組成を選択することにより、ガラス全体に含まれるナトリウム濃度を調整する方法が挙げられる。また、太陽電池用カバーガラスについて化学強化処理を行い、ガラス表層部分に含まれるナトリウムイオンを別のイオンに置換する方法が挙げられる。従って、本実施形態の太陽電池用カバーガラスとしては化学強化処理が施されていることが好ましい。
【００３１】
また、本実施形態のカバーガラスに用いるガラスは、化学強化処理によって表層部分に含まれるナトリウムイオンが別イオンに置換されやすいことが好ましい。すなわち化学強化処理によって応力が深く入りやすいことが好ましい。このようなガラスの一例として、アルミノシリケートガラスが挙げられる。本実施形態の太陽電池用カバーガラスとして、化学強化処理を施したガラスを用いた場合、化学強化によって薄くても強度が高いガラス基板が得られるため、太陽電池モジュールの軽量化にも大きく寄与できる点でも好ましい。
【００３２】
化学強化処理条件としては特に制限はなく、公知の各種方法により行うことができる。例えば、３５０〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩に２〜２０時間、ガラス基板を浸漬させることが典型的である。経済的な視点からは３５０〜５００℃、２〜１６時間の条件で浸漬させることが好ましく、より好ましい浸漬時間は２〜１０時間である。
【００３３】
本実施形態の太陽電池用カバーガラスの内部ナトリウム濃度としては、Ｎａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１５質量％以下の範囲であることが好ましい。ここで、上限値に関しては、１４質量％以下であることがより好ましい。なお、内部ナトリウム濃度の下限値としては上記の様に０．０１質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることが製造コスト面からより好ましい。尚、内部ナトリウム濃度は、例えば波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定を行うことができ、その詳細は例えば後述の実施例で示した方法により行うことができる。
【００３４】
そして、本実施形態のカバーガラスの厚みは特に限定されるものではないが、強度と軽量化の両立の観点から、例えば０．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３５】
また、本発明者らは、太陽電池モジュール内に電界が形成された際のカバーガラスから太陽電池セルへのナトリウムイオンの拡散しやすさが太陽電池セルの劣化と相関性があることを鑑み、本実施形態の太陽電池用カバーガラスの各物性からなる式１により算出されるＤＮａの数値が特定の範囲内である時、太陽電池セルの劣化を極めて有効に抑制でき、より好ましい太陽電池用カバーガラスとすることができることを見出した。
【００３６】
すなわち、以下の式１で算出されるＤＮａ値が１×１０−６以上、２３以下の範囲であれば、太陽電池モジュール内に電界が形成された際の太陽電池セルの劣化が特に抑制出来るため好ましい。以降、式１から算出される数値をＤＮａと表す。
【００３７】
（式１）  ＤＮａ＝（ＳＮａ×ＢＮａ）／ｌｏｇ１０（ρ）
ρ：カバーガラスの体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、
ＳＮａ：ガラス表層ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）
ＢＮａ：ガラス内部ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）
さらに、本実施形態の太陽電池用カバーガラスは、非架橋酸素量（非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ））が０．１以上であることが好ましい。
【００３８】
ここでいう非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）は、非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）＝（非架橋酸素の数）／（４面体配位している陽イオンの数）により算出することができる。
【００３９】
ガラスは、その主成分として含まれるＳｉＯ２等により形成される網目構造を有しており、具体的には、例えばＳｉＯ４四面体同士が頂点の酸素を共有することにより上記網目構造が形成されている。このような網目構造を形成する際にＳｉ間を架橋する酸素を架橋酸素といい、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの結合が切断される等して、Ｓｉを架橋していない酸素を非架橋酸素という。
【００４０】
非架橋酸素部分はマイナスに帯電し、周囲にある陽イオンを束縛し易くなる。このため、上記の様に太陽電池用カバーガラス内の非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）が０．１以上の場合、太陽電池モジュール内で電位差が生じた場合でも太陽電池セルへの陽イオンの移動をより抑制することが可能となると考えられる。
【００４１】
非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）としては０．４以上の場合に、より太陽電池セルへの陽イオンの移動を抑制し、太陽電池セルの性能劣化をより抑制できるためさらに好ましい。非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）の上限値としては特に限定されるものではないが、非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）が大きくなるとカバーガラスの強度が低下するため、要求される強度等に応じて選択することが好ましく、例えば、０．９以下であることが好ましい。
【００４２】
また本実施形態の太陽電池用カバーガラスは、内部β−ＯＨ濃度が０．３０ｍｍ−１以下が好ましく０．２６ｍｍ−１以下であることがさらに好ましく、０．２５ｍｍ−１以下であることが特に好ましい。なお、内部β−ＯＨ濃度の下限値は特に限定されるものではなく、例えば０ｍｍ−１以上とすることができる。
【００４３】
内部β−ＯＨ濃度はガラス組織内に含まれるＯＨ基の量を示しており、内部β−ＯＨ濃度が高い程ガラス組織内に残存する水分量が多いことを示している。プラスイオンであるナトリウムイオンがガラス中で移動する場合、ガラス内の水分に起因したプラスの水素イオンとその位置を置換することによってナトリウムはガラス中を移動すると考えられる。このため、内部β−ＯＨ濃度が高い場合、ナトリウムが移動しやすいので、電位差起因の発電性能低下が生じやすくなるため、太陽電池用カバーガラスとして適さない場合があるものと考えられる。
【００４４】
本発明における太陽電池用カバーガラスのガラス種類としては、本発明の範囲内であれば、特に制約を受けず使用できる。例えば、アルミノホウ珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、等が挙げられる。
【００４５】
本実施形態においては、アルミノホウ珪酸ガラスとしては例えば、質量百分率で以下の組成を有するものを用いることができる。
【００４６】
ＳｉＯ２  ４５〜７０％、
Ａｌ２Ｏ３  ５〜２５％、
Ｂ２Ｏ３  １〜２０％、
ＭｇＯ  ０〜１０％、
ＣａＯ  ０〜１５％、
ＳｒＯ  ０〜１５％、
ＢａＯ  ０〜２０％  を含む。
【００４７】
本実施形態においては、アルミノシリケートガラスとしては例えば、モル百分率で以下の組成を有するものを用いることができる。
【００４８】
ＳｉＯ２  ５０〜８５％、
Ａｌ２Ｏ３  １〜１５％、
Ｎａ２Ｏ  ５〜１７％
Ｋ２Ｏ  ３〜１５％
ＭｇＯ  ０〜１５％、
ＣａＯ  ０〜１５％、
ＺｒＯ２  ０〜５％、
かつ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７５％以下、
Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが１２〜２５％、
ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計ＭｇＯ＋ＣａＯが７〜１５％  を含む。
【００４９】
本実施形態においては、ソーダライムガラスとしては例えば、質量百分率で以下の組成を有するものを用いることができる。
【００５０】
ＳｉＯ２  ６９〜７４％、
Ａｌ２Ｏ３  ０〜３％、
Ｎａ２Ｏ  ０〜２０％
Ｋ２Ｏ    ０〜５％
ＭｇＯ  ０〜６％、
ＣａＯ  ５〜１２％  を含む。
【００５１】
本発明の太陽電池用カバーガラスの製造方法としては、一般的な方法を採用できる。例えば、フロート法、ロールアウト法、フュージョン法、等が挙げられる。中でも、太陽電池用として大面積を有するガラスの製法としてはフロート法が好ましいことから、本実施形態の太陽電池用カバーガラスは、フロート法で製造されていることが好ましい。
【００５２】
本発明の太陽電池用カバーガラスの表面に機能層が形成されていても良い。機能層としては、例えばシリカ系低屈折材料や高屈折層／低屈折層を積層した反射防止層、アルカリバリア機能等を有するアンダーコート層、密着改善層、保護層、波長変換機能を有する層、等が挙げられる。また、ガラス表面にエッチング処理等によって凹凸を形成し、反射防止層、密着改善層としての機能を付与することも可能である。
【００５３】
本実施形態の太陽電池用カバーガラスを用いる太陽電池セルとしては特に限定されるものではなく、その太陽電池セルを含む太陽電池モジュールとした際に該太陽電池モジュール内に電位差を有する各種太陽電池セルに対して適用することができる。太陽電池セルの種類は、例えば、結晶シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、薄膜化合物太陽電池（ＣｄＴｅ、ＣＩ（Ｇ）Ｓ、ＣＺＴＳ）、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、高効率化合物太陽電池、等が挙げられる。結晶シリコン太陽電池においては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、ヘテロジャンクション（アモルファス／結晶シリコン：通称ＨＩＴ）、等が挙げられる。さらに、結晶シリコン太陽電池においては、表面に電極を有しないバックコンタクト型の太陽電池は、通常の表面に電極を有する結晶シリコン太陽電池よりも、表面が帯電しやすいために、特に本実施形態のカバーガラスを用いることが有効である。
【００５４】
本実施形態の太陽電池用カバーガラスにより、各種構造の太陽電池モジュールにおいて、モジュール内部の電位差に起因する太陽電池セルの性能劣化を抑制することが可能となる。
【００５５】
特に、太陽光発電システムの発電容量が５ｋＷ以上で、抑制効果が顕著となることから、本実施形態の太陽電池用カバーガラスは、発電容量が５ｋＷ以上の太陽光発電システムに使用されることが好ましい。太陽光発電システムの発電容量がさらに大きい場合においても抑制効果は顕著となり、１０ｋＷ以上の発電容量では抑制効果がさらに顕著となるので、発電容量が１０ｋＷ以上の太陽光発電システムに使用されることがより好ましい。
【００５６】
また、本実施形態の太陽電池用カバーガラスにより、１つのストリングの解放電圧、もしくはシステム電圧が３００Ｖを超えるシステムでは、太陽電池セルの性能劣化を抑制する効果が顕著となる。このため、１つのストリングの解放電圧、もしくはシステム電圧が３００Ｖを超えるシステムに本実施形態の太陽電池用カバーガラスを好ましく用いることができる。
【００５７】
また、１つのストリングの解放電圧、もしくはシステム電圧がさらに大きい場合においても抑制効果は顕著となり、５００Ｖを超えるシステムでは抑制効果がさらに顕著となる。このため、１つのストリングの解放電圧、もしくはシステム電圧が５００Ｖを超えるシステムに本実施形態の太陽電池用カバーガラスをより好ましく用いることができる。
【００５８】
また、パワーコンディショナーの絶縁方式がトランスレスの場合には、ストリングを構成する半分のモジュール内の太陽電池セルが必ず電気的に接地されたフレームよりも低電位になる。このため、トランスレスパワーコンディショナーを組み込んだ太陽光発電システムを構成する太陽電池モジュールに本実施形態の太陽電池用カバーガラスを好ましく用いることができる。
【００５９】
高電圧ストリングを構成する全てのモジュールのカバーガラスを本実施形態のカバーガラスにしなくても、接地電位より比較的低電位の位置に接続されているモジュールのみ、本実施形態の太陽電池用カバーガラスにすることがコストの面からは好ましい。例えば、１つのストリングの中で、接地電位に対して絶対値で２００Ｖ以上低電位に位置しているモジュールのカバーガラスのみ本実施形態のカバーガラスを用いることでも効果を発揮できる。もしくは、１つのストリングの中で、構成モジュールのうち、接地電位に対して最も低電位側から５分の３を超えない範囲で、もしくは３分の１を超えない範囲で本発明のカバーガラスを用いた太陽電池モジュールを利用することでも、電位による太陽電池セルの性能劣化を抑制することができる。
【００６０】
また、本実施形態のカバーガラスは、太陽電池用途に限定されるものではなく、半導体素子を含む半導体装置において、該半導体装置内に電位差を有する各種半導体素子に対して適用することができる。特に本実施形態のカバーガラスは透明であることからカバーガラスを設ける部分について透光性を要求される各種半導体素子に対して適用することが好ましい。具体的には例えばＰＤＰ、ＦＥＤやＬＣＤ等の各種ディスプレイや、固体撮像素子や、半導体レーザー等の発光素子、太陽電池モジュール等に含まれる半導体素子のカバーガラスとして好ましく用いることができる。
【実施例】
【００６１】
以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００６２】
以下の実施例、比較例においては、所定の特性を有する太陽電池用カバーガラスを太陽電池用のカバーガラスとして用いた太陽電池モジュールについて加速劣化試験を行い、加速劣化試験前後での太陽電池モジュールの出力変化を評価した。【００６３】
まず、以下の実施例、比較例において用いる、カバーガラスの特性評価方法について説明する。
（１）カバーガラスの特性評価方法
（１−１）体積抵抗率ρ
各試料のカバーガラスとして用いるものと同じガラスをＡＳＴＭ  Ｄ２５７に準拠した方法（３端子法）で１５０℃における体積抵抗率を測定した。【００６４】
具体的には、カバーガラスを５ｃｍ角程度に切断し、アルミニウムの電極を片面全体に真空蒸着法により成形した。反対側の面の中心部に、直径３０ｍｍの円形電極と内径３２ｍｍのガード電極のアルミニウム電極を真空蒸着法により形成した。１つのガラス試料に対し、体積抵抗測定用には２つ以上の試験片を準備した。該試験片２個と、１５０℃での体積抵抗が明らかな標準試料と、サンプルと同程度の厚さのガラスであって、温度測定用に熱電対を取り付けたガラスとを、体積抵抗測定用装置に配置した。測定は大気中で行った。測定温度は熱電対により確認し、１５０℃±２℃に合わせた。温度が安定したら、標準サンプルの抵抗率を測定し、測定温度、測定系が正常であることを確認し、試料の体積抵抗測定を行った。２つの試験片を測定し、抵抗値の高い方の値を体積抵抗率として採用した。
（１−２）表層ナトリウム濃度：ＳＮａ
各試料のカバーガラスとして用いるものと同じガラスについて、カバーガラスとして用いる際に太陽電池側に配置する面について、表層のナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算）を波長分散型蛍光Ｘ線分析装置（ＺＳＸ１００ｅ、（株）リガク社製）を用いて測定した。【００６５】
本測定では、最表面部分から約３μｍの範囲のＮａ２Ｏに起因するＮａの蛍光Ｘ線（Ｎａ−Ｋα）が検出される。
（１−３）内部ナトリウム濃度：ＢＮａ
各試料のカバーガラスとして用いるものと同じガラスについて、ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算）を、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定した。ガラス内部を測定するために、ガラス表面を０．１ｍｍ程度研磨したのちに、測定した。【００６６】
ロールアウト法などで作製した、表面に凹凸がある型板ガラスは、凹凸模様が無くなって鏡面が出る程度まで研磨して測定した。例えば、比較例である試料Ｎｏ．５の凹凸のある３．２ｍｍの厚さの型板ガラスは、研磨後の厚さが２．７ｍｍ程度になるようにガラスの両面を研磨してから測定した。
（１−４）非架橋酸素量比率：（ＮＢＯ／Ｔ）
波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて求めたＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３のモル濃度と下記の式から非架橋酸素の数と、４面体配位している陽イオンの数を算出し、以下の式により非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）を算出した。【００６７】
非架橋酸素量比率（ＮＢＯ／Ｔ）＝（非架橋酸素の数）／（４面体配位している陽イオンの数）
非架橋酸素の数ＮＢＯ、４面体配位している陽イオンの数Ｔは、それぞれ下記式から算出した。【００６８】
ＮＢＯ＝２（ＣＭ２Ｏ＋ＣＭ´Ｏ）−２（ＣＡｌ２Ｏ３＋Ｃ４配位Ｂ２Ｏ３）
Ｔ＝ＣＳｉＯ２＋２（ＣＡｌ２Ｏ３＋Ｃ４配位Ｂ２Ｏ３）
Ｍ:アルカリ金属元素、Ｍ´：アルカリ土類金属元素、Ｃ：モル濃度
４配位Ｂ２Ｏ３の定量が必要な場合にはＮＭＲ法にて求めた。【００６９】
ガラスの組成は、ガラス表層を研磨した後に波長分散型蛍光Ｘ線分析装置を用いて組成を調べた。
（１−５）内部β−ＯＨ濃度
各試料のカバーガラスとして用いるものと同じガラスを厚さｔｍｍのガラス板の、波長２．５μｍ（４０００ｃｍ−１）の赤外光の透過率をＡ％、波長λ近傍ピークトップの赤外光の透過率をＢ％として以下の式により算出した。波長λはガラスの組成によって適切な波長を選択する必要がある。たとえば、試料Ｎｏ．１の場合は、２．８６μｍ（３５７１ｃｍ−１）、試料Ｎｏ．２と５の場合には２．８６μｍ（３５００ｃｍ−１）、試料Ｎｏ．３と４の場合には２．８７μｍ（３４８２ｃｍ−１）を用いた。【００７０】
（内部β−ＯＨ濃度）＝−ｌｏｇ１０（Ｂ／Ａ）／ｔ
赤外光の透過率の測定に当たっては、赤外分光装置（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製、型番：Ｎｉｃｏｌｅｔ６７００）を用いて行った。
（２）実験内容
以下の実施例、比較例における太陽電池モジュールの構成、加速劣化試験の方法について説明する。
（２−１）太陽電池モジュールの構成
太陽電池モジュールは試料Ｎｏ．１〜５の５種類作製し、それぞれについて評価を行った。これらの太陽電池モジュールは後述する様に太陽電池用カバーガラスが異なる点以外は同様の構成としている。以下に太陽電池モジュールの構成を説明する。【００７１】
太陽電池モジュール１０の構造を図１、２に示す。図１は太陽電池モジュールの縦断面図（太陽電池の受光面と垂直な面での断面図）を模式的に示したものである。図２は図１におけるＡ−Ａ´線での断面図であり、すなわち、太陽電池モジュールの横断面図を模式的に示している。【００７２】
太陽電池モジュール１０は、図２に示すように６インチの単結晶シリコンからなる太陽電池１１を４枚備えており、該太陽電池を２枚の厚さ０．６ｍｍのＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂）からなる封止材１２で挟み、以下の表１に示す特性を有する太陽電池用カバーガラス１３とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるバックシート１４を用いて封止されている。太陽電池用カバーガラス１３としては、いずれの試料についても縦３７２ｍｍ、横３４３ｍｍのものを使用し、板厚については表１に示したとおりである。なお、太陽電池を封止した後のＥＶＡのサイズはいずれの試料においても縦３７２ｍｍ、横３４３ｍｍより大きくなっている。封止後にガラスよりはみ出した封止材はカッターにより切断した。この際、太陽電池に接続されたリード部１６は図１に示すように封止樹脂の下面側に配置されている。【００７３】
そしてさらに、シール材１７を介して、アルミニウムからなるフレーム１５を接着し、太陽電池モジュール１０としている。【００７４】
表１に示した太陽電池用カバーガラスの各特性の評価方法については、（１）カバーガラスの特性評価方法で示したとおりである。なお、表１中体積抵抗率はＬｏｇ１０ρの値を示している。【００７５】
表１中、試料Ｎｏ．１はアルミノホウケイ酸を用いたカバーガラスであり、試料Ｎｏ．２はソーダライムガラスについて化学強化処理を行ったカバーガラスであり、試料Ｎｏ．３、４はいずれもアルミノシリケートガラスであり、試料Ｎｏ．３については試料Ｎｏ．４のガラスに対してさらに化学強化処理を行ったものである。試料Ｎｏ．５についてはソーダライムガラスであり、化学強化処理は行っておらず、風冷強化を行っている。【００７６】
試料Ｎｏ．１〜４のガラスはフロート法で作製した。試料Ｎｏ．５のガラスはロールアウト法で作製した。試料Ｎｏ．５のガラスには、成形ロールに彫り込んだ模様がガラス表面に型板模様として形成されていて、片面には梨地状の模様が、もう片面には凹凸形状が彫り込んであり、表面積が大きくなっている。試料Ｎｏ．５のモジュールは、表面積の大きい方の面をＥＶＡ側に面してモジュールを作製した。【００７７】
そして、表１に示した試料Ｎｏ．１〜４が実施例であり、試料Ｎｏ．５が比較例となっている。【００７８】
【表１】
2014057890.tif 000002
（２−２）加速劣化試験
図３に示すように、作製した太陽電池モジュールのカバーガラス１３の面を下にして、太陽電池モジュール１０の半分以上を蒸留水２１に浸漬した状態で周辺の温度を６０℃、湿度を８５％に保ち、太陽電池モジュール１０のアルミフレーム１５と、太陽電池１１との間に１０００Ｖの電圧（直流）を４８時間印加することにより加速劣化試験を行った。なお、太陽電池モジュール１０のケース部、すなわち、アルミフレーム１５が１０００Ｖ、太陽電池のリード部１６が０Ｖになるように電源２２に接続して電圧を印加している。【００７９】
加速劣化試験の前後において各試料の太陽電池モジュールに対して、ＩＥＣ６１２１５に準拠して、ＡＭ１．５、１０００Ｗ／ｍ２の光を照射した際の出力を測定、比較し、加速劣化試験による出力低下を評価した。結果を表１にあわせて示す。【００８０】
表１中、４８時間後の出力とは、加速劣化試験前に太陽電池モジュールに上記光を照射した際の出力（最大出力＝最適動作電圧ｘ最適動作電流）を１００とした場合の、加速劣化試験後に同様に測定した太陽電池モジュールの出力を示している。【００８１】
これによれば、実施例である試料Ｎｏ．１〜４についてはいずれも４８時間後の出力が９０％以上となっているのに対して、比較例である試料Ｎｏ．５については４８時間後の出力が２３％にまで低下していることが確認できた。【００８２】
これは、試料Ｎｏ．５の場合、体積抵抗率が１．０×１０８．２Ω・ｃｍと、他の試料に比較して小さく、また、表層ナトリウム濃度が高いため、上記のような加速劣化試験を行った場合にカバーガラスから太陽電池へとイオンが移動し、太陽電池を劣化させたものと推認される。【００８３】
また、試料Ｎｏ．１〜３は特に、４８時間後の出力低下が小さいことが分かる。これらの試料については表層ナトリウム濃度が他の試料と比較して極めて小さいことから、上記のように体積抵抗率が大きい点に加えて、表層ナトリウム濃度が小さいことにより、イオンの移動を更に抑制し、太陽電池の性能劣化をより抑制できたためと考えられる。【００８４】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。【００８５】
本国際出願は、２０１２年１０月９日に出願した日本国特許出願２０１２−２２４５２５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１２−２２４５２５号の全内容をここに本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００８６】
１３  太陽電池用カバーガラス
【図１】
2014057890.tif 000003
【図２】
2014057890.tif 000004
【図３】
2014057890.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月5日(2014.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積抵抗率が１．０×１０８．３Ω・ｃｍ以上、太陽電池セル側に配置される面の表層ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１３質量％以下の範囲であり、
以下の式１で算出されるＤＮａ値が１×１０−６以上、２３以下の範囲である、太陽電池用カバーガラス。
式１：ＤＮａ＝（ＳＮａ×ＢＮａ）／ｌｏｇ１０（ρ）
ここで、ＳＮａはガラス表層ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）、ＢＮａはガラス内部ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）、ρは体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、である。
【請求項２】
内部ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１５質量％以下の範囲である請求項１に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項３】
前記太陽電池用カバーガラスは、モル百分率で、
ＳｉＯ２  ５０〜８５％、
Ａｌ２Ｏ３  １〜１５％、
Ｎａ２Ｏ  ５〜１７％
Ｋ２Ｏ  ３〜１５％
ＭｇＯ  ０〜１５％、
ＣａＯ  ０〜１５％、
ＺｒＯ２  ０〜５％を含み、
かつ、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７５％以下、
Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが１２〜２５％、
ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計ＭｇＯ＋ＣａＯが７〜１５％である請求項１または２に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項４】
化学強化処理が施された請求項１乃至３いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項５】
厚みが０．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下である請求項１乃至４いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項６】
フロート法で製造された請求項１乃至５いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項７】
発電容量が５ｋＷ以上の太陽光発電システムに使用される請求項１乃至６いずれか一項に記載の太陽電池用カバーガラス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明は、体積抵抗率が１．０×１０８．３Ω・ｃｍ以上、太陽電池セル側に配置される面の表層ナトリウム濃度がＮａ２Ｏ換算で０．０１質量％以上、１３質量％以下の範囲であり、
以下の式１で算出されるＤＮａ値が１×１０−６以上、２３以下の範囲である、太陽電池用カバーガラスを提供する。
式１：ＤＮａ＝（ＳＮａ×ＢＮａ）／ｌｏｇ１０（ρ）
ここで、ＳＮａはガラス表層ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）、ＢＮａはガラス内部ナトリウム濃度（Ｎａ２Ｏ換算：質量％）、ρは体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、である。
【国際調査報告】
2014057890.tif 000006
2014057890.tif 000007
2014057890.tif 000008
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